JPH1083187A - ハイブリッド車両 - Google Patents

ハイブリッド車両

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JPH1083187A
JPH1083187A JP23709896A JP23709896A JPH1083187A JP H1083187 A JPH1083187 A JP H1083187A JP 23709896 A JP23709896 A JP 23709896A JP 23709896 A JP23709896 A JP 23709896A JP H1083187 A JPH1083187 A JP H1083187A
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JP
Japan
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engine
sound
mode
vehicle
motor
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JP23709896A
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English (en)
Inventor
Atsushi Tabata
淳 田端
Yutaka Taga
豊 多賀
Takatsugu Ibaraki
隆次 茨木
Yushi Hata
祐志 畑
Tsuyoshi Mikami
強 三上
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60QARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンおよび電動モータの作動状態が異な
る複数の運転モードで走行するハイブリッド車両におい
て、運転モードにより動力源音が変化して乗員に違和感
を生じさせることを防止する。 【解決手段】 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(運転モード1)では、エンジンを動
力源として走行する際のエンジン音と同様な疑似音を発
生させ、電動モータを発電機として使用してエンジンブ
レーキと同様な制動力を車両に作用させる回生制動モー
ド(運転モード6)では、エンジンブレーキ時のエンジ
ン音と同様な疑似音を発生させ、エンジンを動力源とし
て走行しながら電動モータを発電機として使用して蓄電
装置を充電する充電走行モード(運転モード3)では、
実際のエンジン音と逆位相の疑似音を発生して消音する
とともに、充電なしでエンジンを動力源として走行する
際のエンジン音と同様な疑似音を発生させるようにし
た。

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
係り、特に、運転モードにより動力源音が変化して運転
者に違和感を生じさせることを防止する技術に関するも
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いるハイブリッド車両が、例え
ば特開平7−67208号公報等に記載されている。こ
のようなハイブリッド車両においては、例えば車両状態
に応じてエンジンと電動モータとを使い分けて走行する
ことにより、所定の走行性能を維持しつつ燃料消費量や
排出ガス量を低減することが可能で、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、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、エンジン
および電動モータの両方を動力源として走行するエンジ
ン+モータ走行モード、エンジンを動力源として走行し
ながら電動モータを発電機として使用して蓄電装置を充
電する充電走行モードなど、動力源の作動状態が異なる
種々の運転モードが考えられている。これ等の運転モー
ドは、車速やアクセル操作量(運転者の出力要求量)、
蓄電装置の蓄電量など、車両状態に応じて自動的に切り
換えられるのが普通である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のハイブリッド車両においては、モータ走行モード
では音が小さいのにエンジン走行モードになると音が大
きくなるなど、運転モードによって動力源音が変化する
ため、運転者に違和感を生じさせる可能性があった。
【0004】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、エンジンおよび電動
モータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行する
ハイブリッド車両において、運転モードにより動力源音
が変化して運転者や他の乗員に違和感を生じさせること
を防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、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、その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に
おいて、前記運転モードに応じて異なる疑似音を発生す
る疑似音発生手段を有することを特徴とする。
【0006】
【発明の効果】このようにすれば、運転モードに応じて
異なる疑似音が発生させられるため、例えば運転モード
の相違に拘らず同じ音が生じるようにすることも可能
で、動力源音の変化に起因して乗員に違和感を生じさせ
ることを防止できる。
【0007】
【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、電動モータま
たはエンジンを補助的に使うアシストタイプなど、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
ている種々のタイプのハイブリッド車両に適用され得
る。電動モータを駆動輪毎に配設することも可能であ
る。
【0008】動力源の作動状態が異なる複数の運転モー
ドとしては、例えば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、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、エンジンおよび電動モータ
の両方を動力源として走行するエンジン+モータ走行モ
ード、エンジンを動力源として走行しながら電動モータ
を発電機として使用して蓄電装置を充電する充電走行モ
ード、エンジンを停止するとともに電動モータを発電機
として使用してエンジンブレーキと同様な制動力を車両
に作用させる回生制動モードなど、種々のモードが考え
られる。これ等の運転モードは、例えばモード切換手段
により車速やアクセル操作量(運転者の出力要求量)、
蓄電装置の蓄電量など、車両状態に応じて自動的に切り
換えられるように構成される。
【0009】疑似音発生手段は、例えば電動モータの作
動時に疑似音を発生するように定められるとともに、上
記モータ走行モード、充電走行モード、回生制動モード
毎に異なる疑似音を発生するように構成される。モータ
走行モードでの疑似音は、例えばエンジン音に似た音を
発生するように、アクセル操作量が大きくなるのに伴っ
て周波数が高くなり、或いはモータ回転数が高くなるの
に伴って周波数が高くなるように定められ、回生制動モ
ードでの疑似音は、例えばエンジンブレーキ時のエンジ
ン音に似た音を発生するように、モータ回転数が高くな
るのに伴って周波数が高くなるように定められる。電動
モータを発電機として使用する充電走行モードでは、発
電分だけエンジン出力が高くなるため、エンジン音と逆
位相の疑似音を発生して消音するとともに、アクセル操
作量などに応じて所定の疑似音を発生させることが望ま
しい。
【0010】疑似音の発生、停止タイミングは、例えば
エンジン走行モードからモータ走行モードへの切換時に
は、エンジン停止よりも前に発音を開始し、モータ走行
モードからエンジン走行モードへの切換時には、エンジ
ン始動よりも後に発音停止するようにすることが望まし
い。
【0011】上記疑似音は、主に運転者などの乗員に対
するものであるが、車室内だけでなく車両の外部へ疑似
音を出すことも可能である。車外への疑似音は、例えば
車両の存在を歩行者等に知らせるために、電動モータの
作動時に疑似音を発生するように定められ、音圧(d
B)を一定として周波数は車速に対応して変化させるこ
とが望ましく、高速走行時には疑似音の発生を停止する
ことが望ましい。
【0012】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例であるハイ
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。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
よって作動するエンジン12と、電動モータおよび発電
機として使用され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)へ動力を伝達する。遊星歯車装置1
6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16r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のインプットシャフト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。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。
【0013】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。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B0 と、一方
向クラッチF0 とを備えて構成されている。主変速機2
2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 , C2 、ブレーキB1
2 ,B3 ,B4 と、一方向クラッチF 1 ,F2 とを備
えて構成されている。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、シフト操作手段としての
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
たりすることにより、係合手段であるクラッチ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。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。
【0014】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、すなわち「3」、「2」、また
は「L」レンジ、或いは「DM(ダイレクトモード)」
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。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、シフトレバー40がD(前進)レン
ジへ操作された場合の1st〜5thの相互間の変速や
DMレンジでのエンジンブレーキの有無はソレノイドバ
ルブSL1〜SL4によって電気的に制御される。ま
た、前進変速段の変速比は1st(第1変速段)から5
th(第5変速段)となるに従って段階的に小さくな
り、4thの変速比i4 =1(直結)である。図3に示
されている変速比は一例である。
【0015】シフトレバー40は、図8に示すように
「P(パーキング)」、「R(リバース)」、「N(ニ
ュートラル)」、「D(ドライブ)」、「DM(ダイレ
クトモード)」、「4」、「3」、「2」、「L」の計
9つの操作レンジへ操作することが可能で、このうち図
の上下方向(車両前後方向)に位置する6つの操作位置
に対応してマニュアルシフトバルブは移動させられ、そ
の6つの操作位置はシフトポジションセンサ46によっ
て検知される。「DM」レンジは、前記5つの前進変速
段(エンジンブレーキ作動)を手動で切換操作できるレ
ンジで、「DM」レンジへ操作されたことはダイレクト
モードスイッチ41(図2参照)によって検出されるよ
うになっている。「DM」レンジでは、前後方向(図の
上下方向)へシフトレバー40を操作することが可能
で、「DM」レンジでのそのシフトレバー40の前後操
作が+スイッチ42および−スイッチ43によって検出
されるとともに、自動変速機18は+スイッチ42の操
作回数に応じてアップシフトされ、−スイッチ43の操
作回数に応じてダウンシフトされる。
【0016】油圧回路44は図4に示す回路を備えてい
る。図4において符号70は1−2シフトバルブを示
し、符号71は2−3シフトバルブを示し、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、71、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。
【0017】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75を
介して接続されている。この油路にはオリフィス76が
介装されており、そのオリフィス76と第3ブレーキB
3 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P
L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。
【0018】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 の係合圧を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78
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。一
方、上記スプリング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(ライン圧PL)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、信号圧PSLU が作用させられるようになっている。
したがって、B−3コントロールバルブ78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PSLU 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。
【0019】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9
3とを有している。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
95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。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97にオリフィスを介して接続されており、上記ポー
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。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。
【0020】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。
【0021】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。第2ブレーキB2 を接続してあるポート107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。
【0022】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。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9
5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。
【0023】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。
【0024】符号121は第2ブレーキB2 用のアキュ
ームレータを示し、その背圧室にはリニアソレノイドバ
ルブSLNが出力する信号圧PSLN に応じて調圧された
アキュームレータコントロール圧Pacが供給されるよう
になっている。2→3変速時に前記2−3シフトバルブ
71が切り換えられると、第2ブレーキB2 には油路8
7を介してDレンジ圧(ライン圧PL)が供給される
が、このライン圧PLによってアキュムレータ121の
ピストン121pが上昇を開始する。このピストン12
1pが上昇している間は、ブレーキB2 に供給される油
圧(係合圧)PB2は、スプリング121sの下向きの付
勢力およびピストン121pを下向きに付勢する上記ア
キュムレータコントロール圧Pacと釣り合う略一定、厳
密にはスプリング121sの圧縮変形に伴って漸増させ
られ、ピストン121pが上昇端に達するとライン圧P
Lまで上昇させられる。すなわち、ピストン121pが
移動する変速過渡時の係合圧PB2は、アキュムレータコ
ントロール圧Pacによって定まるのである。
【0025】アキュムレータコントロール圧Pacは、第
3変速段成立時に係合制御される上記第2ブレーキB2
用のアキュムレータ121の他、図示は省略するが第1
変速段成立時に係合制御されるクラッチC1 用のアキュ
ムレータ、第4変速段成立時に係合制御されるクラッチ
2 用のアキュムレータ、第5変速段成立時に係合制御
されるブレーキB0 用のアキュムレータにも供給され、
それ等の係合・解放時の過渡油圧が制御される。
【0026】図4の符号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
ュームレータを示している。C−0エキゾーストバルブ
122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。
【0027】このような油圧回路44によれば、第2変
速段から第3変速段への変速、すなわち第3ブレーキB
3 を解放すると共に第2ブレーキB2 を係合する所謂ク
ラッチツウクラッチ変速において、入力軸26の入力ト
ルクなどに基づいて第3ブレーキB3 の解放過渡油圧や
第2ブレーキB2 の係合過渡油圧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。その
他の変速についても、リニアソレノイドバルブSLNの
デューティ制御によってアキュムレータコントロール圧
acを調圧することにより、クラッチC1 、C2 やブレ
ーキB0 の過渡油圧が制御される。
【0028】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、アク
セル操作量センサ62、車速センサ63、インプットシ
ャフト回転数センサ64、パターンセレクトスイッチ6
5からそれぞれアクセル操作量θAC、車速V(自動変速
機18の出力軸19の回転数NO に対応)、自動変速機
18の入力軸26の回転数NI 、選択パターンを表す信
号が供給される他、エンジントルクTE やモータトルク
M 、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、ブレーキのON、OFF、シフ
トレバー40の操作レンジなどに関する情報が、種々の
検出手段などから供給されるようになっており、予め設
定されたプログラムに従って信号処理を行う。アクセル
操作量θACは、アクセルペダルなど運転者により出力要
求量に応じて操作されるアクセル操作手段48の操作量
である。パターンセレクトスイッチ65はパターン選択
手段で、動力性能を重視した走行を行うパワーパターン
および通常のノーマルパターンの何れかを選択できる。
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。
【0029】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、アクセル操
作量θAC等の運転状態に応じて出力が制御される。モー
タジェネレータ14は、図5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5
8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。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。自動変速機18は、自動変速制御用コントローラ5
2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、SLN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
が行われたりすることにより、運転状態(例えばアクセ
ル操作量θACおよび車速Vなど)に応じて予め設定され
た変速パターンに従って変速段が自動的に切り換えられ
る。この変速パターンは、前記パターンセレクトスイッ
チ65によって選択されるパワーパターンおよびノーマ
ルパターンに対応して2種類が用意されている。
【0030】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7−29414
8号に記載されているように、図6に示すフローチャー
トに従って図7に示す9つの運転モードの1つを選択
し、その選択した運転モードでエンジン12及び電気式
トルコン24を作動させる。ハイブリッド制御用コント
ローラ50による一連の信号処理のうち、図6のフロー
チャートを実行する部分は、要求出力Pdや蓄電量SO
Cなどの車両状態に応じて運転モードを自動的に切り換
えるモード切換手段として機能している。
【0031】図6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
か否か等によって判断し、始動要求があればステップS
2で運転モード9を選択する。運転モード9は、図7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を始動するエンジン始動モ
ードである。この運転モード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、運転モー
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CE1 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運転モード9
を実行することも可能である。
【0032】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或いはD
M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が0か否か、等によって判断
する。この判断が肯定された場合にはステップS4を実
行する。ステップS4では、蓄電装置58の蓄電量SO
C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で運転モード8を選択
し、SOC<BであればステップS6で運転モード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。
【0033】上記ステップS5で選択される運転モード
8は、図7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とするエンジンブレーキモードであり、これに
よりエンジン12の引き擦り回転やポンプ作用による制
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。
【0034】ステップS6で選択される運転モード6
は、図7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を充電
状態とする回生制動モードで、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。
また、第1クラッチCE1 が解放されてエンジン12が
遮断されているため、そのエンジン12の回転抵抗によ
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5
8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。
【0035】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、例えば運
転モード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。この判断が肯定された場合には、ステップS
8においてアクセルが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で運転モード5を選
択し、アクセルがONでなければステップS10で運転
モード7を選択する。
【0036】上記ステップS9で選択される運転モード
5は、図7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
進させるエンジン発進モードである。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T E 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。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。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
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。
【0037】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。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。
【0038】ステップS10で選択される運転モード7
は、図7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電気的
ニュートラルモードで、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のインプットシャフト26に対する出力
が零となる。これにより、運転モード3などエンジン1
2を動力源とする走行中の車両停止時に一々エンジン1
2を停止させる必要がないとともに、前記運転モード5
のエンジン発進が実質的に可能となる。
【0039】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S1
1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(出力回転数NO )、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。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。
【0040】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で運転モード1を選択する一方、SOC<
AであればステップS14で運転モード3を選択する。
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5
8の充放電効率などに基づいて例えば70%程度の値が
設定される。
【0041】上記運転モード1は、前記図7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
させるモータ走行モードで、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。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、前記運転モード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。また、この運転
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。
【0042】ステップS14で選択される運転モード3
は、図7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1
2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充電走行モードで、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1
4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。
【0043】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Pd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。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。
そして、P1<Pd<P2であればステップS16でS
OC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステッ
プS17で運転モード2を選択し、SOC<Aの場合に
は前記ステップS14で運転モード3を選択する。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
運転モード4を選択し、SOC<Aの場合にはステップ
S17で運転モード2を選択する。
【0044】上記運転モード2は、前記図7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エ
ンジン走行モードで、エンジン12のみを動力源として
車両を走行させる。また、運転モード4は、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を回転駆動するエンジン+モータ走行モードで、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。この運転モード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。
【0045】上記運転モード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で運転モード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<Pd<P2の中負荷領域ではステップS17で運
転モード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
運転モード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。また、S
OC<Aの場合には、要求出力Pdが第2判定値P2よ
り小さい中低負荷領域でステップS14の運転モード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で運転モード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。
【0046】ステップS17の運転モード2は、P1<
Pd<P2の中負荷領域で且つSOC≧Aの場合、或い
はPd≧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。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運転モード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、上記運転モード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。
【0047】ハイブリッド制御用コントローラ50はま
た、上記モード切換制御とは別に図9に示すフローチャ
ートに従って、モータジェネレータ14の作動時にスピ
ーカ66,67(図5参照)から疑似音を発生させる。
スピーカ66は車外用で、例えば図10(a)に示すよ
うにボンネット内などに配設され、スピーカ67は室内
用で車室内のエンジン12に近い部分に配設される。ハ
イブリッド制御用コントローラ50による一連の信号処
理のうち図9の各ステップを実行する部分は、スピーカ
66,67と共に疑似音発生手段を構成している。な
お、室内用スピーカ67には手動調整スイッチ68が接
続され、疑似音をON,OFFしたり、音圧や音色、周
波数を個人の好みに合わせて調整したりできるようにな
っており、例えば図10(b)に示されるような手動調
整スイッチ68が設けられた場合には、つまみを押し込
んで回すことにより音圧を変化させることができ、つま
みを引き出して回すことにより周波数を変化させること
ができる。
【0048】図9のステップSA1では各種の信号の読
込み処理などを行い、ステップSA2では運転モード1
(モータ走行モード)か否かを判断する。そして、運転
モード1であれば、ステップSA3で疑似音モードAを
選択して疑似音を発生させる。疑似音モードAは、車外
に対しては、主として車両の存在を歩行者等に知らせる
ため、例えば図11に示すように中低車速で一定音圧レ
ベルの疑似音を発生させるように定められ、周波数は、
車速Vが高くなるのに伴って高くなるように設定され
る。高車速で音を出さないのは、基本的に高速道路であ
る場合が多いとともに、タイヤ音が十分に大きくて必要
性が少ないからであり、また、高速域での発音を中止す
ることにより、スピーカ66の使用時間を少なくして寿
命を長くできる。
【0049】室内に対しては、エンジン音に似た音を発
生するように、例えば図12に実線や一点鎖線で示すよ
うにモータ回転数NM が高くなるのに伴って周波数が高
くなり、且つアクセル操作量θACが大きくなるのに伴っ
て音圧が高くなる疑似音が発生させられる。モータ回転
数NM 、アクセル操作量θACの何れか一方だけで、周波
数および音圧の両方のレベルを設定するようにしても良
いし、入力軸回転数N I 、車速Vなど他のパラメータを
用いて周波数や音圧レベルを設定することもできる。
【0050】また、疑似音の発生、停止タイミングは、
車外、室内共に例えば図13に示すように、一瞬でも動
力源の音が無くなることを避けるために、微小にクロス
して音がでるように設定される。具体的には、エンジン
走行モード(運転モード2)からモータ走行モード(運
転モード1)への切換時には、エンジン停止(エンジン
OFF)よりも前に発音を開始(スピーカON)し、モ
ータ走行モード(運転モード1)からエンジン走行モー
ド(運転モード2)への切換時には、エンジン始動(エ
ンジンON)よりも後に発音停止(スピーカOFF)す
るように定められている。
【0051】図9に戻って、前記ステップSA2の判断
がNOの場合、すなわち運転モード1でない場合には、
ステップSA4で運転モード3(充電走行モード)か否
かを判断し、運転モード3の場合にはステップSA5で
疑似音モードBを選択して疑似音を発生させる。運転モ
ード3は、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により発電して蓄電装置5
8を充電するもので、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で消費されるた
め、エンジン走行モード(運転モード2)よりも発電分
だけエンジン出力は高くなる。疑似音モードBは、この
エンジン出力変化に伴うエンジン音の変化を抑制するた
めのもので、例えば図14の(a) に示すようにエンジン
音と逆位相の疑似音を発生して消音するとともに、(b)
に示すようにアクセル操作量θAC或いは入力軸回転数N
I に対応する通常のエンジン出力の疑似音を発生させ
る。なお、車外に対しても同様な疑似音を発生させても
良いが、車両の存在を歩行者等に知らせるだけであれ
ば、必ずもこのような疑似音制御は必要でない。
【0052】上記ステップSA4の判断がNOの場合、
すなわち運転モード3でない場合には、ステップSA6
で運転モード6(回生制動モード)か否かを判断し、運
転モード6の場合にはステップSA7で疑似音モードC
を選択して疑似音を発生させる。疑似音モードCは、エ
ンジンブレーキ時のエンジン音に似た音を発生するよう
に、例えば前記図12(a) のようにモータ回転数NM
高くなるのに伴って周波数が高くなる疑似音を発生す
る。運転モード6では一般にアクセル操作量θACが0で
あるため、音圧についてもモータ回転数NM に応じて設
定することが望ましい。入力軸回転数NI 、車速Vな
ど、他のパラメータを用いて周波数や音圧レベルを設定
することもできる。この疑似音モードCは、室内および
車外の両方に疑似音を発生するが、車外については前記
疑似音モードAを用いるようにしても良い。
【0053】このように、本実施例のハイブリッド車両
は、運転モードに応じて異なる疑似音が発生させられ、
モータ走行モード(運転モード1)や回生制動モード
(運転モード6)では、エンジン駆動車両の場合のエン
ジン音と同様な疑似音が発生させられるとともに、充電
走行モード(運転モード3)では、充電なしのエンジン
走行モード(運転モード2)の場合のエンジン音と同様
な疑似音が発生させられるため、運転モードの相違に伴
う動力源音の変化に起因して乗員に違和感を生じさせる
ことが防止される。
【0054】また、本実施例では車外にも疑似音が発せ
られるため、モータ走行モードなど動力源音が小さい場
合でも、疑似音によって車両の存在が歩行者等に良好に
知らされる利点がある。
【0055】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。
【0056】例えば、前記実施例では後進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15に示すように前記副変速機20を省略して
主変速機22のみから成る自動変速機60を採用し、図
16に示すように前進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できる。
【0057】また、前記実施例ではモータジェネレータ
14の作動時にエンジン12の疑似音を発生させるよう
になっていたが、エンジン12の作動時にモータジェネ
レータ14の疑似音を発生させるなど、他の疑似音を発
生させるようにしても良い。
【0058】また、前記実施例では運転モード4(エン
ジン+モータ運転モード)で疑似音を発生しないが、こ
の運転モード4でも、モータジェネレータ14によるア
シスト分だけエンジン音を大きくする疑似音を発生させ
るようにしても良い。
【0059】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であ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が備えている制御
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の自動変速機が備えている油圧回路の一部
を示す図である。
【図5】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6】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7】図6のフローチャートにおける各運転モード1
〜9の作動状態を説明する図である。
【図8】シフトレバーの操作パターンの一例を示す図で
ある。
【図9】本発明が適用された一実施例の特徴となる制御
作動の要部を説明するフローチャートである。
【図10】図5のスピーカの車両に対する配置の一例を
説明する図である。
【図11】運転モード1(モータ走行モード)で車外へ
発生させる疑似音の一例を説明する図である。
【図12】運転モード1(モータ走行モード)で室内へ
発生させる疑似音の一例を説明する図である。
【図13】疑似音の発生、停止タイミングの一例を説明
するタイムチャートである。
【図14】運転モード3(充電走行モード)で室内へ発
生させる疑似音の一例を説明する図である。
【図15】図1とは自動変速機が異なるハイブリッド車
両のハイブリッド駆動装置の骨子図である。
【図16】図15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。
【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 66,67:スピーカ(疑似音発生手段) ステップSA1〜SA7:疑似音発生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 29/06 F02D 29/06 D (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 (1)

    【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、該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にお
    いて、 前記運転モードに応じて異なる疑似音を発生する疑似音
    発生手段を有することを特徴とするハイブリッド車両。
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