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JP2008543674A - ハイブリッド車に好適な発電システム - Google Patents

ハイブリッド車に好適な発電システム Download PDF

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JP2008543674A
JP2008543674A JP2008518351A JP2008518351A JP2008543674A JP 2008543674 A JP2008543674 A JP 2008543674A JP 2008518351 A JP2008518351 A JP 2008518351A JP 2008518351 A JP2008518351 A JP 2008518351A JP 2008543674 A JP2008543674 A JP 2008543674A
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transmission mechanism
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デング，デュオ
ハーモン，ケント，エム
フランクリン，ジョン，ディー
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Continental Automotive Systems Inc
Original Assignee
Siemens VDO Automotive Corp
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Publication date
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Abstract

ハイブリッド車にスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを付加することによってAC電力バスから負荷へ選択的に電力を供給し、追加するハードウェアを最小限に抑えながら、且つ/または車両が静止している状態で、車両上の待機発電能力を与える。

Description

発明の背景
本願は広くは発電の分野に係わり、より具体的には電動機及び/または発電機のような電気機械を内燃機関のようなエンジンと併用する車両のようなハイブリッド車における発電に係わる。
関連技術の説明
ハイブリッド車の形態は多様であるが、典型的には発電装置、蓄電装置、及び電気機械を含む。発電装置は、例えば、内燃機関の形態を取ることがある。蓄電装置は、例えば、一連の化学電池セルまたはスーパー-またはウルトラキャパシタ、フライホイールなどの形態をとることがある。電気機械は電動機及び/または発電機の形態を取ることがある。例えば、電気機械は交流(AC)電動機の形態を取ることがある。
ハイブリッド車が採用する伝動機構の構造は多様である。例えば、ハイブリッド車は車両用電動機への給電及び蓄電装置の充電に当てられる電力を生成する発電機を含む直列型を採用することがある。車両用電動機は車両のための一次推進力を提供し、例えば、1組のホイールに結合させることができる。これに代わる構造として、ハイブリッド車は内燃機関との直接的な機械的連結を介して、且つ車両用電動機を介して一次推進力を提供する並列型構造を採用することもできる。上記直列及び並列型構造の組み合わせを含む伝動機構の構造を採用するハイブリッド車も公知である。
ハイブリッド車上でのAC電力の発電に関して種々のアプローチが提案されている。その1つとして、低電圧（例えば、12V DC）直流(DC)を適当な周波数（例えば、60Hz AC）に変換する低電力インバータを採用するアプローチがある。このアプローチでは出力に厳しい制約があり、車両の低電圧（例えば、12V DC）システムに大きい負荷が加わる。車両に補助発電機及び別設の二次内燃機関を搭載して高レベルのAC電力を生成するというアプローチもある。このアプローチの欠点として、別設の二次内燃機関に伴うコストと複雑化が挙げられる。このアプローチにはこのほかにも、二次エンジンの低効率と、二次エンジンから発生する騒音及び汚染物質に関して本来なら採用すべき対策の不備という問題点もある。一次内燃機関から取り出される動力で駆動される発電機を搭載するアプローチも提案されている。このアプローチの問題点は別設の発電機に伴うコストと複雑化である。このアプローチのさらに他の問題点として、動力取出し機構が大きいスペースを占めることと、動力取出し機構に関連するエネルギー損失に起因する効率低下が挙げられる。
車両が静止している状態で使用するAC電力を車上で生成させること、及び/または付加するハードウェアおよびハイブリッド車構造の混乱を最小限に抑えながらハイブリッド車上でAC電力を生成することができれば有益である。
発明の概要
少なくとも１つの実施態様において、ハイブリッド車用動力システムは、少なくとも1つの動作モードにおいてハイブリッド車を推進するように動作し、少なくとも1つの動作モードにおいてAC電力を生成する電気機械と；電気機械に接続されてAC電力を搬送するAC電力バスと；ハイブリッド車を推進する一方、少なくとも1つの動作モードにおいて電気機械を駆動するように動作するエンジンと；DC電力を蓄え且つ放出するように作用する蓄電装置と；蓄電装置に電気的に接続されてDC電力を搬送するDC電力バスと；DC電力バスとAC電力バスの間に電気的に接続され、DC電力バスによって搬送されるDC電力をAC電力バスによって搬送されるAC電力に変換する第1 DC/AC電力コンバータと；AC電力バスに電気的に接続され、AC電力バスから負荷へ選択的に給電するように動作することができるスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを含む。
少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムは、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールからの信号に応答して第1 DC/AC電力インバータを制御するように接続された第1 DC/AC電力コンバータ・コントローラをも含む。少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムはDC/AC電力コンバータ・コントローラからの信号に応答して、エンジンを制御するように接続されたエンジン・コントローラをも含む。
少なくとも1つの実施態様において、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールはAC電力バスと負荷が選択的に接続できる1組の出力コネクタとの間に電気的に接続可能な変圧器を含むことができる。少なくとも1つの実施態様において、変圧器はDelta形状に構成された1組の一次巻線とWye形状に構成された1組の二次巻線とから成るDelta-Wye変圧器である。
少なくとも1つの実施態様において、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールは変圧器の一次巻線とAC電力バスの間に電気的に接続された1組のインダクタをも含む。少なくとも1つの実施態様において、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールはインダクタとAC電力バスの間に電気的に接続された1組の回路遮断器をも含む。少なくとも1つの実施態様において、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールは変圧器の二次巻線と1組の出力コネクタの間に電気的に接続された1組の負荷スイッチをも含む。少なくとも1つの実施態様において、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールは1組の負荷スイッチと1組の出力コネクタの間に電気的に接続された1組のヒューズをも含む。少なくとも1つの実施態様において、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールは第1 DC/AC電力インバータ・コントローラに応答する機能ON/OFFスイッチをも含む。
少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムは変圧器からの出力コネクタの1つと接続する中性線をも含む。少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムは電気機械からの出力コネクタの1つと接続する中性線をも含む。
少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムはエンジン及び電気機械の少なくとも1つを介して駆動されるように接続されたAC発電機と；AC発電機と蓄電装置の間に接続されて、AC発電機によって生成されたAC電力を蓄電装置によって蓄えられるDC電力に変換するように作用するAC/DC電力インバータをも含む。
少なくとも1つの実施態様において、第1 DC/AC電力コンバータがインバータとして動作することができる。少なくとも1つの実施態様において、第1 DC/AC電力コンバータが1つのモードにおいてインバータとして、他のモードにおいて整流器として双方向に動作することができる。
少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムは1組のホイールと；エンジン及び電気機械をこの1組のホイールと機械的に連動させる割歯車をも含む。少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムはホイールの撓み継ぎ手と；エンジンを電気機械と機械的に連動させる撓み継ぎ手部材と；電気機械を1組のホイールと機械的に連動させるトランスミッションをも含む。
少なくとも1つの実施態様において、ハイブリッド動力システムはDC電力バスとスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールの間に電気的に接続された第2 DC/AC電力コンバータと；第2 DC/AC電力コンバータの動作を制御するように接続された第2 DC/AC電力コンバータをも含む。
図中同じ参照番号は相似の素子または動作を示す。図面における素子のサイズ及び相対位置間の距離は必ずしも正確な縮尺に基づいてはいない。例えば、種々の素子の形状や角度は縮尺に忠実ではなく、図示の便宜上実際の縮尺よりも任意に拡大し、実際の間隔とは異なる相対位置で示してある。さらにまた、図示してある素子の具体的な形状は必ずしも特定素子の実際の形状に関する情報を伝える意図で図示したものではなく、解り易くするために選択したに過ぎない。
種々の実施態様が正しく理解されるように、開示内容の詳細を以下に説明する。但し、当業者ならば、これら特定の細部の1つまたは2つ以上を欠いても、または他の方法、他の構成部材、他の材料でも実施が可能であることは容易に理解するところであろう。場合によっては、内燃機関、冷却機構、伝動機構、さらには、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、アプリケーション専用集積回路（ASIC)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA)及び/またはメモリと連携する公知の構造は、実施態様の記述は必要以上に煩雑になるのを避けるため詳細な説明は省略した。
文脈上必要でない限り、明細書及びこれに続く特許請求の範囲の全文を通して、「・・・を含む」及びその変形はオープンな、包括的な語、即ち、「・・・を含むが、その対象に制限されない」ことを意味すると解釈されたい。
明細書前文を通して「1つの実施態様」または「或る実施態様」という語はその実施態様に関連して記述されている特定の構成要件、構造または特徴が少なくとも1つの実施態様に含まれるということを意味する。即ち、この明細書の全文の種々の箇所に現れる「１つの実施態様」または「或る実施態様」というフレーズは必ずしもこの実施態様だけを指しているとは限らない。また、1つまたは2つ以上の実施態様において特定の構成要件、構造または特徴を適当な態様で組み合わせることができる。
この明細書において設ける見出しは便宜上のものであって実施態様の範囲または意味を解釈するものではない。
本発明は、例えば、従来タイプの並列型ハイブリッド車に利用できる新しい待機発電構造またはトポロジーを提供する。この新しいトポロジーでは、従来のハイブリッド車における伝動機構に新たにスイッチ/パワー・コンディショニング(SPC)モジュールが加えられる。
新しいトポロジーは従来のアプローチとは少なくとも3つの機能的相違点を有する。新しいトポロジーは既存の原動力（例えば、内燃機関）を利用することによって発電のための回転エネルギーを提供する。従来のアプローチのうちには、待機発電機を駆動するため、ハイブリッド車に二次内燃機関を搭載するというアプローチがあった。新しいトポロジーの幾つかは内燃機関の回転エネルギーを60ヘルツ(Hz)交流(AC)電力に変換するために既存のスターター/発電機/電動機を補助するユニットを利用する。公知アプローチの例として、12V交流発電機によって一次内燃機関の回転エネルギーを12V 直流(DC)電力に変換し、これを60Hz AC電力に変流する低出力インバータを採用するものがあった。さらに他の公知アプローチとして、ハイブリッド車に待機発電機及び電圧調整器を補足する動力取出し発電機を採用するとともに、内燃機関の回転エネルギーを60Hz AC電力に変換する動力取出し機構をも採用するアプローチがある。新しいトポロジーの幾つかは既存のDC/AC電力インバータ（例えば、インバータ）を利用して予備電力の出力電圧を調整する。
図１は従来型の並列接続方式伝動システム12を含むハイブリッド車10を示す。
伝動システム12はエンジン14と、例えば、車両用電動機16のような電動機を含み、それぞれが割歯車/伝動機構18を介して連動することによって1つまたは2つ以上のホイール20に駆動トルク/動力を提供する。エンジン14は、例えば、内燃機関などのような多様な形式から選択すればよい。高い信頼性、保守を全く、または殆ど必要としない点、及び高い能率に鑑み、車両用電動機16としてはAC電動機が好適である。伝動システム12は、例えば、伝動システム12をニュートラル状態にするため、ホイール20を割歯車伝動機構18との係合状態から離脱させるように動作するクラッチ22を含むことができる。
AC発電機24は動力取出し機構26を介して駆動されてAC充電電力を発生させる。第1 AC/DC電力コンバータ28はAC発電機24によって発生させられるAC充電電力を整流することによって蓄電装置30、例えば、化学電池または化学電池セルを充電する。DC/ACインバータ32は蓄電装置30からのDC電力を変換することによってAC電力を供給して車両用電動機16を駆動する。蓄電装置30を充電するために電力系統に接続する充電器がない場合には、伝動システム12に対する駆動エネルギーは全面的にエンジン14から得ることになる。
駆動システム12は制御サブシステムをも含み、このサブシステムはエンジン・コントローラ34、インバータ・コントローラ36、及びエンジン・コントローラ34とインバータ・コントローラ36を交信可能に連動させるコントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)バス38を含む。
エンジン・コントローラ34はエンジン14の動作を制御する。例えば、エンジン・コントローラ34はエンジン14の1つまたは2つ以上の燃料噴射器及び/または弁の動作を制御することができる。具体的には、エンジン・コントローラ34は1つまたは2つ以上のマイクロプロセッサ、DSP、ASIC、及び/またはFPGAの形態を取ることができ、1つまたは2つ以上のメモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び/またはリードオンリーメモリ(ROM)を含むことができる。エンジン・コントローラ34は1本または2本以上の信号バス39を介してエンジン14へ制御信号を送信及び/またはエンジン14からフィードバック信号を受信する。エンジン・コントローラ34はまた、車両用電動機16のロータの速度及び/または位置を示す速度/位置センサ40からの信号を受信することができる。
インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータ32の動作を制御する。例えば、インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータ32の電力半導体スイッチを制御することによって蓄電装置30から車両用電動機16に供給される電力を変換することができる。実施態様によっては、インバータ・コントローラ36が複合的な車両/インバータ・コントローラの形態を取ることがある。インバータ・コントローラ36は1つまたは2つ以上のマイクロプロセッサ、DSP、ASIC、及び/またはFPGAの形態を取ることができ、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び/またはリードオンリーメモリ(ROM)のような1つまたは2つ以上のメモリを含むことができる。インバータ・コントローラ36は1本または2本以上の信号バス41を介してDC/ACインバータ32へ制御信号を送信及び/またはDC/ACインバータ32からフィードバック信号を受信する。インバータ・コントローラ36はまた、DC/ACインバータ32から車両用電動機16へAC電力を供給する高圧電力バス44における電流を示す電流センサ42からの信号を受信することもできる。高圧電力バス44は、例えば、三相AC電力バスの形態を取ることができる。インバータ・コントローラ36はまた、コントロール・パワー・モジュール46から、蓄電装置30の電力、電圧及び/または充電レベルを示す信号を受信することもできる。また、インバータ・コントローラ36はスイッチSW0を制御することによって蓄電装置30をDC/ACインバータ32と接続したり、遮断したりすることができる。
図２は、従来の並列型ハイブリッド車のトポロジーと併用可能な新しい待機発電トポロジーを採用したハイブリッド車10を示す。図２に示す伝動システム12は図１に示した従来型伝動システム12と同じまたは相似の構成部品を含む。共通の構造及び動作には同じ参照番号を付してある。動作及び構造上の著しい相違点だけを以下に説明する。
車両用電動機16に代えて、図２に示す実施態様は発電機として機能するとともに1次原動機または車両用電動機としても機能する電気的装置を採用する。電気機械17は誘導電動機(IM)または永久磁石内蔵(IPM)同期電動機の形態を取ることが好ましい。図１に示した種々の部品のほかに、図２に示す伝動システム12はスイッチ/パワー・コンディショニング(SPC)モジュール50及びSPCモジュール50とインバータ・コントローラ36との間の交信を可能にする1本または2本以上の信号ラインまたはバス51をも含む。SPCモジュール50は高圧ACバス44と電気的に接続し、車内で発生させた動力を負荷、例えば、カスタマー負荷52に供給するように作用する。
図３は1つの実施態様として、図２のSPCモジュール50に使用するのに好適な回路トポロジーを含む伝動システム12の一部を示す。
図示のように、電気機械17は第1モードで電動機として、例えば、一次駆動装置または車両用電動機として動作し、第2モードで発電機として動作することができる。高圧ACバス44は三相電力バスの形態を取ることができ、電流センサ42（図２）は三相ACバス44の相ごとに1つの電流センサCS1、CS2、CS3が連携するように複数の個別電流センサを含むことができる。AC発電機24はACバス54を介してAC/DC電力コンバータ28に三相電力を供給し、AC/DC電力インバータ28はDCバス56を介してDC電力を供給することによって蓄電装置30を充電することができる。
これも図示したように、DC/ACインバータ32はDC電力バス62を形成するDC電圧レール間に接続された複数対（例えば、上、下）の電力半導体スイッチ及び逆並列接続ダイオード（一括して58）を含むことができる。金属酸化膜半導体(MOSFET)及び/または絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)の形態を取ることができる。逆並列接続ダイオードは、例えば、個別シリコンカーバイド・ダイオードの形態を取るか、または電力半導体スイッチの本体ダイオードを形成することができる。電力半導体スイッチはインバータ・コントローラ36からのゲート信号に応答する。実施態様によっては、DC/ACインバータ32が（図６に示すように、コンバータ及び/または整流器コントローラ・モードで動作する）双方向電力コンバータ・コントローラ37の制御下にコンバータとして動作することができる。
給電用DC電力バス62を横切ってDC/ACインバータ32と蓄電装置30の間にキャパシタC1を接続することができる。電圧センサvs0はDC電力バス62における電圧Vdcを検知または測定し、インバータ・コントローラ36への電圧を示す信号を出力することができる。
SPCモジュール50はインバータ・コントローラ36によって作動されてSPCモジュール50を選択的に使用可能/使用不能にする機能ON/OFFスイッチSW1を含む。SPCモジュール50はAC電力バス44と負荷52（図２）の間に電気的に接続可能な変圧器66を含む。具体的には、変圧器66は三相線A、B、C及び中性線Nを介して車上で負荷52（図２）に給電する。変圧器66は、例えば、Delta-Wye変圧器の形態を取ることが好ましい。SPCモジュール50はAC電力バス４４によって供給されるAC電力のそれぞれの相に1個が対応し、変圧器66の一次巻線66aとAC電力バス44の間に電気的に接続される1組のインダクタLa、Lb、Lcをも含む。
SPCモジュール50は交信可能に接続されてインバータ・コントローラ36への電流量を示す信号を出力する1組の電流センサを含む。例えば、インダクタLa、Lb、Lcから変圧器66の一次巻線66aに供給されるAC電力の相ごとに1個の電流センサCSa、CSb、CScを設けることができる。SPCモジュール50は交信可能に接続されてインバータ・コントローラ36への電圧量を示す信号を出力する1組の電圧センサをも含む。例えば、AC電力のそれぞれの位相対ごとにこれを横切って電気的に接続された1組の入力キャパシタCa、Cb、Ccをも含むことができる。
SPCモジュール50はインバータ・コントローラ36からの信号に応答して変圧器66の二次巻線66bを負荷52（図２）と電気的に接続したり遮断したりするように互いに連動する1組の負荷コンタクタまたはスイッチSW2を含む。また、SPCモジュール50はSPCモジュール50をACバス44と電気的に接続したり遮断したりするように互いに連動する回路遮断器またはコンタクタ68を含むこともできる。さらにまた、SPCモジュール50はSPCモジュール50を負荷52（図２）と電気的に接続したり遮断したりするヒューズをも含むことができる。例えば、SPCモジュール50はAC電力の相ごとに1個のヒューズfs1、fs2、fs3を含むことができる。
図４は他の実施態様として、図２のSPCモジュール50に採用するのに好適な回路トポロジーを含む伝動機構12の一部を示す。図４に示す実施例は図３に示した実施例と同じかまたは類似の構成素子を数多く含んでいる。共通する構造及び作用には同じ参照番号を付してある。両実施例の動作及び構造に関する顕著な相違点だけを以下に説明する。
図４の実施例は変圧器66（図３）を採用していない。従って、中性線Nは変圧器66からではなく電気機械17から給電される。
図３に示した実施例とは異なり、図４に示す実施例では、キャパシタCa、Cb、Ccが対応の相及び電気機械17からの中性線Nを横切って電気的に接続されている。図４の実施例においても、AC位相のそれぞれと中性線Nを横切って電圧センサVS1、VS2、VS3が電気的に接続されている。
ハイブリッド車10が運転されていない時、例えば、路上を走行していない時、SPCモジュール50を採用する伝動システム12を、エンジン14の全出力定格を使用できる待機発電機として利用することができる。
SPCモジュール50を採用する伝動システム12の動作の概要を以下に説明する。
ハイブリッド車10を停止させ、キーをオフにし、手動ブレーキをセットすることによってハイブリッド車10が動かないようにする。クラッチ22を手動でまたは自動的にニュートラル位置にセットすることによって割歯車/伝動機構18をホイール20（図２）から切り離す。インバータ・コントローラ36が機能ON/OFFスイッチSW1(図３及び４）を閉じることによってSPCモジュール50を機能可能な状態にする。インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータ32を蓄電装置30（図３及び４）と接続するスイッチSWOを閉じる。
エンジン・コントローラ34（図２）はその速度制御機能を不能にする。インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータ32（図３及び４）のためのゲート制御信号60を可能化する。DC/ACインバータ32は蓄電装置30からのDC電力を電気機械17のためのAC電力に切り替える。これに応答して電気機械17は割歯車/伝動機構18を介してエンジン14を駆動する。
回転に応答してエンジン14が始動する。電動機シャフトの回転速度が電動機シャフト回転速度閾値（例えば、300 rpm）、予め設定された許容範囲内の設定値などに達するか、またはこれを超えると、インバータ・コントローラ36が電気機械17の動作モードをドライブ動作モードから自由回転動作モードへ切り替える。動作モード切替えの一部として、インバータ・コントローラ36は幾つもの動作を行なうことができる。例えば、インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータによって電気機械17へ供給される出力電流をゼロに落とすことができる。また、例えば、インバータ・コントローラ36は電気機械17が自由回転モードにあることを、CANバス38（図2）を介してエンジン・コントローラ34に通報することができる。
これに応答して、エンジン・コントローラ34はその速度制御機能を可能にし、CANバス38を介してインバータ・コントローラ36に対して、エンジン・コントローラ34は割歯車/伝動機構18のための速度制御を引受けたことを通報することができる。エンジン・コントローラ34は割歯車/伝動機構18の回転速度をほぼ閾値（例えば、電動機シャフト端において1800 rpm ± 許容値）に調整する。
電気機械17の電動機シャフト回転速度が閾値（例えば、4極電動機において1750 rpm）に達すると、インバータ・コントローラ36が電気機械17の動作モードを自由回転モードから発電動作モードに切り替える。動作モード切替えの一部として、インバータ・コントローラ36は多くの動作を行なう。例えば、インバータ・コントローラ36はエンジン・コントローラ34が割歯車伝動機構18の速度制御を引受けたかどうかを示唆するフラグをチェックし、フラグが真であるかどうかを確認することができる（例えば、論理値“1”に設定されたフラグ）。また、例えば、インバータ・コントローラ36は電動機シャフトの回転速度をチェックすることによってこの回転速度が閾値（例えば、1800 rpm ± 許容値）に達したかどうかを確認する。もしフラグが論理値“1”であり、電動機シャフト回転速度が1800 rpm ± 許容値なら、インバータ・コントローラ36は電流のトルク成分（即ち、q-成分）=０、電流の磁化成分（即ち、d-成分=電気機械17の基準値、となるように設定する。
インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータ32を可能化して電気機械17に対して相電流を出力させることによって、電気機械17を一次発電機として動作させる。インバータ・コントローラ36はDC/ACインバータ32から電気機械17への出力電流を、電流のトルク成分=０、電流の磁化成分=電気機械17の基準値となるように制御する。この機能は感知される電動機シャフト回転速度/位置信号、感知されるインバータ出力相電圧、感知される相電流及びベクトル制御アルゴリズム、などに基づいて行なわれる。即ち、電気機械へのAC実電力の供給が中断される。
インバータ・コントローラ36はその内部電圧調整器を可能化する。電圧調整器への入力は発電システムの予め設定した電圧の大きさと感知した電圧の大きさの差である。電圧調整器からの出力は電動機の磁化電流を調整すべく予め設定した電流の磁化成分を調整するように使用される。磁化電流レベルは、電動機の誘導電圧（逆起電力）が発電システムの電圧を予め設定した値に等しくなるように調整される。
インバータ・コントローラ36は電圧センサVS1、VS2、VS3（図３または４）を介して出力電圧の振幅及び周波数をチェックする。出力電圧の振幅及び周波数が設定値（例えば、予め設定された許容範囲内で120V、60Hz）に等しければ、インバータ・コントローラ36はSPCモジュール50における負荷スイッチSW2を閉じることによって、負荷52に電力を供給する。その結果、システムは発電機として機能し、エンジン14は発電機として動作する電気機械17へ電力を入力し、DC/ACインバータ32は発電機として動作する電気機械に無効電力を提供する。インバータ・コントローラ36における電圧調整器は発電機として動作する電気機械における誘導電圧を発生させるための磁化電流を制御することによって発電システムの出力電圧を制御する。
インバータ・コントローラ36は発電システム周波数の感知を続行し、感知された周波数を、CANバス38（図１及び２）を介してエンジン・コントローラ34へ転送する。発電システムに必要な周波数及びインバータ・コントローラ36からの感知された周波数に基づいて、エンジン・コントローラ34における伝動機構回転速度コントローラが伝動機構の回転速度（即ち、発電機シャフトの回転速度）を調整することによって発電システムの出力周波数を制御する。
発電動作モードにおいて、電気機械17は負荷52に電力を提供し、エンジン14はこの時点で発電機として動作する電気機械17に対してエネルギー/パワーを（割歯車/伝動機構18を介してトルクを）直接供給する。上述したように、システム中のDC/ACインバータ32は発電機として動作する電気機械17に磁化電流、即ち、無効電力を提供し、磁化電流を調整することによって発電システムの出力電圧を調整する。DC/ACインバータ32が電気機械17に、従って、負荷52に無効電力だけを供給すると、DC/ACインバータ32は蓄電装置30からエネルギーを吸収しないから、エンジン14が蓄電装置30（図２）にエネルギー（実電力）を供給する必要はない。
但し、適正な制御によって、DC/ACインバータ32は負荷52に対して実電力及び/または無効電力を提供することもできる。DC/ACインバータ32が負荷52に対して実電力を出力すると、DC/ACインバータ32は発電システム（図３または４）における蓄電装置30からエネルギーを吸収する。蓄電装置30へ供給されるエネルギー（実電力）はAC発電機24及びAC/DC電力インバータ28（図２）を介してエンジン14からも来る。
DC/ACインバータ32は上記の態様で電力供給を行なうから、発電システム12の出力電力を電気機械17のみから、または蓄電装置30及びDC/ACインバータ32を介して電気機械17及びAC発電機24の双方から引き出すことができる。従って、このような態様は発電システムに比較的高い、連続的な、または短時間の出力定格を有する発電システムを可能にし、出力の質などの向上に寄与することができる。
図３に示すトポロジーは発電システムの出力側に設けたDelta-Wye-n変圧器66によって不平衡負荷に極めて有効に対処することができる。変圧器66はA巻線における大量の不平衡成分（ゼロ-シーケンス成分）を吸収し、不平衡の軽微な電流が電気機械17へ流入するから、電気機械17の出力端子における電圧の不平衡は軽微である。変圧器66はまた発電システムと負荷52との間の電位隔離を可能にする。但し、発電システムの想定出力定格の110%に相当する定格を有する変圧器66を選択することが望ましい。結果として、変圧器66の容積、重量及びコストが大きくなる可能性がある。
図４に示すトポロジーは電気機械17の中性線Nを負荷側の中性端子に接続することによって不平衡負荷に対処することができる。（ゼロ-シーケンス成分を含む）不平衡電流成分は全部電気機械17へ流入する。もし不平衡負荷を或るレベル以下に（例えば、三相間の平均位相負荷との負荷の差が約20%未満となるように）制御すれば、発電システムは位相間の適正な電圧平衡を可能にする。この発電システム12の場合、厳しい不平衡負荷条件の下では、図３に示すトポロジーを採用する発電システムと比較して、三相間の電圧を平衡させるのは困難である。但し、需要者側で特定の使用目的に車両外変圧器を必要とするか、または利用可能なら、負荷と図４に示す発電システムの出力端子との間に車両外変圧器を接続することができる。変圧器66を省く図４に示すトポロジーは車両10に据え付けられる携帯発電装置に好適である。
図５は従来の並列型ハイブリッド車トポロジーと併用可能な新しい待機発電トポロジーを採用するハイブリッド車10の実施例を示す。図５に示す伝動システム12は図２に示した従来の伝動システム12と同じか、または相似の構成素子を含む。両者に共通の構造及び動作には同じ参照番号を付した。動作及び構造の顕著な相違点のみを以下に説明する。
図５に示す実施例では、エンジン14と電気機械17の間に、割歯車/伝動機構18の代わりに撓み継ぎ手70を設ける。図５の実施例は駆動軸72、トランスミッション74、及びトランスファーケース76、及び/または自在継ぎ手78を介して電気機械17からホイール20を駆動する。1本の車軸及び1対のホイール20を駆動する場合を図示したが、電気機械17は複数の車軸及び/または複数対のホイール20をも駆動することができ、他の形態の推進手段、例えば、（図示しないが）船舶または航空機のプロペラを駆動することもできる。
図５の実施例はAC発電機24及びAC/DC電力インバータ28を省く。図５の実施例はDC/ACインバータ32の代わりに双方向電力インバータ33を、インバータ・コントローラ36の代わりに双方向電力コンバータ・コントローラ37を採用している。蓄電装置30は、例えば、回生制動モードにおいて、または電気機械17をエンジン14によって駆動する際に、整流器としての双方向電力コンバータ33の動作を介して充電することができる。これに加えて、またはこれに代わる態様として、利用可能なら、外部電源への接続によって蓄電装置30を充電することもできる。
図６はさらに他の実施例として、図５のSPCモジュール50に使用するのに好適な回路トポロジーを含む伝動機構12の一部を示す。図６に示す実施例は図４に示した実施例と同じか、または相似の構成素子を数多く含んでいる。共通の構造及び動作には同じ参照番号を付してある。動作及び構造の顕著な相違点だけを以下に説明する。
具体的には、図６の実施例は図４の実施例には存在したAC発電機24、AC/DC電力コンバータ28及び連携のバスを省くことによって、構造を簡潔化し、重量、及びこれに関連するコストを軽減する。
図７は従来の並列型ハイブリッド車トポロジーと併用できるハイブリッド車の他の実施例を示す。図７に示す伝動機構12は図５に示した従来の伝動機構12と同じか、または相似の構成素子を数多く含んでいる。共通の構造及び動作には同じ参照番号を付してある。動作及び構造の顕著な相違点だけを以下に説明する。
図７の実施例はDC電力バス62と電気的に接続された第2電力コンバータ80とCANバス38を介して情報及び/または命令を受信し、第2電力コンバータ80に制御信号を提供するように接続された第2電力コンバータ・コントローラ82を含む。第2電力コンバータ80及び第2電力コンバータ・コントローラ82はSPCモジュール50を含むモジュール84の一部を形成することができる。
図７の実施例において、エンジン14は発電機として作用する電気機械17を回転させるための動力を提供する。第1双方向電力コンバータ33は、DC電力バス62にDC電力を供給するため、電気機械17によって発電されたAC電力を整流する整流器として作用する。第2電力コンバータ80は負荷52にAC電力（例えば、60 Hz、120V AC）供給するため、DC電力バス62のDC電力をAC電力に変換するインバータとして作用する。汎用電源として、第2電力コンバータ80は不平衡負荷に対処できねばならない。3線出力をだけを利用する平衡三相負荷で電動機駆動用に第1電力コンバータ33を使用する場合、第1電力コンバータ33は不平衡負荷に充分対処できない。従って、第1及び第2電力コンバータ33、80は互いに異なる態様に設計されることになる。
図８は従来の並列型ハイブリッド車トポロジーと併用できる新しい待機発電機トポロジーを採用するハイブリッド車の他の実施例を示す。図８に示す伝動機構12は図７に示した従来の伝動機構12と同じか、または相似の構成素子を数多く含んでいる。共通の構造及び動作には同じ参照番号を付してある。動作及び構造の顕著な相違点だけを以下に説明する。
図８の実施例では、第2電力コンバータ80の出力端子に中性出力を有するDelta-Wye変圧器を加える。これによって、第1及び第2電力コンバータ33、80の双方に同じ設計を採用することが可能になる。変圧器66を、不平衡負荷に対処できるように設計することができる。
以上に述べたように、この新しいトポロジーは最小限のハードウェアを追加するだけでハイブリッド車に高度の待機発電機能を加えることができる。このような成果はハイブリッド車の構造に既に含まれている多くの構成素子、例えば、連携する冷却システムや騒音及び汚染物質に関する排気システムのあらゆる対策を含めたエンジン；駆動補助電動機；電力インバータ；及び伝動制御システムなどを活用することによって達成される。ハイブリッド車にあらたに加えられるのは予備負荷素子へのスイッチングとパワー・コンディショニングだけである。
上記トポロジーは既存のエンジンの全能力を発電に有効に利用することを可能にする。上記トポロジーはまた、公知アプローチよりもはるかに効率的な態様で既存の車両部品を活用することができる。リンケージまたは機構を追加することなく動力が回転エネルギーからAC電力（例えば、60 Hz）に直接変換される。上記トポロジーは既存のハイブリッド車に使用されている既存の伝動機構の設計に大きい変更を加える必要がない点でも有益である。
上記トポロジーは従来のエンジン駆動型発電機と電子式電力コンバータ型発電機とを組み合わせることによって新しいタイプの刃電システム“ハイブリッド発電システム”を形成する。従来のエンジン駆動型発電機または電子式電力コンバータ型発電機と比較して、“ハイブリッド発電システム”は次の点で優れた性能を有する：電圧の質における高調波の改善、過負荷耐量持続時間の改善、電圧調整の改善、及び迅速な過渡性能。
上記トポロジーは多種のハイブリッド車構造、例えば、電動機が直接エンジンと連動し、スターター/発電機/電動機シスト・ユニットとして使用される並列型ハイブリッド駆動システム、または直列型ハイブリッド駆動システムに利用することができる。上記トポロジーはハイブリッド・システム・バッテリに蓄えられているエネルギーを利用することによって短時間の電気的負荷増大を支えることができる。また、ハイブリッド車に組み込むことによって、発電システムを車両10の行くところ何処へでも容易に搬送することができる。
「要約」における記述をも含めて、図示実施例に関する以上の説明は本発明のすべてではなく、本発明を開示されている具体例だけに限定するものでもない。説明のため特定の実施例を説明したが、当業者ならば容易に理解できるように、本発明の思想と範囲を逸脱することなく多様な変更態様が可能である。本発明の開示内容は必ずしも実施例として述べたハイブリッド車に限らず、上記システムに基づく他の発電システムにも応用できる。
例えば、上記詳細な説明では、ブロックダイヤグラム、回路図及び実施例を介して装置及び/または方法の種々の態様を説明した。これらのブロックダイヤグラム、回路図及び実施例は1つまたは2つ以上の機能及び/または動作を含んでいるが、当業者には明らかなように、これらのブロックダイヤグラム、回路図及び実施例におけるそれぞれの機能及び/または動作は個々に及び/または一括して、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質的にはこれらの組み合わせによって実働化することができる。1つの実施態様において、本発明の主題は特定用途向け集積回路(ASIC)を介して実働化することができる。しかし、当業者には明らかなように、ここに開示した実施態様はその全部または一部を標準的な集積回路において、１つまたは2つ以上のコンピュータで実行される1つまたは2つ以上のコンピュータ・プログラムとして、1つまたは2つ以上のコントローラ（例えば、マイクロプロセッサ)で実行される1つまたは2つ以上のプログラムとして、ファームウェアとして、または実質的にこれらの組み合わせとしても実働化することができ、回路の設計及び/またはソフトウェアまたはファームウェアのためのコード書き込みも本明細書の開示内容から当業者が容易に推測できることである。
これも当業者の熟知するところであるが、ここに開示されている制御メカニズムは種々の形態のプログラムプロダクトとして提供することができ、図示の実施態様は制御メカニズムの提供に使用される信号搬送媒体の特定タイプに制限されない。信号搬送媒体の例としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク・ドライブ、CD ROM、ディジタルテープ、及びコンピュータ・メモリなどのような記録可能な媒体と；TDMまたはIPに基づく通信リンク（例えば、パケット・リンク）を利用するディジタル及びアナログ通信リンクのような伝送タイプの媒体が挙げられる。
以上に述べた種々の実施態様を組み合わせることによってさらに新しい実施態様を提供することができる。本明細書において言及した及び/または出願データ・シートに列記した米国特許、米国特許出願公報、米国特許出願、外国特許、外国特許出願及び非特許文献はいずれも参考のためそのまま本願明細書中に引用した。種々の特許、出願及び文献のシステム、回路及びコンセプトを採用すべく本発明の態様を変更することによって本発明のさらに新しい実施態様を提供することができる。
以上の詳細な説明を参考にして本発明に上記及びその他の変化を加えることができる。一般に、後記する請求項に使用されている文言を、本発明を明細書本文及び特許請求項において開示されている特定の実施態様に制限するように解釈すべきではなく、請求項に記載の通りに作用するすべての発電機及びすべての方法を包含するものと解釈すべきである。従って、本発明は開示されている具体的実施態様によって制限されず、その範囲はあくまでも後記する請求項によって定義される。
1つの実施態様として示す、従来型ハイブリッド車のブロックダイヤグラムである。 エンジンと車両用電動機とを伝動機構を介して連動させることによってハイブリッド車を推進させるようにした1つの実施態様として示す、車上でAC電力を供給するスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを含むハイブリッド車のブロックダイヤグラムである。 1つの実施態様として、図２のスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを実施するのに好適な回路トポロジーを示す回路図である。 他の実施態様として、図２のスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを実施するのに好適な回路トポロジーを示す回路図である。 他の実施態様として、車上でAC電力を供給するスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを含み、伝動装置を駆動することによってハイブリッド車を推進するように接続された電気機械をエンジンが駆動するハイブリッド車を、AC発電機及びAC/DCコンバータを省いて示すブロックダイヤグラムである。 他の実施態様として、図５のスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを実施するのに好適な回路トポロジーを示す回路図である。 さらに他の実施態様として、車上でAC電力を供給するスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを含むとともに、負荷に対してAC電力を供給するように動作する第2 AC/DC電力インバータ及びコントローラを含むハイブリッド車を示すブロックダイヤグラムである。 さらに他の実施態様として示す、車上でAC電力を供給するスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを含むとともに、第2 AC/DC・コンディショニング・モジュールを含み、第2 AC/DC電力インバータと負荷との間に変圧器を採用するハイブリッド車のブロックダイヤグラムである。

Claims (24)

  1. ハイブリッド車を作動する方法であって、
    DC蓄電装置から受けた直流(DC)電力を電力インバータによって交流(AC)実電力及びAC無効電力に変換し；
    AC実電力で電気機械を作動させることによってエンジンを始動させるためのトルクを発生させ；
    エンジン始動後、電気機械がDC蓄電装置から受けたDC電力から変換された少なくともAC無効電力を受けて発電モードで動作するように電力インバータを制御し；
    電気機械の出力電圧が設定電圧値に達し、且つ電気機械のAC周波数が設定周波数値に達した後、電気機械を発電機として動作させることによってAC電力を生成し、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを作動させてこのAC電力を負荷に供給するステップを含む、ハイブリッド車を作動する方法。
  2. AC実電力で電気機械を作動させてトルクを発生させるステップが、
    電気機械が発生させたトルクを伝動機構に供給し；
    発生したトルクを伝動機構からエンジンへ供給することによってエンジンを始動させるステップを含む請求項１に記載の方法。
  3. エンジンを始動させ、電気機械を発電モードで動作させた後、電気機械がDC蓄電装置からAC無効電力のみを受ける請求項1に記載の方法。
  4. エンジン始動後、
    電気機械を自由回転モードで動作させ；
    電気機械のAC周波数が設定周波数値となる回転速度でエンジンのシャフトを作動させるステップを含む請求項１に記載の方法。
  5. エンジンを始動させ、電気機械を発電モードで動作させた後、
    DC蓄電装置から受けるDC電力が、第1の設定許容範囲内でゼロに等しいトルク電流成分、及び第2の設定許容範囲内で電気機械の基準電流値に等しい磁化電流成分を有するAC電流に変換されるように電力インバータを制御するステップをも含む請求項１に記載の方法。
  6. 磁化電流成分が基準電流値に等しくなるように電力インバータを制御するステップが
    電気機械における誘電EMF電圧が電気機械の出力電圧を、第3の設定許容範囲内で設定電圧値に等しくするように磁化電流成分を調整するステップを含む請求項５に記載の方法。
  7. エンジン始動後、
    AC発電機によってAC電力が生成されるようにエンジンからAC発電機へトルクを供給し；
    AC発電機によって生成されたAC電力を、DC蓄電装置に蓄えられるDC電力に変換するステップをも含む請求項１に記載の方法。
  8. ハイブリッド車のための動力システムであって、
    ハイブリッド車を推進するように動作する伝動機構と；
    伝動機構に物理的に連結され、伝動機構にトルクを供給する電動機として動作できる一方、伝動機構からトルクを受けると、これに応答して交流(AC)電力を生成する発電機としても動作できる電気機械と；
    伝動機構に物理的に連結され、伝動機構にトルクを供給するように動作できる一方、伝動機構からトルクを受けるようにも動作できるエンジンと；
    蓄電装置と電気機械の間に電気的に接続され、少なくとも蓄電装置から受ける直流(DC)電力をAC実電力及びAC無効電力に変換するように動作できる電力インバータと；
    電気機械に電気的に接続可能であり、選択的に負荷に給電することができるスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールと；
    制御可能にインバータに接続されているインバータ・コントローラと
    から成り、このインバータ・コントローラの作用下に、
    エンジンを始動させる時、インバータ・コントローラが電力インバータを作動させることによって、蓄電装置から受けるDC電力を実AC電力に変換させ、この実AC電力が電気機械に供給されて電気機械が伝動機構にトルクを供給してエンジンを始動させ；
    エンジン始動後、インバータ・コントローラが電力インバータを作動させることによって、蓄電装置から受けるDC電力を無効AC電力に変換させ、この無効AC電力を受けた電気機械が発電モードで動作し；
    電気機械の出力電圧が設定電圧値に達し、且つ電気機械のAC周波数が設定周波数値に達した後、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールが作動して、電気機械から供給されるAC電力を負荷に供給するように構成された、ハイブリッド車のための動力システム。
  9. エンジンに制御可能に接続され且つインバータ・コントローラと通信可能に接続され、インバータ・コントローラからの信号に応答してエンジンを制御するように動作するエンジン・コントローラをも含み、このエンジン・コントローラの作用下に：
    エンジンを始動させる時、エンジン・コントローラが、伝動機構が電気機械からトルクを受けるのに応答してエンジンを始動させ；
    エンジン始動後、発電モードで動作している電気機械を設定周波数値で動作させる回転速度(RPM)でエンジンを動作させる請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  10. 電気機械の出力電圧が設定電圧値に達し、且つ電気機械のAC周波数が設定周波数値に達した後、伝動機構にトルクが供給され、伝動機構が受けたトルクの一部が負荷へのAC電力供給に利用される請求項９に記載のハイブリッド動力システム。
  11. スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールが、
    電気機械に電気的に接続され、3つで1組のDelta形一次巻線及び負荷に電気的に接続され、3つで1組のWye形ニ次巻線を有するDelta-Wye変圧器と；
    一次巻線と電気機械の間に電気的に接続された3つで1組のインダクタと；
    一次巻線間に電気的に接続された3つで1組のキャパシタとを含む請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  12. スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールが、
    少なくとも1つのA相負荷に電気的に接続されたA相結線と；
    少なくとも1つのB相負荷に電気的に接続されたB相結線と；
    少なくとも1つのC相負荷に電気的に接続されたC相結線と；
    A相結線と電気機械のA相端子の間に電気的に接続された第1インダクタ、B相結線と電気機械のB相端子の間に電気的に接続された第2インダクタ、及びC相結線と電気機械のC相端子の間に電気的に接続された第3インダクタから成る3つで1組のインダクタと；
    A相結線と電気機械に接続されている中性線との間に電気的に接続された第1キャパシタ、B相結線と電気機械に接続されている中性線との間に電気的に接続された第2キャパシタ、及びC相結線と電気機械に接続されている中性線との間に電気的に接続された第3キャパシタから成る3つで1組のキャパシタを含む請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  13. スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールが、インバータ・コントローラに応答し、少なくともエンジンを始動させる時には負荷を電気機械から電気的に遮断し、少なくとも電気機械を設定電圧値および設定周波数値で動作させる時には負荷を電気層と電気的に接続する機能ON/OFFスイッチをも含む請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  14. 伝動機構に物理的に連結された動力取出し装置と；
    動力取出し装置に物理的に連結され、当力取出し装置からトルクを受けると、これに応答してAC電力を生成するAC発電機と；
    AC発電機と蓄電装置の間に電気的に接続され、AC発電機によって生成されたAC電力を、蓄電装置によって蓄えられるようにDC電力に変換するように作用するAC/DC電力コンバータをも含む請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  15. 電力インバータがインバータ・コントローラの制御下にインバータ及び整流器として双方向に動作し、電力インバータが整流器として動作すると、これに応答して、電気機械によって生成されたAC電力が蓄電装置によって蓄えられるDC電力に変換される請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  16. 伝動機構に代わる手段として、エンジンと電気機械とを物理的に連結する撓み継ぎ手と；
    電気機械を1組のホイールと機械的に連結するトランスミッションをも含む請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  17. スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールが、
    電力インバータと負荷の間に電気的に接続されたDC/AC電力コンバータと；
    DC/AC電力コンバータに制御可能に接続されるとともにインバータ・コントローラと通信可能に接続され、電気機械が設定電圧値及び設定周波数値で作動させられた後に伝送されるインバータ・コントローラからの信号に応答してDC/AC電力コンバータを作動させることによって受けたDC電力を、負荷に供給されるAC電力に変換するDC/AC電力コンバータ・コントローラを含む請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  18. エンジンが誘導電動機である請求項8に記載のハイブリッド動力システム。
  19. エンジンが内部永久磁石型同期電動機である請求項８に記載のハイブリッド動力システム。
  20. ハイブリッド車を作動するシステムであって、
    DC蓄電装置から受ける直流(DC)電力をインバータで交流(AC)実電力及び交流無効電力に変換する手段と；
    AC実電力で電気機械を作動させることによってエンジン始動に使用されるトルクを発生させる手段と；
    エンジン始動後、DC蓄電装置から受けるDC電力から変換された少なくともAC無効電力を受けて電気機械が発電モードで動作するように、電力インバータを制御する手段と；
    電気機械の出力電圧が設定電圧値に達し、且つ電気機械のAC周波数が設定周波数値に達した後、電気機械を発電機として動作させることによってAC電力を生成させるとともにスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを作動させてこのAC電力を負荷に供給する手段を含む、ハイブリッド車を作動するシステム。
  21. エンジンを始動させ、電気機械を発電モードで動作させた後、
    DC蓄電装置から受けるDC電力が、第1の設定許容範囲内でゼロに等しいトルク電流成分、及び第2の設定許容範囲内で電気機械の基準電流値に等しい磁化電流成分を有するAC電流に変換されるように電力インバータを制御する手段をも含む請求項２０に記載のシステム。
  22. ハイブリッド車を作動する方法であって、
    DC蓄電装置から受けた直流(DC)電力をインバータによって交流(AC)実電力及びAC無効電力に変換し；
    AC実電力で電気機械を作動させることによってエンジンを始動させるためのトルクを発生させ；
    エンジン始動後、電気機械を自由回転モードで作動させ；
    電気機械のモーターが設定許容範囲内において設定速度で回転している時、少なくともAC無効電力が電気機械に供給されるように電力インバータを制御し；
    電気機械の出力電圧が設定電圧値に達し、且つ電気機械のAC周波数が設定周波数値に達した後、電気機械を発電機として動作させることによってAC電力を生成し、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールを作動させてこのAC電力を負荷に供給するステップを含む、ハイブリッド車を作動する方法。
  23. 電気機械を自由回転モードで動作させるステップが、
    電気機械へのAC実電力の供給を中断するステップを含む請求項２２に記載の方法。
  24. ハイブリッド車のための動力システムであって、
    ハイブリッド車を推進するように動作する伝動機構と；
    伝動機構に物理的に連結され、伝動機構にトルクを供給する電動機として動作できる一方、伝動機構からトルクを受けると、これに応答して交流(AC)電力を生成する発電機としても動作できる電気機械と；
    伝動機構に物理的に連結され、伝動機構にトルクを供給するように動作できる一方、伝動機構からトルクを受けるようにも動作できるエンジンと；
    蓄電装置と電気機械の間に電気的に接続され、少なくとも蓄電装置から受ける直流(DC)電力をAC実電力及びAC無効電力に変換するように動作できる電力インバータと；
    電気機械に電気的に接続可能であり、選択的に負荷に給電することができるスイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールと；
    制御可能にインバータに接続されているインバータ・コントローラとから成り、このインバータ・コントローラの作用下に、
    エンジンを始動させる時、インバータ・コントローラが電力インバータを作動して、蓄電装置から受けるDC電力を実AC電力に変換させ、このAC実電力が電気機械に供給されて電気機械が伝動機構にトルクを供給してエンジンを始動させ；
    エンジン始動後、インバータ・コントローラが電力インバータを作動して、電気機械が自由回転モードで動作するように電気機械へのAC実電力の供給を中断し；
    伝動機構に物理的に連結された電気機械の電動機シャフトが予め設定した速度より大きい速度で回転するようになった後、インバータ・コントローラが電力インバータを作動して、蓄電装置から受けるDC電力を実AC電力に変換させ、実AC電力を受ける電気機械が発電モードで作動されるようにし；
    電気機械の出力電圧が設定電圧値に達し、且つ電気機械のAC周波数が設定周波数値に達した後、スイッチ/パワー・コンディショニング・モジュールが作動して、電気機械から供給されるAC電力を負荷に供給するように構成された、ハイブリッド車のための動力システム。
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