为了应对环境问题和能源问题,我国在“碳达峰”“碳中和”目标的引领下对新能源及其应用开展了广泛的研究。质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种利用氢气发电的燃料电池,具有能量转化效率高、零污染、零碳排放、比功率高等特点,在交通运输、储能备电等领域广泛应用。目前,在政策和需求等多种因素推动下,PEMFC朝着大功率不断迈进,液冷型PEMFC热管理系统也得到广泛应用。本文利用一维数值模拟和试验验证的方法,对某PEMFC电堆的产热和温度特性进行分析,并针对其散热需求设计了液冷型热管理系统,以PEMFC温度特性和寄生损耗为评价指标探讨了不同热管理系统控制策略的效果。在PEMFC的产热和温度特性的分析过程中,本文首先基于PEMFC的电化学反应原理分析PEMFC的输出电压,建立以电流密度为自变量的输出电压的函数,并由研究所用的PEMFC电堆的V-I-P测试数据得出该PEMFC输出电压的具体模型。在此基础上,根据能量守恒原理建立PEMFC的输出功率和产热功率模型,根据PEMFC电堆的物理结构参数建立电堆温度模型。使用PEMFC测试平台对PEMFC进行试验,并在试验条件下对PEMFC的输出电压、输出功率、产热功率和电堆温度的Simulink模型进行仿真。仿真与试验结果对比得输出电压仿真值与试验值的误差最大为6.124%,输出功率的仿真值与试验值的误差（绝对值）最大为8.58%,电堆温度仿真值与试验值的最大误差为4.59%。为了满足PEMFC的散热需求,依据PEMFC额定功率下的产热功率设计了PEMFC液冷型热管理系统,包括系统架构设计、冷却介质选择和散热器等关键部件的选型,并在设计工况下对散热器进行三维仿真以验证换热性能,结果表明散热器出口空气温度的仿真值与设计值的误差为8.24%。根据所设计的液冷型热管理系统,利用CRUISE M建立PEMFC热管理系统仿真模型,搭建热管理系统台架,并制定了初步的控制策略。经试验运行和相同条件下的仿真模拟并对上述结果进行对比,PEMFC热管理系统仿真模型在电堆稳态运行工况下电堆进口冷却液温度的误差为3.12%,电堆出口冷却液温度的误差为1.81%。为了给设计的PEMFC热管理系统制定合理的控制策略,通过仿真分析得出了PEMFC温度主要受风扇转速影响,PEMFC温度均匀性受水泵转速影响的结论。为了控制PEMFC温度特性,选择冷却液温度和冷却液压力作为控制依据,基于PID控制器和模糊逻辑控制器两种控制方法,设计了四种不同的控制策略方案。对不同控制策略方案进行仿真模拟,并经仿真结果的对比和分析,结论为使用模糊逻辑控制器依据电堆进口冷却液温度控制风扇转速,依据电堆进口冷却液压力控制水泵转速的控制策略更有利于PEMFC电堆的性能和安全,同时经济性更好。本文为大功率PEMFC的液冷型热管理系统在实际应用过程中的匹配和控制的设计开发提供了有利参考。