JP2023514202A - 燃料電池システムの耐障害性電気的アーキテクチャ - Google Patents

Abstract

燃料電池システムを動作させる定常状態モード中、システム電力が燃料電池によって生成され、定常状態バスを介して、第１のＢＯＰ負荷、第２のＢＯＰ負荷に提供され、変圧器及び双方向の第１のインバーター又は双方向の第２のインバーターのうちの少なくとも一方を介して電力網に提供される。燃料電池システムの始動モード動作中、電力網からの外部電力が、変圧器、第１のインバーター又は第２のインバーターのうちの一方、及び始動バスを介して、第１のＢＯＰ負荷及び第２のＢＯＰ負荷に提供される。【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、包括的には、パワーエレクトロニクスに関し、特に、燃料電池発電システムの耐障害性電気的アーキテクチャに関する。

現在の燃料電池システムは、始動時、燃料電池が発電する動作温度に達するのに必要な時間に起因して、電力を消費する場合がある。この電力は、通常、ユーティリティのＡＣ電圧から、コンバーターによって燃料電池のバランスオブプラント（ＢＯＰ）コンポーネント及び他の寄生負荷に給電するのに使用可能なＤＣ電圧に変換することによって生成される。従来、この変換には、システムのライフサイクルの大部分をなし得る定常状態動作中には利用されない、変圧器、整流器、ヒューズ、及び配線等の追加のコンポーネントが必要とされる。したがって、システムコストを低減するために、よりよいコンポーネント利用が必要とされている。

一実施形態によれば、燃料電池システムは、インバーターモジュールとパワーモジュールとを備える。前記インバーターモジュールは、外部電源に接続されるように構成される外部電源バスに電気的に接続される変圧器と、前記変圧器に電気的に接続される双方向の第１のインバーター及び第２のインバーターと、前記第１のインバーターに電気的に接続される障害ダイオードと、第１のバランスオブプラント（ＢＯＰ）負荷とを備える。前記パワーモジュールは、燃料電池と、第２のＢＯＰ負荷とを備える。定常状態バスは、前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターを前記第１のＢＯＰ負荷、前記第２のＢＯＰ負荷、及び前記燃料電池に電気的に接続し、始動バスは、前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターを前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に電気的に接続する。前記システムの定常状態モード動作中、システム電力が前記燃料電池によって生成され、前記定常状態バスを介して、前記第１のＢＯＰ負荷、前記第２のＢＯＰ負荷、並びに前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターのうちの少なくとも一方に提供される。前記システムの始動モード動作中、前記外部電源バスからの外部電力が、前記第１のインバーター又は前記第２のインバーターのうちの一方及び前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される。

別の実施形態によれば、燃料電池システムの動作方法は、前記システムの定常状態モード動作中、システム電力を燃料電池によって生成し、前記システム電力を、定常状態バスを介して第１のバランスオブプラント（ＢＯＰ）負荷、第２のＢＯＰ負荷に提供し、変圧器及び双方向の第１のインバーター又は双方向の第２のインバーターのうちの少なくとも一方を介して電力網に提供することと、前記システムの始動モード動作中、前記電力網からの外部電力を、前記変圧器、前記第１のインバーター又は前記第２のインバーターのうちの一方、及び始動バスを介して、前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供することとを含む。

本明細書に援用されるとともに、本明細書の一部をなす添付図面により、開示の装置及び方法の例を示す。添付図面は、上述の全般的な説明及び後述の詳細な説明と併せて、本発明の特徴を説明する役目を果たす。

図１Ａは、本開示の比較実施形態に係る、システム始動時の燃料電池システムの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図１Ｂは、本開示の比較実施形態に係る、定常状態動作時の燃料電池システムの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図２は、本開示の別の比較実施形態に係る、燃料電池システムの電気的アーキテクチャを示す概略図である。 図３Ａは、本開示の種々の実施形態に係る、始動時の燃料電池システムの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図３Ｂは、本開示の種々の実施形態に係る、始動時の燃料電池システムの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図３Ｃは、本開示の種々の実施形態に係る、定常状態動作時の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図４Ａは、本開示の種々の実施形態に係る、始動時の燃料電池システムの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図４Ｂは、本開示の種々の実施形態に係る、定常状態動作時の図４Ａの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。 図４Ｃは、本開示の種々の実施形態に係る、システムコンポーネントの試験時の図４Ａの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。

添付図面を参照して、種々の例を詳細に説明する。可能な限り、同じ参照符号は、図面全体を通して同じ又は同様の部分を指すのに使用する。特定の例及び実施態様に対する参照は、例示目的でなされ、本発明又は特許請求の範囲の範囲を制限することは意図していない。図に示される例は、相互に排他的でないことも理解される。１つの例（例えば、１つの図中）に示される特徴が、他の例（例えば、他の図中）に含まれる場合がある。

固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に基づく分散型発電システム等の燃料電池発電システムは、定常状態の発電モード中、ＳＯＦＣでは温度７５０℃以上等の比較的高い動作温度を有する場合がある。したがって、システム始動時、そのようなシステムは、バランスオブプラント（ＢＯＰ）要素（例えば、ファン、ブロワー、スイッチ等）及び／又は寄生負荷に給電するために、接続されたユーティリティ又は他の外部ＡＣ発電機等の外部電源から電力が提供されることが通常である。この外部始動電力は、外部から提供されるＡＣ電圧を、コンバーターによってＢＯＰ要素及び他の寄生負荷に給電するのに使用可能なＤＣ電圧に変換することによって提供することができる。

図１Ａは、本開示の比較例に係る、システム始動時の燃料電池システム１０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図であり、図１Ｂは、本開示の比較例に係る、定常状態動作時の燃料電池システムの電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。当業者には明らかとなるように、後述のコンポーネントの「接続」とは、別段明記しない限り、「電気的接続」を指すように意図される。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、システム１０は、インバーターモジュール２００と、燃料電池１１０を備える少なくとも１つのパワーモジュール１００とを備えることができる。燃料電池１１０は、１つ以上のスタック又はカラムにして配置することができる。燃料電池１１０は、導電性相互接続プレートによって分離されるセラミック酸化物電解質を有する固体酸化物形燃料電池を含むことができる。プロトン交換膜（ＰＥＭ）型、溶融炭酸塩型、リン酸型等の他のタイプの燃料電池を用いてもよい。パワーモジュール１００は、後述のように、始動バス及び燃料電池（例えば、定常状態）バスによってインバーターモジュール２００に接続することができる。いくつかの実施形態において、システム１０は、複数のパワーモジュール１００にそれぞれ接続される複数のインバーターモジュール２００を備えることができる。

システム１０は、インバーターモジュール２００及び／又はパワーモジュール１００の動作を制御するように構成されるコントローラー５０を備えることができる。コントローラー５０は、インバーターモジュール２００若しくはパワーモジュール１００内に配置されるか、又はインバーターモジュール２００若しくはパワーモジュール１００に作動的に接続することができる。コントローラー５０は、中央処理装置、及び／又は動作ソフトウェアを記憶するように構成されるメモリを含むことができる。いくつかの実施形態において、コントローラー５０は、オペレーターがシステム１０を制御することを可能にするインターフェースを提供することができる。

インバーターモジュール２００は、外部電源バス２２６によって電気ユーティリティ２０１（例えば、電力網又は外部発電機）等の外部電源に接続される、定常状態変圧器２０２及び始動変圧器２０４を備えることができる。定常状態変圧器２０２は、ＡＣ／ＤＣインバーター２１２に接続することができる。インバーター２１２は、第１のバランスオブプラント負荷ＢＯＰ１に接続される定常状態ダイオード２１０に接続することができる。始動変圧器２０４は、整流器２０６に接続することができる。整流器２０６は、始動バス２２２を介して、負荷ＢＯＰ１に接続される始動ダイオード２０８に接続することができる。

パワーモジュール１００は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１８と、始動ダイオード２１４と、定常状態ダイオード２１６とを備えることができる。ＤＣ／ＤＣコンバーター２１８は、インバーター２１２と、パワーモジュール１００の燃料電池１１０とに電気的に接続することができる。ＤＣ／ＤＣコンバーター２１８は、定常状態ダイオード２１６にも接続することができる。ダイオード２１４、２１６は、第２のバランスオブプラント負荷ＢＯＰ２に接続することができる。始動ダイオード２１４は、整流器２０６にも電気的に接続することができる。

図１Ａを参照すると、システム１０の始動時、燃料電池１１０が定常状態動作温度（例えば、ＳＯＦＣの場合、少なくとも７５０℃、例えば７５０℃～９００℃等）に達する前には、燃料電池１１０は、ＢＯＰ負荷に対して十分な量の電力を生成することができない。したがって、始動時、ユーティリティからの電力が、始動バス２２２を介して負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に提供される。特に、電力は、始動バス２２２を介して、始動変圧器２０４、整流器２０６、始動ダイオード２０８、２１４を通った後、ＢＯＰ負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に流れる。インバーター２１２、コンバーター２１８、及び定常状態バス２２０は、システム始動時には使用されない。

図１Ｂを参照すると、燃料電池が所望の定常状態動作温度（例えば、７５０℃以上）に達すると、システム１０の定常状態動作が開始し、燃料電池１１０から負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に電力が提供される。特に、電力は、燃料電池１１０から、定常状態バス２２０を介して、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１８、インバーター２１２、及び定常状態変圧器２０２を通って、ユーティリティ及び／又は任意の局部負荷に流れる。必要に応じて、電力は、定常状態ダイオード２１０、２１６を通して負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２にも転換される。したがって、整流器２０６及び始動変圧器２０４は使用されない。定常状態モード動作は、燃料電池１１０が発電するのに十分な高温であるときは常に継続し、これは、燃料電池の動作寿命の略全てを占める。これには、変圧器２０２、２０４がユーティリティ２０１（例えば、電力網）から切断されている期間を含み、この間、定常状態変圧器２０２が電力網の代わりに燃料電池１１０から局部負荷に電力を提供する。

したがって、始動時の電力変換に使用される変圧器２０４、整流器２０６、ヒューズ（図示せず）、及び配線は、システム１０のライフサイクルのほとんどをなす定常状態動作時には使用されない。したがって、このアーキテクチャは、システム１０のコストを増加させ、システム１０のエネルギー密度を減少させる。整流器２０６は、始動時の高調波電流を生成することもできる。

図２は、本開示の別の比較実施形態に係る、燃料電池システム２０の電気的アーキテクチャを示す概略図である。システム２０の電気的アーキテクチャは、図１Ａ及び図１Ｂに示されているシステム１０の電気的アーキテクチャと同様であるため、システム１０との相違点のみを詳細に論じる。

図２を参照すると、システム２０は、結合バス２２４によって電気的に接続されるパワーモジュール１００Ａ及びインバーターモジュール２００Ａを備える。インバーターモジュール２００Ａは、結合バス２２４に電気的に接続される双方向のインバーター２４０を備える。双方向のインバーター２４０は、システム始動時に、ユーティリティから提供されるＡＣ電力を、負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２を駆動するのに好適なＤＣ電力に変換することができ、定常状態動作時に、燃料電池１１０からのＤＣ電力を、ユーティリティに提供することができるＡＣ電力に変換することができる。換言すれば、結合バス２２４は、定常状態動作の間及び始動動作の間の双方で電力を伝送するのに使用することができる。したがって、図１Ａ及び図１Ｂのシステム１０の始動バス２２２、始動変圧器２０４、整流器２０６、及び始動ダイオード２０８、２１４は、始動時の機能性を損なうことなく、システム２０から省くことができる。

しかしながら、図２における「Ｘ」によって示されるように結合バス２２４に障害があると、代替となる電源がないため、パワーモジュール１００ＡのＢＯＰ負荷への電力の供給が妨げられる場合がある。これにより、燃料電池１１０の強制的なシャットダウンが生じるおそれがあり、この間、燃料電池１１０の温度は、動作温度を下回る場合があり、その後、システム２０が再始動すると、燃料電池１１０は動作温度に戻る。換言すれば、強制的なシャットダウンにより、燃料電池１１０の熱サイクルが生じる場合があり、これにより、燃料電池１１０の長期の健全性に支障を来すおそれがある。そのような熱サイクルにより、所望の電力出力を維持するために、燃料電池を早期に交換する必要が生じ得る。

図３Ａは、本開示の種々の実施形態に係る、始動時の燃料電池システム３０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。システム３０の電気的アーキテクチャは、図１Ａ及び図１Ｂに示されているシステム１０の電気的アーキテクチャと同様であるため、システム１０との相違点のみを詳細に論じる。図３Ａを参照すると、システム３０は、定常状態バス２２０及び始動バス２２２によって電気的に接続されるパワーモジュール１００及びインバーターモジュール３００を備える。１つのパワーモジュール１００が示されているが、システム３０は、インバーターモジュール３００に電気的に接続される複数のパワーモジュール１００を備えてもよい。システム３０は、システム３０の定常状態動作及び始動動作を制御するように構成されるコントローラー５０も備えることができる。

インバーターモジュール３００は、双方向の第１のインバーター２４０、双方向の第２のインバーター２４２、及び少なくとも１つの一方向の第３のインバーター２４４（例えば、１つ～１０個の一方向のインバーター）を備えることができ、これらのインバーターは、外部電源バス２２６によって電力ユーティリティ（例えば、システム３０の外部の電源）及びシステム変圧器３０２に電気的に接続することができる。インバーターモジュール３００は、図１Ａ及び図１Ｂに示されている２つの変圧器２０２、２０４の代わりに、始動モード及び定常状態モードの双方において動作する単一のシステム変圧器３０２を収容する。インバーターモジュール３００は、第１のバランスオブプラント負荷ＢＯＰ１に電気的に接続される始動ダイオード２０８及び定常状態ダイオード２１０も備えることができる。インバーターモジュール３００は、障害ダイオード２３０及び任意選択の補助ダイオード２３２も備えることができる。

パワーモジュール１００は、始動バス２２２に電気的に接続される始動ダイオード２１４と、定常状態バス２２０に電気的に接続される定常状態ダイオード２１６とを備えることができる。双方のダイオード２１４、２１６は、第２の負荷ＢＯＰ２への電流の流れを制御する。

図３Ａの矢印によって示されているように、始動モード中、外部電源バス２２６は、ユーティリティ２０１からの電力を、システム変圧器３０２及び第１のインバーター２４０に順次提供することができる。変圧器３０２は、ユーティリティ電力の電圧を変更するように動作することができ、第１のインバーター２４０は、ＡＣユーティリティ電力（すなわち、交流）をＤＣ電力（すなわち、直流）に変換するように動作することができる。次いで、始動バス２２２は、始動ダイオード２０８を介して、ユーティリティ電力を第１の負荷ＢＯＰ１に提供することができる。したがって、第１のインバーター２４０は、整流器として動作することができ、図１Ａに示されている別個の整流器２０６及び始動変圧器２０４を省くことで、システム３０のコストを低減することができる。したがって、システム３０は、付加的な変圧器（単一のシステム変圧器３０２を除く）及び整流器を排除することができる。始動バス２２２は、始動ダイオード２１４を介して、ユーティリティ２０１の電力を第２の負荷ＢＯＰ２に提供することもできる。障害ダイオード２３０は、始動モード中、電流が定常状態バス２２０を通って燃料電池１１０に流れることを阻止する。第２のインバーター２４２は、電力が第２のインバーター２４２を通過して定常状態バス２２０に向かわないように、オフのままにすることができる。さらに、第３のインバーター２４４が一方向のものであるため、第３のインバーター２４４は、始動時、定常状態バス２２０への電力の供給を阻止することもできる。したがって、システム始動時、インバーターモジュール３００は、始動バス２２２を介して、ユーティリティ電力を双方の負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に供給するように構成することができる。

図３Ｂは、本開示の種々の実施形態に係る、障害のある始動時の燃料電池システム３０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。図３Ｂを参照すると、システム始動モード中に第１のインバーター２４０に障害が起こった場合、第２のインバーター２４２がオンになり、第１のインバーター２４０がオフになる。したがって、実線矢印によって示されているように、ユーティリティからの電力が、変圧器３０２から第２のインバーター２４２に流れ、その後、定常状態バス２２０を介して負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に提供される。この時間中、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１８をオフにし、ユーティリティ２０１の電力が燃料電池１１０に到達することを防ぐことができる。破線矢印によって示されているように、始動バス２２２を介して、定常状態バス２２０から負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に電力を提供することもできる。したがって、バス２２０、２２２のうちの一方に障害が生じた場合、バス２２０、２２２のうちの障害のないもう一方を介して、依然として負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に電力を提供することができる。

図３Ｃは、本開示の種々の実施形態に係る、定常状態モード動作時の燃料電池システム３０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。図３Ｃを参照すると、定常状態動作時、ＤＣ電力（すなわち、直流）が燃料電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバーター２１８に提供され、電圧変換のためにＤＣ／ＤＣコンバーター２１８をオンにし、その後、それぞれ矢印によって示されているように、電力は、定常状態バス２２０を介してダイオード２１０及び２１６を通って負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に提供される。定常状態バス２２０は、第１のインバーター２４０及び第３のインバーター２４４を介して、また任意選択として第２のインバーター２４２を介して、ユーティリティ２０１にも電力を提供する。したがって、定常状態モード中、全てのインバーター２４０、２４２、２４４をオンにしてもよく、又は、定常状態モード中、第１のインバーター２４０及び第３のインバーター２４４のみをオンにし、第２のインバーター２４２をオフにしてもよい。定常状態モード中、定常状態バス２２０に障害がある場合及び／又は燃料電池１１０が一切の電力若しくは十分な電力を生成しない場合、第２のインバーター２４２がオフにされると、障害ダイオード２３０は、ユーティリティ２０１からの電力が定常状態バス２２０に逆流することを阻止する。

制御の観点から、燃料電池１１０によって定常状態バス２２０に提供される電圧が、負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２によって必要とされる電圧以上である場合、第１のインバーター２４０は、定常状態バス２２０から第３のインバーター２４４と同じ電力を送り出す。燃料電池１１０によって提供される電圧が負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２の一方又は双方によって必要とされる電圧未満である場合、第１のインバーター２４０は、ユーティリティ２０１から、始動バス２２２を介して負荷ＢＯＰ１に、また任意選択として始動バス２２２を介して負荷ＢＯＰ２に電力を取り入れる。代替的に、燃料電池が負荷ＢＯＰ２に対して十分な電力を提供する場合、燃料電池１１０は、定常状態バス２２０及びダイオード２１６を介して負荷ＢＯＰ２に電力を提供し、一方、ユーティリティ２０１は、始動バス２２２及びダイオード２０８を介して負荷ＢＯＰ１に電力を提供する。これらのシナリオの双方において、第１のインバーター２４０は、燃料電池１１０からユーティリティ２０１に電力を送り出すというコントローラー５０からのコマンドを無視する。この場合、第２のインバーター２４２がオフにされると、障害ダイオード２３０は、ユーティリティ２０１の電力が第１のインバーター２４０から定常状態バス２２０に提供されることを阻止する。

図４Ａは、本開示の種々の実施形態に係る、始動時の燃料電池システム４０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。システム４０の電気的アーキテクチャは、図３Ａ～図３Ｃに示されているシステム４０の電気的アーキテクチャと同様であるため、システム４０との相違点のみを詳細に論じる。

図４Ａを参照すると、システム４０は、定常状態バス２２０及び始動バス２２２によって電気的に接続されるパワーモジュール１００及びインバーターモジュール４００を備える。インバーターモジュール４００は、インバーターモジュール３００のコンポーネントを備える。加えて、インバーターモジュール４００は、補助電力コンバーター２４６と、ＤＣ／ＤＣコンバーター２４８と、充電用ダイオード２３４と、補助定常状態バス２２１と、補助始動バス２２３とを備えることができる。システム４０は、システム４０の定常状態動作及び始動動作を制御するように構成されるコントローラー５０も備えることができる。

補助定常状態バス２２１は、定常状態バス２２０を補助負荷２４７に電気的に接続することができる。補助定常状態バス２２１は、充電用ダイオード２３４を介して補助始動バス２２３に接続することもできる。補助始動バス２２３は、始動バス２２２をバッテリ又はスーパーキャパシタ等の蓄電装置２５０に電気的に接続することができる。補助負荷２４７の電力要求に応じて、補助電力コンバーター２４６は、ＤＣ／ＡＣインバーター又はＤＣ／ＤＣコンバーターとすることができる。例えば、図４Ａに示されているように、補助電力コンバーター２４６は、ＡＣ電力（すなわち、交流）を補助負荷２４７に提供するように構成されるＤＣ／ＡＣインバーターとすることができる。他の実施形態において、補助電力コンバーター２４６は、ＤＣ電力を補助負荷２４７に提供するように構成されるＤＣ／ＤＣコンバーターとすることができる。ＤＣ／ＤＣコンバーター２４８は、エネルギー貯蔵装置２５０から受け取った電圧を、負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ１に給電するのに好適な電圧に変換するように構成することができ、補助定常状態バス２２１から受け取った電圧をエネルギー貯蔵装置２５０に貯蔵するのに好適な電圧に変換するように構成することができる。

始動モード中、システム４０は、図３Ａ及び図３Ｂに関して上述したように、ユーティリティ２０１の電力を利用して、負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に給電することができる。代替的に、システム４０は、始動モード中、エネルギー貯蔵装置２５０に貯蔵された電力を利用するように構成することができる。例えば、図４Ａに示されているように、システム４０は、始動モード中、実線矢印によって示されているように、エネルギー貯蔵装置２５０からの電力を、補助始動バス２２３及び始動バス２２２を介して負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２に提供することができるように構成することができる。したがって、システム４０は、ユーティリティ２０１からの電力等の外部電力が利用可能でない場合及び／又はバス２２６に障害がある場合に始動することができる。いくつかの実施形態において、始動モード動作及び／又は定常状態モード動作中、エネルギー貯蔵装置２５０からの電力は、必要に応じて、補助定常状態バス２２１を介して補助負荷２４７に提供することができる。

補助ダイオード２３２は、始動動作中等に、エネルギー貯蔵装置２５０によって補助始動バス２２３を介して始動バス２２２に提供される電力が、第１のインバーター２４０に到達することを阻止するように動作することができる。充電用ダイオード２３４は、始動モード中、ユーティリティ２０１から始動バス２２２に提供される電力が、負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２の代わりにエネルギー貯蔵装置２５０内に流れることを阻止するように動作することができる。

図４Ｂは、本開示の種々の実施形態に係る、定常状態モード中の燃料電池システム４０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。図４Ｂを参照すると、実線矢印によって示されているように、定常状態モード動作中、燃料電池１１０から定常状態バス２２０を介して負荷ＢＯＰ１、ＢＯＰ２及びユーティリティ２０１に電力を提供することができる。電力は、燃料電池１１０から定常状態バス２２０及び補助定常状態バス２２１を介して、エネルギー貯蔵装置２５０内に貯蔵されるように提供する及び／又は補助負荷２４７に提供することもできる。

いくつかの実施形態において、定常状態モード動作中、インバーター２４０、２４２、２４４のうちの１つに障害が生じ、燃料電池１１０からの一部又は全てのシステム電力がユーティリティ２０１に到達しない場合、システム４０は、コントローラー５０によって、補助インバーター２４６をオンにして、燃料電池１１０によって生成されるシステム電力を、定常状態バス２２０及び補助定常状態バス２２１を介して補助負荷２４７に提供することで、定常状態バス２２０を安定化させるように構成することができる。

図４Ｃは、本開示の種々の実施形態に係る、システムコンポーネントの試験中の燃料電池システム４０の電気的アーキテクチャを通る電力潮流を示す概略図である。図４Ｃを参照すると、図４Ｃにおける矢印によって示されているように、事前並列化検査（ＰＰＩ：pre-paralleling inspection）試験中、エネルギー貯蔵装置２５０からの電力を、補助定常状態バス２２１を介してインバーター２４０、２４２、２４４等のコンポーネントに提供することができる。試験中、インバーター２４０、２４２、２４４のそれぞれは、個々にオンにして試験することができる。したがって、システムコンポーネントを試験するのに別個の発電機は必要としない。他の実施形態において、エネルギー貯蔵装置２５０によって提供される電力を使用して、他のシステムコンポーネントを試験することができる。

他の実施形態において、定常状態動作中、エネルギー貯蔵装置２５０からの電力を、補助定常状態バス２２１及び電源バス２２６を通って、インバーター２４０、２４２、２４４のうちの任意のものを介して、ユーティリティ２０１に提供することができる。エネルギー貯蔵装置２５０からの電力は、燃料電池１１０によって提供される電力を補完することができる。

したがって、システム４０は、事前並列化検査試験を単純化する。システム４０は、定常状態バス２２０からの電圧を維持するＡＣ／ＤＣインバーターとして動作することができる双方向のインバーター２４０、２４２を備えるが、一方のインバーター２４０、２４２、２４４は、ＰＰＩ手順中、オンサイトの単独運転防止試験（on-site anti-islanding testing）を受ける。したがって、同じ試験を実行するのに従来必要とされていた、ロールアップ発電機、嵩高のＰＰＩリグ、及び広範囲の配線の使用を排除することができる。

１つの実施形態によれば、燃料電池システム３０又は４０を動作させる方法は、システムの定常状態モード動作中、システム電力を燃料電池１１０によって生成し、システム電力を、定常状態バス２２０を介して第１のバランスオブプラント（ＢＯＰ）負荷ＢＯＰ１、第２のＢＯＰ負荷ＢＯＰ２に提供し、変圧器３０２及び双方向の第１のインバーター２４０又は双方向の第２のインバーター２４２のうちの少なくとも一方を介してユーティリティ電力網２０１に提供することを含む。本方法は、システムの始動モード動作中、ユーティリティ電力網２０１からの外部電力を、変圧器３０２、第１のインバーター２４０又は第２のインバーター２４２のうちの一方、及び始動バス２２２を介して、第１のＢＯＰ負荷及び第２のＢＯＰ負荷に提供することを含む。

１つの実施形態において、障害ダイオード２３０は、第１のインバーター２４０と定常状態バス２２０との間に電気的に接続される。障害ダイオード２３０は、外部電力が始動バス２２２及び第１のインバーター２４０から定常状態バス２２０に提供されることを阻止するとともに、障害ダイオードは、定常状態モード中、システム電力が、燃料電池１１０から定常状態バス２２０を通って第１のインバーター２４０に流れることを可能にする。

１つの実施形態において、本方法は、始動モードにおいて始動バス２２２に障害がある場合、第１のインバーター２４０をオフにし、第２のインバーター２４２をオンにすることと、定常状態モードにおいて定常状態バス２２０に障害がある場合、第１のインバーター２４０をオンにし、第２のインバーター２４２をオフにすることとを更に含む。

第１のインバーターがオンにされ、第２のインバーターがオフにされる場合、始動モード中、第１のインバーター２４０は、変圧器３０２から受け取った外部電力を、始動バスを介して第１のＢＯＰ負荷及び第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換する。定常状態モード中に定常状態バスに障害がない場合、第１のインバーター２４０は、定常状態バス２２０から受け取ったシステム電力を、変圧器３０２に提供される交流（ＡＣ）電力に変換する。定常状態モード中に定常状態バス２２０に障害がある場合、第１のインバーター２４０は、変圧器３０２から受け取った外部電力を、始動バス２２２を介して第１のＢＯＰ負荷及び第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換する。

代替的に、第２のインバーターがオンにされ、第１のインバーターがオフにされる場合、そのうえ始動モード中に始動バス２２２に障害がある場合、第２のインバーター２４２は、変圧器３０２から受け取った外部電力を、定常状態バス２２０を介して第１のＢＯＰ負荷及び第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換する。定常状態モード中、第２のインバーター２４２は、定常状態バス２２０から受け取ったシステム電力を、変圧器３０２に提供される交流（ＡＣ）電力に変換する。

１つの実施形態において、第１の始動ダイオード２０８は、第１の方向において電力が始動バス２２２を通って第１のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の第２の方向において電力が始動バスを通って流れることを阻止し、第２の始動ダイオード２１４は、第１の方向において電力が始動バス２２２を通って第２のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の第２の方向において電力が始動バスを通って流れることを阻止する。第１の定常状態ダイオード２１０は、第１の方向において電力が定常状態バス２２０を通って第１のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の第２の方向において電力が定常状態バスを通って流れることを阻止し、第２の定常状態ダイオード２１６は、第１の方向において電力が定常状態バス２２０を通って第２のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の第２の方向において電力が定常状態バスを通って流れることを阻止する。

１つの実施形態において、少なくとも１つの一方向の第３のインバーター２４４は、変圧器３０２及び定常状態バス２２０に電気的に接続される。少なくとも１つの第３のインバーター２４４は、定常状態バス２２０から受け取った直流（ＤＣ）システム電力を交流（ＡＣ）電力に変換し、ＡＣ電力を変圧器３２０に提供し、システム電力は、定常状態モードにおいて、変圧器３０２に提供される前に、第１のインバーター２４０又は少なくとも１つの第３のインバーター２４４のうちの少なくともいずれかを通過する。

１つの実施形態において、エネルギー貯蔵装置２５０は、システム電力を貯蔵する。補助定常状態バス２２１は、エネルギー貯蔵装置２５０を定常状態バス２２０に電気的に接続し、補助始動バス２２３は、エネルギー貯蔵装置を始動バス２２０に電気的に接続する。エネルギー貯蔵装置２５０は、ユーティリティ電力網２０１からの外部電力が利用可能でない場合、補助始動バス２２３及び始動バス２２０を介して、システム電力を第１のＢＯＰ負荷及び第２のＢＯＰ負荷に提供する。充電用ダイオード２３４は、補助始動バス２２３に配置され、電力が補助始動バスからエネルギー貯蔵装置２５０内に流れることを阻止する。ＤＣ／ＤＣコンバーター２４８は、エネルギー貯蔵装置２５０から受け取って補助始動バス２２３に提供される電力の電圧を変更するとともに、補助定常状態バス２２１から受け取ってエネルギー貯蔵装置２５０に提供される電力の電圧を変更する。

補助負荷２４７を設けることもできる。双方向の第４の（すなわち、補助）ＡＣ／ＤＣインバーター２４６は、補助定常状態バス２２１及び補助負荷２４７に電気的に接続される。第４のＡＣ／ＤＣインバーター２４６は、定常状態モード中、第１のインバーター２４０、第２のインバーター２４２、又は少なくとも１つの第３のインバーター２４４のうちの少なくとも１つに障害が生じた場合、定常状態バス２２０から補助負荷２４７に電力を提供することによって定常状態バス２２０を安定化させる。１つの実施形態において、第１のインバーター２４０及び第２のインバーター２４２のうちの少なくとも一方は、始動モード中、外部電力を整流し、定常状態モード中、システム電力を変換する。

したがって、本開示の種々の実施形態によって提供される電気的アーキテクチャは、双方向のインバーターを利用することにより、同程度の機能性を提供することによって、別個の始動整流器及び変圧器の必要性を排除することができる。したがって、利用頻度の低い始動変圧器及び整流器等のコンポーネントは、燃料電池システムから排除することができる。加えて、このアーキテクチャを使用することで、障害の際にも燃料電池のＢＯＰコンポーネントの給電を維持するために、エネルギーを貯蔵することができ、これにより、燃料電池が動作温度に維持され、それにより、熱サイクルイベントに起因するサイクル寿命短縮が低減又は阻止される。

電気的アーキテクチャは、従来のアーキテクチャと比較して、信頼性を犠牲にすることなく単純化することができる。これにより、コスト削減及びより効率的な空間利用が可能になる。加えて、電気的アーキテクチャは、ユーティリティ電力を利用することなくシステム始動を可能にし、モジュールの機能性を向上し、設置及びフィールドサービスチームが動作目標を達成するためのより大きな柔軟性を提供する。

コントローラー５０は、プロセッサ、メモリ、及び、特定の機能を実行するための命令がプログラムされているか又は特定の機能を実行するように設計されるプロセッサ内に実装することができる他のコンポーネントを備えるコンピューティングデバイス（コンピューター等）を使用して実施することができる。プロセッサは、ソフトウェア命令（アプリケーション）によって、本明細書に記載される種々の実施形態の機能を含む様々な機能を実行するように構成することができる、任意のプログラム可能なマイクロプロセッサ、マイクロコンピューター、又は単数若しくは複数のマルチプルプロセッサチップとすることができる。いくつかのコンピューティングデバイスにおいて、複数のプロセッサを設けることができる。通常、ソフトウェアアプリケーションは、アクセス及びプロセッサ内にロードされる前に、内部メモリに記憶することができる。いくつかのコンピューティングデバイスにおいて、プロセッサは、アプリケーションソフトウェア命令を記憶するのに十分な内部メモリを備えることができる。プロセッサは、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のプログラマブルロジックデバイス、個別のゲート若しくはトランジスタロジック、個別のハードウェアコンポーネント、又は本明細書に記載される機能を実行するように設計されるそれらの任意の組合せを含むことができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサとすることができるが、代替形態において、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラー、マイクロコントローラー、又はステートマシンとすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併せた１つ以上のマイクロプロセッサ、又は他の任意のそのような構成として実施することもできる。

種々の例に示されている構成及び配置は例示にすぎない。本開示には少数の例のみを詳細に記載しているが、本明細書に記載される主題の新規の教示及び利点から著しく逸脱することなく、多くの変更が可能である（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメーターの値、取付け構成、使用する材料、色、向き等の変更）。一体的に形成されて示されているいくつかの要素は、複数の部品又は要素から構成してもよく、要素の位置は、反転又は別様に変更してもよく、個別の要素又は位置の性質又は数は、改変又は変更してもよい。任意のプロセス、論理アルゴリズム、又は方法ステップの順序又はシーケンスは、代替的な例に従って変更又は並べ直しすることができる。本開示の範囲から逸脱することなく、種々の例の設計、動作条件、及び配置について、他の代用、修正、変更、及び省略を行うこともできる。任意の例の任意の１つ以上の特徴を、１つ以上の他の例の１つ以上の他の任意の特徴と任意に組み合わせて使用することができる。本明細書及び例は、単に例示的なものとみなされ、真の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって示されることが意図される。

Claims (20)

1. 燃料電池システムであって、
   外部電源に接続されるように構成された外部電源バスに、電気的に接続された変圧器と、
   前記変圧器に電気的に接続された双方向の第１のインバーター及び双方向の第２のインバーターと、
   前記第１のインバーターに電気的に接続された障害ダイオードと、
   第１のバランスオブプラント（ＢＯＰ）負荷と、
   を備える、インバーターモジュールと、
   燃料電池と、
   第２のＢＯＰ負荷と、
   を備える、パワーモジュールと、
   前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターを前記第１のＢＯＰ負荷、前記第２のＢＯＰ負荷、及び前記燃料電池に電気的に接続する定常状態バスと、
   前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターを前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に電気的に接続する始動バスと、
   を備え、
   前記システムの定常状態モード動作中、システム電力が、前記燃料電池によって生成されるとともに、前記定常状態バスを介して、前記第１のＢＯＰ負荷、前記第２のＢＯＰ負荷、並びに前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターのうちの少なくとも一方に提供され、
   前記システムの始動モード動作中、前記外部電源バスからの外部電力が、前記第１のインバーター又は前記第２のインバーターのうちの一方及び前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される、前記燃料電池システム。
2. 前記障害ダイオードは、前記第１のインバーターと前記定常状態バスとの間に電気的に接続され、
   前記障害ダイオードは、前記外部電力が前記始動バス及び前記第１のインバーターから前記定常状態バスに提供されることを阻止するように構成され、
   前記障害ダイオードは、前記定常状態モード中、前記システム電力が、前記燃料電池から前記定常状態バスを通って前記第１のインバーターに流れることを可能にするように構成された、請求項１に記載のシステム。
3. 前記始動モードにおいて前記始動バスに障害がある場合、前記第１のインバーターをオフにし、前記第２のインバーターをオンにするように構成されるとともに、前記定常状態モードにおいて前記定常状態バスに障害がある場合、前記第１のインバーターをオンにし、前記第２のインバーターをオフにするように構成されたシステムコントローラーを更に備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１のインバーターがオンにされ、前記第２のインバーターがオフにされる場合、
   前記始動モード中、前記第１のインバーターは、前記変圧器から受け取った前記外部電力を、前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換するように構成され、
   前記定常状態モード中に前記定常状態バスに障害がない場合、前記第１のインバーターは、前記定常状態バスから受け取った前記システム電力を、前記変圧器に提供される交流（ＡＣ）電力に変換するように構成され、
   前記定常状態モード中に前記定常状態バスに障害がある場合、前記第１のインバーターは、前記変圧器から受け取った前記外部電力を、前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換するように構成された、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第２のインバーターがオンにされ、前記第１のインバーターがオフにされる場合、
   前記始動モード中に前記始動バスに障害がある場合、前記第２のインバーターは、前記変圧器から受け取った前記外部電力を、前記定常状態バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換するように構成され、
   前記定常状態モード中、前記第２のインバーターは、前記定常状態バスから受け取った前記システム電力を、前記変圧器に提供される交流（ＡＣ）電力に変換するように構成された、請求項３に記載のシステム。
6. 第１の方向において電力が前記始動バスを通って前記第１のＢＯＰ負荷に流れることを可能にするとともに、反対の第２の方向において電力が前記始動バスを通って流れることを阻止するように構成された第１の始動ダイオードと、
   前記第１の方向において電力が前記始動バスを通って前記第２のＢＯＰ負荷に流れることを可能にするとともに、反対の前記第２の方向において電力が前記始動バスを通って流れることを阻止するように構成された第２の始動ダイオードと、
   第１の方向において電力が前記定常状態バスを通って前記第１のＢＯＰ負荷に流れることを可能にするとともに、反対の第２の方向において電力が前記定常状態バスを通って流れることを阻止するように構成された第１の定常状態ダイオードと、
   前記第１の方向において電力が前記定常状態バスを通って前記第２のＢＯＰ負荷に流れることを可能にするとともに、反対の前記第２の方向において電力が前記定常状態バスを通って流れることを阻止するように構成された第２の定常状態ダイオードと、
   を更に備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記変圧器及び前記定常状態バスに電気的に接続される少なくとも１つの一方向の第３のインバーターを更に備え、
   少なくとも１つの前記第３のインバーターは、前記定常状態バスから受け取った直流（ＤＣ）電力を、前記変圧器に提供される交流（ＡＣ）電力に変換するように構成され、
   前記システム電力は、前記定常状態モードにおいて、前記変圧器に提供される前に、前記第１のインバーター又は少なくとも１つの前記第３のインバーターのうちの少なくともいずれかを通過することができる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記システム電力を貯蔵するように構成されたエネルギー貯蔵装置と、
   前記エネルギー貯蔵装置を前記定常状態バスに電気的に接続する補助定常状態バスと、
   前記エネルギー貯蔵装置を前記始動バスに電気的に接続する補助始動バスであって、前記エネルギー貯蔵装置は、前記ユーティリティ電力網からの前記外部電力が利用可能でない場合、前記システム電力を前記補助始動バス及び前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供するように構成された、補助始動バスと、
   前記補助始動バスに配置されているとともに、電力が前記補助始動バスから前記エネルギー貯蔵装置内に流れることを阻止するように構成された充電用ダイオードと、
   前記エネルギー貯蔵装置から受け取って前記補助始動バスに提供される電力の電圧を変更するように構成されているとともに、前記補助定常状態バスから受け取って前記エネルギー貯蔵装置に提供される電力の電圧を変更するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバーターと、
   を更に備える、請求項１に記載のシステム。
9. 補助負荷及び電力コンバーターを更に備え、前記電力コンバーターは、前記補助定常状態バス及び前記補助負荷に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバーター又は双方向の第４のＡＣ／ＤＣインバーターを含み、
   前記電力コンバーターは、前記システムの前記定常状態モード中、前記第１のインバーター、前記第２のインバーター、又は少なくとも１つの前記第３のインバーターのうちの少なくとも１つに障害が生じた場合、前記定常状態バスから前記補助負荷に電力を提供することによって前記定常状態バスを安定化させるように構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターのうちの少なくとも一方は、前記定常状態モード中、前記変圧器に提供される前記システム電力を変換するように構成されるとともに、前記始動モード中、前記変圧器から提供される前記外部電力を整流するように構成され、
    前記システムは、付加的な変圧器及び整流器を含まない、請求項１に記載のシステム。
11. 燃料電池システムの動作方法であって、
    前記システムの定常状態モード動作中、システム電力を燃料電池によって生成し、前記システム電力を、定常状態バスを介して第１のバランスオブプラント（ＢＯＰ）負荷、第２のＢＯＰ負荷に提供するとともに、変圧器及び双方向の第１のインバーター又は双方向の第２のインバーターのうちの少なくとも一方を介して電力網に提供することと、
    前記システムの始動モード動作中、前記電力網からの外部電力を、前記変圧器、前記第１のインバーター又は前記第２のインバーターのうちの一方、及び始動バスを介して、前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供することと、
    を含む、前記方法。
12. 前記第１のインバーターと前記定常状態バスとの間に電気的に接続される障害ダイオードを更に備え、
    前記障害ダイオードは、前記外部電力が前記始動バス及び前記第１のインバーターから前記定常状態バスに提供されることを阻止し、
    前記障害ダイオードは、前記定常状態モード中、前記システム電力が、前記燃料電池から前記定常状態バスを通って前記第１のインバーターに流れることを可能にする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記始動モードにおいて前記始動バスに障害がある場合、前記第１のインバーターをオフにし、前記第２のインバーターをオンにすることと、
    前記定常状態モードにおいて前記定常状態バスに障害がある場合、前記第１のインバーターをオンにし、前記第２のインバーターをオフにすることと、
    を更に含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記第１のインバーターがオンにされ、前記第２のインバーターがオフにされる場合、
    前記始動モード中、前記第１のインバーターは、前記変圧器から受け取った前記外部電力を、前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換し、
    前記定常状態モード中に前記定常状態バスに障害がない場合、前記第１のインバーターは、前記定常状態バスから受け取った前記システム電力を、前記変圧器に提供される交流（ＡＣ）電力に変換し、
    前記定常状態モード中に前記定常状態バスに障害がある場合、前記第１のインバーターは、前記変圧器から受け取った前記外部電力を、前記始動バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第２のインバーターがオンにされ、前記第１のインバーターがオフにされる場合、
    前記始動モード中に前記始動バスに障害がある場合、前記第２のインバーターは、前記変圧器から受け取った前記外部電力を、前記定常状態バスを介して前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供される直流（ＤＣ）電力に変換し、
    前記定常状態モード中、前記第２のインバーターは、前記定常状態バスから受け取った前記システム電力を、前記変圧器に提供される交流（ＡＣ）電力に変換する、請求項１３に記載の方法。
16. 第１の方向において電力が前記始動バスを通って前記第１のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の第２の方向において電力が前記始動バスを通って流れることを阻止する第１の始動ダイオードと、
    前記第１の方向において電力が前記始動バスを通って前記第２のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の前記第２の方向において電力が前記始動バスを通って流れることを阻止する第２の始動ダイオードと、
    第１の方向において電力が前記定常状態バスを通って前記第１のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の第２の方向において電力が前記定常状態バスを通って流れることを阻止する第１の定常状態ダイオードと、
    前記第１の方向において電力が前記定常状態バスを通って前記第２のＢＯＰ負荷に流れることを可能にし、反対の前記第２の方向において電力が前記定常状態バスを通って流れることを阻止する第２の定常状態ダイオードと、
    を更に備える、請求項１１に記載の方法。
17. 前記変圧器及び前記定常状態バスに電気的に接続される少なくとも１つの一方向の第３のインバーターを更に備え、
    少なくとも１つの前記第３のインバーターは、前記定常状態バスから受け取った直流（ＤＣ）システム電力を交流（ＡＣ）電力に変換し、前記ＡＣ電力を前記変圧器に提供し、
    前記システム電力は、前記定常状態モードにおいて、前記変圧器に提供される前に、前記第１のインバーター又は少なくとも１つの前記第３のインバーターのうちの少なくともいずれかを通過する、請求項１１に記載の方法。
18. 前記システム電力を貯蔵するエネルギー貯蔵装置と、
    前記エネルギー貯蔵装置を前記定常状態バスに電気的に接続する補助定常状態バスと、
    前記エネルギー貯蔵装置を前記始動バスに電気的に接続する補助始動バスであって、前記エネルギー貯蔵装置は、前記ユーティリティ電力網からの前記外部電力が利用可能でない場合、前記補助始動バス及び前記始動バスを介して、前記システム電力を前記第１のＢＯＰ負荷及び前記第２のＢＯＰ負荷に提供する、補助始動バスと、
    前記補助始動バスに配置され、電力が前記補助始動バスから前記エネルギー貯蔵装置内に流れることを阻止する充電用ダイオードと、
    前記エネルギー貯蔵装置から受け取って前記補助始動バスに提供される電力の電圧を変更するとともに、前記補助定常状態バスから受け取って前記エネルギー貯蔵装置に提供される電力の電圧を変更するＤＣ／ＤＣコンバーターと、
    を更に備える、請求項１１に記載の方法。
19. 補助負荷及び電力コンバーターを更に備え、前記電力コンバーターは、前記補助定常状態バス及び前記補助負荷に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバーター又は双方向の第４のＡＣ／ＤＣインバーターを含み、
    前記電力コンバーターは、前記定常状態モード中、前記第１のインバーター、前記第２のインバーター、又は少なくとも１つの前記第３のインバーターのうちの少なくとも１つに障害が生じた場合、前記定常状態バスから前記補助負荷に電力を提供することによって前記定常状態バスを安定化させる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１のインバーター及び前記第２のインバーターのうちの少なくとも一方は、前記始動モード中、前記外部電力を整流し、前記定常状態モード中、前記システム電力を変換する、請求項１１に記載の方法。
    
    

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