减小堆叠组件3中包含的液态水的量来改变堆叠组件3的固有频率，使得堆叠组件3的振动 处于共振区之外。以此方式，堆叠组件3能够避免共振现象。
[0089] 尽管在第五实施方式中减小和增加作为提供至堆叠组件3的流体的空气的压力， 但也可以减小和增加氢气的压力。
[0090] 将参照图12所示的流程描述本发明的第六实施方式。在第六实施方式中，增加或 减小堆叠组件3包含的液态水的量，以改变堆叠组件3的密度P并且改变固有频率。在第六实 施方式中，ECU 21通过增加在堆叠组件3中生成的电力的量来增加堆叠组件3中包含的液态 水的量。此外，ECU 21通过减小堆叠组件3中生成的电力的量来减小堆叠组件3中包含的液 态水的量。在图12的流程图中，步骤S81和步骤S82与第一实施方式的步骤S1和步骤S2相同， 并且因此不详细地描述这些步骤。
[0091] 在当步骤S82中得到肯定结果(是)时执行的步骤S83中，确定是否存在电池22充电 的空间。即，确定电池22的容量已被充电了多少，并且根据电池22的充电状态来确定是否存 在充电的空间。在该步骤中确定是否存在电池22充电的空间，原因是，如果存在充电的空 间，则即使由燃料电池2生成的电力的量增加，也能够利用所生成的电力对电池22充电。如 果不存在充电的空间，即，如果电池22处于接近完全充电状态，则即使燃料电池2生成的电 力量减小也能够从电池22提供电力。因此，可以取决于存在还是不存在电池22充电的空间 来增加或减小由燃料电池2生成的电力的量。如果由燃料电池2生成的电力量被改变，则通 过电力生成而产生的液态水的量改变。作为结果，堆叠组件3的密度P改变，并且堆叠组件3 离开共振区。
[0092] 如果在步骤S83中得到肯定结果(是），则ECU 21进行至步骤S84。在步骤S84中，增 加所生成的电力的量，并且执行电池充电控制。更具体地，增加由燃料电池2生成的电力的 量，使得所产生的液态水的量增加。作为结果，堆叠组件3中包含的液态水的量增加，并且堆 叠组件3的密度P增加。利用这样产生的过量的电力对电池22充电。在步骤S84之后的步骤 S85中，再次确定堆叠组件3的振动是否处于共振区内。如果在步骤S85中得到否定结果 (否），即，如果堆叠组件3的固有频率处于共振区外，则控制返回。另一方面，如果在步骤S85 中得到肯定结果(是），则ECU 21进行至步骤S86。在步骤S86中，确定电池22是否达到充电界 限（即，电池22是否不能再被充电）。如果在步骤S86中得到否定结果(否），即，如果存在电池 22充电的空间并且存在进一步增加由燃料电池2生成的电力的量的空间，则E⑶21返回至 步骤S84,以继续增加所生成的电力的量并且控制电池充电。另一方面，如果在步骤S86中得 到肯定结果(是），则控制返回。
[0093] 如果在步骤S83中得到否定结果（否），则ECU 21进行至步骤S87。在步骤S87中，减 小所生成的电力的量并且执行电池放电控制。更具体地，减小由燃料电池2生成的电力的 量，使得所产生的液态水的量减小。作为结果，堆叠组件3中包含的液态水的量减小并且堆 叠组件3的密度P减小。电力的减小由电池22的放电来补偿。在步骤S87之后的步骤S88中，再 次确定堆叠组件3的振动是否处于共振区内。如果在步骤S88中得到否定结果(否），即，如果 堆叠组件3的固有频率处于共振区之外，则控制返回。另一方面，如果在步骤S88中得到肯定 结果(是），则E⑶21进行至步骤S89。在步骤S89中，确定电池22是否达到放电界限（即，电池 22是否不能再放电）。如果在步骤S89中得到否定结果(否），即，如果存在电池22放电的空间 并且存在进一步减小由燃料电池2生成的电力的量的空间，则E⑶21返回至步骤S87，以继 续减小所生成的电力的量和电池放电控制。另一方面，如果在步骤S89中得到肯定结果 (是），则控制返回。
[0094] 如上所述，通过以下方式来改变堆叠组件3的固有频率:增加堆叠组件3中生成的 电力的量以增加堆叠组件3中包含的液态水的量，或者减小堆叠组件3中生成的电力的量以 减小堆叠组件3中包含的液态水的量。作为结果，堆叠组件3的振动处于共振区之外。因此， 堆叠组件3能够避免共振现象。
[0095] 本发明不限定于上述实施方式，而是可以各种改变或修改来实施。在本说明书中 描述的实施方式中，加速度传感器AS安装在燃料电池2的堆叠组件3上，并且确定在车辆运 行期间堆叠组件3的振动是否处于共振区内。然后，基于该确定来采取各种措施。另一方面， 可以确定在车辆检查期间堆叠组件3的固有频率是否处于共振区内，并且可以基于该确定 来采取措施，例如校正燃料电池2的控制程序。
【主权项】
1. 一种燃料电池系统，其特征在于包括： 堆叠组件，其包括堆叠在一起的多个单元电池，每个所述单元电池包括电解质膜和电 极对，所述电解质膜被夹在所述电极之间； 共振确定单元，被配置成确定在车辆运行期间出现的所述堆叠组件的振动是否处于所 述堆叠组件的共振区之内；以及 控制器，被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区之内 的情况下改变所述堆叠组件的固有频率，使得所述堆叠组件的振动处于所述共振区之外。2. 根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下改变所述堆叠组件在所述单元电池的堆叠方向上的长度。3. 根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下增加或降低所述堆叠组件的温度。4. 根据权利要求3所述的燃料电池系统，还包括： 被配置成向所述堆叠组件提供冷却剂的水栗，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下改变所述水栗的转速以增加或降低所述堆叠组件的温度。5. 根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下增加或减小在所述单元电池的所述堆叠方向上向所述堆叠组件施加的紧固 负荷。6. 根据权利要求5所述的燃料电池系统，还包括： 被配置成改变所述紧固负荷的致动器，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下控制所述致动器以增加或减小所述紧固负荷。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下增加或减小向所述堆叠组件提供的流体的压力。8. 根据权利要求7所述的燃料电池系统，还包括： 被配置成向所述堆叠组件中提供反应气体的气体供给装置，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下控制所述气体供给装置增加或减小所述反应气体的压力。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下增加或减小所述堆叠组件中包含的液态水的量。 1 〇.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下增加向所述堆叠组件提供的流体的流率，以减小所述堆叠组件中包含的液态 水的量。11. 根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下增加所述堆叠组件中生成的电力的量，以增加所述堆叠组件中包含的液态水 的量，或者 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下减小所述堆叠组件中生成的电力的量，以减小所述堆叠组件中包含的液态水 的量。12. 根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中， 所述控制器被配置成在所述共振确定单元确定所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下减小向所述堆叠组件提供的流体的压力，以减小所述堆叠组件中所包含的液 态水的量。13. -种燃料电池系统，其特征在于包括： 堆叠组件，其包括堆叠在一起的多个单元电池，每个所述单元电池包括电解质膜和电 极对，所述电解质膜被夹在所述电极之间； 加速度传感器，其被安装在所述堆叠组件上，并且被配置成分析所述堆叠组件的振动 以确定所述堆叠组件的振动是否处于所述堆叠组件的共振区之内； 固有频率控制装置，被配置成改变以下方面的至少之一:所述堆叠组件的长度、所述堆 叠组件的密度以及所述堆叠组件的纵向弹性模量；以及 控制器，被配置成在所述加速度传感器分析出的所述堆叠组件的振动处于所述共振区 之内的情况下控制所述固有频率控制装置改变以下方面的至少之一:所述堆叠组件的长 度、所述堆叠组件的密度以及所述堆叠组件的纵向弹性模量。14. 根据权利要求13所述的燃料电池系统，其中， 所述固有频率控制装置被配置成在所述加速度传感器分析出的所述堆叠组件的振动 处于所述共振区之内的情况下改变以下方面的至少之一：向所述堆叠组件提供的流体的量 以及向所述堆叠组件提供的所述流体的压力。
【专利摘要】一种燃料电池系统(1)，其包括堆叠组件(3)、共振确定单元和控制器(21)。堆叠组件包括堆叠在一起的多个单元电池。每个单元电池包括电解质膜和电极对，电解质膜被夹在电极之间。共振确定单元被配置成确定在车辆运行期间出现的堆叠组件的振动是否处于堆叠组件的共振区之内。控制器被配置成：在共振确定单元确定堆叠组件的振动处于共振区之内的情况下改变堆叠组件的固有频率，使得堆叠组件的振动处于共振区之外。
【IPC分类】H01M8/249, H01M8/2465
【公开号】CN105720290
【申请号】CN201510958258
【发明人】难波良一
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月18日
【公告号】CA2915568A1, EP3038198A1, US20160181637