本書介紹了燃料電池電動汽車的發(fā)展歷程、分類與特點以及未來的發(fā)展趨勢；敘述了燃料電池的原理、特點、工作特性及主要輔件的原理；分析了燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)構(gòu)型與整車控制；闡釋了燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)建模方法；闡述了燃料電池電動汽車可能使用的電機和電池的類型、性能和應(yīng)用現(xiàn)狀；從整車角度全面剖析了燃料電池電動汽車所涉及的主要部件的熱管理系統(tǒng)組成及性能測試評價方法；系統(tǒng)介紹了燃料電池電動汽車的電氣系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、充電系統(tǒng)及總線系統(tǒng)。此外，本書對燃料電池電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施方面的制氫、儲氫、運輸以及加氫等也做了介紹。
本書可作為普通高等院校車輛工程及相近專業(yè)的教材或參考書，也可作為從事燃料電池電動汽車技術(shù)研究、生產(chǎn)管理、技術(shù)服務(wù)等相關(guān)工作的工程技術(shù)人員的參考書。
本書配備教學(xué)課件，選用本書作為教材的教師可在機械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)（www.cmpedu.com）注冊后免費下載。
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1.本書系普通高等教育汽車類專業(yè)系列教材，全彩印刷，主要介紹了燃料電池及系統(tǒng)的基本原理、組成和主要輔件，燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)組成、主要部件及輔助系統(tǒng)，以及制氫、儲氫、運輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施方面的知識。
2. 本書編寫團隊來自學(xué)校、企業(yè)相關(guān)研究人員，既有理論支持，也有實踐應(yīng)用。
3. 本書可作為普通高等院校車輛工程及相近專業(yè)的教材或參考書，也可作為從事燃料電池電動汽車技術(shù)研究、生產(chǎn)管理、技術(shù)服務(wù)等相關(guān)工作的工程技術(shù)人員的參考書。
氫能作為一種來源豐富、綠色低碳的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要載體之一。作為多能源傳輸和融合交互的紐帶、未來清潔低碳能源系統(tǒng)的核心之一，氫能發(fā)展已經(jīng)成為全球能源技術(shù)革命的重要方向。
《交通強國建設(shè)綱要》明確要求，優(yōu)化交通能源結(jié)構(gòu)，推進新能源、清潔能源應(yīng)用，推廣新能源、清潔能源、智能化、數(shù)字化、輕量化、環(huán)保型交通裝備及成套技術(shù)裝備。隨著我國能源革命的深化，氫燃料電池技術(shù)的進步以及雙碳目標的逐步實現(xiàn)， 氫燃料電池電動汽車技術(shù)將迎來新的發(fā)展格局。
2022年3 月23日，國家發(fā)展改革委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（20212035年）》中的發(fā)展目標明確，到2025 年，燃料電池車輛保有量約5 萬輛，部署建設(shè)一批加氫站。2021 年8 月13 日，財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展改革委、國家能源局五部門發(fā)布《關(guān)于啟動燃料電池汽車示范應(yīng)用工作的通知》，明確要求北上廣有關(guān)部門要切實加強燃料電池汽車示范應(yīng)用工作組織實施。2022 年4 月19 日，印發(fā)了《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》，要求將綠色低碳理念納入教育教學(xué)體系，廣泛開展綠色低碳教育和科普活動，還要求加快儲能和氫能相關(guān)學(xué)科專業(yè)建設(shè)。
燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。它具有效率高、噪聲低、無溫室氣體及污染物排放等優(yōu)點，從而受到了世界各國的關(guān)注。燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于增強中國車企在新能源汽車領(lǐng)域的核心競爭力和國際影響力，推動中國汽車行業(yè)的創(chuàng)新綠色發(fā)展，提升我國能源安全以及提高新能源相關(guān)學(xué)科的人才培養(yǎng)，都有著十分重要的戰(zhàn)略意義。
本書主要介紹燃料電池及系統(tǒng)的基本原理、組成和主要輔件，燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)組成、主要部件及輔助系統(tǒng)，以及制氫、儲氫、運輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施方面的知識。
本書由北京信息科技大學(xué)教授陳勇博士，三一重卡電動化研究院副院長、教授級高級工程師梁晨博士，北京信息科技大學(xué)副教授霍為煒博士擔任主編，參加編寫的人員還有中國汽車技術(shù)研究中心有限公司教授級高級工程師王仁廣博士，聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)（北京）有限公司工程師張少鵬、國創(chuàng)氫能科技有限公司工程師徐鴻飛和重慶大學(xué)研究員張財志博士。北京信息科技大學(xué)的郭曉光博士及研究生易鑫、焦保華、趙天宇和張寧等在資料收集整理過程中做了大量工作。清華大學(xué)教授田光宇博士、北京理工大學(xué)教授何洪文博士、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授江發(fā)潮博士和北京工業(yè)大學(xué)教授紀常偉博士在全書成稿過程中給予了很多有益的建議和修改意見，在此表示衷心感謝。
在本書完稿之際，對書中所引參考文獻的作者致以衷心的感謝！
感謝北京市2022 年的促進高校分類發(fā)展- 市指定任務(wù)-2021 年度教學(xué)名師項目對本書的資助。
燃料電池技術(shù)及燃料電池電動汽車技術(shù)現(xiàn)處于快速發(fā)展時期，既有諸多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，也有現(xiàn)有技術(shù)問題正在解決。由于作者的知識和水平有限，本書難免存在錯誤和不足之處，懇請讀者提出寶貴意見和修改建議，以便本書再版修訂時參考。
編 者
前言
第1 章 概述 ..001
1.1 燃料電池電動汽車發(fā)展歷程 .. 001
1.2 燃料電池電動汽車的分類及特點 .. 007
1.2.1 純?nèi)剂想姵仉妱悠?.. 007
1.2.2 混合動力式燃料電池電動汽車 .. 008
1.2.3 增程式燃料電池電動汽車 .. 008
1.3 燃料電池電動汽車的發(fā)展趨勢 .. 009
1.3.1 國外燃料電池電動汽車的發(fā)展趨勢 .. 010
1.3.2 國內(nèi)燃料電池電動汽車的發(fā)展趨勢 .. 010
思考題 .. 012
參考文獻 .. 012
第2 章 燃料電池及其系統(tǒng)組成 ..014
2.1 燃料電池的發(fā)展歷程 .. 014
2.2 燃料電池的原理與分類 .. 015
2.2.1 燃料電池的工作原理 .. 015
2.2.2 燃料電池的分類 .. 016
2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池 .. 017
2.3.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的原理與特點 .. 017
2.3.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的主要部件 .. 018
2.3.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作特性 .. 020
2.3.4 質(zhì)子交換膜燃料電池的性能 .. 021
2.4 燃料電池系統(tǒng)輔件 .. 022
2.4.1 空氣壓縮機 .. 022
2.4.2 增濕器 .. 025
2.4.3 氫氣循環(huán)裝置 .. 026
2.4.4 散熱器及水泵 .. 027
2.5 其他輔件選型 .. 027
2.5.1 儲氫瓶 .. 027
2.5.2 儲氫瓶瓶口閥和PRD 閥等 .. 029
2.6 燃料電池堆控制單元 .. 029
思考題 .. 030
參考文獻 .. 030
第3 章 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)及整車控制 ..032
3.1 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng) .. 032
3.1.1 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)概述 .. 032
3.1.2 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)常見構(gòu)型 .. 034
3.1.3 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)部件選型 .. 036
3.1.4 燃料電池混合動力汽車動力系統(tǒng)構(gòu)型分析 .. 038
3.2 動力系統(tǒng)能量分配 .. 039
3.2.1 能量分配策略模式 .. 039
3.2.2 動力系統(tǒng)能量分配控制架構(gòu)及模式 .. 041
3.2.3 典型動力系統(tǒng)能量管理分析 .. 043
3.3 能量管理建模分析與控制 .. 043
3.3.1 燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)建模 .. 044
3.3.2 模糊控制策略 .. 047
3.3.3 非線性控制策略 .. 047
3.3.4 燃料電池電動汽車仿真分析 .. 052
3.4 整車控制單元 .. 054
3.4.1 整車控制器概述 .. 054
3.4.2 燃料電池電動汽車整車控制單元 .. 055
3.4.3 整車控制單元硬件 .. 055
3.4.4 整車控制單元軟件 .. 058
思考題 .. 065
參考文獻 .. 066
第4 章 電機驅(qū)動系統(tǒng) ..070
4.1 電機驅(qū)動系統(tǒng)概述 .. 071
4.2 直流電機驅(qū)動系統(tǒng) .. 071
4.2.1 直流電機的結(jié)構(gòu)及特點 .. 071
4.2.2 直流電機的工作原理 .. 072
4.2.3 直流電機控制系統(tǒng) .. 072
4.2.4 實例應(yīng)用 .. 073
4.3 永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng) .. 074
4.3.1 永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及特點 .. 075
4.3.2 永磁同步電機的工作原理 .. 077
4.3.3 永磁同步電機控制系統(tǒng) .. 078
4.3.4 實例應(yīng)用 .. 079
4.4 異步電機驅(qū)動系統(tǒng) .. 081
4.4.1 交流感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)及特點 .. 081
4.4.2 異步電機的工作原理 .. 082
4.4.3 異步電機模型及控制 .. 083
4.4.4 實例應(yīng)用 .. 085
4.5 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng) .. 085
4.5.1 開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)及特點 .. 085
4.5.2 開關(guān)磁阻電機的工作原理 .. 086
4.5.3 開關(guān)磁阻電機模型及控制 .. 087
思考題 .. 089
參考文獻 .. 089
第5 章 輔助動力電池系統(tǒng) ..092
5.1 動力電池的種類及結(jié)構(gòu) .. 092
5.1.1 鎳氫電池 .. 092
5.1.2 鋰離子電池 .. 094
5.1.3 鋅空氣電池 .. 096
5.1.4 鋰硫電池 .. 098
5.2 電池性能指標 .. 100
5.2.1 荷電狀態(tài)（SOC） .. 100
5.2.2 健康狀態(tài)（SOH） .. 102
5.2.3 峰值功率能力（SOP） .. 104
5.2.4 內(nèi)部溫度狀態(tài)（SOT） .. 104
5.2.5 安全狀態(tài)（SOS） .. 105
思考題 .. 106
參考文獻 .. 106
第6 章 燃料電池電動汽車熱管理系統(tǒng) ..108
6.1 燃料電池發(fā)動機熱管理 .. 108
6.1.1 燃料電池的熱特性分析及散熱需求 .. 109
6.1.2 空氣壓縮機和壓縮空氣熱特性分析 .. 109
6.1.3 燃料電池熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .. 110
6.1.4 燃料電池熱管理系統(tǒng)的控制策略 .. 111
6.2 電驅(qū)動系統(tǒng)熱管理 .. 111
6.3 動力電池熱管理系統(tǒng) .. 112
6.4 整車熱管理系統(tǒng)性能測試評價 .. 114
6.4.1 整車熱管理系統(tǒng)目標 .. 114
6.4.2 整車熱管理系統(tǒng)的性能 .. 114
6.4.3 整車熱管理性能測試方法 .. 114
6.4.4 前機艙熱管理分析 .. 118
6.4.5 乘員艙熱管理分析 .. 119
6.5 燃料電池電動汽車整車交互熱管理系統(tǒng) .. 121
思考題 .. 122
參考文獻 .. 122
第7 章 燃料電池電動汽車電氣及總線系統(tǒng) ..125
7.1 電動汽車電氣系統(tǒng) .. 125
7.1.1 低壓電氣系統(tǒng) .. 125
7.1.2 高壓電氣系統(tǒng) .. 126
7.2 電動化輔助系統(tǒng) .. 128
7.2.1 電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng) .. 128
7.2.2 電控制動系統(tǒng) .. 129
7.2.3 電動空調(diào)系統(tǒng) .. 135
7.3 充電系統(tǒng) .. 138
7.3.1 充電系統(tǒng)的組成 .. 138
7.3.2 充電系統(tǒng)的工作原理 .. 141
7.4 車載總線系統(tǒng) .. 144
7.4.1 CAN 總線系統(tǒng)的主要特點 .. 145
7.4.2 車載總線系統(tǒng)的主要技術(shù)指標 .. 146
7.4.3 車載總線的分類 .. 147
7.4.4 其他車載總線 .. 147
思考題 .. 149
參考文獻 .. 150
第8
書單推薦
