JP2013169857A - ハイブリッド車におけるハイブリッド制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン始動時の急激な音の変化を軽減することが可能なハイブリッド車におけるハイブリッド制御システムを提供する。
【解決手段】ハイブリッド車におけるハイブリッド制御システム10は、エンジン50に対する始動指示の有無を判定する始動判定部12と、始動判定部12が始動指示を検出した場合に付加音を発生する付加音発生部14とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド車におけるハイブリッド制御システムに関する。
ハイブリッド車におけるエンジン始動時の音対策に関する公報開示の技術として、例えば、ハイブリッドカーに搭載され、エンジン11停止時にバッテリー17から電源供給を受ける電装機器30を制御する電装制御装置102は、電装機器に対する操作指示を入力する操作手段25と、操作指示を格納する記憶手段26と、制御手段21と、を有する。制御手段21は、ハイブリッドカーのガソリンエンジンが停止している状態で、操作手段25を介してユーザからのキー操作があったとき、当該キー操作を記憶手段26に格納し、当該キー操作に対応する機能の実行が可能な電圧が電装機器30に供給されると判断したときに当該機能を実行することで、車両停止状態からガソリンエンジンを始動させるまでの電装機器に対する操作指示を有効にすることができる「ハイブリッドカー用電装制御装置」を提供する技術が存在する(特許文献1参照)。
また、エンジン1によって発電機2を駆動し、この発電機2の出力により電動機4を駆動してアクチュエータを作動させる一方、余剰電力を蓄電装置3に蓄電し、かつ、作業負荷及び蓄電装置の充電量を検出し、作業負荷が設定値以下で蓄電装置充電量が設定値以上となったときにエンジン1を自動停止させて蓄電装置3の蓄電力のみによる無エンジン作業を行い、作業負荷が設定値以上または充電量が設定値以下となったときにエンジン1を自動的に再始動させるように構成されたハイブリッド式建設機械において、無エンジン作業中に表示装置15から警報を出すとともに、作業負荷及び充電量の少なくとも一方についてエンジン再始動の設定値に近い予告設定値となったときに、表示装置15からエンジン再始動の予告音を出すように構成することで、エンジン再始動をオペレータ等に予告する技術が存在する(特許文献2参照)。
更に、ハイブリット自動車又は電気自動車におけるモータ駆動システムのリレーの作動音に対する乗員の違和感や不安感を低減するために、リレー制御部18は、イグニッションキーのオン又はオフ信号のモータ駆動システム10の始動指示信号又は停止指示信号を検出する。これらの信号を検出すると、リレー制御部18は、報知部14を用いて、例えば、モータ駆動システム10の起動によりリレーの作動音が発生する旨を報知する。例えば、ディスプレイ38に”モータ駆動システムを始動します。「カチッ」というリレー作動音が発生します。”と表示させる。これにより、乗員はリレーの作動音が発生することを予期することができ、リレー作動音に対する違和感、不安感を低減することができることを開示する技術もある(特許文献3参照)。
更にまた、歯車機構を有するフロント側駆動部を備えているハイブリッド車両において、駆動トルクが比較的小さい場合にエンジンのトルク変動に起因して歯車機構で歯打ち音が発生することを防止することを課題として、エンジンの始動/停止要求が為されてステップS1の判断がYES(肯定)になると、ステップS2でフロント側駆動トルクTFが歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内か否かを判断し、歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内の場合にはステップS3以下を実行し、ステップS4でフロント側駆動トルクTFが歯打ち音発生トルク領域Aから外れるように前後輪のトルク分配を変更し、フロント側のモータジェネレータMG2のトルクを増大させてフロント側駆動トルクTFを大きくする。これにより、エンジンの始動・停止時の比較的大きなトルク変動に拘らず、フロント側駆動トルクTFがゼロ点を跨いで変化して歯車機構で歯打ち音が発生することが防止されることを開示する技術もある(特許文献4参照)。
特開2011−84230号公報 特開2007−120109号公報 特開2006−304509号公報 特許第4197013号公報
ハイブリッド車が駆動モータで走行しているとき、通常エンジンは停止している。このとき、エンジン音はなく、乗員には、駆動モータの若干の作動音とロードノイズ(路面音)や風切り音が聞こえる。しかし、例えば、バッテリの充電量が減少したとき、或いは、運転者がアクセルを踏み込んだときなど、ハイブリッド制御システムがエンジンを始動させると、条件によっては急激にエンジン音が発生する。この急激な音の変化は、特に高級車では乗員に不快感や違和感、非上質感を与えることがある。加えて、ロードノイズや風切り音が比較的小さい低速走行中にエンジンが始動すると、乗員は不快感や違和感等を特に意識する。
かかる問題を解決するために本発明はなされたのであって、その課題とするところは、エンジン始動時の急激な音の変化を軽減することが可能なハイブリッド車におけるハイブリッド制御システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド制御システムは、エンジンに対する始動指示の有無を判定する始動判定手段と、始動判定手段が始動指示を検出した場合に音を発生する音発生手段とを備えることを特徴とする。
ここで、音発生手段は、エンジンが完全に始動する前に作動することを特徴とすれば、エンジン始動時の急激な音の変化を減らすことができる。
また、音発生手段は、時間の経過と共に大きさと周波数の少なくともいずれか一方が変化する音を発生する、或いは、大きさと周波数が一定の音を発生することを特徴とすれば、多様な音を用いて、エンジン始動時の急激な音の変化を軽減することができる。
更に、車両の走行速度を検出する速度検出手段を更に備え、音発生手段は、速度検出手段が検出した走行速度に基づいて、音の大きさ又は周波数を変化させ、或いは、音の発生を中止することを特徴とすれば、走行速度に応じた音を付与することができる。
更に、エンジンを制御するエンジン制御手段を更に備え、音発生手段は、エンジン制御手段が出力するエンジンの目標回転数に基づいて、または、目標回転数とエンジン制御手段が出力するエンジンの目標トルクとに基づいて、音の大きさ又は周波数を変化させ、或いは、音の発生を中止することを特徴とすれば、推定されるエンジン音の大きさに基づいて音を付与することができる。
更にまた、音発生手段が発生する音の大きさや周波数、或いは、音の発生の中止をユーザが設定可能なユーザ設定手段を更に備えることを特徴とすれば、ユーザの好みに応じた音を付加することができる。
更にまた、エンジンの始動が完了したことを検出する始動完了検出手段を更に備え、音発生手段は、完了検出手段がエンジンの始動完了を検出した場合、作動を停止することを特徴とすれば、乗員が特に意識することなく、エンジン始動完了時の音の急激な変化が軽減できる。
更にまた、音発生手段は、所定の時間だけ作動することを特徴とすれば、エンジンの始動が完了した後も音を発生させることができ、エンジン始動完了時の音の急激な変化に対して多様な対応を提供できる。
本発明の構成を採用することで、エンジン始動時の音の急激な変化を防止することができる。
本実施形態に係るハイブリッド制御システムの概要を示すブロック図である。 始動開始から始動完了までの間のハイブリッド制御システムの動作を説明する図である。 走行中にエンジンが始動されたときの動作の一例を示すフローチャートである。 エンジンの始動時の速度に応じて異なる音量を発生する例を示すフローチャートである。
本発明の実施形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。図1は、本実施形態に係るハイブリッド制御システム1の概要を示すブロック図である。
(ハイブリッド制御システムの構成概要)
図1において、本実施形態のハイブリッド車(以下「車両」とする)は、駆動モータ52がエンジン50に第1クラッチ54で接続し、駆動モータ52の他の出力軸が第2クラッチ56を介してトランスミッション58に接続し、駆動輪60に接続して構成される。例えば定速走行時等大きな出力トルクを必要とせず、駆動モータ52の出力だけで車両が走行するとき、第1クラッチ54は切断され、第2クラッチ56が接続している。これに対して、走行開始時や加速時等大きな出力トルクを必要としてエンジン50が駆動するときは、第1クラッチ54と第2クラッチ56の両方が接続状態になって、エンジン50の出力トルクと駆動モータ52の出力トルクの両方が駆動輪60に伝達される。
また、ハイブリッド制御システム1は、ハイブリッド制御ユニット10と、バッテリ(不図示)の充電量の管理やバッテリを冷却する冷却ファン(不図示)の動作を制御するバッテリ制御部20と、第1及び第2クラッチ54,56の接続を制御するトランスミッション制御部22と、エンジン50を制御するエンジン制御手段の一例としてのエンジン制御部24とを有する。
ここで、ハイブリッド制御ユニット10は、エンジン50に対する始動指示の有無を判定する始動判定手段の一例としての始動判定部12と、始動判定部12が始動指示を検出した場合に付加音を発生する音発生手段の一例としての付加音発生部14と、エンジン50の始動が完了したことを検出する始動完了検出手段の一例としての始動完了検出部16とを有して構成される。また、ハイブリッド制御ユニット10は、周辺ユニットとして、車両の走行速度を検出する速度検出手段の一例としての速度検出部30と、エンジン50の回転数を検出するエンジン回転数センサ32と、駆動モータ52の回転数を検出するモータ回転数センサ36と、ユーザ設定手段の一例としてのユーザ設定部34とを有する。ユーザ設定部34は、付加音発生部14が発生する音の大きさや周波数、種類、或いは、音の発生の中止を、ユーザが設定できるようにする。更に、周辺ユニットには、付加音発生部14からの出力を受けて実際に音を発生させるスピーカやブザーもある。ここで、ユーザ設定部34を介してユーザが設定する付加音のパラメータとして、例えば、音量(音量ゼロ:音を発生しない状態を含む)、周波数、音のリズム、時間等がある。また、音の種類を選択できるようにしても良い。音の種類として、例えば、エンジン音に似せた疑似エンジン音が考えられるが、吸気音や排気音を含んだ、車両室内で耳にする音等もエンジン始動時の急激な音の変化を良好に軽減すると考えられる。
尚、ここでは、ハイブリッド制御ユニット10が始動判定部12、付加音発生部14、始動完了検出部16を有する構成としたが、これに限定されるものではなく、トランスミッション制御部22またはエンジン制御部24のいずれかに組み込まれて構成されても良い。ユーザ設定部34はなくても良い。
図2は、始動開始から始動完了までの間のハイブリッド制御システム1の動作を説明する図である。図2中、(1)始動要求信号及び(2)始動完了信号は、ハイブリッド制御ユニット10が出力する信号である。始動要求信号と始動完了信号との時間差は、例えば1〜2秒である。
(1)始動要求信号:エンジン50が停止し駆動モータ52の出力だけで走行中(速度>0km/h)や車両が停止状態(速度=0km/h)からエンジン50の始動が必要になるとき、ハイブリッド制御ユニット10は始動要求信号を出力する。
(2)始動完了信号:エンジン50が完全に始動したとき、始動が完了したことを通知するためにハイブリッド制御ユニット10は始動完了信号を出力する。具体的には、ハイブリッド制御ユニット10は、エンジン回転数センサ32の出力に基づいて始動の完了を検知する。エンジン始動モータ(不図示)でエンジン50を回している最中、例えばエンジン始動モータで「キュルキュルキュル」といる音が発生している間は完全始動に至る前の状態であり、始動完了信号は出力されない。これに対して、「ブウォーン」という音が発生するときは始動が完了した状態であり、始動完了信号が出力される。
次に、上記した始動要求信号を受けてから始動完了信号が出力されるまでの間のハイブリッド制御システム1の動作を以下に説明する。図2中、横軸は時間の経過を示し、以下に説明する(3)〜(7)は、上記した始動要求信号や始動完了信号の発生タイミングに合致させて表示している。
(3)エンジン始動モータON:図2(3)は、エンジン50の始動時のエンジン始動モータ(不図示)が動作する時間を示す。エンジン制御部24は、始動要求信号を受けて、エンジン50を始動させるためにエンジン始動モータを動作させる。エンジン始動モータはハイブリッド制御システムの構成によって異なるが、駆動用電気モータやセルスタータ等である。
(4)エンジン回転数:図2(4)は、エンジン50の始動時のエンジン50の回転数を示す。図2(4)中の下矢印の回転数は目標回転数である。また、この目標回転数は、車両の走行速度Vとトランスミッション58の状態(ギア比やクラッチの状態)からも算出できる。エンジン始動モータ(不図示)によってエンジン50が回転し、次第にその回転数が上昇する。図2(4)中の下矢印の時点でエンジン50は始動が完了し、第1クラッチ54の接続が完了し、第1クラッチ54の接続が完了する。始動の完了はエンジン回転数センサ32の出力に基づきハイブリッド制御ユニット10にて判断される。なお、この目標回転数は、例えば、エンジンのアイドリング状態の回転数として一般的である、600〜700rpmであったり、または、エンジンを始動するときの走行状態によっては、例えば、1500〜2000rpmとなることもあり、さまざまである。
(5)エンジン音の大きさ:図2(5)は、エンジン50の始動時のエンジン音の大きさを示す。エンジン50が始動すると、燃焼、排気、エンジン機械音等が急激に発生し、それまでの車両室内における静寂が破られる。エンジン音の大きさは、エンジン目標回転数とその時に目標とするエンジンのトルクによって推定することができる。目標トルクは、運転者の操作するアクセルペダルの踏み込み量、車両の走行速度V、そしてトランスミッション58の状態(ギア比やクラッチの状態)、あるいはバッテリ充電量(例えばバッテリに蓄えられた充電量が少なくなってエンジン50の出力トルクを利用した充電要求がされるとき等)などから算出できる。或いは、車両が上り坂にさしかかって駆動モータ52に通常の出力以上の出力トルクが要求されるときや、バッテリ(不図示)に蓄えられた充電量が少なくなってエンジン50の出力トルクを利用した充電要求がされるとき等にも、それぞれの状況に応じて目標トルクが算出される。図2(5)において破線で囲むことで示した時点で静寂から騒音状態への立ち上がりが生じ、これが急峻なために、乗員に違和感、不快感、非上質感を与えることがある。
(6)付加音の大きさ:図2(6)は、エンジン50の始動時の付加音の大きさを示す。始動要求信号を受けて、付加音発生部14がスピーカ又はブザーを介して付加音を発生させる。車両室内の音がエンジン始動開始時(図2(5)のA点)からエンジン始動完了時(図2(5)のB点)にスムーズに立ち上がるように、付加音の大きさを変化させることが考えられる。具体例としては、例えば、エンジン始動完了時(図2(5)のB点)における車両室内の音の大きさを100%とし、車両室内の音がエンジン始動完了時(図2(5)のB点)で100%になるように、エンジン始動開始時(図2(5)のA点)から次第に大きくなるように付加音の大きさを直線状に増加させることが考えられる(図2(6)において破線で示した)。また、要求されるエンジン回転数に応じて付加音の音量を調整するようにしても良い。例えば、エンジン制御部24が出力するエンジン50の目標回転数に比例して、付加音の音量を大きくすることが考えられる。更に、要求されるエンジン回転数に加えて、要求されるエンジントルクに応じて付加音の音量を調整しても良い。より大きな効果を得るために、音の変化を非直線的に変化させることも考えられる(図2(6)において実線で示した)。人の感覚が必ずしも音の大きさと直線的な関係になっているわけではないためである。
(7)エンジン音と付加音の大きさ:図2(7)は、エンジン始動時のエンジン音と付加音の合計、即ち、車両室内で乗員に聞こえる音の大きさを示す。乗員の感じる違和感、不快感、非上質感を解消するには、付加音が図2(6)に示す例に限らず、一定でも不連続でも良い(図2(7)中の2点鎖線)。また、音の大きさだけでなく、周波数を変化させても良い。付加音をエンジン始動完了時(図2(5)のB点)で切らずに若干延長しても良い(図2(7)中の1点鎖線)。
以上の構成を有するハイブリッド制御システム1におけるエンジン50の始動時の動作を、フローチャートを用いて以下に説明する。図3は、走行中にエンジン50が始動されたときの動作の一例を示すフローチャートであり、図4は、エンジン50の始動時の速度に応じて異なる音量を発生する例を示すフローチャートである。
(低速走行時に音を付加する実施形態)
上述したように、発生する付加音は、ユーザ設定部34を介して予めユーザが設定している。図3に示すフローチャートにおいて、車両が駆動モータ52だけで走行しているときに、本プログラムは動作を開始する。
ハイブリッド制御ユニット10からの始動要求信号の出力を始動判定部12は監視している(ステップ101:N)。上述したように、ハイブリッド制御ユニット10が始動要求信号を出力するのは、運転者がアクセルを踏み込んだときや車両が上り坂にさしかかったとき等駆動モータ52の通常の出力以上の出力トルクが要求されるとき、或いは、バッテリ(不図示)に蓄えられた充電量が少なくなってバッテリ制御部20がハイブリッド制御ユニット10に対してエンジン50の出力トルクを利用した充電要求をしたとき等である。
ハイブリッド制御ユニット10が出力する始動要求信号を始動判定部12が検知したとき(ステップ101:Y)、ハイブリッド制御ユニット10は走行速度を検知する(ステップ103)。走行速度は、速度検出部30の出力やタイヤの回転速度に基づく。車両の走行速度が所定速度以上のとき(ステップ103:N)、エンジン始動時のエンジン音に対してロードノイズや風切り音が比較的大きいので、ハイブリッド制御ユニット10は何もすることなく動作を終了する。
これに対して、車両の走行速度が所定速度以下のとき(ステップ103:Y)、ハイブリッド制御ユニット10は付加音発生部14に指示を出して、所定の付加音を発生させる(ステップ105)。エンジン50の目標回転数に比例して付加音の音量を調整する設定のとき、或いは、エンジン50の目標回転数と目標トルクに基づいて付加音の音量等を制御する設定のときは、ハイブリッド制御ユニット10は必要な情報を付加音発生部14に出力する。
そして、始動完了信号の出力をハイブリッド制御ユニット10の始動完了検出部16は監視する(ステップ107)。始動完了検出部16が始動完了信号を検出しない限り(ステップ107:N)、付加音発生部14は継続して付加音を発生する(ステップ105)。これに対して、始動完了検出部16が始動完了信号を検出したとき(ステップ107:Y)、或いは、付加音の発生開始から所定の時間が経過したとき、付加音発生部14は付加音の発生を終了する。
(走行速度に応じて異なる音を付加する実施形態)
図4に示すフローチャートにおいて、車両が駆動モータ52だけで走行しているときに、本プログラムは動作を開始する。ハイブリッド制御ユニット10からの始動要求信号の出力を始動判定部12は監視している(ステップ201:N)。ハイブリッド制御ユニット10が出力する始動要求信号を始動判定部12が検知したとき(ステップ201:Y)、ハイブリッド制御ユニット10は走行速度Vを判定する(ステップ203)。車両の走行速度Vが第2所定速度V2以上のとき(ステップ203:V2≦V)、ハイブリッド制御ユニット10は何もすることなく動作を終了する。
これに対して、車両の走行速度Vが第1所定速度V1以下のとき(ステップ203:V≦V1)、ハイブリッド制御ユニット10は付加音発生部14に指示を出して、所定の付加音を小音量で発生させる(ステップ205)。車両の走行速度Vが第1所定速度V1より大きく第2所定速度V2より小さいとき(ステップ203:V1<V<V2)、ハイブリッド制御ユニット10は付加音発生部14に指示を出して、所定の付加音を大音量で発生させる(ステップ207)。例えば乗員が音を最も気にする10〜20km/時に、付加音を大きくすることができる。
そして、始動完了信号の出力をハイブリッド制御ユニット10の始動完了検出部16は監視する(ステップ209)。始動完了検出部16が始動完了信号を検出しない限り(ステップ209:N)、付加音発生部14は継続して付加音を発生する。これに対して、始動完了検出部16が始動完了信号を検出したとき(ステップ209:Y)、或いは、付加音の発生開始から所定の時間が経過したとき、付加音発生部14は付加音の発生を終了する。
尚、上記実施形態では、ステップ205,207において、車両の走行速度に応じて異なる音量の付加音を出力する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、付加音の周波数やリズム、長さ等を変化させるようにしても良い。また、図4に示す実施形態では、第1所定速度V1と第2所定速度V2の2つの所定速度で判断する例を示したが、これに限定されるものではなく、3以上の所定速度で判断するようにしても良い。
1:ハイブリッド制御システム
10:ハイブリッド制御ユニット
12:始動判定部(始動判定手段)
14:付加音発生部(音発生手段)
16:始動完了検出部(始動完了検出手段)
20:バッテリ制御部
22:トランスミッション制御部
24:エンジン制御部(エンジン制御手段)
30:速度検出部(速度検出手段)
32:エンジン回転数センサ
34:ユーザ設定部(ユーザ設定手段)
36:モータ回転数センサ
50:エンジン
52:駆動モータ
54:第1クラッチ
56:第2クラッチ
58:トランスミッション
60:駆動輪
(4)エンジン回転数:図2(4)は、エンジン50の始動時のエンジン50の回転数を示す。図2(4)中の下矢印の回転数は目標回転数である。また、この目標回転数は、車両の走行速度Vとトランスミッション58の状態(ギア比やクラッチの状態)からも算出できる。エンジン始動モータ(不図示)によってエンジン50が回転し、次第にその回転数が上昇する。図2(4)中の下矢印の時点でエンジン50は始動が完了し、第1クラッチ54の接続が完了する。始動の完了はエンジン回転数センサ32の出力に基づきハイブリッド制御ユニット10にて判断される。なお、この目標回転数は、例えば、エンジンのアイドリング状態の回転数として一般的である、600〜700rpmであったり、または、エンジンを始動するときの走行状態によっては、例えば、1500〜2000rpmとなることもあり、さまざまである。
(5)エンジン音の大きさ:図2(5)は、エンジン50の始動時のエンジン音の大きさを示す。エンジン50が始動すると、燃焼、排気、エンジン機械音等が急激に発生し、それまでの車両室内における静寂が破られる。エンジン音の大きさは、エンジン目標回転数とその時に目標とするエンジンのトルクによって推定することができる。目標トルクは、運転者の操作するアクセルペダルの踏み込み量、車両の走行速度V、そしてトランスミッション58の状態(ギア比やクラッチの状態)、あるいはバッテリ充電量(例えばバッテリに蓄えられた充電量が少なくなってエンジン50の出力トルクを利用した充電要求がされるとき等)などから算出できる。図2(5)において破線で囲むことで示した時点で静寂から騒音状態への立ち上がりが生じ、これが急峻なために、乗員に違和感、不快感、非上質感を与えることがある。

Claims (8)

  1. ハイブリッド車におけるハイブリッド制御システムであって、
    エンジンに対する始動指示の有無を判定する始動判定手段と、
    前記始動判定手段が始動指示を検出した場合に音を発生する音発生手段と、
    を備えた、ハイブリッド制御システム。
  2. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    前記音発生手段は、エンジンが完全に始動する前に作動する、ハイブリッド制御システム。
  3. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    前記音発生手段は、時間の経過と共に大きさと周波数の少なくともいずれか一方が変化する音を発生する、或いは、大きさと周波数が一定の音を発生する、ハイブリッド制御システム。
  4. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    車両の走行速度を検出する速度検出手段を更に備え、
    前記音発生手段は、前記速度検出手段が検出した走行速度に基づいて、音の大きさ又は周波数を変化させ、或いは、音の発生を中止する、ハイブリッド制御システム。
  5. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    前記エンジンを制御するエンジン制御手段を更に備え、
    前記音発生手段は、前記エンジン制御手段が出力するエンジンの目標回転数に基づいて、または、当該目標回転数と当該エンジン制御手段が出力するエンジンの目標トルクとに基づいて、音の大きさ又は周波数を変化させ、或いは、音の発生を中止する、ハイブリッド制御システム。
  6. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    前記音発生手段が発生する音の大きさや周波数、或いは、音の発生の中止をユーザが設定可能なユーザ設定手段を更に備える、ハイブリッド制御システム。
  7. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    エンジンの始動が完了したことを検出する始動完了検出手段を更に備え、
    前記音発生手段は、前記完了検出手段が前記エンジンの始動完了を検出した場合、作動を停止する、ハイブリッド制御システム。
  8. 請求項1に記載のハイブリッド制御システムにおいて、
    前記音発生手段は、所定の時間だけ作動する、ハイブリッド制御システム。
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