我国车用燃料电池经过二十多年的发展，性能有了长足的进展，已经可以满足交通工具用动力系统的大部分性能需求，但围绕进一步提高燃料电池性能、延长寿命和降低成本的研究仍然任重而道远。本书系统介绍了氢能及燃料电池动力系统基础知识，从能量转换角度完整介绍了燃料电池汽车的动力系统各个环节能量转换和变换的基本原理，提出了燃料电池汽车动力系统中电化学复合电源这一重要概念，介绍了电化学电源的原理、质子交换膜燃料电池和锂离子电池的结构，深入介绍了基于机理的电化学电源建模的方法、氢电复合及多模块复合的电源设计技术、复合电源状态估计及管控技术等。在车用燃料电池技术和产业发展的牵引下和可再生能源发电技术的推动下，氢能的重要性日益凸显，本书介绍了支撑燃料电池汽车所需的氢能的制备、存储、运输、加注等关键技术的发展现状、存在的重大挑战等。最后，对基于可再生能源发电制氢及氢电二元网络的构建做出了展望，并提出了基于绿氢和绿电的零碳交通能源系统的构思。 本书适合从事燃料电池技术、锂离子电池技术、氢能技术及新能源汽车动力系统研究和开发的科研人员和工程师学习参考，也可作为高等院校汽车相关专业师生的参考用书。

丛书序
序（一）
序（二）
前言
第1章 燃料电池汽车及其能量转换
1.1 燃料电池汽车
1.1.1 车辆电动化路径
1.1.2 燃料电池及燃料电池汽车的发展历程
1.1.3 燃料电池汽车动力系统
1.2 燃料电池汽车动力系统中的电能来源
1.2.1 燃料电池的原理及其能量转换
1.2.2 燃料电池发电系统
1.3 燃料电池汽车动力系统中的电能存储
1.3.1 锂离子电池原理及其能量存储
1.3.2 锂离子电池储能系统
1.4 燃料电池汽车动力系统中的电能复合
1.4.1 电流变换的基本原理
1.4.2 电化学电源的复合
1.4.3 电化学电源的管控
1.5 燃料电池汽车动力系统中的机电能量转换
1.5.1 电机中的电磁能量转换
1.5.2 交流电机的矢量控制
1.5.3 电流逆变及其调制
1.5.4 电机与电驱动集成
1.6 氢能与交通能源的零碳化
1.6.1 交通零碳化的需求及其路径
1.6.2 氢能的概念及其特点
1.6.3 燃料电池汽车动力系统和能源供给系统的同构性
1.6.4 绿氢和燃料电池推动交通零碳化
第2章 燃料电池汽车电化学电源原理及建模
2.1 电化学电源基本原理
2.1.1 热力学基础与电压的产生
2.1.2 电化学基础与极化
2.1.3 电压损耗机理与电池内阻
2.1.4 电化学电源的电极与电极过程
2.2 燃料电池机理模型
2.2.1 燃料电池内部的物质守恒模型
2.2.2 燃料电池的电中性电荷守恒
2.2.3 燃料电池的电极过程
2.3 锂离子电池机理模型
2.3.1 锂离子电池内部的物质守恒模型
2.3.2 锂离子电池的电中性电荷守恒
2.3.3 锂离子电池的电极过程
2.4 电化学电源的外特性
2.4.1 工作电压
2.4.2 工作温度
2.4.3 能量和功率密度
2.4.4 使用寿命
2.4.5 安全性
第3章 电化学复合电源系统架构及构成
3.1 电化学复合电源的基本架构
3.1.1 电化学电源复合的必要性
3.1.2 电化学电源的复合模式
3.1.3 电化学复合电源系统的架构
3.2 燃料电池堆与系统
3.2.1 燃料电池堆结构
3.2.2 空气供给系统
3.2.3 氢气供给系统
3.2.4 热管理系统
3.2.5 燃料电池发动机控制系统
3.3 锂离子电池组与系统
3.3.1 单体电池
3.3.2 电池模块与电池包
3.3.3 热管理系统
3.3.4 电池管理系统
3.4 电化学复合电源的电能变换器
3.4.1 电力电子器件
3.4.2 隔离型DC/DC变换器
3.4.3 非隔离型DC/DC变换器
3.4.4 Boost型多相交错并联DC/DC变换器
第4章 电化学复合电源系统设计
4.1 复合电源设计关键技术
4.1.1 复合电源系统的优化设计原则
4.1.2 准稳态模式下复合电源系统的优化
4.1.3 全温域高效热管理设计
4.1.4 复合电源在线阻抗测量
4.2 基于DC/DC变换器的宽频在线阻抗测量案例
4.2.1 交变激励源需求分析
4.2.2 交变激励源拓扑选型与参数计算
4.2.3 电流与电压采样电路设计
4.2.4 交错并联Boost变换器及驱动电路设计
4.2.5 在线阻抗测量结果
4.3 大功率多模块复合电源设计案例
4.3.1 350kW级燃料电池复合电源系统
4.3.2 主功率高压系统方案
第5章 电化学复合电源系统管控
5.1 复合电源管控需求
5.1.1 燃料电池系统运行特性及需求
5.1.2 锂离子电池系统运行特性及需求
5.1.3 复合电源运行特性及需求
5.2 燃料电池系统管控
5.2.1 反应物状态估计
5.2.2 水状态估计
5.2.3 水含量故障诊断
5.3 锂离子电池系统管控
5.3.1 荷电状态估计
5.3.2 其他状态估计
5.4 复合电源系统管控
5.4.1 高低温热管理
5.4.2 多目标优化管理
5.4.3 在线故障诊断
第6章 氢电复合的零碳交通能源体系
6.1 交通能源及其零碳化需求
6.2 绿色氢能技术
6.2.1 绿氢的制取
6.2.2 其他制氢方式及其比较
6.2.3 氢气的存储
6.2.4 氢气的运输
6.2.5 加氢站技术
6.3 绿色电能技术
6.3.1 绿色发电技术
6.3.2 电能存储技术
6.4 基于氢电耦合二元网络的能源运输
6.4.1 大规模绿色电能传输
6.4.2 大规模绿色氢能的管道传输
6.4.3 氢电二元耦合的传输模式
6.5 零碳交通能源网络
6.5.1 电动汽车的电氢补能
6.5.2 氢电耦合的零碳交通能源模型
6.5.3 零碳交通能源网络发展与展望
参考文献