JP2010047138A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者が車両の加速度を大きくすることを要求している場合と、制動力を大きくすることを要求している場合のそれぞれに対して望ましい態様でシーケンシャルシフト制御を実行する。
【解決手段】ECUは、シフトレンジにSレンジが選択されている状態で(S100にてYES)、シフトレバーもしくはパドルスイッチが操作されると(S102にてYES)、エンジン回転数NEの下限値を設定し、エンジンの間欠的な運転を禁止し、かつシーケンシャルシフト制御を実行するステップ(S104)と、シフトレンジにDレンジが選択された状態で(S110にてYES)、パドルスイッチが操作されると(S112にてYES)、エンジン回転数NEの下限値を設定せず、エンジンの間欠的な運転を許可し、かつシーケンシャルシフト制御を実行するステップ(S114)とを備える、プログラムを実行する。
【選択図】図7
【解決手段】ECUは、シフトレンジにSレンジが選択されている状態で(S100にてYES)、シフトレバーもしくはパドルスイッチが操作されると(S102にてYES)、エンジン回転数NEの下限値を設定し、エンジンの間欠的な運転を禁止し、かつシーケンシャルシフト制御を実行するステップ(S104)と、シフトレンジにDレンジが選択された状態で(S110にてYES)、パドルスイッチが操作されると(S112にてYES)、エンジン回転数NEの下限値を設定せず、エンジンの間欠的な運転を許可し、かつシーケンシャルシフト制御を実行するステップ(S114)とを備える、プログラムを実行する。
【選択図】図7
Description
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、運転者の操作に応じて駆動力を段階的に制御するシーケンシャルシフト制御に関する。
従来より、車両の加速性や制動力を運転者の意思に沿って変化させるために、運転者の操作に応じて自動変速機のギヤ段を変更するシーケンシャルシフト制御を実行することができる車両が知られている。
エンジンに加えてモータが駆動源として搭載されたハイブリッド車などにおいては、自動変速機のギヤ段を変更する代わりに、運転者の操作に応じて駆動力(制動力)を段階的に制御することによって、シーケンシャルシフト制御を実行している。
特開2006−321458号公報(特許文献1)は、シーケンシャルシフトを用いて走行する際には、アクセル開度Accなどに基づくトルクTrtmpをシフトポジションSPに基づく上下限Trmax,Trminで制限して要求トルクTrを設定し、車速VとシフトポジションSPに基づくエンジン目標回転数Neとバッテリの充放電要求パワーPbとに基づく上下限Temax,Teminで要求パワーPeを出力するトルクTetmpを制限してエンジン目標トルクTeを設定し、エンジンが目標回転数Neと目標トルクTeで運転されると共に要求トルクTrが出力されて走行するよう二つのモータが制御されることを開示する。
特開2006−321458号公報
ところで、運転者は、車両の加速度を大きくしたい場合(駆動力を大きくしたい場合)もしくは車両の制動力を大きくしたい場合(駆動力を小さくしたい場合)にシーケンシャルシフト制御が実行されるようにシフトレバーもしくはパドルスイッチを操作する。そのため、それぞれの場合の要求に対して望ましい態様でシーケンシャルシフト制御を実行することが好ましい。
しかしながら、特開2006−321458号公報には、運転者が車両の加速度を大きくすることを要求している場合と、制動力を大きくすることを要求している場合とを区別してシーケンシャルシフト制御を実行することに関しては何等開示がない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、運転者が車両の加速度を大きくすることを要求している場合と、制動力を大きくすることを要求している場合のそれぞれに対して望ましい態様でシーケンシャルシフト制御を実行することができる車両の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る車両の制御装置は、エンジンおよびエンジンとは異なる駆動源を搭載した車両の制御装置である。この制御装置は、ドライバの操作に応じたシフトレンジを選択するための手段と、第1のレンジが選択された場合、エンジン回転数の下限値を設定し、エンジンの間欠的な運転を禁止し、かつ運転者の操作に応じて駆動力を段階的に制御するための手段と、第2のレンジが選択された場合、エンジン回転数の下限値を設定せず、エンジンの間欠的な運転を許可し、かつ運転者の操作に応じて駆動力を段階的に制御するための手段とを備える。
この構成によると、ドライバの操作に応じてシフトレンジが選択される。第1のレンジが選択された場合は、エンジン回転数の下限値が設定され、エンジンの間欠的な運転が禁止され、かつ運転者の操作に応じて駆動力を段階的に制御される。すなわち、第1のレンジが選択された場合は、エンジン回転数の下限値が設定され、エンジンの間欠的な運転が禁止され、かつシーケンシャルシフト制御が行なわれる。これにより、たとえば加速性を向上することをドライバが要求している場合には、高いエンジン回転数を維持することによって車両の駆動力を十分に高めることができる。そのため、加速性を向上することができる。第2のレンジが選択された場合、エンジン回転数の下限値は設定されず、エンジンの間欠的な運転が許可され、かつ運転者の操作に応じて駆動力が段階的に制御される(シーケンシャルシフト制御が行なわれる)、これにより、たとえば制動力を大きくすることをドライバが要求しているために高いエンジン回転数を維持する必要がない場合などにおいて、エンジン回転数を十分に低くしたり、エンジンを停止したりすることによって、燃料の消費量を低減することができる。その結果、運転者が車両の加速度を大きくすることを要求している場合と、制動力を大きくすることを要求している場合のそれぞれに対して望ましい態様でシーケンシャルシフト制御を実行することができる車両の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る車両の制御装置は、第1の発明の構成に加え、第1のレンジはシーケンシャルシフトレンジである。第2のレンジはドライブレンジである。
この構成によると、車両の加速性を向上するために運転者がシーケンシャルシフトレンジを選択した状態では、シーケンシャルシフト制御を行なう場合に、エンジン回転数の下限値が設定され、かつエンジンの間欠的な運転が禁止される。これにより、高いエンジン回転数を維持することによって車両の駆動力を十分に高めることができる。そのため、加速性を向上することができる。一方、ドライブレンジが選択された状態で、制動力を大きくするためにシーケンシャルシフト制御が行なわれる場合、エンジン回転数の下限値は設定されず、かつエンジンの間欠的な運転が許可される。これにより、エンジン回転数を十分に低くしたり、エンジンを停止したりすることによって、燃料の消費量を低減することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車について説明する。この車両は、エンジン100と、第1MG(Motor Generator)110と、第2MG120と、動力分割機構130と、減速機140と、バッテリ150とを備える。
この車両は、エンジン100および第2MG120のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。なお、ハイブリッド車の代わりに、その他、モータからの駆動力のみで走行する電気自動車もしくは燃料電池車を用いるようにしてもよい。
エンジン100、第1MG110および第2MG120は、動力分割機構130を介して接続されている。エンジン100が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して前輪160を駆動する経路である。もう一方は、第1MG110を駆動させて発電する経路である。
第1MG110は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第1MG110は、動力分割機構130により分割されたエンジン100の動力により発電する。第1MG110により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ150のSOC(State Of Charge)の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第1MG110により発電された電力はそのまま第2MG120を駆動させる電力となる。一方、バッテリ150のSOCが予め定められた値よりも低い場合、第1MG110により発電された電力は、インバータにより交流から直流に変換される。その後、コンバータにより電圧が調整されてバッテリ150に蓄えられる。
第1MG110が発電機として作用している場合、第1MG110は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン100の負荷となるようなトルクをいう。第1MG110が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第1MG110は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン100の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン100の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第2MG120についても同様である。
第2MG120は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第2MG120は、バッテリ150に蓄えられた電力および第1MG110により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
第2MG120の駆動力は、減速機140を介して前輪160に伝えられる。これにより、第2MG120はエンジン100をアシストしたり、第2MG120からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪160の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
ハイブリッド車の回生制動時には、減速機140を介して前輪160により第2MG120が駆動され、第2MG120が発電機として作動する。これにより第2MG120は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第2MG120により発電された電力は、バッテリ150に蓄えられる。
動力分割機構130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第1MG110の回転軸に連結される。キャリアはエンジン100のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第2MG120の回転軸および減速機140に連結される。
エンジン100、第1MG110および第2MG120が、遊星歯車からなる動力分割機構130を介して連結されることで、エンジン100、第1MG110および第2MG120の回転数は、図2に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
図1に戻って、バッテリ150は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ150の電圧は、たとえば200V程度である。バッテリ150には、第1MG110および第2MG120の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。
エンジン100、第1MG110、第2MG120は、ECU(Electronic Control Unit)170により制御される。なお、ECU170は複数のECUに分割するようにしてもよい。
本実施の形態においては、シフトレバー172に対する運転者の操作に応じて、エンジン100、第1MG110および第2MG120の制御モードが選択される。図3に示すように、シフトレバー172はシフトゲートに沿って移動する。シフトレバー172のポジションPSHに応じて、「P(パーキング)」レンジ、「R(リバース)」レンジ、「N(ニュートラル)」レンジ、「D(ドライブ)」レンジ、「S(シーケンシャルシフト)」レンジの中からシフトレンジが選択される。
シフトレバー172のポジションPSHはポジションセンサ174により検出される。ポジションセンサ174は、シフトポジションと対応する位置に設けられた接点がONであるかOFFであるかを判別することにより、シフトレバー172のポジションPSHを検出する。
シフトレンジにPレンジが選択された場合ならびにNレンジが選択された場合には、車両が駆動力を有さないように、エンジン100、第1MG110および第2MG120が制御される。この場合、エンジン100、第1MG110および第2MG120の制御自体が停止されることもある。
シフトレンジにRレンジが選択された場合、アクセルペダルの操作量が大きくなるほど大きな駆動力で車両が後進するように、エンジン100、第1MG110および第2MG120が制御される。より具体的には、エンジン100は停止し、第2MG120のみを駆動源として車両が後進するように制御される。
シフトレンジにDレンジが選択された場合、アクセルペダルの操作量が大きくなるほど大きな駆動力で車両が前進するように、エンジン100、第1MG110および第2MG120が制御される。
より具体的には、車両の発進時、低車速時、軽負荷時など、第2MG120のみを駆動源として用いても運転者の要求を満たすことができる場合は、エンジン100は停止し、第2MG120のみを駆動源として車両が前進するように制御される。
エンジン100の効率がよくなる走行状態では、エンジン100が始動される。この場合、エンジン100を主な駆動源として車両が前進するように制御される。
加速時には、エンジン100を駆動源として用いて車両の駆動力を確保するとともに、エンジン100の動力の一部を用いて第1MG110が発電を行なう。さらに、第1MG110が発電した電力を用いて第2MG120を駆動源として駆動して、エンジン100の駆動力に第2MG120の駆動力を加える。
バッテリ150のSOCが低下した場合には、エンジン100を駆動源として用いて車両の駆動力を確保するとともに、エンジン100の動力の一部を用いて第1MG110が発電を行なう。第1MG110が発電した電力はバッテリ150に充電される。
このように、シフトレンジにDレンジが選択された場合、車両の走行状態に応じてエンジン100が駆動したり、停止したりすることによって、エンジン100が間欠的に運転される。
車両の駆動力は、たとえば、アクセル開度および車速をパラメータに有するマップに従って定められる目標駆動力になるように制御される。なお、車両の駆動力を設定する方法はこれに限らない。
シフトレンジにSレンジが選択されている状態では、シフトレバー172を前後に移動することにより、ハイブリッド車の駆動力(制動力)が段階的に変化するように制御されるシーケンシャルシフト制御が実行される。
たとえば、Sレンジが選択されている状態で運転者がシフトレバー172を車両前方に向けて操作すると、自動変速機がアップシフトされた場合のように、エンジン回転数NEを減少することによって駆動力が増大もしくは減少するようにエンジン100、第1MG110および第2MG120が制御される。
Sレンジが選択されている状態で車両の減速中に運転者がシフトレバー172を車両後方に向けて操作すると、自動変速機がダウンシフトされた場合のように、エンジン回転数NEを増大することによって駆動力が増大もしくは減少するようにエンジン100、第1MG110および第2MG120が制御される。
また、シフトレバー172の代わりに、図4に示すパドルスイッチ176を操作することにより、シーケンシャルシフト制御が実行される。さらに、本実施の形態においては、Sレンジが選択された場合の他、Dレンジが選択された場合にパドルスイッチ176を操作することにより、シーケンシャルシフト制御が実行される。
図5に示すように、本実施の形態においては、シフトレンジにSレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行する場合、車両の目標駆動力を定めるために用いられるマップには、シフトレンジにDレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行しない場合に比べてエンジンブレーキが大きくなるように目標駆動力が定められたマップが用いられる。また、シフトレンジにSレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行する場合、エンジン回転数NEの下限値が設定される。したがって、エンジン回転数NEが設定された下限値以上になるように制限される。さらに、シフトレンジにSレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行する場合、エンジン100の間欠運転が禁止される。すなわち、車両の走行中、エンジン100は常時駆動するように制御される。
シフトレンジにDレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行する場合、車両の目標駆動力を定めるために用いられるマップには、シフトレンジにDレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行しない場合に比べてエンジンブレーキが大きくなるように目標駆動力が定められたマップが用いられる。また、シフトレンジにDレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行する場合、エンジン回転数NEの下限値は設定されない。さらに、シフトレンジにDレンジが選択された状態でシーケンシャルシフト制御を実行する場合、エンジン100の間欠運転が許可される(禁止されない)。すなわち、車両の走行中、エンジン100の駆動する必要がない場合には、エンジン100が停止される。
図6を参照して、ECU170の機能ついて説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウエアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
ECU170は、第1制御部201と、第2制御部202とを備える。第1制御部201は、シフトレンジにSレンジが選択された場合、エンジン回転数NEの下限値を設定し、エンジン100の間欠的な運転を禁止し、かつシフトレバー172もしくはパドルスイッチ176に対する運転者の操作に応じて車両の駆動力が段階的に変化するように制御する(シーケンシャルシフト制御を実行する)。
第2制御部202は、シフトレンジにDレンジが選択された場合、エンジン回転数NEの下限値を設定せず、エンジン100の間欠的な運転を許可し、かつパドルスイッチ176に対する運転者の操作に応じて車両の駆動力が段階的に変化するように制御する(シーケンシャルシフト制御を実行する)。
図7を参照して、ECU170が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、ECU170により実行されるプログラムをCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、ECU170は、シフトレンジにSレンジが選択されているか否かを判断する。シフトレンジにSレンジが選択されていると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS110に移される。
S102にて、ECU170は、シフトレバー172が車両の前後方向に操作されたか否か、あるいはパドルスイッチ176が操作されたか否かを判断する。シフトレバー172が車両の前後方向に操作された場合、もしくはパドルスイッチ176が操作された場合(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでないと(S102にてNO)、処理はS100に戻される。
S104にて、ECU170は、エンジン回転数NEの下限値を設定し、エンジン100の間欠的な運転を禁止し、かつシフトレバー172もしくはパドルスイッチ176に対する運転者の操作に応じて車両の駆動力が段階的に変化するように制御する(シーケンシャルシフト制御を実行する)。
なお、シフトレンジにSレンジが選択された場合には、シフトレバー172もしくはパドルスイッチ176に対する運転者の操作が無くとも、エンジン回転数NEの下限値を設定し、かつエンジン100の間欠的な運転を禁止するようにしてもよい。
S110にて、ECU170は、シフトレンジにDレンジが選択されているか否かを判断する。シフトレンジにDレンジが選択されていると(S110にてYES)、処理はS112に移される。もしそうでないと(S110にてNO)、処理はS100に戻される。
S112にて、ECU170は、パドルスイッチ176が操作されたか否かを判断する。パドルスイッチ176が操作されると(S112にてYES)、処理はS114に移される。もしそうでないと(S112にてNO)、処理はS116に移される。
S114にて、ECU170は、エンジン回転数NEの下限値を設定せず、エンジン100の間欠的な運転を許可し、かつパドルスイッチ176に対する運転者の操作に応じて車両の駆動力が段階的に変化するように制御する(シーケンシャルシフト制御を実行する)。
S116にて、ECU170は、エンジン回転数NEの下限値を設定せず、エンジン100の間欠的な運転を許可する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、ハイブリッド車の制御動作について説明する。
シフトレンジにSレンジが選択されている状態で(S100にてYES)、シフトレバー172が車両の前後方向に操作されたり、もしくはパドルスイッチ176が操作されると(S102にてYES)、エンジン回転数NEの下限値が設定され、エンジン100の間欠的な運転が禁止され、かつシーケンシャルシフト制御が実行される(S104)。
これにより、Sレンジが選択された状態で、たとえば加速性を向上するためにシーケンシャルシフト制御が行なわれる場合、エンジン回転数の下限値を設定するとともに、エンジン100を常時駆動するようにすることができる。そのため、高いエンジン回転数を維持することによって車両の駆動力を十分に高めることができる。その結果、加速性を向上することができる。
一方、シフトレンジにDレンジが選択された状態で(S110にてYES)、パドルスイッチ176が操作されると(S112にてYES)、エンジン回転数NEの下限値が設定されず、エンジン100の間欠的な運転が許可され、かつシーケンシャルシフト制御が実行される(S114)。これにより、Dレンジが選択された状態で、制動力を大きくするためにシーケンシャルシフト制御が行なわれる場合、エンジン回転数の下限値を設定せず、エンジン100の間欠的な運転を許容することができる。そのため、エンジン回転数NEを十分に低くしたり、エンジンを停止したりすることによって、燃料の消費量を低減することができる。
シフトレンジにDレンジが選択された状態で(S110にてYES)、パドルスイッチ176が操作されないと(S112にてNO)、エンジン回転数NEの下限値を設定されず、かつエンジン100の間欠的な運転が許可される(S116)。
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、シフトレンジにSレンジが選択された場合、エンジン回転数NEの下限値が設定され、エンジンの間欠的な運転が禁止され、かつシフトレバーもしくはパドルスイッチに対する運転者の操作に応じて車両の駆動力が段階的に変化するように制御される。これにより、Sレンジが選択された状態で、たとえば加速性を向上するためにシーケンシャルシフト制御が行なわれる場合、エンジン回転数の下限値を設定するとともに、エンジンを常時駆動するようにすることができる。そのため、高いエンジン回転数を維持することによって車両の駆動力を十分に高めることができる。その結果、加速性を向上することができる。一方、シフトレンジにDレンジが選択された場合、エンジン回転数NEの下限値が設定されず、エンジンの間欠的な運転が許可され、かつパドルスイッチに対する運転者の操作に応じて車両の駆動力が段階的に変化するように制御される。これにより、Dレンジが選択された状態で、制動力を大きくするためにシーケンシャルシフト制御が行なわれる場合、エンジン回転数の下限値を設定せず、エンジンの間欠的な運転を許容することができる。そのため、エンジン回転数NEを十分に低くしたり、エンジンを停止したりすることによって、燃料の消費量を低減することができる。その結果、運転者が車両の加速度を大きくすることを要求している場合と、制動力を大きくすることを要求している場合のそれぞれに対して望ましい態様でシーケンシャルシフト制御を実行することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 エンジン、110 第1MG、120 第2MG、130 動力分割機構、140 減速機、150 バッテリ、160 前輪、170 ECU、172 シフトレバー、174 ポジションセンサ、176 パドルスイッチ、201 第1制御部、202 第2制御部。
Claims (2)
- エンジンおよび前記エンジンとは異なる駆動源を搭載した車両の制御装置であって、
ドライバの操作に応じたシフトレンジを選択するための手段と、
第1のレンジが選択された場合、エンジン回転数の下限値を設定し、エンジンの間欠的な運転を禁止し、かつ運転者の操作に応じて駆動力を段階的に制御するための手段と、
第2のレンジが選択された場合、エンジン回転数の下限値を設定せず、エンジンの間欠的な運転を許可し、かつ運転者の操作に応じて駆動力を段階的に制御するための手段とを備える、車両の制御装置。 - 前記第1のレンジはシーケンシャルシフトレンジであって、
前記第2のレンジはドライブレンジである、請求項1に記載の車両の制御装置。
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