JP2009083847A - ハイブリッド電気自動車における電気機械の作動方法 - Google Patents

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エス．ソリマン イハーブ
Roger Leirvik
レイルヴィク ロジェ
Daniel Thoersman
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Abstract

【課題】自動車のトルク応答安定性を、燃料経済性及びエンジン排出物特性の両者とを高次元でバランスさせる、ハイブリッド電気自動車における、電気機械の作動方法を提供する。
【解決手段】運転者による要求駆動力の大きさを判定する工程（61）と、要求駆動力の要求後の所定時間内に、エンジンのエンジン駆動力下限値／上限値を決定する工程（50、52）と、電気機械の電気駆動力下限値／上限値を決定する工程（64、72）と、要求された要求駆動力が所定時間内にて生成されるように、電気的アシストのアシスト上限値／下限値を決定すべく、要求駆動力の大きさ、エンジン駆動力下限値／上限値、電気駆動力下限値／上限値を使用する工程（62、70、74、及び76）と、アシスト上限値／下限値間にて、電気的アシストを提供するように、電気機械を作動させる工程（82）を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、パワートレインとしてエンジン（ＩＣＥ：内燃機関エンジン）を含むハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）における電気機械の作動方法に関連する。より具体的には、本発明は、ストイキ又はリーンバーンにて運転される自然吸気式エンジン、ストイキ又はリーンバーンにて運転される過給機付きエンジン、或いは、ストイキ又はリーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンを備えるＨＥＶにおける電気機械の作動方法に関連する。
ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、運転者によって要求された要求車輪トルクを生成するために、複数の動力源を含む。
ＨＥＶに関する従来技術においては、エンジンのトルク及び動力の限界を識別しているものの、ハードウェア（例えばバッテリ、電子機器、及び電気機械など）自体の限界以外に、電気的に動力を補助するのに必要な限界を認識するようにはなっていない。例えばターボ過給機付きエンジンのように、様々な動力源が動的トルク応答及び／又は単位時間当たりに排出されるエンジン排出物について顕著な特性を有するＨＥＶにおいては、その車両加速及びエンジン排出物が不安定になる可能性がある。すなわち、ＨＥＶにおいて、異なる特性を有する複数の動力源から要求された動力を生成するまでの時間が異なることに起因して、上述のように車両加速及びエンジン排出物が不安定になる場合がある。
ターボ過給機付きエンジンにおける「ターボラグ（turbolag）」と呼ばれる動的トルク応答の不安定な変動は、リーンバーンにて運転される直接噴射システムを備えたエンジンにおいては、ガソリン・エンジン及びディーゼル・エンジンのシリンダ内に燃料をポスト噴射することによって低減可能である。主噴射に引き続くそのような燃料噴射は排気温度を上昇させ、それが必要とされるときに、高い吸気マニフォールド圧力を達成するのに十分な程、ターボ過給機の速度を高く保つ。しかしながら、この方法は、燃料経済性の大幅な低下及び排気ガス中のエンジン排出物特性に関する不利点をもたらす。
様々な形態のエンジンがＨＥＶ用のパワートレインに使用される場合には、そのように車両加速及びエンジン排出物が不安定になることを低減する必要性が存在する。例えば、ストイキにて運転されるターボ過給機付きエンジンをＨＥＶに用いる場合には、不安定であると考えられている「ターボラグ」は、自動車の運転者にとって悪い方向に知覚される。
電気的なハイブリッド化は、エンジンの作動状態が動的状態（状態空間）の好ましくない領域に入るのを抑制し、そして、エンジンの好ましくない定常状態（動作点）を抑制することによって、自動車のトルク応答安定性を、燃料経済性及びエンジン排出物特性の両者とを高次元でバランスさせる優れたシステムを可能とする。
駆動力を生成するエンジンと、電気的アシストを提供するために駆動力を生成する電気機械によって駆動されるハイブリッド電気自動車において、その電気機械の作動方法は、自動車の運転者によって要求される要求駆動力の大きさを判定する工程と、要求駆動力の要求後の所定時間内に、要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成するエンジンのエンジン駆動力下限値及びエンジン駆動力上限値を決定する工程と、電気機械の電気駆動力下限値及び電気駆動力上限値を決定する工程と、要求された要求駆動力が所定時間内にて生成されるように、電気的アシストのアシスト上限値及びアシスト下限値を決定すべく、要求された要求駆動力の大きさ、エンジン駆動力下限値、エンジン駆動力上限値、電気駆動力下限値、及び、電気駆動力上限値を使用する工程と、アシスト上限値とアシスト下限値との間にて、電気的アシストを提供するように、電気機械を作動させる工程とを含む。
本発明の制御ストラテジーは、自動車を駆動するのに供給される電気的アシストのアシスト量を制限すべく、トルク応答及びエンジン排出物に関連して、エンジンの動的な制限を使用する。本発明の制御ストラテジーは、エンジン排出物を低減して、優れた性能及びドライバビリティ(運転のしやすさ)を提供すべく、ＨＥＶにて使用可能な装置を制御する。
好ましい実施形態の適用可能範囲は、詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面によって明らかになるであろう。本発明の好ましい実施形態を示しているが、本発明の説明及び具体例が、単に説明の手段として提示されていることを理解すべきである。記述されている実施形態及び実施例に対する種々の変更及び修正が、本技術分野の当業者にとって明らかになるであろう。
最初に図1を参照すると、ＨＥＶ用のパワートレイン10は、そのクランク軸14が例えば変速機及び電気機械のようなパワートレイン部品の組合体16を駆動する、ストイキ又はリーンバーンにて運転される自然吸気式エンジン（内燃機関）12、及び、変速機及び電気機械の組立体16を介してエンジン12に駆動可能に連結される駆動輪18を含む。電気機械は、電動モータ及び発電機として選択的に機能し得る。電気を貯蔵するバッテリ20は、ＡＣ／ＤＣインバータ（不図示）を介して電気機械に電気的に連結され、それによって電気エネルギーは、バッテリ20から電動モータに伝達され、そして、駆動輪18又はエンジン12が発電機を駆動するときには発電機からバッテリ20に伝達される。エンジン12は、燃料と空気の混合気を、そこで燃焼させるべく、シリンダに導入する吸気マニフォールド22、及び、シリンダから排気ガス及び他の燃焼生成物を排出する排気マニフォールド24を含む。
図2は、ストイキ又はリーンバーンにて運転される過給機付きエンジン26を含む、ＨＥＶ用のパワートレインを示す。そのロータがベルトを介してエンジン26のクランク軸14に駆動可能に連結される、或いは、電動モータ（不図示）によって駆動される過給機（スーパーチャージャー）28は、外気を吸入口30に吸入し、ロータが回転することによってその空気を加圧し、そして、その加圧された空気を排出口32を介して吸気マニフォールド22に供給する。
図3は、ストイキ又はリーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジン34を含む、ＨＥＶ用のパワートレインを示す。ターボ過給機（ターボチャージャー）36は、排気マニフォールド24から排出する排気ガスによって駆動されるガス・タービン38、ガス・タービン38に取り付けられたロータ軸40、及び、ロータ軸40に取り付けられたコンプレッサー42を含む。コンプレッサー42に吸入された外気は、加圧されて、吸気マニフォールド22を介してエンジンのシリンダに供給される。
＜ストイキにて運転される自然吸気式エンジン＞
自然吸気式エンジンを含むＨＥＶ用のパワートレインにおいて、燃料経済性及び駆動輪トルク制御の最適化は、全ての動力源の信頼性がその動力源の速度に関する固定関数であるという仮説に基づいている。例えば、自然吸気式ガソリン・エンジンによって生成されるべく、運転者によって要求される要求トルク（Tq_eng_req）は、以下式（1）に示されるように、各々がエンジン速度（w_eng）の関数である、トルク下限値（Tq_cap_min）及びトルク上限値（Tq_cap_max）を有する。
Tq_cap_min (w_eng) < Tq_eng_req < Tq_cap_max (w_eng) …（1）
P_dr_reqは、自動車の運転者によって要求され、運転者によるアクセル・ペダル及びブレーキ・ペダルの操作から推測される要求駆動輪動力である。
P_elec_reqは、エンジンにより生成されるエンジン動力を補う要求電気動力である。
要求駆動輪動力は、エンジン（要求エンジン動力）と電気動力源（要求電気動力）との組合せによって供給される。
すなわち、P_dr_req = P_elec_req + P_eng_reqにて表される。
上述の式は、以下式（2）に示されるように、整理される。
P_eng_req = P_dr_req - P_elec_req …（2）
定義により、以下式（3）は明らかである。
P_eng_req = Tq_eng_req * w_eng …（3）
但し、w_engはエンジンの角速度である。
式（2）及び式（3）を式（1）に代入することによって、要求電気動力P_elec_reqの下限値及び上限値は、以下式（4）にて示される。
P_dr_req - w_eng * Tq_cap_min (w_eng) > P_elec_req > P_dr_req - w_eng * Tq_cap_max (w_eng) …（4）
関係式（4）は、ストイキにて運転される自然吸気式エンジン又はストイキにて運転される過給機付きエンジンを含むＨＥＶ用のパワートレインにおいて、燃料経済性と運転者によって要求された要求駆動輪動力（P_dr_req）の供給との最適化を調整するのに使用される要求電気動力P_elec_reqに絶対的な限界を提供する。
制御器54を用いて関係式（4）の値を決定する方法が、図4に示される。エンジン・トルク下限値50及びエンジン・トルク上限値52は、制御器54にアクセス可能であって、制御器54への入力信号58として供給される現在のエンジン速度56によって指標付けられた電子メモリから、制御器54によって決定される。
乗算部60において、エンジン・トルク下限値50はエンジン速度56と乗算され、その乗算値の負数が、加算部62において、自動車の運転者によって要求された要求駆動輪動力（P_dr_req）61に加えられ、それによって、最小値選択部66に入力される電気動力上限値64を生成する。同様に、乗算部68において、エンジン・トルク上限値52はエンジン速度56と乗算され、その乗算値の負数が、加算部70において、自動車の運転者によって要求された要求駆動輪動力61（P_dr_req）に加えられ、それによって、最大値選択部74に入力される電気動力下限値72を生成する。
最大値選択部75において、電気動力ハードウェア下限値76及び最適電気動力要求値78の大きい方が選択されて、最小値選択部79に入力され、それは、その入力値及び電気動力ハードウェア上限値80の小さい方を出力する。電気動力ハードウェア上限値及び下限値は、電力系電子回路及び電気機械の電流限界、電圧限界、及び、熱的限界に基づいて実験的に決定される。最適電気動力要求値78は、種々の自動車状態（バッテリ残量、上り勾配、気温等）、及び、運転者によって要求された要求駆動輪動力に基づいて、自動車全体として、そして所定時間内でみたときの燃料経済性が最も最適となる、電気機械（電動モータ）によって駆動アシストすべき電気動力の要求値であるが、このことは既に公知技術であるので、本件明細書においてはその説明は割愛する。
最大値選択部74は、その二つの入力（72,79）の大きい方を最小値選択部66に出力する。最小値選択部66は、その二つの入力（64,74）の小さい方を選択して、要求電気動力（P_elec_req）82として生成すると共に、加算部84に入力する。
加算部84において、要求電気動力82は、要求エンジン動力（P_eng_req）86を生成すべく、要求駆動輪動力61から減算され、その要求エンジン動力86は、除算部88において現在のエンジン速度56によって除算され、要求エンジン・トルク（Tq_eng_req）90が生成される。
＜ストイキにて運転されるターボ過給機付きエンジン＞
図3に示されるストイキにて運転されるターボ過給機付きエンジン26によって生成される要求エンジン・トルクの小さな変化は、自然吸気式エンジン12と同等の、動的トルク応答の遅延を生じる。しかしながら、要求エンジン・トルクの大きな変動は、ターボ過給機付きエンジンにおいては、最大で2.5秒程度の大きな遅延を引き起こす場合がある。要求駆動輪動力の要求後2秒以降、或いは、線形システム用語（linear systems terminology）を使用する固定値の二つの区分の遅い方にて、如何なる形式のエンジンにおける動的トルク応答も、図4に関して示される実施例において使用されるように、各々Tq_cap_min(w_eng)及びTq_cap_max(w_eng)として示されるエンジン・トルク下限値及びエンジン・トルク上限値によって決定される。ターボ過給機付きエンジン26の早期の動的トルク応答、すなわち要求駆動輪動力の要求後2秒以内、或いは、線形システム用語を使用する固定値の二つの区分の早い方にて、各々Tq_cap_min_fast (w_eng, mv_air_charge)及びTq_cap_max_fast (w_eng, mv_air_charge)として示される早期におけるエンジン・トルク下限値及び早期におけるエンジントルク上限値によって決定される。
但し、mv_air_chargeは、吸気／排気マニフォールド内の圧力、吸気の質量流量、及びターボ過給機のロータ軸速度の一つ又は複数を含むパラメータに基づく燃焼に使用可能であって、エンジンの空燃比制御に使用される空気充填量の推測平均値である。空気充填量の推測平均値、及び、観測装置（observer）によって推測されるエンジンの動的状態は、エンジンのサブシステム制御において、一般的に使用される。
空気充填量の推測平均値mv_air_chargeは、Tq_cap_min_fast及びTq_cap_max_fastというエンジンの動的トルク応答に影響を及ぼす優勢状態（dominant states）の一つとして機能する。他方で、空気充填量の推測平均値mv_air_chargeは、本明細書において本発明の概念から逸脱することなく言及されている場合はいつでも、エンジンの動的トルク応答或いはエンジン排出物特性に影響を及ぼさない非優勢状態が含まれる場合がある。
定義により、以下式（5）が示される。
Tq_cap_min (w_eng) < Tq_cap_min_fast (w_eng, mv_air_charge) < Tq_eng_req < Tq_cap_max_fast (w_eng, mv_air_charge) < Tq_cap_max (w_eng) …（5）
式（2）及び式（3）を式（5）に代入することによって、以下式（6）が示される。
P_dr_req - w_eng * Tq_cap_min_fast (w_eng, mv_air_charge) > P_elec_req > P_dr_req - w_eng * Tq_cap_max_fast (w_eng, mv_air_charge) …（6）
関係式（6）の値を決定する方法は、図4に関する記述と実質的に同一である。但し、Tq_cap_min_fastが、電子メモリに記憶されると共に、エンジン・トルク下限値Tq_cap_minの代わりにエンジン速度w_eng及び空気充填量の推測平均値mv_air_chargeによって指標付けられた多次元の参照テーブルから決定されること、及び、Tq_cap_max_fastが、電子メモリに記憶されると共に、エンジン・トルク上限値Tq_cap_maxの代わりにエンジン速度w_eng及び空気充填量の推測平均値mv_air_chargeによって指標付けられた多次元の参照テーブルから決定されることを除く。
＜リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジン＞
エネルギー管理（すなわち燃料経済性と運転者によって要求された要求駆動輪動力の供給の制御との最適化）を調整するのに使用される要求電気動力P_elec_reqの上限値は、自動車の動的トルク応答が不安定になるという問題を取り除き、それは、早期以降（例えば要求駆動輪動力が要求されてから2秒後以降）にトルクが制限されるならば、可能である。これは、ポスト噴射を行なうことができないスロットル又は吸気ポートでの燃料噴射システムを備えた、ストイキにて運転されるターボ過給機付きエンジンにおいて、とりわけ有益である。しかしながら、この手法は、リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンに付随する上述の燃料経済性及びエンジン排出物の問題を何ら解決するものではない。
リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンにおいて、空燃比がリーン限界付近又はリッチ限界付近であるときに、エンジン排出物特性に関して大きな不利点が生じる。ラムダ値（lambda）、或いは正規化空燃比は、それ故、エンジン排出物特性に関して不利点が発生している可能性を示す優れた指標値である。ラムダ値は、正規化空燃比を表すのために一般的に使用される変数である。より具体的には、ラムダ値は［質量単位毎の空燃比］／AFR_sであり、そこにおいて、AFR_sは［質量単位毎のストイキ空燃比］である。AFR_sは、完全に反応させるためには、適正バランスの反応物質を供給し、例えば、ガソリンに対しては14.6、ディーゼル燃料に対しては14.5、エタノールに対しては9、天然ガスに対しては17.2、水素に対しては34のように、その値は燃料の種別に依存する。リーンバーンにて運転されるガソリン・エンジンにおいて、Tq_cap_max_fast (w_eng, mv_air_charge)を上回ること、すなわちストイキを越えて必要以上にリッチにすることと、Tq_cap_min_fast (w_eng, mv_air_charge) を下回ること、すなわち必要以上にリーンにすることの何れもが、エンジン排出物特性に関して不利点をもたらす。ディーゼル・エンジンにおいて、一般的にTq_cap_max_fast (w_eng, mv_air_charge) を上回ることは、粒子状物質（ＰＭ：particulate matter）、すす（soot）、及び炭化水素（ＨＣ）が急増するために、エンジン排出物特性に関する不利点をもたらす。Tq_cap_min_fast (w_eng, mv_air_charge) を下回ることは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の増加というエンジン排出物特性に関する不利点をもたらす。従って、エンジンの種類に応じて、新たに早期におけるエンジン・トルク下限値及びエンジン・トルク上限値が、各々Tq_cap_min_fast_e (w_eng, mv_air_charge, lambda_mfel)及びTq_cap_max_fast_e (w_eng, mv_air_charge, lambda_mfer)のように定義される。
但し、lamba_mfelは、エンジン排出物に関する不利点をもたらさないラムダ上限値、すなわち正規化空燃比のリーン限界であり、lamba_mferは、エンジン排出物に関する不利点をもたらさないラムダ下限値、すなわち正規化空燃比のリッチ限界である。
リッチ限界及びリーン限界は、エンジン排出物規制に適合すべく、較正によって決定される。ストイキにて運転されるエンジンにおいては、エンジン排出物の最小化は、一般的にストイキ近くにおいて達成される。ストイキにて運転されるエンジンの排気管でのエンジン排出物は、様々なエンジン技術及び触媒技術によって、比較的安定している。排気管におけるエンジン排出物は、図5において示されるように、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化の組合せ（加算値）が、ストイキ近くで最大値に達している、三元触媒の浄化効率によって抑制される。エンジン（触媒の上流）から排出された実際の排気ガスのエンジン排出物に応じた実験的試験、及び、三元触媒の正確な浄化効率は、どのlambda_mfel及びlambda_mferの較正値がエンジン排出物規制に適合するのかを決定する。
例えばディーゼル・エンジンのようにリーンバーンによって運転されるエンジンにおいては、空燃比がエンジン・トルクを制御するのに使用されるので、選択可能性のある空燃比の範囲は、ストイキにて運転されるエンジンよりも極めて広い。それ故、極めて狭い範囲のラムダ値を選択し続けることは不可能である。しかしながら、ラムダ値の限界値は、図6に示されるように、排気管でのエンジン排出物の最大値をもたらす。極めて低いラムダ値、すなわち空燃比は、一般的に、粒子状物質（ＰＭ）、炭化水素（ＨＣ）、及び一酸化炭素（ＣＯ）の増加をもたらす。極めて高いラムダ値、すなわち空燃比は、一般的に、窒素酸化物（ＮＯｘ）の増加をもたらす。排気管でのエンジン排出物と空燃比との関係は、エンジン技術及びエンジン排出物の後処理技術に応じて、実質的に変化する。しかしながら、一般的な傾向は、概して維持される。実験的試験は、エンジン排出物規制に適合するであろうlambda_mfel及びlambda_mferの受入れ可能な較正値を決定し得る。lambda_mfelとlambda_mferとの間の上限値をラムダ値が越えることは、通常の自動車においては可能であるものの、早期におけるエンジン・トルクに関する様々な説明において上記にて概説されたように、ラムダ値の内部状態への依存のために、エンジンの性能及び安定性を犠牲にする。この指針は、しかしながら、ハイブリッド電気自動車において、本発明に関連するように電気的アシストを制限することによって、透明性のある方法で実行され得る。
ラムダ値のリーン化が大幅に制限されることに起因して、Tq_cap_min_fast_e > Tq_cap_min_fastであり、ラムダ値のリッチ化が大幅に制限されることに起因して、Tq_cap_max_fast_e < Tq_cap_max_fastであるので、リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンにおいては、関係式（6）は、以下式（7）に示されるように、修正される。
P_dr_req - w_eng * Tq_cap_min_fast_e (w_eng, mv_air_charge, lambda_mfel) > P_elec_req > P_dr_req - w_eng * Tq_cap_max_fast_e (w_eng, mv_air_charge, lambda_mfer) …（7）
ラムダ値のリーン化及びリッチ化の何れもを大幅に制限することは、ラムダが、図6に関して上述されたように、各々lambda_mfelとlambda_mferとの間で意図的に制御されるということを意味する。この大幅な制限は、ラムダ値の全領域を使用するのとは対照的に、安定した燃焼をもたらし、リーンバーンにて運転されるエンジンにおいて図6のグラフ領域（すなわちlambda mferとlambda mfelとの間）として表現される。
関係式（7）の値を決定する方法は、図4に関する記述と実質的に同一である。但し、Tq_cap_min_fast_eが、電子メモリに記憶されると共に、エンジン・トルク下限値Tq_cap_minの代わりに、エンジン速度w_eng、空気充填量の推測平均値mv_air_charge、及びエンジン排出物に関する不利点をもたらさない正規化空燃比のリーン限界lambda_mfelによって指標付けられた多次元の参照テーブルから決定されること、及び、Tq_cap_max_fast_eが、電子メモリに記憶されると共に、エンジン・トルク上限値Tq_cap_maxの代わりに、エンジン速度w_eng、空気充填量の推測平均値mv_air_charge、及びエンジン排出物に関する不利点をもたらさない正規化空燃比のリッチ限界lambda_mferによって指標付けられた多次元の参照テーブルから決定されることを除く。
＜リーンバーンにて運転される、自然吸気式エンジン及び過給機付きエンジン＞
リーン運転及びリッチ運転の範囲を制限することによってエンジン排出物が低減するという理論は、リーンバーンにて運転される自然吸気式エンジン及び過給機付きエンジンにも適用され得る。リーンバーンにて運転される自然吸気式エンジン及び過給機付きエンジンにおいては、リッチ運転及びリーン運転の範囲は、要求駆動輪動力に対する早期（例えば要求後2秒以内）及びその後（例えば要求後2秒以降）のトルク応答が十分に顕著ではないので、別々のエンジン・トルク下限値及びエンジン・トルク上限値に適用する。リーンバーンにて運転される自然吸気式エンジン及び過給機付きエンジンへの適用においては、Tq_cap_min_e (w_eng, lambda_mfel)及びTq_cap_max_e (w_eng, lambda_mfer)は、式（1）において定義されたTq_cap_min及びTq_cap_maxの代わりに使用され、そこにおいて、各々Tq_cap_min_e > Tq_cap_min、及び、Tq_cap_max_e < Tq_cap_maxである。
従って、式（4）は、以下式（8）となる。
P_dr_req - w_eng * Tq_cap_min_e (w_eng, lambda_mfel) > P_elec_req > P_dr_req - w_eng * Tq_cap_max (w_eng, lambda_mfer) …（8）
関係式（8）の値を決定する方法は、図4に関する記述と実質的に同一である。但し、Tq_cap_min_eが、電子メモリに記憶されると共に、エンジン・トルク下限値Tq_cap_minの代わりにエンジン速度w_eng及びエンジン排出物に関する不利点をもたらさない正規化空燃比のリーン限界lambda_mfelによって指標付けられた多次元の参照テーブルから決定されること、及び、Tq_cap_max_eが、電子メモリに記憶されると共に、エンジン・トルク上限値Tq_cap_maxの代わりにエンジン速度w_eng及びエンジンエンジン排出物に関する不利点をもたらさない正規化空燃比のリッチ限界lambda_mferによって指標付けられた多次元の参照テーブルから決定されることを除く。
図7を参照すると、ＨＥＶ用のパワートレイン110は、エンジン112（例えばディーゼル・エンジン又はガソリン・エンジン）のような第一動力源、前進及び後退のギア比を生成する変速機114、及び、スタータ／ジェネレータ機能を提供する一体化スタータ／ジェネレータ（ＣＩＳＧ）のような、エンジンのクランク軸と変速機114の入力軸118とに駆動可能に連結される電気機械116を含み、そして、例えば電動リア・アクスル駆動器（ＥＲＡＤ）のような、リア・アクスル122に駆動可能に連結され、電気駆動モード又はハイブリッド駆動モードのいずれかにて追加の推進機能を提供する別の電気機械120を含み得る。変速機114の出力軸124は、終減速ユニット及びデファレンシャル機構126を介して、各々前輪132及び133を駆動するフロント・アクスル128及び130に連結される。ＥＲＡＤ120は、ＥＲＡＤ歯車機構、デファレンシャル機構136、及びリア・アクスル122及び123を介して、後輪134及び135を駆動する。
電子エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）125は、エンジン112の動作を制御する。電子変速機制御モジュール（ＴＣＭ）126は、変速機114の動作を制御する。一体化スタータ制御器（ＩＳＣ）140は、電気機械116及び120に電気的に連結され、ＣＩＳＧ116、ＥＲＡＤ120、及びバッテリ142を充電するシステムの動作を制御する。
本発明の望ましい実施形態を記述してきたが、代替実施形態が、具体的に図示され且つ記述されたものとは別の方法で実施され得ることに留意すべきである。本発明は、添付図面と組み合わせて、上述の説明を参照することによって、直ちに理解されるであろう。
ストイキ又はリーンバーンにて運転される、自然吸気式エンジンの概略図である。 ストイキ又はリーンバーンにて運転される、過給機付きエンジンの概略図である。 ストイキ又はリーンバーンにて運転される、ターボ過給機付きエンジンの概略図である。 ストイキにて運転される自然吸気式エンジン又は過給機付きエンジンにおいて、ＨＥＶの電気的アシストの上限値又は下限値を決定する方法を示す図である。 ストイキにて運転されるエンジンと共に使用される、空燃比に応じた、三元触媒のエンジン排出物浄化効率を示す図である。 ディーゼル・エンジン又はリーンバーンにて運転されるエンジンにおける、空燃比に応じた、排気管でのエンジン排出物の変化を定性的に示す図である。 ハイブリッド電気自動車用のパワートレインの概略図である。
符号の説明
10、110、パワートレイン
12、112、エンジン
16、変速機及び電気機械の組立体
18、駆動輪
20、142、バッテリ
28、過給機（スーパーチャージャー）
36、ターボ過給機（ターボチャージャー）
50、エンジン・トルク下限値
52、エンジン・トルク上限値
54、制御器
56、エンジン速度
60、乗算部
61、要求駆動輪動力
62、70、加算部
64、電気動力上限値
72、電気動力下限値
82、要求電気動力
114、変速機
116、電気機械
125、ＥＣＭ（電子エンジン制御モジュール）
127、ＴＣＭ（電子変速機制御モジュール）
132、133、前輪
134、135、後輪
140、ＩＳＣ（一体化スタータ制御器）

Claims (9)

  1. 駆動力を生成するエンジン、及び、電気的アシストを提供すべく駆動力を生成する電気機械によって駆動されるハイブリッド電気自動車における、上記電気機械の作動方法であって、
    自動車の運転者によって要求される要求駆動力の大きさを判定する工程、
    上記要求駆動力の要求後の所定時間内に、上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成する上記エンジンのエンジン駆動力下限値及びエンジン駆動力上限値を決定する工程、
    上記電気機械の電気駆動力下限値及び電気駆動力上限値を決定する工程、
    上記要求された要求駆動力が上記所定時間内にて生成されるように、上記電気的アシストのアシスト上限値及びアシスト下限値を決定すべく、上記要求された要求駆動力の大きさ、上記エンジン駆動力下限値、上記エンジン駆動力上限値、上記電気駆動力下限値、及び、上記電気駆動力上限値を使用する工程、及び、
    上記アシスト上限値と上記アシスト下限値との間にて、上記電気的アシストを提供するように、上記電気機械を作動させる工程、を備える方法。
  2. ストイキにて運転されるターボ過給機付きエンジンにおける空気充填量の平均値を推測する工程、及び、
    上記エンジン駆動力下限値及び上記エンジン駆動力上限値を決定すべく、上記推測された空気充填量の平均値を使用する工程、を備える請求項1に記載の方法。
  3. ストイキにて運転されるターボ過給機付きエンジンにおける空気充填量の平均値を推測する工程、
    上記要求駆動力の要求後2秒以内に、上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成する上記エンジンのエンジン駆動力下限値及びエンジン駆動力上限値を決定するために、上記推測された空気充填量の平均値を使用する工程、を備える請求項1に記載の方法。
  4. 駆動力を生成するエンジン、及び、電気的アシストを提供すべく駆動力を生成する電気機械によって駆動されるハイブリッド電気自動車における、上記電気機械の作動方法であって、
    自動車の運転者によって要求される要求駆動力の大きさを判定する工程、
    上記要求駆動力の要求後の所定時間内に上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成すると共に、空燃比に起因して生じる排気ガス中のエンジン排出物を所定範囲内に制限する、上記エンジンのエンジン駆動力下限値及びエンジン駆動力上限値を決定する工程、
    上記電気機械の電気駆動力下限値及び電気駆動力上限値を決定する工程、
    上記要求された要求駆動力が上記所定時間内にて生成されるように、そして、上記排気ガス中のエンジン排出物が所定限界値を下回るように、上記電気的アシストのアシスト上限値及びアシスト下限値を決定すべく、上記要求された要求駆動力の大きさ、上記エンジン駆動力下限値、上記エンジン駆動力上限値、上記電気駆動力下限値、及び、上記電気駆動力上限値を使用する工程、及び、
    上記アシスト上限値と上記アシスト下限値との間にて、上記電気的アシストを提供するように、上記電気機械を作動させる工程、を備える方法。
  5. リーンバーンにて運転されるターボ過給機付エンジンについて、ストイキ空燃比よりもリッチである正規化空燃比を決定する工程、
    リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリーンである正規化空燃比を決定する工程、
    上記要求駆動力の要求後の上記所定時間内に上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成すると共に、空燃比に起因して生じる排気ガス中のエンジン排出物を上記所定範囲内に制限するように、上記エンジン駆動力下限値及び上記エンジン駆動力上限値を決定すべく、上記正規化空燃比を使用する工程、を備える請求項4に記載の方法。
  6. リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリッチである正規化空燃比を決定する工程、
    リーンバーンにて運転されるターボ過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリーンである正規化空燃比を決定する工程、
    上記要求駆動力の要求後2秒以内に上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成すると共に、空燃比に起因して生じる排気ガス中のエンジン排出物を上記所定範囲内に制限するように、上記エンジン駆動力下限値及び上記エンジン駆動力上限値を決定すべく、上記正規化空燃比を使用する工程、を備える請求項4に記載の方法。
  7. リーンバーンにて運転される過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリッチである正規化空燃比を決定する工程、
    リーンバーンにて運転される過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリーンである正規化空燃比を決定する工程、
    上記要求駆動力の要求後の上記所定時間内に上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成すると共に、空燃比に起因して生じる排気ガス中のエンジン排出物を上記所定範囲内に制限するように、上記エンジン駆動力下限値及び上記エンジン駆動力上限値を決定すべく、上記正規化空燃比を使用する工程、を備える請求項4に記載の方法。
  8. リーンバーンにて運転される過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリッチである正規化空燃比を決定する工程、
    リーンバーンにて運転される過給機付きエンジンについて、ストイキ空燃比よりもリーンである正規化空燃比を決定する工程、
    上記要求駆動力の要求後2秒以内に上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成すると共に、空燃比に起因して生じる排気ガス中のエンジン排出物を上記所定範囲内に制限するように、上記エンジン駆動力下限値及び上記エンジン駆動力上限値を決定すべく、上記正規化空燃比を使用する工程、を備える請求項4に記載の方法。
  9. リーンバーンにて運転される自然吸気式エンジンについて、ストイキ空燃比よりもリッチである正規化空燃比を決定する工程、
    リーンバーンにて運転される自然吸気式エンジンについて、ストイキ空燃比よりもリーンである正規化空燃比を決定する工程、
    上記要求駆動力の要求後の上記所定時間内に上記要求駆動力の要求に応答して駆動力を生成すると共に、空燃比に起因して生じる排気ガス中のエンジン排出物を上記所定範囲内に制限するように、上記エンジン駆動力下限値及び上記エンジン駆動力上限値を決定すべく、上記正規化空燃比を使用する工程、を備える請求項4に記載の方法。
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