前言

经过二十余年的发展，我国新能源汽车行业已经跻身世界前列，拥有了全世界最大规模的新能源汽车市场，新能源汽车技术快速更迭、快速发展，正朝着汽车产业“双碳”目标阔步前进。作为“三纵三横”产业布局所关注的关键技术路线之一，燃料电池汽车因一次加氢续驶里程长、加氢速度快等优点，对商用车低碳转型的重要性不言而喻。

燃料电池系统作为燃料电池汽车的核心动力源，直接决定了整车性能，通常由燃料电池堆和提供反应需求的辅助零部件组成。早期，燃料电池系统集成通常只考虑如何将电堆和零部件合理连接即可，且一般通过开环标定的控制方式实现燃料电池系统的进气控制和热管理，旨在解决燃料电池系统在汽车上的可用性问题。但随着燃料电池产业技术不断发展，燃料电池系统的大规模推广应用开始面临成本、使用寿命和环境适应性等问题，进而对燃料电池系统集成和管控提出了新的要求。需要思考如何在成本、空间和寿命约束下，对燃料电池系统及其关键零部件进行模块化设计和集成优化；另外，需要将传统标定控制的思路，转变为通过先进测量、模型或算法得到燃料电池内部状态信息进行反馈控制，进而保证燃料电池内部状态处于合理范围内，提升其使用寿命和环境适应性。

本书着眼于燃料电池系统集成和控制，融合了同济大学电源智能管控实验室在燃料电池系统建模、分析、控制及诊断方面的相关研究成果。第1章介绍了燃料电池系统基本原理及控制现状。第2章详细介绍了燃料电池基本特性和电极过程机理，包括稳态、动态特性、电化学阻抗变化规律、低温冷启动特性、面内均质性和单体间不一致性。第3章从实际工程应用角度出发介绍了典型车用燃料电池系统的基本架构和集成方案，以及基本电气架构和零部件参数选型匹配方法。第4章先介绍了燃料电池系统建模和参数辨识方法，并阐述了燃料电池系统空气压力流量解耦控制和氢气压力控制方法。第5章着重介绍了燃料电池热管理子系统建模以及温度控制方法。第6章介绍了面向低温冷启动应用的燃料电池数值模型，并在此基础上论述了快速冷启动优化方法。第7章则介绍了燃料电池内部状态定量估计、故障识别以及短时衰减预测方法。第8章和第9章则对燃料电池控制系统设计和未来发展趋势进行了归纳。作者将多年研究成果和领域经验融入本书的内容中，力求为读者提供一本系统、全面、实用性强的参考书。

成书过程中，感谢孙泽昌教授和魏学哲教授悉心指导，感谢同济大学新能源汽车工程中心对相关工作的支持。参与本书相关资料整理和编撰的博士研究生有刘钊铭、唐伟、赵磊、李玉青等，在此也一并表示感谢。

同时，由于作者水平有限，恳请读者对本书的内容提出宝贵意见，并对书中存在的错误及不当之处提出批评和修改建议，以便本书再版修订时参考。

著者