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174千字 字数
2023-10-01 发行日期
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主编推荐语

助力发展“碳中和”国家战略，为加速在交通领域实现“碳中和”目标提供知识动力。

内容简介

本书是围绕我国碳中和发展目标和《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》发展愿景，为构建碳中和交通体系而编写的“碳中和交通出版工程·氢能燃料电池动力系统系列”之一。

燃料电池系统是一个复杂的电-气-热耦合系统，对燃料电池系统有效控制是提高其工作效率和可靠性、延长其使用寿命的关键之一。

本书基于燃料电池系统的工作原理，阐述了燃料电池系统集成与控制中的关键技术问题；详细介绍了燃料电池系统集成设计与匹配，并进一步研究了燃料电池系统的关键子系统与部件特性；在此基础上，系统地研究了燃料电池进气子系统控制技术、热管理子系统控制技术、低温冷启动优化控制技术与燃料电池系统状态识别及老化预测技术，并给出了燃料电池控制系统的软硬件设计方法；最后对下一代燃料电池控制系统技术的发展趋势进行了展望。

本书适合燃料电池汽车及燃料电池系统相关的研发人员、管理人员，以及相关专业的老师和学生阅读参考。

目录

  • 版权信息
  • 丛书编委会
  • 丛书序
  • 本书序
  • 前言
  • 第1章 燃料电池系统原理及控制
  • 1.1 背景
  • 1.2 燃料电池
  • 1.2.1 燃料电池类型
  • 1.2.2 燃料电池结构及基本工作原理
  • 1.3 燃料电池系统
  • 1.4 燃料电池系统控制
  • 1.4.1 空气供给子系统控制
  • 1.4.2 氢气供给子系统控制
  • 1.4.3 热管理子系统控制
  • 1.4.4 低温冷启动控制
  • 1.5 本章小结
  • 第2章 质子交换膜燃料电池特性
  • 2.1 燃料电池特性的常用电化学表征方法
  • 2.2 燃料电池稳态特性
  • 2.2.1 试验对象
  • 2.2.2 稳态试验结果
  • 2.3 燃料电池动态特性
  • 2.4 燃料电池阻抗特性
  • 2.4.1 电化学阻抗定义
  • 2.4.2 电化学阻抗谱解析
  • 2.4.3 基于电化学阻抗谱的动力学分析
  • 2.4.4 动力学损失敏感性分析
  • 2.5 燃料电池冷启动过程特性
  • 2.5.1 试验环境和流程
  • 2.5.2 单体电池恒温冷启动过程特性
  • 2.5.3 电堆升温冷启动过程特性
  • 2.6 燃料电池单体面内异质性特性
  • 2.6.1 面内异质性特征
  • 2.6.2 面内异质性试验
  • 2.6.3 面内异质性分析
  • 2.7 燃料电池堆单体间不一致特性
  • 2.7.1 燃料电池堆单体不一致性试验
  • 2.7.2 燃料电池堆单体不一致性表现规律
  • 2.7.3 燃料电池堆单体不一致性分析
  • 2.8 本章小结
  • 第3章 燃料电池系统集成设计
  • 3.1 燃料电池系统架构及集成
  • 3.1.1 空气供给子系统架构及集成
  • 3.1.2 氢气供给子系统架构及集成
  • 3.1.3 热管理子系统架构及集成
  • 3.2 燃料电池系统的电气架构及集成
  • 3.2.1 高压电气架构及集成
  • 3.2.2 低压电气架构及集成
  • 3.3 燃料电池系统匹配设计
  • 3.3.1 空气供给子系统匹配设计
  • 3.3.2 氢气供给子系统匹配设计
  • 3.3.3 热管理子系统匹配设计
  • 3.3.4 DC/DC变换器选型与匹配
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 燃料电池进气控制
  • 4.1 燃料电池系统建模
  • 4.1.1 燃料电池堆建模
  • 4.1.2 辅助部件建模
  • 4.2 燃料电池系统模型参数辨识
  • 4.2.1 模型参数辨识方法
  • 4.2.2 燃料电池系统模型参数辨识结果
  • 4.3 空气流量-压力控制算法
  • 4.3.1 空气流量-压力解耦控制
  • 4.3.2 基于标定的前馈PID串级控制
  • 4.4 氢气压力控制算法
  • 4.4.1 基于模糊PI的氢气压力控制
  • 4.4.2 氢气压力控制结果
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 燃料电池温度控制
  • 5.1 热管理子系统建模
  • 5.1.1 电堆产热模型
  • 5.1.2 冷却系统模型
  • 5.2 模型参数辨识及验证
  • 5.3 基于自适应模型预测控制的热管理
  • 5.3.1 多工况点热管理子系统模型线性化
  • 5.3.2 预测控制原理
  • 5.4 燃料电池温度控制结果
  • 5.4.1 温度控制的适应性分析
  • 5.4.2 WLTC工况下的温度控制结果对比
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 燃料电池冷启动优化控制
  • 6.1 低温冷启动过程机理模型
  • 6.1.1 模型控制方程
  • 6.1.2 模型中的关键参数测量与辨识
  • 6.2 冷启动机理模型验证和误差分析
  • 6.2.1 冷启动失败工况下的结果对比分析
  • 6.2.2 冷启动成功工况下的结果对比分析
  • 6.2.3 低温冷启动模型仿真误差来源总结
  • 6.3 低温冷启动策略优化
  • 6.3.1 基于粒子群优化算法的策略优化方法
  • 6.3.2 膜含水量已定的快速冷启动策略优化
  • 6.3.3 膜含水量未定的快速冷启动策略优化
  • 6.3.4 -30℃下快速冷启动策略优化
  • 6.3.5 冷启动策略优化前后对比分析
  • 6.4 本章小结
  • 第7章 燃料电池状态识别及老化预测
  • 7.1 燃料电池内部状态估计
  • 7.1.1 系统状态方程及参数辨识
  • 7.1.2 氧气过量系数计算原理
  • 7.1.3 内部状态观测器设计
  • 7.1.4 状态观测器结果及优化
  • 7.2 燃料电池内部故障识别
  • 7.2.1 燃料电池故障数据集建立
  • 7.2.2 基于混合深度学习的燃料电池内部故障识别
  • 7.2.3 燃料电池内部故障识别结果
  • 7.3 燃料电池老化预测
  • 7.3.1 燃料电池健康状态指标
  • 7.3.2 基于模态分解和深度学习的短时衰减预测
  • 7.3.3 燃料电池短时衰减预测结果
  • 7.4 本章小结
  • 第8章 燃料电池控制系统设计
  • 8.1 控制系统的一般软件架构
  • 8.2 输入输出模块
  • 8.3 模式管理模块
  • 8.3.1 系统上电状态控制
  • 8.3.2 系统预备状态控制
  • 8.3.3 系统启动状态控制
  • 8.3.4 系统运行状态控制
  • 8.3.5 系统关机状态控制
  • 8.4 子系统控制模块
  • 8.5 状态识别及故障诊断模块
  • 8.6 本章小结
  • 第9章 燃料电池系统控制的发展趋势
  • 9.1 先进智能传感技术提升管控的信息维度及空间尺度
  • 9.2 数据驱动的智能技术提升管控的性能及时间尺度
  • 9.3 本章小结
  • 参考文献
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出版方

机械工业出版社

机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。