JP6993786B2 - 車両及び車両の制御方法 - Google Patents
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Description
車輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機が発生した動力を前記車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記回転電機と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記切替装置及び前記回転電機を制御する制御回路と
を備えるものであって、
前記制御回路は、
前記回転電機の共振周波数よりも小さい第1周波数と、前記共振周波数よりも大きい第2周波数により規定される共振領域を設定し、
前記車両の要求駆動力が駆動力閾値よりも低いか否か及び前記回転電機の回転速度が前記共振領域内にあるか否かを判定し、
前記要求駆動力が前記駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある場合、前記切替装置を前記非接続状態に切り替えると共に、前記回転電機の回転速度を前記共振領域から外す共振抑制制御を実行し、
前記回転電機の共振周波数は、前記回転電機のステータに固有の共振周波数である
ことを特徴とする。
車輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機が発生した動力を前記車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記回転電機と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記切替装置及び前記回転電機を制御する制御回路と
を備える車両の制御方法であって、
前記制御回路は、
前記回転電機の共振周波数よりも小さい第1周波数と、前記共振周波数よりも大きい第2周波数により規定される共振領域を設定し、
所定条件の成立時において前記回転電機の回転速度が前記共振領域内にあるか否かを判定し、
前記回転速度が前記共振領域内にある場合、前記切替装置を前記非接続状態に切り替えると共に、前記回転速度を前記共振領域から外す共振抑制制御を実行し、
前記回転電機の共振周波数は、前記回転電機のステータに固有の共振周波数である
ことを特徴とする。
<A-1.第1実施形態の構成>
[A-1-1.全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両10の概略構成図である。図2は、第1実施形態の駆動系60の機械的な連結関係を簡略的に示す図である。車両10は、いわゆるハイブリッド車両である。車両10は、エンジン20と、第1回転電機22と、第2回転電機24と、第1クラッチ26と、第2クラッチ28と、第3クラッチ30と、トルクリミッタ32と、車輪34と、高電圧バッテリ36と、車速センサ38と、SOCセンサ40と、AP操作量センサ42と、BP操作量センサ44と、回転速度センサ46a、46bと、降圧コンバータ48と、低電圧バッテリ50と、電動補機類52と、電子制御装置54(以下「ECU54」という。)とを有する。
エンジン20は、車両10の走行用の第1駆動源として動力Fengを生成して車輪34(駆動輪)側に供給する。また、エンジン20は、動力Fengにより第1回転電機22を作動させて電力を発生させる。以下では、エンジン20に関連するパラメータに「ENG」又は「eng」を付す。また、図1等では、エンジン20を「ENG」で示す。
第1回転電機22は、3相交流ブラシレス式であり、エンジン20からの動力Fengにより発電するジェネレータとして機能する。第1回転電機22が発電した電力Pgenは、図示しない第1インバータを介して高電圧バッテリ36(以下「バッテリ36」又は「BAT36」ともいう。)又は第2回転電機24若しくは電動補機類52に供給される。第1回転電機22は、埋込磁石同期モータ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor:IPMSM)である。第1回転電機22は、ステータ110とロータ112を有する。
第2回転電機24は、3相交流ブラシレス式であり、車両10の走行用の第2駆動源として動力Ftrcを生成して車輪34(駆動輪)側に供給する。すなわち、第2回転電機24は、高電圧バッテリ36からの電力Pbat及びジェネレータ22からの電力Pgenの一方又は両方により駆動する走行モータとして機能する。また、第2回転電機24は、車両10の制動時に回生を行い、図示しない第2インバータを介して回生電力Pregをバッテリ36に供給する。回生電力Pregは、電動補機類52(以下「補機類52」ともいう。)に供給されてもよい。ジェネレータ22と同様、第2回転電機24は、埋込磁石同期モータ(IPMSM)である。第2回転電機24は、ステータ114とロータ116を有する。
第1クラッチ26(第1切替装置)は、第1伝達経路70上に配置され、エンジン20と車輪34との接続状態及び非接続状態を、ECU54からの指令に基づいて切り替える。以下では、第1クラッチ26をENGクラッチ26又はCOMクラッチ26ともいう。ここでの「COM」は、エンジン20及びジェネレータ22に「共通」(common)のクラッチであることを意味する。
トルクリミッタ32は、GENクラッチ28と第1分岐点74との間に配置され、ジェネレータ22からエンジン20に対して又はエンジン20からジェネレータ22に対して過大なトルクが伝達されることを防止する。トルクリミッタ32は、ジェネレータ22とGENクラッチ28との間に配置されてもよい。
高電圧バッテリ36は、複数のバッテリセルを含み高電圧(数百ボルト)を出力可能な蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池等を利用することができる。バッテリ36の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。
車速センサ38は、車両10の車速V[km/h]を検出してECU54に送信する。SOCセンサ40は、図示しない電流センサ等により構成され、バッテリ36の残量(SOC:State of Charge)を検出してECU54に送信する。
降圧コンバータ48は、バッテリ電圧Vbat、発電電圧Vgen又は回生電圧Vregを降圧して電動補機類52に供給する。バッテリ電圧Vbatは、バッテリ36の出力電圧であり、発電電圧Vgenは、ジェネレータ22の発電時の出力電圧であり、回生電圧Vregは、回生時の走行モータ24の出力電圧である。
ECU54は、駆動系60全体を制御する制御回路(又は制御装置)であり、入出力部90と、演算部92と、記憶部94とを有する。入出力部90は、信号線96(通信線)を介して車両10の各部との信号の入出力を行う。入出力部90は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないA/D変換回路を備える。
[A-2-1.概要]
図3は、第1実施形態で用いる走行モードの選択方法を説明する図である。第1実施形態では、MOT走行モードと、ハイブリッド走行モードと、ENG走行モードと、回生モードとを用いる。図3に示すように、MOT走行モード、ハイブリッド走行モード及びENG走行モードは、主として、車速V及び車両10の走行駆動力Fdに応じて選択される。
MOT走行モードは、主として高電圧バッテリ36の電力により、走行モータ24が車両10を駆動するモードである。図3に示すように、MOT走行モードは、低速又は中速の走行時、惰性(コースティング)走行時(充電あり)及び惰性走行時(充電なし)に用いられる。また、MOT走行モードは、制御パターンPA11、PA12、PA13を含む。
ハイブリッド走行モードは、エンジン20の動力Fengによりジェネレータ22で発電をしつつ、その発電された電力を用いて走行モータ24が車両10を駆動するモードである。図3に示すように、ハイブリッド走行モードは、中速加速時及び高速急加速時に用いられる。ハイブリッド走行モードは、制御パターンPA21(回転電機クルーズ走行モード)を含む。制御パターンPA21では、ENGクラッチ26(COMクラッチ26)をOFFにしつつ、GENクラッチ28及びTRCクラッチ30をONにする。これにより、エンジン20は、ジェネレータ22と連結するが、車輪34からは切り離される。
ENG走行モードは、エンジン20を主たる駆動源として走行するモードである。ENG走行モードは、例えば、高速加速時、高速巡航時及びバッテリ充電時、に用いられる。ENG走行モードは、制御パターンPA31~PA34を含む。
回生モードは、車両10の減速時に用いるモードである。回生モードは、制御パターンPA41を含む。制御パターンPA41では、ENGクラッチ26及びGENクラッチ28をOFFにしつつ、TRCクラッチ30をONにする。これにより、走行モータ24での回生を行うことで、高電圧バッテリ36の充電等を行うことが可能となる。
[A-3-1.概要]
上記のように、第1実施形態において、ECU54は、車速Vと車両10の走行駆動力Fdに応じて車両10の駆動方式を切り替える(図3)。
(A-3-2-1.MOTクルーズ制御の全体的な流れ)
次に、MOTクルーズ制御について説明する。MOTクルーズ制御は、MOT走行モードの制御パターンPA11、P13又はP21を選択的に用いて低速クルーズ又は中速クルーズを行う制御である。
図5は、第1実施形態のTRCモータ24が一定速度(共振速度Nr)で作動しているときの車室内騒音の周波数fs毎の音圧Pの変化を示す図である。図5の横軸は時間[sec]であり、縦軸は車室内騒音の周波数fsである。車室内騒音の周波数fs毎に音圧Pが示されており、音圧Pが値に応じた階調で表現されている。図5の例では、車速VがV1で一定且つ回転速度Ntrcが共振速度Nrで一定でMOTクルーズ走行をしているときの音圧Pの例が示されている。車室内騒音は、車両10の車室内の特定点(例えば、運転席の上方)において図示しないマイクロフォンで検出される。
図6は、第1実施形態の共振領域Rrを示す図である。図6の横軸は、TRCモータ24の回転速度Ntrcであり、縦軸は、TRCモータ24の出力トルクTtrc(TRC出力)である。図6に示すように、第1実施形態では、共振速度Nrを中心として共振領域Rrを設定する。具体的には、Nr-βを第1回転速度閾値THntrc1(第1周波数)とし、Nr+γを第2回転速度閾値THntrc2(第2周波数)とする。従って、共振領域Rrは、第1回転速度閾値THntrc1と第2回転速度閾値THntrc2により規定される。β及びγは正の整数であり、第1実施形態ではβ=γである。但し、β≠γとしてもよい。
図7は、第1実施形態のMOTクルーズ制御を用いた場合の各種のパラメータ及び第1~第3クラッチ26、28、30の動作の関連の一例を示す図である。図7では、パラメータとして、車速V及び走行モータ24の出力(TRC出力)が示されている。
第1実施形態によれば、車両10の要求駆動力Fdreqが駆動力閾値THfdよりも低く(図4のS11:TRUE)且つTRCモータ24(回転電機)の回転速度Ntrcが共振領域Rr内にある場合(S17:FALSE)、TRCクラッチ30(切替装置)をオフ(非接続状態)に切り替える(S19)と共に、TRCモータ24をオフにすることで回転速度Ntrcを共振領域Rrから外すコースティング走行(共振抑制制御)を実行する(S19)。これにより、要求駆動力Fdreqが駆動力閾値THfdよりも低い状態(換言すると、比較的低負荷の状態又は比較的安定した車速で走行している状態)においてTRCモータ24が共振音を発生している又は発生しそうな場合、当該共振音の発生を抑制することが可能となる。
<B-1.全体構成(第1実施形態との相違)>
第2実施形態のハードウェア構成は、第1実施形態と同じであり、図1の構成をそのまま適用可能である。以下では、同様の構成要素には同一の参照符号を付して詳細説明を省略する。第2実施形態では、ECU54による制御(又はECU54が実行するプログラム)の一部が第1実施形態と異なる。
[B-2-1.概要(第1実施形態との相違)]
第2実施形態のMOTクルーズ制御は、基本的に第1実施形態のMOTクルーズ制御(図4)と同様である。第2実施形態のMOTクルーズ制御では、コースティング走行(S19)に関連した処理を追加的に有する点で第1実施形態のMOTクルーズ制御と異なる。
(B-2-2-1.MOTクルーズ制御の全体的な流れ)
図8は、第2実施形態におけるMOTクルーズ制御の部分的なフローチャートである。図8のステップS17、S18、S19、S20は、図4のステップS17、S18、S19、S20と同じである。図4と比較して、図8では、ステップS31が追加されている。
図9は、第2実施形態における図8のステップS31を具体的に示すフローチャートである。ステップS51において、ECU54は、エンジン20が低負荷運転中であるか否かを判定する。具体的には、ENGトルクTeng(又はエンジン20の動力Feng)がトルク閾値THteng以下であるか否かを判定する。エンジン20が低負荷運転中である場合(S51:TRUE)、ステップS52に進む。
以上のような第2実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え又はこれに代えて、以下の効果を奏することができる。
<C-1.第3実施形態の構成>
[C-1-1.全体構成(第1・第2実施形態との相違)]
図10は、本発明の第3実施形態に係る車両10Aの概略構成図である。第1・第2実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
回転電機120は、3相交流ブラシレス式であり、走行モータ及びジェネレータとしての機能を有する。すなわち、走行モータとしての回転電機120は、車両10Aの走行用の第2駆動源として動力Fmgを生成して車輪34(駆動輪)側に供給する。また、回転電機120は、車両10Aの制動時に回生を行い、図示しないインバータを介して回生電力Pregをバッテリ36又は電動補機類52に供給する。
第1クラッチ130(第1切替装置)は、第1伝達経路140のうち車輪34と分岐点144との間に配置される。第1クラッチ130は、エンジン20及びモータ・ジェネレータ120の組合せと車輪34との接続状態及び非接続状態を、ECU54からの指令に基づいて切り替える。すなわち、第1クラッチ130は、第1実施形態の第1クラッチ26と同様の位置にある。以下では、第1クラッチ130をCOMクラッチ130ともいう。ここでの「COM」は、エンジン20及びモータ・ジェネレータ120に「共通」(common)のクラッチであることを意味する。
上記のように、第3実施形態では1つの回転電機120しか用いない。このため、第3実施形態では、主にMOT走行モード及びENG走行モードを用いる。第1・第2実施形態(図3)と同様、第3実施形態でも、走行モードの選択は、主として、車速V及び車両10Aの走行駆動力Fdに基づいて行われる。
[C-3-1.概要]
第3実施形態では、MOT走行モードと、ENG走行モードと、回生モードとを用いる。第1・第2実施形態と同様、第3実施形態では、MOT走行モード及びENG走行モードは、主として、車速V及び車両10Aの走行駆動力Fdに応じて選択される。
次に、第3実施形態のMOTクルーズ制御について説明する。第3実施形態のMOTクルーズ制御は、モータ・ジェネレータ120を用いて低速クルーズ又は中速クルーズを行う制御である。
以上のような第3実施形態によれば、第1・第2実施形態の効果に加え又はこれに代えて、以下の効果を奏することができる。
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
第1・第2実施形態の車両10は、エンジン20、ジェネレータ22及び走行モータ24を有し(図1)、第3実施形態の車両10Aは、エンジン20及びモータ・ジェネレータ120を有した(図10)。しかしながら、例えば、回転速度Ntrc又はNmgが共振領域Rr内にある場合、回転速度Ntrc又はNmgを共振領域Rrから外す観点からすれば、これに限らない。例えば、車両10は、エンジン20と3つの回転電機を有する構成とすることも可能である。
第1・第2実施形態の第1回転電機22及び第2回転電機24及び第3実施形態の回転電機120は、いずれも3相交流ブラシレス式とした。しかしながら、例えば、回転速度Ntrc又はNmgが共振領域Rr内にある場合、回転速度Ntrc又はNmgを共振領域Rrから外す観点からすれば、これに限らない。第1回転電機22及び第2回転電機24並びに第3実施形態の回転電機120は、直流式又はブラシ式としてもよい。
第3実施形態では第1~第3クラッチ130、132、134を設けた(図10)。しかしながら、例えば、エンジン20による走行時にモータ・ジェネレータ120を切り離す観点からすれば、これに限らない。例えば、第3クラッチ134を省略することも可能である。
第1・第2実施形態ではトルクリミッタ32を設けた(図1及び図2)。しかしながら、例えば、エンジン20による走行時に回転電機を切り離す観点からすれば、これに限らない。例えば、トルクリミッタ32を省略することも可能である。或いは、第1・第2実施形態において走行モータ24と第2分岐点78の間に別のトルクリミッタを設けることも可能である。第3実施形態も同様である。
第1実施形態では、TRCモータ24の回転速度Ntrcが共振領域Rr内にある場合(図4のS17:FALSE)、TRCクラッチ30及びTRCモータ24をオフにした(S19)。しかしながら、例えば、回転速度Ntrcが共振領域Rr内にある場合、回転速度Ntrcを共振領域Rrから外す観点からすれば、これに限らない。例えば、TRCモータ24をオフにせず、その出力を減少又は増加させることで、回転速度Ntrcを共振領域Rrから外してもよい。その場合、目標クルーズ車速Vtarcを増加又は減少させてもよい。
第1実施形態では、図4に示すフローでMOTクルーズ制御を行った。しかしながら、例えば、本発明の効果を得られる場合、フローの内容(各ステップの順番)は、これに限らない。例えば、ステップS13~S16と、ステップS17~S20の位置を入れ替えることが可能である。第2・第3実施形態も同様である。
20…エンジン(内燃機関、車載装置、第1車載装置)
22…ジェネレータ(第1回転電機) 24…走行モータ(第2回転電機)
30、134…第3クラッチ(TRCクラッチ、切替装置)
34…車輪 54…ECU(制御回路)
76…第3伝達経路(伝達経路)
80…エアコンディショナ(車載装置、第2車載装置)
82…オーディオ装置(車載装置、第3車載装置)
120…モータ・ジェネレータ(回転電機)
Fdreq…要求駆動力 Ngen…ジェネレータの回転速度
Nmg…モータ・ジェネレータの回転速度
Nr…共振速度(共振周波数)
Ntrc…TRCモータの回転速度 Rr…共振領域
THfd…駆動力閾値
THntrc1…第1回転速度閾値(第1周波数)
THntrc2…第2回転速度閾値(第2周波数)
THΔv…低下量閾値 V…車速
ΔV…車速の低下量
Claims (7)
- 車輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機が発生した動力を前記車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記回転電機と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記切替装置及び前記回転電機を制御する制御回路と
を備える車両であって、
前記制御回路は、
前記回転電機の共振周波数よりも小さい第1周波数と、前記共振周波数よりも大きい第2周波数により規定される共振領域を設定し、
前記車両の要求駆動力が駆動力閾値よりも低いか否か及び前記回転電機の回転速度が前記共振領域内にあるか否かを判定し、
前記要求駆動力が前記駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある場合、前記切替装置を前記非接続状態に切り替えると共に、前記回転電機の回転速度を前記共振領域から外す共振抑制制御を実行し、
前記回転電機の共振周波数は、前記回転電機のステータに固有の共振周波数であり、
前記車両は、音源である車載装置として内燃機関を備え、
前記制御回路は、
前記内燃機関の負荷が負荷閾値以下であるか否か又は前記内燃機関が停止しているか否かを判定し、
前記内燃機関の負荷が前記負荷閾値以下でない場合、又は、前記内燃機関が停止していない場合、前記要求駆動力が前記駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある状態であっても、前記共振抑制制御を制限する
ことを特徴とする車両。 - 車輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機が発生した動力を前記車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記回転電機と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記切替装置及び前記回転電機を制御する制御回路と
を備える車両であって、
前記制御回路は、
前記回転電機の共振周波数よりも小さい第1周波数と、前記共振周波数よりも大きい第2周波数により規定される共振領域を設定し、
前記車両の要求駆動力が駆動力閾値よりも低いか否か及び前記回転電機の回転速度が前記共振領域内にあるか否かを判定し、
前記要求駆動力が前記駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある場合、前記切替装置を前記非接続状態に切り替えると共に、前記回転電機の回転速度を前記共振領域から外す共振抑制制御を実行し、
前記回転電機の共振周波数は、前記回転電機のステータに固有の共振周波数であり、
前記車両は、音源である第1車載装置及び第2車載装置を備え、
前記制御回路は、
前記第1車載装置の負荷が第1負荷閾値以下であり且つ前記第2車載装置の負荷が第2負荷閾値以下であるか否か、又は前記第1車載装置及び前記第2車載装置が停止しているか否かを判定し、
前記第1車載装置の負荷が前記第1負荷閾値以下でない場合、若しくは前記第2車載装置の負荷が前記第2負荷閾値以下でない場合、又は前記第1車載装置若しくは前記第2車載装置が停止していない場合、前記要求駆動力が前記駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある状態であっても、前記共振抑制制御を制限する
ことを特徴とする車両。 - 請求項1又は2に記載の車両において、
前記共振抑制制御に際し、前記制御回路は、前記回転電機の出力を低下させる又は前記回転電機を停止させる
ことを特徴とする車両。 - 請求項3に記載の車両において、
前記制御回路は、
前記共振抑制制御の実行中に、車速の低下量が低下量閾値を超えたか否かを監視し、
前記車速の低下量が前記低下量閾値を超えた場合、前記切替装置を前記非接続状態から前記接続状態に切り替えると共に、前記回転電機が発生する前記動力を増加させる
ことを特徴とする車両。 - 車輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機が発生した動力を前記車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記回転電機と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記切替装置及び前記回転電機を制御する制御回路と
を備える車両の制御方法であって、
前記制御回路は、
前記回転電機の共振周波数よりも小さい第1周波数と、前記共振周波数よりも大きい第2周波数により規定される共振領域を設定し、
所定条件の成立時において前記回転電機の回転速度が前記共振領域内にあるか否かを判定し、
前記回転速度が前記共振領域内にある場合、前記切替装置を前記非接続状態に切り替えると共に、前記回転速度を前記共振領域から外す共振抑制制御を実行し、
前記回転電機の共振周波数は、前記回転電機のステータに固有の共振周波数であり、
前記車両は、音源である車載装置として内燃機関を備え、
前記制御回路は、
前記内燃機関の負荷が負荷閾値以下であるか否か又は前記内燃機関が停止しているか否かを判定し、
前記内燃機関の負荷が前記負荷閾値以下でない場合、又は、前記内燃機関が停止していない場合、前記車両の要求駆動力が駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある状態であっても、前記共振抑制制御を制限する
ことを特徴とする車両の制御方法。 - 車輪を駆動する回転電機と、
前記回転電機が発生した動力を前記車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記回転電機と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記切替装置及び前記回転電機を制御する制御回路と
を備える車両の制御方法であって、
前記制御回路は、
前記回転電機の共振周波数よりも小さい第1周波数と、前記共振周波数よりも大きい第2周波数により規定される共振領域を設定し、
所定条件の成立時において前記回転電機の回転速度が前記共振領域内にあるか否かを判定し、
前記回転速度が前記共振領域内にある場合、前記切替装置を前記非接続状態に切り替えると共に、前記回転速度を前記共振領域から外す共振抑制制御を実行し、
前記回転電機の共振周波数は、前記回転電機のステータに固有の共振周波数であり、
前記車両は、音源である第1車載装置及び第2車載装置を備え、
前記制御回路は、
前記第1車載装置の負荷が第1負荷閾値以下であり且つ前記第2車載装置の負荷が第2負荷閾値以下であるか否か、又は前記第1車載装置及び前記第2車載装置が停止しているか否かを判定し、
前記第1車載装置の負荷が前記第1負荷閾値以下でない場合、若しくは前記第2車載装置の負荷が前記第2負荷閾値以下でない場合、又は前記第1車載装置若しくは前記第2車載装置が停止していない場合、前記車両の要求駆動力が駆動力閾値よりも低く且つ前記回転速度が前記共振領域内にある状態であっても、前記共振抑制制御を制限する
ことを特徴とする車両の制御方法。 - 請求項5又は6に記載の車両の制御方法において、
前記所定条件は、前記回転電機によるクルーズ走行を行う回転電機クルーズ走行モードが選択されていることを含む
ことを特徴とする車両の制御方法。
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