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JP6036328B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関と手動変速機との間に自動クラッチが設けられ、自動クラッチを解放状態にして電動機で走行可能なハイブリッド車両に適用され、電動機で走行しているときに内燃機関を始動する始動条件が成立した場合には自動クラッチを係合状態にして内燃機関を始動する制御装置に関する。
内燃機関とモータ・ジェネレータとが自動クラッチを介して接続され、モータ・ジェネレータと手動変速機の入力軸とがクラッチペダルにて操作されるマニュアルクラッチを介して接続され、手動変速機の出力軸と駆動輪とが動力伝達可能に接続されたハイブリッド車両が知られている。このような車両の制御装置として、自動クラッチを解放状態にしてモータ・ジェネレータで走行しているときに車両への要求駆動力が増加した場合には、自動クラッチを係合状態にして内燃機関を始動する制御装置が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2、3が存在する。
特開2011−037409号公報 特開2008−137619号公報 特開2012−091696号公報
特許文献1に示されているハイブリッド車両では、要求駆動力の増加に応答して内燃機関を始動しているときに、運転者が手動変速機の変速段を変更しようとして変速操作を行う場合がある。手動変速機の変速段を変更する場合に、運転者はアクセルを一時的にオフにする。そして、変速完了後にアクセルを再度オンにする。そのため、変速完了後には、要求駆動力が低下して内燃機関の始動が不要になる場合がある。特許文献1の装置では、このような場合が考慮されていないため、内燃機関を無駄に始動し、燃費が悪化するおそれがある。
そこで、本発明は、内燃機関の無駄な始動を抑制し、燃費悪化を抑制することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の制御装置は、走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載され、前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられ、互いに異なる大きさの変速比が設定された複数の変速段を有し、シフトレバーの操作にて変速段が切り替わる手動変速機と、前記内燃機関と前記手動変速機との間の動力伝達経路中に設けられた自動クラッチ手段を含み、クラッチペダルの操作にて前記内燃機関と前記手動変速機との間の動力伝達を許容する伝達状態と、その動力伝達を阻止する遮断状態とに切り替え可能な動力伝達制御手段と、を備え、前記電動機が前記手動変速機の入力軸又は出力軸のいずれか一方に動力を出力可能に設けられたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関を停止させるとともに前記動力伝達制御手段を前記遮断状態に切り替え、前記電動機で前記駆動輪を駆動する電気走行モードで走行しているときに、前記車両への要求駆動力が増加して前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合には、前記動力伝達制御手段を前記伝達状態に切り替えて前記内燃機関を始動する始動制御手段を備えた制御装置において、前記始動制御手段は、前記動力伝達制御手段を前記伝達状態に切り替えて前記内燃機関を始動しているときに、前記シフトレバー及び前記クラッチペダルの少なくともいずれか一方が操作された場合には、前記動力伝達制御手段を前記遮断状態に切り替えて前記内燃機関の始動を中止する始動中止手段を備えている(請求項1)。
本発明の制御装置によれば、内燃機関を始動しているときにシフトレバー及びクラッチペダルの少なくとも一方が操作された場合には内燃機関の始動を中止するので、内燃機関の無駄な始動を抑制できる。そのため、燃費悪化を抑制できる。
本発明の制御装置の一形態において、前記動力伝達制御手段は、前記自動クラッチ手段と、前記クラッチペダルの操作にて動作するクラッチ手段と、を含み、前記内燃機関が前記自動クラッチ手段を介して前記電動機と接続され、前記電動機がロータ軸を含んでいて前記ロータ軸が前記クラッチ手段を介して前記手動変速機の前記入力軸と接続され、前記手動変速機の前記出力軸が前記駆動輪と動力伝達可能に接続され、かつ、前記クラッチ手段は、前記クラッチペダルの操作として前記クラッチペダルが踏まれた場合に前記手動変速機の前記入力軸と前記電動機の前記ロータ軸とが切り離される解放状態に、前記クラッチペダルの踏み込みが解除された場合に前記手動変速機の前記入力軸と前記電動機のロータ軸とが一体に回転する完全係合状態にそれぞれ動作してもよい(請求項2)。本発明は、内燃機関、電動機、手動変速機、及び駆動輪がこのように接続されたハイブリッド車両に適用できる。
本発明の制御装置の一形態において、前記動力伝達制御手段は、前記クラッチペダルの操作に応じて前記自動クラッチ手段を制御するクラッチ制御手段を備え、前記内燃機関が前記自動クラッチ手段を介して前記手動変速機の入力軸と接続され、前記手動変速機の出力軸が前記電動機及び前記駆動輪と動力伝達可能に接続されていてもよい(請求項3)。このように内燃機関、電動機、手動変速機、及び駆動輪が接続されたハイブリッド車両では、手動変速機がニュートラル状態になると、自動クラッチ手段によって内燃機関と手動変速機の入力軸とが一体に回転するようになっていても内燃機関に電動機や駆動輪の動力を伝達できない。そのため、手動変速機がニュートラル状態のときに内燃機関を始動するためにはスタータ等の始動機構を内燃機関に設ける必要が生じる。本発明では、シフトレバー及びクラッチペダルの少なくとも一方が操作された場合には内燃機関の始動を中止するので、スタータ等の始動機構を内燃機関に設ける必要がない。
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、内燃機関を始動しているときにシフトレバー及びクラッチペダルの少なくとも一方が操作された場合には内燃機関の始動を中止するので、内燃機関の無駄な始動を抑制できる。そのため、燃費悪化を抑制できる。
本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両の要部を概略的に示す図。 車両制御装置が実行する始動中止制御ルーチンを示すフローチャート。 本発明の制御装置が適用される他の車両の要部を概略的に示す図。
図1は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両の要部を概略的に示している。この車両1Aには、走行用駆動源として内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)2及び電動機としてのモータ・ジェネレータ(以下、MGと略称することがある。)3が搭載されている。すなわち、この車両1Aはハイブリッド車両として構成されている。エンジン2は、ハイブリッド車両に搭載される周知の火花点火式内燃機関である。MG3は、ハイブリッド車両に搭載されて電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。
また、車両1Aには手動変速機(以下、変速機と略称することがある。)10が搭載されている。変速機10は、前進1速〜5速及び後進の変速段を有する手動変速機として構成されている。変速機10は、入力軸11及び出力軸12を備えている。入力軸11と出力軸12との間には、1速〜5速に対応するギヤ対(不図示)が設けられている。各ギヤ対には互いに異なる変速比が設定されている。変速比は、1速のギヤ対、2速のギヤ対、3速のギヤ対、4速のギヤ対、5速のギヤ対の順に小さい。変速機10は、これらのギヤ対のうちのいずれか1つのギヤ対による回転伝達が選択的に成立するように構成されている。変速機10は、運転者が操作するシフトレバー13を備えている。この変速機10では、運転者がシフトレバー13を操作することにより入力軸11と出力軸12との間の回転伝達に用いられるギヤ対が切り替わって変速段が切り替わる。また、変速機10は、入力軸11と出力軸12との間の回転伝達が遮断されるニュートラル状態に切り替え可能に構成されている。変速機10は、シフトレバー13がニュートラル位置に操作された場合に、ニュートラル状態に切り替わる。変速機10の構造は、車両に搭載される周知の手動変速機と同じでよい。そのため、詳細な説明は省略する。
変速機10の入力軸11は、クラッチ手段としての第1クラッチ20を介してMG3のロータ軸3aと接続されている。第1クラッチ20は、周知の摩擦クラッチである。第1クラッチ20は、入力軸11とロータ軸3aとが一体に回転する完全係合状態と、入力軸11とロータ軸3aとが切り離される解放状態とに切り替え可能に構成されている。また、第1クラッチ20は、ロータ軸3aと入力軸11とが異なる回転数で回転しつつこれらの間で動力が伝達される状態、いわゆる半クラッチ状態に切り替えることもできる。第1クラッチ20はクラッチペダルCPにて操作される。第1クラッチ20は、クラッチペダルCPが踏まれた場合に解放状態に切り替わり、クラッチペダルCPの踏み込みが解除された場合に完全係合状態に切り替わる。そして、クラッチペダルCPが途中まで踏み込まれている場合に第1クラッチ20は半クラッチ状態に切り替わる。なお、このクラッチペダルCPと第1クラッチ20の状態との関係は周知のマニュアル式のクラッチと同じである。そのため、詳細な説明は省略する。
MG3のロータ軸3aは、自動クラッチ手段としての第2クラッチ21を介してエンジン2の出力軸2aと接続されている。第2クラッチ21も周知の摩擦クラッチである。第2クラッチ21は、出力軸2aとロータ軸3aとが一体に回転する係合状態と、出力軸2aとロータ軸3aとが切り離される解放状態とに切り替え可能に構成されている。また、第2クラッチ21は摩擦クラッチであるため、第1クラッチ20と同様に半クラッチ状態にすることもできる。第2クラッチ21には、第2クラッチ21の状態を切り替えるためのアクチュエータ21aが設けられている。このように第2クラッチ21は自動クラッチとして構成されている。
変速機10の出力軸12は、デファレンシャル機構4と接続されている。デファレンシャル機構4は、入力された動力を左右の駆動輪5に分配する周知の機構である。なお、この図では一方の駆動輪5のみを示す。
エンジン2、MG3及び第2クラッチ21の動作は、車両制御装置30にて制御される。車両制御装置30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置30は、車両1Aを適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置30は、これらのプログラムを実行することによりエンジン2及びMG3等の制御対象に対する制御を行っている。車両制御装置30には、車両1Aに係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置30には、例えばアクセル開度センサ31、クラッチペダルセンサ32、シフトレバーセンサ33、及びクランク角センサ34等が接続されている。アクセル開度センサ31は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応した信号を出力する。クラッチペダルセンサ32は、クラッチペダルCPが踏まれたか否か検出するセンサであり、クラッチペダルCPが踏まれた場合に信号を出力する。シフトレバーセンサ33は、シフトレバー13がある位置に応じた信号を出力する。クランク角センサ34は、エンジン2のクランク角に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置30には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
この車両1Aでは、エンジン2、MG3及び第2クラッチ21の動作を制御することにより複数の走行モードが実現される。複数の走行モードとしては、EV走行モード及びエンジン走行モード等が設定されている。EV走行モードでは、第2クラッチ21が解放状態に切り替えられ、エンジン2が止められる。そして、MG3で駆動輪5が駆動される。エンジン走行モードでは、第2クラッチ21が係合状態に切り替えられる。そして、主にエンジン2で駆動輪5が駆動される。
車両制御装置30は、運転者が車両1Aに要求する駆動力(要求駆動力)等に応じて走行モードを切り替える。例えば、車両制御装置30は要求駆動力が予め設定した判定値未満の場合には走行モードをEV走行モードに切り替え、要求駆動力が判定値以上の場合には走行モードをエンジン走行モードに切り替える。なお、要求駆動力は、アクセル開度に基づいて周知の方法で算出すればよい。
走行モードをEV走行モードからエンジン走行モードに切り替える場合には、エンジン2を始動する必要がある。そこで、車両制御装置30は、例えばEV走行モードで車両1Aを走行させているときに要求駆動力が判定値以上になった場合には、エンジン2を始動すべき所定の始動条件が成立したと判定し、第2クラッチ21を係合状態に切り替える。これにより駆動輪5とエンジン2の出力軸2aとが動力伝達可能に接続されるので、駆動輪5から伝達される動力でエンジン2のクランキングが開始される。また、車両制御装置30は、この際に車両1Aの速度(車速)が変動しないようにMG3の出力トルクを増加させる。そして、エンジン2の始動が完了した後は、MG3の出力トルクを徐々に低下させ、走行モードをエンジン走行モードに切り替える。なお、このようにエンジン2を始動することにより、車両制御装置30が本発明の始動制御手段として機能する。
車両1Aでは、このようなエンジン2の始動中に運転者がクラッチペダルCPを踏み込んだりシフトレバー13を操作したりする変速操作を行う可能性がある。この場合、変速完了後に要求駆動力が判定値未満になる可能性がある。そこで、車両制御装置30は、エンジン2の始動中に運転者が変速操作を行った場合には、エンジン2の始動を中止する。
図2は、このような制御を行うべく車両制御装置30が実行する始動中止制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、車両1Aの走行中に所定の周期で繰り返し実行される。この制御ルーチンを実行することにより、車両制御装置30が本発明の始動中止手段として機能する。
この制御ルーチンにおいて車両制御装置30は、まずステップS11で車両1Aの状態を取得する。車両1Aの状態としては、例えばアクセル開度、クラッチペダルCPが踏まれているか否か、変速機10の状態、及びエンジン2の回転数等が取得される。なお、変速機10の状態としては、ニュートラル状態又はいずれかの変速段が取得される。この変速機10の状態は、シフトレバーセンサ33の出力信号に基づいて取得すればよい。エンジン2の回転数はクランク角センサ34の出力信号に基づいて周知の方法で取得すればよい。続くステップS12において車両制御装置30は、エンジン2の始動中か否か判定する。エンジン2の始動中か否かは、例えばエンジン2の回転数に基づいて判定すればよい。エンジン2の始動中ではないと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
一方、エンジン2の始動中であると判定した場合はステップS13に進み、車両制御装置30は運転者による変速操作が検出されたか否か判定する。変速機10の変速段を変更する場合、運転者は例えばシフトレバー13をニュートラル位置に操作したりクラッチペダルCPを踏み込んだりする。そこで、シフトレバー13又はクラッチペダルCPがこのように操作された場合に変速操作が検出されたと判定すればよい。変速操作が検出されなかった場合には、今回の制御ルーチンを終了する。
一方、変速操作が検出された場合にはステップS14に進み、車両制御装置30は第2クラッチ解放制御を実行する。上述したようにエンジン2を始動する場合、第2クラッチ21を係合状態に切り替える。そこで、この第2クラッチ解放制御では、第2クラッチ21を係合状態から徐々に解放状態になるようにアクチュエータ21aを制御する。続くステップS15において車両制御装置30はMGトルク調整制御を実行する。このMGトルク調整制御では、第2クラッチ21を係合状態から解放状態に切り替える際に車速が変動しないようにMG3の出力トルクを調整する。
次のステップS16において車両制御装置30は、第2クラッチ21が解放状態か否か判定する。この判定は、例えばアクチュエータ21aの制御信号に基づいて判定すればよい。第2クラッチ21が解放状態ではないと判定した場合はステップS14に戻り、第2クラッチ21が解放状態になるまでステップS14〜S16の処理を繰り返す。
一方、第2クラッチ21が解放状態と判定した場合はステップS17に進み、車両制御装置30は走行モードをEV走行モードに切り替える。なお、この処理において走行モードをEV走行モードに切り替えた場合には、今回の変速が終了するまでEV走行モードが維持される。すなわち、この処理では、要求駆動力が判定値以上になって発生したエンジン2の始動要求が取り下げられる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
以上に説明したように、本発明では、車両1AがEV走行モードで走行しているときに要求駆動力が判定値以上になり、これによりエンジン2の始動を行っている最中に変速操作を検出した場合には、エンジン2の始動を中止する。そのため、エンジン2の無駄な始動を抑制できる。従って、燃費の悪化を抑制できる。また、運転者が変速段を変更しようとしてアクセルをオフにしているにも拘わらずエンジン2が始動することを防止できる。そのため、運転者に違和感を与えることを防止できる。
上述した形態では、MG3が本発明の電動機に相当する。また、この形態のEV走行モードが本発明の電気走行モードに相当する。この形態では、クラッチペダルCPにより第1クラッチ20が完全係合状態に切り替えられるとエンジン2と変速機10との間の動力伝達が許容される。そのため、この状態が本発明の伝達状態に相当する。また、クラッチペダルCPにより第1クラッチ20が解放状態に切り替えられるとエンジン2と変速機10との間の動力伝達が阻止される。そのため、この状態が本発明の遮断状態に相当する。そして、第1クラッチ20及び第2クラッチ21が本発明の動力伝達制御手段に相当する。
本発明が適用されるハイブリッド車両は図1に示した車両に限定されない。例えば図3に示す車両1Bに本発明を適用してもよい。なお、図3において図1と共通の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。この図に示すようにこの車両1Bでは、エンジン2の出力軸2aと変速機10の入力軸11とがクラッチ40を介して接続されている。クラッチ40には、クラッチ40の状態を切り替えるためのアクチュエータ40aが設けられている。クラッチ40は車両1Aの第2クラッチ21と同様に構成されている。そのため、このクラッチ40が本発明の自動クラッチ手段に相当する。変速機10の出力軸12はMG3のロータ軸3aと一体回転するように接続されている。また、MG3のロータ軸3aはデファレンシャル機構4とも接続されている。
この車両1Bでも、走行モードとしてEV走行モード及びエンジン走行モードが設定されている。EV走行モードでは、クラッチ40を解放状態に切り替え、エンジン2を停止させてMG3で駆動輪5を駆動する。エンジン走行モードでは、クラッチ40を係合状態に切り替え、主にエンジン2で駆動輪5を駆動する。
この車両1Bでは、クラッチペダルCPに操作量センサ41が設けられている。操作量センサ41は、車両制御装置30と接続されている。操作量センサ41は、クラッチペダルCPの操作量(踏み込み量)に応じた信号を出力する。そして、車両制御装置30は、操作量センサ41の出力信号に応じてアクチュエータ40aを制御し、これによりクラッチ40を制御する。そのため、クラッチ40もクラッチペダルCPの踏み込み操作にて動作する。なお、このようにクラッチ40を制御することにより、車両制御装置30が本発明のクラッチ制御手段として機能する。ただし、車両制御装置30は、走行モードがEV走行モードの場合にはエンジン2と駆動輪5との間の動力伝達が遮断されるようにクラッチ40を解放状態に切り替える。すなわち、車両制御装置30は、通常はクラッチペダルCPの操作に応じてクラッチ40の動作を制御するが、エンジン2を駆動輪5から切り離す必要がある等の所定の制御条件が成立した場合にはクラッチペダルCPの操作に拘わらずにクラッチ40の動作を制御する。
このような車両1Bでも、上述した形態と同様にEV走行モードで走行中に要求駆動力が判定値以上になった場合にはクラッチ40を係合状態に切り替えてエンジン2を始動する。そして、車両制御装置30は図2の始動中止制御ルーチンを実行し、エンジン2の始動中に変速操作を検出した場合にはエンジン2の始動を中止する。
車両1Bでもこのようにエンジン2の始動を中止することにより、エンジン2の無駄な始動を抑制できる。そのため、燃費の悪化を抑制できる。また、この車両1Bでは、運転者によって変速機10がニュートラル状態に切り替えられた場合には、クラッチ40が係合状態であっても駆動輪5の動力及びMG3の動力をエンジン2に伝達することができない。すなわち、この状態ではMG3又は駆動輪5の動力でエンジン2をクランキングすることができない。そのため、変速機10がニュートラル状態のときにエンジン2を始動するためには、エンジン2にスタータ等の始動機構を設ける必要がある。本発明では、変速操作を検出した場合にはエンジン2の始動を中止するので、このような始動機構を設ける必要がない。
なお、この車両1Bでは、クラッチ40が係合状態になるとエンジン2と変速機10との間の動力伝達が許容される。そのため、この状態が本発明の伝達状態に相当する。また、クラッチ40が解放状態になるとエンジン2と変速機10との間の動力伝達が阻止される。そのため、この状態が本発明の遮断状態に相当する。そして、クラッチ40が本発明の動力伝達制御手段に相当する。
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される車両の変速機は前進の最高段が5速の変速機に限定されない。変速機の前進の最高段は3速、4速又は6速以上であってもよい。また、本発明が適用されるハイブリッド車両には、モータ・ジェネレータの代わりに電動機が設けられていてもよい。
1A、1B 車両
2 内燃機関
3 モータ・ジェネレータ(電動機)
5 駆動輪
10 手動変速機
11 入力軸
12 出力軸
13 シフトレバー
20 第1クラッチ(クラッチ手段、動力伝達制御手段)
21 第2クラッチ(自動クラッチ手段、動力伝達制御手段)
30 車両制御装置(始動制御手段、始動中止手段、クラッチ制御手段)
40 クラッチ(自動クラッチ手段、動力伝達制御手段)
CP クラッチペダル

Claims (3)

  1. 走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載され、
    前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられ、互いに異なる大きさの変速比が設定された複数の変速段を有し、シフトレバーの操作にて変速段が切り替わる手動変速機と、
    前記内燃機関と前記手動変速機との間の動力伝達経路中に設けられた自動クラッチ手段を含み、クラッチペダルの操作にて前記内燃機関と前記手動変速機との間の動力伝達を許容する伝達状態と、その動力伝達を阻止する遮断状態とに切り替え可能な動力伝達制御手段と、を備え、
    前記電動機が前記手動変速機の入力軸又は出力軸のいずれか一方に動力を出力可能に設けられたハイブリッド車両に適用され、
    前記内燃機関を停止させるとともに前記動力伝達制御手段を前記遮断状態に切り替え、前記電動機で前記駆動輪を駆動する電気走行モードで走行しているときに、前記車両への要求駆動力が増加して前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合には、前記動力伝達制御手段を前記伝達状態に切り替えて前記内燃機関を始動する始動制御手段を備えた制御装置において、
    前記始動制御手段は、前記動力伝達制御手段を前記伝達状態に切り替えて前記内燃機関を始動しているときに、前記シフトレバー及び前記クラッチペダルの少なくともいずれか一方が操作された場合には、前記動力伝達制御手段を前記遮断状態に切り替えて前記内燃機関の始動を中止する始動中止手段を備えている制御装置。
  2. 前記動力伝達制御手段は、前記自動クラッチ手段と、前記クラッチペダルの操作にて動作するクラッチ手段と、を含み、
    前記内燃機関が前記自動クラッチ手段を介して前記電動機と接続され、
    前記電動機がロータ軸を含んでいて前記ロータ軸が前記クラッチ手段を介して前記手動変速機の前記入力軸と接続され、
    前記手動変速機の前記出力軸が前記駆動輪と動力伝達可能に接続され、かつ、
    前記クラッチ手段は、前記クラッチペダルの操作として前記クラッチペダルが踏まれた場合に前記手動変速機の前記入力軸と前記電動機の前記ロータ軸とが切り離される解放状態に、前記クラッチペダルの踏み込みが解除された場合に前記手動変速機の前記入力軸と前記電動機のロータ軸とが一体に回転する完全係合状態にそれぞれ動作する請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記動力伝達制御手段は、前記クラッチペダルの操作に応じて前記自動クラッチ手段を制御するクラッチ制御手段を備え、
    前記内燃機関が前記自動クラッチ手段を介して前記手動変速機の入力軸と接続され、
    前記手動変速機の出力軸が前記電動機及び前記駆動輪と動力伝達可能に接続されている請求項1に記載の制御装置。
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