JP2002337572A - 自動車の駆動力制御装置及び制御方法 - Google Patents
自動車の駆動力制御装置及び制御方法Info
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Abstract
する自動車の実際の運転性の間に充分な一致感が得られ
る自動車の駆動力制御装置及び制御方法を提供する。 【解決手段】(a).自動車のエンジンから出力される
エンジントルクを制御するエンジントルク制御手段; (b).前記エンジントルクと変速機の変速位置の組み
合せから自動車を駆動する駆動トルクを制御する駆動ト
ルク制御手段; (c).運転者が要求するトルクに対してエンジントル
クあるいは駆動トルクもしくはエンジントルクと駆動ト
ルクの組み合せでトルク制御を行うべく前記エンジント
ルク制御手段および/あるいは駆動トルク制御手段を機
能させるトルク制御手段 とよりなる。
Description
御装置及び制御方法に関するものである。
ンスミッションの組み合わせで制御可能である。
とトランスミッションの制御が各々個別に行われていた
ので運転性に大きな問題があった。
ように、トランスミッションのシフトアップあるいはシ
フトダウンの変速時にエンジン出力を増減して運転性を
改善する試みがなされている。
うな提案においても実際の自動車においては、実際に運
転者が要求する運転性とこれに追加する自動車の実際の
運転性の間にまだ不充分な一致感しか得られないという
問題があった。
これに追加する自動車の実際の運転性の間に充分な一致
感が得られる自動車の駆動力制御装置及び制御方法を提
供することにある。
クを制御するエンジントルク制御手段; (b).前記エンジントルクと変速機の変速位置の組み
合わせから自動車を駆動する駆動トルクを制御する駆動
トルク制御手段; (c).運転者が要求するトルクに対してエンジントル
クあるいは駆動トルクもしくはエンジントルクと駆動ト
ルクの組み合わせでトルク制御を行うべく前記エンジン
トルク制御手段および/あるいは駆動トルク制御手段を
機能させるトルク制御手段 とよりなる自動車の駆動力制御装置にあり、より具体的
には、自動車の車速を検知する車速検知手段と、アクセ
ルペダルの踏み込み量を検知するアクセル検知手段と、
車速検知手段で得られた車速とアクセル検知手段で得ら
れたアクセルペダルの踏み込み量とに基づいて自動車の
燃料消費率が低減される方向に自動変速機の変速比とエ
ンジンのエンジントルクを制御する制御手段とからなる
自動車の駆動力制御装置にある。
クセルペダルの踏み込み量とから目標駆動トルクを得る
目標駆動トルク演算手段と、目標駆動トルク演算手段で
得られた目標駆動トルクに基づいて自動車の燃料消費率
が低減される方向に自動変速機の変速比とエンジンのエ
ンジントルクを制御する制御手段とからなる自動車の駆
動力制御装置にある。
トルク特性に対応してエンジントルク及び/あるいは駆
動トルクが決定されるため、トルクの一致感が高まるも
のである。
を詳細に説明する。
おり、参照番号に基づいてその構成,作用を説明する。
ク制御手段2あるいは/及びエンジントルク制御手段3
に入力する。エンジントルク制御手段3では、エンジン
4に取り付けられた吸気管5に設けられているスロット
ル制御器6(モータ,スロットルバルブ,スロットルセ
ンサ)及び燃料噴射装置7A,点火装置7Bをエンジン
トルク制御手段3で駆動し、制御を行う。また、駆動ト
ルク制御手段2は、自動変速機30,シフトソレノイド
8及びロックアップソレノイド9等を比例あるいはデュ
ーティ制御で駆動し、変速クラッチ10及びクロックア
ップクラッチ11の締結,解放を行う。この変速制御に
エンジントルク制御を組み合わせ、駆動トルク制御を行
う。
ロットル開度の組み合わせによる駆動トルク制御は、ド
ライブシャフトに設けた回転センサ12からの信号で得
られる車速とアクセルペダル1の踏み込み量から決定さ
れる。また、この実施例ではエンジントルク制御手段3
と駆動トルク制御手段2とはローカルエリアネットワー
ク(LAN)で電気的に接続通信されている。また、3
2ビット等の高機能コンピュータを用いた場合は実線で
囲んだ制御手段13のように、1つの制御手段でエンジ
ンと変速機の協調制御を行うことが可能である。
明するための概略図である。横軸が車速を表わしこれに
対し、縦軸にアクセル踏み込み量、すなわち駆動トルク
をとったものである。図2において実線はスロットル全
開時の駆動トルクを示したもので、区間[0−a]が1
速領域、区間[a−b]が2速領域、区間[b−c]が
3速領域、区間[c→]以降が4速領域である。次にア
クセルペダル踏み込み量が目標とするトルクは、縦軸に
あるように車速[0−a]区間が駆動トルク、車速[a
−b]区間が駆動トルク、車速[b−c]区間がエンジ
ントルク、車速c以降はエンジントルクとする。例え
ば、車速[0−a]区間において、ドライバがアクセル
ペダルを値Bまで踏み込んだとすると、アクセル踏み込
み量に対応した目標駆動トルクBであるので、変速位置
を3速にし、スロットル開度を全開にする。また、車速
がb以降では、アクセルペダルを最大に踏んでも、C−
Dの駆動トルクが得られないので、アクセルペダル踏み
込み量の目標トルクは、エンジントルクにする必要があ
る。車速[0−b]区間までは、駆動トルクとエンジン
トルクの組み合わせで制御を行う必要がある。
ーチャートである。ステップ(以下Sと言う)1でドラ
イバの要求トルクであるアクセルペダル踏み込み量αを
リードし、S2でエンジン回転数Neをリードし、さら
に、S3で車速Vをリードする。次にS4で車速Vがa
以下かどうかを判断し、a以下であれば、すなわち[0
−a]区間であれば次にS5でアクセルペダル踏み込み
量αがA以下かどうかを判断する。A以下であればS6
で変速位置を4速にする指令信号を出力する。この時の
アクセルペダル踏み込み量αに対する駆動トルクの目標
値は、図6に示す駆動トルク−アクセル踏み込み量マッ
プを検索して判断する。そして、S7でアクセルペダル
踏み込み量αから減速比分等を考慮した関数fによりエ
ンジントルクTeを求め、S8でエンジントルクTeと
エンジン回転数Neとから図7に示すスロットル開度θ
thマップを用いてスロットル開度θthを求め、最後にS
9でスロットル開度を出力しスロットル制御器6を駆動
させ、ドライバが要求する駆動トルクを出力させる。
αがA以下の場合、S10でアクセルペダルの踏み込み
量αがB以下かどうか判定し、B以下であればS11で
3速指令を出力し、S12でS7と同様にエンジントル
クTeを求めS8へ進む。
がB以上の場合、S13でその値がC以下かどうか判断
し、C以下であればS14で2速指令を出力し、S15
でS7と同様にエンジントルクTeを求めS8へ進む。
上の場合、S16で1速指令を出力し、S17でS7と
同様にエンジントルクTeを求めS8へ進む。
ル踏み込み量αが変化した場合を説明した。
示すLへ進み、S18で車速がb以上かどうかが判断さ
れる。
断されるとS19,S22でアクセル踏み込み量αがA
あるいはBの値を越えているかどうか判断される。
3のS6ないしS17及びS8,S9と同様の処理が実
行される。
択されない。
判断されると図5に示すMへ進み、S27で車速がC以
上かどうかが判断される。
アクセル踏み込み量がA以上かどうか判断され、この後
S29ないしS32及びS8,S9で図3で同様の処理
が実行される。
は選択されない。
されると直接S29へ移り4速指令を出してスロットル
開度を求める。
ジン回転数を表わしたのに対し、縦軸がエンジントルク
であり、破線がスロットル全開時のエンジントルクであ
る。図8において斜線部が最も燃費の良い領域である。
また、実線kは斜線部へ到達するまでの最良燃費移動線
を示す。つまり、エンジン回転数を1000rpm に保っ
たままエンジントルクを増加させ、エンジントルクの2
/3程度でエンジン回転数を上昇させながら、エンジン
トルクを最大付近まで持っていく必要がある。本実施例
のように駆動トルクを制御すれば、このような最良燃費
の線上を通る運転領域が増大するため、燃料経済性が向
上する。
する最大駆動トルクの特性図である。図から分かるよう
に、無段変速機を用いた場合、変速比を自由に変えられ
るため、駆動トルクは段差を生じない。
最大値をアクセル開度の最大値にする。つまり、これ
が、車速に対する目標駆動トルク(アクセル開度)にな
る。
ル開度の最大値、つまり、ドライバの要求する最大目標
駆動トルクになるわけである。その時、アクセル開度を
Cにすると、変速比がH1 からH2 に変化し、エンジン
のスロットル開度を全開のまま、駆動トルクを変えるこ
とができる。
は、変速比をH4 にし、スロットル開度は全開である。
チャートを示す。まず、S33,S34で車速(VS
P)及びアクセル開度(α)をリードし、S35で図9
に示すような車速に対するアクセル開度(目標駆動トル
ク)のマップを検索する。そして、S36でアクセル開
度αがハイギア比側の限界変速比H4 の駆動トルク、つ
まり、目標駆動トルクAよりも大きいかどうかを判断
し、大きい時はS37でスロットル開度θを全開にし、
S38で車速及びアクセル開度に見合う変速比を選択す
る。一方α<Aの場合は、S39でエンジントルクTe
=f(α)からスロットル開度θを求め、S40で変速
比は限界のH4 にする。
要求する運転性と自動車の実際の運転性の一致感が得ら
れるものである。
トル開度と駆動トルクの関係は、破線に示すように変速
段で異なる。従来の制御では、図11(a)のようにア
クセルペダルを踏み込んで駆動トルクを次第に増すと、
実線に示すように次々と変速機の変速段がシフトダウン
するものであった。これに対し、応用例の方式は図11
(b)のように駆動トルクを増すと、変速段をスロット
ル全開まで維持し、さらに大きな駆動トルクが必要にな
ると変速段がシフトダウンするように作動する。この
時、駆動トルクが急変しないようにスロットルを一旦閉
じ、駆動トルクをさらに増すと再びスロットルを全開
し、更にシフトダウンする動作を繰り返す。この方式は
図8で説明したようにスロットル全開領域を多用し、ま
た高変速段を使う領域が広く、このためエンジン回転数
を低く保てるので、燃費が良い。さらに、変速時に駆動
トルクが急変しない様にスロットル開度を制御するため
に、変速時のショックを低減できる。
フローチャートを示す。まずタイマー割込み信号が入力
されると、S50でアクセル踏み角と車速を測定する。
次にS51でアクセル踏み角と車速から、図13に基づ
き、駆動トルクと変速段を計算する。図13は、車速お
よび駆動トルクと変速段の関係を示している。車速に対
する最大駆動トルクを実線で示す。車速に対応する最大
駆動トルクとアクセル踏み角から、駆動トルクを計算
し、変速段を求める。ここで、この方式はスロットル全
開付近を多用するためスロットル全開付近では、アクセ
ル踏み角電圧のノイズ等により、変速段が不安定に何度
も切りかわり、チャタリングを生じる現象があり、これ
を防止する必要がある。そのためシフトアップ時には、
S52及びS53で破線に基づき変速段を求める。この
ようなヒステリシスを設ける事により、変速のチャタリ
ングを防止し、変速機の損耗を防ぐことができる。
クと変速比の積から計算する。次に、S55であらかじ
め作成した、エンジン回転数とエンジントルクに対する
スロットル開度のマップを用いて、スロットル開度を計
算するS56でスロットル開度信号,変速信号を出力し
て、エンジン出力と変速を制御する。
速,スロットル動作を行う別の制御方式を示す。本方式
では、車速を考慮せず、アクセル踏み角とスロットル開
度に対する変速,スロットル制御を行う。
を測定し、S57でエンジン回転数が限界エンジン回転
数Maxrpm以上になるとエンジンの損耗を防ぐため、S5
9でシフトアップする。エンジン回転数がMaxrpm以下で
あればS58,S60で図14に基づき、変速段,スロ
ットル開度を求める。次にS61で変速信号,スロット
ル開度信号を出力し、変速とエンジン出力を制御する。
この方式は図12に示した方式と比べ単純であり、計算
に要する時間が短い長所がある。
でスロットルや変速機の動作異常により、エンジン回転
数が過大となる場合の処理フローチャートを示す。タイ
マー割込みにより、まずS62で変速段とエンジン回転
数を測定する。S63でエンジン回転数が限界エンジン
回転数以上となると、S64,S65でシフトアップ制
御を行い、エンジン回転数を小さくしてエンジンの損耗
を防ぐ。また、この他警告灯により、運転者に異常を知
らせることも可能である。
す。アクセル開度検出手段31とブレーキ踏力検出手段
32から減速判定手段33で、ドライバが減速したいか
どうかを判断する。その後、ドライバが意図する減速度
を減速度決定手段34で決定する。この時、ドライバが
要求する減速度が最小の場合、直接、変速制御器35に
N(ニュートラル)等の最も燃費の良い変速位置を出力
する。また、ドライバが要求する減速度がある一定値を
越えた場合は、変速比演算手段36で要求減速度に見合
う変速比を出力する。さらに、変速時のショックを防止
するようスロットル開度演算手段37でスロットル開度
を求めスロットル制御器38へ出力する。
示す。初め、S70でアクセル開度α,ブレーキ踏力
β,車速V,エンジン回転数Neを読み込む。S71で
車速VがV0 以上かどうかを判断し、V≧V0 の時、S
72でアクセル開度αが0かどうかを判断する。そし
て、アクセル開度α=0の場合、S73,S75でフラ
グ(Flg)を立て、S74で任意時間xmsecの間は、S7
6で現在の変速比inowを出力する。次にS74でxmsec
たった時、S77でフラグ(Flg)をクリアし、S70で
ブレーキ踏力βの値を検索する。S78でブレーキ踏力
βがβ0 より小さい場合は、ドライバは惰性減速を要求
していると判断し、S79で変速位置をニュートラル
(im=N)にする。次に、S80でブレーキ踏力βが
β1 より小さい時は、S81で変速比i1 を車速Vとエ
ンジン回転数Neの関数(f)から求める。その後、S
82でスロットル開度θthを車速Vと変速比i1 の関数
(g)より求め、スロットル開度θth及びS83で変速
比i1 を出力する。その後も上記制御と同じように、ブ
レーキ踏力の変化により、変速比及びスロットル開度を
求める。S84でブレーキ踏力βが最大βmの場合は、
最大制動力をドライバが要求していると判断し、S8
5,S86,S87から高エンジン回転数になるよう、
変速比及びスロットル開度を求める。また、βoからβ
m値は、自動変速機の制御可能な変速比に比例する。
る。例えば、有段自動変速機の場合、トルクコンバータ
を用いているため、低車速域の1速状態において、斜線
部のように過負荷領域が存在する。そのため、破線で示
すように、駆動トルクの最大目標値(アクセル開度全
開)を下げる必要がある。これにより、発進時の衝撃ト
ルクが防止できる。また、この方式を用いると、目標駆
動トルク(アクセル開度)の小さい方で、2速,3速,4
速の変速位置を多用可能なので、駆動系へ加わる疲労も
低減できる。
示す。アクセル開度をアクセル開度検出手段31により
検出し、過負荷制御が必要かどうかを過負荷判断手段4
0により判定する。上記制御が必要な場合は、スロット
ル開度をスロットル開度演算手段37で求め、次に、補
正スロットル開度を駆動トルク補正手段42で求め、ス
ロットル制御器に出力する。駆動トルク補正手段へは、
トルクコンバータのトルク比をトルク比演算手段41で
求めて入力し、補正する。
ある。S90でアクセル開度α,エンジン回転数Neを
読み込む。そして、S91でアクセル開度αがα1 以上
の場合、つまり、車速V0 (30km/h等)以下の低車
速域で、かつ変速位置が1速の場合は、S92で変速比
i1 を出力し、S93で目標駆動トルク圧をアクセル開
度αの関数fで求める。その後、S94でスロットル開
度θをg(Tt,i1,Ne)で求め、S95で出力す
る。この時、駆動トルクの最大値がアクセル開度の最大
値になるようにしておく。
システムを示す。高地(破線)と低地(実線)とでは、
気圧が変化するため、最大駆動トルクに差が生じる。そ
こで、高地の場合は、車速bにおいて、車速aの時の変
速比B′を用いることにより、平地と同じような駆動ト
ルクが得られ、気圧変化によるドライバの要求駆動トル
クを満足することが可能である。
る。大気圧検出手段43により、気圧を検出し、車速検
出手段44,エンジン回転数検出手段46で検出される
車速及びエンジン回転数に応じた補正駆動トルクを補正
駆動トルク演算手段45により求める。その後、補正変
速比演算手段47で、補正変速比を求め、補正エンジン
出力演算手段48で、補正スロットル開度を求め各々、
変速制御器35,スロットル制御器38に出力する。
示す。S100で大気圧P、S101で車速V,S102で
エンジン回転数Neを読み込む。そして、S103で補
正駆動トルクΔT0 をf(p,V)より求め、次に、S
104で補正変速比Δiをg(ΔT0 ,Ne)より求め
る。そして、S105でその時の補正変速比Δiとスロ
ットル開度θから求まるh(Δi,θ)とΔT0 が一致し
ているかどうかを判断する。一致している場合は、スロ
ットル開度の補正が不必要のため、S108で直接変速
比Δiを出力する。S105で一致していない場合、S
106で補正スロットル開度Δθをj(Δi,Ne)よ
り求め、S107で出力し、その時の変速比ΔiをS1
08で出力する。
費向上のため、斜線のパワーゾーンのみ空燃比(A/
F)を小さくし、リッチにする。それ以外の領域は、空
燃比(A/F)を大きくし、リーンにする必要がある。
す。S110で変速比i,S111で車速V,S112
でスロットル開度θを読み込む。S113で変速比iが
1速i1 かどうかを判断し、S114で車速VがV0
(例:60km/h)かどうか判断し、S115でスロッ
トル開度θがθk以上かどうかを判断し、i=i1 かつ
V≦V0 かつθ≧θkであれば、S116でリッチマッ
プ(A/F=12)を検索して、S117で燃料量Tp
を出力する。上記条件以外の場合は、S118でリーン
マップ(A/F=19)を検索して、S117でTpを
出力する。
要求する運転性とこれに追従する自動車の実際の運転性
との間に充分な一致感が得られるようになるものであ
る。
図。
の概略を示す図。
プ。
図。
ト。
図。
ト。
常対策のフローチャート。
ンジントルク制御手段、4…エンジン、6…スロットル
制御器、7A…燃料噴射装置、7B…点火装置、8…シ
フトソレノイド、10…変速クラッチ、30…自動変速
機。
6)
動力制御装置において、 前記自動変速機の変速比を変更する変速比変更手段と、 前記エンジンに供給される吸入空気量を変更する信号を
出力する吸入空気量変更信号出力手段と、 前記自動車の外部環境の空気圧を検出する空気圧検出手
段と、 前記空気圧検出手段で検出された空気圧に基づいて少な
くとも前記自動変速機の変更された変速比を補正すると
ともに、変更された前記吸入空気量を補正する変更値補
正手段とを有することを特徴とする自動車の駆動力制御
装置。
動力制御方法において、 前記自動変速機の変速比を変更し、 前記エンジンに供給される吸入空気量を変更し、 前記自動車の外部環境の空気圧を検出し、 検出された前記空気圧に基づいて少なくとも前記自動変
速機の変更された変速比を補正するとともに、変更され
た前記吸入空気量を補正することを特徴とする自動車の
駆動力制御方法。
Claims (6)
- 【請求項1】(a).自動車のエンジンから出力されるエ
ンジントルクを制御するエンジントルク制御手段; (b).前記エンジントルクと変速機の変速位置の組み合
わせから自動車を駆動する駆動トルクを制御する駆動ト
ルク制御手段; (c).運転者が要求するトルクに対してエンジントルク
あるいは駆動トルクもしくはエンジントルクと駆動トル
クの組み合わせでトルク制御を行うべく前記エンジント
ルク制御手段および/あるいは駆動トルク制御手段を機
能させるトルク制御手段 とよりなる自動車の駆動力制御装置。 - 【請求項2】自動車のエンジントルクを制御し、また変
速位置を制御するものにおいて、エンジントルクと、こ
のエンジントルクと変速位置で定められる駆動トルクの
組み合わせで運転者が要求するトルクを出力する自動車
の駆動力制御方法。 - 【請求項3】(a).自動車の車速を検出する車速検出手
段; (b).自動車のアクセル踏み込み度合を検出するアクセ
ル検出手段; (c).車速とアクセル踏み込み量から変速位置を定める
変速位置制御手段; (d).前記アクセル踏み込み量からエンジントルクを定
めるエンジントルク決定手段; (e).エンジントルクと回転数からスロットル開度を定
めるスロットル開度制御手段 とよりなる自動車の駆動力制御装置。 - 【請求項4】少なくともエンジンの吸気通路に配置され
たスロットルバルブを制御するスロットル制御器及びエ
ンジンと駆動輪の間に配置された変速機構を備えたもの
において、前記スロットルバルブが全開付近に達すると
前記変速機構を作動させて変速し、変速に同期もしくは
変速後前記スロットルバルブを所定開度まで閉じるよう
にした自動車の駆動力制御方法。 - 【請求項5】少なくともエンジンの吸気通路に配置され
たスロットルバルブを制御するスロットル制御器及びエ
ンジンと駆動輪の間に配置された変速機構を備えたもの
において、前記スロットルバルブが全開すると前記変速
機構をシフトダウンし、シフトダウンに同期あるいは遅
れてスロットルバルブを所定開度まで閉じ、その後スロ
ットルバルブを開くようにした自動車の駆動力制御方
法。 - 【請求項6】少なくともエンジンの吸気通路に配置され
たスロットルバルブを制御するスロットル制御器及びエ
ンジンと駆動輪の間に配置された変速機構を備えたもの
において、前記スロットルバルブが全開付近に達すると
前記変速機関を動作させて変速し、この変速に同期もし
くは変速後に前記スロットルバルブを所定開度まで閉じ
ると共に、ブレーキが踏まれた時にその踏み込み量に応
じた変速位置とスロットル開示になるようにした自動車
の駆動力制御方法。
Priority Applications (1)
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JP2002074773A JP2002337572A (ja) | 1990-04-18 | 2002-03-18 | 自動車の駆動力制御装置及び制御方法 |
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JP10032190 | 1990-04-18 | ||
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JP2006111156A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Nissan Motor Co Ltd | 過負荷履歴記憶装置およびその方法 |
JP2015028386A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド | 乗り物のトランスミッションを制御するためのシステム及び方法 |
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2002
- 2002-03-18 JP JP2002074773A patent/JP2002337572A/ja active Pending
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