燃料电池系统的制作方法_4

文档序号:9930588阅读:来源:国知局
29中得到否定结果(否),则控制返回。
[0070] 如上所述,通过增加或减小提供至堆叠组件3中的氢气压力Ph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。因此,堆叠组件3能够避免共振现象。
[0071] 在燃料电池系统1中,提供到堆叠组件3中的流体除了氢气之外还可以是空气或冷 却剂。通过增加或减小这些流体中的任何流体的压力,能够爱获得与在增加或减小氢气压 力的情况下的效果基本相同的效果。当要控制的对象从氢气压力改变至空气压力时,可以 在图9所示的流程图中通过用空气压力代替氢气压力来大体上执行基本上相同的控制。更 具体地,在对应于步骤S23的确定步骤中,确定由第一压力计P1测量的空气压力Pa是否小于 基准值Pal。空气压力Pa的基准值Pal是在当燃料电池2工作时能够取的值中任意地设定或 者选择的值,并且基准值Pal是空气压力Pa的下限值Pa2与空气压力Pa的上限值Pa3之间的 值。空气压力Pa可以在下限值Pa2与上限值Pa3之间增加或减小。因此,当空气压力Pa高于基 准值Pal时减小空气压力Pa,并且当空气压力Pa低于基准值Pal时增加空气压力Pa。以此方 式,堆叠组件3离开共振区。
[0072]在对应于步骤S24的空气压力增加控制中或者在对应于步骤S27的空气压力减小 控制中,控制压缩机K的转速或者调节背压阀VI的开度,以控制提供至阴极通道3a的空气的 压力Pa。作为结果,堆叠组件3的纵向弹性模量E被改变。
[0073] 当要控制的对象是空气压力时,鉴于单元电池30中所包含的电解质膜的耐压性来 设定上限值Pa3。即,如果空气的压力Pa变得过高,则电解质膜可能会被损坏或者可能出现 (发生)交叉泄漏。因此,从该角度来设定上限值Pa3。此外,可以鉴于空气是否能够到达每个 单元电池30(所有单元电池30)来设定下限值Pa2。即,如果空气的压力Pa变得过低,则空气 可能无法到达一个或更多个单元电池30,并且单元电池30可能会劣化。因此,从该角度来设 定下限值Pa2。
[0074] 如上所述,通过增加或减小提供到堆叠组件3中的空气的压力Pa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。因此,堆叠组件3能够避免共振现象。 [0075]当要控制的对象从氢气压力改变至冷却剂压力时,在图9所示的流程图中,可以通 过用冷却剂压力代替氢气压力来大体上执行基本上相同的控制。更具体地,在对应于步骤 S23的确定步骤中,确定由第四压力计P4测量的冷却剂压力Pw是否小于基准值Pwl。冷却剂 压力Pw的基准值Pwl是在当燃料电池2工作时能够取的值中任意设定或者选择的值,并且基 准值Pwl是冷却剂压力Pw的下限值Pw2与冷却剂压力Pw的上限值Pw3之间的值。冷却剂压力 Pw可以在下限值Pw2与限值Pw3之间增加或减小。因此,当冷却剂压力Pw高于基准值Pwl时减 小冷却剂压力Pw,并且当冷却剂压力Pw低于基准值Pwl时增加冷却剂压力Pw。以此方式,堆 叠组件3离开共振区。
[0076]在对应于步骤S24的冷却剂压力增加控制中或者在对应于步骤S27的冷却剂压力 减小控制中,调节水栗Wp的转速,以控制提供至冷却剂通道3c的冷却剂的压力Pw。作为结 果,堆叠组件3的纵向弹性模量E被改变。
[0077] 当要控制的对象是冷却剂压力时,可以鉴于形成冷却剂循环通道17的管道的耐压 性来设定上限值Pw3。即,如果冷却剂压力Pw变得过高,则形成冷却剂循环通道17的管道可 能会被损坏。因此,从该角度来设定上限值Pw3。此外,可以鉴于冷却剂是否能够通过冷却剂 循环通道17循环来设定下限值Pw2。即,如果冷却剂压力Pw变得过低,则冷却剂可能无法通 过冷却剂循环通道17循环,作为结果,堆叠组件3可能不能被适当冷却。因此,从该角度来设 定下限值Pw2。
[0078] 如上所述,通过增加或减小提供到堆叠组件3中的冷却剂的压力Pw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。因此,堆叠组件3能够避免共振现 象。
[0079] 在本发明的第四实施方式中,通过改变堆叠时组件3的密度P来改变堆叠组件3的 固有频率。如以上参照图3所描述的,加速度在某一频率区域中迅速地增加,而一旦其超过 某一共振点则迅速减小。因此,在第一实施方式和第二实施方式中,改变堆叠组件的长度, 使得堆叠组件3的固有频率处于共振区之外。另一方面,在第四实施方式中,改变堆叠组件3 的密度P,使得堆叠组件3的固有频率处于共振区之外。当堆叠组件3的密度P增加时堆叠组 件3的固有频率减小,并且当堆叠组件3的密度P减小时固有频率增加。因此,通过增加或减 小堆叠组件3的密度P,堆叠组件3的固有频率能够离开共振区。
[0080] 将参照图10所示的流程图描述第四实施方式。在第四实施方式中,ECU 21增加堆 叠组件3中包含的液态水的量,以改变堆叠组件3的密度P,并且改变固有频率。在图10的流 程图中,步骤S51和步骤S52与第一实施方式的步骤S1和步骤S2相同,因此将不详细描述。
[0081] 在当步骤S52中得到肯定结果(是)时执行的步骤S53中,执行空气流率增加控制。 更具体地,增加压缩机K的转速,以增加空气的流率。在堆叠组件3中,可以存储由电力生成 反应产生的液态水。通过增加空气流率,液态水被排出的效率得到提高,使得堆叠组件3中 所包含的液态水的量被减小。作为结果,堆叠组件3的密度P减小。在步骤S53之后的步骤S54 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S54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S54中 得到肯定结果(是),则ECU 21进行至步骤S55。在步骤S55中,确定由第一压力计P1测量的空 气压力Pa是否高于阈值Pa4,或者由流量计FM测量的空气流率L是否小于阈值Lai。由于空气 的压力Pa随着空气流率增加而增加,因此考虑在空气压力Pa过度增加的情况下出现交叉泄 漏的可能性来设定阈值Pa4。即,阈值Pa4被设定成能够避免交叉泄漏的值。鉴于压缩机K的 驱动损耗来设定阈值Lai,使得例如电解质膜在高温下将不进入干燥状况。在步骤S55中,当 满足关于空气压力Pa的条件和关于空气流率La的条件中任一个时得到肯定结果(是)。如果 在步骤S55中得到否定结果(否),即,如果存在增加空气流率La的空间,则ECU 21返回至步 骤S53,并且继续用于增加空气流率La的控制。另一方面,如果在步骤S55中得到肯定结果 (是),则控制返回。
[0082] 如上所述,通过增加提供给堆叠组件3的空气的流率并且减小堆叠组件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。因此,堆 叠组件3能够避免共振现象。
[0083] 尽管在第四实施方式中增加作为提供至堆叠组件的流体的空气的流率,但也可以 增加氢气的流率。
[0084] 为了减小堆叠组件3中包含的液态水的量,可以在步骤S53中执行空气压力减小控 制而不是空气流率增加控制。更具体地,通过增加背压阀VI的开度来减小空气的压力Pa。在 堆叠组件3中,可以存储由电力生成反应产生的液态水。因此,通过减小空气压力Pa来减小 堆叠组件3中包含的液态水的量,以增加体积流量并且提高从堆叠组件3将液态水带走的效 率。作为结果,堆叠组件3的密度P减小。作为空气压力减小控制,可以减小压缩机K的转速, 或者该控制可以连同背压阀VI的开度控制一起使用。当执行空气压力减小控制时,代替步 骤S55中的确定操作,确定由第一压力计P1测量的空气的压力Pa是否高于阈值Pa5。可以鉴 于空气是否能够到达每个单元电池30来设定阈值Pa5。即,如果空气的压力Pa变得过低,则 空气可能无法到达一些单元电池30,并且这些单元电池30可能劣化。因此,从该角度来设定 阈值Pa5。
[0085]如上所述,通过减小提供至堆叠组件3的空气的压力Pa来改变堆叠组件3的固有频 率,以增加从堆叠组件3带走的液态水的量并且减小堆叠组件3中包含的水的量,使得堆叠 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。尽管在该示例中关注于 空气作为提供至堆叠组件3的流体并且减小其压力,但也可以减小氢气的压力以用于相同 的目的。
[0086]将参照图11所示的流程图描述本发明的第五实施方式。在第五实施方式中,如在 第四实施方式中一样,减小堆叠组件3中包含的液态水的量,以改变堆叠组件3的密度P并且 改变固有频率。在图11 (的流程图)中,步骤S71和步骤S72与第一实施方式中的步骤S1和步 骤S2相同,并且不详细地描述这些步骤。
[0087] 在当步骤S72中得到肯定结果(是)时执行的步骤S73中,执行重复减小和增加空气 压力的控制。更具体地,用于通过增加背压阀VI的开度来减小空气压力Pa以及通过减小背 压阀VI的开度来增加空气压力Pa的控制被重复多次。在第五实施方式中,这种控制被重复 五次。在堆叠组件3中,可以存储由电力生成反应产生的液态水。因此,通过将空气压力Pa的 减小和增加重复若干次来提升液态水的排放效率。作为结果,减小了堆叠组件3的密度P。作 为空气压力减小控制,可以减小压缩机K的转速,或者可以连同背压阀VI的开度控制一起执 行该控制。此外,作为空气压力增加控制,可以增加压缩机K的转速,或者可以连同背压阀VI 的开度控制一起执行该控制。在步骤S73之后的步骤S74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S74中得到否定结果(否),即,如果堆叠组件的固有频率3处于共 振区外,则控制返回。另一方面。如果在步骤S74中得到肯定结果(是),则控制进行至步骤 S75。在步骤S75中,确定重复减小和增加空气压力的控制,即步骤S73的操作是否已经被执 行了N次。此处,N是任意选择的整数。如果在步骤S75中得到否定结果(否),则ECU 21返回至 步骤S73,并且继续重复减小和增加空气压力的控制。另一方面,如果在步骤S75中得到肯定 结果(是),则控制返回。
[0088] 如上所述,通过重复对提供至堆叠组件3的空气的压力Pa的减小和增加并且因此
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