本发明公开了一种加热中冷一体器及其应用的燃料电池系统和控制方法，包括壳体和盖板，壳体上设有空腔，空腔的腔口处安装盖板，空腔里安装有加热装置和热交换装置，壳体上设有冷却液入口和冷却液出口，冷却液通过冷却液入口进入壳体内部与加热装置和热交换装置进行热量交换后从冷却液出口流出；壳体上还设有空气入口和空气出口，空气从空气入口进入至壳体内部与热交换装置进行热量交换后从空气出口排出，结构简单、占用燃料电池系统整体布局空间少，在低温状态下，可给空气路中的冷空气进行快速加热，在高温状态下，可给空气路中的高温空气进行快速降温，运行额外功耗小，提升性能，节约能源。