(57)【要約】【課題】  マルチ・スタック燃料電池システムにおける分離障害を検出するシステムを提供すること。【解決手段】  システム（３０）は、障害のない状態においてスタックの正端子（３２）及び負端子（３４）の電圧に寄与する、マルチ・スタックの各スタックからの電圧比率を決定する。システムは、次いで、それらの比率及び実際に測定されたスタックの電圧を用いて、障害状態が存在するか否かを決定する。正端子（３２）における実際の電圧測定値は、障害のない状態の正端子（３２）における各スタックからの計算された電圧寄与と比較される。同様に、負端子（３４）における実際の電圧測定値は、障害のない状態の負端子（３４）における各スタックからの計算された電圧寄与と比較される。障害のない状態に対して計算された電圧と、実際の電圧測定値から計算された比率との間に十分に顕著な差がある場合に、障害状態が存在する。【選択図】  図４
2004241392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ・スタック燃料電池システムにおいて障害状態を検出するための障害分離検出回路であって、
それぞれが前記燃料電池システムのスタックからの電圧信号に応答する複数のスタック入力段と、
基準アースに対するマルチ・スタックの正端子からの電圧信号に応答する正のスタック入力段と、
基準電圧に対するマルチ・スタックの負端子からの電圧信号に応答する負のスタック入力段と、
前記入力段からの前記電圧信号に応じるプロセッサであって、障害のない状態において前記マルチ・スタックの正端子及び前記マルチ・スタックの負端子の電圧に寄与する前記複数のスタックのそれぞれからの電圧比率を蓄積し、前記正端子及び前記負端子に対する各スタックの前記電圧寄与比率を計算し、前記の計算された電圧寄与を前記マルチ・スタックの正端子及び負端子における前記の実際の電圧と比較することにより前記障害状態が存在するか否かを決定するプロセッサと、
を備える回路。
【請求項２】
請求項１記載の回路であって、前記プロセッサが、前記マルチ・スタックの正端子及び負端子への各スタックからの前記電圧寄与を加算することにより、前記の計算された電圧比率及び前記の蓄積された電圧比率を決定する回路。
【請求項３】
請求項１記載の回路であって、前記マルチ・スタックの正端子における前記電圧信号が、前記マルチ・スタックの第一のスタックの正端子と基準アースとの間の、前記燃料電池システムの冷却剤ループを介した電圧降下であり、前記マルチ・スタックの負端子における前記電圧信号が、前記マルチ・スタックの最終スタックの負端子と基準アースとの間の、前記システムの前記冷却剤ループを介した電圧降下である回路。
【請求項４】
請求項１記載の回路であって、前記マルチ・スタック燃料電池が４段のスタックを含む回路。
【請求項５】
請求項４記載の回路であって、前記正端子に対する第一のスタックの電圧比率が０．７５であり、前記正端子に対する第二のスタックの電圧比率が０．５であり、前記正端子に対する第三のスタックの電圧比率が０．２５であり、前記正端子に対する第四のスタックの電圧比率が０であって、前記負端子に対する前記第一のスタックの電圧比率が−０．２５であり、前記負端子に対する前記第二のスタックの電圧比率が−０．５であり、前記負端子に対する前記第三のスタックの電圧比率が−０．７５であり、前記負端子に対する前記第四のスタックの電圧比率が−１．００である回路。
【請求項６】
請求項１記載の回路であって、障害状態が検出された場合に、前記プロセッサが回路を開いて前記燃料電池システムを流れる電流を取り除く回路。
【請求項７】
請求項６記載の回路であって、更に、高圧インタロック・ループを備え、該インタロック・ループが、障害状態が検出された場合に前記プロセッサからの信号に応答し、該信号に応じて前記燃料電池システムから前記電流を取り除く回路。
【請求項８】
請求項７記載の回路であって、前記インタロック・ループが、前記燃料電池システムから前記回路の残りの部分を電気的に分離するための光アイソレータを備える回路。
【請求項９】
請求項１記載の回路であって、個々の段が、前記電圧信号を低減するための分圧回路と、前記の低減された電圧信号を前記回路の残りの部分から分離するための光アイソレータとを備える回路。
【請求項１０】
請求項１記載の回路であって、更に、出力回路を含み、該出力回路が、障害状態が検出された場合に、前記プロセッサからの信号に応じて共通コントローラに前記障害状態を通知する回路。
【請求項１１】
請求項１０記載の回路であって、前記出力回路が、前記回路の残りの部分を前記共通コントローラから電気的に分離するための光アイソレータを含む回路。
【請求項１２】
請求項１記載の回路であって、前記マルチ・スタック燃料電池システムが車両に搭載されている回路。
【請求項１３】
多電源システムにおいて、障害状態を検出するための障害分離検出回路であって、
前記システムにおける複数の電源の一つからの電圧信号にそれぞれが応答する複数の電源入力段と、
前記システムの端子からの電圧信号に応答するシステム入力段と、
前記入力段からの前記電圧信号に応答するプロセッサであって、障害のない状態において前記システムの端子の電圧に寄与する前記複数の電源それぞれからの電圧比率を蓄積し、前記端子に対する各電源の電圧寄与比率を計算すること及び前記の計算された電圧寄与と前記電源の前記端子における前記の実際の電圧とを比較することにより障害状態が存在するか否かを決定するプロセッサと、
を備える回路。
【請求項１４】
請求項１３記載の回路であって、前記プロセッサが、各電源から前記システムの端子への前記電圧寄与を加算することにより、前記の計算された電圧比率及び前記の蓄積された電圧比率とを決定する回路。
【請求項１５】
マルチ・スタック燃料電池システムにおいて障害状態を検出する方法であって、
障害のない状態において、前記マルチ・スタックの正端子及び前記マルチ・スタックの負端子の電圧に寄与する複数のスタックそれぞれからの電圧比率を決定する工程と、
前記燃料電池システムの各スタックからの電圧を測定する工程と、
前記燃料電池システムの前記マルチ・スタックの前記正端子からの電圧を測定する工程と、
前記燃料電池システムの前記マルチ・スタックの前記負端子からの電圧を測定する工程と、
前記マルチ・スタックの正端子及び負端子に対する各スタックの前記電圧寄与比率を計算する工程と、
前記障害状態が存在するか否かを決定するために、前記マルチ・スタックの正端子及び負端子における前記の計算された電圧寄与と前記の実際の電圧とを比較する工程と、
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法であって、前記マルチ・スタックの複数のスタックそれぞれからの前記電圧比率を決定する工程及び各スタックの前記電圧寄与比率を計算する工程が、前記マルチ・スタックの正端子及び負端子に対する各スタックの前記電圧寄与を加算する工程を含む方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法であって、更に、前記障害状態に応答して前記燃料電池システムから電流を取り除く工程を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、前記電流を取り除く工程が、前記障害状態が予め決められた時間期間に渡り検出された後にのみ前記電流を取り除く工程を含む方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法であって、前記予め決められた時間期間が４ミリ秒である方法。
【請求項２０】
請求項１５記載の方法であって、更に、車両の共通コントローラに前記障害状態を通知する工程を含む方法。
【請求項２１】
請求項１５記載の方法であって、更に、前記障害が前記マルチ・スタックのハイ側で発生したかロー側で発生したかを決定する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、障害分離検出システムに関するものであり、より詳細には、マルチ・スタック燃料電池システムのための障害分離検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は、クリーンであり且つ燃料電池において効率的に電力を作り出すために利用され得るため、非常に魅力的な燃料源である。自動車産業は、車両の電力源としての水素燃料電池の開発にかなりの資源を費やしている。そのような車両は、内燃機関を使用している今日の車両より効率的であり、少ない排出物を生成する。
【０００３】
水素燃料電池は、電解質を間に挟んだアノード及びカソードを含む電気化学装置である。アノードは水素ガスを受け取り、カソードは酸素又は空気を受け取る。水素ガスは、アノードで分離されて自由水素イオン及び電子を生成する。水素イオンは電解質を通り抜けてカソードに達する。水素イオンはカソードの酸素及び電子と反応して水を生成する。アノードからの電子は電解質を通過できないため、負荷をかけられ仕事をさせられた後でカソードに送られる。この仕事が車両を動かす役割を果たす。多くの燃料電池は、スタック型に結合され、いくつかのスタックが電気的に直列に結合されて所望の電力を生成する。
【０００４】
図１は、燃料電池スタック１０の該略的な平面図である。スタック１０は、ハウジング１２に囲まれる。いくつかの燃料電池スタックが、マルチ・スタック・システムを構成する。冷却材ループがハウジング１２の内側を流れ、動作中のスタックを冷却する。スタック１０は、正極（アノード）１４及び負極（カソード）１６を含み、それらはハウジング１２内のスタックの各端子に電気的に結合される。抵抗Ｒnは、負極１６とアースとの間の冷却材ループを介する負の導電性経路を表わし、抵抗Ｒpは、正極１４とアースとの間の冷却材ループを介する正の導電性経路を表わす。抵抗Ｒnは抵抗Ｒpよりかなり大きいことが知られている。
【０００５】
障害分離検出システムは、時折、電気システムにおいて人間を電気システムの電気回路から分離するために採用される。障害分離検出システムは、人間が回路の高圧部分に接触した場合にシステムがイベントを検出し、数ミリ秒以内で回路を開いて人間がけがをするのを妨ぐよう、障害検出を提供する。燃料電池システムは、例えば、正極１４又は負極１６と、例えば車両のシャーシのようなアースとに触れることによって、人間がシステムにより感電死するのを防ぐために障害分離検出システムを採用する電気システムの一つである。燃料電池システムのための既知の分離検出システムは、負極１６から正極１４への又はその逆の電流フィードバック経路を遮断する。例えば、正極１４とアースとの間、及び負極１６とアースとの間の電流を制限するための抵抗が設けられる。
【０００６】
図２は、標準的な電気的分離システム２０の該略図である。電源２２は、システム２０が利用可能な電圧を提供する。システム２０は、抵抗Ｒ1及び抵抗Ｒ2を備える分圧器２４を含み、Ｒ1とＲ2とは等しい。抵抗Ｒ1は、電源２２の正端子とアースとの間の電流制限装置であり、抵抗Ｒ2は、電源２２の負端子とアースとの間の電流制限装置である。抵抗Ｒ3は、図示されるように、抵抗Ｒ1及び抵抗Ｒ2とアースとの間で分圧器２４に電気的に結合される。抵抗Ｒ1、Ｒ2及びＲ3の値は、以下に論じられるように、障害条件の存在しない状態において平衡のとれた電流ループを提供するよう選択される。抵抗Ｒ1及びＲ2は、典型的に、５００キロオーム又はそれ以上の値を有し、抵抗Ｒ3は約２．５キロオームの値を有する。
【０００７】
抵抗Ｒ3は、分離故障又は障害状態を検出するために利用される。抵抗Ｒ3の両端における電圧降下が監視され、システム２０が分離されている場合の電圧降下は非常に小さい。障害状態が発生すると、抵抗Ｒ3の両端の電圧降下は増加し、例えばオペアンプ２６のような周辺回路が電圧の増加を測定して出力信号を供給する。例えば、人間が電源２２の正端子又は負端子とアースとに同時に触れて、抵抗Ｒ1及び抵抗Ｒ2により供給される電気的平衡が狂った場合、Ｒ3の両端の電圧降下が増大する。電圧降下は増幅器２６により測定され、障害状態を示す。抵抗Ｒ4は、人間が電源２２の正端子とアースとに同時に触れたために分圧器２４が平衡を欠き、抵抗Ｒ3の両端の電圧降下をもたらしたことを表わす。抵抗Ｒ３の両端の電圧降下は、新しい抵抗経路即ち人間に流れる電流の量を示す。人間がけがをする前に回路を開いて電流を取り除くよう、回路は、増幅器２６の出力に電気的に結合され得る。
【０００８】
単一スタックの燃料電池システムにおいて分離障害を検出する場合、標準的な分離技術が利用され得る。図３は、図２の標準的な分離技術を示す回路であって、上記の抵抗Ｒp及びＲnを含む回路２８の概略図である。抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒp及びＲnの組合せは、ホイートストン・ブリッジを規定する。この設計において、抵抗Ｒ1及び抵抗Ｒpは同じ値を持ち、抵抗Ｒ2及び抵抗Ｒnは同じ値を持つ。単一スタックのシステムにおいて抵抗比率Ｒn／Ｒpを定めることにより、冷却材ループにおける正の導電性経路と負の導電性経路との間の不平衡を補償するように抵抗Ｒ1及び抵抗Ｒ2の大きさが決定され得る。言い換えれば、抵抗Ｒnが抵抗Ｒpより大きいとしても、抵抗Ｒ1及び抵抗Ｒ2の値はそれらに従って設定されるため、障害のない状態において、抵抗Ｒ3の両端にはわずかな電圧降下しかない。スタック電圧の変化は、平衡回路の比率に影響しない。Ｒp又はＲnのいずれかに障害を示す追加の抵抗が加えられる障害状態が発生した場合、ホイートストン・ブリッジは平衡を欠き、抵抗Ｒ3の両端に、障害状態を示すと測定され得る、より大きな電圧降下が起こる。
【０００９】
上記の標準的な障害分離検出技術は、いくつかのスタックが電気的に直列に結合されるマルチ・スタックの燃料電池システムには不十分である。なぜなら、冷却材ループの中に複数の漏れ経路があるためである。言い換えると、アースと個々のスタックの各端子との間に冷却剤ループを通るいくつかの抵抗経路があるために、個々のスタックの電圧が他のスタックとは無関係に変化し、図３のホイートストン・ブリッジによっては平衡システムが提供され得ないからである。これは、抵抗Ｒnと抵抗Ｒpとの比率が、いくつかのスタック間で異なるためである。
【００１０】
図４は、正の抵抗Ｒpとマルチ・スタックの４つのスタックに対する電圧を表わす電源Ｖ1〜Ｖ4とを示す、マルチ・スタック燃料電池システムのための電気システム３０の一般的な概略図である。端子３２はマルチ・スタックの正端子であり、端子３４はマルチ・スタックの負端子である。正端子３２とシャーシのアースとの間、及び負端子３４とシャーシのアースとの間に電圧が存在する。電圧Ｖsは、端子３２と端子３４との間のマルチ・スタックの電圧である。電源Ｖ1〜Ｖ4からの電圧は、互いに対して時間変動する。負の抵抗Ｒn1〜Ｒn4はスタックの正の抵抗Ｒp1〜Ｒp4と比較して大きいため、上記の分離検出の目的のためには取るに足らないものであり、無視されている。最後のスタックの負の抵抗Ｒnが示されているのは、正の抵抗Ｒpが後続しないからである。
【００１１】
図５ａ〜図５ｄは、４つの個別の回路３６〜４２にそれぞれ重ね合わされた電気システム３０を示し、単一の電源４４が電源Ｖ1〜Ｖ4の個々の位置に置かれる。
図６は、電気システム３０と、マルチ・スタック燃料電池システムに上述のタイプの分離検出を提供するための抵抗Ｒ5、Ｒ6及びＲ7により構成される分圧器４８とを含む障害分離検出回路４６の概略図である。抵抗Ｒ5、Ｒ6及びＲ7の値は、回路４６が個々のスタックの特定の出力電圧について電気的に平衡になるように選択され得る。しかし、マルチ・スタック・システムにはいくつかの電源が存在するため、複数の電流経路が分離検出回路４６を非平衡にし得る。電圧の変化は、抵抗Ｒp1〜Ｒp4及びＲnにおける電圧降下を変動させ、そのために抵抗Ｒ5における電圧降下は劇的に変化する。このことは、スタックは分離されたままであると考えられるのに、検出回路４６は障害状態を示してシステムを停止するという問題を示している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の教示内容によると、マルチ・スタック燃料電池システムにおいて分離障害を検出するシステム及び方法が開示される。システムは、マルチ・スタックの正端子の電圧に寄与するマルチ・スタックの各スタックからの電圧の比率を決定し、それらの電圧比率を加算して、障害のない状態において正端子の電圧がどうあるべきかを決定する。システムは、また、マルチ・スタックの負端子の電圧に寄与するマルチ・スタックの各スタックからの電圧の比率を決定し、それらの電圧比率を加算して、障害のない状態における負端子の電圧がどうあるべきかを決定する。システムは、次いで、それらの比率及び実際に計測されたスタックの電圧を用いて、障害状態が存在するか否かを決定する。
【００１３】
システムは、シャーシのアースと比較したマルチ・スタックの正端子及び負端子の実際の電圧測定値のうちの一つ又は両方を使用し、測定された電圧を、障害のない状態における正端子及び負端子に対する各スタックの電圧寄与比率を加算したものと比較する。障害のない状態における各スタックの正端子及び／又は負端子への既知の電圧寄与比率を加算したものと、正端子及び／又は負端子における実際の電圧測定値との間に十分な差異がある場合、障害状態が存在する。
【００１４】
本発明の更なる利点及び特徴は、添付の図面と組み合わされた以下の説明及び特許請求の範囲から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
マルチ・スタック燃料電池システムにおける分離障害を検出するためのシステム及び方法に係る本発明の実施の形態に関する以下の議論は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その応用又は使用を限定する意図は全くない。
【００１６】
本発明は、障害のない状態においてスタックの正端子３２及び負端子３４の電圧に寄与する各スタックからの電圧の比率を知り、それらの電圧比率及び実際のスタック電圧の測定値を用いて障害状態が存在するか否かを決定することにより、燃料電池システムのマルチ・スタックの障害状態を決定する。以下のテーブルＩは、障害のない状態に対する、図４のノードＮ1〜Ｎ5における電源Ｖ1〜Ｖ4のそれぞれからの電圧寄与の比率を示す。ノードＮ1〜Ｎ5のそれぞれに対する個々の電源Ｖ1〜Ｖ4からの電圧の寄与は、加算され、最終行に示されるように、当該ノードによる寄与比率Ｖsを生成する。ノードＮ1における電圧は、抵抗Ｒp1（正端子）における電圧であり、ノードＮ5における電圧は、抵抗Ｒn（負端子）における電圧である。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
シャーシのアースに対するマルチ・スタックの正端子３２におけるＲp1の実際の電圧測定値は、ノードＮ1における個々のスタックからの計算された電圧寄与と比較（減算）される。同様に、シャーシのアースに対するマルチ・スタックの負端子３４におけるＲnの実際の電圧測定値は、ノードＮ5における個々のスタックからの電圧寄与と比較される。障害がない状態に対するＲp1とＲnとにおける計算された電圧と、実際の電圧測定値との間に十分に顕著な差がある場合、障害状態が存在する。言い換えれば、個々のスタック電圧は周期的に測定され、マルチ・スタックの正端子及びマルチ・スタックの負端子に対する予め決められた電圧値の比率が決定される。その後、スタックの正端子及びスタックの負端子における実際の電圧が測定され、計算された比率と比較されて、障害状態が存在するか否かが決定される。
【００１９】
図７は、本発明の実施の形態に従って、上記の方法でマルチ・スタック燃料電池システムにおける分離障害を検出するシステム５０の概略的なブロック図である。システム５０は、４段のスタック５２〜５８を含み、個々の段５２〜５８は、燃料電池システムのスタックのうちの一つからの電圧出力を受け取る。燃料電池システムは任意の適切な数のスタックを有し得るため、４段のスタックは例示に過ぎない。段６０は、第一のスタックの正端子及び車両のシャーシ（基準アース）からの出力電圧即ちＲp1における電圧を受け取り、段６２は、最終段の負端子及び車両のシャーシからの出力電圧即ちＲnにおける電圧を受け取る。これは、テーブルＩに示された比率計算を行うために必要な全ての電圧を供給する。
【００２０】
電圧を適切なレベルに増幅するために、段５２〜６２の増幅器６４にアナログ入力電圧が印加される。増幅された電圧は、次に、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）６６に印加され、アナログ信号がデジタル信号に変換される。デジタル信号はデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）６８に印加され、該ＤＳＰにおいて電圧信号比率が計算され、障害のない状態の比率と比較されて、上記のように障害状態が検出される。ＡＤＣ６６及びＤＳＰ６８は、オン・ボード型ＤＳＰ集積回路（ＩＣ）７０上に形成される。ＩＣ７０上のデコーダ７２にイネーブル信号が印加され、復号化されたイネーブル信号はＤＳＰ６８に印加されてＤＳＰ６８を動作可能にする。
【００２１】
図８は、本発明の実施の形態に従って、システム５０によりマルチ・スタック燃料電池システムにおける障害を検出する工程を示すフローチャート図８０である。ＤＳＰ６８は、まず、ブロック８２において、第一段５２のＡＤＣ６６の入力を選択する。ＤＳＰ６８は、次いで、判断ボックス８４において、アナログからデジタルへの変換が完了したか否かを決定する。デジタル変換が完了していない場合、処理はブロック８２に戻る。デジタル変換が完了している場合、ＤＳＰ６８は、ブロック８６において、ＡＤＣ６６からの測定された電圧値をＤＳＰ６８のレジスタに蓄積する。処理は、次いで、フロー図８０に示されるように、他の段５４〜６２のそれぞれから測定された電圧値を順次選択して蓄積し、その値をＤＳＰ６８のレジスタに蓄積する。
【００２２】
ＤＳＰ６８は、ブロック８８において、上記のテーブルＩに示された比率を利用し、レジスタに蓄積されたスタック電圧値を用いてノードＮ1及びＮ5に対するスタックの電圧寄与を決定する。ＤＳＰ６８は、次いで、判断ボックス９０において、マルチ・スタックの正端子における抵抗Ｒp1の実際の電圧測定値、及びマルチ・スタックの負端子における抵抗Ｒnの実際の電圧測定値を、電源Ｖ1〜Ｖ4のそれぞれからの比率に基づいて計算された電圧値と比較し、故障状態が存在するか否かを決定する。計算された値及び実際の電圧値が予め決められた値の範囲内である場合、故障状態は存在せず、ＤＳＰ６８はブロック８２に戻って計算処理を再開する。計算された電圧値及び実際の電圧値が離れすぎている場合、故障状態が存在する。
【００２３】
故障状態が検出されると、ＤＳＰ６８は、ブロック９２において、故障カウンタを１つインクリメントする。ＤＳＰ６８は、予め決められた回数の順次処理に対してプロセッサ８０により故障状態が検出されるまで、障害状態を設定しない。ＤＳＰ６８は、判断ボックス９４において、故障カウンタが予め決められた値に達したか否かを決定する。予め決められた値は、障害状態が起こっており対応が必要であると確定するための、故障状態が起こり続ける一定の時間期間を表わす。一つの実施の形態において、その値は１０００であり、これは４ミリ秒を表わす。しかし、これは非限定的な例である。故障状態が予め決められた時間期間に渡り継続すると、ＤＳＰ６８は、ユーザーを守るために電流を燃料電池システムから取り除かせる信号を送信する。分離障害状態を設定することにより、燃料電池システムは速やかにシャットダウンされる。
【００２４】
システムは、また、ブロック９６において、診断の目的で、障害状態がスタックのハイ側で起きたかロー側で起きたかを決定する。障害がハイ側で起こった場合、ＤＳＰ６８は、ブロック９８において、ハイ側分離障害をハイに設定する。障害がロー側で起こった場合、ＤＳＰ６８は、ブロック１００において、ロー側分離障害をハイに設定する。障害状態が検出された後にシステムに再び電源が入れられる際、リセットが分離障害状態を取り除く。ＤＳＰ６８は、判断ブロック１０２において、リセットが設定されたか否かを決定する。リセットが設定されている場合、処理はブロック８２に戻り、リセットが設定されていない場合、処理はブロック９６に戻る。
【００２５】
図９ａ及び図９ｂは、本発明の実施の形態に従ってマルチ・スタック燃料電池システムにおける分離障害を検出する回路１１０の詳細な概略図である。回路１１０は、キャパシタ・フィルタ１１４を含むＤＣ／ＤＣ電源１１２を備える。イネーブル回路１１６は、回路１１０を動作可能にするイネーブル信号を受け取る。イネーブル信号は光アイソレータ１１８の高圧側に印加される。アイソレータ１１８の低圧側は、上記のＤＳＰ６８を表わすＤＳＰ１２０の入力ピンに電気的に結合され、回路１１０が高圧から分離される。一つの実施の形態において、ＤＳＰ１２０は、ＴＭＳ  ３２０ＬＦ２４０７Ａである。しかし、ＤＳＰ１２０は本明細書において論じられる処理に適した任意のプロセッサであり得るため、これは非限定的な例である。回路１１０は、また、アイソレータ１１８を介して電源１１２に電気的に結合された、電力を５ボルトにダウンコンバートするための５ボルト電力変換器１２２を含む。
【００２６】
高圧インタロック・ループ回路１２６は、ＤＳＰ１２０に電気的に結合される。上記のようにＤＳＰ１２０が障害状態を検出すると、ＤＳＰ１２０は、ループ回路１２６に出力信号を提供し、燃料電池回路を開いて該回路における電流の流れを停止する。光アイソレータ１２８は、燃料電池回路の高圧を回路１１０の低圧から分離する。障害が検出されると、ＤＳＰ１２０は、また、障害出力回路１３０を介して車両の共通コントローラに出力信号を提供する。出力回路１３０は、回路１１０を高圧側のコントローラ回路から分離する光アイソレータ１３２を含む。
【００２７】
回路１１０は、上記のように、マルチ・スタック燃料電池のスタックから出力電圧信号を受け取る。回路１１０は、各スタックに一つ、マルチ・スタックの正端子に一つ、及びマルチ・スタックの負端子に一つの複数の入力段１３６を含む。他の段は同様の動作をするという理解のもとに、段１３６のうちの一つのみを以下に論じる。スタックからの負の電圧は、分圧及びフィルター入力回路１３８に印加され、回路１１０に印加されるスタック電圧を低減する。分圧された入力信号は、次いで、スタックの高圧を回路１１０から更に分離する光アイソレータ１４０に印加される。この実施の形態において、アイソレータ１４０はＡＤ２０２であるが、任意の適切な分離装置であってもよい。低圧信号は、次いで、バッファ増幅器１４２及びＤＳＰ１２０に送信される。ＡＤＣはＤＳＰ１２０内にある。
【００２８】
上記の議論は、本発明の例としての実施の形態のみを開示し説明する。そのような議論、及び添付の図面及び特許請求の範囲から当業者が容易に理解するように、様々な変更、修正及び変形が、特許請求の範囲に規定された本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなくなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】スタックのアノードとアースとの間、及びスタックのカソードとアースとの間の冷却剤ループを介する抵抗を示す燃料電池スタック・システムの平面図である。
【図２】既知の障害分離検出回路の該略図である。
【図３】図２に示された分離検出回路と図１に示された抵抗とを組み合わせた該略図である。
【図４】マルチ・スタック燃料電池システムのための電気システムを示す概略図である。
【図５ａ】電源がスタックの電源の位置に重ね合わされた、図４に示されるマルチ・スタック燃料電池システムのための電気システムの概略図である。
【図５ｂ】電源がスタックの電源の位置に重ね合わされた、図４に示されるマルチ・スタック燃料電池システムのための電気システムの概略図である。
【図５ｃ】電源がスタックの電源の位置に重ね合わされた、図４に示されるマルチ・スタック燃料電池システムのための電気システムの概略図である。
【図５ｄ】電源がスタックの電源の位置に重ね合わされた、図４に示されるマルチ・スタック燃料電池システムのための電気システムの概略図である。
【図６】図６は、マルチ・スタック燃料電池システムのための電気システムを含む既知の分離検出回路の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る障害分離検出システムの概略的なブロック図である。
【図８】図８は、本発明に従って分離障害状態を検出するプロセスを示すフロー・チャートである。
【図９ａ】本発明の実施の形態に係る、マルチ・スタック燃料電池システムにおける分離障害を検出するための分離検出回路の詳細な概略図である。
【図９ｂ】本発明の実施の形態に係る、マルチ・スタック燃料電池システムにおける分離障害を検出するための分離検出回路の詳細な概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料電池スタック、１２  ハウジング、１４  正極、１６  負極、２０  電気的分離システム。
【図１】
2004241392.tif 000004
【図２】
2004241392.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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