JP6575364B2 - 自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、モータとバッテリとを備える自動車に関する。
従来、この種の自動車としては、エンジンと、第1モータと、第1モータとエンジンと車軸に連結された駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に接続された第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、走行中のアクセルオフ時には、シフトポジションに応じた要求制動力が車両に作用するようにエンジンと第1モータと第2モータとを制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この自動車では、アクセルオフ時において、シフトポジションがSポジションやBポジションのときには、Dポジションのときよりも、要求制動力に絶対値の大きい値を設定している。
また、この種の自動車としては、走行用のモータジェネレータと、モータジェネレータと電力をやりとりするバッテリとを備え、走行中に、交差点などの停止地点に車両を停止させるためのアクセルオフ操作が行なわれた後には、モータジェネレータの回生量を増大させる回生拡大制御を実行するものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2013−35370号公報 特開2014−110677号公報
走行中のアクセルオフ時において、現在のシフトポジションが第1ポジション(例えばDポジション)のときに上述の回生拡大制御を実行するために要求制動力を大きくする場合、その要求制動力が、シフトポジションが第2ポジション(SポジションやBポジション)のときの要求制動力よりも大きくなると、シフトポジションが第1ポジションから第2ポジションにシフト操作されたときに、要求制動力(車両に作用させる制動力)が小さくなり、運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。
本発明の自動車は、走行中のアクセルオフ時に運転者に違和感を与えるのを抑制することを主目的とする。
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車は、
走行用のモータと、
前記モータと電力をやりとりするバッテリと、
走行中のアクセルオフ時には、第1ポジションと該第1ポジションよりも大きい制動力を車両に要求するための第2ポジションとを含む複数のポジションのうち現在のシフトポジションに応じた要求制動力が車両に作用するように前記モータを制御する制御手段と、
を備える自動車であって、
前記制御手段は、走行中のアクセルオフ時において、現在のシフトポジションが前記第1ポジションで所定条件が成立しているときには、シフトポジションが前記第2ポジションのときの要求制動力である比較用制動力よりも小さい基本制動力を、前記比較用制動力との大小関係が保持されるように補正して、前記要求制動力を設定する、
ことが要旨とする。
この本発明の自動車では、走行中のアクセルオフ時において、現在のシフトポジションが第1ポジションで所定条件が成立しているときには、シフトポジションが第2ポジションのときの要求制動力である比較用制動力よりも小さい基本制動力を、比較用制動力との大小関係が保持されるように補正して、要求制動力を設定する。これにより、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションが第1ポジションから第2ポジションにシフト操作されたときに、車両に作用させる制動力がより確実に大きくなるようにすることができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。ここで、「所定条件」としては、スポーツモード(ノーマルモードに比して加速,減速を優先するモード)が設定されている条件,ナビゲーション装置によって現在地から所定距離以内に交差点,丁字路,一時停止線などがあると判定された条件,ナビゲーション装置によってまたは加速度センサからの加速度によって現在の走行路がワインディング路であると判定された条件などを考えることができる。
こうした本発明の自動車において、前記制御手段は、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションが前記第1ポジションで所定条件が成立しているときには、前記基本制動力を、前記比較用制動力よりも小さい所定範囲内となるように補正して、前記要求制動力を設定する、ものとしてもよい。こうすれば、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションが第1ポジションから第2ポジションにシフト操作されたときに、車両に作用させる制動力を、所定範囲と比較用制動力との差分だけ大きくすることができる。この結果、運転者により好ましいシフト操作感(節度感)を与えることができる。
本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。 実施例のHVECU70によって実行される設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 車速Vと基本トルクTpdtmpおよび比較用トルクTpcomとの関係の一例を示す説明図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24によって運転制御されている。
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70からの制御信号によってエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。エンジンECU24は、クランクポジションセンサからのクランク角θcrに基づいて、クランクシャフト26の回転数、即ち、エンジン22の回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。したがって、モータMG1,エンジン22,駆動軸36は、プラネタリギヤ30の共線図においてこの順に並ぶように、プラネタリギヤ30の3つの回転要素としてのサンギヤ,キャリヤ,リングギヤに接続されていると言える。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2と接続されると共に電力ライン54を介してバッテリ50と接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の駆動状態に関するデータをHVECU70に出力する。モータECU40は、回転位置検出センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン54を介してインバータ41,42と接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータをHVECU70に出力する。バッテリECU52は、電流センサからの電池電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号
・シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP
・アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc
・ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP
・車速センサ88からの車速V
HVECU70は、上述したように、エンジンECU24,モータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
実施例のハイブリッド自動車20では、シフトレバー81のシフトポジションSPとして、駐車時に用いる駐車ポジション(Pポジション)、後進走行用のリバースポジション(Rポジション)、中立のニュートラルポジション(Nポジション)、前進走行用の通常のドライブポジション(Dポジション)の他に、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジションを有するシーケンシャルシフトポジション(Sポジション)が用意されている。ここで、Sポジションは、アクセルオン時の駆動力や走行中のアクセルオフ時の制動力(Dポジションよりも大きい制動力)を例えば6段階(変速段S1〜S6に応じた制動力)に変更するポジションである。これにより、Sポジションでは、仮想的な有段変速機による変速感を運転者に与えることができる。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、ハイブリッド走行(HV走行)モードと電動走行(EV走行)モードとを含む複数の走行モードの何れかで走行する。ここで、HV走行モードは、エンジン22を運転しながら、エンジン22からの動力とモータMG1,MG2からの動力とを用いて走行するモードである。EV走行モードは、エンジン22を運転せずに、モータMG2からの動力によって走行するモードである。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、HVECU70は、走行中のアクセルオフ時には、シフトポジションSPと車速Vに基づいて、駆動軸36に要求される要求トルクTp*(負の値)を設定する。なお、実施例では、シフトポジションSPがDポジションのときには、車速Vに基づいて基本トルクTpdtmpを設定すると共にこの基本トルクTpdtmpに基づいて要求トルクTp*(以下、「要求トルクTpd*」という)を設定するものとした。この詳細については後述する。また、シフトポジションSPがSポジションのときには、変速段S1〜S6のうち車速Vに応じた変速段の要求トルクTp*(以下、「要求トルクTps*」という)を設定するものとした。続いて、設定した要求トルクTp*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する。そして、モータECU40は、モータMG2がトルク指令Tm2*で駆動されるようにインバータ42の複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。このとき、エンジンECU24は、エンジン22が無負荷運転されるようにエンジン22の吸入空気量制御,燃料噴射制御,点火制御などを行なう、または、エンジン22の運転を停止する。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、シフトポジションSPがDポジションでの走行中のアクセルオフ時に要求トルクTpd*を設定する際の動作について説明する。図2は、実施例のHVECU70によって実行される設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションSPがDポジションでの走行中のアクセルオフ時に繰り返し実行される。
図2の設定ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、車速センサ88からの車速Vを入力し(ステップS100)、入力した車速Vに基づいて、基本トルクTpdtmpを設定すると共に(ステップS110)、車速Vに基づいて、シフトポジションSPがSポジションのときの要求トルクTp*である比較用トルクTpcomを設定する(ステップS120)。ここで、比較用トルクTpcomは、変速段S1〜S6のうち車速Vに応じた変速段の要求トルクTps*に相当する。図3は、車速Vと基本トルクTpdtmpおよび比較用トルクTpcomとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、基本トルクTpdtmpは、比較用トルクTpcomよりも大きい(絶対値の小さい)トルクとして設定される。
続いて、基本トルクTpdtmpを補正するための所定条件が成立しているか否かを判定する(ステップS130)。ここで、「所定条件」としては、スポーツモード(ノーマルモードに比して加速,減速を優先するモード)が設定されている条件,ナビゲーション装置によって現在地から所定距離以内に交差点,丁字路,一時停止線などがあると判定された条件,ナビゲーション装置によってまたは加速度センサからの加速度によって現在の走行路がワインディング路であると判定された条件などを考えることができる。実施例では、これらの複数の条件のうち、少なくとも1つが成立しているときには補正条件が成立していると判定し、全てが成立していないときには補正条件が成立していないと判定するものとした。
ステップS130で所定条件が成立していないと判定されたときには、ステップS110で設定した基本トルクTpdtmpを要求トルクTpd*に設定して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。
ステップS130で所定条件が成立していると判定されたときには、基本トルクTpdtmpを補正するための補正値αを設定する(ステップS150)。この補正値αは、実施例では、車速Vに基づいて、運転者の乗り心地(減速感),車両の燃費などが良好となるように設定するものとした。
続いて、基本トルクTpdtmpに補正値αを加えたトルク(Tpdtmp+α)を、比較用トルクTpcomに正の値ΔTp1を加えたトルク(Tpcom+ΔTp1)および比較用トルクTpcomに値ΔTp1よりも大きい値ΔTp2を加えたトルク(Tpcom+ΔTp2)と比較する(ステップS160)。ここで、値ΔTp1,ΔTp2は、シフトポジションSPがDポジションからSポジションにシフト操作されたときに駆動軸36に生じさせたいトルクの段差の下限,上限であり、車両の仕様に応じて設定することができる。
ステップS160で、トルク(Tpdtmp+α)がトルク(Tpcom+ΔTp1)以上で且つトルク(Tpcom+ΔTp2)以下のときには、トルク(Tpdtmp+α)を駆動軸36の要求トルクTpd*に設定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。
ステップS160で、トルク(Tpdtmp+α)がトルク(Tpcom+ΔTp1)未満のときには、次式(1)に示すように、基本トルクTpdtmpから比較用トルクTpcomを減じた値(Tpdtmp−Tpcom)を値ΔTp1から減じて、補正値αを再設定し(ステップS170)、再設定した補正値αを基本トルクTpdtmpに加えて要求トルクTpd*を設定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。この場合、要求トルクTpd*は、比較用トルクTpcomに値ΔTp1を加えたトルク(Tpcom+ΔTp1)に等しい。
α=ΔTp1-(Tpdtmp-Tpcom) (1)
ステップS160で、トルク(Tpdtmp+α)がトルク(Tpcom+ΔTp2)よりも大きいときには、次式(2)に示すように、基本トルクTpdtmpから比較用トルクTpcomを減じた値(Tpdtmp−Tpcom)を値ΔTp2から減じて、補正値αを再設定し(ステップS180)、再設定した補正値αを基本トルクTpdtmpに加えて要求トルクTpd*を設定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。この場合、要求トルクTpd*は、比較用トルクTpcomに値ΔTp2を加えたトルク(Tpcom+ΔTp2)に等しい。
α=ΔTp2-(Tpdtmp-Tpcom) (2)
実施例では、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションで所定条件が成立しているときには、比較用トルクTpcomよりも大きい(絶対値の小さい)基本トルクTpdtmpを、比較用トルクTpcomとの大小関係が保持されるように補正値αを用いて補正して、要求トルクTpd*を設定する。これにより、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションからSポジションにシフト操作されたとき、即ち、要求トルクTp*が要求トルクTpd*から要求トルクTps*に切り替わるときに、要求トルクTp*がより確実に小さくなる(絶対値としては大きくなる)ようにすることができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
そして、基本トルクTpdtmpを補正して要求トルクTpd*を設定する際には、基本トルクTpdtmpを、トルク(Tpcom+ΔTp1)からトルク(Tpcom+ΔTp2)の範囲内となるように補正値αを用いて補正して、要求トルクTpd*を設定する。これにより、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションからSポジションにシフト操作されたときに、駆動軸36のトルクを値ΔTp1から値ΔTp2の範囲内で小さくする(絶対値としては大きくする)ことができる。走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションからSポジションにシフト操作されたときに、駆動軸36のトルクの段差が値ΔTp2よりも大きいと、ショックになる可能性があり、駆動軸36のトルクの段差が値ΔTp1よりも小さいと、シフト操作感(節度感)が十分でない可能性がある。実施例では、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションからSポジションにシフト操作されたときに、駆動軸36のトルクの段差が値ΔTp1から値ΔTp2の範囲内となるから、運転者により好ましいシフト操作感(節度感)を与えることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションで所定条件が成立しているときには、比較用トルクTpcomよりも大きい(絶対値の小さい)基本トルクTpdtmpを、比較用トルクTpcomとの大小関係が保持されるように補正値αを用いて補正して、要求トルクTpd*を設定する。これにより、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションからSポジションにシフト操作されたときに、要求トルクTp*がより確実に小さくなる(絶対値としては大きくなる)ようにすることができ、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションで所定条件が成立しているときには、比較用トルクTpcomよりも大きい(絶対値の小さい)基本トルクTpdtmpを、トルク(Tpcom+ΔTp1)からトルク(Tpcom+ΔTp2)の範囲内となるように補正して、要求トルクTpd*を設定するものとした。しかし、これに限定されるものではなく、基本トルクTpdtmpを比較用トルクTpcomとの大小関係が保持されるように補正して要求トルクTpd*を設定するものであればよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションのときに、所定条件が成立していないときには、基本トルクTpdtmpをそのまま要求トルクTpd*に設定し、所定条件が成立しているときには、基本トルクTpdtmpをトルク(Tpcom+ΔTp1)からトルク(Tpcom+ΔTp2)の範囲内となるように補正して要求トルクTpd*を設定するものとした。しかし、走行中のアクセルオフ時において、シフトポジションSPがDポジションのときに、所定条件が成立しているときでも、基本トルクTpdtmpがトルク(Tpcom+ΔTp1)からトルク(Tpcom+ΔTp2)の範囲外のときには、基本トルクTpdtmpをそのまま要求トルクTpd*に設定するものとしてもよい。これは、基本トルクTpdtmpがトルク(Tpcom+ΔTp1)からトルク(Tpcom+ΔTp2)の範囲外のときには、補正によって、トルク(Tpcom+ΔTp1)からトルク(Tpcom+ΔTp2)の範囲内にしなくてもよいと考えられるためである。
実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションSPとして、Dポジションと、走行中のアクセルオフ時の制動力(Dポジションよりも大きい制動力)を例えば6段階(変速段S1〜S6に応じた制動力)に変更するSポジションと、を備えるものとした。しかし、Sポジションに代えてまたは加えて、走行中のアクセルオフ時にDポジションよりも大きい制動力を車両に作用させるBポジションを備えるものとしてもよい。Sポジションに代えてBポジションを備える場合、図2の設定ルーチンにおいて、ステップS120の処理で、比較用トルクTpcomを設定するのに代えて、シフトポジションSPがBポジションのときの要求トルクTp*である比較用トルクTpcom2を車速Vに基づいて設定し、ステップS160〜S180の処理で、比較用トルクTpcomに代えて、比較用トルクTpcom2を用いればよい。これにより、実施例と同様の効果を奏することができる。
実施例では、エンジン22とプラネタリギヤ30とモータMG1,MG2とバッテリ50とを備えるハイブリッド自動車20の構成とした。しかし、エンジン22と1つのモータとバッテリとを備えるいわゆる1モータハイブリッド自動車の構成としてもよい。また、エンジンを備えずにモータからの動力だけを用いて走行する電気自動車の構成としてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータMG2が「モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、HVECU70とモータECU40とが「制御手段」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。

Claims (1)

  1. 走行用のモータと、
    前記モータと電力をやりとりするバッテリと、
    走行中のアクセルオフ時には、第1ポジションと該第1ポジションよりも大きい制動力を車両に要求するための第2ポジションとを含む複数のポジションのうち現在のシフトポジションに応じた要求制動力が車両に作用するように前記モータを制御する制御手段と、
    を備える自動車であって、
    前記制御手段は、走行中のアクセルオフ時において、現在のシフトポジションが前記第1ポジションで所定条件が成立しているときには、シフトポジションが前記第2ポジションのときの要求制動力である比較用制動力よりも小さい基本制動力を、前記比較用制動力よりも小さく且つ前記比較用制動力との差が第1所定値以上かつ前記第1所定値より大きい第2所定値以下の所定範囲内となるように補正して、前記要求制動力を設定し、
    前記所定条件は、スポーツモードが設定されている条件と、現在地から所定距離以内に交差点があると前記制御手段が判定した条件と、現在地から前記所定距離以内に丁字路があると前記制御手段が判定した条件と、現在地から前記所定距離以内に一時停止線があると前記制御手段が判定した条件と、現在の走行路がワインディング路であると前記制御手段が判定した条件と、の少なくとも1つの条件を含む、
    自動車。



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