JP2004257259A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両減速中にエンジンを停止し、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときに燃料供給を再開するエンジン自動停止機能を備えたハイブリッド自動車の燃費を改善する。
【解決手段】駆動源としてのエンジン1を所定の運転条件に基づき停止する手段7を備え、このエンジン停止手段7は、車両減速中にエンジンを停止し、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときにエンジンを再始動するハイブリッド自動車において、前記エンジン停止手段7は、前記エンジン回転速度が所定回転速度N1まで低下したときに、所定のエンジン停止判定が成立する場合はエンジンの再始動を中止し、不成立の場合にエンジンを再始動する(ステップ45、46、48、49、51)。
【選択図】 図7

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車、特にエンジンの停止/再始動装置を備えたハイブリッド自動車に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの停止/再始動装置において、減速時にエンジンに対する燃料の供給を停止している状態で、エンジンの回転速度がアイドル回転速度より高い所定の回転速度まで低下した時に、エンジンストールを防止するために、燃料の供給を再開する技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭58‐166165号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、減速状態からそのまま停止する場合でも、上述の所定回転速度まで低下すると燃料供給が再開される。つまり、通常走行状態から減速状態を経て停止状態に移行する間に、エンジンへの燃料供給状態は、燃料供給状態から減速状態で燃料供給停止状態へ変化し、その後エンジンが所定回転速度まで低下して再び燃料供給状態となり、エンジンの停止条件が成立することで燃料供給が停止することになる。したがって、減速状態からエンジン停止に移行する場合にも一時的に燃料供給状態に変化するため、余剰の燃料を供給していることになり、燃費の悪化の一因となっていた。
【0005】
したがって、本発明においては、車両減速中にエンジンを停止し、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときに燃料供給を再開するエンジン自動停止機能を備えたハイブリッド自動車の燃費を改善することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のハイブリッド自動車は、車両減速中にエンジンを停止し、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときにエンジンを再始動するハイブリッド自動車において、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときに、所定のエンジン停止判定が成立する場合はエンジンの再始動を中止する。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下した場合でもエンジンの再始動を中止し、燃料消費量を抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明が適用されるハイブリッド自動車の構成図である。エンジン1が運転されることにより発生する駆動力は、エンジン1の出力軸の一端に接続されたモータ2、トルクコンバータ3、トランスミッション4、動力伝達機構(プロペラシャフト30、デファレンシャルギア40、ドライブシャフト50)を介して所定のトルクに制御されて駆動輪60を駆動する。エンジン1にはイグニッションスイッチ1a(図2参照)によるエンジン始動時にエンジンをクランキングするための図示しないスタータモータが設置される。なお、70は従動輪である
ここでモータ2は、インバータ5を介してバッテリ6から供給される電力により車両の駆動源としてエンジン1と協働する機能と共に、所定の運転条件の下でエンジン1を自動停止している状態、いわゆるアイドルストップ状態からエンジンを再始動するための機能を有する。更にモータ2は、エンジン1の回転により発電機として機能し、その発電電力をインバータ5を介してバッテリ6に充電する。
【0009】
図2は、本発明の制御系統を説明するための構成図である。ハイブリッド自動車全体を統括制御するための統合コントローラとしてハイブリッドコントローラ(HCU)7が設けられ、HCU7には、エンジンを制御するエンジンコントロールユニット(ECU)8と、トランスミッション4を制御するトランスミッションコントロールユニット(TCU)9と、バッテリ6を制御するバッテリコントロールユニット(BCU)10と、モータ2を制御するモータコントロールユニット(MCU)11とが接続されて、HCU7は、これらコントロールユニットからの信号に基づいてハイブリッド自動車を統合制御する。
【0010】
HCU7には水温センサ12で検出されるエンジン1の冷却水温と、アクセル開度センサ13で検出されるアクセルペダル踏み込み量と、ブレーキストロークセンサ14で検出されるブレーキペダル踏み込み量と、マスタシリンダ圧力センサ15で検出されるマスターシリンダ圧と、車速センサ16で検出される車速と、マスターバック負圧センサ17で検出されるマスターバック負圧と、車両の加速度を検出する加速度センサ23の出力信号が入力される。HCU7は、各種コントロールユニットから入力された信号に基づき、エンジンの自動停止制御を実施し、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれ、かつ車両減速状態のときに後述するECU8に指令してエンジン1を停止する。
【0011】
ECU8は、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサ24からの信号をHCU7に出力することで、HCU7がエンジン回転速度を検出する。HCU7は、入力されたエンジン回転速度やアクセル踏み込み量等からエンジンの要求駆動力等の運転条件を設定し、ECU8にスロットル弁18の開度、インジェクタ19からの燃料噴射量、点火プラグ20の点火時期の制御信号を出力し、ECU8は入力された制御信号に基づきスロットル弁18、インジェクタ19、点火プラグ20を制御する。
【0012】
TCU9には、トランスミッション4のシフトレバーのセレクト位置を検出するインヒビタスイッチ21の出力信号が入力される。TCU9からセレクト位置の信号がHCU7に送られる。
【0013】
BCU10は、バッテリ6の端子間電圧を図示しない電圧センサで検出し、バッテリ6に流れる充放電電流を図示しない電流センサで検出し、これらの検出された電圧、電流を用いてバッテリ6の充電状態を検出し、この充電状態をHCU7へと送信する。HCU7は、この送信された充電状態に基づいて、例えば、モータ2のトルクを制限する指令値をMCU11へと出力する。
【0014】
MCU11は、モータ2の運転状態を制御するコントローラで、モータ2の回転速度を検出するモータ回転速度センサ22からの信号が入力される。HCU7は、バッテリ6の充電状態や要求負荷等を考慮してモータ9の運転状態を設定し、MCU11を介してモータ9の運転を制御する。
【0015】
次に図3のフローチャートを用いて、本発明の全体的な制御内容について説明する。
【0016】
まずステップ1で、イグニッションスイッチ1aのオンオフ状態を検出し、ステップ2ではステップ1で検出したスイッチのオンオフ状態を判定し、オンであればステップ3に進み、オフであれば、ステップ1に戻る。
【0017】
ステップ3では、イグニッションスイッチ1aがオフからオンに切り換わったのかを判定し、イエスならばステップ4に進み、ノーならばステップ5に進む。ステップ4では、エンジン停止中制御フラグをオンとして、ステップ6に進む。一方、ステップ5では、エンジン停止制御中かどうかを判定する。停止制御中であればステップ6に進み、停止制御中でなければステップ7に進む。
【0018】
ステップ6では、エンジン停止中制御が実行される。エンジン停止中制御の詳細について、図4のフローチャートを用いて説明する。
【0019】
まずステップ21で、アクセル開度センサ13からアクセル開度を、マスタシリンダ圧力センサ15からマスタシリンダ圧力を、マスタバック負圧センサ17からマスタバック負圧を、さらに水温センサ12からエンジン冷却水温をそれぞれ検出する。
【0020】
次にステップ22でバッテリ6の端子間電圧と充放電電流とを複数時点で検出し、ステップ23で、SOCを算出する。SOCの算出方法としては、複数時点での端子間電圧と充放電電流とを回帰演算して無負荷時の電圧を演算する。この演算した無負荷時の電圧を、無負荷時電圧とSOCの関係を予め記憶したマップに照らし合わせて、SOCを算出する。
【0021】
続くステップ24で、ステップ21で検出した値とステップ23で算出したSOCを用いて、第1のエンジン停止判定条件が成立したかどうかを判定する。第1のエンジン停止判定条件は、例えば図5に示す条件、つまり、
▲1▼アクセルペダル開度が0
▲2▼マスタシリンダ圧力が0.3MPa以上
▲3▼SOCが60%以上
▲4▼マスタバック負圧が300mmHg以上
▲5▼エンジンの冷却水温が55℃以上
、これらの条件がすべて成立した場合に第1のエンジン停止判定条件が成立したと判定する。
【0022】
第1のエンジン停止判定が成立した場合にはステップ25に進み、不成立の場合にはステップ26に進む。
【0023】
ステップ25では、モータトルク指令値Tm=0(Nm)、エンジントルク指令値Te=0(Nm)と設定し、トランスミッション4の変速指令値を変速比が最Hi(小さい)側に設定し、制御を終了する。
【0024】
ステップ26では、モータトルク指令値Tm=最大トルク(Nm)、エンジントルク指令値Te=0(Nm)と設定し、トランスミッション4の変速指令値を最Hi側に設定し、すなわち、変速比を最Hi側に設定し、モータ2またはスタータモータによってエンジン1を始動する。
【0025】
ステップ27では、エンジン回転速度をエンジン回転速度センサ24により検出する。ステップ28では、ステップ27で検出したエンジン回転速度が燃料供給を開始する所定回転速度より速いかを判定し、所定回転速度より速ければ、ステップ29に進み、燃料噴射を実施する。燃料噴射が再開されたことでエンジンが起動したとみなし、エンジン停止中制御フラグをオフにして、制御を終える。なお、エンジンの起動判定は、エンジン回転速度に基づく完爆判定を用いて行ってもよい。一方、ステップ28で、エンジン回転速度が所定回転速度以下であれば、そのまま制御を終える。
【0026】
このように、ステップ1〜6においては、ドライバーによりイグニッションスイッチ1aがオンされてエンジン1の始動が要求された場合または第1のエンジン停止判定条件が不成立となった場合に、トランスミッション4の変速比を最Hiにすると共に、スタータモータまたはモータ2を駆動させることでエンジン1の始動を開始させ、エンジン1の回転速度が所定回転速度よりも速くなると、燃料噴射を行ない、エンジン1の始動完了(起動)となる。エンジン1を停止させている期間及びエンジン1の始動が完了するまでの期間中、エンジン停止中制御フラグをオンとすることで、エンジン1の始動が完了するまで、ステップ1〜6及びステップ21〜29が繰り返し行なわれることとなる。
【0027】
図3のフローチャートに戻り、ステップ5でエンジン停止制御中でない場合、すなわちエンジン停止中制御フラグがオフである場合にステップ7に進む。ステップ7では、車速センサ16を用いて車速を検出し、アクセル開度センサ13を用いてアクセル開度を検出し、続くステップ8で、ステップ7で検出した車速とアクセル開度を、予め設定したマップを参照して目標駆動力を演算する。なお、目標駆動力の演算方法としては、この方法に限らないことはいうまでもない。
【0028】
続くステップ9でバッテリ6の端子間電圧と充放電電流とを複数時点で検出し、ステップ10では、SOCを算出するが、SOCの算出方法は、前述したステップ23と同様である。
【0029】
ステップ11では、目標発電量を演算するが、目標発電量は、ステップ10で演算されたSOCを一定範囲に維持するように予め設定したマップを用いて演算される。
【0030】
続くステップ12でアクセル開度センサ13を用いてアクセルペダル開度を検出し、ステップ13で、ステップ12で検出したアクセルペダル開度の検出値を用いて、アクセルペダルが踏み込まれた状態かを判定する。踏み込まれた状態であればステップ14に進み、走行制御を行い、アクセルが踏み込まれていない状態であればステップ15に進み、アイドル制御を行う。
【0031】
次にステップ14で行われる走行制御について図6のフローチャートを用いて説明する。
【0032】
まずステップ31で、ステップ8で算出した目標駆動力と、ステップ11で算出した目標発電量とから目標エンジン運転点(トルク、回転速度)を演算する。ここで、目標エンジン運転点は、基本的にはエンジンの最適燃費線をトレースするように決定される。
【0033】
続くステップ32、ステップ33で、ステップ31で決定したエンジン運転点に基づき、エンジントルク指令値Teとモータトルク指令値Tmとを演算する。さらにステップ34では、ステップ31で演算した目標エンジン回転速度に基づき、変速指令値を演算する。
【0034】
図3のフローチャートに戻り、ステップ13でアクセルオフの場合にはステップ15に進む。ステップ15で行われるアイドル制御について、図7のフローチャートを用いて説明する。
【0035】
まずステップ41で、エンジン回転速度センサ24を用いてエンジン回転速度と、車速センサ16を用いて車速と、加速度センサ23を用いて車両の加速度と、アクセル開度センサ13を用いてアクセル開度とを検出し、ステップ42で、これら検出値から第2のエンジン停止判定を行う。この停止判定は図8に示す第2のエンジン停止判定条件、つまり、
▲1▼エンジン回転速度が2000rpm以上
▲2▼車速が20km/h以上
▲3▼急減速中でない(加速度が−0.5gより小さい(減速度が0.5gより大きい))
▲4▼アクセルがオフ
のすべての条件が満たされるかどうかが判定される。そして、ステップ43で、第2のエンジン停止判定条件がすべて成立した場合にステップ44に進み、燃料カット制御を実施する。
【0036】
一方、第2のエンジン停止判定条件が一つでも成立しない場合にはステップ45に進み、エンジン回転速度センサ24を用いてエンジン回転速度と、車速センサ16を用いて車速と、加速度センサ23を用いて車両の加速度と、アクセル開度センサ13を用いてアクセル開度とを検出し、ステップ46で、図9に示すリカバ判定条件、つまり燃料再供給条件を判定する。リカバ判定条件は例えば、以下の条件である。
▲1▼エンジン回転速度が1200rpm以下
▲2▼車速が10km/h以下
▲3▼急減速中(加速度が−0.5gより小さい(減速度が0.5gより大きい))
▲4▼アクセルがオン
これらの条件のうち、少なくとも一つの条件が成立すればリカバ判定条件が成立したと判定する(ステップ47)。しかし本発明では、このリカバ判定結果だけでは、燃料の再供給を決定しない。リカバ判定条件が成立した場合にはステップ48に進み、不成立の場合にはステップ49に進む。
【0037】
ステップ48では、アクセル開度センサ13からアクセル開度を、マスタシリンダ圧力センサ15からマスタシリンダ圧力を、マスタバック負圧センサ17からマスタバック負圧を、さらにエンジン冷却水温センサ12から冷却水温をそれぞれ検出し、またステップ50でSOCを算出する。SOCの算出方法は、ステップ23と同様である。続くステップ51では、ステップ48の検出値とステップ50のSOC算出値を用いて、前述の第1のエンジン停止判定(請求項1における所定のエンジン停止判定)を判定し、ステップ52で、第1のエンジン停止判定が成立したか判定する。第1のエンジン停止判定条件がすべて成立した場合にはステップ53に進み、燃料カット制御を実施し、続くステップ54で、トランスミッション4に変速比を最Hi側へ変速する指令を行う。
【0038】
ステップ52で、エンジン停止条件が一つでも不成立の場合にはステップ55に進み、リカバ制御を実施して燃料を再供給し、続くステップ56でアイドルスピードコントロール(ISC)制御を行う。
【0039】
次に、ステップ47の判定でリカバ条件が不成立の場合にはステップ49に進み、燃料カット制御を実施する。
【0040】
ステップ44とステップ49の燃料カット制御、ステップ54の変速制御及びステップ56のISC制御のいずれかを実施後、ステップ57に進み、エンジントルク指令値Teの演算を行う。エンジントルク指令値は、燃料カット中で、かつロックアップ中(図示しないロックアップクラッチ締結中)の場合には、0Nmもしくはエンジンフリクション相当値(負値)とする。またロックアップ解除中は、ステップ11で演算した目標発電量から算出したエンジントルクとする。また、ISC制御時は、目標発電量から算出したエンジントルクとする。
【0041】
続いてステップ58で、モータトルク指令値Tmとモータ回転速度指令値Nmを演算する。ISC制御中でない場合で、ロックアップ中の場合には、ステップ8で演算した目標駆動力から算出した回生トルクをモータトルク指令値Tmとする。また、ロックアップ解除中は、モータトルク指令値Tmはステップ11で演算した目標発電量から算出したモータトルクをモータトルク指令値とする。ISC制御中である場合には、モータ回転速度制御とし、エンジン水温等から算出した目標回転速度をモータ回転速度指令値とする。なお、ロックアップは車速によりその締結/非締結が制御されている。
【0042】
ステップ59では、算出したモータ回転速度指令値に基づき、変速指令値を演算する。
【0043】
図10は本実施の形態における各種パラメータの変化について示したタイミングチャートであり、このタイムチャートを用いて、本実施の形態における動作を説明する。
【0044】
このタイムチャートは、ドライバーがアクセルペダルを踏み込み、所望の車速で走行している通常走行状態(時刻t0〜t1)から、減速するために、時刻t1でアクセルペダルを離し、ブレーキペダルを踏み込んで停止(車速:0km/h)するまでの各種パラメータの変化を示したものである。
【0045】
前述のように、時刻t0〜t1までの期間は、ドライバーが所望の車速を維持するためにアクセルペダルを所定量踏み込んでおり、エンジン1に対して燃料が供給されることで、ある車速にて走行している。この状態ではブレーキペダルは踏み込まれていない。すなわち、図3のフローチャートに示すステップ2、3、5、7〜14が繰り返し行なわれている状態である。
【0046】
次に時刻t1で、ドライバーが減速するために、アクセルペダルを離し、ブレーキペダルを踏み込んだ場合、すなわち図3のステップ13が否定されると、図3のステップ15、すなわち図7のフローチャートに示すアイドル制御が行なわれる。ステップ43において図8に示すような第2のエンジン停止判定条件が成立すると、ステップ44で燃料カットが行われ、車速およびエンジン回転速度が徐々に低下していく。この際に、例えばエンジン回転速度が第2のエンジン停止判定条件である2000rpm以上という条件を満たさなくなると図7のステップ43が否定されることになるが、リカバ条件であるエンジン回転数が1200rpm以下であるかという条件を、当初は満たさないので、ステップ49へ進むことになり、燃料カットが継続されることになる。すなわち、第2のエンジン停止判定条件が成立している間は、ステップ43が肯定されることで、ステップ44で燃料カットが行われ、第2のエンジン停止判定条件が満たされなくなっても、リカバ条件を満たしていない間には、ステップ47が否定されて、ステップ49にて燃料カットが継続されることになる。このように燃料カットが継続されることで、車速およびエンジン回転速度が低下していく。なお、時刻t2で車速が所定値V1となると、トルクコンバータ3内の図示しないロックアップクラッチを非締結状態とする。
【0047】
次いで、時刻t3において、例えば図9に示すようなエンジン回転速度が1200rpmまで低下する等の全てのリカバ条件が成立すると、ステップ47が肯定されることなり、ステップ52において第1のエンジン停止判定条件が成立したかどうかを判断する。ここで、第1のエンジン停止判定条件を満たしているとすると、ドライバーの再加速する意思は少ないと判断し、燃料の供給を再開せずに、ステップ53で燃料カットを継続する(時刻t3〜t5)と共に、ステップ54でトランスミッション4の変速比を最Hi側にする。
【0048】
このように、第2のエンジン停止判定条件が成立し、燃料カットが行われた後に、リカバ条件が成立した場合には、第1のエンジン停止判定条件が成立しているかを判定し、第1のエンジン停止判定条件が成立している場合には、燃料カットを継続して実施すると共にトランスミッション4の変速比を最Hi側にし、第1のエンジン停止判定条件が成立していない場合には、燃料の再供給を行なうようにした。従って、リカバ条件が成立した時刻から車両が停止するまでの期間(t3〜t5)において、燃料カットが継続して行われるので、燃料消費量を低減することができる。また、この燃料カットの継続時には、トランスミッション4の変速比を最Hiとしたので、仮にドライバーがアクセルペダルを踏み込んだとした場合に、モータ2による駆動力を大きくすることができるので、ドライバーの加速要求に対応することができる。
【0049】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【0050】
以下、請求項の構成と実施形態の構成との対応関係は以下の通りである。エンジン停止手段は、HCU7に相当し、所定のエンジン停止判定は、第1のエンジン停止判定である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される車両のシステム構成を示す図である。
【図2】制御系統の構成を示す図である。
【図3】全体の制御内容を示すフローチャートである。
【図4】エンジン停止中制御のフローチャートである。
【図5】第1のエンジン停止判定条件の一例を示す図である。
【図6】走行制御のフローチャートである。
【図7】アイドル制御のフローチャートである。
【図8】第2のエンジン停止判定条件の一例を示す図である。
【図9】リカバ判定条件である。
【図10】各パラメータの動きを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
1a イグニッションスイッチ
2 モータ
3 トルクコンバータ
4 トランスミッション
5 インバータ
6 バッテリ
7 HCU
8 ECU
9 TCU
10 BCU
11 MCU
12 冷却水温センサ
13 アクセル開度センサ
14 ブレーキストロークセンサ
15 マスターシリンダ圧センサ
16 車速センサ
17 マスターバック負圧センサ
18 スロットル弁
19 燃料噴射インジェクタ
20 点火プラグ
21 インヒビタスイッチ
22 モータ回転速度センサ
23 加速度センサ
24 エンジン回転速度センサ

Claims (4)

  1. 駆動源としてのエンジンを所定の運転条件に基づき停止するエンジン停止手段を備え、
    このエンジン停止手段は、車両減速中にエンジンを停止し、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときにエンジンを再始動するハイブリッド自動車において、
    前記エンジン停止手段は、前記エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したときに、所定のエンジン停止判定を行い、所定のエンジン停止判定が成立する場合はエンジンの再始動を中止し、不成立の場合にエンジンを再始動することを特徴とするハイブリッド自動車。
  2. 前記エンジン停止手段は、車両減速中に前記エンジンへの燃料の供給を停止し、前記エンジン回転速度が所定回転速度まで低下したとき、前記所定のエンジン停止判定が成立する場合には前記エンジンへの燃料の供給停止を継続することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車。
  3. 自動変速機を備え、
    前記エンジン停止手段は、前記所定のエンジン停止判定が成立する場合は、前記自動変速機の変速比を最もHi側とすることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド自動車。
  4. 前記所定のエンジン停止判定の条件は、アクセルペダルがオフ、マスターシリンダ圧力が所定圧力以上、バッテリの充電状態が所定値以上、マスターバック負圧が所定圧以上およびエンジンの冷却水温が所定温度以上のすべてが成立することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のハイブリッド自動車。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009215967A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Nissan Motor Co Ltd アイドルストップ車両の排気浄化装置
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