JP2001041073A - 車両の制御装置 - Google Patents

車両の制御装置

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JP2001041073A
JP2001041073A JP11213842A JP21384299A JP2001041073A JP 2001041073 A JP2001041073 A JP 2001041073A JP 11213842 A JP11213842 A JP 11213842A JP 21384299 A JP21384299 A JP 21384299A JP 2001041073 A JP2001041073 A JP 2001041073A
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Japan
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clutch
engine
vehicle
internal combustion
combustion engine
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JP11213842A
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Atsushi Tabata
淳 田端
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンにより駆動される車載の発電機で発
電を行い車外へ給電する場合に、発電の効率を向上さ
せ、エンジンの回転数を高くする場合にも流体継手の負
担を除去する。 【解決手段】 乗員によるスイッチ操作により発電モー
ドが選択されている外部給電の際には(ステップS2
0)、入力クラッチがオフに操作される(ステップS5
0)。その結果、外部給電の際には、クラッチに対し駆
動輪側に設置されている流体継手や第1のモータジェネ
レータへの動力伝達が行われないので、エンジンの負荷
の減少により発電効率を向上できる。流体継手の負担を
考慮することなく、エンジンを高回転で運転する等、エ
ンジンの制御を自由に設計できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の制御装置、
特に主として外部へ給電するための外部端子を有する車
両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年は自動車を利用したオートキャンプ
がさかんであるが、照明器具、調理器具又はTV等の各
種の家庭用電化製品をキャンプ地でも利用するために
は、小型エンジンを駆動源として利用した携帯型の発電
機を持参していくのが一般的である。しかし、携帯型の
発電機は大きな車内スペースを占有してしまうし、また
小型エンジンが露出しており発電の際に騒音が生じるな
ど、不便な点もある。この点、車両に外部コンセント
(外部端子)を設けて、車載のバッテリの電力や、エン
ジンを駆動源とする車載の発電機で発電した電力を、各
種の家庭用電化製品の電源として利用できれば、携帯型
の発電機を持参する必要がなくなり便利である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、トルクコンバ
ータ等の流体継手を備えた車両では、エンジンの出力軸
に流体継手の入力側部材が直結されているのが通常であ
り、このような車両において停車中にエンジンを駆動し
て車載の発電機で給電する場合には、エンジンの回転に
よって流体継手の入力側部材も回転するため、発電の効
率が必ずしも良好とは言い難い。また、必要な電力に応
じてエンジンの回転数を高くする場合には、流体継手の
作動油温の上昇等により流体継手に負担がかかるおそれ
がある。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、内燃機関の駆動により車載の発電機で発電を行い
車外へ給電する場合において、発電の効率を向上させ、
また内燃機関の回転数を高くする場合にも流体継手の負
担を除去することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、内燃機関と、前記内燃機関の出力を
断続するクラッチと、前記クラッチに対し駆動輪側に設
置された流体継手と、前記クラッチに対し前記内燃機関
側に設置され前記内燃機関を駆動源として駆動される発
電機と、当該発電機により得られた電力を外部へ給電す
るための外部端子とを有する車両において、停車中に外
部給電を行う際の制御状態を選択するためのモード設定
手段と、前記モード設定手段により外部給電を行う際の
制御状態が選択されている時には前記クラッチをオフに
する制御手段を備えたことを特徴とする車両の制御装置
である。
【0006】第1の発明では、モード設定手段により外
部給電を行う際の制御状態が選択されている時には、制
御手段によりクラッチがオフにされる。その結果、第1
の発明では、外部給電の際には、クラッチに対し駆動輪
側に設置されている流体継手への動力伝達が行われない
ので、内燃機関の負荷の減少により発電効率を向上で
き、また外部給電の際にも流体継手の負担を考慮する必
要がなく、外部給電の際に内燃機関を高回転で運転する
等、内燃機関の制御を自由に設計できる。
【0007】また第2の発明は、内燃機関と、前記内燃
機関の出力を断続するクラッチと、前記クラッチに対し
駆動輪側に設置された流体継手と、前記クラッチに対し
駆動輪側に設置され所定の場合に駆動輪を駆動するモー
タジェネレータと、前記クラッチに対し前記内燃機関側
に設置され前記内燃機関を駆動源として駆動される発電
機と、当該発電機により得られた電力を外部へ給電する
ための外部端子とを有する車両において、停車中に外部
給電を行う際の制御状態を選択するためのモード設定手
段と、前記モード設定手段により外部給電を行う際の制
御状態が選択されている時には前記クラッチをオフにす
る制御手段を備えたことを特徴とする車両の制御装置で
ある。
【0008】第2の発明は、外部給電を行う際の制御状
態が選択されている時には、制御手段によりクラッチが
オフにされる点で第1の発明と同様であるが、これを、
内燃機関に加えて駆動源として機能するモータジェネレ
ータをも備えたハイブリッド車両に適用した構成であ
る。しかして第2の発明では、外部給電の際には、クラ
ッチに対し駆動輪側に設置されている駆動用のモータジ
ェネレータへの動力伝達も行われないので、発電効率を
更に向上することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に従って説明する。
【0010】図1には、本実施形態における車両の構成
ブロック図を示す。エンジン1の出力軸(図示せず)の
図中右側の端部は、入力クラッチ2を介して第1のモー
タジェネレータ3に接続されており、第1のモータジェ
ネレータ3の出力軸は、トルクコンバータ4に接続さ
れ、トルクコンバータ4の出力軸は、歯車変速機5に接
続されている。他方、エンジン1の出力軸の図中左側の
端部には、駆動装置8を介して第2のモータジェネレー
タ9が接続されている。すなわち本実施形態の車両は、
エンジン1の動力と第1のモータジェネレータ3の動力
とを入力クラッチ2およびトルクコンバータ4を介して
歯車変速機5に出力できるように構成されている。
【0011】エンジン1は、燃料の燃焼によって動力を
出力する形式の装置であり、ガソリンエンジンやディー
ゼルエンジンの他、液化石油ガスや天然ガス等のガス燃
料を用いるエンジンが含まれる。第1のモータジェネレ
ータ3は、電気的エネルギを回転運動等の運動エネルギ
に変化して出力するモータ機能と、伝達された動力エネ
ルギを電気エネルギに変換する発電機能を併せ持つ。ト
ルクコンバータ4は、駆動側部材のトルクを流体により
従動側部材に伝達させる流体継手であり、例えばポンプ
インペラに一体化されたフロントカバーとタービンライ
ナを一体に取付けたハブと、ロックアップクラッチから
なる。歯車変速機5は、入力回転数と出力回転数の比
(変速比)を段階的に変更する装置である。歯車変速機
5には、これを変速操作するための油圧制御部6が取り
付けられ、油圧制御部6にはこれに作動油を供給するた
めの電動オイルポンプ7が接続されている。なお、歯車
変速機5に代えて無段変速機を備えた車両であっても本
発明を適用できる。
【0012】駆動装置8は、図示しないが、エンジン1
の出力軸に接続されたクラッチと、第2のモータジェネ
レータ9に接続された遊星歯車機構とを、歯付きベルト
およびプーリで連結してなり、エンジン1と第2のモー
タジェネレータ9とを変速および断続可能に接続するも
のである。第2のモータジェネレータ9は、上記第1の
モータジェネレータ3と同様に、モータ機能と発電機能
を併せ持った装置であるが、エンジン1を再始動する際
にスタータモータの代わりに用いられるものであり、ま
た減速の際には電力を回生するための発電機として用い
られる。なお、エンジン1から歯車変速機5までの接続
は、より詳細には図2に示されるとおりであり、第1の
モータジェネレータ3の回転軸には回転角を検出するレ
ゾルバ10が設けられている。
【0013】図3は本実施形態における油圧回路の一部
を示し、電動オイルポンプ7の吐出側には、調圧弁であ
るプライマリレギュレータバルブ41を介して、マニュ
アルバルブ43および入力クラッチコントロールバルブ
45を分岐して接続する。マニュアルバルブ43の吐出
側は、歯車変速機5の内部に設けられた前進クラッチ4
7および後退クラッチ49に接続し、さらに車室内に設
けられたシフトレバー51とマニュアルバルブ43とを
機械的に連繋して、シフトレバー51により前進段が選
択されている場合には前進クラッチ47が、また後退段
が選択されている場合には後退クラッチ49が、それぞ
れ係合側に操作されるように構成する。入力クラッチコ
ントロールバルブ45の吐出側は入力クラッチ2に接続
し、また入力クラッチコントロールバルブ45のスプー
ル弁子は入力クラッチコントロールソレノイド53に接
続し、この入力クラッチコントロールソレノイド53の
作動により入力クラッチ2が係合または解放に操作され
るように構成する。
【0014】図4に本実施形態のシステム構成図を示
す。 第2のモータジェネレータ9にはインバータ11
を介してバッテリ13が接続されている。インバータ1
1は、第2のモータジェネレータ9をモータとして駆動
する際の電流及び周波数を制御し、また第2のモータジ
ェネレータ9で発電する際の電流を制御するように構成
されている。そしてそれらの制御を行うためにコントロ
ーラ15が設けられており、このコントローラ15は、
例えばエンジン1の始動要求、発進要求及び制動要求に
従って、インバータ11及びバッテリ13を制御するよ
うに構成されている。
【0015】エンジン1、第1のモータジェネレータ
3、第2のモータジェネレータ9、トルクコンバータ
4、歯車変速機5、バッテリ13等には、回転数、温度
および電圧値・電流値を検出するための各種センサが設
けられており、それらのセンサの検出信号は、ECU1
7に送られる(図5参照)。ECU17は、CPUを中
心としたワンチップマイクロプロセッサとして構成され
ており、図示しないが、処理プログラムを記憶したRO
Mと、一時的にデータを記憶するRAMと、コントロー
ラ15等と通信を行なう通信ポートと、入出力ポートと
を備える。そしてECU17は、エンジン1等に制御信
号を送り、車速信号やアクセル開度信号、SOC(Stat
e Of Charge;充電状態)信号等の検出信号に基いてトル
クコンバータ4のスリップ率や歯車変速機5の変速比等
を制御する。
【0016】他方、シフトレバー51の基部の近傍に
は、シフトポジションセンサ19が設けられ、このシフ
トポジションセンサ19の検出するシフトレバー51の
操作位置すなわちP・R・N・D・4・3・2・Lの各
ポジションを示す信号21が、ECU17に入力される
ように構成されている。インバータ11には外部電源コ
ンセント23が接続されており、インバータ11と外部
電源コンセント23の間にはオン/オフの切替スイッチ
25が設けられている。
【0017】図示していないが、エンジン1から排出さ
れた排気ガスの経路である排気管には、排気ガス浄化用
の触媒が設けられている。触媒は、一般に固体金属触媒
であり、網状の金属担体上に保持されている。この触媒
層を排気ガスが通過することにより排気ガス中の一酸化
炭素、炭化水素、酸化窒素等の有害成分が除去される。
排気管内には触媒の近傍の排気ガスの温度を検知するた
めの触媒温度センサ31が設けられており、ECU17
に検知信号を送る。
【0018】本実施形態においては、通常の走行の際の
車両各部の制御状態である通常のモードとは別に、停車
中に外部給電を行う際の制御状態である発電モードを有
し、後者を選択するための手動スイッチであるマニュア
ル発電スイッチ27が設けられている。また、外部給電
のための発電モードで発電していることを乗員に知らせ
るためのモードインジケータ29が備えられている。
【0019】このように構成された本実施形態の車両に
おいては、車両発進時や低速走行時には第1のモータジ
ェネレータ3をモータとして機能させモータ出力のみで
走行し、また通常走行時にはエンジン1を始動させてエ
ンジン出力で走行する。上坂路や加速時等エンジン1に
高負荷がかかる時にはエンジン1に加え第1のモータジ
ェネレータ3をモータとして機能させ両動力源により走
行する。車両減速時や制動時には、第1のモータジェネ
レータ3を発電機として機能させ、バッテリ13に電力
を回生する。なお、この電力回生の際に入力クラッチ2
をオフ状態とすることにより、第1のモータジェネレー
タ3からの電力の回生を効率よく行うことができる。
【0020】図6に示す本実施形態における制御装置の
処理フローチャートを用いて、以下に外部給電のための
発電手順を説明する。
【0021】まず、ECU17は、上述した各種センサ
の入力信号を処理する(ステップS10)。次に、マニ
ュアル発電スイッチ27がオン状態かどうかを判定する
(ステップS20)。乗員が外部給電のために第2のモ
ータジェネレータ9による発電若しくはバッテリ13か
らの放電を行いたい場合は、マニュアル発電スイッチ2
7をオンにして外部給電のための発電モードを選択し、
このマニュアル発電スイッチ27からECU17に送ら
れる信号によってオン/オフが判定される。マニュアル
発電スイッチ27がオフ状態の場合は、外部電源コンセ
ント23からの電力取出しを禁止する(ステップS14
0)。この場合はECU17から切替スイッチ25をオ
ンにする信号が送られず、切替スイッチ25がオフ状態
にあるため外部電源コンセント23から電力を取出すこ
とができない。なお、本実施形態では、後述のとおり、
発電モードが実行中であることを条件に、SOCが所定
値を下回るとエンジン1を始動しバッテリ13へ充電す
る構成としているので、このことと、マニュアル発電ス
イッチ27がオンされている場合にのみ外部給電を行う
(ステップS20,S140)ようにしたこととによ
り、バッテリ13内の電力が外部給電により全て消費さ
れる事態を回避できる。
【0022】ステップS20にてマニュアル発電スイッ
チ27がオンの場合は、続いてシフトレバー位置がPポ
ジション(停車位置)かどうかを、シフトポジションセ
ンサ19の検出信号に基いて判定する(ステップS3
0)。ステップS30においてシフトレバー位置がPポ
ジション以外である場合には、発電を開始せず、外部電
源コンセント23からの電力取出を禁止する(ステップ
S140)。また、モードインジケータ29を消灯し、
外部電源コンセント23が使用できない状態にあること
を乗員に認識させる(ステップS150)。このように
シフトレバー位置がPポジションの場合にのみ発電を行
うこととしたのは、Pポジションの場合には車両が停車
中であってエンジン1の回転数を自由に制御できる状態
といえるからである。他方、シフトレバー位置がPポジ
ションにあるときは、続いてSOCが所定値A%以上か
どうかを、バッテリ13に設けられたSOCセンサ(図
示せず)からの信号に基いて判定する(ステップS4
0)。
【0023】SOCが所定値A%以上のときは、バッテ
リ13の容量が充分であるため、発電を開始しない。所
定値A%未満のときは、入力クラッチ2を強制的にオフ
にする(ステップS50)。すなわち、入力クラッチ2
がオフ状態にあるときにはオフ状態が継続され、オン状
態のときには強制的にオフ側に操作すべく、入力クラッ
チコントロールソレノイド53に対し所定の操作出力が
行われる。
【0024】続いて、専用制御ロジックによりエンジン
1を駆動させる(ステップS60)。ここで専用制御ロ
ジックとは、例えば触媒温度センサ31により触媒近傍
の排気ガス温度を検出し、排気ガス温度が所定の触媒活
性温度より低い場合に、エンジン回転数を増加させて排
気ガス温度を高める制御のように、外部給電の際に用い
られる専用の制御状態をいう。エンジン回転数の制御は
スロットルバルブの開閉によって行われる。このような
専用制御ロジックの実行により、排気ガス浄化用の触媒
が常に十分な活性化温度範囲に維持される。
【0025】また、図7に示す第2のモータジェネレー
タ9の特性図におけるモータ効率の最高点で発電できる
ように、モータトルクと回転数を制御してもよい。図7
は横軸にモータ回転数NM、縦軸にモータトルクTMを
とった場合のモータ効率ηMが示されている。図に示す
ように回転数NM及びトルクTMが増大するほどモータ
効率ηMは増大し、ある回転数NM及びトルクTMの範
囲で極大となる。
【0026】さらに、排気ガス温度が触媒活性温度以上
となるエンジン1の最低回転数N1以上の回転数であっ
て、最も第2のモータジェネレータ9のモータ効率が良
くなる点で発電できるようモータトルク又はモータ回転
数を制御してもよい。尚、このような専用制御ロジック
は、外部電源コンセント23と特別なマニュアル発電ス
イッチ27を設けた本実施形態に限らず、これらを有し
ない一般のハイブリッド車にも、例えば歯車変速機5の
変速比を適切に制御する構成とすることによって適用す
ることが可能である。
【0027】続いて、専用補機駆動が実施される(ステ
ップS70)。専用補機駆動とはここでは、外部給電の
ための発電と無関係の装置、例えばエアコンや電動オイ
ルポンプ7を作動させないような外部給電時に専用の制
御をいい、ここでこのような制御を実施するのは、シフ
トレバーがPポジションに操作されている停車中には電
動オイルポンプ7を駆動して歯車変速機5を変速操作す
る必要がないからである。またエアコンを作動させない
ので電力消費を節約できる。
【0028】続いてステップS60にいう専用制御ロジ
ックに基いて、所定のモータトルク・回転数にて第2の
モータジェネレータ9が駆動され発電が行われる(ステ
ップS80)。第2のモータジェネレータ9で発電され
た電力はインバータ11により所定の電圧に落とされ、
外部電源コンセント23へ送られる。このとき、余剰に
発電された電力はバッテリ13へ送られ、バッテリ13
を充電する(ステップS90)。尚、このように余剰に
発電された電力を利用してバッテリ13を充電すること
に加え、バッテリ13のSOCがステップS40におけ
る所定値A%より低い基準値B%を下回った場合に積極
的に充電を行う構成としてもよい。
【0029】続いて外部電源コンセント23からの電力
の取出が許可される(ステップS100)。この場合E
CU17から切替スイッチ25へ信号が送られ、切替ス
イッチ25がオンに切り替えられインバータ11から外
部電源コンセント23へ送電が行われる。そして、EC
U17から発電モードインジケータ29へ点灯信号が送
られ、発電モードインジケータ29が点灯する(ステッ
プS110)。これにより乗員は、外部給電が可能な状
態であることを知ることができる。
【0030】他方、ステップS40においてSOCが所
定値A%以上と判定された場合、エンジン1が作動して
いる場合にはこれを停止する(ステップS120)。従
って、このときは発電は行われない。次にバッテリ13
の放電モードが設定され(ステップS130)、これに
よりバッテリ13の電力がインバータ11を介して外部
電源コンセント23へ送られる。ステップS100およ
びステップS110の処理は同じである。尚、バッテリ
13の放電の結果、SOCが所定値A%を下回ると、ス
テップS40で再び否定判定され、ステップS60より
専用制御ロジックでエンジン1が駆動され、再び第2の
モータジェネレータ9による発電が開始される。
【0031】このように、本実施形態では、マニュアル
発電スイッチ27の操作により発電モードが選択されて
いる時には、ECU17の制御出力により入力クラッチ
2がオフにされる。その結果、本実施形態では、外部給
電の際には、入力クラッチ2に対し駆動輪側に設置され
ているトルクコンバータ4への動力伝達が行われないの
で、エンジン1の負荷の減少により発電効率を向上で
き、また外部給電の際にもトルクコンバータ4の負担を
考慮する必要がなく、外部給電の際にエンジン1を高回
転で運転する等、エンジン1の制御を自由に設計でき
る。また、入力クラッチ2に対し駆動輪側に設置されて
いる第1のモータジェネレータ3への動力伝達も行われ
ないので、発電効率を更に向上できる。
【0032】なお、上記実施形態では、乗員が手動で操
作するマニュアル発電スイッチ27の信号に基いて発電
モードを実行する構成としたが、本発明においては停車
中に外部給電を行う際の制御状態を選択するための手段
であれば乗員の操作によるものでなくてもよく、例えば
車両が停止中で且つパーキングブレーキがオンされ、シ
フトレバー位置がPポジションであって、外部電源コン
セント23に家庭用電気製品等の電源プラグが挿入され
ている場合に、発電モードを実行する構成としてもよ
い。
【0033】また、本実施形態では本発明をハイブリッ
ド車両に適用した例について説明したが、本発明は、内
燃機関のみを駆動源とし発電機及び駆動源として機能す
るモータジェネレータを備えない車両についても適用す
ることが可能である。
【0034】また、本実施形態では、ステップS50に
おいて入力クラッチ2をオフすなわち解放すべく操作す
る構成としたが、本発明ではこのように入力クラッチ2
を解放する構成に代えて、入力クラッチ2をいわゆる半
係合状態、すなわち駆動側部材と従動側部材が摺動しつ
つも動力の伝達を行っていない状態とすることも可能で
あり、そのような構成も本発明の範疇に属するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態における駆動装置の概略を
示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施形態における駆動装置の詳細を
示すブロック図である。
【図3】 本発明の実施形態における油圧回路の一部を
示すブロック図である。
【図4】 本発明の実施形態の制御装置の構成を示すシ
ステム構成図である。
【図5】 本発明の実施形態の電子制御ユニットにおけ
る出入力信号を示すブロック図である。
【図6】 本発明の実施形態における処理フローチャー
トである。
【図7】 本発明の実施形態におけるモータジェネレー
タの特性図である。
【符号の説明】
1 エンジン、2 入力クラッチ、3 第1のモータジ
ェネレータ、4 トルクコンバータ、5 歯車変速機、
6 油圧制御部、7 電動オイルポンプ、8駆動装置、
9 第2のモータジェネレータ、11 インバータ、1
3 バッテリ、15 コントローラ、17 ECU、2
3 外部電源コンセント、25 切替スイッチ、27
マニュアル発電スイッチ、29 モードインジケータ、
45入力クラッチコントロールバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 29/00 H02P 9/04 L H02P 9/04 B60K 9/00 E Fターム(参考) 3D039 AA00 AB27 AC03 AC37 AD23 3D041 AA21 AB00 AC01 AC06 AC08 AD00 AD10 AD31 AD50 AD51 AE00 AE02 AE14 3G093 AA01 AA16 BA08 CA07 CA11 DB28 EB01 EC01 FA12 5H590 AA02 CA07 CA23 CB03 CC01 CD03 CE02 CE05 DD25 DD64 EA02 EA10 EB02 FA05 FB03 FC01 GA02 GA05 GB05 HA02 HA18 HB06 JA02 JB02 KK04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関と、前記内燃機関の出力を断続
    するクラッチと、前記クラッチに対し駆動輪側に設置さ
    れた流体継手と、前記クラッチに対し前記内燃機関側に
    設置され前記内燃機関を駆動源として駆動される発電機
    と、当該発電機により得られた電力を外部へ給電するた
    めの外部端子とを有する車両において、 停車中に外部給電を行う際の制御状態を選択するための
    モード設定手段と、前記モード設定手段により外部給電
    を行う際の制御状態が選択されている時には前記クラッ
    チをオフにする制御手段を備えたことを特徴とする車両
    の制御装置。
  2. 【請求項2】 内燃機関と、前記内燃機関の出力を断続
    するクラッチと、前記クラッチに対し駆動輪側に設置さ
    れた流体継手と、前記クラッチに対し駆動輪側に設置さ
    れ所定の場合に駆動輪を駆動するモータジェネレータ
    と、前記クラッチに対し前記内燃機関側に設置され前記
    内燃機関を駆動源として駆動される発電機と、当該発電
    機により得られた電力を外部へ給電するための外部端子
    とを有する車両において、 停車中に外部給電を行う際の制御状態を選択するための
    モード設定手段と、前記モード設定手段により外部給電
    を行う際の制御状態が選択されている時には前記クラッ
    チをオフにする制御手段を備えたことを特徴とする車両
    の制御装置。
JP11213842A 1999-07-28 1999-07-28 車両の制御装置 Pending JP2001041073A (ja)

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