(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる燃料電池と、
前記燃料電池と相互接続された高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、
導電性の冷媒が流れる燃料電池システムに実装するための能動分離回路と
を備える燃料電池システムであって、
前記能動分離回路が、
前記導電性の冷媒における接地障害電流を検出し、前記接地障害電流が検出されたときに第１の障害信号を発生する第１の又は複数の電流センサと、
前記第１の障害信号に基づき前記接地障害電流の方向を変えるスイッチング回路と、
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記第１の電流センサが前記導電性の冷媒に浸される、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記スイッチング回路が前記第１の障害信号を監視する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記スイッチング回路が、
前記第１の障害信号を受け取り、出力信号を発生する演算増幅器と、
前記出力信号に基づいて、前記接地障害電流に対する、ＨＶ＋又はＨＶ−からグランドに至る代替経路を選択的に有効にするスイッチング・ユニットと、
を備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記スイッチング・ユニットが、導通モードのときに前記代替経路を有効にするＭＯＳＦＥＴトランジスタを含む、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記スイッチング回路が、
出力信号を発生する演算増幅器と、
前記出力信号の極性に基づいて、前記接地障害電流に対する、ＨＶＤＣマイナスからグランドに至る代替経路を選択的に有効にする第１のスイッチと、
前記出力信号の極性に基づいて、前記接地障害電流に対する、ＨＶＤＣプラスからグランドに至る代替経路を選択的に有効にする第２のスイッチと、
を備える、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記電流センサが負の前記接地障害電流を検出したときに、前記演算増幅器が前記第１のスイッチに信号を送って前記代替経路を有効にする、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記電流センサが正の前記接地障害電流を検出したときに、前記演算増幅器が前記第２のスイッチに信号を送って前記代替経路を有効にする、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池システムを流れる導電性の冷媒とＨＶＤＣバスに接続されたＹコンデンサ（Ｙ−ｃａｐ）回路とを有する燃料電池システムの前記高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと相互接続された回路であって、
前記導電性の冷媒を通る冷媒接地障害電流を検出し、前記冷媒接地障害電流が発生したときに第１の障害信号を発生する電流センサを有する能動分離回路と、
障害放電補償回路とを備え、
前記障害放電補償回路が、
前記Ｙコンデンサ回路の外部障害放電電流を監視し、前記外部障害放電電流が発生したときに第２の障害信号を発生する監視回路と、
前記第１の障害信号に基づき前記冷媒接地障害電流の方向を変え、前記第２の障害信号に基づき前記外部障害放電電流の方向を変えるスイッチング回路と、
を備える回路。
【請求項１０】
前記電流センサが前記導電性の冷媒に浸される、請求項９に記載の回路。
【請求項１１】
前記スイッチング回路が、前記電流センサによって発生された前記第１の障害信号を受け取る、請求項９に記載の回路。
【請求項１２】
前記Ｙコンデンサ回路が、前記ＨＶＤＣバスのプラス端子及びマイナス端子をグランドに接続する、請求項９に記載の回路。
【請求項１３】
前記第２の障害信号が前記Ｙコンデンサ回路の電圧変化率に基づく、請求項９に記載の回路。
【請求項１４】
前記スイッチング回路が前記第２の障害信号を受け取る、請求項９に記載の回路。
【請求項１５】
前記スイッチング回路が、
出力信号を発生する演算増幅器と、
前記出力信号に基づき、前記外部障害放電電流又は前記冷媒接地障害電流に対する、ＨＶ−からグランドに至る代替経路を選択的に有効にする第１のスイッチと、
前記出力信号に基づき、前記外部障害放電電流又は前記接地冷媒障害電流に対する、ＨＶ＋からグランドに至る代替経路を選択的に有効にする第２のスイッチと、
を備える、請求項９に記載の回路。
【請求項１６】
障害条件が前記ＨＶＤＣバスのプラス端子において発生されたときに、前記演算増幅器が前記第２のスイッチに信号を送って前記代替経路を有効にする、請求項１５に記載の回路。
【請求項１７】
障害条件が前記ＨＶＤＣバスのマイナス端子において発生されたときに、前記演算増幅器が前記第１のスイッチに信号を送って前記代替経路を有効にする、請求項１５に記載の回路。
【請求項１８】
導電性の冷媒が流れる燃料電池システムの能動分離回路であって、
前記導電性の冷媒における接地障害電流を検出し、前記接地障害電流が検出されたときに第１の障害信号を発生する第１の電流センサと、
前記第１の障害信号に基づき前記接地障害電流の方向を変えるスイッチング回路と、
を備える能動分離回路。
【請求項１９】
前記電流センサが前記導電性の冷媒に浸される、請求項１８に記載の能動分離回路。
【請求項２０】
前記スイッチング回路が前記障害信号を監視する、請求項１８に記載の能動分離回路。
【請求項２１】
前記スイッチング回路が、
前記障害信号を受け取り、出力信号を発生する演算増幅器と、
前記出力信号に基づき、前記接地障害電流に対する、グランドまでの代替経路を選択的に有効にするスイッチと、
を備える、請求項１８に記載の能動分離回路。
【請求項２２】
第２の障害電流を生成する第２の電流センサと、
前記第１の電流センサ及び前記第２の電流センサの上流側及び下流側に所定の冷媒抵抗経路を形成する、冷媒流入・流出のための非導電性の領域と、
を更に備える、請求項１８に記載の能動分離回路。
【請求項２３】
前記電流センサが前記接地障害電流を検出したときに、前記演算増幅器が前記接地障害電流の極性に基づいて前記各スイッチに信号を送って、ＨＶＤＣプラスからグランドに至る、又はＨＶＤＣマイナスからグランドに至る前記代替経路を有効にして、前記接地障害電流が、その方向を変えられ、あるいは０ｍＡ近くに補償されるようにする、請求項２１に記載の能動分離回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池又は他の車両ＨＶＤＣ電源に関し、より詳しくは、導電（即ち非絶縁）流体冷却式燃料電池スタック用の電圧及び／又は電流分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは比較的高電圧レベル且つ高温で動作する。燃料電池スタックの温度を制御するために、冷媒ループを流れる液体が典型的には使用される。典型的には、冷媒ループはラジエータ、ポンプ、管及び／又はその他の構成要素を含む。安全性を向上させるために、燃料電池スタックの高電圧レベルを、冷媒ループ内を流れる冷媒から絶縁する方策が典型的には取られる。言い換えれば、電気的絶縁を実現するために、冷媒ループは電気的に絶縁されなければならず、又は非導電性冷媒が使用されなければならない。
【０００３】
現在の手法は、導電性が非常に低い冷媒又は絶縁性の冷媒と細長い絶縁性冷媒管を利用する。例えば、低導電性冷媒を消イオン化（ＤＩ）水とすることができ、又は絶縁性冷媒を油とすることができる。典型的には、低導電性冷媒又は絶縁性冷媒は、（水及びグリコールをベースとした）冷媒などの高導電性冷媒と比べた場合に、重大な性能的欠点を有する。例えば、典型的には、絶縁性冷媒（例えば油）は熱容量が小さく、熱伝導性が低く、粘性が高い。したがって、絶縁性冷媒は、システムの電力密度、ラジエータのサイズ、ラジエータ・ファンのサイズ、及び／又は冷媒ポンプ電力に不利な影響を与える。低導電性冷媒はまた、様々な環境的制約をもたらすこともある。低導電性冷媒（例えば、消イオン化水）は不凍特性に欠け、及び／又は腐食を引き起こすこともある。冷媒システムでの汚染が時間とともに低導電性冷媒の導電性を高める傾向にあり、したがって、絶縁性が悪化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は上記の課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、冷媒が流れる燃料電池と、燃料電池と相互接続された高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとを備える燃料電池システムを提供する。能動分離回路は、第１／第２又は複数の電流センサを備え、このセンサは、燃料電池に至る冷媒出口／入口通路上の冷媒に接続し、冷媒における接地障害電流を検出し、障害電流が検出されたときに障害信号を発生する。スイッチング回路は障害信号に基づいて障害電流の方向を変え、障害電流を補償する。
【０００６】
１つの特徴においては、第１／第２の電流センサは冷媒に浸される。別の特徴においては、スイッチング回路は障害信号を監視する。別の特徴においては、スイッチング回路は、障害信号を受け取って出力信号を発生する演算増幅器を備える。この出力信号に基づきスイッチング装置が、障害電流に対するグランドに至る代替経路を選択的に有効にする。スイッチは、導電モードのときに代替経路を有効にするＭＯＳＦＥＴトランジスタを備える。
【０００７】
別の特徴においては、さらに、能動分離回路は第３の又は複数の障害センサを有し、このセンサは、全ての冷媒通路（出口／入口／通気口など）での障害電流を検出し、障害電流が検出された場合に障害信号に寄与する。スイッチング回路は、出力信号を発生する演算増幅器と第１のスイッチを備え、第１のスイッチは、出力信号の極性に基づいて障害電流に対するＨＶＤＣマイナスからグランドに至る代替経路を選択的に有効にする。第２のスイッチは、出力信号の極性に基づいて障害電流に対するＨＶＤＣプラスからグランドに至る代替経路を選択的に有効にする。いずれかの障害センサが正の障害電流を検出した場合、演算増幅器は第１のスイッチに信号を送って代替経路を有効にする。いずれかの障害センサが負の障害電流を検出した場合、演算増幅器は第２のスイッチに信号を送って代替経路を有効にする。
【０００８】
本発明の更なる利用可能範囲は後で提供する詳細な説明から明らかになろう。詳細な説明及び具体的な例は、本発明の好ましい実施の形態を示すが、例示のためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものでない。本発明は、詳細な説明及び添付の図面から一層完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
好ましい実施の形態についての以下の説明は例示的なものにすぎず、本発明やその応用例又はその使い方を限定するものではない。明快にするため、図面では、同様の要素を特定するために同じ参照名称を使用する。
【００１０】
図１を参照すると、燃料電池システム１０は、高電圧直流（ＨＶＤＣ）電力バス１２と燃料電池スタック１４を備える。燃料電池スタック１４は２つの電圧源Ｖ１、Ｖ２で表されている。電圧源Ｖ１、Ｖ２の例示的な値は２００Ｖであるが、別の値が使用されてもよい。電圧源Ｖ１、Ｖ２を２００Ｖと仮定すると、燃料電池スタック１４の両端間の合計電圧は４００Ｖになる。燃料電池スタック１４はマニホルドを流れる導電性冷媒を含む。燃料電池を出入りする冷媒は並列抵抗Ｒｃで示されている。抵抗Ｒｃの例示的な値はそれぞれ２０ｋΩであり、全体で１０ｋΩである。冷媒は燃料電池の任意の規定された点においてマニホルドを通って燃料電池スタックに入る（から出る）ことができるので、抵抗Ｒｃは任意の中間電圧において燃料電池電圧と接続され得るが、ここでは簡単にするために平衡構成（即ち、中間で燃料電池を出入りする）で示されている。
【００１１】
ＨＶＤＣ電力バス１２は、正ノード（ＨＶ＋）、負ノード（ＨＶ−）及びコンデンサ回路１６を備える。電圧源Ｖ１、Ｖ２が例示した値であり、電圧バランスが対称的であると仮定すると、ＨＶ＋は２００Ｖであり、ＨＶ−は−２００Ｖである。コンデンサ回路はコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を含む。コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の例示的な値は、それぞれ３０００μＦ、５μＦ、５μＦである。コンデンサ回路１６はＨＶＤＣ電力バス１２を電磁干渉（ＥＭＩ）から遮蔽する。ＹコンデンサＣ２、Ｃ３は、ＨＶＤＣ電力バス１２を車両シャーシ（図示せず）又は安全接地と接続する。コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、ＨＶＤＣバスに接続された実際の燃料電池システムの複数の構成要素間に分配されても良いが、ここでは一纏まりの構成要素として表されている。
【００１２】
典型的な障害接触（例えば人体）が障害抵抗ＲＦＡＵＬＴで示されている。障害接触はＨＶ＋の所に示されているが、障害接触はＨＶ−でも、任意の中間電圧でも起こり得る。障害抵抗ＲＦＡＵＬＴの例示的な値は１ｋΩである。障害接触の結果、放電電流によってＹコンデンサ回路１６は障害抵抗ＲＦＡＵＬＴを介してグランドに放電する。障害接触においてＹコンデンサ回路１６で消散されるエネルギーは１／２・ＣＶ２に等しい。後でさらに詳しく論じる図３に示すように、典型的な放電電流は障害接触時に直ちにピークに達し、次いで、ここで与えられている例示的な値を考えると、徐々に２５ｍＡ未満に減少する。典型的な放電電流曲線の下の面積は、障害抵抗ＲＦＡＵＬＴ（例えば人体）を介して消散されるエネルギーを示す。
【００１３】
次に図２を参照すると、燃料電池システム２０は、高電圧直流（ＨＶＤＣ）電力バス２２と燃料電池スタック２４を備える。燃料電池スタック２４は２つの電圧源Ｖ１、Ｖ２で表されている。電圧源Ｖ１、Ｖ２の例示的な値は２００Ｖであるが、別の電圧を使用してもよい。電圧源Ｖ１、Ｖ２を２００Ｖと仮定すると、燃料電池スタック２４の両端間の合計電圧は４００Ｖになる。燃料電池スタック２４はマニホルドを流れる導電性冷媒を含むが、導電性冷媒は並列な抵抗Ｒ１、Ｒ４で示されている。抵抗Ｒ１の例示的な値は２２ｋΩであり、抵抗Ｒ４の例示的な値は１８ｋΩである。冷媒は並列な抵抗Ｒ９、Ｒ８で示された冷媒システム２６によって供給される。抵抗Ｒ９、Ｒ８の例示的な値はそれぞれ１０ｋΩである。抵抗Ｒ９は抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ８は抵抗Ｒ４とそれぞれ直列に接続されている。
【００１４】
ＨＶＤＣ電力バス２２は、正ノード（ＨＶ＋）、負ノード（ＨＶ−）及びコンデンサ（ｃａｐ）回路２８を備える。電圧源Ｖ１、Ｖ２が例示的な値であり、電圧バランスが対称的であると仮定すると、ＨＶ＋は２００Ｖであり、ＨＶ−は−２００Ｖである。コンデンサ回路２８はコンデンサＣ８、Ｃ１、Ｃ２を含む。コンデンサＣ８、Ｃ１、Ｃ２の例示的な値はそれぞれ３０００μＦ、５μＦ、及び５μＦである。コンデンサ回路２８はＨＶＤＣ電力バスを電磁干渉（ＥＭＩ）から保護する。ＹコンデンサＣ１、Ｃ２はＨＶＤＣ電力バス２２を車両シャーシ（図示せず）又は安全接地と接続する。
【００１５】
燃料電池システム２０は能動分離回路２９を備える。能動分離回路２９は監視回路６０とスイッチング回路３２とから成る。監視回路６０は、冷媒と関連づけられた障害センサ６２、６４と抵抗ＲＳ１、ＲＳ２とを備える。障害センサ６２、６４は、抵抗ＲＳ１、ＲＳ２を介してグランドに至る、燃料電池システム２０の全ての冷媒抵抗経路を流れる正味障害電流を収集する。抵抗ＲＳ１、ＲＳ２は単一の複合抵抗とすることもでき、センサ６２、６４から到来する障害電流を障害信号電圧に変換する。障害信号電圧は演算増幅器３４の反転入力４０に接続される。
【００１６】
スイッチング回路３２は、演算増幅器（ＯＰアンプ）３４、第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１及び第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２を備える。演算増幅器３４はグランドに接続される正入力３６を備える。出力３８はＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１、Ｓ２に接続される。反転入力４０は監視回路に接続され、また、コンデンサＣ７及び抵抗Ｒ７を介して出力３８に接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１は演算増幅器の出力３８に接続されるゲート入力４２を備える。入力４６（ドレイン）は抵抗Ｒ１７を介して負ノードＨＶ−に接続され、出力４８（ソース）は抵抗ＲＩＮＪを介してグランドに接続される。第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２は、演算増幅器の出力端子３８に接続されるゲート入力５０を備える。入力５４（ドレイン）は抵抗Ｒ１６を介して正ノードＨＶ＋に接続され、出力５６（ソース）は抵抗ＲＩＮＪを介してグランドに接続される。抵抗Ｒ１６、Ｒ１７の例示的な値は５０Ωであり、抵抗ＲＩＮＪの例示的な値は１０Ωである。
【００１７】
ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１、Ｓ２はスイッチとして機能する。導通状態のとき、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１は、ＨＶＤＣ電力バス・マイナスから抵抗Ｒ１７、ＲＩＮＪを介してグランドに至る電流経路を提供し、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２は、ＨＶＤＣ電力バス・プラスから抵抗Ｒ１６、ＲＩＮＪを介してグランドに至る電流経路を提供する。コンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１９が、抵抗ＲＩＮＪから到来する注入電流信号のローパス・フィルタリングを行い、抵抗Ｒ１８は、フィルタリングされた信号を演算増幅器３４の反転入力４０にフィードバックする。コンデンサＣ１１及び抵抗Ｒ１８、Ｒ１９の例示的な値はそれぞれ１μＦ、５ｋΩ、５ｋΩである。
【００１８】
動作において、十分な障害電流が冷媒抵抗経路を通る場合、監視回路６０は、グランドに至る代替の電流経路を提供するようスイッチング回路３２に信号を送る。例えば、障害センサ６４又は６２によって十分な正の障害電流が検出されると、演算増幅器３４の出力がＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２を閉じさせ、抵抗Ｒ１６、ＲＩＮＪを介してグランドに至る代替の電流経路を作り出す。その結果、障害電流は強制的に０ｍＡにされる。同様に、障害センサ６４又は６２によって十分な負の障害電流が検出された場合、演算増幅器３４の出力がＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１を閉じさせ、抵抗Ｒ１７、ＲＩＮＪを介してグランドに至る代替の電流経路を作り出すので、障害電流は強制的に０ｍＡにされる。
【００１９】
能動分離回路２９は、共通電位板又は任意の燃料電池電圧位置で燃料電池スタック２４を出入りする導電性冷媒を含む燃料電池スタック冷媒方式を動作可能にする。電位板は、マルチスタック構成の場合、端板又はセンタ・タップ板を含むことができる。さらに、能動分離回路２９は、冷媒と接触する冷媒ループの全ての導電性構成要素に対する追加の安全接地を提供する。さらに、能動分離回路２９の実装は、所定の冷媒抵抗経路を障害センサ６２、６４の上流及び下流に形成するように、絶縁された又は非導電性の冷媒マニホルドの使用、又は、非導電性冷媒の入口領域及び出口領域の使用を必要とする。
【００２０】
次に図４を参照すると、追加のＹコンデンサ放電補償回路を有する能動分離回路２９はＨＶＤＣ電力バス２２間を接続するものであり、監視回路３０、６０とスイッチング回路３２とを備える。監視回路３０はコンデンサＣ１２、Ｃ１３と抵抗ＲＹ−ＣＡＰ、Ｒ２１、Ｒ２２を備える。抵抗Ｃ１２、Ｃ１３の例示的な値はそれぞれ１μＦである。抵抗ＲＹ−ＣＡＰの例示的な値は１００Ωであり、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２の例示的な値はそれぞれ５ｋΩである。また、監視回路６０は障害センサ６２、６４を備え、これらのセンサは演算増幅器３４の反転入力４０に接続され、また、それぞれ抵抗ＲＳ１、ＲＳ２を介してグランドに接続される。障害センサ６２、６４は、抵抗ＲＳ１、ＲＳ２を介してグランドに至る、燃料電池システム２０の全ての冷媒抵抗経路を流れる正味障害電流を測定する。
【００２１】
スイッチング回路３２は演算増幅器（ＯＰアンプ）３４、第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１及び第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２を備える。演算増幅器３４はグランドに接続される正入力３６を備える。出力３８はＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１、Ｓ２に接続される。反転入力４０は監視回路６０に接続され、また、コンデンサＣ７及び抵抗Ｒ７を介して出力３８に接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１は、演算増幅器３４の出力３８に接続されるゲート入力４２を備える。入力４６（ドレイン）は抵抗Ｒ１７を介してＨＶ−に接続され、出力４８（ソース）は抵抗ＲＩＮＪを介してグランドに接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２は、演算増幅器３４の出力３８に接続されるゲート入力５０を備える。入力５４（ドレイン）は抵抗Ｒ１６を介してＨＶ＋に接続され、出力５６（ソース）は抵抗ＲＩＮＪを介してグランドに接続される。抵抗Ｒ１６、Ｒ１７の例示的な値はそれぞれ５０Ωであり、抵抗ＲＩＮＪの例示的な値は１０Ωである。
【００２２】
ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１、Ｓ２はスイッチとして機能する。導通状態のとき、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１は、ＨＶＤＣバス・マイナスから抵抗Ｒ１７、ＲＩＮＪを介してグランドに至る電流経路を提供し、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２は、ＨＶＤＣバス・プラスから抵抗Ｒ１６、ＲＩＮＪを介してグランドに至る電流経路を提供する。
【００２３】
動作において、監視回路３０は、Ｙコンデンサ回路２８の放電電流を示す電流をスイッチング回路３２に提供する。より具体的には、監視回路３０は、グランドに対するコンデンサ回路２８の電圧変化率（ｄＶ／ｄｔ）を監視する。コンデンサ回路２８の電圧変化率ｄＶ／ｄｔが閾値レベルよりも大きい場合は、外部放電電流状態が示される。即ち、人間がＨＶ＋、ＨＶ−又は任意の中間電圧点に触れている等の障害接触によって、ＹコンデンサＣ２、Ｃ１は放電させられている。
【００２４】
演算増幅器３４は、Ｙコンデンサ回路２８の電圧変化率ｄＶ／ｄｔが所定の閾値を超えたとき、監視回路３０から電流信号を受け取る。より具体的には、電圧変化率ｄＶ／ｄｔの信号は、抵抗ＲＹ−ＣＡＰとコンデンサＣ１２を備えるコンデンサ抵抗微分回路網によって発生される。ｄＶ／ｄｔ信号は抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ１３によってフィルタリングされ、平滑化される。フィルタリングされた信号は、障害位置が正のＨＶＤＣバス端子上にあるか負のＨＶＤＣバス端子上であるかに依存する電圧変化率ｄＶ／ｄｔの符号に応じて、演算増幅器の出力３８を正又は負に変化させる。演算増幅器３４の出力がＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１のターンオン・ゲート閾値電圧（例えば−５Ｖ）又はＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２のターンオン・ゲート閾値電圧（例えば＋５Ｖ）を超えた場合、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１又はＳ２がオンになり、障害放電電流主経路の方向が変わる。例えば、ＨＶ＋での障害の際には、図４に示すように、演算増幅器３４の出力がＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ２を閉じさせ、抵抗Ｒ１６、ＲＩＮＪを介してグランドに至る放電経路を作り出す。その結果、Ｙコンデンサ回路２８のエネルギーは傷害抵抗ＲＦＡＵＬＴを介してではなく、主として抵抗Ｒ１６、ＲＩＮＪを介して消散される。同様に、ＨＶ−での障害の際には、演算増幅器３４の出力がＭＯＳＦＥＴトランジスタＳ１を閉じさせ、抵抗Ｒ１７、ＲＩＮＪを介してグランドに至る放電経路を作り出す。
【００２５】
なお、図４の燃料電池システム２０は、Ｙコンデンサ放電補償回路２９と能動分離回路６０とを備えるように示されているが、能動分離回路６０の機能は、能動分離回路６０とスイッチ回路３２だけを使用して実現することもできる。
【００２６】
次に図３を参照すると、グラフは、本発明によるＹコンデンサ障害放電電流を示す。従来の回路の典型的な放電電流は最も高い破線で示されている。本発明の能動分離回路２９の放電電流は中間の破線で示されている。放電電流は、高絶縁に相当するはるかに低く安全な定常状態値まで低下する。本発明の放電補償回路２９の放電電流は実線で示されている。放電電流は一層急速に低下する。加えて、各曲線の下側の面積は、傷害抵抗ＲＦＡＵＬＴを介して消散されるエネルギー量を示す。放電補償回路２９を使用すると、著しく低減された量のエネルギーが傷害抵抗ＲＦＡＵＬＴを介して消散される。
【００２７】
以上の説明から、当業者は理解することができるようは、本発明の広範な教示を様々な形態において実施することができる。したがって、本発明をその特定の例に関して説明してきたが、本発明の真の範囲はそれに限定されるものではない。添付の図面、明細書及び特許請求の範囲を検討すれば当業者には他の変更形態が明らかになるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｙコンデンサを備える導電性液体冷却式燃料電池システム高電圧（ＨＶ）バスの電気回路図である。
【図２】本発明に係る、能動分離回路を組み込んだＨＶバスの電気回路図である。
【図３】本発明に係る障害放電電流を示すグラフである。
【図４】本発明に係るＹコンデンサ（Ｙ−ｃａｐ）放電補償回路及び能動分離回路を組み込んだＨＶバスの電気回路図である。
【図１】
0004709732.tif 000002
【図２】
0004709732.tif 000003
【図３】
0004709732.tif 000004
【図４】
0004709732.tif 000005