JP6740763B2 - 自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、走行用のモータを備える自動車に関する。
従来、自動車としては、エンジンと、変速機と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。変速機は、エンジンと車軸に連結された駆動軸との間に接続され、エンジンと駆動軸との間の動力の伝達および伝達の解除が可能なクラッチを備えている。この車両では、アクセルオフ時に、惰性走行を実行するための条件が成立したときには、クラッチを解放すると共に、クラッチを係合させて走行する通常走行時に比して車両に作用するエンジンブレーキ力を小さくしている。
特開2014−083999号公報
上述の自動車のように、アクセルオフ時において、制動力を切り替える自動車では、制動力が低下したときに運転者に予期しない空走感を与える場合がある。こうした空走感は、違和感につながるため、抑制することが望まれている。違和感を抑制する手法として、車両に作用させる制動力を変化させるときに、比較的小さなレート値で制動力を目標値に向かって徐々に変化させる手法が考えられる。この場合、制動力が目標値へ至るのに時間を要してしまい、そのことで運転者が違和感を覚えてしまうことがある。こうした違和感の抑制は、走行用のモータを備える自動車においても、重要な課題として認識されている。
本発明の自動車は、アクセルオフ時において、運転者に違和感を与えること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、
前記モータを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記制御装置は、
アクセルオフ時において、制動力の低減条件が成立していないときには、制動力が車両に作用するように前記モータを制御する第1制御を実行し、前記低減条件が成立しているときには、前記第1制御における制動力に比して小さい制動力が車両に作用するように前記モータを制御する第2制御を実行し、
さらに、前記制御装置は、
前記第1制御から前記第2制御へ移行してから、または、前記第2制御から前記第1制御へ移行してから所定時間が経過するまでは、前記所定時間が経過したとき以降に比して、大きなレート値で、前記車両に作用する制動力が前記移行後の制動力に向けて変化するように前記モータを制御する、
ことを要旨とする。
この本発明の自動車では、アクセルオフ時において、制動力の低減条件が成立していないときには、制動力が車両に作用するようにモータを制御する第1制御を実行し、低減条件が成立しているときには、第1制御における制動力に比して小さい制動力が車両に作用するようにモータを制御する第2制御を実行する。さらに、第1制御から第2制御へ移行してから、または、第2制御から第1制御へ移行してから所定時間が経過するまでは、所定時間が経過したとき以降に比して、大きなレート値で、車両に作用する制動力が移行後の制動力に向けて変化するようにモータを制御する。これにより、第1制御から第2制御、または、第2制御から第1制御へと移行したときに、車両に作用する制動力を移行後の制動力に向けて迅速に変化させることができ、運転者の違和感を抑制することができる。
本発明の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アクセルオフ時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 制動力低減フラグFbrおよびトルクの時間変化の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車220の構成の概略を示す構成図である。
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、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θcrなど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いる。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン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。
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、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2など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の図示しない複数の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いる。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44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に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの電池電圧Vbやバッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの電池電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51b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、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、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を挙げることができる。ここで、シフトポジションSPとしては、駐車ポジション(Pポジション)、後進ポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、前進ポジション(Dポジション)などがある。また、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や、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も挙げることができる。さらに、走行モードMdとしてノーマルモードに比して燃費をより優先するエコモードを指示するエコスイッチ90からのエコスイッチ信号も挙げることができる。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いる。
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、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36の要求駆動力を設定し、要求駆動力に見合う要求動力が駆動軸36に出力されるように、エンジン22とモータMG1,MG2とを運転制御する。エンジン22とモータMG1,MG2との運転モードとしては、以下の(1)〜(3)のモードがある。
(1)トルク変換運転モード:要求動力に対応する動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共に、エンジン22から出力される動力の全てが、プラネタリギヤ30とモータMG1,MG2とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸36に出力されるようにモータMG1,MG2を駆動制御するモード
(2)充放電運転モード:要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共に、エンジン22から出力される動力の全てまたは一部が、バッテリ50の充放電を伴ってプラネタリギヤ30とモータMG1,MG2とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸36に出力されるようにモータMG1,MG2を駆動制御するモード
(3)モータ運転モード:エンジン22の運転を停止して、要求動力が駆動軸36に出力されるようにモータMG2を駆動制御するモード
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、前進走行中のアクセルオフ時には、以下のようにモータMG2を制御する。なお、モータMG2の制御と並行して、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40との協調制御により、エンジン22を運転停止すると共にモータMG1からトルクが出力されないようにインバータ41の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
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、前進走行中のアクセルオフされたとき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アクセルオフ時制御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、前進走行中のアクセルオフ時に所定時間(例えば、数msec)毎に繰り返し実行される。なお、このルーチンと並行して、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40との協調制御により、エンジン22を運転停止すると共にモータMG1からトルクが出力されないようにインバータ41の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
本ルーチンが実行されると、HVECU70は、車速Vや制動力低減フラグFbr,経過時間ttrなどを入力する(ステップS100)。ここで、車速Vは、車速センサ88によって検出されたものである。制動力低減フラグFbrは、アクセルオフ時の制動力を低減するための低減条件が成立しているか否かを示すフラグである。制動力低減フラグFbrには、エコスイッチ90がオフのとき(ノーマルモードのとき)即ち低減条件が成立していないときには値0が設定され、エコスイッチ90がオンのとき即ち低減条件が成立しているときに値1が設定される。経過時間ttrは、制動力低減フラグFbrが値0から値1または値1から値0に切り替えられてからの経過時間である。
続いて、車速Vと制動力低減フラグFbrとに基づいて、車両に要求される(駆動軸36に要求される)要求トルクTd*を設定する(ステップS110)。要求トルクTd*は、実施例では、車速Vと制動力低減フラグFbrと要求トルクTd*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、車速Vと制動力低減フラグFbrとが与えられると、このマップから対応する要求トルクTd*を導出して設定する。要求トルク設定用マップの一例を図3に示す。要求トルクTd*が負の場合、車両(駆動軸36)に制動トルクが要求されていることを意味する。要求トルクTd*は、図示するように、制動力低減フラグFbrが値1のときには値0のときに比して大きくなる(制動力としては小さくなる)ように設定している。
次に、経過時間ttrが所定時間tref以上であるか否かを判定する(ステップS120)。所定時間trefは、トルク指令Tm2*を変化させる際のレート値を切り替えるか否かを判定するための閾値であり、例えば、400ms,500ms,600msなどに設定される。
経過時間ttrが所定時間tref未満であるとき、即ち、制動力低減フラグFbrの値が切り替えられてから所定時間trefが経過していないときには、後述するモータMG2のトルク指令Tm2*を変化させるためのレート値Rを値R1に設定し(ステップS130)、経過時間ttrが所定時間tref以上であるとき、即ち、制動力低減フラグFbrの値が切り替えられてから所定時間trefが経過したときには、には、レート値Rを値R2に設定する(ステップS140)。値R1,R2は、値0より大きく値1より小さい実数である。値R1は、比較的大きい値であり、例えば、0.60,0.65,0.70などである。値R2は、値R1に比して小さい値であり、例えば、0.30,0.35,0.40などである。
こうしてレート値Rを設定すると、次式(1)を用いて前回Tm2*(前回本ルーチンを実行したときに設定されたモータMG2のトルク指令)から要求トルクTd*に向けてレート値Rで変化するようにモータMG2のトルク指令Tm2*の仮の値である仮トルクTm2tmpを設定し(ステップS150)、次式(2)または(3)を用いて仮トルクTmp2tmpを要求トルクTd*で制限したものをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定すると共にモータECU40に送信して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。トルク指令Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm2*でモータMG2が駆動するようにインバータ42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Tm2tmp= 前回Tm2*+R・(Td*-前回Tm2*)/|Td*-前回Tm2*|・・・(1)
Tm2*=min(Td*, Tm2tmp)((Td*-前回Tm2*)/|Td*-前回Tm2*|が値1のとき)・・・(2)
Tm2*=max(Td*, Tm2tmp)((Td*-前回Tm2*)/|Td*-前回Tm2*|が値−1のとき)
・・・(3)
こうした制御により、制動力低減フラグFbrが値1のときには、値0のときに比して大きくなる要求トルクTd*(制動力としては小さくなる)に向けて変化するトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動するようにモータMG2を制御する。以下、制動力低減フラグFbrが値0のときの制御を「第1制御」といい、制動力低減フラグFbrが値1のときの制御を「第2制御」という。また、制動力低減フラグFbrの値が変化してから所定時間trefが経過するまで、即ち、第1制御から第2制御、または、第2制御から第1制御へ移行してから所定時間trefが経過するまでは、所定時間trefが経過したとき以降のレート値R(値R2)に比して、大きなレート値R(値R1)で、車両に作用する制動力が要求トルクTd*に向けて変化するようにモータMG2を制御する。これにより、制御を移行したときに、迅速に車両に制動力を作用させることができる。
図4は、制動力低減フラグFbrおよびトルクの時間変化の一例を示す説明図である。図中、トルクの時間変化において、実線は要求トルクTd*の時間変化の一例を示し、破線はトルク指令Tm2*の時間変化の一例を示している。図示するように、制動力低減フラグFbrの値が変化する、即ち、制御が第1制御から第2制御へまたは第2制御から第1制御へと移行するときには(時刻t1,t3)、所定時間trefが経過するまでは、比較的大きなレート値R(=R1)でトルク指令Tm2*を移行後の要求トルクTd*に向けて変化させる(時刻t2,t4)。これにより、モータMG2のトルク指令Tm2*を迅速に移行後の要求トルクTd*とすることができる。第1制御から第2制御へまたは第2制御から第1制御へと移行しているにも拘わらずモータMG2のトルク指令Tm2*が要求トルクTd*とならないときには、運転者が違和感を覚える場合がある。実施例では、モータMG2のトルク指令Tm2*を迅速に移行後の要求トルクTd*とする,即ち、車両に作用する制動力を迅速に移行後の制動力とすることができるから、こうした運転者の違和感を抑制することができる。
なお、制動力低減フラグFbrが変化して所定時間trefが経過したとき以降は、所定時間trefが経過する前に比して小さいレート値R(値R2)でトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させる(時刻t2〜t3,t4以降)。これにより、制動力低減フラグFbrが変化して所定時間trefが経過したとき以降、即ち、第1制御や第2制御をしばらく継続して実行しているときには、トルク指令Tm2*を緩慢に要求トルクTd*に向かって変化させる。これにより、制御を移行していないにも関わらず車両に作用する制動力が急変することを抑制できる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、アクセルオフ時において、制動力低減フラグFbrが値0のときには、制動力が車両に作用するようにモータMG2を制御する第1制御を実行し、制動力低減フラグFbrが値1のときには、第1制御における制動力に比して小さい制動力が車両に作用するようにモータMG2を制御する第2制御を実行する。さらに、第1制御から第2制御へ移行してから、および、第2制御から第1制御へ移行してから所定時間trefが経過するまでは、所定時間trefが経過したとき以降に比して、大きなレート値R(値R1)で、車両に作用する制動力が移行後の制動力(要求トルクTd*)に向けて変化するようにモータMG2を制御する。これにより、車両に作用する制動力を移行後の制動力に向けて迅速に変化させることができ、運転者の違和感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、第1制御から第2制御へ移行してから、および、第2制御から第1制御へ移行してから所定時間trefが経過するまでは、所定時間trefが経過したとき以降に比して、大きなレート値R(値R1)で、モータMG2のトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させている。第1制御から第2制御へ移行するとき、および、第2制御から第1制御へ移行するときのいずれかのみで、移行してから所定時間trefが経過するまでは、所定時間trefが経過したとき以降に比して、大きなレート値R(値R1)で、モータMG2のトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、第1制御から第2制御へ移行してから、および、第2制御から第1制御へ移行から所定時間trefが経過するまでは、同一のレート値R(値R1)で、モータMG2のトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させている。第1制御から第2制御へ移行してから所定時間trefが経過するまでと、第2制御から第1制御へ移行から所定時間trefが経過するまでと、で異なるレート値でモータMG2のトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、第1制御から第2制御へ移行してから、および、第2制御から第1制御へ移行から所定時間trefが経過したとき以降は、同一のレート値R(値R2)で、モータMG2のトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させている。第1制御から第2制御へ移行してから所定時間trefが経過したとき以降と、第2制御から第1制御へ移行から所定時間trefが経過したとき以降と、で異なるレート値でモータMG2のトルク指令Tm2*を要求トルクTd*に向けて変化させてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジンECU24とモータECU40とHVECU70とを備えるものとした。しかし、エンジンECU24とモータECU40とHVECU70とを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36にプラネタリギヤ30を介してエンジン22およびモータMG1を接続すると共に駆動軸36にモータMG2を接続する構成とした。しかし、図5の変形例のハイブリッド自動車120に示すように、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機130を介してモータMGを接続すると共にモータMGの回転軸にクラッチ129を介してエンジン22を接続する構成としてもよい。また、図6の変形例の電気自動車220に示すように、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に走行用のモータMGを接続する電気自動車の構成としてもよい。即ち、走行用のモータを備える構成であれば如何なる構成としてもよいのである。
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、HVECU70とモータECU40とが「制御装置」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。
20,120 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、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、43,44 回転位置センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、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、90 エコスイッチ、129 クラッチ、130 変速機、220 電気自動車、MG,MG1,MG2 モータ

Claims (1)

  1. 走行用のモータと、
    前記モータを制御する制御装置と、
    を備える自動車であって、
    前記制御装置は、
    アクセルオフ時において、制動力の低減条件が成立していないときには、制動力が車両に作用するように前記モータを制御する第1制御を実行し、前記低減条件が成立しているときには、前記第1制御における制動力に比して小さい制動力が車両に作用するように前記モータを制御する第2制御を実行し、
    さらに、前記制御装置は、
    前記第1制御から前記第2制御へ移行してから、または、前記第2制御から前記第1制御へ移行してから所定時間が経過するまでは、第1レート値で、前記車両に作用する制動力が前記移行後の制動力に向けて変化するように前記モータを制御し、前記第1制御から前記第2制御へ移行してから、または、前記第2制御から前記第1制御へ移行してから前記所定時間が経過したとき以降は、前記第1レート値より小さい第2レート値で、前記車両に作用する制動力が前記移行後の制動力に向けて変化するように前記モータを制御する、
    自動車。
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