前言

經過二十余年的發展，我國新能源汽車行業已經躋身世界前列，擁有了全世界最大規模的新能源汽車市場，新能源汽車技術快速更迭、快速發展，正朝著汽車產業“雙碳”目標闊步前進。作為“三縱三橫”產業布局所關注的關鍵技術路線之一，燃料電池汽車因一次加氫續駛里程長、加氫速度快等優點，對商用車低碳轉型的重要性不言而喻。

燃料電池系統作為燃料電池汽車的核心動力源，直接決定了整車性能，通常由燃料電池堆和提供反應需求的輔助零部件組成。早期，燃料電池系統集成通常只考慮如何將電堆和零部件合理連接即可，且一般通過開環標定的控制方式實現燃料電池系統的進氣控制和熱管理，旨在解決燃料電池系統在汽車上的可用性問題。但隨著燃料電池產業技術不斷發展，燃料電池系統的大規模推廣應用開始面臨成本、使用壽命和環境適應性等問題，進而對燃料電池系統集成和管控提出了新的要求。需要思考如何在成本、空間和壽命約束下，對燃料電池系統及其關鍵零部件進行模塊化設計和集成優化；另外，需要將傳統標定控制的思路，轉變為通過先進測量、模型或算法得到燃料電池內部狀態信息進行反饋控制，進而保證燃料電池內部狀態處于合理范圍內，提升其使用壽命和環境適應性。

本書著眼于燃料電池系統集成和控制，融合了同濟大學電源智能管控實驗室在燃料電池系統建模、分析、控制及診斷方面的相關研究成果。第1章介紹了燃料電池系統基本原理及控制現狀。第2章詳細介紹了燃料電池基本特性和電極過程機理，包括穩態、動態特性、電化學阻抗變化規律、低溫冷啟動特性、面內均質性和單體間不一致性。第3章從實際工程應用角度出發介紹了典型車用燃料電池系統的基本架構和集成方案，以及基本電氣架構和零部件參數選型匹配方法。第4章先介紹了燃料電池系統建模和參數辨識方法，并闡述了燃料電池系統空氣壓力流量解耦控制和氫氣壓力控制方法。第5章著重介紹了燃料電池熱管理子系統建模以及溫度控制方法。第6章介紹了面向低溫冷啟動應用的燃料電池數值模型，并在此基礎上論述了快速冷啟動優化方法。第7章則介紹了燃料電池內部狀態定量估計、故障識別以及短時衰減預測方法。第8章和第9章則對燃料電池控制系統設計和未來發展趨勢進行了歸納。作者將多年研究成果和領域經驗融入本書的內容中，力求為讀者提供一本系統、全面、實用性強的參考書。

成書過程中，感謝孫澤昌教授和魏學哲教授悉心指導，感謝同濟大學新能源汽車工程中心對相關工作的支持。參與本書相關資料整理和編撰的博士研究生有劉釗銘、唐偉、趙磊、李玉青等，在此也一并表示感謝。

同時，由于作者水平有限，懇請讀者對本書的內容提出寶貴意見，并對書中存在的錯誤及不當之處提出批評和修改建議，以便本書再版修訂時參考。

著者