JPH1089116A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の駆動制御装置

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JPH1089116A
JPH1089116A JP24620696A JP24620696A JPH1089116A JP H1089116 A JPH1089116 A JP H1089116A JP 24620696 A JP24620696 A JP 24620696A JP 24620696 A JP24620696 A JP 24620696A JP H1089116 A JPH1089116 A JP H1089116A
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淳 田端
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豊 多賀
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隆次 茨木
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祐志 畑
Tsuyoshi Mikami
強 三上
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンおよび電動モータを車両走行時の動
力源として備えているハイブリッド車両において、動力
性能を重視した走行が要求されている場合には、アクセ
ル操作に対する駆動力変化の応答性を向上させる。 【解決手段】 ステップSA2において変速段の切換え
を手動操作で行うスポーツモードが選択されていると判
断された場合には、ステップSA3においてエンジンが
始動されて、ステップSA4でたとえモータ走行モード
が選択された場合にもエンジンは作動したままとされる
ため、大きなアクセル操作が行われてモータ走行モード
からエンジン走行モードへと切り換えられた場合にも、
改めてエンジンを始動させる必要が無いことから、アク
セル操作に従ってエンジントルクが実際に発生するまで
に殆どタイムラグが生じないため、駆動力変化に関して
スポーツモードに要求される高い応答性が得られるよう
になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド車両の
駆動制御装置に係り、特に、動力性能を重視した走行を
行うため、例えば変速段の切換えを手動操作で行うスポ
ーツモードで走行している場合に、アクセル操作に対す
る駆動力変化の応答性を高める技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】燃料の燃焼によって作動するエンジン
と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
時の動力源として備えており、動力源の作動状態が異な
る複数の運転モードで走行するハイブリッド車両が、例
えば特開平6−187595号公報等に記載されてい
る。複数の運転モードとしては、低負荷領域で実行され
る電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モ
ードや、高負荷領域で実行されるエンジンを動力源とし
て使用するエンジン使用モードなどが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
ハイブリッド車両において、動力性能を重視した走行を
行うため、例えば変速段の切換えを手動操作で行うスポ
ーツモードで走行している場合に、大きなアクセル操作
が行われてモータ走行モードからエンジン使用モードへ
と切り換えられると、エンジントルクが実際に発生する
までにはエンジンの始動時間に起因して一定のタイムラ
グが存在することから、駆動力変化に関してスポーツモ
ード走行時に要求される高い応答性が得られず、もたつ
き感が発生する可能性があったのである。
【0004】本発明は以上のような事情を背景として為
されたものであり、その目的とするところは、エンジン
および電動モータを車両走行時の動力源として備えてい
るハイブリッド車両において、動力性能を重視した走行
を行うため、例えば変速段の切換えを手動操作で行うス
ポーツモードで走行している場合に、駆動力変化に関し
てスポーツモードに要求される高い応答性を得ることに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエン
ジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両
走行時の動力源として備えており、低負荷領域では電動
モータのみを動力源として走行するモータ走行モードで
走行する一方、高負荷領域ではエンジンを動力源として
使用するエンジン使用モードで走行するハイブリッド車
両の駆動制御装置において、(b) 動力性能を重視した走
行が要求されているか否かを判断する判断手段と、(c)
その判断手段により動力性能を重視した走行が要求され
ていると判断された場合には、前記モータ走行モードで
も前記エンジンを作動させておくエンジンスタンバイ手
段とを有することを特徴とする。
【0006】第2発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動
するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータ
とを車両走行時の動力源として備えており、低負荷領域
では電動モータのみを動力源として走行するモータ走行
モードで走行する一方、高負荷領域ではエンジンを動力
源として使用するエンジン使用モードで走行するハイブ
リッド車両の駆動制御装置において、(b) 動力性能を重
視した走行が要求されているか否かを判断する判断手段
と、(c) その判断手段により動力性能を重視した走行が
要求されていると判断された場合には、負荷の大きさに
拘らず前記エンジン使用モードで走行するエンジン優先
手段とを有することを特徴とする。
【0007】
【発明の効果】第1発明によれば、動力性能を重視した
走行を行うため、例えば変速段の切換えを手動操作で行
うスポーツモードで走行している場合には、モータ走行
モードでもエンジンは作動したままとされるため、大き
なアクセル操作が行われてモータ走行モードからエンジ
ン使用モードへと切り換えられた場合に、改めてエンジ
ンを始動する必要が無いことからアクセル操作に従って
エンジントルクが実際に発生するまでに殆どタイムラグ
が生じないため、駆動力変化に関してスポーツモードに
要求される高い応答性が得られるようになる。
【0008】第2発明によれば、動力性能を重視した走
行を行うため、例えば変速段の切換えを手動操作で行う
スポーツモードで走行している場合には、負荷の大きさ
に拘らず常に高出力が可能なエンジン使用モードで走行
するため、大きなアクセル操作が行われた場合に、改め
て運転モードを切り換えることが必ずしも必要でないと
ともに、アクセル操作に従ってエンジントルクが実際に
発生するまでに殆どタイムラグが生じないため、駆動力
変化に関してスポーツモードに要求される高い応答性が
得られるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】ここで、本発明は、例えばクラッ
チにより動力伝達を接続、遮断することによって動力源
を切り換える切換えタイプや、遊星歯車装置などの合成
分配機構によってエンジンおよび電動モータの出力を合
成したり分配したりするミックスタイプなど、種々のタ
イプのハイブリッド車両に適用され得る。
【0010】また、前記エンジン使用モードには、エン
ジンのみを動力源として走行するエンジン走行モード
や、エンジンおよび電動モータを動力源として走行する
エンジン・モータ走行モード、エンジンを駆動しながら
電動モータの反力トルクを徐々に増大させて車両を発進
させるエンジン発進モードなどエンジンを動力源として
使用する種々の運転モードが含まれる。
【0011】また、前記判断手段は、例えば運転者によ
って操作される専用の選択操作手段が操作されたか否か
によって判断するようにしても良いが、所定の変速マッ
プに従って変速段が切り換えられる自動変速機を有する
場合に、手動操作で変速段を切り換えることができるス
ポーツモード(マニュアルシフトモード)を選択するス
ポーツモード選択手段の操作状態や、車速およびアクセ
ル操作量をパラメータとして定められている変速段の変
速マップを高車速、高アクセル操作量側へ変更し、アッ
プシフトし難くするとともにダウンシフトし易くするパ
ワーパターンを選択するパターン選択手段の操作状態な
どから判断することも可能である。また、所定時間内に
おける運転者のアクセル操作やブレーキ操作、車速変
化、動力源変化などに基づいて判断することもできる。
【0012】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、本発明の一実施例である駆動制
御装置を備えているハイブリッド車両のハイブリッド駆
動装置10の骨子図である。
【0013】図1において、このハイブリッド駆動装置
10はFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車両用
のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエ
ンジン12と、電動モータおよび発電機としての機能を
有するモータジェネレータ14と、シングルピニオン型
の遊星歯車装置16と、自動変速機18とを車両の前後
方向に沿って備えており、出力軸19から図示しないプ
ロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆動輪
(後輪)へ駆動力を伝達する。
【0014】遊星歯車装置16は機械的に力を合成分配
する合成分配機構で、モータジェネレータ14と共に電
気式トルコン24を構成しており、そのリングギヤ16
rは第1クラッチCE1 を介してエンジン12に連結さ
れ、サンギヤ16sはモータジェネレータ14のロータ
軸14rに連結され、キャリア16cは自動変速機18
の入力軸26に連結されている。また、サンギヤ16s
およびキャリア16cは第2クラッチCE2 によって連
結されるようになっている。
【0015】なお、エンジン12の出力は、回転変動や
トルク変動を抑制するためのフライホイール28および
スプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置30を
介して第1クラッチCE1 に伝達される。第1クラッチ
CE1 および第2クラッチCE2 は、何れも油圧アクチ
ュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッ
チである。
【0016】自動変速機18は、前置式オーバードライ
ブプラネタリギヤユニットから成る副変速機20と、単
純連結3プラネタリギヤトレインから成る前進4段、後
進1段の主変速機22とを組み合わせたものである。
【0017】具体的には、副変速機20はシングルピニ
オン型の遊星歯車装置32と、油圧アクチュエータによ
って摩擦係合させられる油圧式のクラッチC0 、ブレー
キB 0 と、一方向クラッチF0 とを備えて構成されてい
る。また、主変速機22は、3組のシングルピニオン型
の遊星歯車装置34、36、38と、油圧アクチュエー
タによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC1 ,
2 、ブレーキB1 ,B2 ,B3 ,B4 と、一方向クラ
ッチF1 ,F2 とを備えて構成されている。
【0018】そして、図2に示されているソレノイドバ
ルブSL1〜SL4の励磁、非励磁により油圧回路44
が切り換えられたり、シフトレバー40に連結されたマ
ニュアルシフトバルブによって油圧回路44が機械的に
切り換えられたりすることにより、クラッチC0 ,C
1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B4 がそ
れぞれ係合、解放制御され、図3に示されているように
ニュートラル(N)と前進5段(1st〜5th)、後
進1段(Rev)の各変速段が成立させられる。
【0019】なお、上記自動変速機18や前記電気式ト
ルコン24は、中心線に対して略対称的に構成されてお
り、図1では中心線の下半分が省略されている。
【0020】図3のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッ
チの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバー40がエ
ンジンブレーキレンジ、たとえば「3」、「2」、及び
「L」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、
そして、空欄は非係合を表している。
【0021】その場合に、ニュートラルN、後進変速段
Rev、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバー
40に機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによ
って油圧回路44が機械的に切り換えられることによっ
て成立させられ、前進変速段の1st〜5thの相互間
の変速はソレノイドバルブSL1〜SL4によって電気
的に制御される。
【0022】また、前進変速段の変速比は1stから5
thとなるに従って段階的に小さくなり、4thの変速
比i4 =1であり、5thの変速比i5 は、副変速機2
0の遊星歯車装置32のギヤ比をρ(=サンギヤの歯数
S /リングギヤの歯数ZR<1)とすると1/(1+
ρ)となる。後進変速段Revの変速比iR は、遊星歯
車装置36、38のギヤ比をそれぞれρ2 、ρ3 とする
と1−1/ρ2 ・ρ3である。図3は各変速段の変速比
の一例を示したものである。
【0023】図3の作動表に示されているように、第2
変速段(2nd)と第3変速段(3rd)との間の変速
は、第2ブレーキB2 と第3ブレーキB3 との係合・解
放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。
この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路44に
は図4に示す回路が組み込まれている。
【0024】図4において符号70は1−2シフトバル
ブを示し、また符号71は2−3シフトバルブを示し、
さらに符号72は3−4シフトバルブを示している。こ
れらのシフトバルブ70、71、72の各ポートの各変
速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ70、7
1、72の下側に示している通りである。なお、その数
字は各変速段を示す。
【0025】その2−3シフトバルブ71のポートのう
ち第1変速段および第2変速段で入力ポート73に連通
するブレーキポート74に、第3ブレーキB3 が油路7
5を介して接続されている。この油路にはオリフィス7
6が介装されており、そのオリフィス76と第3ブレー
キB3 との間にダンパーバルブ77が接続されている。
このダンパーバルブ77は、第3ブレーキB3 にライン
圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝
作用を行うものである。
【0026】また符号78はB−3コントロールバルブ
であって、第3ブレーキB3 の係合圧PB3をこのB−3
コントロールバルブ78によって直接制御するようにな
っている。すなわち、このB−3コントロールバルブ7
8は、スプール79とプランジャ80とこれらの間に介
装したスプリング81とを備えており、スプール79に
よって開閉される入力ポート82に油路75が接続さ
れ、またこの入力ポート82に選択的に連通させられる
出力ポート83が第3ブレーキB3 に接続されている。
さらにこの出力ポート83は、スプール79の先端側に
形成したフィードバックポート84に接続されている。
【0027】一方、前記スプリング81を配置した箇所
に開口するポート85には、2−3シフトバルブ71の
ポートのうち第3変速段以上の変速段でDレンジ圧を出
力するポート86が油路87を介して連通させられてい
る。また、プランジャ80の端部側に形成した制御ポー
ト88には、リニアソレノイドバルブSLUが接続され
ている。
【0028】したがって、B−3コントロールバルブ7
8は、スプリング81の弾性力とポート85に供給され
る油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポー
ト88に供給される信号圧が高いほどスプリング81に
よる弾性力が大きくなるように構成されている。
【0029】さらに、図4における符号89は、2−3
タイミングバルブであって、この2−3タイミングバル
ブ89は、小径のランドと2つの大径のランドとを形成
したスプール90と第1のプランジャ91とこれらの間
に配置したスプリング92とスプール90を挟んで第1
のプランジャ91とは反対側に配置された第2のプラン
ジャ93とを有している。
【0030】この2−3タイミングバルブ89の中間部
のポート94に油路95が接続され、また、この油路9
5は2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段
以上の変速段でブレーキポート74に連通させられるポ
ート96に接続されている。
【0031】さらに、この油路95は途中で分岐して、
前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート9
7にオリフィスを介して接続されている。この中間部の
ポート94に選択的に連通させられるポート98は油路
99を介してソレノイドリレーバルブ100に接続され
ている。
【0032】そして、第1のプランジャ91の端部に開
口しているポートにリニアソレノイドバルブSLUが接
続され、また第2のプランジャ93の端部に開口するポ
ートに第2ブレーキB2 がオリフィスを介して接続され
ている。
【0033】前記油路87は第2ブレーキB2 に対して
油圧を供給・排出するためのものであって、その途中に
は小径オリフィス101とチェックボール付きオリフィ
ス102とが介装されている。また、この油路87から
分岐した油路103には、第2ブレーキB2 から排圧す
る場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス1
04が介装され、この油路103は以下に説明するオリ
フィスコントロールバルブ105に接続されている。
【0034】オリフィスコントロールバルブ105は第
2ブレーキB2 からの排圧速度を制御するためのバルブ
であって、そのスプール106によって開閉されるよう
に中間部に形成したポート107には第2ブレーキB2
が接続されており、このポート107より図での下側に
形成したポート108に前記油路103が接続されてい
る。
【0035】第2ブレーキB2 を接続してあるポート1
07より図での上側に形成したポート109は、ドレイ
ンポートに選択的に連通させられるポートであって、こ
のポート109には、油路110を介して前記B−3コ
ントロールバルブ78のポート111が接続されてい
る。尚、このポート111は、第3ブレーキB3 を接続
してある出力ポート83に選択的に連通させられるポー
トである。
【0036】オリフィスコントロールバルブ105のポ
ートのうちスプール106を押圧するスプリングとは反
対側の端部に形成した制御ポート112が油路113を
介して、3−4シフトバルブ72のポート114に接続
されている。このポート114は、第3変速段以下の変
速段で第3ソレノイドバルブSL3の信号圧を出力し、
また、第4変速段以上の変速段で第4ソレノイドバルブ
SL4の信号圧を出力するポートである。
【0037】さらに、このオリフィスコントロールバル
ブ105には、前記油路95から分岐した油路115が
接続されており、この油路115を選択的にドレインポ
ートに連通させるようになっている。
【0038】なお、前記2−3シフトバルブ71におい
て第2変速段以下の変速段でDレンジ圧を出力するポー
ト116が、前記2−3タイミングバルブ89のうちス
プリング92を配置した箇所に開口するポート117に
油路118を介して接続されている。また、3−4シフ
トバルブ72のうち第3変速段以下の変速段で前記油路
87に連通させられるポート119が油路120を介し
てソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
【0039】そして、図4において、符号121は第2
ブレーキB2 用のアキュムレータを示し、その背圧室に
はリニアソレノイドバルブSLNが出力する油圧に応じ
て調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給され
ている。このアキュムレータコントロール圧は、リニア
ソレノイドバルブSLNの出力圧が低いほど高い圧力に
なるように構成されている。したがって、第2ブレーキ
2 の係合・解放の過渡的な油圧PB2は、リニアソレノ
イドバルブSLNの信号圧が低いほど高い圧力で推移す
るようになっている。変速用の他のクラッチC1 、C2
やブレーキB0などにもアキュムレータが設けられ、上
記アキュムレータコントロール圧が作用させられること
により、変速時の過渡油圧が入力軸26のトルクなどに
応じて制御されるようになっている。
【0040】また、符号122はC−0エキゾーストバ
ルブを示し、さらに符号123はクラッチC0 用のアキ
ュムレータを示している。C−0エキゾーストバルブ1
22は2速レンジでの第2変速段のみにおいてエンジン
ブレーキを効かせるためにクラッチC0 を係合させるよ
うに動作するものである。
【0041】したがって、上述した油圧回路44によれ
ば、B−3コントロールバルブ78のポート111がド
レインに連通していれば、第3ブレーキB3 の係合圧P
B3をB−3コントロ−ルバルブ78によって直接調圧す
ることができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイ
ドバルブSLUによって変えることができる。
【0042】また、オリフィスコントロールバルブ10
5のスプール106が、図の左半分に示す位置にあれ
ば、第2ブレーキB2 はこのオリフィスコントロールバ
ルブ105を介して排圧が可能になり、したがって第2
ブレーキB2 からのドレイン速度を制御することができ
る。
【0043】さらに、第2変速段から第3変速段への変
速は、第3ブレーキB3 を緩やかに解放すると共に第2
ブレーキB2 を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラ
ッチ変速が行われるわけであるが、入力軸26への入力
軸トルクに基づいてリニアソレノイドバルブSLUによ
り駆動される第3ブレーキB3 の解放過渡油圧PB3を制
御することにより変速ショックを好適に軽減することが
できる。入力軸トルクに基づく油圧PB3の制御は、フィ
ードバック制御などでリアルタイムに行うこともできる
が、変速開始時の入力軸トルクのみを基準にして行うも
のであっても良い。
【0044】図5は、シフトレバー40の操作位置を示
している。図において、車両の前後方向の6つの操作位
置と車両の左右方向の3つの操作位置との組み合わせに
より、シフトレバー40を9つの操作位置へ操作可能に
支持する図示しない支持装置によってシフトレバー40
は支持されている。シフトレバー40がDM(ダイレク
トモード)レンジへ操作された場合には、変速段の切換
えを手動操作で行うスポーツモードが実行される。スポ
ーツモード実行中は、図6に示されるようなステアリン
グ上に設けられた+スイッチおよび−スイッチを操作す
ることにより、アップシフト(+)又はダウンシフト
(−)が実行される。+スイッチおよび−スイッチは、
図7に示されるようにシフトレバー40上に設けられて
いても良い。
【0045】ハイブリッド駆動装置10は、図2に示さ
れるようにハイブリッド制御用コントローラ50及び自
動変速制御用コントローラ52を備えている。これらの
コントローラ50、52は、CPUやRAM、ROM等
を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、車速
センサ62、シフトポジションセンサ64、ブレーキス
イッチ66からそれぞれ車速V(自動変速機18の出力
軸回転数NO に対応)、シフトレバー40の操作レン
ジ、ブレーキのON・OFFを表す信号が供給される
他、アクセル操作量θAC、入力軸回転数NI 、エンジン
トルクTE 、モータトルクTM 、エンジン回転数NE
モータ回転数NM 、蓄電装置58の蓄電量SOC等の各
種の情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラム
に従って信号処理を行う。
【0046】なお、エンジントルクTE はスロットル弁
開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクTM
はモータ電流などから求められ、蓄電量SOCはモータ
ジェネレータ14がジェネレータとして機能する充電時
のモータ電流や充電効率などから求められる。
【0047】前記エンジン12は、ハイブリッド制御用
コントローラ50によってスロットル弁開度や燃料噴射
量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に
応じて出力が制御される。
【0048】前記モータジェネレータ14は、図8に示
すようにM/G制御器(インバータ)56を介してバッ
テリー等の蓄電装置58に接続されており、ハイブリッ
ド制御用コントローラ50により、その蓄電装置58か
ら電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動
される回転駆動状態と、回生制動(モータジェネレータ
14自体の電気的な制動トルク)によりジェネレータと
して機能して蓄電装置58に電気エネルギーを充電する
充電状態と、ロータ軸14rが自由回転することを許容
する無負荷状態とに切り換えられる。
【0049】また、前記第1クラッチCE1 及び第2ク
ラッチCE2 は、ハイブリッド制御用コントローラ50
により電磁弁等を介して油圧回路44が切り換えられる
ことにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
【0050】前記自動変速機18は、自動変速制御用コ
ントローラ52によって前記ソレノイドバルブSL1〜
SL4、リニアソレノイドバルブSLU、SLT、SL
Nの励磁状態が制御され、油圧回路44が切り換えられ
たり油圧制御が行われることにより、前記スポーツモー
ド時の±スイッチ操作や予め定められた変速条件に従っ
て変速段が切り換えられる。変速条件は、例えばアクセ
ル操作量θACおよび車速Vなどの走行状態をパラメータ
とする変速マップ等により設定される。
【0051】上記ハイブリッド制御用コントローラ50
は、例えば本願出願人が先に出願した特願平7−294
148号に記載されているように、図9に示すフローチ
ャートに従って図10に示す9つの運転モードの1つを
選択し、その選択したモードでエンジン12及び電気式
トルコン24を作動させる。なお、図10のモード1は
モータ走行モードに相当し、モード2、3、4、5、7
はエンジン使用モードに相当する。
【0052】図9において、ステップS1ではエンジン
始動要求があったか否かを、例えばエンジン12を動力
源として走行したり、エンジン12によりモータジェネ
レータ14を回転駆動して蓄電装置58を充電したりす
るために、エンジン12を始動すべき旨の指令があった
か否かを判断する。
【0053】ここで、始動要求があればステップS2で
モード9を選択する。モード9は、図10から明らかな
ように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラ
ッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14
により遊星歯車装置16を介してエンジン12を回転駆
動すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行っ
てエンジン12を始動する。
【0054】このモード9は、車両停止時には前記自動
変速機18をニュートラルにして行われ、モード1のよ
うに第1クラッチCE1 を解放したモータジェネレータ
14のみを動力源とする走行時には、第1クラッチCE
1 を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力で
モータジェネレータ14を作動させ、その要求出力以上
の余裕出力でエンジン12を回転駆動することによって
行われる。また、車両走行時であっても、一時的に自動
変速機18をニュートラルにしてモード9を実行するこ
とも可能である。
【0055】一方、ステップS1の判断が否定された場
合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステッ
プS3を実行することにより、制動力の要求があるか否
かを、例えばブレーキがONか否か、シフトレバー40
の操作レンジがLや2などのエンジンブレーキレンジ
(低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレ
ーキや回生制動が作用するレンジ)で、且つアクセル操
作量θACが0か否か、或いは単にアクセル操作量θAC
0か否か、等によって判断する。
【0056】この判断が肯定された場合にはステップS
4を実行する。ステップS4では、蓄電装置58の蓄電
量SOCが予め定められた最大蓄電量B以上か否かを判
断し、SOC≧BであればステップS5でモード8を選
択し、SOC<BであればステップS6でモード6を選
択する。最大蓄電量Bは、蓄電装置58に電気エネルギ
ーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装
置58の充放電効率などに基づいて例えば80%程度の
値が設定される。
【0057】上記ステップS5で選択されるモード8
は、図10に示されるように第1クラッチCE1 を係合
(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モ
ータジェネレータ14を無負荷状態とし、エンジン12
を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴
射量を0とするものであり、これによりエンジン12の
引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキ
が車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽
減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレ
ータ14は無負荷状態とされ、自由回転させられるた
め、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことが回避される。
【0058】ステップS6で選択されるモード6は、図
10から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(O
FF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エン
ジン12を停止し、モータジェネレータ14を充電状態
とするもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレ
ータ14が回転駆動されることにより、蓄電装置58を
充電するとともにその車両にエンジンブレーキのような
回生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操
作が軽減されて運転操作が容易になる。
【0059】また、第1クラッチCE1 が開放されてエ
ンジン12が遮断されているため、そのエンジン12の
引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量
SOCが最大蓄電量Bより少ない場合に実行されるた
め、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電
効率等の性能を損なうことがない。
【0060】一方、ステップS3の判断が否定された場
合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップS7
を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例
えばモード3などエンジン12を動力源とする走行中の
車両停止時か否か、すなわち車速V=0か否か等によっ
て判断する。
【0061】この判断が肯定された場合には、ステップ
S8を実行する。ステップS8ではアクセルがONか否
か、すなわちアクセル操作量θACが略零の所定値より大
きいか否かを判断し、アクセルONの場合にはステップ
S9でモード5を選択し、アクセルがONでなければス
テップS10でモード7を選択する。
【0062】上記ステップS9で選択されるモード5
は、図10から明らかなように第1クラッチCE1 を係
合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)
し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ
14の回生制動トルクを制御することにより車両を発進
させるものである。
【0063】具体的に説明すると、遊星歯車装置16の
ギヤ比をρE とすると、エンジントルクTE :遊星歯車
装置16の出力トルク:モータトルクTM =1:(1+
ρE):ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な
値である0.5程度とすると、エンジントルクTE の半
分のトルクをモータジェネレータ14が分担することに
より、エンジントルクTE の約1.5倍のトルクがキャ
リア16cから出力される。
【0064】すなわち、モータジェネレータ14のトル
クの(1+ρE )/ρE 倍の高トルク発進を行うことが
できるのである。また、モータ電流を遮断してモータジ
ェネレータ14を無負荷状態とすれば、ロータ軸14r
が逆回転させられるだけでキャリア16cからの出力は
0となり、車両停止状態となる。
【0065】すなわち、この場合の遊星歯車装置16は
発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するので
あり、モータトルク(回生制動トルク)TM を0から徐
々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジン
トルクTE の(1+ρE )倍の出力トルクで車両を滑ら
かに発進させることができるのである。
【0066】ここで、本実施例では、エンジン12の最
大トルクの略ρE 倍のトルク容量のモータジェネレー
タ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型
で小容量のモータジェネレータ14が用いられており、
装置が小型で且つ安価に構成される。
【0067】また、本実施例ではモータトルクTM の増
大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大さ
せてエンジン12の出力を大きくするようになってお
り、反力の増大に伴うエンジン回転数NE の低下に起因
するエンジンストール等を防止している。
【0068】ステップS10で選択されるモード7は、
図10から明らかなように第1クラッチCE1 を係合
(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、
エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14
を無負荷状態として電気的にニュートラルとするもの
で、モータジェネレータ14のロータ軸14rが逆方向
へ自由回転させられることにより、自動変速機18の入
力軸26に対する出力が零となる。これにより、モード
3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時
に一々エンジン12を停止させる必要がないとともに、
前記モード5のエンジン発進が実質的に可能となる。
【0069】一方、ステップS7の判断が否定された場
合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステッ
プS11を実行し、要求出力Pdが予め設定された第1
判定値P1以下か否かを判断する。要求出力Pdは、走
行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作
量θACやその変化速度、車速V、自動変速機18の変速
段などに基づいて、予め定められたデータマップや演算
式などにより算出される。
【0070】また、第1判定値P1はエンジン12のみ
を動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレー
タ14のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値
であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー
効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができる
だけ少なくなるように実験等によって定められている。
【0071】ステップS11の判断が肯定された場合、
すなわち要求出力Pdが第1判定値P1以下の場合に
は、ステップS12で蓄電量SOCが予め設定された最
低蓄電量A以上か否かを判断し、SOC≧Aであればス
テップS13でモード1を選択する。一方、SOC<A
であればステップS14でモード3を選択する。
【0072】最低蓄電量Aはモータジェネレータ14を
動力源として走行する場合に蓄電装置58から電気エネ
ルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であ
り、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば7
0%程度の値が設定される。
【0073】上記モード1は、前記図10から明らかな
ように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2ク
ラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止
し、モータジェネレータ14を要求出力Pdで回転駆動
させるもので、モータジェネレータ14のみを動力源と
して車両を走行させる。
【0074】この場合も、第1クラッチCE1 が解放さ
れてエンジン12が遮断されるため、前記モード6と同
様に引き擦り損失が少なく、自動変速機18を適当に変
速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能
である。
【0075】また、このモード1は、要求出力Pdが第
1判定値P1以下の低負荷領域で且つ蓄電装置58の蓄
電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるた
め、エンジン12を動力源として走行する場合よりもエ
ネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できる
とともに、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量A
より低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【0076】ステップS14で選択されるモード3は、
図10から明らかなように第1クラッチCE1 および第
2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12
を運転状態とし、モータジェネレータ14を回生制動に
より充電状態とするもので、エンジン12の出力で車両
を走行させながら、モータジェネレータ14によって発
生した電気エネルギーを蓄電装置58に充電する。エン
ジン12は、要求出力Pd以上の出力で運転させられ、
その要求出力Pdより大きい余裕動力分だけモータジェ
ネレータ14で消費されるように、そのモータジェネレ
ータ14の電流制御が行われる。
【0077】一方、前記ステップS11の判断が否定さ
れた場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1より
大きい場合には、ステップS15において、要求出力P
dが第1判定値P1より大きく第2判定値P2より小さ
いか否か、すなわちP1<Pd<P2か否かを判断す
る。
【0078】第2判定値P2は、エンジン12のみを動
力源として走行する中負荷領域とエンジン12およびモ
ータジェネレータ14の両方を動力源として走行する高
負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を
含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消
費量などができるだけ少なくなるように実験等によって
予め定められている。
【0079】そして、P1<Pd<P2であればステッ
プS16でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場
合にはステップS17でモード2を選択し、SOC<A
の場合には前記ステップS14でモード3を選択する。
【0080】また、Pd≧P2であればステップS18
でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはス
テップS19でモード4を選択し、SOC<Aの場合に
はステップS17でモード2を選択する。
【0081】上記モード2は、前記図10から明らかな
ように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2
共に係合(ON)し、エンジン12を要求出力Pdで運
転し、モータジェネレータ14を無負荷状態とするもの
で、エンジン12のみを動力源として車両を走行させ
る。
【0082】また、モード4は、第1クラッチCE1
よび第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジ
ン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回転
駆動するもので、エンジン12およびモータジェネレー
タ14の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
【0083】このモード4は、要求出力Pdが第2判定
値P2以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン12
およびモータジェネレータ14を併用しているため、エ
ンジン12およびモータジェネレータ14の何れか一方
のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー
効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを
低減できる。また、蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の
場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが
最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なう
ことがない。
【0084】上記モード1〜4の運転条件についてまと
めると、蓄電量SOC≧Aであれば、Pd≦P1の低負
荷領域ではステップS13でモード1を選択してモータ
ジェネレータ14のみを動力源として走行し、P1<P
d<P2の中負荷領域ではステップS17でモード2を
選択してエンジン12のみを動力源として走行し、P2
≦Pdの高負荷領域ではステップS19でモード4を選
択してエンジン12およびモータジェネレータ14の両
方を動力源として走行する。
【0085】また、SOC<Aの場合には、要求出力P
dが第2判定値P2より小さい中低負荷領域でステップ
S14のモード3を実行することにより蓄電装置58を
充電するが、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負
荷領域ではステップS17でモード2が選択され、充電
を行うことなくエンジン12により高出力走行が行われ
る。
【0086】ステップS17のモード2は、P1<Pd
<P2の中負荷領域で且つSOC≧Aの場合、或いはP
d≧P2の高負荷領域で且つSOC<Aの場合に実行さ
れるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ14
よりもエンジン12の方がエネルギー効率が優れている
ため、モータジェネレータ14を動力源として走行する
場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
【0087】また、高負荷領域では、モータジェネレー
タ14およびエンジン12を併用して走行するモード4
が望ましいが、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電
量Aより小さい場合には、上記モード2によるエンジン
12のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄
電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aよりも少なく
なって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【0088】次に、第1発明が適用された本実施例の特
徴部分、すなわちスポーツモード走行時にアクセル操作
に対する駆動力変化の応答性を高めるための制御作動
を、図11のフローチャートに基づいて説明する。な
お、本制御作動において、ステップSA2は前記判断手
段に対応し、ステップSA3は前記エンジンスタンバイ
手段に対応しており、それぞれハイブリッド制御用コン
トローラ50によって実行される。
【0089】図11において、ステップSA1では、ハ
イブリッド制御用コントローラ50により各種の入力信
号が順次処理される。次にステップSA2において、ス
ポーツモードが選択されているか否かが判断される。こ
の判断は、シフトポジションセンサ64からDMレンジ
への操作信号が入力されたか否かを判断することにより
行われる。なお、専用の検出手段を設けてもよい。
【0090】このステップSA2の判断が肯定された場
合は、ステップSA3において、前記モード9が選択さ
れることによりモータジェネレータ14によってエンジ
ン12が始動される。尚、エンジン12はスタータ等を
用いて始動することもできる。次にステップSA4にお
いて、図9の運転モード判断サブルーチンに従って、前
記モード8を除いた何れかの運転モードが選択される。
尚、何れの運転モードが選択された場合でもエンジン1
2は作動したままとされるが、モード1および6は第1
クラッチCE1 が遮断(OFF)されているため、特に
エンスト等の問題は生じない。
【0091】上述のように本実施例によれば、ステップ
SA2で変速段の切換えを手動操作で行うスポーツモー
ドが選択されていると判断された場合には、ステップS
A3においてエンジン12が始動させられた上で、ステ
ップSA4で何れの運転モードが選択されたかに拘らず
エンジン12は作動したままとされるため、大きなアク
セル操作が行われてモータ走行モードからエンジン走行
モードやエンジン・モータ走行モードなどのエンジン使
用モードへと切り換えられた場合に、改めてエンジン1
2を始動する必要が無いことからアクセル操作に従って
エンジントルクTE が実際に発生するまでに殆どタイム
ラグが生じないため、駆動力変化に関してスポーツモー
ドに要求される高い応答性が得られるようになる。
【0092】次に、第2発明が適用された本実施例の特
徴部分、すなわちスポーツモード走行時にアクセル操作
に対する駆動力変化の応答性を高めるための制御作動
を、図12のフローチャートに基づいて説明する。な
お、本制御作動において、ステップSB4は前記判断手
段に対応し、ステップSB5は前記エンジン優先手段に
対応しており、それぞれハイブリッド制御用コントロー
ラ50によって実行される。
【0093】図12において、ステップSB1では、ハ
イブリッド制御用コントローラ50により各種の入力信
号が順次処理される。次にステップSB2では、渋滞走
行中であるか否かが判断される。この判断は、車速セン
サ62やブレーキスイッチ66などからの入力信号に基
づいて、例えば極低速であってブレーキが頻繁に踏み込
まれている(ON)か否かなどを総合的に判断すること
によって行われる。こういった方法以外に、車両前方部
に設けられるレーザレーダやミリ波発振器などを用い
て、前車との近接状況から判断することもできる。
【0094】このステップSB2の判断が肯定された場
合は、渋滞中なので急な発進および加速が必要でないた
め、ステップSB3においてモータジェネレータ14の
みを動力源として走行するモータ発進モード(モード
1)が選択される。一方、ステップSB2の判断が否定
された場合は、ステップSB4において、スポーツモー
ドが選択されているか否かが判断される。この判断は、
シフトポジションセンサ64からDMレンジへの操作信
号が入力されたか否かを判断することにより行われる。
【0095】このステップSB4の判断が肯定された場
合は、ステップSB5において、エンジン12を駆動し
ながらモータジェネレータ14の反力トルクを徐々に増
大させて車両を発進させるエンジン発進モード(モード
5または7)が選択される。一方、この判断が否定され
た場合は、ステップSB6において、図9の運転モード
判断サブルーチンに従ってモード1またはモード5
(7)の何れかを選択する通常の発進モードが実行され
る。
【0096】上述のように本実施例によれば、ステップ
SB4で変速段の切換えを手動操作で行うスポーツモー
ドが選択されていると判断された場合には、ステップS
B5において、エンジン12を駆動しながらモータジェ
ネレータ14の反力トルクを徐々に増大させて車両を発
進させる高出力のエンジン発進モード(モード5)が選
択されるため、大きなアクセル操作が行われてからエン
ジン12を始動したり改めて運転モードを切り換えたり
する必要が無いことから、アクセル操作に従ってエンジ
ントルクTE が実際に発生するまでに殆どタイムラグが
生じないため、駆動力変化に関してスポーツモードに要
求される高い応答性が得られるようになる。
【0097】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。
【0098】例えば、前述の実施例においては、後進1
段および前進5段の変速段を有する自動変速機18が用
いられていたが、図13に示されるように、前記副変速
機20を省略して前記主変速機22のみから成る自動変
速機60を採用し、図14に示されるように前進4段お
よび後進1段で変速制御を行うようにすることも可能で
ある。
【0099】また、前述の実施例においては、図5に示
されるようなシフトレバー40を用いてスポーツモード
を選択し、図6または図7に示されるような+、−スイ
ッチを用いて変速段の切換えを手動操作で行うように構
成されていたが、例えば図15に示されるようなH型の
シフトパターンを有するシフトレバーを用いてスポーツ
モードの選択と手動変速とをまとめて行うようにするこ
とも可能である。
【0100】本発明は、その主旨を逸脱しない範囲にお
いて、その他種々の態様で適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である駆動制御装置を備えて
いるハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置の構成を
説明する骨子図である。
【図2】図1のハイブリッド駆動装置に備えられている
制御系統を説明する図である。
【図3】図1の自動変速機の各変速段を成立させる係合
要素の作動を説明する図である。
【図4】図1の自動変速機の油圧回路の一部を示す図で
ある。
【図5】図2のシフトレバーの操作位置を説明する図で
ある。
【図6】変速段の切換えを行うために操作されるステア
リング上に設けられた+、−スイッチを説明する図であ
る。
【図7】変速段の切換えを行うために操作されるシフト
レバー上に設けられた+、−スイッチを説明する図であ
る。
【図8】図2のハイブリッド制御用コントローラと電気
式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図9】図1のハイブリッド駆動装置の基本的な作動を
説明するフローチャートである。
【図10】図9のフローチャートにおける各モード1〜
9の作動状態を説明する図である。
【図11】第1発明が適用された制御作動の要部を説明
するフローチャートである。
【図12】第2発明が適用された制御作動の要部を説明
するフローチャートである。
【図13】図1の実施例とは異なる自動変速機を備えて
いるハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図であ
る。
【図14】図13の自動変速機の各変速段を成立させる
係合要素の作動を説明する図である。
【図15】図5のシフトレバーの代わりに用いられ得る
H型のシフトパターンを有するシフトレバーを説明する
図である。
【符号の説明】
12:エンジン 14:モータジェネレータ(電動モータ) 50:ハイブリッド制御用コントローラ ステップSA3:エンジンスタンバイ手段 ステップSB5:エンジン優先手段 ステップSA2、SB4:判断手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑 祐志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 三上 強 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料の燃焼によって作動するエンジン
    と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
    時の動力源として備えており、低負荷領域では該電動モ
    ータのみを動力源として走行するモータ走行モードで走
    行する一方、高負荷領域では該エンジンを動力源として
    使用するエンジン使用モードで走行するハイブリッド車
    両の駆動制御装置において、 動力性能を重視した走行が要求されているか否かを判断
    する判断手段と、 該判断手段により動力性能を重視した走行が要求されて
    いると判断された場合には、前記モータ走行モードでも
    前記エンジンを作動させておくエンジンスタンバイ手段
    とを有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制
    御装置。
  2. 【請求項2】 燃料の燃焼によって作動するエンジン
    と、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行
    時の動力源として備えており、低負荷領域では該電動モ
    ータのみを動力源として走行するモータ走行モードで走
    行する一方、高負荷領域では該エンジンを動力源として
    使用するエンジン使用モードで走行するハイブリッド車
    両の駆動制御装置において、 動力性能を重視した走行が要求されているか否かを判断
    する判断手段と、 該判断手段により動力性能を重視した走行が要求されて
    いると判断された場合には、負荷の大きさに拘らず前記
    エンジン使用モードで走行するエンジン優先手段とを有
    することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装
    置。
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