JP2000205000A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御装置

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JP2000205000A
JP2000205000A JP596399A JP596399A JP2000205000A JP 2000205000 A JP2000205000 A JP 2000205000A JP 596399 A JP596399 A JP 596399A JP 596399 A JP596399 A JP 596399A JP 2000205000 A JP2000205000 A JP 2000205000A
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combustion engine
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浩一 黒田
Taketoshi Kawabe
武俊 川▲辺▼
Itsuro Muramoto
逸朗 村本
Yoshitaka Deguchi
欣高 出口
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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車両において走行状況に応じて
エンジンの始動・停止の閾値にヒステリシスを設ける手
法で生じる、大きく加速と減速を繰り返し、また加速時
にもアクセルも大きく踏み込む場合、車速の変化の幅が
大きく、エンジンの始動・停止が頻繁に繰り返されてし
まうという問題を解決すること。 【解決手段】 ナビゲーション装置に記録された地図や
データやビーコン、基地局などの外部施設からの情報を
用いて加速・減速が頻繁に繰り返される走行状況を推定
し、推定結果に応じてエンジン始動の閾値を高車速側に
移動してモータ走行を続けるようにしたり、またエンジ
ン停止の閾値を低車速側に移動して無駄なエンジン始動
・停止を防止する。

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
において走行状況に応じてエンジンの停止、始動を行う
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術としては、特開平9−154
205号公報に記載の様に、先ずブレーキの踏み込み量
と車速を用いて図12に示すヒステリシスを持った閾値
よりエンジンの停止/始動を判断し、図12よりエンジ
ン始動と判断された場合にはさらにアクセル開度、アク
セル踏み込み時間、バッテリー残量からエンジンを用い
た方がよい走行状況を判断してエンジンを始動すること
により、極力無駄なエンジンの始動を減らして燃費を向
上させる手法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術のよ
うにエンジン始動/停止の閾値にヒステリシスを設ける
手法では、例えば登りのカーブが連続する山岳路を走行
するときのように大きく加速と減速を繰り返し、また加
速時にアクセルも大きく踏み込む場合は、車速の変化の
幅が図12に示すエンジン始動/停止の閾値のヒステリ
シス幅を超えてしまい、エンジン停止/始動が頻繁に繰
り返されてしまう。このため、エンジン始動時のエネル
ギーロスによって却って燃費が低下してしまう。渋滞走
行においても加速と減速を繰り返すので、同様な問題が
発生することがある。また、この対策としてエンジン始
動/停止の閾値のヒステリシスの幅を広げた場合には、
通常の走行においてエンジン停止の閾値が定速車速側に
移ることによってモーター走行の機会が減少し燃費向上
効果が薄くなってしまう問題や、エンジン始動の閾値が
高車速側に移ることによって加速時のエンジン始動のタ
イミングがかなり遅くなり加速レスポンスが低下してし
まう問題が新たに発生してしまう。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の問題を鑑
みてなされたものであり、ナビゲーション装置に記録さ
れた地図データやビーコン、基地局などの外部施設から
の情報を用いて加速・減速が頻繁に繰り返される走行状
況を推定し、推定結果に応じてエンジン始動の閾値を高
車速側に移動してモーター走行を続けるようにしたり、
またエンジン停止の閾値を低車速側に移動して無駄なエ
ンジン停止/始動を防止することにより、燃費の向上や
加速レスポンスの向上を図る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明を、低負荷時にはシリーズ
・ハイブリッド車両SHEVとして走行し、高負荷時に
は内燃機関で走行するシリーズ・パラレルハイブリッド
車両SPHVに応用した一実施の形態を説明する。な
お、本発明はシリーズ・パラレルハイブリッド車両SP
HVに限定されず、走行中に内燃機関の機械出力と電動
機の機械出力とを断続機で切り替える方式のすべての車
両に適用することができる。
【0006】(実施の形態1)図1に一実施の形態1の
構成を示す。なお、図中の太い実線は機械力の伝達経路
を示し、太い波線は電力の伝達経路を示し、細い実線は
制御線を示す。
【0007】この車両のパワートレインは、モーター
1、エンジン2、クラッチ3、モーター4、変速機5、
動力伝達機構6から構成される。モーター1の出力軸、
エンジン2の出力軸およびクラッチ3の入力軸は互いに
連結されており、また、クラッチ3の出力軸、モーター
4の出力軸および変速機5の入力軸は互いに連結されて
いる。クラッチ3の投入時はモーター1、エンジン2、
およびモーター4が車両の推進源となり、クラッチ3の
解放時はモーター4のみが車両の推進源となる。
【0008】モーター1および4には交流誘導電動機、
交流同期電動機あるいは直流電動機などを用いることが
できる。また、エンジン2にはガソリン・エンジンやデ
ィーゼル・エンジンなどを用いることができる。クラッ
チ3はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節する
ことができる。なお、クラッチ3に乾式単板クラッチや
湿式多板クラッチなどを用いることもできる。変速機5
はベルト式変速機CVTであり、変速比を無段階に調節
することができる。尚、変速機5にギヤ式変速機を用い
ることもできる。
【0009】モーター1、エンジン2、クラッチ3、モ
ーター4および変速機5はそれぞれ、制御装置8〜12
により駆動制御される。モーター1、4に交流電動機を
用いる場合にはモーター制御装置8、11にインバータ
を用い、モーター1、4の回生交流電力を直流電力に変
換して高圧バッテリー14を充電すると共に、高圧バッ
テリー14の直流電力を交流電力に変換してモーター
1、4へ供給する。モーター1、4に直流電動機を用い
る場合にはモーター制御装置8、11にDC/DCコン
バータを用い、モーター1、4の回生直流電力を所定の
電圧に調節して高圧バッテリー14を充電すると共に、
高圧バッテリー14の直流電力を所定の電圧に調節して
モーター1、4へ供給する。いずれの場合も、モーター
制御装置8、11はモーター1、4の回転速度、出力ト
ルクを制御することができる。
【0010】エンジン制御装置9は各種アクチュエータ
や機器を備え、エンジン2の燃料噴射制御、点火制御な
どを行う。クラッチ制御装置3はパウダークラッチ3の
励磁電流を変えて伝達トルクを制御する。また、変速機
制御装置12は変速機5の変速比を制御する。
【0011】車両コントローラー13はマイクロコンピ
ュータとその周辺部品から構成され、制御装置8〜12
を制御して車両自体の動作、機能を制御する。車両コン
トローラー13には、図2に示すように、アクセルペダ
ルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサー15、
車両の走行速度を検出するための車速センサー16、エ
ンジン2の回転速度を検出するための回転センサー1
7、エンジン2の冷却水温度を検出するための回転セン
サー17、エンジン2のスロットルバルブ開度を検出す
るスロットル開度センサー19、EGRバルブ開度を検
出するEGR開度センサー20、道路地図データとロケ
ータと道路情報受信機などを備えたナビゲーション装置
21よりなる走行状態検出手段24が接続される。ま
た、モーター4に電力を供給している高圧バッテリー1
4の充電状態を充電状態検出手段22で検出し、その検
出結果は車両コントローラー13に入力されている。
【0012】以下に実施の形態の要部のハイブリッド車
両の制御装置について図4に基づいて説明する。
【0013】ナビゲーション装置21は、ジャイロコン
パスやGPS受信機などを備え自車両の位置を測定する
ロケータと、ビーコンなどの地上に設置された設備から
交通情報や道路情報を受信する道路情報受信機と、道路
地図データから構成されている。車両用コントローラー
13の走行状況を判定する部分ではナビゲーション装置
21の出力を受けて、自車両の進路上のカーブを検出す
る。車両用コントローラー13のエンジン始動・停止を
判定する部分では走行状況の判定結果に応じてエンジン
始動および停止の閾値を決定する。車両用コントローラ
ー13はエンジン始動・停止の判定結果に従ってハイブ
リッド車両の制御を行う。なお走行状況を判定する部分
はナビゲーション装置21の一部に組み込んでも良く、
独立した演算装置で構成してもよい。
【0014】次に、作用について説明する。
【0015】カーブの連続する登坂路の走行においては
加速と減速を頻繁に繰り返すので、図5(a)に示すよ
うに車速がエンジン始動の閾値を上回った後すぐにエン
ジン停止の閾値を下回る、あるいはその逆のことが起こ
り、図5(b)のようにエンジン2の停止、始動が頻繁
に繰り返されることになってしまう。本実施の形態1で
はこのことを防ぐために、ナビゲーション装置21を用
いてカーブの連続する経路を走行中であることを判定し
て、エンジン停止の閾値を図5(a)のように通常より
も低車速側に設定変更する。設定変更後は図5(c)の
ようにエンジン2は始動したままになるので、カーブの
連続する登坂路を走行中、カーブ手前で減速した後すぐ
に再加速するときに、一度エンジン2が停止してからす
ぐに再始動させることによるエネルギーロスを無くすこ
とができ、また再加速時の加速レスポンスも向上させる
ことができる。
【0016】次に、制御の流れについ図6に沿って説明
する。本制御はナビゲーション装置21の制御プログラ
ムなどから一定間隔で呼び出される。S111では、走
行状態を判定する部分において自車両の進行方向のカー
ブの検出を行う。検出を行う範囲は、自車両の進行方向
に向かって一定距離(例えば300m)先までとしても
よく、また図5のように自車両が存在するノードとノー
ドを結ぶ区間としてもよい(図7参照)。カーブの検出
方法としては、本出願人が先に提案した特願平10−2
9638号に記載した図8に示すようなノードや補完点
を結ぶリンク同士のなす角を用いる手法などがある。S
112ではカーブが検出された場合に車両コントローラ
ー13のエンジン2の始動・停止を判定する部分でにお
いて、登坂中の判定を例えば式1で求められる勾配抵抗
を用いて行う。ここで、駆動力はアクセル開度とエンジ
ン回転数から、加速抵抗は車速の変化量と車重から、空
気抵抗と転がり抵抗は車速から求められる。 勾配抵抗=駆動力−(加速抵抗+空力抵抗+転がり抵抗)・・・式1 また、ナビゲーション装置21の地図データに道路の標
高や勾配が記録されている場合は、それらを用いて登坂
中の判定を行ってもよい。S113では、エンジン停止
の閾値を通常の設定値よりも低車速側に設定するよう車
両コントローラー13に指令を出す。なお、カーブが検
出されなかった場合には、エンジン停止の閾値は通常の
設定値のままで本制御を終了する。
【0017】以上、説明したように本実施の形態1のハ
イブリッド車両の制御装置では、ナビゲーション装置2
1を用いてカーブの連続する経路を走行中であることを
判定して、エンジン停止の閾値を通常よりも低車速側に
設定することにより、カーブの連続する登坂路を走行
中、カーブ手前で減速した後にすぐに再加速するとき
に、一度エンジン2が停止してからすぐに再始動させる
ことによるエネルギーロスを無くすことができ、また再
加速時の加速レスポンスも向上させることができる。
【0018】(実施の形態2)以下に本実施の形態2に
ついて説明する。構成については、図4に示す実施の形
態1のものと同様である。
【0019】次に作用について説明する。渋滞の走行に
おいては低速域で停止・発進を繰り返すので燃費の面か
らはモーター走行が望ましいが、図9(a)に示すよう
に車速がエンジン始動の閾値を上回った後すぐにエンジ
ン停止の閾値を下回ることが起こり、図9(b)に示す
ようにエンジン2の始動、停止が繰り返されてしまうこ
とがある。本実施の形態2ではこのことを防ぐために、
ナビゲーション装置21に備えられている道路情報受信
機によってVICSなどからの交通情報を受信して渋滞
走行を判定し、高圧バッテリー14の充電量が十分な場
合にエンジン始動の閾値を図9(a)のように通常より
も高車速側に設定する。設定変更後は図9(c)のよう
にエンジン停止したままでモーター走行になるので、渋
滞走行における発進時に車速が短時間エンジン始動の閾
値を越えてエンジン2が始動してしまうことによるエネ
ルギーロスを無くすことができる。
【0020】次に、制御の流れについて図10に沿って
説明する。本制御はナビゲーション装置21の制御プロ
グラムなどから一定時間間隔で呼び出される。S211
では、ナビゲーション装置21の道路情報受信機によっ
てVICSやFM多重放送などから交通情報を受信し、
走行状態を判定する部分において自車位置が渋滞してい
るかどうかを判定する。S212では自車位置が渋滞中
の場合に車両コントローラー13のエンジン2の始動・
停止を判定する部分でにおいて、車両コントローラー1
3から得られる高圧バッテリー14の充電量が一定値α
(例えば70%)以上かどうかを判定する。S213で
はバッテリーの充電量が一定値α以上の場合に、エンジ
ン始動の閾値を通常の設定値よりも高車速側に設定する
よう車両コントローラー13に指令を出す。ここで、自
車位置の道路種別が高速道路の場合はエンジン始動の閾
値をさらに高車速側に設定するようにしてもよい。ま
た、代わりにモーター1のみで走行する指令を車両コン
トローラー13に出すようにしてもよい。なお、自車位
置が渋滞中ない場合には、エンジン始動の閾値は通常の
設定値のままで本制御を終了する。
【0021】以上、説明したように本実施の形態2のハ
イブリッド車両の制御装置では、VICSやFM多重放
送などの交通情報を用いて自車位置が渋滞中であること
を判定してエンジン始動の閾値を通常よりも高車速側に
設定することにより、渋滞走行における発進時に車速が
短時間エンジン始動の閾値を越えてエンジン2が始動し
てしまうことによるエネルギーロスを無くすことができ
る。
【0022】(実施の形態3)以下に実施の形態3につ
いて説明する。構成については、図4に示す実施の形態
1のものと同様である。
【0023】次に、作用について説明する。図11に示
すように信号が赤で停止するために減速中に青に変わっ
た場合は、実施の形態1の連続するカーブの走行と同様
に、車速がエンジン停止の閾値を下回った後すぐにエン
ジン始動の閾値を上回り、エンジン停止後すぐに始動し
てしまうことがある。本実施の形態3ではこのことを防
ぐために、ビーコンなどの地上に設置された設備から、
自車位置から信号までの距離と信号が変化するタイミン
グを受信し、自車両が信号機の近傍に到達するまでに赤
から青に変わる場合にはエンジン停止の閾値を通常より
も低い値に設定する。これより、赤信号の手前で減速し
たが青に変わって再加速するときに、一度エンジン2が
停止してからすぐに再始動することによるエネルギーロ
スを無くすことができる。 次に、制御の流れについて
図12に沿って説明する。本制御はナビゲーション装置
21の制御プログラムなどから一定時間間隔で呼び出さ
れる。S311では、ナビゲーション装置21の道路情
報受信機によってビーコンなどの地上に設置された設備
から、自車両の進行方向の次の信号までの距離と表示サ
イクルを受信し、次の信号が赤かどうかを判定する。S
312では次の信号が赤の場合に、現在の車速Vcと減
速度Acおよび次の信号までの距離Lsから次の信号に
到達するのに要する時間Tvを求め、次の信号が青信号
に変わるまでの時間Tsを比較する。Tvは式2によっ
て求める。ここで、TsがTv以下であれば次の信号は
自車両が到達する前に青に変わると判定する。 Tv(m/s)={2Ls(m)/Ac(m/s2)}1/2 ・・・式2 S313は次の信号が自車両が到達する前に青に変わる
と判定された場合に、エンジン停止の閾値を通常の設定
値よりも低車速側に設定するよう車両コントローラー1
3に指令を出す。なお、次の信号が赤でない場合には、
エンジン停止の閾値は通常の設定値のままで本制御を終
了する。
【0024】以上、説明したように本実施の形態3のハ
イブリッド車両の制御装置では、ビーコンなどの地上に
設置された設備より、自車位置から信号までの距離と信
号が変化するタイミングを受信して自車両が信号機の近
傍に到達するまでに赤から青に変わるかを判定し、エン
ジン停止の閾値を通常よりも低車速側に設定することに
より、一度エンジン2が停止してからすぐに再始動させ
ることによるエネルギーロスを無くすことができ、また
再加速時の加速レスポンスも向上させることができる。
【0025】なお本発明は以上の実施の形態に限定され
るものでなく、それらのいずれかを組み合わせて実施し
てもよい。また、本発明はパラレル型ハイブリッド車両
におけるエンジンおよびモーター走行の切替だけでな
く、シリーズ型ハイブリッド車両において発電のために
エンジンを始動させるタイミングにも適用することがで
きる。
【0026】
【発明の効果】以上、説明したように請求項1ないし3
に記載の発明では、カーブの連続する登坂路においては
エンジン停止の閾値を通常よりも低車速側に設定するこ
とにより、減速後すぐに再加速したときにエンジンが一
度停止してからすぐに再始動してしまうことによるエネ
ルギーロスを無くすことができ、また再加速時の加速レ
スポンスも向上させることができる。
【0027】請求項4に記載の発明では、渋滞走行では
エンジン始動の閾値を通常よりも高速側に設定すること
により、発進加速後に車速が短時間だけエンジン始動の
閾値を越えてエンジンが始動してしまうことによるエネ
ルギーロスを無くすことができる。
【0028】請求項5に記載の発明では、バッテリーの
充電量が十分な場合にエンジン始動の閾値の高車速側へ
の設定変更を許可することにより、モーター走行を続け
ることによってバッテリーの充電量が下限値を下回って
しまうことを防止する。
【0029】請求項6に記載の発明では、走行中の道路
種別によってエンジン始動または停止の閾値の設定を変
えることにより、走行環境に応じてエンジンの無駄な停
止・始動を防止することができる。
【0030】請求項7から請求項8に記載の発明では、
次の信号が赤のため減速中に信号に到達する前に青に変
わる場合には、エンジン停止の閾値を通常よりも低車速
に設定することにより、減速後すぐに再加速したときに
エンジンが一度停止してからすぐに再始動してしまうこ
とによるエネルギーロスを無くすことができ、また再加
速時の加速レスポンスも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッド車両の全体構成を示す。
【図2】車両コントローラーの構成を示す。
【図3】実施の形態1の要部を示すブロック図。
【図4】連続するカーブを走行時の車速とエンジン停止
・始動の変化の一例を示す。
【図5】実施の形態1の制御の流れ図を示す。
【図6】ナビゲーション装置の地図データにおける区間
を示す。
【図7】カーブの検出方法の一例を示す。
【図8】渋滞走行時の車速とエンジン停止・始動の変化
の一例を示す。
【図9】実施の形態2の制御の流れ図を示す。
【図10】赤信号から青信号に変わったときの車速の変
化の一例を示す。
【図11】実施の形態3の制御の流れ図を示す。
【図12】従来の技術におけるエンジン始動・停止の閾
値を示す。
【符号の説明】
1 モーター 2 エンジン 3 クラッチ 4 モーター 5 変速機 6 動力伝達機構 7 駆動輪 8 モーター制御装置 9 エンジン制御装置 10 クラッチ制御装置 11 モーター制御装置 12 変速機制御装置 13 車両コントローラー 14 高圧バッテリー 15 アクセル開度センサー 16 車速センサー 17 エンジン回転センサー 18 冷却水温度センサー 19 スロットル開度センサー 20 EGR開度センサー 21 ナビゲーション装置 22 電池充電状態検出装置 24 走行状態検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 29/06 (72)発明者 出口 欣高 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G092 AC02 DG08 EA10 EA11 FA03 HA06Z HD07Z HE01Z HE08Z HF02Z HF21Z HG01Z HG03Z HG04Z 3G093 AA07 DB00 DB05 DB18 DB19 EA03 EB01 EB08 FA07 FA11

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関と、前記内燃機関に断続機を介
    して接続された電動機と、前記内燃機関と前記断続機お
    よび前記電動機の作動を制御する車両制御装置を具備す
    るハイブリッド車両の制御装置であって、 車両走行状態を検出する走行状態検出手段と、 前記状態検出手段が検出した車両の走行状態に基づい
    て、前記内燃機関の停止/始動が頻繁に繰り返されるの
    か否かを判断する判断手段と、 前期判断手段の判断結果に基づいて、前記内燃機関の停
    止/始動を判断するための閾値を変化させる閾値変化手
    段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のハイブリッド車両にお
    いて、前記走行状態検出手段は、自車両の位置を検出す
    る位置検出手段と、自車両の周囲の道路に関する道路情
    報を検出する道路情報検出手段とを有することを特徴と
    するハイブリッド車両の制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のハイブリッド車両にお
    いて、 前記走行状態検出手段は、自車両の進路上にカーブがあ
    るか否かを検出するカーブ検出手段を有し、 前記判断手段は、前記走行状態検出手段が自車両の進路
    上にカーブがあることを検出した場合に前記内燃機関の
    停止/始動が頻繁に繰り返されると判断し、 前記閾値変化手段は、前記判断手段が前記内燃機関の停
    止/始動が頻繁に繰り返されると判断した場合に前記内
    燃機関を停止させる閾値を通常よりも低く変化させるこ
    とを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載のハイブ
    リッド車両において、 前記走行状態検出手段は、自車両の進行方向の道路に渋
    滞が発生しているのかを検出する手段を有し、 前記判断手段は、前記走行状態検出手段が自車両の進行
    方向の道路に渋滞があることを検出した場合に前記内燃
    機関の停止/始動が頻繁に繰り返されると判断し、 前記閾値変化手段は、前記判断手段が前記内燃機関の停
    止/始動が頻繁に繰り返されると判断した場合に前記内
    燃機関を停止させる閾値を通常よりも高く変化させるこ
    とを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4に記載のハイブリッド
    車両の制御装置において、 前記電動機に電力を供給する電池の充電量を検出する充
    電量検出手段を有し、 前記閾値変化手段は、前記充電量検出手段の検出結果が
    電池の充電量が所定値以上である場合に前記内燃機関を
    停止させる閾値を通常よりも高く変化させることを特徴
    とするハイブリッド車両の制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5に記載のハイブリッド
    車両の制御装置において、 前記走行状態検出手段は、自車両が走行中である道路の
    道路種別を判断する道路種別判断手段を有し、 前記閾値変化手段は、前期道路種別判断手段が走行中の
    道路の道路種別が高速道路であると判断した場合に前記
    内燃機関を停止させる閾値を通常よりも高く変化させる
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6に記載のハイブリッド
    車両の制御装置において、 前記走行状態検出手段は、自車両の進行方向の道路に設
    置されている交通信号の状態を検出する交通信号検出手
    段を有し、 前記閾値変化手段は、前記交通信号検出手段の検出した
    交通信号の状態に基づいて前記内燃機関を停止/始動さ
    せる閾値を変化させることを特徴とするハイブリッド車
    両の制御装置。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のハイブリッド車両の制
    御装置において、 前記交通信号検出手段の検出した交通信号の状態と自車
    両の走行速度に基づいて、交通信号による停止または減
    速の必要性を判定する判定手段を有し、 前記閾値変化手段は、前記判定手段が交通信号による停
    止または減速の必要性がないと判断した場合には前記内
    燃機関を停止させる閾値を通常よりも高く変化させるこ
    とを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
JP00596399A 1999-01-13 1999-01-13 ハイブリッド車両の制御装置 Expired - Fee Related JP3903628B2 (ja)

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