针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的强非线性及强耦合特性,该文提出一种适用于PEMFC系统过氧比(oxygen excess ratio,OER)估计的高阶滑模(high order sliding mode,HOSM)观测器设计方法。该方法采用HOSM算法对输出误差进行调节,使其在有限时间内趋于零,进而通过准确估计PEMFC系统中难于利用传感器直接测量的变量(如,供应管道中空气质量、阴极侧氧气以及氮气质量等),求解系统OER,为空气闭环系统的精确控制和动态性能的提高奠定了基础。最后,在RT-LAB半实物平台上进行硬件在环的实验验证,对所提出的HOSM观测器与传统的滑模观测器进行对比实验。实验结果表明,所设计的HOSM观测器性能优于传统的滑模观测器,在存在模型参数不确定性和测量噪声的条件下,仍具有快速的收敛特性,且表现出了良好的鲁棒性。