内容简介
《燃料电池客车动力系统技术》紧密结合国家能源创新战略和现代化能源科技发展需求，内容涵盖燃料电池客车动力系统的设计原理、关键技术、系统集成以及实际应用案例等多个方面，学术性与实用性并重。书中通过丰富的图表、模型及案例分析，既深入剖析相关技术原理，又注重实际应用场景的探索，尤其在燃料电池客车动力系统的设计和开发方面为新能源汽车领域的专业人士提供有力的参考。
本书可供燃料电池汽车动力系统设计和开发领域专业人士学习和参考，也可作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生的教材。
目录
第1章绪论001
1.1氢能与氢燃料电池发展现状及展望003
1.1.1欧盟发展现状及规划004
1.1.2美国发展现状及规划005
1.1.3日本发展现状及规划007
1.1.4韩国发展现状及规划008
1.1.5中国发展现状及规划009
1.2燃料电池发动机控制方法013
1.2.1空气子系统控制013
1.2.2氢气子系统控制014
1.2.3电堆水含量监控及闭环控制014
1.3燃料电池客车动力系统及控制技术研究现状015
参考文献019
第2章燃料电池系统集成设计021
2.1系统整体架构023
2.2电堆模块集成方案设计026
2.3空气子系统附件集成方案设计035
2.4氢气子系统附件集成方案设计037
2.5冷却子系统附件集成方案设计038
2.6燃料电池系统总体集成方案设计040
参考文献041
第3章燃料电池系统控制技术043
3.1氢气压力自学习闭环控制方法研究045
3.1.1氢气子系统建模046
3.1.2自学习闭环控制算法设计048
3.1.3自学习闭环控制算法验证050
3.2空气流量压力解耦闭环控制方法研究051
3.2.1空气子系统建模051
3.2.2解耦控制算法设计056
3.2.3解耦控制算法验证057
3.3电堆水含量状态观测与闭环控制研究059
3.3.1水含量状态观测与闭环控制技术路线060
3.3.2氢气瞬时流量估计060
3.3.3阳极排放水浓度估计062
3.3.4阴极排放水浓度估计069
3.3.5水含量闭环控制算法设计与试验验证073
参考文献074
第4章燃料电池系统耐久性试验研究075
4.1耐久测试台架077
4.2耐久测试工况078
4.3耐久测试结果讨论079
4.4耐久测试总结100
参考文献101
第5章燃料电池客车动力系统匹配与集成103
5.1燃料电池客车动力系统构型105
5.2燃料电池客车动力系统匹配技术106
5.3燃料电池城市客车动力系统建模108
5.3.1燃料电池动态模型108
5.3.2DC/DC模型113
5.3.3动力电池模型115
5.3.4电机模型116
5.3.5整车控制算法模型117
5.3.6司机及整车动力学模型118
5.4总结与展望119
参考文献119
第6章燃料电池城市客车动力系统集成及控制策略研究121
6.1系统集成总体设计方案123
6.2高低压系统集成124
6.2.1高低压系统构型124
6.2.2预充电路124
6.3动力系统控制策略及控制算法125
6.3.1基于实时操作系统OSEK的软件结构125
6.3.2Matlab/Simulink自动代码生成128
6.3.3基于Matlab/Simulink的整车控制算法128
6.3.4主体程序129
6.4总结与展望143
参考文献144
第7章燃料电池城市客车整车控制与节能技术研究145
7.1整车控制技术147
7.1.1整车动力系统网络结构147
7.1.2整车能量管理控制策略开发148
7.1.3整车能域解耦设计149
7.2整车节能技术150
7.2.1制动能量回收控制技术150
7.2.2高效电机系统开发152
7.2.3高效电机控制技术152
7.2.4高效电动化附件156
7.3总结与展望158
参考文献159
第8章燃料电池城市客车整车集成与安全技术研究161
8.1整车集成技术163
8.1.1整车总布置163
8.1.2高压集成设计164
8.2整车模块化技术165
8.2.1动力电池模块化设计165
8.2.2燃料电池系统模块化设计166
8.2.3氢系统模块化设计166
8.3氢-电-结构耦合安全技术167
8.3.1整车氢安全167
8.3.2整车电安全169
8.3.3整车结构安全171
8.3.4氢-电-结构耦合安全设计173
8.4总结与展望174
参考文献174
第9章燃料电池城市客车硬件在环仿真试验及台架测试175
9.1燃料电池城市客车硬件在环仿真试验177
9.2动力系统台架测试180
9.2.1高低压系统上电逻辑调试181
9.2.2预充电上电逻辑调试181
9.2.3高低压系统的绝缘耐压测试183
9.3燃料电池系统测试184
9.3.1燃料电池系统试验室建设184
9.3.2燃料电池系统测试184
9.4整车动力系统测试186
9.5总结与展望188
参考文献189
第10章燃料电池城市客车整车测试验证及示范运行191
10.1整车性能测试193
10.1.1整车氢系统气密性193
10.1.2整车电平衡测试193
10.2远程监控系统194
10.2.1监控平台总体架构194
10.2.2数据采集和分析管理195
10.2.3数据挖掘196
10.2.4远程诊断功能196
10.3示范运行197
10.3.1运行车辆及运行路线197
10.3.2加氢方案200
前言/序言
氢能燃料电池产业科技含量高、产业链带动能力强，在构建现代化产业体系、促进能源转型、保障能源安全、形成新质生产力等方面具有重要作用。为助力实现“双碳”目标，2022年3月，国家发改委和能源局发布《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》，确定了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。2024年4月，十四届全国人大常委会第九次会议审议了《中华人民共和国能源法(草案)》，氢能纳入能源体系。《燃料电池客车动力系统技术》正是在这样的大背景下应运而生，旨在为我国氢能技术与产业的高质量发展提供学术指导和实践参考。
当前，我国正处在能源转型的关键时期，氢能作为一种清洁、高效的能源形式，对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有不可替代的作用。本书聚焦于燃料电池技术领域，尤其是燃料电池客车动力系统的相关技术，以期为推动燃料电池汽车在商用车领域的广泛应用提供强有力的技术支持。
本书的编写目的是深入剖析燃料电池客车动力系统的设计原理，探索其在实际应用场景中的潜力与挑战，同时结合国家能源创新战略和现代化能源科技发展需求，为新能源汽车开发领域的相关专业人士提供参考。本书不仅注重理论的深度，更强调实践的广度，力求在学术性与实用性之间找到平衡。
本书作者李飞强博士师从著名汽车动力系统专家中国科学院欧阳明高院士，具有扎实的学术功底和丰富的实践经验，在燃料电池技术领域带领技术团队攻克了多项关键技术难题。
本书编著过程中，李飞强博士负责整体架构的设计和技术路线的规划，李飞强和张国强负责第1章的撰写，方川、高云庆和董志亮负责第2章的撰写，方川、赵兴旺和郭迪负责第3章的撰写，曹季冬和罗凡负责第4章的撰写，高云庆负责第5章的撰写，张龙海负责第6章的撰写，司耀辉负责第7章的撰写，周宝、高云庆和董志亮负责第8章的撰写，孟德水和曾升负责第9章的撰写，周宝负责第10章的撰写。还邀请了多位在燃料电池技术领域有深入研究的专家学者参与审稿，确保了内容的专业性和权威性。此外，本书的编写得到了化学工业出版社的大力支持，福州大学等其他机构专家给予了宝贵的意见。在此对所有参与本书编写和提供帮助的个人和机构表示衷心的感谢。
本书在编著过程中力求科学准确，但由于燃料电池技术发展迅速，书中不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
著者
2024年于北京市海淀区
