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| 編輯推薦： |
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《燃料电池-蓄电池混合电源系统低温启动建模》一书以通俗易懂的语言、形象的图解阐述了燃料电池系统建模与仿真的原理与基本方法。本书主要以燃料电池-蓄电池混合电源系统的建模过程为主要线索，向读者详细介绍了燃料电池系统中关键部件的原理与建模方法，重点分析了燃料电池低温启动的现象、原理和以及建模方式，将基本的原理融入到建模过程中，加深了读者的印象，提升读者的感性认识和认知水平。基于建立的燃料电池系统，本文还对燃料电池冷启动过程进行了仿真和分析，进一步加深了读者对燃料电池冷启动过程的理解。本书适合具有一定燃料电池基础知识的读者阅读，可作为高等院校本科生、研究生学习燃料电池建模尤其是燃料电池冷启动建模的参考书，也可以作为燃料电池汽车相关工程师学习参考的资料。
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| 內容簡介： |
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《燃料电池-蓄电池混合电源系统低温启动建模》一书以通俗易懂的语言、形象的图解阐述了燃料电池系统建模与仿真的原理与基本方法。本书主要以燃料电池-蓄电池混合电源系统的建模过程为主要线索，向读者详细介绍了燃料电池系统中关键部件的原理与建模方法，重点分析了燃料电池低温启动的现象、原理和以及建模方式，将基本的原理融入到建模过程中，加深了读者的印象，提升读者的感性认识和认知水平。基于建立的燃料电池系统，本文还对燃料电池冷启动过程进行了仿真和分析，进一步加深了读者对燃料电池冷启动过程的理解。本书适合具有一定燃料电池基础知识的读者阅读，可作为高等院校本科生、研究生学习燃料电池建模尤其是燃料电池冷启动建模的参考书，也可以作为燃料电池汽车相关工程师学习参考的资料。
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| 關於作者： |
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宋珂，同济大学汽车学院，硕导，同济大学汽车学院车辆工程专业博士，德国卡尔斯鲁厄理工学院联合培养博士。主要研究领域包括：燃料电池汽车动力系统建模及仿真方法，燃料电池汽车动力系统匹配设计流程及方法，燃料电池汽车动力系统整车能量管理控制策略，电/电混合电动汽车动力系统混合度优化设计理论及方法，基于AUTOSAR、ISO26262标准的电动汽车动力系统控制技术。近三年发表燃料电池汽车相关学术论文20余篇，SCI/EI检索5篇，申请发明专利7项（已获权4项），实用新型专利1项，软件著作权登记5项。
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| 目錄：
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第1章 引言001
1.1 概述002
1.2 燃料电池冷启动常用策略005
1.3 燃料电池低温水热分布008
1.4 燃料电池低温模型简介011
1.5 蓄电池低温模型介绍016
第2章 燃料电池-蓄电池混合系统结构019
2.1 燃料电池结构与性能020
2.1.1 燃料电池结构与工作原理020
2.1.2 燃料电池输出性能023
2.2 燃料电池系统结构026
2.2.1 通用燃料电池系统结构026
2.2.2 适用于冷启动的燃料电池系统结构029
2.3 燃料电池-蓄电池混合系统模型架构032
2.4 本章小结037
第3章 供气系统和冷却系统关键部件热力学模型039
3.1 供气系统热力学模型040
3.1.1 空气压缩机040
3.1.2 气体供应管道042
3.1.3 空气冷却器043
3.1.4 增湿器044
3.2 冷却系统热力学模型045
3.2.1 空气冷却器温度模型045
3.2.2 氢气热交换器046
3.2.3 节温器048
3.2.4 散热器049
3.2.5 冷却液循环泵050
3.3 本章小结050
第4章 蓄电池低温模型053
4.1 蓄电池低温性能试验054
4.1.1 充电电压055
4.1.2 放电电压056
4.1.3 充电容量057
4.1.4 放电容量058
4.1.5 低温内阻059
4.2 低温蓄电池Rint模型062
4.3 蓄电池温度计算模型067
4.4 蓄电池SOC计算069
4.5 低温蓄电池仿真模型073
4.6 本章小结075
第5章 燃料电池低温性能模型077
5.1 低温燃料电池水传输现象建模078
5.1.1 阴极水平衡模型078
5.1.2 膜水合模型083
5.2 气体流量模型085
5.2.1 阳极气体流量模型085
5.2.2 阴极气体流量模型088
5.3 燃料电池输出电压模型090
5.3.1 燃料电池理想电动势091
5.3.2 活化过电势093
5.3.3 浓差过电势094
5.3.4 欧姆过电势095
5.4 本章小结096
第6章 燃料电池单体温度分层模型099
6.1 燃料电池温度分层假设100
6.1.1 MEA内部温度分布均匀假设100
6.1.2 双极板温度分层假设104
6.2 燃料电池温度分层建模106
6.2.1 膜电极温度模型107
6.2.2 气体扩散层温度模型112
6.2.3 气体流道层温度模型115
6.2.4 双极板温度模型117
6.2.5 冷却液流道层温度模型120
6.2.6 单体温度分布仿真模型122
6.3 燃料电池单体低温仿真模型与验证124
6.3.1 燃料电池单体低温仿真模型124
6.3.2 253.15K启动仿真与验证124
6.3.3 270.15K启动仿真与验证130
6.4 本章小结132
第7章 燃料电池电堆温度分层模型135
7.1 燃料电池电堆温度分层建模136
7.1.1 燃料电池电堆温度分层模型结构136
7.1.2 接触端板的单体传热139
7.1.3 电堆单体间传热142
7.2 燃料电池电堆仿真模型与验证146
7.3 本章小结151
参考文献153
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| 內容試閱：
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车用质子交换膜燃料电池经过数十年的发展，已经取得了长足的前言进步，中国燃料电池汽车技术路线图提出2020年中国燃料电池汽车保有量达到1万辆，2025年达到10万辆，2030年达到100万辆，2020年保有量计划已经实现，燃料电池汽车商业化已经成为必然趋势。然而燃料电池汽车的大规模商业化仍然面临许多挑战，其中一个关键问题就是燃料电池的低温启动性能不能完全满足汽车复杂的使用环境需求。
质子交换膜燃料电池的正常运行需要不断地从流道向催化层供应燃料进行化学反应，在对外放电的同时生成水，在低温环境下，生成的水会结冰从而堵塞催化层和气体扩散层，进而导致燃料电池启动失败。为了实现燃料电池的低温启动，中外研究人员进行了大量的相关研究，建立了若干不同维度的燃料电池机理模型和经验模型，对影响燃料电池启动的因素进行了分析，并提出了相应的燃料电池的冷启动控制策略，其中主要分为:辅助加热、自启动、吹扫、保温等控制策略。目前国内燃料电池冷启动性能与国际先进水平仍存在一定的差距，但是在国内研究人员和工程师的不懈努力下，两者的差距正在逐步缩小。
本书中笔者以通俗易懂的语言、形象的图解阐述了燃料电池系统建模和仿真的原理与基本方法。笔者主要以燃料电池系统的建模过程为主要线索，向读者详细介绍了燃料电池系统中关键部件的原理与建模方法，重点分析了燃料电池低温启动的现象、原理以及建模方式，将基本的原理融入建模过程中，加深读者的印象，提升读者的感性认识和认知水平。基于建立的燃料电池系统，本书还对燃料电池冷启动过程进行了仿真和分析，进一步加深了读者对燃料电池冷启动过程的理解。
全书共分为7章。第1章介绍了燃料电池冷启动研究现状，重点对相关的建模和水热分布研究进行了综述，让读者可以了解燃料电池冷启动现状并为之后的相关建模提供必要基础。第2章介绍了燃料电池系统的组成及结构，为了使建立的系统模型能够适应冷启动控制策略，对现有的通用燃料电池系统进行了修改，并引入蓄电池中建立了蓄电池-燃料电池混合系统结构，基于建立的混合系统结构提出了本书的系统模型架构，为读者清晰展示了本书的结构和脉络，方便读者的阅读和理解。第3章介绍了蓄电池-燃料电池混合系统的供气系统和冷却系统中关键部件的原理及建模方法，为之后燃料电池的建模提供了必要的输入和输出接口。第4章基于蓄电池低温试验数据，建立了能够反映蓄电池低温输出和输入性能的模型。第5章介绍了燃料电池冷启动过程中的水传输现象并对其进行建模，通过模型反映了结冰对燃料电池电压输出性能的影响。第6章介绍了燃料电池单体温度分层模型，根据燃料电池的真实结构将其温度模型进行分层，考虑不同部件之间的传热，能够更加真实和准确地反映燃料电池单体中的温度分布，进而能够更加准确地仿真燃料电池的性能输出。第7章介绍了燃料电池电堆的温度分层模型，基于第6章建立的单体温度模型，进一步考虑了单体之间的传热和端板对电堆两端接触单体的影响。
本书由同济大学宋珂、魏斌编写。全书由宋珂统稿和审阅。
本书适合具有一定燃料电池基础知识的读者阅读，可作为高等院校本科生、研究生学习燃料电池建模尤其是燃料电池冷启动建模的参考书，也可以作为燃料电池汽车相关工程师学习参考的资料。
本书内容经过相关专家的审阅，笔者在此表示由衷的感谢。由于能力有限，书中纰漏在所难免，欢迎读者朋友提出建议或订正错误。
编者
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