特表 2024-522515 発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-21

(54)【発明の名称】発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240614BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20240614BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240614BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240614BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20240614BHJP

   H01M 8/04955 20160101ALI20240614BHJP

   H01M 8/04303 20160101ALI20240614BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20240614BHJP

   H01M 8/04007 20160101ALI20240614BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20240614BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20240614BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 303E

H02J7/34 H

H02J3/38 170

H02J3/38 180

H01M8/04 Z

H01M8/04537

H01M8/04 H

H01M8/04955

H01M8/04303

H01M8/2475

H01M8/04007

H01M8/04302

F24H1/00 631A

F24H1/18 H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023573368

(86)(22)【出願日】2021-05-28

(85)【翻訳文提出日】2024-01-26

(86)【国際出願番号】 GB2021051319

(87)【国際公開番号】W WO2022248818

(87)【国際公開日】2022-12-01

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523446826

【氏名又は名称】ジオピューラ リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧＥＯＰＵＲＡ ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】クロスリー， リチャード

(72)【発明者】

【氏名】カニングハム， アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】エルマー， テオ

(72)【発明者】

【氏名】ロビンソン， トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ストラトフォード， ジェレミー

【テーマコード（参考）】

3L122

5G066

5G503

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

3L122AA02

3L122AA28

3L122AA62

3L122AA73

3L122AB24

5G066AE09

5G066HA11

5G066HB06

5G066HB07

5G066HB09

5G066JA02

5G066JB03

5G503AA01

5G503AA05

5G503AA06

5G503BA01

5G503BB01

5G503DA05

5G503DA07

5G503GB03

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

5H126AA28

5H127AB23

5H127AB24

5H127AB29

5H127BA02

5H127BA59

5H127CC10

5H127DB63

5H127DB66

5H127DB69

5H127DC99

5H127EE01

5H127EE02

5H127GG02

5H127GG10

(57)【要約】

発電システムのためのコントローラであって、発電システムは、電源コンセントと、電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された電池と、燃料電池によって提供されるＤＣ電圧を、電源コンセントに提供するためのインバータＡＣ電圧に変換するためのインバータと、を備える。コントローラは、電源コンセントに接続された外部負荷によって必要とされる電力の量を表すシステム負荷信号を受信することと、燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータを受信することと、システム負荷信号及び１つ以上の燃料電池パラメータに基づいて、燃料電池電力制御信号を提供することであって、燃料電池電力制御信号は、燃料電池の制御パラメータを設定するためのものであり、かつ／又はインバータの制御パラメータを設定するためのものである、提供することと、を行うように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電システムのためのコントローラであって、前記発電システムが、
電源コンセントと、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された電池と、
前記燃料電池によって提供されるＤＣ電圧を、前記電源コンセントに提供するためのインバータＡＣ電圧に変換するためのインバータと、を備え、
前記コントローラが、
前記電源コンセントに接続された外部負荷によって必要とされる電力の量を表すシステム負荷信号を受信することと、
前記燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータを受信することと、
前記システム負荷信号及び前記１つ以上の燃料電池パラメータに基づいて、燃料電池電力制御信号を提供することであって、前記燃料電池電力制御信号が、前記燃料電池の制御パラメータを設定するためのものであり、かつ／又は前記インバータの制御パラメータを設定するためのものである、提供することと、を行うように構成されている、コントローラ。

【請求項2】

前記コントローラが、
前記電池の充電のレベルを表す電池充電信号を受信することと、
前記電池充電信号にも基づいて、前記燃料電池電力制御信号を提供することと、を行うように更に構成されている、請求項１に記載のコントローラ。

【請求項3】

前記コントローラが、
前記システム負荷信号及び前記電池充電信号に基づいて、燃料電池目標値を決定することであって、前記燃料電池目標電流が、前記燃料電池の目標レベルを表す、決定することと、
前記燃料電池目標値に基づいて、燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている、請求項１又は２に記載のコントローラ。

【請求項4】

前記燃料電池が、前記電源コンセントに電力を提供し、かつまた前記電池を充電するように構成されている、請求項３に記載のコントローラ。

【請求項5】

前記発電システムが、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタを更に含み、
前記コントローラが、
前記グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給信号を受信することと、
前記グリッド供給信号にも基づいて、前記燃料電池目標値を決定することと、を行うように更に構成されている、請求項３に記載のコントローラ。

【請求項6】

前記発電システムが、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタを更に含み、
前記コントローラが、
前記グリッド供給の特性を表すグリッド供給特性信号を受信することと、
前記グリッド供給特性信号にも基づいて、前記燃料電池電力制御信号を提供することと、を行うように更に構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項7】

前記グリッド供給特性信号が、前記グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給電力レベルを含み、
前記コントローラが、
前記システム負荷信号に基づいて、供給閾値を決定することと、
前記グリッド供給電力レベルを前記供給閾値と比較することと、
前記グリッド供給電力レベルが前記供給閾値未満である場合には、前記燃料電池が前記電源コンセントに電力を提供するように前記燃料電池電力制御信号を設定することと、
前記グリッド供給電圧レベルが前記供給閾値以上である場合には、前記燃料電池が前記電源コンセントに電力を提供しないように前記燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている、請求項６に記載のコントローラ。

【請求項8】

前記コントローラが、
前記グリッド供給電力レベルと前記供給閾値との間の差に基づいて、燃料電池目標電流を決定することと、
前記グリッド供給電力レベルが前記供給閾値未満である場合には、前記燃料電池目標電流に基づいて、前記燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている、請求項７に記載のコントローラ。

【請求項9】

発電システムであって、
先行請求項のいずれか一項に記載のコントローラ、
電源コンセント、
燃料電池、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタ、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、を備える、発電システム。

【請求項10】

前記燃料電池が、前記電源コンセントに電力を提供するように構成されている、請求項９に記載の発電システム。

【請求項11】

前記燃料電池が、前記電池を充電するための電力を提供するように構成されている、請求項９に記載の発電システム。

【請求項12】

前記燃料電池と前記電池との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータを更に備える、請求項１１に記載の発電システム。

【請求項13】

発電システムであって、
電源コンセント、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池、
電池、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタ、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されており、
前記ＵＰＳが、前記ＵＰＳが前記グリッド入力端子及び／又は前記電池接続端子で受け取る電力を前記電源出力端子に提供するように構成されており、
前記ＵＰＳが、前記電池を充電するために、前記ＵＰＳが前記グリッド入力端子で受け取る電力を前記電池接続端子に提供するように構成されている、無停電電源装置ＵＰＳを備える、発電システム。

【請求項14】

前記燃料電池によって提供されるＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、前記インバータが、前記インバータＡＣ電圧を前記電源コンセントに提供するように構成されている、インバータを更に備える、請求項１３に記載の発電システム。

【請求項15】

前記燃料電池が、前記電池を充電するための電力を提供するように構成されている、請求項１３又は１４に記載の発電システム。

【請求項16】

発電システムであって、
電源コンセントと、
ＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、前記インバータが、前記インバータＡＣ電圧を前記電源コンセントに提供するように構成されている、インバータと、
電池と、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタと、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、
コントローラであって、
前記グリッド供給電圧の特性レベルを表すグリッド供給特性信号を受信することと、
前記グリッド供給特性信号に基づいて、前記インバータにインバータ制御信号を提供することであって、前記インバータ制御信号が、供給される前記インバータ電力出力を設定又は制限するためのものである、提供することと、を行うように構成されている、コントローラと、を備える、発電システム。

【請求項17】

ＤＣ出力電圧を提供するように構成された燃料電池を更に備え、
前記インバータが、前記燃料電池によって提供される前記ＤＣ出力電圧を前記インバータＡＣ電圧に変換するように構成されている、請求項１６に記載の発電システム。

【請求項18】

前記ＵＰＳの前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に選択的に接続するように構成された再循環開閉器を更に備える、請求項１６又は１７に記載の発電システム。

【請求項19】

前記コントローラが、前記グリッド供給特性信号に基づいて、前記再循環開閉器を動作させるように構成されている、請求項１８に記載の発電システム。

【請求項20】

前記コントローラが、前記再循環開閉器が前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に接続するように、前記再循環開閉器を動作させるように構成されている、請求項１８又は１９に記載の発電システム。

【請求項21】

前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから選択的に切断するように構成されたグリッド分離開閉器を更に備える、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項22】

前記コントローラが、前記グリッド供給特性信号に基づいて、前記グリッド分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項２１に記載の発電システム。

【請求項23】

前記コントローラが、前記グリッド供給特性信号がグリッド供給品質閾値を満たさない場合、前記グリッド分離開閉器が前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから切断するように、前記グリッド分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項２１に記載の発電システム。

【請求項24】

前記コントローラが、
前記グリッド分離開閉器が前記ＵＰＳの前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に接続するように前記コントローラが前記再循環開閉器を設定する前に、前記グリッド分離開閉器が前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから切断するように、前記グリッド分離開閉器を設定するように構成されている、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項25】

前記コントローラが、
前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから切断するように前記グリッド分離開閉器を設定することと、前記ＵＰＳの前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に接続するように、前記再循環開閉器を設定することと、の間に最小の時間遅延を適用するように構成されている、請求項２４に記載の発電システム。

【請求項26】

前記再循環開閉器が、前記電源出力端子の保護接地端子を、中性端子と、任意選択で１つ以上の局在化された接地棒、又は同様の接地装置と、に選択的に接続するように構成されている、請求項１８～２５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項27】

前記電源出力端子の前記保護接地端子が、前記グリッド入力端子の保護接地端子に選択的に接続される、請求項２６に記載の発電システム。

【請求項28】

インバータ回路であって、
使用時にＤＣ電圧信号が間に提供されるＤＣ入力端子及び基準端子、
複数のインバータであって、各インバータが、第１のインバータ入力端子、及び第２のインバータ入力端子を備え、前記複数のインバータの各々が、ＡＣ電圧出力を提供するために、前記第１のインバータ入力端子及び前記第２のインバータ入力端子間で受け取られるＤＣ電圧を変換するように構成されている、複数のインバータ、
前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数のダイオードを備え、
前記複数のインバータの各々の前記第１のインバータ入力端子が、前記ＤＣ入力端子に接続されており、
前記複数のインバータの各々の前記第２のインバータ入力端子が、電流が前記基準端子から前記第２のインバータ入力端子に流れることが阻止されるように、前記複数のダイオードのそれぞれ１つを介して前記基準端子に接続されている、インバータ回路。

【請求項29】

前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数のコンデンサを更に備え、
前記複数のコンデンサの各々が、前記複数の前記インバータのそれぞれ１つの前記第１のインバータ入力端子と前記第２のインバータ入力端子との間に接続されている、請求項２８に記載のインバータ回路。

【請求項30】

前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第１のインバータ入力フェライト、
前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第２のインバータ入力フェライトを更に備え、
前記複数の第１のインバータ入力フェライトの各々が、前記複数のインバータのそれぞれ１つの前記第１のインバータ入力端子と前記ＤＣ入力端子との間に直列に接続されており、
前記複数の第２のインバータ入力フェライトの各々が、前記複数のインバータのそれぞれ１つの前記第２のインバータ入力端子と前記基準端子との間に直列に接続されている、請求項２８又は２９に記載のインバータ回路。

【請求項31】

前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第１のインバータ入力フェライト、
前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第２のインバータ入力フェライト、
前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数のＤＣ入力フェライト、
前記複数のインバータの各々に対して１つの、複数の基準入力フェライトを更に備え、
前記インバータの各々に対して、
前記第１のインバータ入力フェライトのそれぞれ１つが、前記第１のインバータ入力端子と前記第１のノードとの間に直列に接続されており、
前記ＤＣ入力フェライトのそれぞれ１つが、前記第１のノードと前記ＤＣ入力端子との間に直列に接続されており、
前記第２のインバータ入力フェライトのそれぞれ１つが、前記第２のインバータ入力端子と前記第２のノードとの間に直列に接続されており、
前記基準入力フェライトのそれぞれ１つが、前記第２のノードと前記ダイオードのそれぞれ１つのアノードとの間に直列に接続されており、
前記ダイオードの前記それぞれ１つのカソードが、前記基準端子に接続されており、
前記コンデンサのそれぞれ１つが、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に接続されている、請求項２８に記載のインバータ回路。

【請求項32】

発電システムのための回路であって、
接地出力端子及び３つの活性出力端子と、
グランド端子と、
燃料電池によって提供されるＤＣ電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、前記インバータが、インバータ中性出力端子及び３つのインバータ活性出力端子を備える、インバータと、
ガルバニック絶縁回路であって、
前記ガルバニック絶縁回路が、
各々が３つのインバータ活性出力端子のそれぞれの１つと前記インバータ中性出力端子との間に接続された、３つの一次巻線、
各々が前記３つの活性出力端子の異なるペアの間に接続された、３つの二次巻線を含む絶縁変圧器を備え、
前記ガルバニック絶縁回路が、前記接地出力端子と前記グランド端子との間の接続を提供し、
前記ガルバニック絶縁回路が、前記インバータ中性出力端子と前記グランド端子との間で互いに並列に接続された絶縁抵抗器及び絶縁コンデンサを含む、ガルバニック絶縁回路と、を備える、回路。

【請求項33】

前記絶縁抵抗器及び前記絶縁コンデンサが、前記インバータのグランドへの高インピーダンス接続を提供する、請求項３２に記載の回路。

【請求項34】

前記絶縁抵抗器及び前記絶縁コンデンサの値が、所与の動作電圧に対するグランドへの電流が電流閾値を下回るようなものである、請求項３２又は３３に記載の回路。

【請求項35】

発電システムであって、
電源コンセントと、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、
ガルバニック絶縁回路であって、
前記燃料電池と前記電源コンセントとの間で電力を伝達することと（電池を介して間接的であり得る）、
前記燃料電池と前記電源コンセントとの間のガルバニック絶縁を提供することと、を行うように構成された、ガルバニック絶縁回路と、
コントローラであって、
電力伝達ノードと接地との間の抵抗を表す抵抗信号を受信することであって、前記電力伝達ノードが、前記燃料電池及び前記絶縁回路を含む前記燃料電池と前記絶縁回路との間の前記電力伝達経路におけるノードである、受信することと、
前記受信された抵抗信号が抵抗閾値未満である場合には、１つ以上の安全動作を実行することと、を行うように構成された、コントローラと、を備える、発電システム。

【請求項36】

前記１つ以上の安全動作が、
前記燃料電池を停止させることと、
前記燃料電池への水素燃料の供給を停止することと、
前記燃料電池を前記ガルバニック絶縁回路から切断することと、
前記燃料電池を前記電源コンセントから切断することと、
前記電源コンセントが前記発電システムから電力を受け取らないように、前記電源コンセントを分離することと、を含む、請求項３５に記載の発電システム。

【請求項37】

前記発電システムが、グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタを備え、
前記１つ以上の安全動作が、前記グリッド供給コネクタが前記発電システムに電力を提供しないように前記グリッド供給コネクタを分離することを含む、請求項３５又は３６に記載の発電システム。

【請求項38】

前記発電システムが、無停電電源装置ＵＰＳを備え、
前記１つ以上の安全動作が、前記ＵＰＳを前記電源コンセントから切断することを含む、請求項３５～３７のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項39】

前記１つ以上の安全動作が、水素供給源と前記燃料電池との間の燃料流路にある遮断弁を閉じることによって、前記燃料電池への水素燃料の供給を停止することを含む、請求項３５に記載の発電システム。

【請求項40】

前記遮断弁が、常閉弁である、請求項３９に記載の発電システム。

【請求項41】

前記コントローラが、
前記受信された抵抗信号が、前記抵抗閾値未満であった後に、再接続抵抗閾値超に戻る場合には、１つ以上の再接続動作を実行するように構成されている、請求項３５～４０のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項42】

前記１つ以上の再接続動作が、
前記燃料電池を再起動させることと、
前記燃料電池への水素燃料の供給を再開することと、
前記燃料電池を前記ガルバニック絶縁回路に再接続することと、
前記燃料電池を前記電源コンセントに再接続することと、
前記電源コンセントが前記発電システムから電力を受け取るように、前記電源コンセントを再接続することと、を含む、請求項４１に記載の発電システム。

【請求項43】

前記発電システムが、グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタを備え、
前記１つ以上の再接続動作が、前記グリッド供給コネクタが前記発電システムに電力を提供するように、前記グリッド供給コネクタを再接続することを含む、請求項４１に記載の発電システム。

【請求項44】

前記発電システムが、無停電電源装置ＵＰＳを備え、
前記１つ以上の再接続動作が、前記ＵＰＳを前記電源コンセントに再接続することを含む、請求項４１に記載の発電システム。

【請求項45】

発電システムであって、
電源コンセントと、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された電池と、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタと、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、
コントローラであって、
警報トリガ信号を受信することに応答して、１つ以上の安全動作を実行するように構成されている、コントローラと、を備える、発電システム。

【請求項46】

前記コントローラが、安全動作として、
前記燃料電池によって提供される前記電力を低減するための燃料電池電力制御信号を提供するように構成されている、請求項４５に記載の発電システム。

【請求項47】

前記コントローラが、前記燃料電池によって提供される前記電力をゼロまで低減するための燃料電池電力制御信号を提供するように構成されている、請求項４６に記載の発電システム。

【請求項48】

前記コントローラが、前記燃料電池によって提供される前記電力を徐々に低減するための燃料電池電力制御信号を提供するように構成されている、請求項４６又は４７に記載の発電システム。

【請求項49】

前記発電システムが、前記燃料電池への水素燃料の供給を停止するための遮断弁を備え、
前記コントローラが、安全動作として、
前記遮断弁に、前記燃料電池への水素燃料の供給を停止させる、請求項４５～４８のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項50】

前記遮断弁が、常閉弁である、請求項４９に記載の発電システム。

【請求項51】

前記発電システムが、
前記燃料電池と前記電源コンセントとの間で電力を伝達することと、
前記燃料電池と前記電源コンセントとの間のガルバニック絶縁を提供することと、を行うように構成されたガルバニック絶縁回路を備え、
前記コントローラが、安全動作として、
前記燃料電池を前記ガルバニック絶縁回路から切断するように構成されている、請求項４５～５０のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項52】

前記発電システムが、前記燃料電池を前記電源コンセントに／前記電源コンセントから選択的に接続／切断するための燃料電池分離開閉器を備え、
前記コントローラが、安全動作として、
前記燃料電池を前記電源コンセントから切断するために、前記燃料電池分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項４５～５１のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項53】

前記発電システムが、前記電源コンセントを前記ＵＰＳ及び／又は前記燃料電池から選択的に接続／切断するための電源コンセント分離開閉器を備え、
前記コントローラが、安全動作として、
前記電源コンセントが前記発電システムから電力を受け取らないように、前記電源コンセント分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項４５～５２のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項54】

前記発電システムが、前記グリッド供給コネクタを前記ＵＰＳに／前記ＵＰＳから選択的に接続／切断するためのグリッド分離開閉器を備え、
前記コントローラが、安全動作として、
前記ＵＰＳが前記グリッド電源コネクタから電力を受け取らないように、前記グリッド分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項４５～５３のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項55】

前記コントローラが、前記安全動作のうちの１つ以上を実行するように構成された１つ以上の継電器を備える、請求項４５～５４のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項56】

前記１つ以上の継電器が、安全動作を実装するように構成された１つ以上のアクチュエータにハードワイヤードされている、請求項５５に記載の発電システム。

【請求項57】

前記１つ以上のアクチュエータが、
遮断弁と、
燃料電池分離開閉器と、
電源コンセント分離開閉器と、
グリッド分離開閉器と、を備える、請求項５５に記載の発電システム。

【請求項58】

前記警報トリガ信号を前記コントローラに提供するようにユーザによって動作可能であるユーザインターフェースを更に備える、請求項４５～５７のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項59】

前記ユーザインターフェースが、前記発電システムからリモートの非常停止ボタンを備え、かつ／又は
前記ユーザインターフェースが、前記発電システムに対してローカルの非常停止ボタンを備え、かつ／又は
前記ユーザインターフェースが、前記警報トリガ信号を前記コントローラに無線で提供するように構成されている、請求項５８に記載の発電システム。

【請求項60】

前記発電システムが、前記燃料電池、前記電池、及び前記ＵＰＳを収容している輸送コンテナを備え、
前記ユーザインターフェースが、
前記輸送コンテナの内部の非常停止ボタンと、
前記輸送コンテナの外部の非常停止ボタンと、の一方又は両方を備える、請求項５８又は５９に記載の発電システム。

【請求項61】

前記警報トリガ信号を提供するように構成された感知器を更に備える、請求項４５～６０のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項62】

前記感知器が、
前記発電システムに関連付けられた煙感知器と、
前記発電システムに関連付けられた熱感知器と、
前記発電システムに関連付けられたガス感知器と、
前記発電システムの燃料電池コンパートメント中の気流を感知するための気流感知器と、のうちの１つ以上を備える、請求項６１に記載の発電システム。

【請求項63】

前記コントローラが、
前記発電システムの１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上のシステムパラメータを受信することと、
前記１つ以上のシステムパラメータに基づいて、前記警報トリガ信号を生成することと、を行うように構成されている、請求項４５～６２のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項64】

前記発電システムの前記１つ以上の動作パラメータが、前記燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータを含む、請求項６３に記載の発電システム。

【請求項65】

発電システムであって、
内部容積を有するコンテナと、
前記コンテナ中の１つ以上の燃料電池パーティションによって画定される前記内部容積の一部分である燃料電池コンパートメントと、
前記燃料電池コンパートメント内に位置する燃料電池と、
１つ以上の電池パーティションによって画定される前記内部容積の一部分である電池コンパートメントと、
前記電池コンパートメント内に位置する電池と、
前記１つ以上の燃料電池パーティションによって前記燃料電池コンパートメントとは別個にされており、
前記１つ以上の電池パーティションによって前記電池コンパートメントとは別個にされた、前記内部容積の一部分である制御コンパートメントと、
流出ベントと、
空気が前記電池コンパートメント及び前記燃料電池コンパートメントを通して引き出され、かつ流出ベントを通してコンテナから出るように、前記燃料電池コンパートメント中の空気圧力を低減するように構成されたファンと、を備える、発電システム。

【請求項66】

前記流出ベントが前記コンテナの外壁にある、請求項６５に記載の発電システム。

【請求項67】

前記流出ベントが、前記燃料電池コンパートメントの壁を画定する前記コンテナの外壁にある、請求項６６に記載の発電システム。

【請求項68】

前記コンテナの外壁における流入ベントを更に備え、
前記ファンが、前記流入ベントを通して前記コンテナの外部から前記電池コンパートメント及び前記燃料電池コンパートメントに空気を引き込むように構成されている、請求項６５～６７のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項69】

前記１つ以上の電池パーティションが、前記コンテナの底壁と概して平行であり、かつ前記底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備え、これにより、前記電池コンパートメントが、前記コンテナの前記上げ床電池パーティションと前記底壁との間に画定される、請求項６５～６８のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項70】

前記流入ベントが、前記電池コンパートメントを画定する外壁にある、請求項６５～６９のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項71】

前記１つ以上の燃料電池パーティションが、前記コンテナの側壁と概して平行であり、かつ前記側壁から離間配置された内壁パーティションを備え、これにより、前記燃料電池コンパートメントが、前記コンテナの前記内壁パーティションと前記側壁との間に画定される、請求項６５～７０のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項72】

前記流出ベントが、前記燃料電池コンパートメントを画定する外壁にある、請求項６５～７１のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項73】

前記流出ベントが、任意選択で天井に近接する、前記外壁の上側領域にある、請求項７２に記載の発電システム。

【請求項74】

前記ファンが、前記流出ベントを通して前記コンテナから空気を吹き出し、それによって、前記燃料電池コンパートメント及び前記電池コンパートメント中の前記空気圧を低減するように構成されている、請求項６５～７３のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項75】

前記１つ以上の電池パーティションが、前記コンテナの底壁と概して平行であり、かつ前記底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備え、これにより、前記電池コンパートメントが、前記コンテナの上げ床電池パーティションと前記底壁との間に画定され、
前記１つ以上の燃料電池パーティションが、前記コンテナの第１の側壁と概して平行であり、かつ前記第１の側壁から離間配置された内壁パーティションを備え、これにより、前記燃料電池コンパートメントが、前記コンテナの前記内壁パーティションと前記側壁との間に画定され、
前記コンテナが、天井を備え、
前記内壁パーティションが、前記天井と前記上げ床電池パーティションとの間に延在する、請求項６５に記載の発電システム。

【請求項76】

前記上げ床電池パーティションが、前記第１の側壁とは反対側にある第２の側壁と前記内壁パーティションとの間に延在する、請求項７５に記載の発電システム。

【請求項77】

前記制御コンパートメントが、
ＵＰＳと、
コントローラと、
１つ以上の継電器と、
１つ以上の開閉器と、
ガルバニック絶縁回路と、
インバータと、
煙感知器／警報器と、
熱感知器／警報器と、
ガス感知器／警報器と、
酸素監視システムと、のうちの１つ以上を収容している、請求項６５～７６のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項78】

前記燃料電池コンパートメントを部分的に画定し、かつまた、前記電池コンパートメントを部分的に画定する内部パーティションと、
前記電池コンパートメントと前記燃料電池コンパートメントとの間に空気が流れることができるような、前記内部パーティションにおける内部ベントと、を更に備える、請求項６５～７７のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項79】

前記内部パーティションが、前記上げ床電池パーティションと同じ平面内にある、請求項７８に記載の発電システム。

【請求項80】

発電システムであって、
コンテナと、
前記コンテナ内の燃料電池と、
前記コンテナの外部にある水素供給源と前記燃料電池との間の導管にある水素流量制御弁と、
前記水素流量制御弁を動作させるように構成された不活性ガス制御システムと、を備える、発電システム。

【請求項81】

前記水素流量制御弁が、前記コンテナの外部にある、請求項８０に記載の発電システム。

【請求項82】

前記水素流量制御弁が、常閉弁である、請求項８０又は８１に記載の発電システム。

【請求項83】

発電システムであって、
コンテナと、
前記コンテナの内部容積の一部分である制御コンパートメントと、
前記コンテナの前記フットプリント内にあり、かつ１つ以上の気密燃料電池パーティションによって前記制御コンパートメントとは別個にされた燃料電池コンパートメントと、
前記燃料電池コンパートメント内に位置する燃料電池と、
１つ以上の電池パーティションによって画定される前記コンテナの前記内部容積の一部分である電池コンパートメントと、
前記電池コンパートメント内に位置する電池と、
前記電池コンパートメントから前記燃料電池コンパートメントに空気を引き込むように構成されたファンと、を備える、発電システム。

【請求項84】

前記燃料電池コンパートメントが、大気に対して開放されている、請求項８３に記載の発電システム。

【請求項85】

前記ファンが、前記電池コンパートメント中の前記圧力を低減するように構成されている、請求項８３又は８４に記載の発電システム。

【請求項86】

前記燃料電池コンパートメントを部分的に画定し、かつまた、前記電池コンパートメントを部分的に画定する内部パーティションを更に備え、前記ファンが，前記内部パーティションに位置する、請求項８３～８５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項87】

前記内部パーティションが、前記気密燃料電池パーティションのうちの１つと同じ平面内にある、請求項８６に記載の発電システム。

【請求項88】

前記燃料電池コンパートメントを画定する前記コンテナの外壁に流出ベントを更に備える、請求項８３～８７のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項89】

前記流出ベントが、前記燃料電池コンパートメントの最上部領域にある、請求項８８に記載の発電システム。

【請求項90】

燃料電池コンパートメント内に、天井であって、前記天井が前記流出ベントに向かって上向きに延在する表面を画定するように角度が付けられた、天井を備える、請求項８９に記載の発電システム。

【請求項91】

水素供給源と前記燃料電池との間の導管にある水素流量制御弁と、
前記水素流量制御弁を動作させるように構成された不活性ガス制御システムと、を更に備える、請求項８３～９０のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項92】

前記水素流量制御弁が、前記コンテナの前記フットプリント内にある、請求項９１に記載の発電システム。

【請求項93】

前記水素流量制御弁が、常閉弁である、請求項９１又は９２に記載の発電システム。

【請求項94】

前記コンテナの外壁に流入ベントを更に備え、
前記ファンが、前記流入ベントを通して前記コンテナの外部から前記電池コンパートメントに空気を引き込むように構成されている、請求項８３～９３のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項95】

前記１つ以上の電池パーティションが、前記コンテナの底壁と概して平行であり、かつ前記底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備え、これにより、前記電池コンパートメントが、前記コンテナの前記上げ床電池パーティションと前記底壁との間に画定される、請求項８３～９４のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項96】

前記流入ベントが、前記電池コンパートメントを画定する外壁にある、請求項９５に記載の発電システム。

【請求項97】

前記１つ以上の気密燃料電池パーティションが、前記コンテナの第２の側壁と概して平行であり、かつ前記第２の側壁から離間配置された気密内壁パーティションを備え、これにより、前記制御コンパートメントが、前記コンテナの前記内壁パーティションと前記第２の側壁との間に画定される、請求項８３～９６のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項98】

前記１つ以上の電池パーティションが、前記コンテナの底壁と概して平行であり、かつ前記底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備え、これにより、前記電池コンパートメントが、前記コンテナの上げ床電池パーティションと前記底壁との間に画定され、
前記１つ以上の気密燃料電池パーティションが、前記コンテナの第２の側壁と概して平行であり、かつ前記第２の側壁から離間配置された気密内壁パーティションを備え、これにより、前記制御コンパートメントが、前記コンテナの前記気密内壁パーティションと前記第２の側壁との間に画定され、
前記コンテナが、天井を備え、
前記気密内壁パーティションが、前記天井と前記上げ床電池パーティションとの間に延在する、請求項８３に記載の発電システム。

【請求項99】

前記上げ床電池パーティションが、前記第２の側壁と前記内壁パーティションとの間に延在する、請求項９８に記載の発電システム。

【請求項100】

前記制御コンパートメントが、
ＵＰＳと、
コントローラと、
１つ以上の継電器と、
１つ以上の開閉器と、
ガルバニック絶縁回路と、
インバータと、
煙感知器／警報器と、
熱感知器／警報器と、
ガス感知器／警報器と、
酸素監視システムと、のうちの１つ以上を収容している、請求項８３～９９のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項101】

発電システムであって、
内部容積を有するコンテナと、
前記コンテナ中の１つ以上の燃料電池パーティションによって画定される前記内部容積の一部分である燃料電池コンパートメントと、
前記燃料電池コンパートメント内に位置する燃料電池と、
１つ以上の電池パーティションによって画定される前記内部容積の一部分である電池コンパートメントと、
前記電池コンパートメント内に位置する電池と、
前記内部容積の一部分である制御コンパートメントであって、
前記１つ以上の燃料電池パーティションによって前記燃料電池コンパートメントとは別個にされ、かつ
前記１つ以上の電池パーティションによって前記電池コンパートメントとは別個にされた、制御コンパートメントと、
前記コンテナの外壁又は天井における１つ以上の破裂パネルと、を備える、発電システム。

【請求項102】

前記破裂パネルが、前記コンテナ内の空気圧の急速な増加に応答して、前記コンテナの前記外壁又は天井におけるそれぞれのフレームから取り外し可能であるように構成されている、請求項１０１に記載の発電システム。

【請求項103】

前記破裂パネルのうちの少なくとも１つが、前記燃料電池コンパートメントを画定する前記コンテナの外壁又は天井に位置する、請求項１０１又は１０２に記載の発電システム。

【請求項104】

前記破裂パネルのうちの少なくとも１つが、前記制御コンパートメントを画定する前記コンテナの外壁又は天井に位置する、請求項１０１～１０３のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項105】

前記破裂パネルのうちの少なくとも１つが、前記コンテナの前記天井に位置する、請求項１０１～１０４のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項106】

前記破裂パネルのうちの少なくとも１つが、前記破裂パネルの他の縁部よりも前記コンテナにより堅固に固定された１つの縁部を有する、請求項１０１～１０５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項107】

発電システムであって、
コンテナと、
前記コンテナ内に位置する燃料電池と、
前記燃料電池から熱を除去するための燃料電池冷却ループと、
熱を必要とする局所的な用途にサービス提供するために使用することができるように、前記燃料電池冷却ループから熱を伝達するための熱交換器と、を備える、発電システム。

【請求項108】

前記局所的な用途が、
給湯源を提供することと、
暖房を提供することと、
１つ以上のプロセスに加熱を提供することと、のうちの１つ以上を含む、請求項１０７に記載の発電システム。

【請求項109】

前記熱交換器を介して前記燃料電池冷却ループから熱を受け取るための追加の冷却ループを更に備え、前記追加の冷却ループが、水タンク中の水を、給湯源として提供することができるように、選択的に加熱するように構成されている、請求項１０７又は１０８に記載の発電システム。

【請求項110】

前記追加の冷却ループに、前記水タンク中の前記水を加熱するために前記追加の冷却ループに流体を選択的に方向付けるように動作可能である１つ以上の弁を更に備える、請求項１０９に記載の発電システム。

【請求項111】

前記追加の冷却ループ内の前記流体から大気に熱を選択的に伝達する熱除去コンポーネントを更に備える、請求項１０９又は１１０に記載の発電システム。

【請求項112】

前記熱除去コンポーネントが、ラジエータ及びファンを含む、請求項１１１に記載の発電システム。

【請求項113】

前記熱除去コンポーネントが、前記追加の冷却ループにおける前記流体の前記温度が所定の設定値を超えると自動的に作動するように構成されている、請求項１１２に記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発電システムに関し、特に、燃料電池を使用してグリッド／陸上供給を補完又は置換する発電システムに関する。

【発明の概要】

【0002】

本開示の第１の態様によれば、発電システムのためのコントローラが提供され、発電システムは、
電源コンセントと、
電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、
電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された電池と、
燃料電池によって提供されるＤＣ電圧を、電源コンセントに提供するためのインバータＡＣ電圧に変換するためのインバータと、を備え、
コントローラが、
電源コンセントに接続された外部負荷によって必要とされる電力の量を表すシステム負荷信号を受信することと、
燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータを受信することと、
システム負荷信号及び１つ以上の燃料電池パラメータに基づいて、燃料電池電力制御信号を提供することであって、燃料電池電力制御信号が、燃料電池の制御パラメータを設定するためのものであり、かつ／又はインバータの制御パラメータを設定するためのものである、提供することと、を行うように構成されている。

【0003】

コントローラは、
電池の充電のレベルを表す電池充電信号を受信することと、
電池充電信号にも基づいて、燃料電池電力制御信号を提供することと、を行うように更に構成されている。

【0004】

コントローラは、
システム負荷信号及び電池充電信号に基づいて、燃料電池目標値を決定することであって、燃料電池目標電流が、燃料電池の目標レベルを表す、決定することと、
燃料電池目標値に基づいて、燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている。

【0005】

燃料電池は、電源コンセントに電力を提供し、また、電池を充電するように構成されてもよい。

【0006】

発電システムは、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタを更に含んでもよく、
コントローラが、
グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給信号を受信することと、
グリッド供給信号にも基づいて、燃料電池目標レベルを決定することと、を行うように更に構成されている。

【0007】

発電システムは、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタを更に含んでもよく、
コントローラが、
グリッド供給の特性を表すグリッド供給特性信号を受信することと、
グリッド供給特性信号にも基づいて、燃料電池電力制御信号を提供することと、を行うように更に構成されている。

【0008】

グリッド供給特性信号は、グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給電力レベルを含んでもよい。コントローラは、
システム負荷信号に基づいて、供給閾値を決定することと、
グリッド供給電力レベルを供給閾値と比較することと、
グリッド供給電力レベルが供給閾値未満である場合には、燃料電池が電源コンセントに電力を提供するように燃料電池電力制御信号を設定することと、
グリッド供給電圧レベルが供給閾値以上である場合には、燃料電池が電源コンセントに電力を提供しないように燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されてもよい。

【0009】

コントローラは、
グリッド供給電力レベルと供給閾値との間の差に基づいて、燃料電池目標電流を決定することと、
グリッド供給電力レベルが供給閾値未満である場合には、燃料電池目標電流に基づいて、燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されてもよい。

【0010】

また、
本明細書に開示される任意のコントローラと、
電源コンセント、
燃料電池、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタ、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
グリッド入力端子が、グリッド供給コネクタに接続されており、
電源出力端子が、電源コンセントに接続されており、
電池接続端子が、電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳを備える発電システムが開示される。

【0011】

燃料電池は、電源コンセントに電力を提供するように構成されてもよい。

【0012】

燃料電池は、電池を充電するための電力を提供するように構成されてもよい。

【0013】

発電システムは、燃料電池と電池との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータを更に備えてもよい。

【0014】

更なる態様によれば、
電源コンセント、
電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池、
電池、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタ、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
グリッド入力端子が、グリッド供給コネクタに接続されており、
電源出力端子が、電源コンセントに接続されており、
電池接続端子が、電池に接続されており、
ＵＰＳが、ＵＰＳがグリッド入力端子及び／又は電池接続端子で受け取る電力を電源出力端子に提供するように構成されており、
ＵＰＳが、電池を充電するために、ＵＰＳがグリッド入力端子で受け取る電力を電池接続端子に提供するように構成されている、無停電電源装置ＵＰＳを備える発電システムが提供される。

【0015】

発電システムは、
燃料電池によって提供されるＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、インバータが、インバータＡＣ電圧を電源コンセントに提供するように構成されている、インバータを更に備えてもよい。

【0016】

燃料電池は、電池を充電するための電力を提供するように構成されてもよい。

【0017】

更なる態様によれば、
電源コンセントと、
ＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、インバータが、インバータＡＣ電圧を電源コンセントに提供するように構成されている、インバータと、
電池と、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタと、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
グリッド入力端子が、グリッド供給コネクタに接続されており、
電源出力端子が、電源コンセントに接続されており、
電池接続端子が、電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、
コントローラであって、
グリッド供給電圧の特性レベルを表すグリッド供給特性信号を受信することと、
グリッド供給特性信号に基づいて、インバータにインバータ制御信号を提供することであって、インバータ制御信号が、供給されるインバータ電力出力を設定又は制限するためのものである、提供することと、を行うように構成されている、コントローラと、を備える発電システムが提供される。

【0018】

発電システムは、
ＤＣ出力電圧を提供するように構成された燃料電池を更に備え、
インバータが、燃料電池によって提供されるＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されている。

【0019】

発電システムは、
ＵＰＳの電源出力端子をＵＰＳのグリッド入力端子に選択的に接続するように構成された再循環開閉器を更に備えてもよい。

【0020】

コントローラは、グリッド供給特性信号に基づいて、再循環開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0021】

コントローラは、再循環開閉器が電源出力端子をＵＰＳのグリッド入力端子に接続するように、再循環開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0022】

発電システムは、
ＵＰＳのグリッド入力端子をグリッド供給コネクタから選択的に切断するように構成されたグリッド分離開閉器を更に備えてもよい。

【0023】

コントローラは、グリッド供給特性信号に基づいて、グリッド分離開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0024】

コントローラは、グリッド供給特性信号がグリッド供給品質閾値を満たさない場合、グリッド分離開閉器がＵＰＳのグリッド入力端子をグリッド供給コネクタから切断するように、グリッド分離開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0025】

コントローラは、
グリッド分離開閉器がＵＰＳの電源出力端子をＵＰＳのグリッド入力端子に接続するようにコントローラが再循環開閉器を設定する前に、グリッド分離開閉器がＵＰＳのグリッド入力端子をグリッド供給コネクタから切断するように、グリッド分離開閉器を設定するように構成されてもよい。

【0026】

コントローラは、
ＵＰＳのグリッド入力端子をグリッド供給コネクタから切断するようにグリッド分離開閉器を設定することと、ＵＰＳの電源出力端子をＵＰＳのグリッド入力端子に接続するように、再循環開閉器を設定することと、の間に最小の時間遅延を適用するように構成されてもよい。

【0027】

再循環開閉器は、電源出力端子の保護接地端子を、中性端子と、任意選択で１つ以上の局在化された接地棒、又は同様の接地装置と、に選択的に接続するように構成されてもよい。

【0028】

電源出力端子の保護接地端子は、グリッド入力端子の保護接地端子に選択的に接続されてもよい。

【0029】

更なる態様によれば、
使用時にＤＣ電圧信号が間に提供されるＤＣ入力端子及び基準端子、
複数のインバータであって、各インバータが、第１のインバータ入力端子及び第２のインバータ入力端子を備える、複数のインバータ、
複数のインバータの各々に対して１つの、複数のダイオードを備えるインバータ回路が提供され、
複数のインバータの各々の第１のインバータ入力端子が、ＤＣ入力端子に接続されており、
複数のインバータの各々の第２のインバータ入力端子が、電流が基準端子から第２のインバータ入力端子に流れることが阻止されるように、複数のダイオードのそれぞれ１つを介して基準端子に接続されている。

【0030】

複数のインバータの各々は、ＡＣ電圧出力を提供するために、第１のインバータ入力端子及び第２のインバータ入力端子間で受け取られるＤＣ電圧を変換することができる。

【0031】

インバータ回路は、複数のインバータの各々に対して１つの、複数のコンデンサを更に備えてもよい。複数のコンデンサの各々は、複数のインバータのそれぞれ１つの第１のインバータ入力端子と第２のインバータ入力端子との間に接続されてもよい。

【0032】

インバータ回路は、以下を更に備えてもよい：複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第１のインバータ入力フェライト、及び複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第２のインバータ入力フェライト。複数の第１のインバータ入力フェライトの各々は、複数のインバータのそれぞれ１つの第１のインバータ入力端子とＤＣ入力端子との間に直列に接続されてもよい。複数の第２のインバータ入力フェライトの各々は、複数のインバータのそれぞれ１つの第２のインバータ入力端子と基準端子との間に直列に接続されてもよい。

【0033】

インバータ回路は、複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第１のインバータ入力フェライト、複数のインバータの各々に対して１つの、複数の第２のインバータ入力フェライト、複数のインバータの各々に対して１つの、複数のＤＣ入力フェライト、複数のインバータの各々に対して１つの、複数の基準入力フェライトを更に備えてもよい。インバータの各々について、第１のインバータ入力フェライトのそれぞれ１つは、第１のインバータ入力端子と第１のノードとの間に直列に接続されてもよく、ＤＣ入力フェライトのそれぞれ１つは、第１のノードとＤＣ入力端子との間に直列に接続されてもよく、第２のインバータ入力フェライトのそれぞれ１つは、第２のインバータ入力端子と第２のノードとの間に直列に接続されてもよく、基準入力フェライトのそれぞれ１つは、第２のノードとダイオードのそれぞれ１つのアノードとの間に直列に接続されてもよく、ダイオードのそれぞれ１つのカソードは、基準端子に接続されてもよく、コンデンサのそれぞれ１つは、第１のノードと第２のノードとの間に接続されてもよい。

【0034】

更なる態様によれば、発電システムのための回路が提供され、この回路は、
接地出力端子及び３つの活性出力端子と、
グランド端子と、
燃料電池によって提供されるＤＣ電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、インバータが、インバータ中性出力端子及び３つのインバータ活性出力端子を備える、インバータと、
ガルバニック絶縁回路であって、
ガルバニック絶縁回路が、
各々が３つのインバータ活性出力端子のそれぞれの１つとインバータ中性出力端子との間に接続された、３つの一次巻線、
各々が３つの活性出力端子の異なるペアの間に接続された、３つの二次巻線を含む絶縁変圧器を備え、
ガルバニック絶縁回路が、接地出力端子とグランド端子との間の接続を提供し、
ガルバニック絶縁回路が、インバータ中性出力端子とグランド端子との間で互いに並列に接続された絶縁抵抗器及び絶縁コンデンサを含む、ガルバニック絶縁回路と、を備える。

【0035】

絶縁抵抗器及び絶縁コンデンサは、インバータのグランドへの高インピーダンス接続を提供してもよい。

【0036】

絶縁抵抗器及び絶縁コンデンサの値は、所与の動作電圧に対するグランドへの電流が電流閾値を下回るようなものである。

【0037】

更なる態様によれば、
電源コンセント、
電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池、
ガルバニック絶縁回路であって、
燃料電池と電源コンセントとの間で電力を伝達することと（電池を介して直接的又は間接的であり得る）、
燃料電池と電源コンセントとの間のガルバニック絶縁を提供することと、を行うように構成された、ガルバニック絶縁回路、
コントローラであって、
電力伝達ノードと接地との間の抵抗を表す抵抗信号を受信することであって、電力伝達ノードが、燃料電池及び絶縁回路を含む燃料電池と絶縁回路との間の電力伝達経路におけるノードである、受信することと、
受信された抵抗信号が抵抗閾値未満である場合には、１つ以上の安全動作を実行することと、を行うように構成された、コントローラを備える発電システムが提供される。

【0038】

１つ以上の安全動作は、
燃料電池を停止させることと、
燃料電池への水素燃料の供給を停止することと、
燃料電池をガルバニック絶縁回路から切断することと、
燃料電池を電源コンセントから切断することと、
電源コンセントが発電システムから電力を受け取らないように、電源コンセントを分離することと、を含んでもよい。

【0039】

発電システムは、グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタを備えてもよい。１つ以上の安全動作は、グリッド供給コネクタが発電システムに電力を提供しないようにグリッド供給コネクタを分離することを含んでもよい。

【0040】

発電システムは、無停電電源装置ＵＰＳを備えてもよい。１つ以上の安全動作は、ＵＰＳを電源コンセントから切断することを含んでもよい。

【0041】

１つ以上の安全動作は、水素供給源と燃料電池との間の燃料流路にある遮断弁を閉じることによって、燃料電池への水素燃料の供給を停止することを含んでもよい。

【0042】

遮断弁は、常閉弁であってよい。

【0043】

コントローラは、
受信された抵抗信号が、抵抗閾値未満であった後に、再接続抵抗閾値超に戻る場合には、１つ以上の再接続動作を実行するように構成されてもよい。

【0044】

１つ以上の再接続動作は、
燃料電池を再起動させることと、
燃料電池への水素燃料の供給を再開することと、
燃料電池をガルバニック絶縁回路に再接続することと、
燃料電池を電源コンセントに再接続することと、
電源コンセントが発電システムから電力を受け取るように、電源コンセントを再接続することと、を含んでもよい。

【0045】

発電システムは、グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタを備えてもよい。１つ以上の再接続動は、グリッド供給コネクタが発電システムに電力を提供するように、グリッド供給コネクタを再接続することを含んでもよい。

【0046】

発電システムは、無停電電源装置ＵＰＳを備えてもよい。１つ以上の再接続動作は、ＵＰＳを電源コンセントに再接続することを含んでもよい。

【0047】

更なる態様によれば、
電源コンセントと、
電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、
電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された電池と、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタと、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
グリッド入力端子が、グリッド供給コネクタに接続されており、
電源出力端子が、電源コンセントに接続されており、
電池接続端子が、電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、
コントローラであって、
警報トリガ信号を受信することに応答して、１つ以上の安全動作を実行するように構成されている、コントローラと、を備える、発電システムが提供される。

【0048】

コントローラは、安全動作として、
燃料電池によって提供される電力を低減するための燃料電池電力制御信号を提供するように構成されてもよい。

【0049】

コントローラは、燃料電池によって提供される電力をゼロまで低減するための燃料電池電力制御信号を提供するように構成されてもよい。

【0050】

コントローラは、燃料電池によって提供される電力を徐々に低減するための燃料電池電力制御信号を提供するように構成されてもよい。

【0051】

発電システムは、燃料電池への水素燃料の供給を停止するための遮断弁を備えてもよい。コントローラは、安全動作として、遮断弁に燃料電池への水素燃料の供給を停止させるように構成されてもよい。

【0052】

遮断弁は、常閉弁であってよい。

【0053】

発電システムは、燃料電池と電源コンセントとの間で電力を伝達することと、燃料電池と電源コンセントとの間のガルバニック絶縁を提供することと、を行うように構成されたガルバニック絶縁回路を備えてもよい。コントローラは、安全動作として、燃料電池をガルバニック絶縁回路から切断するように構成されている。

【0054】

発電システムは、燃料電池を電源コンセントに／電源コンセントから選択的に接続／切断するための燃料電池分離開閉器を備えてもよい。コントローラは、安全動作として、燃料電池を電源コンセントから切断するために、燃料電池分離開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0055】

発電システムは、電源コンセントをＵＰＳ及び／又は燃料電池から選択的に接続／切断するための電源コンセント分離開閉器を備えてもよい。コントローラは、安全動作として、電源コンセントが発電システムから電力を受け取らないように、電源コンセント分離開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0056】

発電システムは、グリッド供給コネクタをＵＰＳに／ＵＰＳから選択的に接続／切断するためのグリッド分離開閉器を備えてもよい。コントローラは、安全動作として、ＵＰＳがグリッド供給コネクタから電力を受け取らないようにグリッド分離開閉器を動作させるように構成されてもよい。

【0057】

コントローラは、安全動作のうちの１つ以上を実行するように構成された１つ以上の継電器を備えてもよい。１つ以上の継電器は、安全動作を実装するように構成された１つ以上のアクチュエータにハードワイヤードされてもよい。１つ以上のアクチュエータは、遮断弁、燃料電池分離開閉器、電源コンセント分離開閉器、及びグリッド分離開閉器を備えてもよい。

【0058】

発電システムは、警報トリガ信号をコントローラに提供するようにユーザによって動作可能であるユーザインターフェースを更に備えてもよい。

【0059】

ユーザインターフェースは、発電システムからリモートの非常停止ボタンを備えてもよく、かつ／又はユーザインターフェースは、発電システムに対してローカルの非常停止ボタンを備えてもよく、かつ／又はユーザインターフェースは、警報トリガ信号をコントローラに無線で提供するように構成されてもよい。

【0060】

発電システムは、燃料電池、電池、及びＵＰＳを収容する輸送コンテナを備えてもよい。ユーザインターフェースは、輸送コンテナの内部の緊急停止ボタンと、輸送コンテナの外部の緊急停止ボタンと、の一方又は両方を備えてもよい。

【0061】

発電システムは、警報トリガシグナルを提供するように構成された感知器を更に備えてもよい。感知器は、
発電システムに関連付けられた煙感知器と、
発電システムに関連付けられた熱感知器と、
発電システムに関連付けられたガス感知器と、
発電システムの燃料電池コンパートメント中の気流を感知するための気流感知器と、のうちの１つ以上を備えてもよい。

【0062】

コントローラは、
発電システムの１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上のシステムパラメータを受信することと、
１つ以上のシステムパラメータに基づいて、警報トリガ信号を生成することと、を行うように構成されてもよい。

【0063】

発電システムの１つ以上の動作パラメータは、燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータを含んでもよい。

【0064】

更なる態様によれば、
内部容積を有するコンテナ（任意選択で輸送コンテナ）と、
コンテナ中の１つ以上の燃料電池パーティションによって画定される内部容積の一部分である燃料電池コンパートメントと、
燃料電池コンパートメント内に位置する燃料電池と、
１つ以上の電池パーティションによって画定される内部容積の一部分である電池コンパートメントと、
電池コンパートメント内に位置する電池と、
１つ以上の燃料電池パーティションによって燃料電池コンパートメントとは別個にされており、
１つ以上の電池パーティションによって電池コンパートメントとは別個にされた、内部容積の一部分である制御コンパートメントと、
流出ベントと、
空気が電池コンパートメント及び燃料電池コンパートメントを通して引き出され、かつ流出ベントを通してコンテナから出るように、燃料電池コンパートメント中の空気圧力を低減するように構成されたファンと、を備える、発電システムが提供される。

【0065】

流出ベントは、コンテナの外壁内にあってもよい。流出ベントは、燃料電池コンパートメントの壁を画定するコンテナの外壁にあってもよい。

【0066】

発電システムは、コンテナの外壁に流入ベントを更に備えてもよい。ファンは、流入ベントを通してコンテナの外部から電池コンパートメント及び燃料電池コンパートメントに空気を引き込むように構成されてもよい。

【0067】

１つ以上の電池パーティションは、コンテナの底壁と概して平行であり、かつ底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備えてもよく、これにより、電池コンパートメントが、コンテナの上げ床電池パーティションと底壁との間に画定される。

【0068】

流入ベントは、電池コンパートメントを画定する外壁にあってもよい。

【0069】

１つ以上の燃料電池パーティションは、コンテナの側壁と概して平行であり、かつ側壁から離間配置された内壁パーティションを備えてもよく、これにより、燃料電池コンパートメントが、コンテナの内壁パーティションと側壁との間に画定される。

【0070】

流出ベントは、燃料電池コンパートメントを画定する外壁にあってもよい。

【0071】

流出ベントは、任意選択で天井の近位にある、外壁の上側領域にあってもよい。

【0072】

ファンは、流出ベントを通してコンテナから空気を吹き出し、それによって、燃料電池コンパートメント及び電池コンパートメント中の空気圧を低減するように構成されてもよい。

【0073】

１つ以上の電池パーティションは、コンテナの底壁と概して平行であり、かつ底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備えてもよく、これにより、電池コンパートメントが、コンテナの上げ床電池パーティションと底壁との間に画定される。１つ以上の燃料電池パーティションは、コンテナの第１の側壁と概して平行であり、かつ第１の側壁から離間配置された内壁パーティションを備えてもよく、これにより、燃料電池コンパートメントが、コンテナの内壁パーティションと側壁との間に画定される。コンテナは、天井を備えてもよく、内壁パーティションは、天井と上げ床電池パーティションとの間に延在してもよい。

【0074】

上げ床電池パーティションは、第１の側壁とは反対側にある第２の側壁と内壁パーティションとの間に延在してもよい。

【0075】

制御コンパートメントは、
ＵＰＳと、
コントローラと、
１つ以上の継電器と、
１つ以上の開閉器と、
ガルバニック絶縁回路と、
インバータと、
煙感知器／警報器と、
熱感知器／警報器と、
ガス感知器／警報器と、
酸素監視システムと、のうちの１つ以上を収容してもよい。

【0076】

発電システムは、
燃料電池コンパートメントを部分的に画定し、かつまた、電池コンパートメントを部分的に画定する内部パーティションと、
電池コンパートメントと燃料電池コンパートメントとの間に空気が流れることができるような、内部パーティションにおける内部ベントと、を更に備えてもよい。

【0077】

内部パーティションは、上げ床電池パーティションと同じ平面内にあってもよい。

【0078】

更なる態様によれば、
コンテナと、
前記コンテナ内の燃料電池と、
コンテナの外部にある水素供給源と燃料電池との間の導管にある水素流量制御弁（水素が燃料電池に提供される前に水素の圧力を低減するためのものであり得る）と、
水素流量制御弁を動作させるように構成された不活性ガス制御システムと、を備える発電システムが提供される。

【0079】

水素流量制御弁は、コンテナの外部にあってもよい。

【0080】

水素流量制御弁は、常閉弁であってよい。

【0081】

更なる態様によれば、
コンテナ（任意選択で輸送コンテナ）と、
コンテナの内部容積の一部分である制御コンパートメントと、
コンテナのフットプリント内にあり、かつ１つ以上の気密燃料電池パーティションによって制御コンパートメントとは別個にされた燃料電池コンパートメントと、
燃料電池コンパートメント内に位置する燃料電池と、
１つ以上の電池パーティションによって画定されるコンテナの内部容積の一部分である電池コンパートメントと、
電池コンパートメント内に位置する電池と、
電池コンパートメントから燃料電池コンパートメントに空気を引き込むように構成されたファンと、を備える発電システムが提供される。

【0082】

燃料電池コンパートメントは、大気に開放されてもよい。

【0083】

ファンは、電池コンパートメント中の圧力を低減するように構成されてもよい。

【0084】

発電システムは、燃料電池コンパートメントを部分的に画定し、かつまた電池コンパートメントを部分的に画定する内部パーティションを更に備えてもよい。ファンは、内部パーティションに位置しててもよい。

【0085】

内部パーティションは、気密閉燃料電池パーティションのうちの１つと同じ平面内にあってもよい。

【0086】

発電システムは、燃料電池コンパートメントを画定するコンテナの外壁に流出ベントを更に備えてもよい。流出ベントは、燃料電池コンパートメントの最上部領域にあってもよい。

【0087】

発電システムは、燃料電池コンパートメント内に、天井であって、天井が流出ベントに向かって上向きに延在する表面を画定するように角度が付けられた、天井を更に備えてもよい。

【0088】

発電システムは、
水素供給源と燃料電池との間の導管にある（任意選択で、水素が燃料電池に提供される前に水素の圧力を低減するための）水素流量制御弁と、
水素流量制御弁を動作させるように構成された不活性ガス制御システムと、を更に備えてもよい。

【0089】

水素流量制御弁は、コンテナのフットプリント内にあってもよい。

【0090】

水素流量制御弁は、常閉弁であってよい。

【0091】

発電システムは、コンテナの外壁に流入ベントを更に備えてもよい。ファンは、流入ベントを通してコンテナの外部から電池コンパートメントに空気を引き込むように構成されてもよい。

【0092】

１つ以上の電池パーティションは、コンテナの底壁と概して平行であり、かつ底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備えてもよく、これにより、電池コンパートメントが、コンテナの上げ床電池パーティションと底壁との間に画定される。

【0093】

流入ベントは、電池コンパートメントを画定する外壁にあってもよい。

【0094】

１つ以上の気密燃料電池パーティションは、コンテナの第２の側壁と概して平行であり、かつ第２の側壁から離間配置された気密内壁パーティションを備えてもよく、これにより、制御コンパートメントが、コンテナの内壁パーティションと第２の側壁との間に画定される。

【0095】

１つ以上の電池パーティションは、コンテナの底壁と概して平行であり、かつ底壁から離間配置された上げ床電池パーティションを備えてもよく、これにより、電池コンパートメントが、コンテナの上げ床電池パーティションと底壁との間に画定される。１つ以上の気密燃料電池パーティションは、コンテナの第２の側壁と概して平行であり、かつ第２の側壁から離間配置された気密内壁パーティションを備えてもよく、これにより、制御コンパートメントが、コンテナの気密内壁パーティションと第２の側壁との間に画定される。コンテナは、天井を備えてもよい。気密内壁パーティションは、天井と上げ床電池パーティションとの間に延在してもよい。

【0096】

上げ床電池パーティションは、第２の側壁と内壁パーティションとの間に延在してもよい。

【0097】

制御コンパートメントは、ＵＰＳ、コントローラ、１つ以上の継電器、１つ以上の開閉器、ガルバニック絶縁回路、インバータ、煙感知器／警報器、熱感知器／警報器、ガス感知器／警報器、及び酸素監視システムのうちの１つ以上を収容してもよい。

【0098】

更なる態様によれば、
内部容積を有するコンテナ（任意選択で輸送コンテナ）と、
コンテナ中の１つ以上の燃料電池パーティションによって画定される内部容積の一部分である燃料電池コンパートメントと、
燃料電池コンパートメント内に位置する燃料電池と、
１つ以上の電池パーティションによって画定される内部容積の一部分である電池コンパートメントと、
電池コンパートメント内に位置する電池と、
内部容積の一部分である制御コンパートメントであって、
１つ以上の燃料電池パーティションによって燃料電池コンパートメントとは別個にされ、かつ
１つ以上の電池パーティションによって電池コンパートメントとは別個にされた、制御コンパートメントと、
コンテナの外壁又は天井における１つ以上の破裂パネルと、を備える発電システムが提供される。

【0099】

破裂パネルは、コンテナ内の空気圧の急速な増加に応答して、コンテナの外壁又は天井におけるそれぞれのフレームから取り外し可能であるように構成されてもよい。

【0100】

破裂パネルのうちの少なくとも１つは、燃料電池コンパートメントを画定するコンテナの外壁又は天井に位置してもよい。

【0101】

破裂パネルのうちの少なくとも１つは、制御コンパートメントを画定するコンテナの外壁又は天井に位置してもよい。

【0102】

破裂パネルのうちの少なくとも１つは、コンテナの天井に位置してもよい。

【0103】

破裂パネルのうちの少なくとも１つは、破裂パネルの他の縁部よりもコンテナに堅固に固定された１つの縁部を有してもよい。

【0104】

更なる態様によれば、
コンテナ（任意選択で輸送コンテナ）と、
コンテナ内に位置する燃料電池と、
燃料電池から熱を除去するための燃料電池冷却ループと、
熱を必要とする局所的な用途にサービス提供するために使用することができるように、燃料電池冷却ループから熱を伝達するための熱交換器と、を備える発電システムが提供される。

【0105】

局所的な用途は、給湯源を提供することと、暖房を提供することと、１つ以上のプロセスに加熱を提供することと、のうちの１つ以上を含んでもよい。

【0106】

発電システムは、熱交換器を通して燃料電池冷却ループから熱を受け取るための追加の冷却ループを更に備えてもよい。追加の冷却ループは、給湯源として提供することができるように、水タンク中の水を選択的に加熱するように構成されてもよい。

【0107】

発電システムは、追加の冷却ループに、水タンク中の水を加熱するために追加の冷却ループに流体を選択的に方向付けるように動作可能である１つ以上の弁を更に備えてもよい。

【0108】

発電システムは、追加の冷却ループ内の流体から大気に熱を選択的に伝達する熱除去コンポーネントを更に備えてもよい。熱除去コンポーネントは、ラジエータ及びファンを含んでもよい。熱除去コンポーネントは、追加の冷却ループにおける流体の温度が所定の設定値を超えると自動的に作動するように構成されてもよい。

【0109】

以下、１つ以上の実施形態について、添付の図を参照しながら、例示的にのみ説明する。

【図面の簡単な説明】

【0110】

【図1】発電システムの一実施形態の概要を示す。

【図2】発電システムの例示的な一実施形態の概略図を示す。

【図3】図２の発電システムの特徴のうちのいくつかの簡略図である発電システムを示す。

【図4】図３の発電システムと同様である発電システムを示す。

【図5】燃料電池が電池を充電するための電力を提供する発電システムの別の例を示す。

【図6】図５のシステムのより詳細な例示である、発電システムの別の例を示す。

【図7】図２の再循環開閉器及びグリッド分離開閉器を制御するために使用され得る回路の例示的な実装態様を示す。

【図8】本明細書で説明される水素燃料電池によって提供されるような、コモン高電力ＤＣ供給を有するアレイで複数のインバータを使用することを可能にするインバータ回路を示す。

【図9】発電システムにおけるＡＣコンポーネントと高電圧ＤＣ燃料電池供給との間のガルバニック分離を提供するための回路を示す。

【図10】発電システムの別の例を示す。

【図11】発電システムの別の例の断面図を示す。

【図12a】発電システムの別の例の長手方向断面図を示す。

【図12b】燃料電池コンパートメントを通る、図１２ａの発電システムの側断面図を示す。

【図13】燃料電池冷却回路の一例を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0111】

本開示は、ディーゼル発電機の環境に優しい代替物である発電システムに関する。発電システムは、水素燃料電池を使用して、信頼性の高いグリッド／陸上電力が利用可能でないか、又はグリッド／陸上電力が不十分である恐れがある用途に給電する。有益なことに、水素燃料電池が発電するときに有害な排出は発生せず、したがって、本明細書に開示される発電システムの使用は、クリーンエアゾーンで使用され得、排出に関連する業界目標を満たすことができる。

【0112】

以下で詳細に考察されるように、発電システムは、発電システムが輸送可能であるように、標準的な輸送コンテナとして提供され得、ディーゼル発電機を容易に置換することができる。本明細書で説明される発電システムは、例えば、祭り又はイベントのための短期間の電力要件を満たすのに特に適し得る。これらの発電システムを使用して、駐車場で一時的な電気自動車（ＥＶ）の充電を提供することもできる。更に、これらの発電システムを使用して、持続可能な建設業界をサポートするための発電を現地で提供することができる。

【0113】

図１は、発電システム１００の一実施形態の概要を示す。以下に続く説明から理解されるように、発電システム１００は、炭素排出量ゼロの一式の輸送可能な水素燃料電池オフグリッド高電力及び熱生成システムとみなされ得る。

【0114】

発電システム１００は、追加の又は代替の電力供給を必要とする必要な場所への知られている輸送方法（連結トラックなど）を使用して発電システム１００を便利に輸送することができるように、有利には標準の輸送コンテナ１０１であり得る輸送コンテナ１０１を含む。例えば、輸送コンテナ発電システム１００は、２０フィート（約６．１ｍ）の可搬型輸送コンテナであり得る。図１から分かるように、この例における発電システム１００の構成要素の大部分は、輸送コンテナ１０１内に位置する。輸送コンテナ１０１の外側にあるそれらの構成要素は、輸送のために容易に取り外され、次いで、発電システム１００が元の位置にあるときに再取り付けされ得る。

【0115】

発電システム１００は、水素燃料電池１０２を含み、水素燃料電池１０２は、発電システム１００の意図された使用に十分な電圧レベルを提供するために、燃料電池のスタックとして提供され得る。燃料電池１０２は、高電圧ＤＣ電流生成を提供することができる。この例では、燃料電池１０２は、（ガスセーフルームとみなされ得る）燃料電池コンパートメント１０８に提供されている。燃料電池コンパートメント１０８は、ガス燃料電池コンパートメント１０８を輸送コンテナ１０１の内部空洞の残りの部分から分離する内部壁１０７によって画定される、輸送コンテナ１０１内の画定される容積である。以下で詳細に考察されるように、燃料電池コンパートメント１０８は、万一水素が燃料電池１０２から漏出した場合に、水素が輸送コンテナ１０１の外側に排出され、かついかなる潜在的な発火源にも曝されないことを確実にするための安全機能として提供されている。

【0116】

発電システム１００はまた、１つ以上の電池、この例では複数の電池１０３を含む。以下で詳細に考察されるように、電池１０３は、燃料電池１０２によって提供される電力を補完するために、又は燃料電池１０２の代わりに電力を一時的に提供するために使用され得る。追加的に、燃料電池１０２を使用して、電池１０３を充電することができる。

【0117】

図１では見えないが、発電システム１００はまた、陸上／グリッド電源が利用可能である場合、陸上／グリッド電源の接続部を含む。そのような陸上／グリッド電源を、燃料電池１０２及び／又は電池１０３によって補完することができる。また、燃料電池１０２及び／又は電池１０３を、陸上／グリッド電源に対するバックアップとして使用することができる。

【0118】

有利なことに、発電システム１００を使用して、無停電電源装置（ＵＰＳ）を提供することができ、このことは、発電システム１００が、燃料電池１０２及び／又は電池１０３、及びいくつかの例では更に陸上／グリッド電源から給電することができることによって、容易化され得る。更に、いかなる局所的に生成された電気（燃料電池１０２によって）も、排出を全く生成しない。

【0119】

図１に示されるように、発電システム１００は、発電システム１００によって提供される電気を利用するために使用される電源コンセント１０４を含む。図面では、電源コンセント１０４は、発電システム１００が位置する所に電源コンセント１０４が電気接点／ソケットを提供するため、電気所接続部として識別される。電源コンセント１０４は、輸送コンテナ１０１の外側からアクセス可能であり、電源コンセント１０４は、ＵＰＳ（無停電電源装置）及びＨＶ（高電圧）電気キャビネット１１０の一部として提供されている。

【0120】

一実装態様では、図１の発電システム１００は、一体型２１６ｋＷｈ電池システムによってバックアップされた２５０ｋＶＡの標準三相４００Ｖ臨界電力を提供することができる。このようにして、２５０ｋＷのオフグリッドエネルギーを提供することができる。更に、複数の発電システム１００を組み合わせて、最大２ＭＷを提供することができる十分にレジリエントなシステムを提供することができる。

【0121】

図１の他の特徴について、以下でより詳細に説明する。

【0122】

本明細書で説明される電流信号、電圧信号、又は電力信号の任意のインスタンスは、代わりに、他の２つのパラメータのうちの１つを表す信号として実装され得ることが理解されよう。一例として、電流信号が説明される場合には、電圧が一定であると仮定することによって、代わりに電力信号を使用することができる。

【0123】

制御システム
図２は、発電システム２００の例示的な一実施形態の概略図を示し、特に、発電システム２００をどのように制御することができるかを説明するために使用される。

【0124】

図２は、（水素燃料供給源２０６から水素を受け取る）燃料電池２０２及び（電池アレイとして例示される）電池２０３を含む発電システム２００を示す。図２はまた、電源コンセント２０４（所電源として標記される）と、入力グリッド／陸上電源に接続するためのオプションのグリッド供給コネクタ２１１と、を示す。

【0125】

この例における発電システム２００は、燃料電池２０２によって提供されるＤＣ電圧を、電源コンセント２０４に提供するためのインバータＡＣ電圧に変換するインバータ２１４を含む。

【0126】

コントローラ２１２が図２に示されており、この例では、これは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）として実装されている。コントローラ２１２の機能性は、単一のコンポーネントによって提供されてもよいし、複数の分散されたコンポーネントによって提供されてもよいことが理解されよう。いくつかの例では、無停電電源装置（ＵＰＳ）２１６は、後述される制御機能性のうちのいくつかを提供することができる。

【0127】

ここで、発電システム２００がどのように制御され得るかの様々な態様を説明し、電源コンセント２０４で信頼性の高い無停電電源出力を調節及び維持するために発電システム２００がどのように使用され得るかを説明する。発電システム２００は、有利なことに、利用可能なグリッド／陸上供給の電力及び信頼性を増加させる機能性を含む。

【0128】

図３は、図２の発電システムの特徴のうちのいくつかと大体同様の機能性を有する発電システム３００を示す。前の図にも示される図３の構成要素には、３００番台の対応する参照番号を与える。

【0129】

図３の発電システム３００は、発電システム３００からの出力電力を提供する電源コンセント３０４を含む。この例では、ＡＣ電源コンセント３０４’及びＤＣ電源コンセント３０４”が提供されており、これらは、まとめて電源コンセント３０４と呼ばれ得る。上記に示したように、電源コンセント３０４は、発電システム３００から電力を受け取るために使用され得る複数の電気ソケットを含むことができる。

【0130】

発電システム３００はまた、電源コンセント３０４に選択的に電力を提供することができる燃料電池３０２を含む。燃料電池３０２は、電力を供給することができ、任意の所与の時間において、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を供給するか、又は提供しないかのいずれかであるように燃料電池３０２を制御することができるという点で、選択的に電力を提供することができる。図３では、燃料電池３０２は、ＤＣ電源コンセント３０４”に電力を提供することができるものとして示されている。付加的に、燃料電池３０２は、インバータ３１４を介してＡＣ電源コンセント３０４’に電力を提供することができる。インバータ３１４は、燃料電池３０２によって提供されるＤＣ電圧を、コンセント３０４に提供するためのインバータＡＣ電圧に変換する。図２における燃料電池はまた、電源コンセントに直接電力を提供することができるものとして示されている。図５及び図６などの他の例では、燃料電池３０２は、例えば、電源コンセント３０４に電力を提供する電池を充電することによって、間接的に電源コンセント３０４に電力を提供することができる。

【0131】

図３はまた、電源コンセント３０４（ＡＣ電源コンセント３０４’又はＤＣ電源コンセント３０４”のいずれか）に電力を選択的に提供することができる電池３０３を示す。電池３０３は、図２に示されるのと同じように電池アレイとして提供され得ることが理解されよう。この例では、電池３０３は、電源コンセント３０４に電力を直接提供するものとして示されている。しかしながら、本明細書における他の例の説明から理解されるように、いくつかの例では、電池３０３は、ＵＰＳに電力を提供することができ、ＵＰＳは、電源コンセント３０４に電力を提供する。

【0132】

図３はまた、コントローラ３１２を示している。コントローラ３１２は、電源コンセント３０４に接続された外部負荷によって必要とされる電力の量を表すシステム負荷信号３１７を受信する。そのようなシステム負荷信号３１７は、電源コンセント３０４で負荷を監視する所負荷計器（参照符２１５で図２に示される）によって提供され得る。システム負荷信号３１７は、全てのＡＣ負荷及び電力条件に好適な単位である、ボルトアンペアでの値を提供することができる。電池充電レベルにはボルトが使用され得る。燃料電池の負荷は、ＤＣアンペア電流によって調節され得る。

【0133】

コントローラ３１２はまた、燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータ３１８を受信する。燃料電池パラメータ３１８は、燃料電池３０２の固定／非変動パラメータを表す固定燃料電池パラメータを含むことができる。そのような固定燃料電池パラメータの例としては、以下が挙げられる：
●燃料電池３０２によって提供され得る最大電流レベルを表す最大電流定格、
●燃料電池３０２によって提供され得る最小電流レベルを表す最小電流定格。例えば、燃料電池３０２が最小電流レベルを提供しない場合、燃料電池３０２は、以下を停止させ得る：
●最小水素供給圧力（Ｂａｒ）を表す最小水素供給圧力、及び
●最大冷媒温度（℃）を表す最大冷媒温度。

【0134】

燃料電池パラメータ３１８はまた、燃料電池３０２の被検知／可変パラメータを表す被検知燃料電池パラメータを含むことができる。そのような被検知燃料電池パラメータの例としては、以下が挙げられる：
●内部冷媒ループにおける冷媒の温度などの、燃料電池の温度を表す燃料電池温度、
●燃料電池によって提供されている電圧レベルを表す燃料電池電圧、
●燃料電池によって提供される電流のレベルを表す燃料電池電流、
●水素供給圧力の検知された値を表す水素供給圧力、及び
●図２の例では参照符２１３で示される、燃料電池コントローラによって送信された故障信号を表す１つ以上の故障信号。

【0135】

次いで、コントローラ３１２は、システム負荷信号３１７及び１つ以上の燃料電池パラメータ３１８に基づいて、燃料電池電力制御信号３１９を提供することができる。例えば、任意の被検知燃料電池パラメータが、固定燃料電池パラメータによって定義される対応する閾値又は限界を超えないようにする。燃料電池電力制御信号３１９は、燃料電池３０２から引き出される電力を制御するためのものである。図３に示されるように、燃料電池電力制御信号３１９は、燃料電池３０２又はインバータ３１４に提供され得る。このようにして、燃料電池電力制御信号３１９は、燃料電池３０２又はインバータ３１４の制御パラメータを設定するためのものであり得る。燃料電池電力制御信号３１９は、以下を行うように構成され得る：
●燃料電池３０２への水素燃料供給を制御し、かつ／又は
●インバータ３１４の負荷を低減する。

【0136】

したがって、有利なことに、コントローラ３１２は、電源コンセント３０４で利用可能である電力が、電源コンセント３０４に接続された負荷を満たすのに十分であるように、燃料電池３０２から引き出される電力を制御することができる。

【0137】

この例では、コントローラ３１２はまた、電池３０３の充電のレベルを表す電池充電信号３２１を受信する。電池充電信号３２１は、電池３０３の電圧の直接の測定値として提供され得るか、又はＵＰＳを含む例ではＵＰＳによって提供され得る。したがって、コントローラ３１２は、また、電池充電信号３２１に基づいて、燃料電池電力制御信号３１９を提供することができる。

【0138】

例えば、コントローラ３１２は、システム負荷信号３１７及び電池充電信号３２１に基づいて、燃料電池目標電流を決定することができる。一アプリケーションでは、電池充電信号３２１は、電池３０３の充電レベルを決定する電圧を表すことができる。このようにして、燃料電池目標電流は、発電システム３００が、負荷にサービス提供し、かつまた電池３０３を充電するのに十分である電力を電源コンセント３０４に提供することができるような、燃料電池３０２の目標電流レベルを表す。次いで、コントローラ３１２は、燃料電池目標電流に基づいて、燃料電池電力制御信号３１９を設定することができる。図３の例では、燃料電池３０２は、（図４に示されるように）電池３０２が充電され得るように、グリッド供給電圧を補完することができる。

【0139】

燃料電池目標電流は、燃料電池目標値の一例であることが理解されよう。燃料電池目標値の他の例としては、燃料電池目標電力及び燃料電池目標電流が挙げられる。本明細書に開示される様々な例では、燃料電池目標値の例のいずれか１つが説明されるとき、燃料電池目標値の他の２つの例のいずれかが代わりに使用され得ることが理解されよう。

【0140】

この例では、燃料電池３０２及びインバータ３１４が直接電源コンセント３０４にＡＣ電力を提供する場合、コントローラ３１２は、所負荷をカバーし、かつ電池３０３を充電するのに十分であるように、インバータ３１４から引き出される電力を制御する。このことは、システム負荷信号３１７及び電池充電信号３２１に基づいて燃料電池目標電流を設定することによって実装され得る。

【0141】

図３に示されるように、発電システム３００は、グリッド供給電圧を受信するためのグリッド供給コネクタ３１１を更に含む。上記に示されるように、有利なことに、グリッド供給電圧が信頼できない／不安定である場合に、そのような発電システム３００を使用して、中断することなく、グリッド供給電圧を補完することができるか、又はグリッド供給電圧を切断して置換することができる。

【0142】

この例では、コントローラ３１２はまた、グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給信号３２２を受信する。そのようなグリッド供給信号３２２は、グリッド供給コネクタ３１１で受信されるグリッド供給を監視するグリッドモニタ（参照符２２３で図２に示される）によって提供され得る。グリッドモニタは、位相監視継電器及び／又は電圧監視継電器として実装され得る。その場合に、コントローラ３１２は、グリッド供給信号３２２にも基づいて、燃料電池目標電流を決定することができる。例えば、グリッド供給が利用可能である場合には、発電システム３００は、グリッド供給電力が不十分である（いくつかの例では、電源コンセント３０４で負荷にサービス提供すること、及び／又は電池３０３を充電することに関して）ときにのみ、燃料電池３０２を使用するように構成されてもよい。すなわち、発電システム３００は、グリッド供給から受け取られる電力が、燃料電池３０２によってローカルに生成される電力よりも優先されるように制御されてもよい。このことは、水素燃料供給を維持するため、有利であり得る。

【0143】

したがって、コントローラ３１２は、（電池充電信号３２１によって表されるように）電池３０３を充電するために必要とされる電圧に、システム負荷信号３１７によって表される電圧を加えることによって、電源コンセント目標電力を決定することができる。次いで、コントローラ３１２は、（グリッド供給信号３２２によって表されるような）グリッド供給の電力レベルと電源コンセント目標電力との間の差に基づいて、燃料電池目標電流を決定することができる。電源コンセント目標電力がグリッド供給のレベルよりも大きい場合には、発電システム３００は、電源コンセント３０４に接続された負荷が適切にサービス提供されるように、かつ電池３０３が充電されるように、燃料電池３０２に、電力を提供するように要求する。そうでない場合には、グリッド／陸上供給は、十分であるとみなされ、燃料電池３０２は、電力を提供する必要がない。

【0144】

別の例では、コントローラ３１２は、燃料電池３０２が電池３０３を充電する必要がないように、発電システム３００を制御するように構成され得る。その場合、コントローラ３１２は、グリッド供給の電力レベル（グリッド供給信号３２２によって表される）と、システム負荷信号３１７によって表される電力と、の間の差に基づいて、燃料電池目標電流を決定することができる。

【0145】

いくつかの例では、コントローラ３１２は、グリッド供給コネクタ３１１で受信されるグリッド供給の特性を表すグリッド供給特性信号を受信し得る。グリッド供給特性信号は、グリッド供給の電力レベル（グリッド供給電力信号３２２として上述されている）、グリッド供給の周波数（グリッド供給周波数信号として実装され得る）、及びグリッド供給の位相（グリッド供給位相信号として実装され得る）のうちの１つ以上を表すことができる。次いで、コントローラ３１２は、グリッド供給特性信号にも基づいて、燃料電池電力制御信号３１９を提供することができる。

【0146】

グリッド供給特性信号がグリッド供給電力（グリッド供給の電力レベルを表す）を含む例では、コントローラ３１２は、システム負荷信号３１７に基づいて供給閾値を決定することができる。例えば、コントローラ３１２は、電源コンセント３０４に接続された負荷によって必要とされる電力としての供給閾値（システム負荷信号３１７から決定される）を単に設定することができる。代替的に、コントローラ３１２は、供給閾値を以下の合計として設定することができる：（ｉ）電源コンセント３０４に接続された負荷によって必要とされる電力、及び（ｉｉ）（上記で考察される）電池３０３を充電するために必要とされる電力。

【0147】

次いで、コントローラ３１２は、グリッド供給電力レベルを供給閾値と比較することができ、
●グリッド供給電力レベル３２２が供給閾値未満である場合には、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を提供するように、燃料電池電力制御信号３１９を設定するか、又は
●グリッド供給電力レベル３２２が供給閾値以上である場合には、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を提供しないように、燃料電池電力制御信号３１９を設定する。

【0148】

グリッド供給特性信号がグリッド供給周波数信号（グリッド供給電圧の周波数を表す）を含む例では、コントローラ３１２は、グリッド供給周波数信号が境界外であるかどうかを判定するために、グリッド供給周波数信号を１つ以上の周波数閾値と比較することができ、
●グリッド供給周波数信号が境界外である場合には、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を提供するように、かつ／又はグリッドコネクタ３１１を電源コンセント３０４から切断するように、燃料電池電力制御信号３１９を設定するか、又は
●グリッド供給周波数信号が境界外でない場合（すなわち、その周波数が許容可能である場合）には、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を提供しないように、かつ／又はグリッドコネクタ３１１が以前に切断されていた場合にグリッドコネクタ３１１を電源コンセント３０４に再接続するように、燃料電池電力制御信号３１９を設定する。

【0149】

コントローラ３１２は、グリッド供給特性信号がグリッド供給位相信号（グリッド供給電圧の位相を表す）を含む例で、同様に機能することができる。すなわち、コントローラ３１２は、グリッド供給位相信号が境界外であるかどうかを判定するために、グリッド供給位相信号を１つ以上の位相閾値と比較することができ、
●グリッド供給位相信号が境界外である場合には、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を提供するように、かつ／又はグリッドコネクタ３１１を電源コンセント３０４から切断するように、燃料電池電力制御信号３１９を設定するか、又は
●グリッド供給位相信号が境界外でない場合（すなわち、その位相が許容可能である場合）には、燃料電池３０２が電源コンセント３０４に電力を提供しないように、かつ／又はグリッドコネクタ３１１が以前に切断されていた場合にグリッドコネクタ３１１を電源コンセント３０４に再接続するように、燃料電池電力制御信号３１９を設定する。

【0150】

このようにして、燃料電池３０２は、グリッド供給コネクタ３１１で利用可能な電力が不十分であるか、又は別様に許容可能でない場合にのみ電力を提供するために使用されるように制御され得る。

【0151】

コントローラ３１２は、グリッド供給電力レベル３２２と供給閾値との間の差に基づいて、燃料電池目標電流を更に決定することができる。グリッド供給電力レベル３２２が供給閾値未満である場合には、コントローラ３１２は、燃料電池目標電流に基づいて、燃料電池電力制御信号３１９を設定することができる。すなわち、燃料電池３０２が適切な電力を供給するようにする。

【0152】

本明細書に開示される発電システムのいくつかの例は、追加の電源を含むことができる。例えば、図２及び図６に示されるように、太陽光発電（ＰＶ）アレイは、（図２に示されるように）直接的に、又は（図６に示されるように）電池を充電することによって間接的に、のいずれかで、電源コンセントに追加の電源を提供することができる。いくつかの例では、発電システムは、ＡＣ電力又はＤＣ電力を電源コンセント３０４に提供することができる。

【0153】

図４は、図３の発電システムと同様である発電システム４００を示す。前の図にも示される図４の構成要素には、４００番台の対応する参照番号を与える。

【0154】

図４は、グリッド入力端子４２４、電源出力端子４２５、及び電池接続端子４２６を有する無停電電源装置（ＵＰＳ）４１６を含む。グリッド入力端子４２４は、グリッド供給コネクタが利用可能であるときにグリッド供給コネクタがグリッド供給電圧を受け取るように、グリッド供給コネクタに接続されている。電源出力端子４２５は、電源コンセント４０４に接続されている。電池接続端子４２６は、電池４０３に接続されている。このことは、燃料電池及び／又は電池のＤＣ出力が電源コンセントに直接接続されて示されている図３の発電システムとは異なる。

【0155】

当該技術分野で知られているように、ＵＰＳ４１６は、（グリッド入力端子４２４での）グリッド電力が故障を起こしたときに、（電源コンセントを介して電源出力端子４２５に接続された）負荷に、（この例では電池４０３から受け取られる）非常用電力を提供する。すなわち、ＵＰＳ４１６は、ＵＰＳ４１６がグリッド入力端子４２４及び／又は電池接続端子４２６で受け取る電力を電源出力端子４２５に提供する。ＵＰＳ４１６はまた、電池接続端子４２６に接続された電池４０３を充電するために、グリッド入力端子４２４で受け取る電力を電池接続端子４２６に提供することができる。したがって、ＵＰＳ４１６は、電源コンセント４０４に選択的に電力を供給するために電池４０３がどのように使用されるかに関連して、本明細書で説明される制御機能性の少なくとも一部を提供することができる。

【0156】

図４に示される例では、燃料電池４０２は、インバータ４１４を介して電源コンセント４０４に電力を供給する。このことは、図２のより詳細な図面と一致する。

【0157】

所需要を管理するために、ＵＰＳ４１６は、以下の場合に、電池４０３（電池アレイとして実装され得る）を使用して電力を短期間調節することができる：
●グリッド供給からグリッド供給コネクタ４１１で利用可能な電力が不十分であるか、
●燃料電池４０２又はインバータ４１４が一時的に利用不可能であるか、又は
●電源コンセント４０４から引き出される、所によって必要とされる電力が、燃料電池４０２から、又はグリッド供給コネクタ４１１でのグリッド供給からの利用可能な電力を超える。このことは、「ピークシェービング」として知られ得る。

【0158】

この例では、インバータ４１４は、ＵＰＳ４１６の所負荷需要及び電池充電需要を満たすために構成され得る。コントローラ４１２は、この全体の需要を監視することができ、燃料電池４０２が過負荷である場合には、コントローラ４１２は、インバータ出力４１４を低減するための信号を送信することができる。需要が燃料電池の最小負荷要件を満たすのに十分でない場合には、コントローラ４１２は、インバータを待機させ、ＤＣアイドル負荷を一時的に導入することができる（又はこの時間が長くなれば停止させることができる）。次いで、燃料電池４０２は、必要に応じて再起動する。

【0159】

図５は、燃料電池５０２が電池５０３を充電するための電力を提供する発電システム５００の別の例を示す。図５は、図４の発電システムと同様である発電システム５００を示す。前の図にも示される図５の構成要素には、５００番台の対応する参照番号を与える。

【0160】

図５では、燃料電池５０２は、燃料電池５０２が電池５０３を充電するために使用されるという点で、間接的に電源コンセント５０４に選択的に電力を提供する。次に、電池５０３は、ＵＰＳ５１６がグリッド供給電圧は不十分であると判定したときに、電池５０３が電源コンセント５０４に電力を供給するように、ＵＰＳ５１６の電池接続端子５２６に接続されている。このようにして、発電システム５００は、有利なことに、グリッド入力端子５２４及び電池接続端子５２６で受信された信号に基づいて、電源コンセント５０４に電力を提供するために、ＵＰＳ５１６の十分に確立された制御アルゴリズムを利用することができる。更に、燃料電池５０２を、燃料電池５０２が電池回路に十分なＤＣ電力を提供するように制御して、ＵＰＳ供給要件をカバーし、必要に応じて電池５０３を充電することができ、これにより、発電システム５００は、電池５０３が放電してしまうことになるであろう場合に、電源コンセント５０４に電源を供給し続けることができる。

【0161】

このようにして、ＵＰＳ５１６は、グリッドが存在しない場合、永続的に電池入力５０３から効果的に稼働することができる。コントローラ５１２は、電池電圧を監視し、コントローラ５１２が相応に電力を追加して電圧を安定に保つように、燃料電池５０２を制御することができる（任意選択で、参照符６３１で図６に示されるもののようなＤＣ－ＤＣコンバータを使用するが、図５には示されていない）。燃料電池５０２を、電池５０３が、電池５０３の公称満充電を表すことができる設定電圧に充電されるように制御することができる。言い換えると、コントローラ５１２は、電池充電信号５２１に基づいて、燃料電池目標電流を決定することができる。例えば、コントローラ５１２は、電池充電信号５２１と電池満充電閾値レベルとの間の差に基づいて、燃料電池目標電流を設定し、次いで、燃料電池５０２に、電池充電信号５２１が電池満充電閾値レベル未満であるときに電池５０３を充電させるための燃料電池電力制御信号を設定することができる。

【0162】

したがって、図５では、電池５０３を、燃料電池５０２によって直接充電することができる。このようにして、燃料電池５０２は、電池５０３を充電することができ、また、（ＵＰＳ５１６の電池接続端子５２６を介して）電源コンセント５０４に電力を提供することができる。

【0163】

図６は、図５のシステムのより詳細な例示である、発電システム６００の別の例を示す。繰り返しになるが、前の図にも示される図６の構成要素には、６００番台の対応する参照番号を与える。

【0164】

図５及び図６から分かるように、電池５０３、６０３を、燃料電池５０２、６０２によって提供されるＤＣ電圧によって充電することができるため、燃料電池５０２、６０２の出力においてインバータが必要とされない。当該技術分野で知られているように、ＵＰＳ５１６、６１６は、電池５０３、６０３によって提供されるＤＣ電圧を、電源コンセント５０４、６０４に提供するのに好適であるＡＣ電圧に変換するためのインバータの機能性を含むことができる。

【0165】

図２に戻って、ＵＰＳは、グリッド入力端子２２４、電源出力端子２２５、及び電池接続端子２２６を有する。グリッド入力端子２２４は、利用可能な場合にグリッド／陸上電圧供給を受け取るために、グリッド供給コネクタ２１１に接続されている。電源出力端子２２５は、電源コンセント２０４に接続されている。電池接続端子２２６は、電池２０３に接続されている。

【0166】

上述した方法と同様の方法で、コントローラ２１２は、グリッド供給電圧の電圧レベル、周波数、位相などのグリッド供給電圧の特性レベルを表すグリッド供給特性信号を受信する。次いで、コントローラ２１２は、グリッド供給特性信号に基づいて、インバータ制御信号２２７をインバータ２１４に提供することができる。インバータ制御信号２２７は、例えば、所需要、及び燃料電池２０２での利用可能な電力に基づいて、インバータ２１４の電力出力を指定することによって、供給されるインバータ電力出力を設定又は制限するためのものである。インバータのグリッド同期は、ソーラーインバータの既存の「グリッドタイ」機能性によって提供され得る。

【0167】

燃料電池２０２の電力が利用可能になると、ＵＰＳ出力は、次いでＤＣ燃料電池出力を使用可能なＡＣグリッド供給に変換することができるインバータ２１４（この例では、グリッドタイインバータアレイ）を同期させるために使用される。このようにしてインバータＡＣ電圧をグリッド供給電圧と同期させることは、グリッド及び燃料電池２０２の両方が互いに干渉することなく同時に電源コンセント２０４に電力を提供することを可能にする。

【0168】

更に、図２の例では、発電システム２００は、ＵＰＳ２１６の電源出力端子２２５をＵＰＳ２２６のグリッド入力端子２２４に選択的に接続する（一方で、存在する場合に、陸上／グリッド入力を同時に切断する）ように構成された再循環開閉器２２８を含む。電源出力端子２２５をグリッド入力端子２２４に選択的に接続することは、当該技術分野で教示されるものとは完全に反直感的である。当業者は、ＵＰＳ２１６がグリッド入力端子２２４で受け取られた電力を電源出力端子２２５に提供するであろうと考える。ＵＰＳ２１６が従来の方法で使用される場合、電源出力端子２２５をグリッド入力端子２２４に接続する理由はなく、実際、当業者であれば、そうすることで、ＵＰＳ２１６が「その尾部を追いかけている」ため、ＵＰＳ２１６の誤動作が引き起こされると考えるであろう。しかしながら、ＵＰＳ２１６が本明細書で説明されるように燃料電池２０２と組み合わせて使用されるとき、発明者らは、以下で説明されるように、この方法でＵＰＳ２１６を使用することには利点があることを予期せず発見した。したがって、インバータＡＣ電圧は、ＵＰＳ入力（グリッド入力端子２２４）に再循環されて、自己完結型のアイランドグリッド供給を形成することができる。

【0169】

このように供給を再循環させることによって、ＵＰＳ２１６は、グリッド供給がグリッド供給コネクタ２１１で利用可能でない場合でも、電池２０３を絶えず再充電する能力を有することができる。上記で詳細に考察されるように、この追加の充電電力は、コントローラ２１２によって登録され得、燃料電池２０２によって提供される電力は、所負荷及び電池充電の両方を考慮するために、相応に増加され得る。

【0170】

コントローラ２１２は、グリッド供給特性信号に基づいて、再循環開閉器２２８を動作させる。例えば、コントローラ２１２は、グリッド供給特性信号が（特性に応じて）グリッド供給閾値を超えるか、又は越えない場合に、再循環開閉器２２８が電源出力端子２２５をグリッド入力端子２２４に接続するように、再循環開閉器２２８を動作させることができる。グリッド供給閾値は、許容可能なグリッド供給電圧と許容できないグリッド供給電圧との間の境界を表すことができる。許容できないグリッド供給電圧は、過度に低い電圧を有するものであり得る。このようにして、グリッド供給閾値は、グリッド供給電圧閾値であり得る。

【0171】

代替的又は追加的に、許容できないグリッド供給電圧は、グリッド供給電圧の位相を表すグリッド供給位相信号を処理することによって判定されてもよい。そのようなグリッド供給位相信号は、位相監視感知器継電器によって提供され得る。そのような継電器は、過電圧、不足電圧、位相誤差、位相損失、電圧不平衡、及び中性線切断の限界を設定することができる機能性を提供し、次いで、対応するグリッド供給特性信号のいずれかがそれらの限界／閾値のいずれかを超える場合に、許容できないグリッド供給信号を提供することができる。次いで、コントローラ２１２は、再循環開閉器２２８が許容できないグリッド供給信号に応答して電源出力端子２２５をグリッド入力端子２２４に接続するように、再循環開閉器２２８を動作させることができる。このようにして、コントローラは、故障を起こしたグリッドを検出するために、許容できないグリッド供給信号を設定することができる。

【0172】

グリッド供給閾値は、グリッド供給特性信号から許容できないグリッド供給を識別するのに好適である任意の閾値であり得ることが理解されよう。どのようなタイプの閾値が使用されても、グリッド供給コネクタ２１１で受け取られるグリッド電力が有意な期間に不十分であり、電池供給が不十分になりつつある場合、発電システム２００は、グリッド供給コネクタ２１１から自動的に切断し、燃料電池２０２を起動し、分離された供給に移行する。有利なことに、ＵＰＳシステム２１６は、短期間で、グリッド電力を安定化及び補完することができる。

【0173】

したがって、インバータ２１４によって提供されるインバータＡＣ電圧は、再循環開閉器２２８が閉じている／導通しているときに、電源コンセント２０４及びグリッド入力端子２２４の両方に電力を提供する。有利なことに、これにより、ＵＰＳ２１６は、適宜電池２０３を充電することなどによって、グリッド供給がグリッドコネクタ２１１で受け取られているかのように、シームレスに動作し続けることが可能になる。このようにして、燃料電池２０２は、グリッド供給が利用可能でないか、又は別様に許容可能ないときに、グリッド供給の役割を引き継ぐものとみなされ得る。

【0174】

したがって、本明細書に開示される例は、水素燃料電池２０２を使用してＵＰＳ２１６の電池ストリング２０３の充電を可能にすることができ、その結果、ＵＰＳ２１６は、グリッドの不在下で、又は不十分であるか若しくは信頼性が低いグリッドを補完することによって、所に確実かつ永続的に電力を供給することができる。このようにして、ＵＰＳ２１６は、燃料電池２０２の存在を認識せず、その保証及び試験された信頼性は、影響を受けないままである。このことは、２つの異なる方法で達成され得る：
●図２を参照して、燃料電池２０２が電源コンセント２０４に接続されている所によって消費されるよりも多くの電力を生成するように、燃料電池２０２を制御することによって、この電力をインバータ２１４とは独立に変換し、グリッドに同期させる。この過剰な電力を（再循環開閉器２２８を介して）ＵＰＳ２１６のグリッド入力端子２２４に再循環させることは、ＵＰＳ２１６が電池充電プロセスを管理することを可能にする。
●図６を参照して、ＵＰＳ６１６に、電池接続端子での永続的な電池供給が安定したグリッドを補完又は作成することが分かるように、ＵＰＳ６１６が過剰な電力を生成し、ＤＣ－ＤＣ結合６３１を使用してＵＰＳ電池回路６０３に直接注入するように燃料電池６０２を制御することによって。

【0175】

図２の発電システム２００は、ＵＰＳ２１６のグリッド入力端子２２４をグリッド供給コネクタ２１１から選択的に切断することができるグリッド分離開閉器２２９を更に含む。繰り返しになるが、コントローラ２１２は、グリッド供給特性信号に基づいて、グリッド分離開閉器２２９を動作させることができる。例えば、コントローラ２１２は、グリッド供給特性信号が（特性に応じて）グリッド供給閾値を超えるか、又は越えない場合に、グリッド分離開閉器２２９がグリッド入力端子２２４をグリッド供給コネクタ２１１から切断するように、グリッド分離開閉器２２９を動作させることができる。このようにして、グリッド供給コネクタ２１１で受け取られるグリッド供給電圧が（グリッド供給電圧がグリッド供給閾値を満たさないため）許容できないとみなされる場合、グリッド供給コネクタ２１１は、ＵＰＳ２１６のグリッド入力端子２２４から切断され、電源出力端子２２５は、ＵＰＳ２２６のグリッド入力端子２２４に接続される。このようにしてグリッド供給コネクタ２１１を切断することは、有利なことに、グリッド供給コネクタ２１１に提供される許容できないグリッド供給が、ＵＰＳ２１６のグリッド入力端子２２４にも提供されるようになった、インバータ２１４によって提供されるインバータＡＣ電圧出力と干渉することを防止することができる。

【0176】

有益なことに、コントローラ２１２は、再循環開閉器２２８が電源出力端子２２５をＵＰＳ２１６のグリッド入力端子２２４に接続するようにコントローラ２１２が再循環開閉器２２８を設定する前に（例えば、最小の時間遅延を適用することによって）、グリッド分離開閉器２２９がＵＰＳ２１６のグリッド入力端子２２４をグリッド供給コネクタ２１１から切断するように、グリッド分離開閉器２２９を設定することができる。このようにして、インバータ２１４によって提供されるグリッド供給電圧及びインバータＡＣ電圧は、グリッド入力端子２２４に同時に提供されないため、任意の干渉の可能性を更に低減又は除去することができる。このようにして、グリッド分離開閉器２２９及び再循環開閉器２２８は、ブレークビフォーメークの切り替え動作として動作することができる。

【0177】

図７は、図２の再循環開閉器及びグリッド分離開閉器を制御するために使用され得る回路の例示的な実装態様を示す。

【0178】

図７は、保護接地（ＰＥ）端子、中性端子（Ｎ）、及び３つの活性端子（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を含む、グリッド供給コネクタ７１１を示す。図７はまた、グリッド供給コネクタ７１１と同じ端子を有するＵＰＳのグリッド入力端子７２４を示す。グリッド分離開閉器７２９は、グリッド供給コネクタ７１１とグリッド入力端子７２４との間に接続されている。示されるように、グリッド分離開閉器７２９は、ＵＰＳのグリッド入力端子７２４の４つの端子（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＮ）をグリッド供給コネクタ７１１の対応する端子から選択的に切断することができる。上記で考察されるように、グリッド分離開閉器７２９は、特にグリッド供給が許容できないとみなされる場合に、グリッド供給をＵＰＳから選択的に切断するために使用される。

【0179】

図７はまた、保護接地（ＰＥ）端子及び３つの活性端子（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を含む、電源出力端子７２５を示す。図２を参照して上記で考察されるように、電源出力端子７２５は、発電システムの電源コンセントに接続されている。電源出力端子７２５はまた、インバータＡＣ電圧が電源出力端子７２５にも存在するように、インバータの出力に接続されている。

【0180】

再循環開閉器７２８は、電源出力端子７２５とグリッド入力端子７２４との間に接続されている。示されるように、再循環開閉器７２８は、電源出力端子７２５の３つの活性端子（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）をグリッド入力端子７２４の対応する端子に選択的に接続することができる。上記で考察されるように、再循環開閉器７２８を使用して、電源出力端子７２５をグリッド入力端子７２４の対応する端子に選択的に接続する。

【0181】

再循環開閉器７２８はまた、電源出力端子７２５のＰＥ端子を、グリッド入力端子７２４の中性端子に、かつまた、１つ以上の局在化された接地棒（参照符１９９で図１に、及び参照符１０９９で図１０に示される）、又は同様の接地装置に、選択的に接続することができる。電源出力端子７２５のＰＥ端子は、グリッド入力端子７２４のＰＥ端子にハードワイヤードされている。このことは、陸上グリッドと分離されたグリッド／接地供給との間の安全な切り替えを可能にする中性接地切り替えシステムに関連して、以下でより詳細に考察され、図１０を参照して説明される。

【0182】

切り替えトリガ信号７３２が、図７に概略的に例示されており、これは、（グリッド供給コネクタ７１１からの）グリッド供給電圧と（燃料電池からの）再循環電圧との間でＵＰＳへの入力が遷移するように、再循環開閉器７２８及びグリッド分離開閉器７２９の状態を変更するために使用される。コントローラ（図７には示されていない）が、グリッド供給特性信号が許容可能なグリッド供給閾値を超えない場合など、本明細書で説明される任意の方法で切り替えトリガ信号７３２を提供することができる。

【0183】

図７の回路は、保証されたブレークビフォーメークの電気的に連動するタイマコンタクタ回路の実装態様であり、これは、再循環／アイランド及び陸上グリッド接続が一緒に組み合わされることがないことを確実にするために使用される。更に、供給間の突然の移行を防止する組み込み遅延がある。このことはまた、再循環が組み合わされたときにＵＰＳがＵＰＳ独自の出力及びインバータに再同期するように、ＵＰＳが陸上グリッド供給から完全に解列されることを保証することができる。

【0184】

図８は、本明細書で説明される水素燃料電池によって提供されるような、コモン高電力ＤＣ供給を有するアレイで複数のインバータを使用することを可能にするインバータ回路を示す。

【0185】

インバータ回路は、使用時にＤＣ電圧信号が間に提供されるＤＣ入力端子８３３及び基準端子８３４を含む。この例では、ＤＣ電圧信号は、燃料電池によって提供される。もっとも、原理的に、図８のインバータ回路は、特にＤＣ電圧レベルが個々のインバータ８３５の定格よりも大きい場合に、ＤＣ電圧信号を提供する太陽光発電セルとともに使用され得る。

【0186】

図８の回路は、複数のインバータ８３５を含む。複数のインバータ８３５が図８に示される様態で提供される場合、これらのインバータを、インバータアレイとみなすことができる。各インバータ８３５は、第１のインバータ入力端子８３６及び第２のインバータ入力端子８３７を有する。複数のインバータの各々は、ＡＣ電圧出力（本書における他の箇所ではインバータＡＣ電圧と称される）を提供するために、第１のインバータ入力端子８３６及び第２のインバータ入力端子８３７間で受け取られるＤＣ電圧を変換するように構成されている。

【0187】

図８はまた、複数のインバータ８３５の各々に対して１つの、複数のダイオード８３８を含む。複数のインバータ８３５の各々の第１のインバータ入力端子８３６は、ＤＣ入力端子８３３にガルバニックに接続されている。複数のインバータ８３５の各々の第２のインバータ入力端子８３７は、電流が基準端子８３４から第２のインバータ入力端子８３７に流れることが阻止されるように、複数のダイオード８３８のそれぞれ１つを介して基準端子８３４に接続されている。ダイオード８３８を、アンチフィードバックダイオードとみなすことができ、これを使用して、燃料電池によって提供されるＤＣ電圧を複数のインバータ８３５の入力端子に接続するのに好適であるコモンＤＣレールを生成する。

【0188】

図８の回路はまた、複数のインバータ８３５の各々に対して１つの、複数のコンデンサ８３９を含む。コンデンサ８３９の各々は、複数のインバータ８３５のそれぞれ１つの、第１のインバータ入力端子８３６と第２のインバータ入力端子８３７との間に接続されている。

【0189】

この回路は、複数のインバータ８３５の各々に対して１つの、複数の第１のインバータ入力フェライト８４１と、やはり複数のインバータ８３５の各々に対して１つの、複数の第２のインバータ入力フェライト８４２と、を更に含む。複数の第１のインバータ入力フェライト８４１の各々は、複数のインバータ８３５のそれぞれの１つの第１のインバータ入力端子８３６と、ＤＣ入力端子８３３と、の間に直列に接続されている。複数の第２のインバータ入力フェライト８４２の各々は、複数のインバータ８３５のそれぞれの１つの第２のインバータ入力端子８３７と、基準端子８３４と、の間に直列に接続されている。

【0190】

更に、この回路は、複数のインバータ８３５の各々に対して１つの、複数のＤＣ入力フェライト８４３と、やはり複数のインバータ８３５の各々に対して１つの、複数の基準入力フェライト８４４と、を含む。インバータ８３５の各々に対して、
●第１のインバータ入力フェライト８４１のそれぞれ１つが、第１のインバータ入力端子８３６と第１のノード８４５との間に直列に接続されており、
●ＤＣ入力フェライト８４３のそれぞれ１つが、第１のノード８４５とＤＣ入力端子８３３との間に直列に接続されており、
●第２のインバータ入力フェライト８４２のそれぞれ１つが、第２のインバータ入力端子８３７と第２のノード８４６との間に直列に接続されており、
●基準入力フェライト８４４のそれぞれ１つが、第２のノード８４６とダイオード８３８のそれぞれ１つのアノードとの間に直列に接続されており、
●ダイオード８３８の前記それぞれ１つのカソードが、基準端子８３４に接続されており、
●コンデンサ８３９のそれぞれの１つが、第１のノード８４５と第２のノード８４６との間に接続されている。

【0191】

図８の回路は、インバータアレイ中の複数のインバータに提供するのに好適である、水素燃料電池ＤＣ供給からのコモンＤＣレールの生成を支援する容量性／誘導性平滑化回路を提供する。これは、インバータごとに比較的低電力の独立したＤＣ入力を必要とする市販のソーラーインバータが、単一の高電力ＤＣ出力を有する燃料電池とともに使用されることを可能にすることができるため、特に有益であり得る。

【0192】

図９は、発電システムの回路を示す。

【0193】

市販のほとんどの燃料電池の動作は、システムの安全性及び信頼性のためにグランドから分離されて、絶縁損失／故障の発生時に燃料電池への修復不可能な損傷を防止する、「フローティング回路」を必要とする。しかしながら、ほとんどの英国の配電システムは、典型的な過負荷保護回路でシャーシが永久に活性となることを防止するために、中性端子においてグランド接続されている。したがって、ＡＣコンポーネントと高電圧ＤＣ燃料電池供給との間のガルバニック絶縁は、燃料電池動作のために必要である。

【0194】

図９の回路は、接地出力端子９４９と、三相ＡＣ供給の各相に対して１つの、３つの活性出力端子９５１と、を含む。この回路はまた、グランド端子９５６を含む。

【0195】

回路はまた、燃料電池によって提供されるＤＣ電圧をインバータＡＣ電圧に変換するインバータ９３５を含む。インバータ９３５は、インバータ中性出力端子９４８及び３つのインバータ活性出力端子９４７を含む。

【0196】

図９は、絶縁変換器を含むガルバニック絶縁回路を含む。この例では、絶縁変圧器は、スターデルタ変圧器であり、これは、各々が３つのインバータ活性出力端子９４７のそれぞれの１つとインバータ中性出力端子９４８との間に接続された、３つの一次巻線９５２と、各々が３つの活性出力端子９５１の異なる対の間に接続された、３つの二次巻線９５３と、を含む。ガルバニック絶縁回路はまた、接地出力端子９４９とグランド端子９５６との間のガルバニック接続を提供する。

【0197】

ガルバニック絶縁回路は、インバータ中性出力端子９４８とグランド端子９５６との間に互いに並列に接続された絶縁抵抗器９５５及び絶縁コンデンサ９５４を更に含む。絶縁抵抗器９５５及び絶縁コンデンサ９５４は、インバータ及び関連付けられた燃料電池に対してグランドへの高インピーダンス接続を提供する。絶縁抵抗器９５５及び絶縁コンデンサ９５４の値は、所与の動作電圧に対するグランドへの電流が電流閾値を下回るようなものである。このようにして、有利なことに、グランドへの電流は、人間の不快感を引き起こすレベルを常に大幅に下回るが、ガルバニック絶縁された燃料電池回路のコモンモード電圧が既知の感知可能な制約内に留まることを確実にするのに十分に低い。

【0198】

絶縁コンデンサ９５４及び絶縁抵抗器９５５の値は、取り付けられたインバータの干渉特性にマッチするように調整されている。絶縁コンデンサ９５４の例示的な値は、少なくとも１０ｎＦ、５０ｎＦ、１００ｎＦ、及び２００ｎＦである。絶縁抵抗器９５５の例示的な値は、１ＭΩ３ＭΩ、４．７ＭΩ、５ＭΩ、及び１０ＭΩである。

【0199】

電気システム
図１０は、発電システム１０００の一例を示す。前の図面（特に図２及び図６）を参照して説明された図１０の特徴に、１０００番台の対応する参照番号が与えられている。

【0200】

発電システム１０００は、電源コンセント１００４、燃料電池１００２、及びＵＰＳ１０１６を含む。燃料電池１００２は、上述したのと同じように、電源コンセント１００４に選択的に電力を供給するように構成されている。例えば、燃料電池１００２は、電源コンセント１００４に直接的に電力を提供することができるか、又は燃料電池１００２は、電池１００３を充電することによって電源コンセント１００４に間接的に電力を提供することができ、当該電池１００３は、電源コンセント１００４に電力を提供する。

【0201】

発電システム１０００はまた、燃料電池１００２と電源コンセント１００４との間で電力を伝達することができるガルバニック絶縁回路１０５７を含む。上記のように、電力のこの伝達は、いくつかの例では、電池１００３を介して間接的であり得る。ガルバニック絶縁回路１０５７はまた、燃料電池１００２と電源コンセント１００４との間のガルバニック絶縁を提供することができる。上記で考察されるように、このガルバニック絶縁は、燃料電池動作に必要とされ、地絡故障監視システムと組み合わされた場合の安全上の利点とともに、重要な機器及び信頼性の利点を提供することができる。

【0202】

図２では、ガルバニック絶縁回路１０５７の機能性は、多変圧器ガルバニック絶縁ブロック２５８（これは、図９により詳細に示される）によって提供される。加えて、ガルバニック絶縁回路１０５７は、図１０に示されるように、図２のインバータアレイ２１４の機能性を提供する。この理由で、図１０におけるガルバニック絶縁回路１０５７を、燃料電池１００２と電源コンセント１００４との間のＡＣ結合を提供するものとみなすことができる。

【0203】

図６では、ガルバニック絶縁回路１０５７の機能性は、ＤＣ－ＤＣガルバニック絶縁された結合アレイ６３１によって提供される。したがって、図１０におけるガルバニック絶縁回路１０５７を、更に又は代わりに、燃料電池１００２と電池１００３との間のＤＣ結合を提供するとみなすことができる。

【0204】

図１０に戻って、発電回路１０００は、電力伝達ノード１０６２と接地１０６３との間の抵抗を表す抵抗信号１０５９を受信するコントローラ１０１２を含む。電力伝達ノード１０６２は、燃料電池１００２及び絶縁回路１０５７を含む燃料電池１００２と絶縁回路１０５７との間の電力伝達経路（この例では、ＤＣ電力伝達経路）におけるノードである。この例では、電力伝達ノード１０６２は、燃料電池１００２とコモンレールガルバニック絶縁ＤＣ回路１０６４（これは、いくつかの例では、図８の回路として実装され得る）との間にある。

【0205】

図１０では、抵抗信号１０５９は、電力伝達ノード１０６２と接地１０６３との間に接続された地絡故障継電器又はオームメータ１０６１によって提供される。この例では、地絡故障モニタ１０６０は、コントローラ１０１２に提供される前にオームメータ１０６２によって提供される抵抗信号１０５９に対して任意選択の任意の処理を実行するために、オームメータ１０６１とコントローラ１０１２との間に接続されている。

【0206】

受信された抵抗信号１０５９が、人間の健康に有害となる電流がグランドに流れる可能性がある値未満、典型的には抵抗閾値未満である場合には、コントローラ１０１２は、１つ以上の安全動作を実行する。好適な抵抗閾値の非限定的な例としては、５，０００オーム、１０，０００オーム、５０，０００オーム、１００，０００オーム、２７５，０００オーム、又は３００，０００オームなどの、５，０００～２７５，０００オームの範囲が挙げられる。電力伝達ノード１０６２と接地１０６３との間の抵抗が特定のレベルを下回って低下する場合には、グランドへの望ましくない経路が存在する可能性が最も高いことが見出されている。このことは、発電システム１０００が正しく作動している場合に当てはまるべきではなく、それは、システムのこの部分（燃料電池１００２及び絶縁回路１０５７を含む燃料電池１００２と絶縁回路１０５７との間の及びそれを含む電力伝達経路）がフローティングであるべきであるためである。このようにして抵抗信号１０５９を監視することによって、発電システム１０００の機器を保護することができ、人員を感電から保護することができる。

【0207】

１つ以上の安全動作は、以下を含むことができる：
●燃料電池を停止させること、及び／又はインバータを分離すること。この安全動作を、図１０の燃料電池コントローラ１０６５によって実行することができ、燃料電池コントローラ１０６５は、図１０におけるＰＬＣコントローラ１０１２とは別個に示されているにもかかわらず、コントローラの一部とみなされ得る。
●燃料電池１００２への水素燃料の供給を停止すること。この安全動作は、コントローラ（この例ではＰＬＣコントローラ１０１２）が水素供給源１００６と燃料電池１００２との間の燃料流路にある遮断弁１０６６を閉じることを含むことができる。この安全動作はまた、（より一般には、コントローラの機能性の一部を提供するとみなされ得る）継電器１０６７が遮断弁１０６６を閉じることによって実装され得る。継電器１０６７は、以下でより詳細に説明される。遮断弁１０６６は、有利には、常閉弁として実装され得る。このことは、遮断弁１０６６が動力を供給されない場合に燃料供給が遮断されるという点で安全上の利点を提供する。
●燃料電池１００２をガルバニック絶縁回路１０５７から、かつ／又は電源コンセント１００４から切断すること。この安全動作は、コントローラ（ＰＬＣコントローラ１０１２又は継電器１０６７のいずれか）がガルバニック絶縁回路１０５７内の１つ以上の燃料電池分離開閉器（図示せず）を開くことを含むことができる。
●電源コンセント１００４が発電システム１０００から電力を受け取らないように、電源コンセント１００４を分離すること。この安全動作は、コントローラ（ＰＬＣコントローラ１０１２又は継電器１０６７のいずれか）が、電源コンセント１００４をＵＰＳ１０１６及び／又は燃料電池１００２から切断するために電源コンセント分離開閉器１０６８を開くことを含むことができる。
●ＵＰＳ１０１６を電源コンセント１０１６から切断することであって、これはやはり、コントローラが図１０の実施形態についての電源コンセント分離開閉器１０６８を開くことによって実装され得る。
●燃料電池コンパートメント１１０８を通して空気を引き出し、かつ流出ベントを通してコンテナ／発電システムから出すファン（図１１及び図１を参照して以下で説明されるファン１１７２、１７２など）の速度を増加させること。

【0208】

図１０の例では、発電システム１０００はまた、上述したのと同じようにグリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタ１０１１を含む。この場合、１つ以上の安全動作は、グリッド供給コネクタ１０１１が発電システム１０００に電力を提供しないように、グリッド供給コネクタ１０１１を分離することを含むことができる。この安全動作は、コントローラ（ＰＬＣコントローラ１０１２又は継電器１０６７のいずれか）が、グリッド供給コネクタ１０１１をＵＰＳ１０１６から切断するためにグリッド分離開閉器１０２９を開くことを含むことができる。

【0209】

受信された抵抗信号１０５９が、抵抗閾値未満であった後に、再接続抵抗閾値超に戻る場合には、コントローラは、１つ以上の再接続動作を実行することができる。再接続抵抗閾値は、その動作にいくらかのヒステリシスを提供するために、抵抗閾値よりも大きくてもよいことが理解されよう。以下で考察されるように、１つ以上の再接続動作を実行することは、コントローラが、抵抗が低下する原因となった故障が除去された後に、発電システムを完全に作動する動作モードに戻すことができる。

【0210】

１つ以上の再接続動作は、以下を含むことができる：
●燃料電池１００２を再起動すること。
●例えば遮断弁１０６６を開くことによって、燃料電池１００２への水素燃料の供給を再開すること。
●例えばガルバニック絶縁回路１０５７内の１つ以上の燃料電池分離開閉器（図示せず）を閉じることによって、燃料電池１００２をガルバニック絶縁回路１０６７に再接続すること。
●例えばガルバニック絶縁回路１０５７内の燃料電池分離開閉器を閉じることによって、燃料電池１００２を電源コンセント１００４に再接続すること。
●例えば電源コンセント分離開閉器１０６８を閉じることによって、電源コンセント１００４が発電システム１０００から電力を受け取るように、電源コンセント１００４を再接続すること。
●例えば電源コンセント分離開閉器１０６８を閉じることによって、ＵＰＳ１０１６を電源コンセント１００４に再接続すること。
●例えばグリッド分離開閉器１０２９を閉じることによって、グリッド供給コネクタ１０１１が発電システム１０００に電力を供給するように、グリッド供給コネクタ１０１１を再接続すること。

【0211】

このようにして、ＡＣ所負荷を、ＭＣＣＢ（配線用遮断器）過電流保護及び中性接地ボンディングによって提供して、感電を防止することができる。燃料電池電気接続は、グランドに対する絶縁を故障について常に監視することができる、グランド接続されていないフローティングタイプである。この回路における地絡故障は、コントローラに燃料電池の制御された停止を実行させ、負荷を除去して機器及び人員を感電から保護させることができる。このことは、参照符１０７１で図１０に概略的に示される中性接地切り替えを含むことができ、局所的な中性接地は、グリッドからアイランド電力への切り替えのポイントで確立される。このことは、図７を参照して上述した機能性に対応する。

【0212】

制御された停止は、水素燃料供給及び燃料電池電源が維持されている間に、コントローラが燃料電池を停止させるための信号を送信することを含むことができる。このことは、燃料電池の電力出力及び電源が直ちに分離され、水素燃料供給が外部弁で分離される緊急停止とは対照的であり得る。このことは、燃料電池に損傷を与える可能性があるため、潜在的に非常に深刻な安全動作の一部としてのみ実装され得る。

【0213】

ここで、機器及び人員を保護することができるように、より一般に警報トリガ信号（上述した抵抗信号は、警報トリガ信号の一例である）を受信し、かつ警報トリガ信号に応答することに関連する、図１０の発電システム１０００の一態様を説明する。

【0214】

発電システム１０００の以下の特徴のうちの１つ以上は、特にこの態様のためにあり得る：電源コンセント１００４、電源コンセント１００４に選択的に電力を提供するように構成された燃料電池１００２、電源コンセント１００４に選択的に電力を供給するように構成された電池１００３、グリッド供給電圧を受信するためのグリッド供給コネクタ１０１１、及びＵＰＳ１０１６。上述したのと同じように、ＵＰＳ１０１６は、グリッド供給コネクタ１０１１に接続されたグリッド入力端子１０２４、電源コンセント１００４に接続された電源出力端子１０２５、及び電池１００３に接続された電池接続端子１０２６を有する。また、少なくとも燃料電池１００２、電池１００３、及びＵＰＳ１０１６は、輸送コンテナ１００１内に収容されている。

【0215】

図１０のコントローラ（ＰＬＣ１０１２、燃料電池コントローラ１０６５及び／又は継電器１０６７であり得る）は、警報トリガ信号を受信することに応答して、１つ以上の安全動作を実行するように構成されている。

【0216】

コントローラによって実行され得る安全動作の例は、以下を含む：
●燃料電池１００２によって提供される電力を低減し、かつ制御される方法で燃料電池を停止させるための燃料電池電力制御信号を提供すること。
●遮断弁１０６６に、燃料電池への、及びコンテナ１００２内への水素燃料の供給を停止させること。
●燃料電池１００２をガルバニック絶縁回路１０５７から切断することであって、燃料電池分離開閉器（図１０でＡＣ結合又はＤＣ結合と標記されているブロックの内部にあり得る）を動作させることによって達成され得る、切断すること。
●燃料電池１００２を電源コンセント１００４から切断することであって、燃料電池１００２を電源コンセント１００４から切断するために燃料電池分離開閉器を操作することによって達成され得る、切断すること。
●電源コンセント１００４をＵＰＳ１０１６及び／又は燃料電池１００２から切断することであって、電源コンセント１００４が発電システム１０００から電力を受け取らないように、電源コンセント－分離開閉器１０６８を動作させることによって達成され得る、切断すること。
●グリッド供給コネクタ１０１１をＵＰＳ１０１６から切断することであって、ＵＰＳ１０１６がグリッド供給コネクタ１０１１から電力を受け取らないように、グリッド分離開閉器１０２９を動作させることによって達成され得る、切断すること。

【0217】

上記に示されるように、コントローラは、安全動作のうちの１つ以上を実行するように構成された１つ以上の継電器１０６７を含むことができる。１つ以上の継電器１０６７を、電気安全継電器とみなすことができ、これを、安全動作を実装するように構成された１つ以上のアクチュエータにハードワイヤードすることができる。図１０の例では、１つ以上のアクチュエータは、遮断弁１０６６、燃料電池分離開閉器（図示せず）、電源コンセント分離開閉器１０６８、及びグリッド分離開閉器１０２９を含む。１つ以上の継電器１０６７を使用して、人員の安全を維持するために特に重要であるものを含む、安全上枢要な安全動作を実装することができる。

【0218】

図１０の発電システム１０００は、手動で動作可能なユーザインターフェースを含み、ユーザがこれを動作させて、警報トリガ信号をコントローラに提供することができる。図１０のユーザインターフェースは、発電システム１０００に対してローカルの（例えば、輸送コンテナ１００１の内部にある）非常停止ボタン１０６９を含む。図１０のユーザインターフェースはまた、発電システム１０００からリモートの（例えば、輸送コンテナ１００１の外部にある）非常停止ボタン１０７０を含む。更なる例として、ユーザインターフェースは、例えば、ユーザがリモート緊急停止ボタン１０９８を作動させることに応答して、警報トリガ信号をコントローラに無線で提供することができる。そのような遠隔緊急停止ボタン１０９８を、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はラップトップコンピュータなどのポータブルコンピューティングデバイスを含むコンピューティングデバイス上に提供することができる。

【0219】

更なる例として、感知器が、警報トリガ信号を提供することができる。任意選択で、感知器は、特に感知器が安全上枢要な情報を提供している場合、１つ以上の継電器１０６７に警報トリガシグナルを提供することができる。好適な感知器の例としては、以下が挙げられる：
発電システム１０００に関連付けられた煙感知器／警報器（任意選択で、輸送コンテナ１００１の内部にある）、
発電システム１０００に関連付けられた熱感知器／警報器（任意選択で、輸送コンテナ１００１の内部にある）、及び
発電システム１０００に関連付けられたガス感知器／警報器（任意選択で、輸送コンテナ１００１の内部にある）。

【0220】

追加の例として、発電システムの燃料電池コンパートメント又は電池コンパートメント中の気流を感知するための気流感知器。気流感知器は、気流が漏出した水素を確実に除去するには潜在的に不十分であると考えられる場合、警報トリガ信号を生成することができる。気流感知器は、気流を直接測定することができるか、又は（コンテナの外部の周囲空気圧との差に起因して）気流を表す別の方法であり得る空気圧を測定することができる。更に更なる例として、気流感知器は、以下でより詳細に考察されるように、燃料電池コンパートメントを通る気流を作成するために使用されるファンの動作パラメータを測定することができる。

【0221】

いくつかの例では、コントローラ（この例ではＰＬＣコントローラ１０１２）は、発電システム１０００の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上のシステムパラメータ（その例は、上述した燃料電池パラメータである）を受信する。次いで、コントローラは、１つ以上のシステムパラメータに基づいて警報トリガ信号を生成することができる。

【0222】

このようにして、電気安全システムを、三方向保護システムとして実装することができる：
●非常停止ボタン１０６９、１０７０、１０９８を介して手動で作動する、
●以下からの信号を使用して、自動で作動するハードワイヤードされた監視継電器：
〇ガス検知警報器、及び
〇煙及び熱検知器、
●プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１０１２及びソフトウェアを介して自動で起動する

【0223】

このことは、緊急時にシステムの即座の停止をもたらすことができる。

【0224】

非常停止ボタン押下、又は致命的な火災若しくはガス検知は、以下をもたらすことができる：
●グリッド供給の切断、
●所供給の切断、
●燃料電池の停止、及び
●本明細書に開示される全てのガス停止緊急手順。

【0225】

また、システムパラメータを、ＰＬＣ１０１２によって監視することができ、その結果、パラメータが、人員及び機器を保護するための設定された限界を超えると、発電システム１０００の制御される停止がもたらされる。

【0226】

ガス安全システム
図１１は、発電システム１１００の別の例の断面図を示す。前の図面を参照して説明された図１１の特徴に、１１００番台の対応する参照番号が与えられている。図１１の発電システム１１００を使用して、様々なガス安全システムの態様を説明する。

【0227】

発電システム１１００は、コンテナ１１０１、この例では、内部容積を有する輸送コンテナ１１０１を含む。内部容積は、ｉ）燃料電池コンパートメント１１０８、ｉｉ）電池コンパートメント１１７８（参照符１７８で図１にも示される）、及びｉｉｉ）制御コンパートメント１１７７（参照符１７７で図１にも示される）の３つのコンパートメントに細分化されている。

【0228】

燃料電池１１０２は、燃料電池コンパートメント１１０８内に位置する。燃料電池コンパートメント１１０８は、コンテナ中の１つ以上の燃料電池パーティションによって画定される、コンテナ１１０１の内部容積の一部分である。この例では、１つ以上の燃料電池パーティションは、コンテナ１１０１の側壁１１７９と概して平行であり、かつ側壁１１７９から離間配置された、内壁パーティション１１０７を含む。このようにして、燃料電池コンパートメント１１０８は、コンテナ１１０１の内壁パーティション１１０７と側壁１１７９との間に画定されるプレナムである。

【0229】

電池１１０３（この例では電池アレイ）は、電池コンパートメント１１７８内に位置する。電池コンパートメント１１７８は、１つ以上の電池パーティションによって画定される、コンテナ１１０１の内部容積の一部分である。この例では、１つ以上の電池パーティションは、コンテナ１１０１の底壁１１８０と概して平行であり、底壁１１８０から離間配置された、上げ床電池パーティション１１７６を含む。このようにして、電池コンパートメント１１７８は、コンテナ１１０１の上げ床電池パーティション１１７６と底壁１１８０（床）との間に画定されるプレナムである。（上げ床電池パーティションもまた、参照符１７６で図１に示される。）

【0230】

図１１はまた、燃料電池コンパートメント１１０８を部分的に画定し、かつまた電池コンパートメント１１７８を部分的に画定する、内部パーティション１１７５を示す。内部パーティション１１７５は、上げ床電池パーティション１１７６と同じ平面内にある。上げ床電池パーティション１１７６は、コンテナ１１０１の側壁から、上げ床電池パーティション１１７６が内壁パーティション１１０７と交わる縁部まで延在する。内壁パーティション１１０７は、コンテナ１１０１の天井から、内壁パーティション１１０７が上げ床電池パーティション１１７６と交わる縁部まで延在する。上げ床電池パーティション１１７６は、内壁パーティション１１０７に垂直である平面内にある。上げ床電池パーティション１１７６と内壁パーティション１１０７とが交わる縁部は、コンテナ１１０１の平行な外壁から離間配置された軸にある。内部パーティション１１７５は、上げ床電池パーティション１１７６及び内壁パーティション１１０７がコンテナ１１０１の外壁１１７９と交わる縁部から延在する。図１１では、空気が電池コンパートメント１１７８と燃料電池コンパートメント１１０８との間で自由に流れることができるように、内部パーティション１１７５に内部ベントがある。

【0231】

制御コンパートメントは、１つ以上の燃料電池パーティション１１０７によって燃料電池コンパートメント１１０８とは別個にされ、かつ１つ以上の燃料電池パーティション１１７６によって電池コンパートメント１１７８とは別個にされた、コンテナ１１０１の内部容積の一部分である。制御コンパートメント１１７７は、ＵＰＳ１１１６、コントローラ（ＰＬＣ１１１２及び／又は１つ以上の継電器１１６７として実装され得る）、１つ以上の開閉器、ガルバニック絶縁回路（図１１には示されていないが、上記で広範囲に説明されている）、インバータ（図１１には示されていないが、上記で広範囲に説明されている）、煙感知器／警報器、熱感知器／警報器、ガス感知器／警報器、酸素監視システム、及び本明細書に開示される発電システムの他の例の任意の他の特徴、のうちの１つ以上を収容している。制御コンパートメント１１７７は、安全上の理由で、任意の潜在的な水素漏出から遠ざけられるべき潜在的な発火源を含むことができる。

【0232】

図１１の発電システム１１００は、空気が電池コンパートメント１１７８及び燃料電池コンパートメント１１０８を通して引き出され、かつ流出ベントを通してコンテナから出るように、燃料電池コンパートメント１１０８中の空気圧を低減するファン１１７２を含む。このことは、有利なことに、流出ベントを通って漏出した水素を大気に放出し、また、電池コンパートメント１１７８中の電池に冷却を提供する。流出ベントは、図１１では見えないが、図１は、ファン１７２がコンテナ１０１の外壁（図１における後壁）にどのように隣接しているかを示す。燃料電池コンパートメント１０８中の空気圧が周囲空気圧を下回って低減されるように、ファン１７２が、開口部を通して燃料電池コンパートメント１０８内からコンテナ１０１の外部まで空気を移動させるように、コンテナ１０１の外壁に開口部（流出ベント）があることが理解されよう。図１及び図１１の例では、流出ベントは、燃料電池コンパートメント１０８、１１０８の壁も画定する、コンテナ１０１、１１０１の外壁にある。このようにして、ファン１７２、１１７２は、流出ベントを通してコンテナ１０１、１１０１から空気を吹き出し、それによって、燃料電池コンパートメント１０８、１１０８及び電池コンパートメント１１７８中の空気圧を低減することができる。

【0233】

図１１に戻って、この例での発電システム１１００はまた、コンテナの外壁に（図１１のコンテナ１１０１の左壁に）流入ベント１１７４を含む。ファン１１７２は、流入ベント１１７４を通してコンテナ１１０１の外部から電池コンパートメント１１７８及び燃料電池コンパートメント１１０８に空気を引き込む。図１１では、流入ベント１１７４は、電池コンパートメント１１７８も画定する、コンテナ１１０１の外壁にある。流入ベント１１７４は、流入ベント１１７４を通して電池セルコンパートメント１１７８に引き込まれた空気が、内部ベントを通って電池コンパートメント１１７８から出る前に電池コンパートメント１１７８の長さを移動しなければならないように、燃料電池コンパートメント（及び内部パーティション１１７５における内部ベント）に対してコンテナ１１０１の反対側の端部にある。

【0234】

様々な気流の矢印によって図１１に概略的に示されるように、上げ床電池パーティション１１７６は、電池コンパートメント１１８７と制御コンパートメント１１７７との間に厳密に気密なバリアを提供する必要がない。同様に、内壁パーティション１１０７は、燃料電池コンパートメント１１０８と制御コンパートメント１１７７との間に気密バリアを提供する必要がない。上げ床電池パーティション１１７６は、ファン１１７５が電池コンパートメント１１７８と制御コンパートメント１１７７との間の十分な空気圧差を維持することができ、これにより、冷却目的で十分な空気が電池１１０３上を流れるように、十分に気密であるべきである。同様に、内壁パーティション１１０７は、ファン１１７５が燃料電池コンパートメント１１０８と制御コンパートメント１１７７との間の十分な空気圧差を維持して、燃料電池１１０２から漏出した水素が制御コンパートメント１１７７中に移動せず、かつまた漏出した水素を迅速に除去するための、燃料電池コンパートメント１１０８を通る十分な空気流があることを確実にすることができるように、十分に気密であるべきである。

【0235】

この例での流出ベントは、燃料電池コンパートメント１１０８の壁を画定する外壁の上側領域にあり、任意選択でコンテナ１１０１の天井の近位にあり、このことは、漏出した水素が空気よりも低密度であり、かつしたがって燃料電池コンパートメント１１０８の上部に上昇するため、漏出した水素の除去を補助する。

【0236】

このようにして、燃料電池１１０２及び電池１１０３は、負圧ガス安全ゾーン（周囲の雰囲気及び制御コンパートメント１１７７に対して負）に位置付けられており、気流経路が、戦略的に配置及びサイズ設定された外部流出ベントを通して慎重に管理され、燃料電池１００２又は電池１００３による偶発的な水素解放が、気流経路の経路に沿った発火源に遭遇することなく、大気に安全に放出されることを確実にする。任意のそのような潜在的な発火源が、制御コンパートメント１１７７に存在し得る。

【0237】

この例では、ファン１１７２を、気流を作成するための単一のＡＴＥＸファンとして実装することができ、気流は、電力の損失があれば燃料電池１１０２を安全に停止させるように連続的に監視される（気流感知器によって提供される警報トリガ信号を参照して上述したように）。

【0238】

図に例示される発電システム１１００の別の態様は、水素流量制御弁１１６６（上述した遮断弁と同じであってもよいし、同じでなくてもよい）の位置決め及び動作に関する。

【0239】

上述したように、燃料電池１１０２は、コンテナ１１０１内に位置する。また、水素供給源１１０６は、コンテナ１１０１の外部に位置する。水素流量制御弁１１６６はまた、コンテナ１１０１の外部にあり、水素供給源１１０６と燃料電池１１０２との間の導管にある。この例では、水素流量制御弁１１６６は、コンテナ１１０１の外面に取り付けられた高圧水素パネルに位置する。水素流量制御弁１１６６を使用して、水素供給源１１０６からの高圧水素の圧力を、高圧水素が燃料電池１１０２に提供される前に低減することができる。

【0240】

発電システム１１００はまた、水素流量制御弁１１６６を動作させるように構成された不活性ガス制御システム１１８１を含む。水素流量制御弁１１６６（又は２つ以上ある場合は複数の弁）は、高圧水素パネル内に発火源が存在しないように、不活性ガスを使用してトリガされる。

【0241】

このようにして、高圧水素供給源は、外部に接続されており、水素は、コンテナ１１０１に入る前に圧力が低下し、したがって、コンテナ１１０１内に爆発性雰囲気が発生するリスクを低減する。

【0242】

図１１のシステムは、コントローラ（ＰＬＣ１１１２など）又は他の安全／制御システムから受信された制御信号に基づいて、不活性ガス制御システム１１８１を動作させるように構成された外部の一連の電磁弁（図示せず）を更に含む。このことは、有利なことに、任意の水素（特に高圧水素）の近傍でいかなる発火源のリスクもなく、自動化された電子的にトリガされるガス遮断を実行することを可能にすることができる。

【0243】

有益なことに、この例では、水素流量制御弁１１６６は、常閉弁である。このようにして、緊急又は故障状況における全ての電力の除去が、任意の発火源及びガス供給を排除するように、弁は、非通電状態で通常閉じられている。

【0244】

図１２ａは、発電システム１２００の別の例の長手方向断面図を示す。図１２ｂは、燃料電池コンパートメント１２０８を通る発電システム１２００の側断面図を示す。前の図面を参照して説明された図１２ａ及び図１２ｂの特徴に、１２００番台の対応する参照番号が与えられている。

【0245】

図１１の例と同様に、発電システム１２００は、コンテナ１２０１、この例では標準的な輸送コンテナを含む。コンテナ１２０１は、フットプリントを有し、その長手方向の態様は、参照符１２８３で図１２ａに標記されている。フットプリントの横方向の態様は、図１２ｂの参照符１２８４で標記されている。発電システム１２００は、コンテナ１２０１の内部容積の一部分である制御コンパートメント１２７７を含む。

【0246】

発電システム１２００はまた、コンテナ１２０１のフットプリント内にある燃料電池コンパートメント１２０８を含む。燃料電池１２０２は、燃料電池コンパートメント１２０８内に位置する。燃料電池コンパートメント１２０８は、１つ以上の気密燃料電池パーティション１２０７によって制御コンパートメント１２７７とは別個にされており、１つ以上の気密燃料電池パーティション１２０７を、制御コンパートメント１２７７（上述したように、潜在的に発火源を含むことができる）と燃料電池コンパートメント１２０８との間の気密隔壁を画定するとみなすことができる。

【0247】

発電システム１２００は、１つ以上の電池パーティション１２７６によって画定されるコンテナ１２０１の内部容積の一部分である電池コンパートメント１２７８を更に含む。電池は、電池コンパートメント１２７８内に位置する）。１つ以上の電池パーティション１２７６は、図１１を参照して説明されたものと同じであり得る。

【0248】

この例では、ファン１２７２は、電池コンパートメント１２７８から燃料電池コンパートメント１２０８に空気を引き込むように構成されている。このようにして、ファン１２７２は、電池コンパートメント中の圧力を低減することができる。更に、燃料電池コンパートメント１２０８は、この例では、大気に開放されている。例えば、図１２ａに示されるように、コンテナ１２０１の外壁（図１２ａにおける最右端の壁）は、十分な数のルーバー又はベントを含むことができ、これにより、外壁全体にわたって著しい空気圧力降下がない。したがって、ファン１２７２が燃料電池コンパートメント１２０８に空気を引き込む際に、燃料電池コンパートメント１２０８は、直ちに大気に曝される。いくつかの例では、コンテナ１２０１の外壁、又はコンテナ１２０１の外壁の一部分を、燃料電池コンパートメント１２０８が大気に対して完全に開放されるように、完全に除去することができる。

【0249】

このようにして、ファン１２７２は、電池の冷却を支援するために、電池コンパートメント１２７８を通る空気流を提供することができ、また、燃料電池コンパートメント１２０８から外への空気流を促進することができる。上記で考察されるように、このことは、燃料電池コンパートメント１２０８に水素漏出があるという可能性が低い事象において、水素が制御コンパートメント１２７７中のいかなる潜在的な発火源にも曝されることなく大気に放出されるという利点を提供する。制御コンパートメント１２７７は、図１１を参照して上述した構成要素のいずれかを含むことができる。

【0250】

図１２の例では、発電システム１２００はまた、燃料電池コンパートメント１２０８を部分的に画定し、かつまた、電池コンパートメント１２７８を部分的に画定する内部パーティション１２８５を含む。ファン１２７２は、内部パーティション１２８５に位置する。この実装態様では、内部パーティション１２８５は、気密燃料電池パーティション１２０７のうちの１つと同じ平面内にあるが、発電システム１２００は、依然として所望の気流を達成しながら異なるように構成され得ることが理解されよう。

【0251】

燃料電池コンパートメント１２０８がどの程度大気に開放されているかにかかわらず、燃料電池コンパートメント１２０８を画定するコンテナ１２０７の外壁に、流出ベント１２８６があり得る。この例では、流出ベント１２８６は、図１２ａ及び図１２ｂに示されるように、コンテナ１２０１の２つの垂直壁の角の周りに延在する。

【0252】

有利には、流出ベント１２８６は、燃料電池コンパートメント１２０１の最上部領域にある。水素は空気よりも軽いことから、このことは、燃料電池コンパートメント１２０８中の任意の水素を排出することを支援する。更にまた、この例では、発電システム１２００は、燃料電池コンパートメント１２０８内のカウル／天井１２８２を更に含み、カウル／天井１２８２は、カウル／天井１２８２が流出ベント１２８６に向かって上向きに延在する表面を画定するように角度を付けられている。カウル／天井１２８２は、図１２ａ及び図１２ｂに示されるように、必ずしも平面状である必要はない。例えば、カウル／天井１２８２は、横方向及び長手方向の次元のいずれか又は両方で曲線を画定することができ、この曲線を、曲線がいかなるターニングポイントも有さないように数学的に表現することができる。すなわち、カウル／天井１２８２は、表面上の任意の位置から流出ベント１２８６に向かって上向きに延在する表面を画定することができる。このようにして、カウル／天井１２８２には、水素が大気に放出される代わりに蓄積することができるくぼみ又はポケットがない。

【0253】

カウル／天井１２８２の形状は、燃料電池コンパートメント１２０８中の空気を大気に放出し、かつ電池コンパートメント１２７８を通して空気を引き出す、受動的な真空を作成するように設計され得る。

【0254】

発電システムは、水素供給源１２０６と燃料電池１２０２との間の導管にある水素流量制御弁１２６６を更に備える。上記のように、水素流量制御弁１２６６は、水素が燃料電池１２０２に提供される前に水素の圧力を低減するためのものである。繰り返しになるが、上記のように、不活性ガス制御システム１２８１を使用して、水素流量制御弁１２６６を動作させる。しかしながら、この例では、水素流量制御弁１２６６は、コンテナ１２０１のフットプリント内にある。標準的な輸送コンテナとしての貨物自動車の後部上など、既存の方法を使用してコンテナ１２０１を輸送することができるという点で、コンテナ内にできるだけ多くの構成要素を有することが有利であり得る。

【0255】

発電システム１２０１は、図１１を参照して上述したのと同じように、コンテナの外壁内に流入ベントを含むことができる。

【0256】

この例での１つ以上の気密燃料電池パーティション１２０７は、コンテナの第２の側壁と概して平行であり、かつ第２の側壁から離間配置された気密内壁パーティションを含み、これにより、制御コンパートメント１２７７が、コンテナの内壁パーティションと第２の側壁との間に画定される。

【0257】

このようにして、燃料電池コンパートメント１２０８を、燃料電池１２０２を周囲の空気に対して開放したままにする内部気密隔壁を介して制御コンパートメント１２７７から隔離されたガス安全ゾーン（例えば、ＡＴＥＸゾーン）とみなすことができる。更に、上記に示されるように、このことは、不活性ガス制御システム１２８１及び高圧弁１２６６を、修正されたコンテナ１２０１の開放型通気フットプリントの内部にもたらすことを可能にする。

【0258】

図１に戻って、ここで、破裂パネル１８７（非常ベント解放パネルとして説明することもできる）が発電システム１００に追加の安全機能性を提供することができる方法について説明する。

【0259】

上記で考察されるように、発電システム１００は、内部容積を有するコンテナ（この例では、輸送コンテナ１０１）を含む。発電システムはまた、コンテナ１０１中の１つ以上の燃料電池パーティション１０７によって画定される内部容積の一部分である燃料電池コンパートメント１０８を含む。燃料電池１０２は、燃料電池コンパートメント１０８内に位置する。また、１つ以上の電池パーティション１７６によって画定される内部容積の一部分である電池コンパートメント１７８が提供されている。１つ以上の電池１０３は、電池コンパートメント１７８内に位置する。

【0260】

発電システム１００はまた、制御コンパートメント１７７を含み、制御コンパートメント１７７は、１つ以上の燃料電池パーティション１０７によって燃料電池コンパートメント１０８とは別個にされ、かつ１つ以上の電池パーティション１７６によって電池コンパートメント１７８とは別個にされた、内部容積の一部分である。

【0261】

更に、発電システムは、コンテナ１０１の外壁又は天井に１つ以上の破裂パネル１８７を含む。破裂パネル１８７は、例えばコンテナ１０１中で爆発があるという非常に可能性が低い事態で、コンテナ１０１内の空気圧の急激な増加に応答して、コンテナ１０１の外壁又は天井において、それぞれのフレームから取り外し可能であるように構成されている。このようにして、コンテナ１０１内の圧力をより適度に緩和することができる。破裂パネル１８７は、コンテナ１０１内での所定の圧力を超えると破裂するように設計された穿孔された取り付け領域によって、破裂パネル１８７のそれぞれのフレームに取り付けられ得る。

【0262】

この例では、複数の破裂パネル１８７がコンテナ１０１の天井／屋根に位置するが、他の例では、コンテナ１０１の外壁に破裂パネルがあり得る。ガス爆発という可能性が低い事態で、発生した内部圧力は、これらの犠牲的穿孔破裂パネルを通って放出される。天井／屋根におけるこれらの破裂パネル１８７は、コンテナ１０１の壁が無傷のままであり、かつ周囲領域への損傷及び／又は近くのオペレータへの人身傷害を防止するように圧力を解放する。

【0263】

この例では、燃料電池コンパートメント１０８を画定するコンテナ１０１の外壁又は天井に位置する少なくとも１つの破裂パネルがある。また、制御コンパートメントを画定する、コンテナの外壁又は天井に位置する少なくとも１つの破裂パネルがある。

【0264】

いくつかの例では、破裂パネル１８７は、破裂パネル１８７の他の縁部よりもコンテナ１０１により堅固に固定された１つの縁部を有する。例えば、破裂パネル１８７の縁部のうちの１つに沿った穿孔領域は、これらの穿孔領域が他の縁部よりも高圧で破裂するように設計され得る。このようにして、コンテナ１０１内の圧力が破裂パネル１８７を吹き飛ばすのに十分に増加すると、破裂パネル１８７は、より堅固に取り付けられた縁部の周りで枢動し、したがって、コンテナ１０１から完全に分離されることはない。このことは、破裂パネル１８７自体が発電システム１００の近傍の人員又は機器に損傷を引き起こし得る可能性をこのことが低減するため、別の安全上の利点である。

【0265】

熱交換器
ここで、図１及び図１３を参照して、熱交換器が、熱を必要とする局所的な用途のために冷却中に燃料電池から抽出される熱をどのように有利に使用することができるかについて説明する。図１の例では、熱交換器は、コンテナ１０１の外面、この例ではコンテナ１０１の屋根に取り付けられた燃料電池熱交換冷却モジュール１８８内に位置する。図１に示されるように、この燃料電池熱交換冷却モジュール１８８は、給湯源１３９５を提供することができる。有利なことに、特にコンテナ１０１が標準サイズの輸送コンテナである場合に、コンテナ１０１の輸送を支援するために、燃料電池熱交換冷却モジュール１８８は、コンテナ１０１から取り外し可能であり得る。

【0266】

図１３は、燃料電池冷却回路の一例を概略的に示す。燃料電池システム１３０２は、燃料電池１３０２から熱を除去するための燃料電池冷却ループ１３８８を含む。燃料電池を、空冷又は液体冷却することができ、したがって、燃料電池冷却ループ１３８８は、燃料電池から熱を除去するための、ガス又は液体のいずれかの流体を輸送することができる。

【0267】

図１３はまた、熱を必要とする局所的な用途にサービス提供するために使用することができるように、燃料電池冷却ループ１３８８から熱を伝達するための熱交換器１３８９を示す。局所的な用途は、給湯源を提供することと、暖房を提供することと、１つ以上のプロセスに加熱を提供することと、のうちの１つ以上を含むことができる。図１３に例示される例は、給湯源を提供することに関するが、当業者は、燃料電池冷却ループ１３８８から抽出される熱が他の多くの方法で良好に利用され得ることを容易に認識するであろう。

【0268】

この例では、図１３は、熱交換器１３８９を介して燃料電池冷却ループ１３８８から熱を受け取るための追加の冷却ループ１３９０を含む。更に、追加の冷却ループ１３９０は、給湯源として提供することができるように、水タンク１３９４中の水を選択的に加熱することができる。この例では、追加の冷却ループ１３９０に、追加の冷却ループ１３９０に流体を選択的に方向付けて水タンク１３９４中の水を加熱するように動作可能である１つ以上の弁がある。より具体的には、開かれると、追加の冷却ループ１３９０における流体を湯タンク回路１３９７に入れる、湯タンク回路弁１３９１と称される２つの弁がある。湯タンク回路１３９７は、湯タンク１３９４中の水を加熱するための別の熱交換器１３９３を含む。湯タンク回路弁１３９１が閉じられると、流体は、湯タンク回路１３９７の周りに移動しない。したがって、湯タンク回路弁１３９１を、オンデマンドで給湯源を提供するように動作させることができる。

【0269】

図１３はまた、追加の冷却ループ１３９０内の流体から大気に選択的に熱を伝達する熱除去コンポーネント１３９６を示す。この例では、熱除去コンポーネント１３９６は、未使用の熱を放散させるためのラジエータ及びファンを含む。いくつかの例では、熱除去コンポーネント１３９６は、追加の冷却ループ１３９０における流体の温度が所定の設定値を超えると自動的に作動する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12a】

【図12b】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源コンセントと、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池と、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された電池と、
前記燃料電池によって提供されるＤＣ電圧を、前記電源コンセントに提供するためのインバータＡＣ電圧に変換するためのインバータと、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタと、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、
コントローラであって、
前記電源コンセントに接続された外部負荷によって必要とされる電力の量を表すシステム負荷信号を受信することと、
前記燃料電池の１つ以上の動作パラメータを表す１つ以上の燃料電池パラメータを受信することと、
前記システム負荷信号及び前記１つ以上の燃料電池パラメータに基づいて、燃料電池電力制御信号を提供することであって、前記燃料電池電力制御信号が、前記燃料電池の制御パラメータを設定するためのものであり、かつ／又は前記インバータの制御パラメータを設定するためのものである、提供することと、を行うように構成されている、コントローラと、
を備える発電システム。

【請求項2】

前記コントローラが、
前記電池の充電のレベルを表す電池充電信号を受信することと、
前記電池充電信号にも基づいて、前記燃料電池電力制御信号を提供することと、を行うように更に構成されている、請求項１に記載の発電システム。

【請求項3】

前記コントローラが、
前記システム負荷信号及び前記電池充電信号に基づいて、燃料電池目標値を決定することであって、前記燃料電池目標値が、前記燃料電池の目標レベルを表す、決定することと、
前記燃料電池目標値に基づいて、燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている、請求項２に記載の発電システム。

【請求項4】

前記燃料電池が、前記電源コンセントに電力を提供し、かつまた前記電池を充電するように構成されている、請求項３に記載の発電システム。

【請求項5】

前記発電システムが、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタを更に含み、
前記コントローラが、
前記グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給信号を受信することと、
前記グリッド供給信号にも基づいて、前記燃料電池目標値を決定することと、を行うように更に構成されている、請求項３に記載の発電システム。

【請求項6】

前記発電システムが、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタを更に含み、
前記コントローラが、
前記グリッド供給の特性を表すグリッド供給特性信号を受信することと、
前記グリッド供給特性信号にも基づいて、前記燃料電池電力制御信号を提供することと、を行うように更に構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項7】

前記グリッド供給特性信号が、前記グリッド供給の電力レベルを表すグリッド供給電力レベルを含み、
前記コントローラが、
前記システム負荷信号に基づいて、供給閾値を決定することと、
前記グリッド供給電力レベルを前記供給閾値と比較することと、
前記グリッド供給電力レベルが前記供給閾値未満である場合には、前記燃料電池が前記電源コンセントに電力を提供するように前記燃料電池電力制御信号を設定することと、
前記グリッド供給電圧レベルが前記供給閾値以上である場合には、前記燃料電池が前記電源コンセントに電力を提供しないように前記燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている、請求項６に記載の発電システム。

【請求項8】

前記コントローラが、
前記グリッド供給電力レベルと前記供給閾値との間の差に基づいて、燃料電池目標電流を決定することと、
前記グリッド供給電力レベルが前記供給閾値未満である場合には、前記燃料電池目標電流に基づいて、前記燃料電池電力制御信号を設定することと、を行うように構成されている、請求項７に記載の発電システム。

【請求項9】

前記燃料電池が、前記電源コンセントに電力を提供するように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項10】

前記燃料電池が、前記電池を充電するための電力を提供するように構成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項11】

前記燃料電池と前記電池との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータを更に備える、請求項１０に記載の発電システム。

【請求項12】

発電システムであって、
電源コンセント、
前記電源コンセントに選択的に電力を提供するように構成された燃料電池、
電池、
グリッド供給電力を受け取るためのグリッド供給コネクタ、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されており、
前記ＵＰＳが、前記ＵＰＳが前記グリッド入力端子及び／又は前記電池接続端子で受け取る電力を前記電源出力端子に提供するように構成されており、
前記ＵＰＳが、前記電池を充電するために、前記ＵＰＳが前記グリッド入力端子で受け取る電力を前記電池接続端子に提供するように構成されている、無停電電源装置ＵＰＳを備える、発電システム。

【請求項13】

前記燃料電池によって提供されるＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、前記インバータが、前記インバータＡＣ電圧を前記電源コンセントに提供するように構成されている、インバータを更に備える、請求項１２に記載の発電システム。

【請求項14】

前記燃料電池が、前記電池を充電するための電力を提供するように構成されている、請求項１２又は１３に記載の発電システム。

【請求項15】

発電システムであって、
電源コンセントと、
ＤＣ出力電圧をインバータＡＣ電圧に変換するように構成されたインバータであって、前記インバータが、前記インバータＡＣ電圧を前記電源コンセントに提供するように構成されている、インバータと、
電池と、
グリッド供給電圧を受け取るためのグリッド供給コネクタと、
グリッド入力端子、電源出力端子、及び電池接続端子を有する無停電電源装置ＵＰＳであって、
前記グリッド入力端子が、前記グリッド供給コネクタに接続されており、
前記電源出力端子が、前記電源コンセントに接続されており、
前記電池接続端子が、前記電池に接続されている、無停電電源装置ＵＰＳと、
コントローラであって、
前記グリッド供給電圧の特性レベルを表すグリッド供給特性信号を受信することと、
前記グリッド供給特性信号に基づいて、前記インバータにインバータ制御信号を提供することであって、前記インバータ制御信号が、供給される前記インバータ電力出力を設定又は制限するためのものである、提供することと、を行うように構成されている、コントローラと、を備える、発電システム。

【請求項16】

ＤＣ出力電圧を提供するように構成された燃料電池を更に備え、
前記インバータが、前記燃料電池によって提供される前記ＤＣ出力電圧を前記インバータＡＣ電圧に変換するように構成されている、請求項１５に記載の発電システム。

【請求項17】

前記ＵＰＳの前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に選択的に接続するように構成された再循環開閉器を更に備える、請求項１５又は１６に記載の発電システム。

【請求項18】

前記コントローラが、前記グリッド供給特性信号に基づいて、前記再循環開閉器を動作させるように構成されている、請求項１７に記載の発電システム。

【請求項19】

前記コントローラが、前記再循環開閉器が前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に接続するように、前記再循環開閉器を動作させるように構成されている、請求項１７又は１８に記載の発電システム。

【請求項20】

前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから選択的に切断するように構成されたグリッド分離開閉器を更に備える、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項21】

前記コントローラが、前記グリッド供給特性信号に基づいて、前記グリッド分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項２０に記載の発電システム。

【請求項22】

前記コントローラが、前記グリッド供給特性信号がグリッド供給品質閾値を満たさない場合、前記グリッド分離開閉器が前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから切断するように、前記グリッド分離開閉器を動作させるように構成されている、請求項２０に記載の発電システム。

【請求項23】

前記コントローラが、
前記グリッド分離開閉器が前記ＵＰＳの前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に接続するように前記コントローラが前記再循環開閉器を設定する前に、前記グリッド分離開閉器が前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから切断するように、前記グリッド分離開閉器を設定するように構成されている、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項24】

前記コントローラが、
前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子を前記グリッド供給コネクタから切断するように前記グリッド分離開閉器を設定することと、前記ＵＰＳの前記電源出力端子を前記ＵＰＳの前記グリッド入力端子に接続するように、前記再循環開閉器を設定することと、の間に最小の時間遅延を適用するように構成されている、請求項２３に記載の発電システム。

【請求項25】

前記再循環開閉器が、前記電源出力端子の保護接地端子を、中性端子と、任意選択で１つ以上の局在化された接地棒、又は同様の接地装置と、に選択的に接続するように構成されている、請求項１７～２４のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項26】

前記電源出力端子の前記保護接地端子が、前記グリッド入力端子の保護接地端子に選択的に接続される、請求項２５に記載の発電システム。

【国際調査報告】