质子交换膜燃料电池是普遍应用于现有燃料电池车辆中的电源，然而氢燃料电池运行过程中会生成水或水蒸气，温度低于0℃以下时，在启动过程中或停机吹扫后，多余的水分会结冰。当频次和幅度达到一定程度时，其内部燃料电池单体会发生性能衰退，导致不可逆转的损坏。因此，低温冷启动性能是车用质子交换膜燃料电池系统中的重要性能，同时也是当前燃料电池汽车产业面对的的重要挑战。

构建涵盖气-电-热-水多物理场耦合以及氢氧燃料电池各个核心部分的动态仿真模型，系统分析低温冷启动过程中电堆内部温度场、湿度场与电压响应的演化规律；重点探究开机策略、初始含水量、供气温湿压参数及冷却液循环特性等关键因素对冷启动成功率与启动时间的影响机制。在此基础上，设计并优化适用于不同低温工况的系统级控制策略，包括阴阳极供气系统调节、冷却液系统控制方法以及电堆热电管理策略等。

冷却液系统部分建立了动态模型，提出多执行器协同控制方法；电堆电模型部分基于状态反馈的自适应控制器在弱加热下实现了可靠启动与有效的速度-能耗权衡；电堆热模型部分构建了热平衡模型，提出基于数据驱动的代理模型方法；供气系统部分建立供气系统模型，提出阴极供气控制策略及二级加热装置方案。

本组建立了完整氢氧燃料电池仿真模型，提出各个关键子系统的优化控制策略，进一步优化氢氧燃料电池低温冷启动过程，满足预期目标。