本书介绍了燃料电池电动汽车的发展历程、分类与特点以及未来的发展趋势；叙述了燃料电池的原理、特点、工作特性及主要辅件的原理；分析了燃料电池电动汽车动力系统构型与整车控制；阐释了燃料电池电动汽车动力系统建模方法；阐述了燃料电池电动汽车可能使用的电机和电池的类型、性能和应用现状；从整车角度全面剖析了燃料电池电动汽车所涉及的主要部件的热管理系统组成及性能测试评价方法；系统介绍了燃料电池电动汽车的电气系统、辅助系统、充电系统及总线系统。此外，本书对燃料电池电动汽车基础设施方面的制氢、储氢、运输以及加氢等也做了介绍。
本书可作为普通高等院校车辆工程及相近专业的教材或参考书，也可作为从事燃料电池电动汽车技术研究、生产管理、技术服务等相关工作的工程技术人员的参考书。
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1.本书系普通高等教育汽车类专业系列教材，全彩印刷，主要介绍了燃料电池及系统的基本原理、组成和主要辅件，燃料电池电动汽车的动力系统组成、主要部件及辅助系统，以及制氢、储氢、运输等基础设施方面的知识。
2. 本书编写团队来自学校、企业相关研究人员，既有理论支持，也有实践应用。
3. 本书可作为普通高等院校车辆工程及相近专业的教材或参考书，也可作为从事燃料电池电动汽车技术研究、生产管理、技术服务等相关工作的工程技术人员的参考书。

氢能作为一种来源丰富、绿色低碳的二次能源，正逐步成为全球能源转型的重要载体之一。作为多能源传输和融合交互的纽带、未来清洁低碳能源系统的核心之一，氢能发展已经成为全球能源技术革命的重要方向。
《交通强国建设纲要》明确要求，优化交通能源结构，推进新能源、清洁能源应用，推广新能源、清洁能源、智能化、数字化、轻量化、环保型交通装备及成套技术装备。随着我国能源革命的深化，氢燃料电池技术的进步以及双碳目标的逐步实现， 氢燃料电池电动汽车技术将迎来新的发展格局。
2022年3 月23日，国家发展改革委发布的《氢能产业发展中长期规划（20212035年）》中的发展目标明确，到2025 年，燃料电池车辆保有量约5 万辆，部署建设一批加氢站。2021 年8 月13 日，财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委、国家能源局五部门发布《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》，明确要求北上广有关部门要切实加强燃料电池汽车示范应用工作组织实施。2022 年4 月19 日，印发了《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》，要求将绿色低碳理念纳入教育教学体系，广泛开展绿色低碳教育和科普活动，还要求加快储能和氢能相关学科专业建设。
燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。它具有效率高、噪声低、无温室气体及污染物排放等优点，从而受到了世界各国的关注。燃料电池产业的发展对于增强中国车企在新能源汽车领域的核心竞争力和国际影响力，推动中国汽车行业的创新绿色发展，提升我国能源安全以及提高新能源相关学科的人才培养，都有着十分重要的战略意义。
本书主要介绍燃料电池及系统的基本原理、组成和主要辅件，燃料电池电动汽车的动力系统组成、主要部件及辅助系统，以及制氢、储氢、运输等基础设施方面的知识。
本书由北京信息科技大学教授陈勇博士，三一重卡电动化研究院副院长、教授级高级工程师梁晨博士，北京信息科技大学副教授霍为炜博士担任主编，参加编写的人员还有中国汽车技术研究中心有限公司教授级高级工程师王仁广博士，联合燃料电池系统研发（北京）有限公司工程师张少鹏、国创氢能科技有限公司工程师徐鸿飞和重庆大学研究员张财志博士。北京信息科技大学的郭晓光博士及研究生易鑫、焦保华、赵天宇和张宁等在资料收集整理过程中做了大量工作。清华大学教授田光宇博士、北京理工大学教授何洪文博士、中国农业大学教授江发潮博士和北京工业大学教授纪常伟博士在全书成稿过程中给予了很多有益的建议和修改意见，在此表示衷心感谢。
在本书完稿之际，对书中所引参考文献的作者致以衷心的感谢！
感谢北京市2022 年的促进高校分类发展- 市指定任务-2021 年度教学名师项目对本书的资助。
燃料电池技术及燃料电池电动汽车技术现处于快速发展时期，既有诸多新技术不断涌现，也有现有技术问题正在解决。由于作者的知识和水平有限，本书难免存在错误和不足之处，恳请读者提出宝贵意见和修改建议，以便本书再版修订时参考。
编　者　　

前言
第1 章　概述 ..001
1.1　燃料电池电动汽车发展历程 .. 001
1.2　燃料电池电动汽车的分类及特点 .. 007
1.2.1　纯燃料电池电动汽车 .. 007
1.2.2　混合动力式燃料电池电动汽车 .. 008
1.2.3　增程式燃料电池电动汽车 .. 008
1.3　燃料电池电动汽车的发展趋势 .. 009
1.3.1　国外燃料电池电动汽车的发展趋势 .. 010
1.3.2　国内燃料电池电动汽车的发展趋势 .. 010
思考题 .. 012
参考文献 .. 012
第2 章　燃料电池及其系统组成 ..014
2.1　燃料电池的发展历程 .. 014
2.2　燃料电池的原理与分类 .. 015
2.2.1　燃料电池的工作原理 .. 015
2.2.2　燃料电池的分类 .. 016
2.3　质子交换膜燃料电池 .. 017
2.3.1　质子交换膜燃料电池的原理与特点 .. 017
2.3.2　质子交换膜燃料电池的主要部件 .. 018
2.3.3　质子交换膜燃料电池的工作特性 .. 020
2.3.4　质子交换膜燃料电池的性能 .. 021
2.4　燃料电池系统辅件 .. 022
2.4.1　空气压缩机 .. 022
2.4.2　增湿器 .. 025
2.4.3　氢气循环装置 .. 026
2.4.4　散热器及水泵 .. 027
2.5　其他辅件选型 .. 027
2.5.1　储氢瓶 .. 027
2.5.2　储氢瓶瓶口阀和PRD 阀等 .. 029
2.6　燃料电池堆控制单元 .. 029
思考题 .. 030
参考文献 .. 030
第3 章　燃料电池电动汽车动力系统及整车控制 ..032
3.1　燃料电池电动汽车动力系统 .. 032
3.1.1　燃料电池电动汽车动力系统概述 .. 032
3.1.2　燃料电池电动汽车动力系统常见构型 .. 034
3.1.3　燃料电池电动汽车动力系统部件选型 .. 036
3.1.4　燃料电池混合动力汽车动力系统构型分析 .. 038
3.2　动力系统能量分配 .. 039
3.2.1　能量分配策略模式 .. 039
3.2.2　动力系统能量分配控制架构及模式 .. 041
3.2.3　典型动力系统能量管理分析 .. 043
3.3　能量管理建模分析与控制 .. 043
3.3.1　燃料电池电动汽车动力系统建模 .. 044
3.3.2　模糊控制策略 .. 047
3.3.3　非线性控制策略 .. 047
3.3.4　燃料电池电动汽车仿真分析 .. 052
3.4　整车控制单元 .. 054
3.4.1　整车控制器概述 .. 054
3.4.2　燃料电池电动汽车整车控制单元 .. 055
3.4.3　整车控制单元硬件 .. 055
3.4.4　整车控制单元软件 .. 058
思考题 .. 065
参考文献 .. 066
第4 章　电机驱动系统 ..070
4.1　电机驱动系统概述 .. 071
4.2　直流电机驱动系统 .. 071
4.2.1　直流电机的结构及特点 .. 071
4.2.2　直流电机的工作原理 .. 072
4.2.3　直流电机控制系统 .. 072
4.2.4　实例应用 .. 073
4.3　永磁同步电机驱动系统 .. 074
4.3.1　永磁同步电机的结构及特点 .. 075
4.3.2　永磁同步电机的工作原理 .. 077
4.3.3　永磁同步电机控制系统 .. 078
4.3.4　实例应用 .. 079
4.4　异步电机驱动系统 .. 081
4.4.1　交流感应电机的结构及特点 .. 081
4.4.2　异步电机的工作原理 .. 082
4.4.3　异步电机模型及控制 .. 083
4.4.4　实例应用 .. 085
4.5　开关磁阻电机驱动系统 .. 085
4.5.1　开关磁阻电机的结构及特点 .. 085
4.5.2　开关磁阻电机的工作原理 .. 086
4.5.3　开关磁阻电机模型及控制 .. 087
思考题 .. 089
参考文献 .. 089
第5 章　辅助动力电池系统 ..092
5.1　动力电池的种类及结构 .. 092
5.1.1　镍氢电池 .. 092
5.1.2　锂离子电池 .. 094
5.1.3　锌空气电池 .. 096
5.1.4　锂硫电池 .. 098
5.2　电池性能指标 .. 100
5.2.1　荷电状态（SOC） .. 100
5.2.2　健康状态（SOH） .. 102
5.2.3　峰值功率能力（SOP） .. 104
5.2.4　内部温度状态（SOT） .. 104
5.2.5　安全状态（SOS） .. 105
思考题 .. 106
参考文献 .. 106
第6 章　燃料电池电动汽车热管理系统 ..108
6.1　燃料电池发动机热管理 .. 108
6.1.1　燃料电池的热特性分析及散热需求 .. 109
6.1.2　空气压缩机和压缩空气热特性分析 .. 109
6.1.3　燃料电池热管理系统的结构 .. 110
6.1.4　燃料电池热管理系统的控制策略 .. 111
6.2　电驱动系统热管理 .. 111
6.3　动力电池热管理系统 .. 112
6.4　整车热管理系统性能测试评价 .. 114
6.4.1　整车热管理系统目标 .. 114
6.4.2　整车热管理系统的性能 .. 114
6.4.3　整车热管理性能测试方法 .. 114
6.4.4　前机舱热管理分析 .. 118
6.4.5　乘员舱热管理分析 .. 119
6.5　燃料电池电动汽车整车交互热管理系统 .. 121
思考题 .. 122
参考文献 .. 122
第7 章　燃料电池电动汽车电气及总线系统 ..125
7.1　电动汽车电气系统 .. 125
7.1.1　低压电气系统 .. 125
7.1.2　高压电气系统 .. 126
7.2　电动化辅助系统 .. 128
7.2.1　电动转向系统 .. 128
7.2.2　电控制动系统 .. 129
7.2.3　电动空调系统 .. 135
7.3　充电系统 .. 138
7.3.1　充电系统的组成 .. 138
7.3.2　充电系统的工作原理 .. 141
7.4　车载总线系统 .. 144
7.4.1　CAN 总线系统的主要特点 .. 145
7.4.2　车载总线系统的主要技术指标 .. 146
7.4.3　车载总线的分类 .. 147
7.4.4　其他车载总线 .. 147
思考题 .. 149
参考文献 .. 150
第8