Die begrenzten fossilen Ressourcen und die Umweltsorgen, die mit der Verbrennung dieser fossilen Brennstoffe verbunden sind, stecken hinter dem steigenden Interesse am Wasserstoff als sauberer und nachhaltiger Alternative, und an Brennstoffzellen als sauberen Wandlern des Wasserstoffs in elektrische Energie, vor allem im Verkehrssektor. Ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug (FCHV) verwendet ein Brennstoffzellensystem (FCS) als eine Hauptenergiequelle und eine Batterie, einen Superkondensator oder beide als Energiespeichersystem (ESS). Hybridisierung des FCS mit einem ESS verringert erheblich den Wasserstoffverbrauch, hilft das FCS zu verkleinern, und behebt das Problem der langen Anlaufzeit und der langsamen Dynamik des FCS. Die Existenz von mehreren Stromquellen im Antriebsstrang wirft zwei wichtige Fragen auf: Wie ist die Leistungsanforderung des Fahrzeugs zwischen den Quellen zu verteilen (d.h. Power-Management-Strategie (PMS)) und wie sind diese Quellen zu dimensionieren, um die Hybridisierung auszunutzen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen umfassenden Rahmen für die Optimierung der PMS und Dimensionierung der Brennstoffzellen-basierten hybriden Antriebsstränge zu entwickeln. Abhängig von der Art des ESS werden drei Topologien berücksichtigt: Brennstoffzelle/ Batterie, Brennstoffzelle/ Superkondensator und Brennstoffzelle/ Batterie/ Superkondensator. Die PMS-Optimierung wird auf zwei Ebenen untersucht, und zwar die Fahrzeugebene durch Simulation und die Prüfstandsebene, worauf die entwickelten Optimierungsalgorithmen experimentell validiert werden. Wenn der Lastzyklus im Voraus bekannt ist, kann die offline optimale PMS, die den Wasserstoffverbrauch global minimiert, berechnet werden. Dazu werden die zwei Algorithmen, Dynamische Programmierung (DP) und Pontryagins Minimumprinzip (PMP), verglichen. Es wurde herausgefunden, dass das PMP ein überlegener Ansatz für die offline-Optimierung sein kann, da es viel weniger Rechenressourcen braucht, ohne die globale Optimalität zu opfern. Die offline optimale Strategie ist nicht echtzeitfähig, und deshalb werden Echtzeit-Strategien entworfen und optimiert, indem die offline optimale PMS als Maßstab verwendet wird. Beim Designen der echtzeitfähigen Strategien werden mehrere Fahrzyklen unterschiedlicher Natur beachtet, um die Robustheit der Strategien zu erhöhen. Die Dimensionierung der Stromquellen der Brennstoffzelle/ Batterie und Brennstoffzelle/ Superkondensator Hybriden betrachtet den Wasserstoffverbrauch und die Kosten des Antriebsstrangs als zwei Ziele. Es wird dabei die Fahrbarkeit, d.h. Höchstgeschwindigkeit, Steigfähigkeit und Beschleunigungszeit, berücksichtigt. Die interessanten Konfigurationen (FCS-Größe und ESS-Größe), die den effizientesten Kompromiss zwischen den Zielen darstellen, werden dann herausgefunden und analysiert. Die Wirkung der Batteriealterung auf die optimale Antriebsstrang-Größe wird durch ein Ampere-Stunden-Durchsatzmodell untersucht. Es wurde herausgefunden, dass die Batterie-Alterung weniger effiziente Antriebsstrang-Konfigurationen ergibt, und dass der Superkondensator eine effizientere Alternative zur Batterie sein kann, wenn er mit Batterien von schlechter Lebensdauer verglichen wird.