本发明涉及一种多能量源燃料电池汽车热管理系统及其控制方法。所述燃料电池汽车热管理系统包括燃料电池子系统、蓄电池子系统、超级电容子系统、热交换子系统和后处理子系统。所述控制方法包括检测各能量源的输出电流、输出功率及其冷却液出口温度、乘员舱所需的热量，和根据所述参数在极寒模式、小循环、中循环、大循环和极热模式之间切换热管理系统控制方法。所述各个模式下，热管理系统控制器通过控制各子系统所通过的冷却液流量实现整个动力源部分效率最优，低温环境下还需考虑整个动力源部分的快速响应，从而提升所述燃料电池汽车的经济性和低温环境下的快速响应性能。