JP4058439B2 - 電力システム - Google Patents

Description

本明細は、電気化学的電池システムに関し、特に、更新可能な電力源および電気化学的電池から得るエネルギの貯蔵および回復のための技術に関する。

地理的に離隔した地域、たとえば、島または山岳地帯などは、電気を送るのに必要な送電線の設置と維持にかかる費用の問題で公益事業の主要電気送電線網に接続されていないことが多い。遠隔地にある地域社会では、送電線が設置されていたとしても、天候に関連した故障によって長期に及ぶ停電が頻繁に生じることが少なくない。いずれの状況においても、これらの地域社会または企業は、多くの場合、停電時の経済的損失を防ぐために、ローカルの「小規模」電気送電線網を構築して、信頼できる遮断されない電力システムを確保しなければならない。この遮断されない電力システムは、公益事業の主要送電線網と接続されていない１次システムであっても、あるいは、停電が生じたときに起動する予備システムであってもよい。

遠隔地の送電線網は、炭化水素ベースの更新可能電源を含む各種の電源からなる。特定の送電線網において、その送電線網内の必要量をまかなうために、ディーゼル発電機、天然ガス発電機、光起電力配列、風力タービンなど、連係して動作する複数の発電源が存在することも珍しくない。

遠隔地の送電線網に課される電力需要は、１日、１週間、または季節という単位で変化する。発電源の電源をオンオフすることは非実用的であるか、または不可能であることが多いので、必然的に過剰なエネルギが生成されることになる。この過剰エネルギは、通常、別の形式のエネルギ、たとえば、熱などに変換されて、水などの別の媒体に貯蔵される。寒冷地において、この加熱された水は、後に他の目的、たとえば建物内の暖房、調理、または設備内の保温などに利用できる。送電線網の負荷要件が増加するにつれて、前述の変換エネルギを再取り込みして電気送電線網で利用できる電気エネルギに戻すことは、より困難になるか、または不可能になる。更に複雑な問題として、更新可能電力源は、一般に、フルパワーで連続して動作するのではなく、長期に渡るエネルギの低出力状態または無出力状態（たとえば、夜間または季節的な微風期間など）に陥るという問題が挙げられる。

電気化学的電池は、一般に、電解セルまたは燃料電池として分類されるエネルギ変換装置であり、送電線網に故障が生じたとき、または更新可能エネルギ源を利用できないときの予備電源要求に応じて広く採用されている。電解セルは、一般に、水素と酸素ガスを発生する水の電気分解作用により水素を生成するのに対し、燃料電池では、一般に、水素が酸素と反応して電気を生成する。標準的な燃料電池においては、水素ガスと、反応物質である水とが水素電極（陽極）に導入される一方、酸素ガスが酸素電極（陰極）に導入される。燃料電池の動作に対応した水素ガスは、純水素源、メタノール、または他の水素源から取り出せる。水素ガスが陽極で電気化学的に反応して水素イオン（陽子）と電子を生成すると、生成された電子が、陽極から電気的に接続された外部負荷を通って流れ出る。一方、陽子は隔膜を介して陰極に移動する。陰極では、陽子と電子とが酸素ガスと反応して反応生成物である水を形成する。この水は、更に、隔膜から陽極に引き込まれた反応物質の水も含む。陽極と陰極の間の電位差は、外部負荷への動力供給に活用できる。

これと同様の構成が、従来から電解セルに採用されている。一般的な陽極給水電解セルでは、化学用水が酸素電極側（電解セルでは陽極側）のセルに送られて、酸素ガスと、電子と、陽子とを生成する。電解反応は、陽極と電気的に接続された電力源の正端子と、水素電極（電解セルでは陰極）に電気的に接続された電力源の負端子によって促進される。酸素ガスと一部の化学用水はセルから出てゆくが、陽子と水は電解質膜を超えて、水素ガスが形成された陰極へと移動する。生成された水素ガスは、次に、電解セルによる後の利用に備えて貯蔵されてよい。

特定の機構では、電気化学的電池を利用して、電気を水素に変換し、かつ、必要に応じて水素から電気に戻すことができる。このようなシステムは、一般に、再生形燃料電池システムと呼ばれる。再生形燃料電池は、発電システム内で１次電力源または２次電力源として利用できる。ただし、再生形燃料電池システムは、概して、起動時点から全出力の送出までに一定の時間を必要とするため、主要電力供給源から燃料電池供給源によって生成される予備電力に切り換えるとき、電力中継に若干の遅延が存在する。したがって、この分野では、短期停電をブリッジする対費用効果の高い装置および方法が求められている。

ここで、本発明に係る電力システムは、電気的にバスに接続された１次電力源と、燃料電池を含む電気化学的システムからなり、前記バスに接続された２次電力源と、前記１次電力源と前記２次電力源との間で電気的に連通するブリッジ電力源と、前記バスおよび前記ブリッジ電力源と動作的に連結され、この両方の間に電気的に配置されると共に、前記バスおよび前記２次電力源と連通した状態で、この両方の間に電気的に配置される制御装置と、を含み、前記ブリッジ電力源は、キャパシタとバッテリと電解セルとのうちの少なくとも１つを含み、前記制御装置は、前記１次電力源を監視し、前記１次電力源が指定の特性を示したときに前記ブリッジ電力源のキャパシタとバッテリとのうちの少なくとも１つによる電力供給を開始し、前記ブリッジ電力源の電力が第１の指定閾値より多く消費されたときには、前記２次電力源を起動し、前記２次電力源の電力が、第２の指定閾値より多く消費されたときには、前記ブリッジ電力源による電力供給を開始し、前記第２の指定閾値は、水素貯蔵装置内に残っている水素の圧力に対応した電力であることを特徴とする。

更に、本発明がここに開示する電力システムであって、前記２次電力源の電力が前記第２の指定閾値より多く消費された場合に、前記ブリッジ電力源による電力供給を開始し、前記ブリッジ電力源のみが供給できる負荷レベルによりステータス評価及び診断を行うことを特徴とする。

また、本発明が開示する電力システムの動作方法は、電気的にバスに接続された１次電力源と、水素貯蔵装置と燃料電池とを含む電気化学的システムからなり、前記バスに接続された２次電力源と、前記１次電力源と前記２次電力源との間で電気的に連通するブリッジ電力源と、前記バスおよび前記ブリッジ電力源と動作的に連結され、この両方の間に電気的に配置されると共に、前記バスおよび前記２次電力源と連通した状態で、この両方の間に電気的に配置される制御装置と、を含む電力システムの動作方法であって、前記１次電力源を監視するステップと、前記１次電力源が第１の指定特性を示した場合に、前記ブリッジ電力源から前記バスに電力を導くステップと、前記ブリッジ電力源の電力が前記第１の指定閾値まで枯渇したときに、前記２次電力源を起動し、前記１次電力源が前記第１の指定特性を示さない状態と、前記２次電力源が第２の指定特性を示す状態のうちの少なくとも一方の状態になるまで、前記２次電力源を用いて前記バスに電力供給を行うステップと、前記２次電力源の電力が、水素貯蔵装置内に残っている水素の圧力である第２の指定閾値より多く消費されたときには、前記ブリッジ電力源による電力供給を開始するステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明が開示する電力システムの動作方法は、電気的にバスに接続された１次電力源と、水素貯蔵装置と燃料電池とを含む電気化学的システムからなり、前記バスに接続された２次電力源と、前記１次電力源と前記２次電力源との間で電気的に連通するブリッジ電力源と、前記バスおよび前記ブリッジ電力源と動作的に連結され、この両方の間に電気的に配置されると共に、前記バスおよび前記２次電力源と連通した状態で、この両方の間に電気的に配置される制御装置と、を含む電力システムの動作方法であって、前記１次電力源を監視するステップと、前記１次電力源が第１の指定特性を示した場合に、前記ブリッジ電力源から前記バスに電力を導くステップと、前記ブリッジ電力源の電力が前記第１の指定閾値まで枯渇したときに、前記２次電力源を起動し、前記１次電力源が前記第１の指定特性を示さない状態と、前記２次電力源が第２の指定特性を示す状態のうちの少なくとも一方の状態になるまで、前記２次電力源を用いて前記バスに電力供給を行うステップと、前記２次電力源の電力が水素貯蔵装置内に残っている水素の圧力である第２の指定閾値より多く消費された場合に、指定の負荷に対応した電力を供給するステップと、前記ブリッジ電力源のみが供給できる負荷レベルによりステータス評価及び診断を行うステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明が開示する電力システムの動作方法であって、更に、前記バスからの電力を用いて前記ブリッジ電力源を再充電するステップと、少なくとも、前記ブリッジ電力源が再充電されるまで、前記２次電力源を稼動させるステップと、を含むことを特徴とする。また、本発明が開示する電力システムの動作方法であって、前記１次電力源が前記第１の指定特性を示し、かつ、前記２次電力源が前記第２の指定特性を示す場合に、前記ブリッジ電力源を用いて前記バスに電力を供給するステップを更に含むことを特徴とする。また、本発明が開示する電力システムの動作方法は、更に、前記１次電力源からの電力を用いて前記ブリッジ電力源を再充電するステップを含むことを特徴とする。また、本発明が開示する電力システムの動作方法であって、前記第１の指定閾値は、約１秒から約３０秒の期間であることを特徴とする。また、本発明が開示する電力システムの動作方法であって、前記第１の指定特性と、前記第２の指定特性は、それぞれ、利用不能状態と、動作不能状態と、期待されるパラメータで電力供給を行うには不十分である状態と、燃料供給されていない状態のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。また、本発明が開示する電力システムの動作方法であって、更に、前記ブリッジ電力源の電流と電圧のうちの少なくとも１つを監視するステップと、前記電流と前記電圧のうちの少なくとも１つが、第３の指定閾値を越える場合に、前記ブリッジ電力源を切断するステップと、を含み、前記第３の指定閾値は、前記制御装置によって前記ブリッジ電力源からの電力に対する要望に基づいて決定されることを特徴とする。

上記に記載した特性および他の特性は、当業者であれば、後述する詳細な説明と図面から正しく認識および理解されるであろう。

次に、図面を参照しながら説明するが、図面は、例として示すものであり、限定するためのものではない。また、図面において、同様の要素には同様の番号を付した。

下記の説明では、負荷および電力源電圧に関する具体的な例を示すが、これは単なる例として提示するものである。短期間の停電をブリッジする本方法および本装置は、異なるタイプの１次／２次電力源と共に利用でき、かつ／または、他の動作電圧でも利用できると共に、ここに記載する実施構成に限定されものでないことは理解されるであろう。各種の電力源は、送電線網電力から太陽熱電力、水力発電電力、潮力発電電力、風力発電電力、燃料電池電力などに至るまでをその範疇に含むと共に、前述した電力源の少なくとも１つを含む複合電力源（たとえば、太陽電池パネル、風車、タービンを備えたダム、電気化学的電池システムなどを介した出力）をも包含する。また、開示する実施形態については、予備電力に燃料電池、ブリッジ電力源にキャパシタを採用した電力システムを参照しながら説明するが、このような参照は説明の便宜上のものであり、開示する実施形態は、予備電力とブリッジ電源のすくなくとも一方が必要な任意の状況に適用できることは理解されるであろう。更に、ここに記載する参照および説明は、前述した多数の形式の電力システムおよび供給源に適用できる。

図１は、発電された送電線網電力または更新可能供給源から得る電力などである１次電力源３２と、２次電力源１００と、負荷３６とを有する電力システム１０の一部を示すブロック図である。負荷３６には、給電側バス３８から電力が供給される。図示の例において、１次電力源３２は１次側バス４０から、たとえば、１２０／２４０ボルト交流電流（ＶＡＣ）の電力を供給する。実際の１次側供給電圧は、電力源のタイプに基づくもので、該電力源は、他の交流（ＡＣ）電圧源、直流（ＤＣ）供給源、風力、太陽熱などの更新可能供給源を含むが、これらのみに限定されるものでないことを理解されたい。

任意の構成として、変換装置４２を採用して、電力タイプの整流（たとえば、交流（ＡＣ）から直流（ＤＣ）、またはＤＣからＡＣへの変換など）、または電力レベルの変換（たとえば、４８ボルト直流（ＶＤＣ）から２４ＶＤＣへの変換）を行うこともできる。たとえば、整流器４３は、１次電力源３２から送られた１２０／２４０ＶＡＣ供給電圧を変換して、給電側バス３８から負荷３６に送られる２４ＶＤＣに変えることができる。

２次電力源１００は、電気化学的電池システムを含んでよい。電気化学的電池システムは、燃料電池３４を含むか、あるいは、燃料電池３４と、電解セル６２と、任意選択の構成である電力変換器６１と、任意選択の構成である関連ハードウェアと、任意選択の構成である貯蔵装置６４と、制御装置などを含む更新可能燃料電池システムを含んでよい。燃料電池３４のサイズ、すなわち、セルの数、および任意選択の構成である電解セル６２のサイズ、および電解セル６２の所望水素生産量は、燃料電池３４を含む２次電力源１００の所望電力出力量によって異なる。たとえば、２次電力源１００は、負荷３６で使用される約５０〜１００ＶＤＣの出力電圧を提供する燃料電池３４を含んでよい。

負荷３６に予備電力を供給するため、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４を用いて、給電側バス３８が受け取れる電力へと２次電力源１００からの電力を変換する。たとえば、燃料電池３４からの入力は、給電側バス３８に関連付けられた出力に変換される。このときの平滑出力は、数秒の間の平均電圧変動が１０％より小さい連続出力である。連続出力とは、１次電力源３２からの給電が停止してから制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４からの出力を導入するまでの遅延が約０．００５秒より短い出力のことである。

規定の機能と所望の処理、およびそのために必要な演算（たとえば、安定した予備電力を適用するための制御アルゴリズムなど）を実行するため、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、１つ以上の処理装置、１つ以上のコンピュータ、メモリ、記憶装置、１つ以上のレジスタ、１つ以上の刻時割り込み装置、１つ以上の通信インタフェース、入出力信号インタフェースなどを含むと共に、これらのうちの少なくとも１つから成る複合装置を含んでよい。たとえば、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、入力信号処理部とフィルタリング部を含むことで、通信インタフェースから入力される信号の正確なサンプリングと変換、またはこのような信号の取得を行える。制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４の追加機能と、その内部における特定の処理、機能、および動作の詳細については後述する。

更新可能燃料電池システムによる動作中、１次電力源３２は、水素ガスを生成する電解セル６２、たとえば、電解槽に対して、任意選択の構成である電力変換器６１を介して電力を供給する。任意選択の電力変換器６１を採用しない場合は、電解セル６２を配線６５から１次側バス６０に直接接続してよい。電解セル６２によって生成された水素は、将来の使用に備えて適切な貯蔵装置６４に貯蔵される。動作が必要とされる時点、たとえば、１次電力源３２の停電時などにおいて、あるいは、更新可能電力源の場合は、更新可能電源の電力生産能力が低下する日または季節（たとえば、夜間など）において、１次電力源３２または２次電力源１００は、容量内で損失を相殺しなければならない。貯蔵装置６４に予め貯蔵された水素は、水素を電気に変換して負荷３６に供給する水素電気化学装置、たとえば、燃料電池３４に送られる。発電は、貯蔵装置６４内の水素が枯渇するまで、あるいは、電力が必要でなくなるまで続けられる。発電を終了する理由は、たとえば、送電線網出力の復旧と、更新可能エネルギ源（たとえば、太陽熱、風力、波動力など）の再生と、ピークカットの対費用効果が消失したか、あるいはピークカットが不要になったという判定と、を含み、そのすべてあるいはそのいくつかで構成される。

水素の貯蔵装置６４内の水素量が所定の水準を下回ったときに、電解セル６２は、水素の補充にとりかかる。水素は、水素貯蔵装置６４内の水素貯蔵レベルが満杯より減少した時点で、まだ、電気分解動作に利用できる１次電力源３２からの電力が存在する間に補充されると好ましく、これにより、最も長く想定される動作期間の動作能力を２次電力源１００、たとえば、燃料電池３４に確保する。別の方法として、水素は、別の供給源から水素を追加することで補充されてもよい。たとえば、他の水素生成手段、または既存の水素貯蔵装置６４の交換、補充、または補給など。

もう一度図１に戻って、２次電力源１００について説明する。燃料電池システムは、一般に、始動から全出力の送出までに一定の時間を要するため、１次電力源３２から２次電力源１００および燃料電池３４によって生成される電力に切り換えたとき、電力中継に若干の遅延が存在する可能性がある。この空白時間への対処として、電力システムは、ブリッジ電力源４６を採用してよい。ブリッジ電力源４６は、電気エネルギを貯蔵し、１次電力源３２からの電力送出から２次電力源１００、すなわち燃料電池３４からの電力送出に転換する間に断絶または遅延が生じた場合に、一時的に負荷３６に電力を供給する。たとえば、電力システム１０は、１次電力源３２（たとえば、送電線網、太陽熱出力、他の電気化学システムなど）の監視装置を含んでよく、１次電力源３２からの電力が中断した時に、２次電力源１００を起動すると共に、前記空白時間にブリッジ電力源４６から電力を導入する。ブリッジ電力源４６は、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方と、任意選択の構成の電力変換器５０とを含んでよい。

キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方の充電は、１次電力源３２のタイプ、および給電側バス３８または１次側バス４０の電圧に対応した各種の方式で実現してよい。キャパシタ４８またはバッテリ４９は、任意選択の電力変換器５０を介して、１次側バス４０からの電力で充電できる。電力変換器５０は、給電側バス３８（または、実装構成によっては、一次側４０）上のバス電圧から得た電圧をキャパシタ／バッテリ電圧に変換する。一方、必要に応じて変換装置４２を利用して、1次側バス４０の電圧を、給電側バス３８に対応した所望電圧に調整する。別の方法として、1次側バス４０から変換装置４２を通って給電側バス３８に電力を渡すこともできる。また別の選択肢として、電力変換器５０は、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方を充電するため、給電側バス３８からの電圧を変換してもよい。最後に、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方は、動作可能な形式で１次側バス４０または給電側バス３８と直接接続されてもよい。本実施形態において、１次側バス４０からの電力はＡＣからＤＣに変換できる。また、給電側バス３８のＤＣ電圧は、電力変換器５０によって所望のキャパシタ電圧に変換されてもよい。たとえば、キャパシタ４８またはバッテリ４９の充電に使用されるエネルギは、１次側バス４０の１２０（または２４０）ＶＡＣを給電側バス３８の２４ＶＤＣに変換する整流器４３の出力から得ることができる。このとき、電力変換器５０が、低電圧（たとえば、２４ＶＤＣ）入力を適切な電圧出力に変換する。そして、この電圧出力を利用して、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方を充電する。

キャパシタ４８とバッテリ４９の両方または一方の出力部は、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４に接続される。キャパシタ４８とバッテリ４９の両方または一方を用いて、１次電力源３２から２次電力源１００への切り換え時の電力の空白をブリッジするとき、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４を用いて、キャパシタ４８の電力レベルから給電側バス３８の電力レベルに電力を変換できる。好ましくは、１次電力源３２からの電力供給の停止から燃料電池３４からの電力供給の開始（すなわち、燃料システムが動作条件を獲得して、所定量の電力供給を開始する）までの期間において、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方によって電力が供給される。

キャパシタ４８から出力を導く時点とその期間を決定するため、検出配線５２と５４が、１次側バス４０および２次電力源１００の出力部から制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４に接続される。これにより、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、１次電力源３２と２次電力源１００の状態を監視できるので、適切な電力源への切り換えを決定でき、かつ制御できる。制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４において、ＤＣ−ＤＣ電源装置は、任意構成として制御装置とは別に設けられてもよいことは容易に理解できるであろう。

標準モードでの動作中、１次側バス４０上に１次電力源３２から供給される電力（たとえば、１２０／２４０ＶＡＣまたは任意構成のＤＣ源）は、変換装置４２の整流器４３によってＤＣ電圧に変換される（図示の構成の場合）。負荷３６は、電力の供給源がいずれであるのかに関わらず給電側バス３８から電流を引き込む。標準モードにおいて、ブリッジ電力源４６は、電力の一時的な中断が発生する場合に備えて、貯蔵された電気エネルギを保持する。

１次電力源３２からの出力が消失した場合は、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４が、検出配線５２から１次側バス４０におけるその消失を検知する。ここで、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４によって（配線５６を介して）２次電力源１００に信号が送られ、給電側バス３８への予備電力の生成が開始される。燃料電池３４が全出力を産出するまでには該燃料電池３４固有の遅延時間が存在するため、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、２次電力源１００、特に、燃料電池３４で切り換えの準備が整うまで、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方の出力電圧を変換して、給電側バス３８に導かれる電圧に変えるため、負荷３６にとって電力供給の中断は存在しないことになる。

燃料電池３４が所望量の電力を生成していることを制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４が検知すると、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方は、給電側バス３８から切断（回路遮断）されてよい。これで、予備電力は、２次電力源１００、特に、燃料電池３４から制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４を介して給電側バス３８に送られる。任意の構成として、これと同時に、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方は、配線５８を介して給電側バス４８と電力変換器５０から充電されてよい。制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４内において、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方とＤＣ−ＤＣ変換器との接続および切断は、１つ以上の装置、たとえば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ、図示せず）、トランジスタ、サイリスタ、中継器、開閉装置などを用いて実行されてよく、また、前述した装置の少なくとも１つを含む複合装置を用いて実行されてもよい。任意の構成として、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方を回路内に残しておいてもよいが、そこからは基本的に電力を導入しない。後に１次電力源３２からの電力が回復した場合、この回復状況は制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４によって検知される。ただし、この時点でキャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方を放電する必要はない。これは、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、燃料電池３４の動作を停止することで、２次電力源１００と燃料電池３４から１次電力源３２に断絶なく切り換えて復旧できるためである。

２次電力源１００の動作中（給電側バス３８経由）と１次電力源３２への再接続後（１次側バス経由）のいずれかの時点で、ブリッジ電力源４６、すなわち、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方が充電（あるいは、状況によっては再充電）されてよい。充電中、給電側バス３８から供給される電流は、電力変換器５０に送られ、該電力変換器５０が、給電側バス３８の電圧を変換してキャパシタ４８やバッテリ４９を充電するのに適した電圧に変える。ここで、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方が再充電された後は、電力変換器５０によって給電側バス３８から大幅に電流が引き出されることはない（電力変換器５０を使用している場合）。また別に、任意選択の構成として、１次電力源３２と１次側バス４０がＶＤＣ電力源を含む実施構成では、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方を充電するために、電力が１次側バス４０（または任意の構成として、電力変換器５０）から直接引き出されてもよい。

また、電力変換器５０は、１次電力源３２と１次側バス４０に直接連結されたＡＣ／ＤＣ変換器（整流器）として構成されてもよい。更にまた別の実施形態として、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４の出力電圧は、変換装置４２から得られる電圧よりも若干（たとえば、１〜３ボルト程度）低い値で生成されてもよい。その場合、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４から給電側バス３８への電流の流れは、１次電力源３２が利用不能になるまで制限されることになる。

電気化学的システムからなるシステムを採用するにあたり、電力をブリッジする電力源の一部として高電圧、中程度のキャパシタを共に利用すると、対費用効果の高い無停電電力供給システムが実現される。このことが当てはまるのは、特に、１つ以上の供給源が固有の始動時間を有する場合、たとえば、燃料電池３４を含む２次電力源１００などである場合である。また、採用する構成部品の数を減らしてもよいことは、たとえば、複数の電源装置を使用するのではなく、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方と燃料電池３４の両方に接続された共通のＤＣ−ＤＣ電源装置４４を使用するなど、特定の部品に共通部品を採用できることから明らかである。

更にまた別の実施形態において、１次電力源３２からの電力が消失した状況において、故障によって、あるいは水素貯蔵装置６４が枯渇しているために燃料電池３４が電力を供給していない場合、電力システム１０は、前述したようにブリッジ装置４６から電力を引き出してもよい。この場合、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４は、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方の出力電圧を変換して、給電側バス３８に送られる電圧と、少なくとも制御および診断を円滑に行うために特に指定された負荷に送られる電圧のすくなくとも一方の電圧に変える。この状況では、キャパシタ４８とバッテリ４９に貯蔵されたエネルギが枯渇し、そのために電圧が低下しているので、指定された負荷に供給する追加の電流が、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４によって導入されてもよい。最終的には、キャパシタ４８とバッテリのエネルギが更に消費されて電圧が低下し続け、場合によっては受容できないレベルまで電流が増加する可能性がある。したがって、例示する実施形態では、ブリッジ電力源４６のキャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方の充電状態が監視されると好ましい。制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４が、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方の電圧と電流の両方または一方を監視すると共に、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方を制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４から切断（開放）し、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４が受容できないほど高い電流レベルをそこから引き出せないようにできる。好ましくは、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方に貯蔵されたエネルギの監視、およびこれらの装置の接続と切断は、有害な接続および再接続を防ぐヒステリシスを含む。たとえば、ヒステリシスを用いて、切断後、切断に続いて起こる可能性のある電圧上昇に対応して制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４が、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方と再接続しないように保護できる。繰り返すが、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４内でのキャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方のＤＣ−ＤＣ変換器に対する接続と切断は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ、図示せず）などの装置を用いて実現されてよい。

また、電力システム１０の更に別の実施形態において、１次源３２からの電力が消失した状況において、燃料電池３４を利用できるようになる前、または、故障、あるいは水素貯蔵装置の枯渇が原因で燃料電池３４が電力を供給していない場合、電力システムは、前述したように、ブリッジ電力源４６から電力を引き出せる。本実施形態では、電力システム１０のステータス評価を行って、電力システム１０内の利用可能な電力源、たとえば、１次電力源３２、２次電力源１００、ブリッジ電力源４６の安定的な利用を確立できるようにする。たとえば、１次電力源３２の指定の閾値を下回る短期間の多重停電、あるいは短期間または多重停電のいずれかの状況では、２次電力源１００を起動するのではなく、ブリッジ電力源４６から単独で給電側バス３８に電力を運用し供給すると有利である。このことは、２次電力源１００、特に、燃料電池３４が燃料を有し、電力を提供できる状態にある場合においても有利に利用できる。このような構成は、燃料電池３４の好ましくない起動を防止するため、燃料の消耗を削減し、燃料電池３４の寿命を延ばす。例示する実施形態において、１次電力源３２の４秒間の停電は、燃料電池３４を起動せずに、ブリッジ電力源４６によって処理される。１次電力源３２の停電が、指定の閾値、たとえば、４秒間を越える場合は、２次電力源１００、たとえば、燃料電池３４が起動されて、負荷３６に電力を供給する。このとき、任意選択の構成として、ブリッジ電力源４６を再充電してもよい。ブリッジ電力源４６、たとえば、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方の接続と切断、ならびに、燃料電池３４の始動処理には、有害な起動、接続、および再接続を防ぐヒステリシスを含むと好ましい。たとえば、ヒステリシスを用いて、燃料電池３４の起動とそれに続く停止が不必要に行われないように保護できる。このような構成で制御システムを実装することで、燃料電池３４の起動に余分なエネルギを浪費しないでも、ブリッジ装置４６から利用できるエネルギを利用して安定的な動作を保証できることは理解されるであろう。繰り返すが、制御装置／ＤＣ−ＤＣ電源装置４４内において、キャパシタ４８とバッテリ４９の少なくとも一方とＤＣ−ＤＣ変換器との接続と切断は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ、図示せず）などの装置を用いて実現してよい。

図１に続いて図２を参照すると、電力システム１０の制御プロセス２００の方法を例示した状態遷移図が示されている。プロセス２００は、多数のモードと共に、各種モードの状態の変更を制御する基準、要件、イベントなどを含む。プロセス２００は、初期化モード２１０で始まり、各種検出器および状態を監視して評価し、電力システム１０のステータスを確認する。このような監視処理は、１次側バス４０上の１次電力源３２の電圧、たとえば、送電線網電力の評価や、風速や光量など更新可能供給源の評価を含んでよい。前述したように、このような更新可能電力源は、太陽風、潮汐、地熱資源などを含み、かつ、これらのうちの少なくとも１つからなる複合物を含む。障害が存在すると判定された場合、すなわち、運転停止イベントとして特徴付けられる可能性がある場合、プロセス２００は、運転停止モード２２０にモードを切り換えて、プロセス２００を終了する。電力システム１０のステータス確認で良好と判定された（運転停止イベントとして特徴付けられる可能性のある障害が存在しない）場合、プロセス２００は、アイドルモード２３０にモードを変更する。

アイドルモード２３０では、処理が終了されて、電力システム１０の指定の要素のステータスを判定し、モード選択と電力システム１０の動作に応じて選択されたコマンドが存在するかどうかの問い合わせを行う。まず、アイドルモード２３０から、たとえば、操作員などの外部の要求によってマニュアルモードが要求された場合、プロセス２００はマニュアルモード２４０にモードを変更する。逆に、マニュアルモードを終了する指定基準が満たされた場合、プロセス２００は、アイドルモード２３０に戻る。この例では、マニュアルモードを終了するための指定基準は、操作員の要求を含んでよいが、これに限定されるものではない。アイドルモード２３０の継続中、１次電力源３２が良好ステータスを示し、かつ、水素貯蔵装置６４が空になるか、あるいは、指定の水準より低くなった場合、プロセス２００は、状態を電解槽モード２５０に変更する。例示する実施形態において、水素貯蔵装置６４のステータスの評価は、該水素貯蔵装置６４に貯蔵された水素の圧力を監視する処理を含んでよい。既知の貯蔵容積の圧力を監視することによって、２次電力源１００の燃料電池３４の動作時から利用できるバックアップ時間の長さを推測できる。例示する実施形態において、水素貯蔵装置が、約２００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）以下の標準圧で、約２００立方フィートの容積を持つ場合、該水素貯蔵装置６４は空であると考えられる。１次電力源３２が不可ステータスを示し、かつ、ブリッジ電力源４６が良好ステータスを示す場合、プロセス２００は、ブリッジモード２６０に状態を変更する。逆に、１次電力源３２が良好ステータスを示し、かつ、ブリッジ電力源４６が指定量より少ない電力しか供給できない場合、プロセス２００は、ブリッジモード２６０からアイドルモード２３０に戻る。例示する実施形態では、１次電力源３２が良好であり、かつブリッジ電力源４６が約４秒間より短い間しか電力を提供できない場合、プロセス２００は、ブリッジモード２６０からアイドルモード２３０に戻る。ブリッジ電力源４６のステータスは、電流と電圧の両方または一方を監視することで確認できる。たとえば、キャパシタ４８を含むブリッジ電力源４６に関して、キャパシタから利用できる電力のステータスは、電流または電圧のいずれかが判明すれば周知の手段で容易に判定できる。最後に、１次電力源３２が不可ステータスを示し、かつ、ブリッジ電力源４６も、たとえば、ブリッジモード２６０で動作するにはエネルギが不十分であるなどの不可ステータスを示す場合、プロセス２００は、状態をアイドルモード２３０から運転停止モード２２０に変更する。

次に、マニュアルモード２４０について説明するが、ここでは、該モードの移行基準について検討する。前述したように、マニュアルモード２４０は、マニュアルモードが要求された場合に、アイドルモード２３０から移動できる。逆に、指定の基準が満たされた場合、プロセス２００は、マニュアルモード２４０からアイドルモード２３０に移行する。マニュアルモード２４０の説明を続ける。アイドルモード２３０と同様に、マニュアルモード２４０にも、該マニュアルモードが要求された場合に、電解槽アイドルモード２５０とブリッジモード２６０のいずれかから移行されてよい。最後に、マニュアル停止に指定された基準が満たされた場合、プロセス２００は、状態を運転停止モード２２０に変更する。

引き続き図２を参照しながら、電解槽モード２５０について説明する。電解槽モード２５０には、前述したように、１次電力源３２が良好ステータスを示し、かつ、水素貯蔵装置６４が空になるか、または指定の水準よりも低くなった場合に、アイドルモード２３０から移行できるのみである。前述したように、プロセス２００は、マニュアルモードの要求時に、電解槽モード２５０からマニュアルモード２４０に移行する。前記プロセスは、また、１次電力源３２が良好ステータスを示し、かつ、水素貯蔵装置６４が空でない、または指定の水準より低くない場合に、電解槽モード２５０からブリッジモード２６０に移行する。最後に、電解槽モード２５０の終了は、障害の発生時に、プロセス２００が運転停止モード２２０に移行することで実現されてよい。この障害の存在は、運転停止イベントとして特徴付けられるもので、１次電力源３２が不可ステータスを示し、かつ、ブリッジ電力源４６が十分なエネルギを持たない状態である。

ブリッジモード２６０に移る。ブリッジモード２６０は、１次電力源３２が不可ステータスを示し、かつ、水素貯蔵装置６４が空でない、または指定の水準より低くない場合に、電解槽モード２５０から移行できる。また、前述したように、プロセス２００は、１次電力源３２が不可ステータスを示し、かつ、ブリッジ電力源４６が良好ステータスを示す場合に、アイドルモード２３０からブリッジモード２６０に移行する。逆に、１次電力源３２が良好ステータスを示し、かつ、ブリッジ電力源４６が指定量より少ないエネルギしか提供できない場合、プロセス２００は、ブリッジモード２６０からアイドルモード２３０に移行する。例示する実施形態では、１次電力源３２が良好で、ブリッジ電力源４６が、約４秒間より短い間しか電力を提供できない場合に、プロセス２００は、ブリッジモード２６０からアイドルモード２３０に移行する。

ブリッジモード２６０について続けると、水素貯蔵装置６４が空である（または指定の水準より低い）と判定された場合に、ＦＣ始動モード２７０またはＦＣ遂行モード２８０のいずれかからブリッジモード２６０が開始されてもよい。前述したアイドルモード２３０および電解槽モード２５０と同様に、マニュアルモード要求の結果として、ブリッジモード２６０からマニュアルモード２４０へのプロセス２００の移行が行われる。また、ブリッジモード２６０の終了は、１次電力源３２が指定の時間よりも長く不可ステータスを示す一方で、ブリッジ電力源４６が十分な電力を示した場合に、プロセス２００がＦＣ始動モード２７０に移行することで実行されてよい。例示する実施形態において、指定の時間は、システムの指定の構成要素に基づいて決定される範囲である。たとえば、燃料電池３４を起動する範囲である。例示する実施形態では、１〜３０秒の範囲が考えられるが、約４秒以上であると好ましい。最後に、ブリッジモード２６０の終了は、障害の発生時にプロセス２００が運転停止モード２２０に移行することで実行されてよい。この移行は、運転停止イベントとして特徴付けられるもので、１次電力源３２が不可ステータスを示し、かつブリッジ電力源４６が不十分なエネルギしか保有していない状態である。

引き続き図２を参照しながら、ＦＣ始動モード２７０の説明に移る。図からも明らかであるが、既に前述したように、ＦＣ始動モード２７０は、１次電力源３２が指定の時間より長く不可ステータスを示す場合に、ブリッジモード２６０から開始されてよい。繰り返すが、例示する実施形態において、この時間は、負荷能力の約４秒以上である。プロセス２００は、燃料電池３４が準備状態にあることをステータスが示す場合に、ＦＣ始動モード２７０からＦＣ遂行モード２８０に移行する。例示する実施形態において、燃料電池の準備完了指示は、燃料電池３４が動作温度、動作圧力などにあり、負荷の適用時に電力を生成するように待機している場合に提供される。ＦＣ始動モード２７０の継続中に該モードからの他のモードへの移行が行われるのは、水素貯蔵装置６４が空であるか、あるいは指定の閾値より低い場合である。この場合、プロセス２００は、前述したようにブリッジモード２６０に移行する。最後に、ＦＣ始動モード２７０は、障害の発生時にプロセス２００が運転停止モード２２０に移行することによって終了されてよい。この移行は、運転停止イベントとして特徴付けられるもので、水素貯蔵装置６４は空であるか、あるいは指定の閾値よりも低く、かつ、ブリッジ電力源４６が十分なエネルギを保有していない状態である。

ＦＣ遂行モード２８０に移る。これについても、燃料電池３４が準備状態にあることをステータスが示す場合に、プロセス２００がＦＣ始動モード２７０からＦＣ遂行モード２８０に移行することは明白である。また、ＦＣ始動モード２７０の場合と同様に、ＦＣ遂行モード２８０からの移行は、水素貯蔵装置６４が空になるか、あるいは指定の閾値より低くなった場合に行われる。この場合、プロセス２００は、ブリッジモード２６０に移行する。ＦＣ遂行モード２８０からは、１次電力源３２のステータスが変化、すなわち、良好ステータスを示した場合、たとえば、送電線網電力を利用できるようになった場合に、ＦＣ遂行モード２８０がＦＣ補填ブリッジモード２９０に移行する。逆に、プロセス２００がＦＣ補填ブリッジモード２９０で動作しているときに、１次電力源３２のステータスが変化、すなわち、不可ステータスを示した場合、たとえば、送電線網電力を利用できなくなった場合に、プロセス２００は、ＦＣ遂行モード２８０に戻る。不可ステータスは、電力源が、利用不可能である状態、動作不能である状態、期待されるパラメータで電力を十分に供給できない状態、許容値の範囲外である状態、および燃料供給されていない状態などを含むが、これらに限定されるものではない。最後に、ＦＣ遂行モード２８０の終了は、障害の発生時にプロセス２００が運転停止モード２２０に移行することで実行されてよく、この移行は、運転停止イベントとして特徴付けられる。

再び図２を参照しながら、ＦＣ補填ブリッジモード２９０の説明に移る。ＦＣ補填ブリッジモードは、燃料電池３４の動作を継続させ、ブリッジ電力源４６（図１）が充電されて、１次電力源３２の次の停電に確実に対処できるように準備する。ＦＣ補填ブリッジモードの利点は、一連の停電でブリッジ電力源４６が枯渇することを防ぐ点にあることは理解されるであろう。ＦＣ遂行モードで説明したように、１次電力源３２の状態が変化して、たとえば、送電線網の電力を利用できなくなるなど、不可ステータスを示した場合、プロセス２００はＦＣ補填ブリッジモード２９０からＦＣ遂行モード２８０に移行する。逆に、前述したように、プロセス２００がＦＣ遂行モード２８０で動作しているときに１次電力源３２の状態が変化、すなわち、送電線網電力を利用できるなど、良好ステータスを示した場合、プロセス２００は、ＦＣ補填ブリッジモード２９０に戻る。また、ＦＣ補填ブリッジモード２９０である場合、プロセス２００は、１次電力源３２が良好ステータス、たとえば、送電線網電力が利用でき、かつ許容範囲内にあり、ブリッジ電力源４６が十分な閾値に充電された状態に転じた場合に、ＦＣ補填ブリッジモード２９０からアイドルモード２３０に移行する。例示する実施形態では、ブリッジ電力源４６がほぼ完全に充電されている場合に、ブリッジ電力源４６は、十分な閾値まで充電された状態にあるとしている。また、ＦＣ補填モード２９０は、ステータス確認処理を含み、１次電力源３２が良好ステータス、たとえば、送電線網電力が利用でき、かつ許容範囲内にある状態を示し、かつ、ブリッジ電力源４６がまだ十分な閾値まで充電されていない場合の該モード自身への移行処理を含む。例示する実施形態では、ブリッジ電力源４６がほぼ完全に充電されている場合に、ブリッジ電力源４６は、十分な閾値まで充電された状態にあるとしている。最後に、ＦＣ補填ブリッジモード２９０は、障害の発生時にプロセス２００が運転停止モード２２０に移行することによって終了されてよく、この移行は、運転停止イベントとして特徴付けられる。

最後に、運転停止モード２２０について考察するが、運転停止モード２２０へのプロセス２００の状態遷移については、上記の他のモードの説明の中で言及している。したがって、更なる説明は冗長になるだけであるので、簡素化のためこれ以上の説明は行わない。

別の実施形態において、図３は、電力システム１０の制御プロセス３００の方法を例示する状態遷移図である。プロセス３００は、多数のモードと共に、各種モードの状態の変化を制御する基準、要件、イベントなどを含む。プロセス３００は、上記に開示したプロセス２００と同様であるが、更に、追加のモードを含むように拡張されたものである。休眠モードと、そのインタフェースである基準とが電力システム１０に追加の機能を提供し、１次電力源の障害と２次電力源１００の故障または枯渇の発生時における予備電力の供給機能をより拡張したものにする。プロセス３００は、プロセス２００と同様に、初期化モード２１０で始まり、各種検出器と状態を監視して評価し、電力システム１０のステータスを確認する。このような監視処理は、１次側バス４０上の送電線網電力３２の電圧、または更新可能な１次供給源３２、たとえば、風速や光量などを評価する処理を含んでよい。前述したように、このような更新可能電力源３２は、太陽風、潮汐力、地熱資源などを含むと共に、これらのうちの少なくとも１つから成る複合物も含む。

プロセス３００は、前記プロセス２００において開示したものと同様の多数のモードと、状況と、基準とを含むことは理解されるであろう。したがって、プロセス２００と共通のモードについて更に説明すると冗長になるため、その説明は省略する。既に記載した説明を参照されたい。

図３を参照しながら説明を続ける。休眠モード３１０は、１次電力源３２の障害、および２次電力源１００の故障または枯渇のイベントにおいて、拡張された予備電力供給を行えるようにする。休眠モード３１０は、他の電力、または２次電力源１００の利用可能な発電機能が存在しない状況に対処するためのものである。休眠モード３１０は、最低限の制御機能、診断機能、監視機能、および報告機能が、残りの電力で確実に動作を続行できるように維持する。休眠モード３１０は、１次電力源３２が不可ステータスを示し、ブリッジ装置４６がほぼ消費され、水素貯蔵装置６４が空になるか、または、指定の水準より低くなった場合、または、２次電力源１００、特に、燃料電池３４の動作を妨害する別の動作障害が存在する場合に、プロセス３００がブリッジモード２６０から移行することで開始されてよい。例示する実施形態では、ブリッジ電力源４６は、ブリッジ装置が一定のレベル、すなわち、指定の制御、診断、およびステータス通信などの負荷に対応できるのみのレベルである場合に、ほぼ枯渇した状態にあると見なされる。プロセス３００は、１次電力源３２が良好ステータスを示した場合、たとえば、送電線網が再び利用可能になるなどのイベントの発生時に、休眠モードから初期化モード２１０に移行する。

ここに開示した発明は、コンピュータまたは制御装置が実施するプロセスという形式で実現されても、あるいはこれらのプロセスを実現する装置に組み込まれてもよい。本発明は、たとえば、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、または他のコンピュータ読取可能記憶媒体など、有形の媒体７０内に格納された命令を含むコンピュータプログラムコードという形式でも実施でき、この場合は、該コンピュータプログラムコードが呼び出されて、コンピュータまたは制御装置によって実行されたときに、該コンピュータが本発明を実施する装置となる。また、本発明は、コンピュータプログラムコードまたは信号７２という形式で実現されてもよく、前記コードまたは信号７２は、たとえば、記憶媒体に格納され、コンピュータまたは制御装置によって呼び出されて実行されるか、または、電気配線、電気ケーブル、光ファイバ、電磁放射線など、何らかの通信媒体を介して通信されて実行されてもよく、前記コンピュータプログラムコードが呼び出されて、コンピュータまたは制御装置によって実行されたときに、該コンピュータが本発明を実施する装置となる。汎用マイクロプロセッサに実装される場合、前記コンピュータプログラムコードセグメントは、特定の論理回路を形成するマイクロプロセッサで構成される。

本発明について実施形態の例を用いて説明したが、本発明の範囲から離れることなく各種の変更を行えること、および各種の要素を同等の要素で置き換えてもよいことは、当業者であれば理解されるであろう。また、本発明の基本的な範囲からそれることなく各種の変更を行って、特定の状況または物質を本発明の精神に合わせることができる。したがって、本発明は、発明を実行するために考えられた最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、付属の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むものである。

２次電力システムと電力ブリッジ装置とを含む電力システムを示すブロック図である。 電力システムの制御方法の一実施形態を示す状態遷移図である。 電力システムの制御方法の別の実施形態を示す状態遷移図である。

Claims (10)

1. 電気的にバスに接続された１次電力源と、
   燃料電池を含む電気化学的システムからなり、前記バスに接続された２次電力源と、
   前記１次電力源と前記２次電力源との間で電気的に連通するブリッジ電力源と、
   前記バスおよび前記ブリッジ電力源と動作的に連結され、この両方の間に電気的に配置されると共に、前記バスおよび前記２次電力源と連通した状態で、この両方の間に電気的に配置される制御装置と、を含み、
   前記ブリッジ電力源は、キャパシタとバッテリと電解セルとのうちの少なくとも１つを含み、
   前記制御装置は、前記１次電力源を監視し、前記１次電力源が指定の特性を示したときに前記ブリッジ電力源のキャパシタとバッテリとのうちの少なくとも１つによる電力供給を開始し、前記ブリッジ電力源の電力が第１の指定閾値より多く消費されたときには、前記２次電力源を起動し、
   前記２次電力源の電力が、第２の指定閾値より多く消費されたときには、前記ブリッジ電力源による電力供給を開始し、
   前記第２の指定閾値は、水素貯蔵装置内に残っている水素の圧力に対応した電力であることを特徴とする電力システム。
2. 請求項１に記載の電力システムであって、前記２次電力源の電力が前記第２の指定閾値より多く消費された場合に、前記ブリッジ電力源による電力供給を開始し、前記ブリッジ電力源のみが供給できる負荷レベルによりステータス評価及び診断を行うことを特徴とする電力システム。
3. 電気的にバスに接続された１次電力源と、
   水素貯蔵装置と燃料電池とを含む電気化学的システムからなり、前記バスに接続された２次電力源と、
   前記１次電力源と前記２次電力源との間で電気的に連通するブリッジ電力源と、
   前記バスおよび前記ブリッジ電力源と動作的に連結され、この両方の間に電気的に配置されると共に、前記バスおよび前記２次電力源と連通した状態で、この両方の間に電気的に配置される制御装置と、を含む電力システムの動作方法であって、
   前記１次電力源を監視するステップと、
   前記１次電力源が第１の指定特性を示した場合に、前記ブリッジ電力源から前記バスに電力を導くステップと、
   前記ブリッジ電力源の電力が前記第１の指定閾値まで枯渇したときに、前記２次電力源を起動し、前記１次電力源が前記第１の指定特性を示さない状態と、前記２次電力源が第２の指定特性を示す状態のうちの少なくとも一方の状態になるまで、前記２次電力源を用いて前記バスに電力供給を行うステップと、
   前記２次電力源の電力が、水素貯蔵装置内に残っている水素の圧力である第２の指定閾値より多く消費されたときには、前記ブリッジ電力源による電力供給を開始するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
4. 電気的にバスに接続された１次電力源と、
   水素貯蔵装置と燃料電池とを含む電気化学的システムからなり、前記バスに接続された２次電力源と、
   前記１次電力源と前記２次電力源との間で電気的に連通するブリッジ電力源と、
   前記バスおよび前記ブリッジ電力源と動作的に連結され、この両方の間に電気的に配置されると共に、前記バスおよび前記２次電力源と連通した状態で、この両方の間に電気的に配置される制御装置と、を含む電力システムの動作方法であって、
   前記１次電力源を監視するステップと、
   前記１次電力源が第１の指定特性を示した場合に、前記ブリッジ電力源から前記バスに電力を導くステップと、
   前記ブリッジ電力源の電力が前記第１の指定閾値まで枯渇したときに、前記２次電力源 を起動し、前記１次電力源が前記第１の指定特性を示さない状態と、前記２次電力源が第２の指定特性を示す状態のうちの少なくとも一方の状態になるまで、前記２次電力源を用いて前記バスに電力供給を行うステップと、
   前記２次電力源の電力が水素貯蔵装置内に残っている水素の圧力である第２の指定閾値より多く消費された場合に、指定の負荷に対応した電力を供給するステップと、
   前記ブリッジ電力源のみが供給できる負荷レベルによりステータス評価及び診断を行うステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、更に、
   前記バスからの電力を用いて前記ブリッジ電力源を再充電するステップと、
   少なくとも、前記ブリッジ電力源が再充電されるまで、前記２次電力源を稼動させるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
6. 請求項４又は５に記載の方法であって、前記１次電力源が前記第１の指定特性を示し、かつ、前記２次電力源が前記第２の指定特性を示す場合に、前記ブリッジ電力源を用いて前記バスに電力を供給するステップを更に含むことを特徴とする方法。
7. 請求項４から６のいずれか１項に記載の方法であって、更に、前記１次電力源からの電力を用いて前記ブリッジ電力源を再充電するステップを含むことを特徴とする方法。
8. 請求項４から７のいずれか１項に記載の方法であって、前記第１の指定閾値は、約１秒から約３０秒の期間であることを特徴とする方法。
9. 請求項４から８のいずれか１項に記載の方法であって、前記第１の指定特性と、前記第２の指定特性は、それぞれ、利用不能状態と、動作不能状態と、期待されるパラメータで電力供給を行うには不十分である状態と、燃料供給されていない状態のうちの少なくとも１つであることを特徴とする方法。
10. 請求項４から９のいずれか１項に記載の方法であって、更に、
    前記ブリッジ電力源の電流と電圧のうちの少なくとも１つを監視するステップと、
    前記電流と前記電圧のうちの少なくとも１つが、第３の指定閾値を越える場合に、前記ブリッジ電力源を切断するステップと、
    を含み、
    前記第３の指定閾値は、前記制御装置によって前記ブリッジ電力源からの電力に対する要望に基づいて決定されることを特徴とする方法。

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