JP2020196408A - Vehicular control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.
特許文献1には、動力源として内燃機関及び回転電機(電動機)を備えるハイブリッド車両の制御装置として、バッテリ充電量が所定の第1充電量以下になると内燃機関を始動させ、バッテリ充電量が第1充電量よりも大きい第2充電量以下になるとヒータによって内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置を暖機するように構成されたものが開示されている。すなわち特許文献1には、従来の車両の制御装置として、内燃機関の始動前に触媒装置を予め暖機するように構成されたものが開示されている。
In
しかしながら、前述した従来の車両の制御装置の構成では、バッテリ充電量が第1充電量以下になる前に触媒装置の暖機を確実に完了させようとすると、第2充電量を比較的高い値に設定する必要がある。そのため、バッテリ充電量が第1充電量以下になる前に触媒装置の暖機が完了する場合がある。このような場合において、触媒装置の暖機が完了したときに仮に触媒装置の暖機を終了して内燃機関を始動させると、バッテリ充電量が第1充電量以下になる前に、回転電機の出力のみで走行するEV走行が終了することになるので、EV走行距離が短くなる。また、触媒装置の暖機が完了したときに、仮にヒータによる触媒装置の加熱を停止したとすると、バッテリ充電量が第1充電量以下になるまでの間に触媒装置の温度が低下することになるため、内燃機関の始動後の排気エミッションが悪化するおそれがある。 However, in the configuration of the conventional vehicle control device described above, if the warm-up of the catalyst device is surely completed before the battery charge amount becomes equal to or less than the first charge amount, the second charge amount is set to a relatively high value. Must be set to. Therefore, the warm-up of the catalyst device may be completed before the battery charge amount becomes equal to or less than the first charge amount. In such a case, if the warm-up of the catalyst device is completed and the warm-up of the catalyst device is finished and the internal combustion engine is started, the rotating electric machine may be charged before the battery charge becomes equal to or less than the first charge. Since the EV traveling traveling only with the output is completed, the EV traveling distance is shortened. Further, if the heating of the catalyst device by the heater is stopped when the warm-up of the catalyst device is completed, the temperature of the catalyst device will drop until the battery charge amount becomes equal to or less than the first charge amount. Therefore, the exhaust emission after the start of the internal combustion engine may be deteriorated.
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、EV走行距離が短くなるのを抑制しつつ、内燃機関の始動後における排気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to suppress deterioration of exhaust emission after starting of an internal combustion engine while suppressing shortening of EV mileage.
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、車両は、内燃機関と、内燃機関の排気通路に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材に触媒を担持させた電気加熱式の触媒装置と、充放電可能なバッテリと、バッテリの電力によって駆動される回転電機と、を備える。この車両を制御するための制御装置は、バッテリの充電量が所定の第1充電量以上のときは、回転電機の出力を制御して車両を走行させ、バッテリの充電量が第1充電量未満のときは、内燃機関及び前記回転電機の出力を制御して車両を走行させる走行制御部と、バッテリの充電量が第1充電量よりも大きい第2充電量から第1充電量に低下するまでの間、導電性基材に電力を供給して触媒装置を暖機する触媒暖機制御部と、を備える。そして触媒暖機制御部は、導電性基材に対する電力供給中に、導電性基材の温度が所定の活性化温度になったときは、導電性基材に供給する基材供給電力を、導電性基材の温度を活性化温度に維持可能な所定の保温電力に制御するように構成される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, the vehicle is provided with an internal combustion engine and a catalyst on a conductive base material which is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and generates heat when energized. It includes an electrically heated catalyst device, a rechargeable battery, and a rotary electric machine driven by the power of the battery. When the charge amount of the battery is equal to or more than the predetermined first charge amount, the control device for controlling the vehicle controls the output of the rotary electric machine to drive the vehicle, and the charge amount of the battery is less than the first charge amount. In this case, the traveling control unit that controls the output of the internal combustion engine and the rotary electric machine to drive the vehicle, and the battery charge amount is reduced from the second charge amount larger than the first charge amount to the first charge amount. In the meantime, a catalyst warm-up control unit that supplies electric power to the conductive base material to warm up the catalyst device is provided. Then, when the temperature of the conductive base material reaches a predetermined activation temperature during power supply to the conductive base material, the catalyst warm-up control unit transmits the base material supply power supplied to the conductive base material. It is configured to control the temperature of the sex substrate to a predetermined heat retention power that can maintain the activation temperature.
また本発明の別の態様によれば、車両は、内燃機関と、内燃機関の排気通路に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材に触媒を担持させた電気加熱式の触媒装置と、充放電可能なバッテリと、バッテリの電力によって駆動される回転電機と、を備える。この車両を制御するための制御装置は、バッテリの充電量が所定の第1充電量以上のときは、回転電機の出力を制御して車両を走行させ、バッテリの充電量が第1充電量未満のときは、内燃機関及び前記回転電機の出力を制御して車両を走行させる走行制御部と、バッテリの充電量が第1充電量よりも大きい第2充電量から第1充電量に低下するまでの間、導電性基材に供給する電力を制御して触媒装置を暖機する触媒暖機制御部と、を備える。そして触媒暖機制御部は、バッテリの充電量が第1充電量になったときに導電性基材の温度が所定の活性化温度になるように、実走行負荷と予測走行負荷とに基づいて、導電性基材に供給する基材供給電力を制御するように構成される。 Further, according to another aspect of the present invention, the vehicle is an electric heating type catalyst device in which a catalyst is supported on an internal combustion engine and a conductive base material which is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and generates heat when energized. A rechargeable battery and a rotary electric machine driven by the electric power of the battery are provided. When the charge amount of the battery is equal to or more than the predetermined first charge amount, the control device for controlling the vehicle controls the output of the rotary electric machine to drive the vehicle, and the charge amount of the battery is less than the first charge amount. In this case, the traveling control unit that controls the output of the internal combustion engine and the rotary electric machine to drive the vehicle, and the battery charge amount is reduced from the second charge amount larger than the first charge amount to the first charge amount. In the meantime, a catalyst warm-up control unit for controlling the electric power supplied to the conductive substrate to warm up the catalyst device is provided. Then, the catalyst warm-up control unit is based on the actual running load and the predicted running load so that the temperature of the conductive base material becomes a predetermined activation temperature when the charge amount of the battery reaches the first charge amount. , It is configured to control the base material supply power supplied to the conductive base material.
本発明のこれらの態様によれば、EV走行距離が短くなるのを抑制しつつ、内燃機関の始動後における排気エミッションの悪化を抑制することができる。 According to these aspects of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the exhaust emission after the start of the internal combustion engine while suppressing the shortening of the EV mileage.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, similar components are given the same reference numbers.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による車両100、及び車両100を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
本実施形態による車両100は、内燃機関10と、動力分割機構20と、第1回転電機30と、第2回転電機40と、バッテリ50と、昇圧コンバータ60と、第1インバータ70と、第2インバータ80と、を備えるハイブリッド車両であり、内燃機関10及び第2回転電機40の一方又は双方の動力を、最終減速装置1を介して車輪駆動軸2に伝達することができるように構成される。また車両100は、これら内燃機関10以外にも、地図データベース95と、GPS受信機96と、ナビゲーション装置97と、を備える。
The
内燃機関10は、機関本体11に形成された各気筒12内で燃料を燃焼させて、クランクシャフト(図示せず)に連結された出力軸13を回転させるための動力を発生させる。各気筒12から排気通路14に排出された排気は、排気通路14を流れて大気中に排出される。排気通路14には、排気中の有害物質を浄化するための電気加熱式の触媒装置15が設けられる。
The
電気加熱式の触媒装置15は、導電性基材151と、一対の電極152と、電圧調整回路153と、触媒温度センサ210と、を備える。
The electroheating
導電性基材151は、例えば炭化ケイ素(SiC)や二珪化モリブデン(MoSi2)などの通電されることにより発熱する材料によって形成される。導電性基材151には、排気の流れ方向に沿って、断面形状が格子形状(又はハニカム形状)の複数の通路(以下「単位セル」という。)が形成されており、各単位セルの表面に触媒が担持されている。導電性基材151に担持させる触媒は特に限られるものではなく、種々の触媒の中から所望の排気浄化性能を得るために必要な触媒を適宜選択して導電性基材151に担持させることができる。
The
一対の電極152は、導電性基材151に電圧を印加するための部品である。一対の電極152は、それぞれ導電性基材151に電気的に接続されると共に、電圧調整回路153を介してバッテリ50に接続される。一対の電極152を介して導電性基材151に電圧を印加することで、導電性基材151に電流が流れて導電性基材151が発熱し、導電性基材151に担持された触媒が加熱される。
The pair of
一対の電極152によって導電性基材151に印加する電圧は、電子制御ユニット200によって電圧調整回路153を制御することで調整可能であり、例えばバッテリ50の電圧をそのまま印加することも、バッテリ50の電圧を任意の電圧まで降圧させて印加することも可能である。このように本実施形態では、電子制御ユニット200によって電圧調整回路153を制御することで、導電性基材151に供給する電力(以下「基材供給電力」という。)Ph[kW]を任意の電力に制御することができるようになっている。
The voltage applied to the
触媒温度センサ210は、導電性基材151の近傍、かつ排気流れ方向下流側に設けられており、導電性基材151の温度(以下「触媒床温」という。)TEHC[℃]を検出する。
The
動力分割機構20は、内燃機関10の動力を、車輪駆動軸2を回転させるための動力と、第1回転電機30を回生駆動させるための動力と、の2系統に分割するための遊星歯車であって、サンギヤ21と、リングギヤ22と、ピニオンギヤ23と、プラネタリキャリア24と、を備える。
The
サンギヤ21は外歯歯車であり、動力分割機構20の中央に配置される。サンギヤ21は、第1回転電機30の回転軸33と連結されている。
The
リングギヤ22は内歯歯車であり、サンギヤ21と同心円上となるように、サンギヤ21の周囲に配置される。リングギヤ22は、第2回転電機40の回転軸33と連結される。また、リングギヤ22には、車輪駆動軸2に対して最終減速装置1を介してリングギヤ22の回転を伝達するためのドライブギヤ3が一体化されて取り付けられている。
The
ピニオンギヤ23は外歯歯車であり、サンギヤ21及びリングギヤ22と噛み合うように、サンギヤ21とリングギヤ22との間に複数個配置される。
The
プラネタリキャリア24は、内燃機関10の出力軸13に連結されており、出力軸13を中心にして回転する。またプラネタリキャリア24は、プラネタリキャリア24が回転したときに、各ピニオンギヤ23が個々に回転(自転)しながらサンギヤ21の周囲を回転(公転)することができるように、各ピニオンギヤ23にも連結されている。
The
第1回転電機30は、例えば三相の交流同期型のモータジュネレータであり、サンギヤ21に連結された回転軸33の外周に取り付けられて複数の永久磁石が外周部に埋設されたロータ31と、回転磁界を発生させる励磁コイルが巻き付けられたステータ32と、を備える。第1回転電機30は、バッテリ50からの電力供給を受けて力行駆動する電動機としての機能と、内燃機関10の動力を受けて回生駆動する発電機としての機能と、を有する。
The first rotating
本実施形態では、第1回転電機30は主に発電機として使用される。そして、内燃機関10の始動時に出力軸13を回転させてクランキングを行うときには電動機として使用され、スタータとしての役割を果たす。
In this embodiment, the first rotary
第2回転電機40は、例えば三相の交流同期型のモータジュネレータであり、リングギヤ22に連結された回転軸43の外周に取り付けられて複数の永久磁石が外周部に埋設されたロータ41と、回転磁界を発生させる励磁コイルが巻き付けられたステータ42と、を備える。第2回転電機40は、バッテリ50からの電力供給を受けて力行駆動する電動機としての機能と、車両の減速時などに車輪駆動軸2からの動力を受けて回生駆動する発電機としての機能と、を有する。
The second rotating
バッテリ50は、例えばニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池である。本実施形態では、バッテリ50として、定格電圧が200V程度のリチウムイオン二次電池を使用している。バッテリ50は、バッテリ50の充電電力を第1回転電機30及び第2回転電機40に供給してそれらを力行駆動することができるように、また、第1回転電機30及び第2回転電機40の発電電力をバッテリ50に充電できるように、昇圧コンバータ60等を介して第1回転電機30及び第2回転電機40に電気的に接続される。
The
また、本実施形態によるバッテリ50は、例えば家庭用コンセントなどの外部電源からの充電が可能なように、充電制御回路51及び充電リッド52を介して外部電源と電気的に接続可能に構成される。したがって本実施形態による車両100は、いわゆるプラグインハイブリッド車両である。充電制御回路51は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて、外部電源から供給される交流電流を直流電流に変換し、入力電圧をバッテリ電圧まで昇圧して外部電源の電力をバッテリ50に充電することが可能な電気回路である。
Further, the
昇圧コンバータ60は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて一次側端子の端子間電圧を昇圧して二次側端子から出力し、逆に電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて二次側端子の端子間電圧を降圧して一次側端子から出力することが可能な電気回路を備える。昇圧コンバータ60の一次側端子はバッテリ50の出力端子に接続され、二次側端子は第1インバータ70及び第2インバータ80の直流側端子に接続される。
The
第1インバータ70及び第2インバータ80は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて直流側端子から入力された直流電流を交流電流(本実施形態では三相交流電流)に変換して交流側端子から出力し、逆に電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて交流側端子から入力された交流電流を直流電流に変換して直流側端子から出力することが可能な電気回路をそれぞれ備える。第1インバータ70の直流側端子は昇圧コンバータ60の二次側端子に接続され、第1インバータ70の交流側端子は第1回転電機30の入出力端子に接続される。第2インバータ80の直流側端子は昇圧コンバータ60の二次側端子に接続され、第2インバータ80の交流側端子は第2回転電機40の入出力端子に接続される。
The
地図データベース95は、地図情報に関するデータベースである。この地図データベース95は、例えば車両に搭載されたハードディスクドライブ(HDD;Hard Disk Drive)内に記憶されている。地図情報には、道路の位置情報や道路形状の情報(例えば勾配や、カーブと直線部の種別、カーブの曲率など)、交差点及び分岐点の位置情報、道路種別、制限車速などの各種の道路情報が含まれる。
The
GPS受信機96は、3個以上のGPS衛星からの信号を受信して車両100の緯度及び経度を特定し、車両100の現在位置を検出する。GPS受信機96は、検出した車両100の現在位置情報を電子制御ユニット200に送信する。
The
ナビゲーション装置97は、GPS受信機96で検出した車両100の現在位置情報や地図データベース95の地図情報、ドライバが設定した目的地などに基づいて、車両100の予想経路を設定し、設定した予想経路に関する情報をナビゲーション情報として電子制御ユニット200に送信する。
The
電子制御ユニット200は、双方向性バスによって相互に接続された中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、入力ポート、及び出力ポートを備えたマイクロコンピュータである。
The
電子制御ユニット200には、バッテリ充電量SOCを検出するためのSOCセンサ211や、アクセルペダル220の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ212、機関回転速度などを算出するための信号として、機関本体11のクランクシャフト(図示せず)が例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ213、車両100の起動及び停止を判断するためのスタートスイッチ214などの各種センサからの出力信号が入力される。
The
電子制御ユニット200は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、各制御部品を駆動して車両100を制御する。以下、電子制御ユニット200が実施する本実施形態による車両100の制御について説明する。
The
電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCに基づいて、走行モードをEV(Electric Vehicle)モード、又はCS(Charge Sustaining;充電維持)モードのいずれか一方に切り替えて車両100を走行させる。具体的には、電子制御ユニット200は、バッテリ充電量が所定のモード切替充電量SOC1(例えば満充電量の10%)よりも大きいときは、車両100の走行モードをEVモードに設定する。なおモード切替充電量SOC1は、適宜変更可能である。
The
EVモードは、バッテリ50の充電電力を優先的に利用して第2回転電機40を力行駆動させ、少なくとも第2回転電機40の動力を車輪駆動軸2に伝達して車両100を走行させるモードである。
The EV mode is a mode in which the charging power of the
電子制御ユニット200は、走行モードがEVモードのときは、内燃機関10を停止させた状態でバッテリ50の充電電力を使用して第2回転電機40を力行駆動させ、第2回転電機40の動力のみにより車輪駆動軸2を回転させて、車両100を走行させる。すなわち電子制御ユニット200は、走行モードがEVモードのときは、内燃機関10を停止させた状態で、走行負荷に応じた要求出力となるように、走行負荷に基づいて第2回転電機40の出力を制御して車両100を走行させる。
When the traveling mode is the EV mode, the
一方で電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下のときは、車両100の走行モードをCS(Charge Sustaining;充電維持)モードに設定する。
On the other hand, when the battery charge amount SOC is mode switching charge amount SOC1 or less, the
CSモードは、バッテリ充電量SOCがCSモードに切り替えられたときのバッテリ充電量(以下「維持充電量」)に維持されるように、車両100を走行させるモードである。
The CS mode is a mode in which the
電子制御ユニット200は、走行モードがCSモードのときは、走行モードをさらにCSEVモード、又はCSHVモードのいずれか一方に切り替えて、車両100を走行させる。具体的には電子制御ユニット200は、走行モードがCSモードのときは、走行負荷が切替負荷未満であれば走行モードをCSEVモードに設定し、走行負荷が切替負荷以上であれば走行モードをCSHVモードに設定する。そして電子制御ユニット200は、図2に示すように、バッテリ充電量SOCが少ないときほど切替負荷が小さくなるように、バッテリ充電量SOCに応じて切替負荷を変化させる。
When the traveling mode is the CS mode, the
CSEVモードは、前述したEVモードと同様に、バッテリ50の充電電力を優先的に利用して第2回転電機40を力行駆動させ、少なくとも第2回転電機40の動力を車輪駆動軸2に伝達して車両100を走行させるモードである。すなわち、内燃機関10を停止させた状態でバッテリ50の充電電力を使用して第2回転電機40を力行駆動させ、第2回転電機40の動力のみにより車輪駆動軸2を回転させて、車両100を走行させるモードである。
In the CSEV mode, as in the EV mode described above, the charging power of the
CSHVモードは、内燃機関10を運転させると共に第1回転電機30の発電電力を優先的に利用して第2回転電機40を力行駆動させ、内燃機関10及び第2回転電機40の双方の動力を車輪駆動軸2に伝達して車両100を走行させるモードである。電子制御ユニット200は、走行モードがCSHVモードのときは、内燃機関10の動力を動力分割機構20によって2系統に分割し、分割した内燃機関10の一方の動力を車輪駆動軸2に伝達すると共に、他方の動力によって第1回転電機30を回生駆動させる。そして、基本的に第1回転電機30の発電電力によって第2回転電機40を力行駆動し、内燃機関10の一方の動力に加えて第2回転電機40の動力を車輪駆動軸2に伝達して車両100を走行させる。
In the CSHV mode, the
このように電子制御ユニット200は、走行モードがCSモードのときは、走行負荷に応じた要求出力となるように、バッテリ充電量SOCと走行負荷とに基づいて内燃機関10及び第2回転電機40の出力を制御して車両100を走行させる。バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1のときの切替負荷は低いため、車両走行中にバッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1まで低下して走行モードがEVモードからCSモードに切り替わったときには、基本的に内燃機関10が始動されることになる。したがってCSモードは、基本的に内燃機関10を運転させることを前提として、内燃機関10の熱効率が悪い条件下においては第2回転電機40の出力のみで車両100の走行させることができるようにした走行モードということもできる。
As described above, when the traveling mode is the CS mode, the
なお電子制御ユニット200は、走行モードがCSモードの場合に、車両100の停車時においてバッテリ充電量が維持充電量未満になっているときは、バッテリ充電量が維持充電量以上となるように、内燃機関10の動力によって第1回転電機30を回生駆動し、第1回転電機30の発電電力によってバッテリ50を充電させる。
In the
ここで前述したように、CSモードは基本的に内燃機関10を運転させることを前提とした走行モードであり、走行モードがEVモードからCSモードに切り替わった後は、基本的に内燃機関10が始動されることになる。そしてEVモードからCSモードへの切り替わりは、バッテリ充電量SOCに依存する。EVモードからCSモードに切り替わって内燃機関10が始動されると、機関本体11の各気筒12から排気通路14に排出された排気が、排気通路14を流れて大気中に排出されることになる。
As described above, the CS mode is basically a traveling mode on the premise that the
排気中の有害物質は、触媒装置15の暖機が完了している場合、すなわち触媒床温TEHC[℃]が、導電性基材151に担持させた触媒の排気浄化機能が活性化する所定の活性化温度TEHC1以上となっている場合には、触媒装置15で浄化することができる。
Hazardous substances in the exhaust are determined when the warm-up of the
一方で、内燃機関10の始動直後など、触媒装置15の暖機が完了する前においては、排気中の有害物質を触媒装置15で十分に浄化することができないので、排気エミッションが悪化することになる。したがって、機関始動後の排気エミッションの悪化を抑制するには、EVモード中に導電性基材151に対する通電を開始して触媒装置15の暖機を開始し、CSモードに切り替わる前に触媒装置15の暖機を完了させておくことが望ましい。
On the other hand, before the warm-up of the
そこで例えば、EVモード中にバッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きい暖機開始充電量SOC2まで低下したら、導電性基材151に対する通電を開始して触媒装置15を暖機し、バッテリ充電量SOCが暖機開始充電量SOC2からモード切替充電量SOC1に低下するまでの間に、すなわちEVモードからCSモードに切り替わるまでの間のEVモード中に、触媒装置15の暖機を完了させることが考えられる。
Therefore, for example, when the battery charge amount SOC drops to the warm-up start charge amount SOC2 larger than the mode switching charge amount SOC1 during the EV mode, energization of the
しかしながら、EVモード中に導電性基材151に対する通電を開始して触媒装置15を暖機する場合、導電性基材151を加熱するために導電性基材151に供給する基材供給電力Phの他にも、第2回転電機40を力行駆動するための電力やエアコン等の各種の補機類を駆動するための電力、すなわち車両100を走行させるための走行用電力が必要になる。
However, when warming up the
そのため、バッテリ充電量SOCが暖機開始充電量SOC2からモード切替充電量SOC1に低下するまでの間に確実に触媒装置15の暖機を完了させるには、走行用電力を十分に確保する必要があり、この走行用電力を大きく見積もってしまうと、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になる前に触媒装置15の暖機が完了してしまうおそれがある。
Therefore, in order to reliably complete the warm-up of the
このとき、仮にバッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になるまで、導電性基材151に対して触媒装置15の暖機が完了する前と同様の電力(後述する定格電力Pmax)を供給して導電性基材151を加熱し続けると、電力を無駄に消費することになるため、EVモードで走行可能な距離(以下「EV走行距離」という。)が短くなってしまう。また、導電性基材151が過剰に加熱されてしまって、例えば導電性基材151が部分的に溶損するなどして劣化するおそれがある。
At this time, until the battery charge amount SOC becomes the mode switching charge amount SOC1 or less, the same electric power (rated power P max, which will be described later) as before the warm-up of the
また、仮に触媒装置15の暖機が完了した時点で走行モードをCSモードに切り替えるようにしたとすると、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になる前に走行モードがCSモードに切り替えられることになるので、EV走行距離が短くなってしまう。また、仮に触媒装置15の暖機が完了した時点で導電性基材151に対する通電を停止したとすると、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になるまでの間に導電性基材151の温度が低下することになるため、内燃機関10の始動後の排気エミッションが悪化するおそれがある。
Further, if the traveling mode is switched to the CS mode when the warm-up of the
そこで本実施形態では、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になる前に触媒装置15の暖機が完了した場合、すなわちバッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になる前に触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1に達したときは、導電性基材151に対して、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1に維持できる程度の電力を供給して、触媒装置15の保温を図ることとした。以下、この本実施形態による触媒暖機制御について説明する。
Therefore, in the present embodiment, when the warm-up of the
図3は、本実施形態による触媒暖機制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット200は、本ルーチンを所定の演算周期(例えば10[ms])で繰り返し実行する。
FIG. 3 is a flowchart illustrating the catalyst warm-up control according to the present embodiment. The
ステップS1において、電子制御ユニット200は、触媒保温フラグF2が0に設定されているか否かを判定する。触媒保温フラグF2は、触媒装置15の保温を開始したときに1に設定されるフラグであって、初期値は0に設定されている。電子制御ユニット200は、触媒保温フラグF2が0であれば、ステップS2の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、触媒保温フラグF2が1であれば、ステップS8の処理に進む。
In step S1, the
ステップS2において、電子制御ユニット200は、触媒暖機開始フラグF1が0に設定されているか否かを判定する。触媒暖機開始フラグF1は、触媒装置15の暖機を開始したときに1に設定されるフラグであって、初期値は0に設定されている。電子制御ユニット200は、触媒暖機開始フラグF1が0であれば、ステップS3の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、触媒暖機開始フラグF1が1であれば、ステップS6の処理に進む。
In step S2, the
ステップS3において、電子制御ユニット200は、暖機開始充電量SOC2を設定する。本実施形態では電子制御ユニット200は、下記の(1)式に基づいて、暖機開始充電量SOC2を設定する。
なお(1)式において、電力量Eh[kWh]は、触媒床温TEHCを、導電性基材151に通電を開始したときの初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1まで昇温させるために必要な電力量であり、導電性基材151の熱容量をCとすると、(2)式によって算出することができる。
In the equation (1), the electric energy E h [kWh] is required to raise the catalyst bed temperature TEHC from the initial temperature TEHC0 when the
また(1)式において、電力量Ep[kWh]は、触媒床温TEHCを初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1に昇温させるまでの間に必要な走行用電力量の予測値であり、導電性基材151に対する通電を開始した後の予測走行負荷をPpとすると、(3)式によって算出することができる。予測走行負荷Ppは、例えば、GPS受信機96によって検出された車両100の現在位置情報、ナビゲーション装置97によって設定された予想経路上の地図情報(例えば勾配や道路種別、制限車速、平均曲率等)、及び、時間帯や季節などから予想される補機の使用状況等に基づいて算出することができる。
Further, in the equation (1), the electric energy E p [kWh] is a predicted value of the electric energy required for traveling until the catalyst bed temperature TEHC is raised from the initial temperature TEHC0 to the activation temperature TEHC1, and is conductive. the predicted running load after the start of the energization of
(3)式における時間T[sec]は、触媒床温TEHCを初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1に昇温させるまでに必要な加熱時間であり、本実施形態では、触媒床温TEHCが初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1に昇温するまでの間は、基材供給電力Phを一定の定格電力Pmaxに制御しているため、(4)式によって算出することができる。 The time T [sec] in the equation (3) is a heating time required for raising the catalyst bed temperature TEHC from the initial temperature TEHC0 to the activation temperature TEHC1, and in the present embodiment, the catalyst bed temperature TEHC is the initial temperature. between TEHC0 until heated to the activation temperature TEHC1, since controlling the substrate supply power P h to a constant rated power P max, can be calculated by equation (4).
また(1)式において、電力量α[kWh]は、任意に設定することが可能な余裕代である。 Further, in the equation (1), the electric energy α [kWh] is a margin allowance that can be arbitrarily set.
ステップS4において、電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCが、暖機開始充電量SOC2以下になったか否かを判定する。電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCが暖機開始充電量SOC2以下であれば、導電性基材151に対する通電を開始するためにステップS5の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCが暖機開始充電量SOC2よりも大きければ、今回の処理を終了する。
In step S4, the
ステップS5において、電子制御ユニット200は、触媒暖機開始フラグF1を1に設定する。
In step S5, the
ステップS6において、電子制御ユニット200は、基材供給電力Phが定格電力Pmaxとなるように電圧調整回路153を制御して、触媒装置15を暖機する。
In step S6, the
ステップS7において、電子制御ユニット200は、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット200は、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1以上になっていれば、ステップS8の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1未満であれば、今回の処理を終了する。
In step S7, the
ステップS8において、電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きいか否かを判定する。電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きければ、ステップS9の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下であれば、ステップS11の処理に進む。
In step S8, the
ステップS9において、電子制御ユニット200は、触媒保温フラグF2を1に設定する。
In step S9, the
ステップS10において、電子制御ユニット200は、基材供給電力Phが予め設定された保温電力Pkとなるように電圧調整回路153を制御して、触媒装置15を保温する。保温電力Pkは、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1に維持できる程度の電力であり、定格電力Pmaxよりも低い電力である。
In step S10, the
ステップS11において、電子制御ユニット200は、導電性基材151に対する通電を停止して(すなわち基材供給電力Phをゼロにして)、内燃機関10を始動させる。
In step S11, the
ステップS12において、電子制御ユニット200は、触媒暖機開始フラグF1、及び触媒保温フラグF2を0に戻す。
In step S12, the
図4は、本実施形態による触媒暖機制御の動作について説明するタイムチャートである。 FIG. 4 is a time chart illustrating the operation of the catalyst warm-up control according to the present embodiment.
時刻t1で、EVモード中に、バッテリ充電量SOCが前述した(1)式に基づいて算出された暖機開始充電量SOC2以下になると、基材供給電力Phが定格電力Pmaxとなるように電圧調整回路153が制御され、導電性基材151が加熱される。これにより、時刻t1以降は、触媒床温TEHCが、初期温度TEHC0から徐々に上昇していく。
At time t1, in the EV mode, the battery charge SOC is equal to or less than the warm-up start charge amount SOC2 calculated based on the equation (1) above, so that the base material supply power P h is the rated power P max The
時刻t2で、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1に達すると、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きいか否かが判定される。このタイムチャートでは、時刻t2の時点で、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きいため、基材供給電力Phが保温電力Pkとなるように電圧調整回路153が制御される。これにより、時刻t2以降は、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1に維持される。
When the catalyst bed temperature TEHC reaches the activation temperature TEHC1 at time t2, it is determined whether or not the battery charge amount SOC is larger than the mode switching charge amount SOC1. In this time chart, since the battery charge amount SOC is larger than the mode switching charge amount SOC1 at the time t2, the
そして時刻t3で、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になると、導電性基材151に対する通電が停止される。そして、走行モードがEVモードからCSモードに切り替わることになるので、基本的に導電性基材151に対する通電の停止と同時に内燃機関10が始動されることになる。なお、このときの走行負荷が低く、走行モードの切り替わりと同時に内燃機関10の始動が行われない場合には、内燃機関10が始動されるまでの間、触媒装置15の保温を継続するようにしてもよい。
Then, at time t3, when the battery charge amount SOC becomes the mode switching charge amount SOC1 or less, the energization of the
以上説明した本実施形態による車両100は、内燃機関10と、内燃機関10の排気通路14に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材151に触媒を担持させた電気加熱式の触媒装置15と、充放電可能なバッテリ50と、バッテリ50の電力によって駆動される第2回転電機40(回転電機)と、を備える。そして、この車両100を制御する電子制御ユニット200(制御装置)は、バッテリ充電量SOCが所定のモード切替充電量SOC1(第1充電量)以上のときは、第2回転電機40の出力を制御して車両100を走行させ、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1未満のときは、内燃機関10及び第2回転電機40の出力を制御して車両100を走行させる走行制御部と、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きい暖機開始充電量SOC2(第2充電量)からモード切替充電量SOC1に低下するまでの間、導電性基材151に電力を供給して触媒装置15を暖機する触媒暖機制御部と、を備える。
The
そして触媒暖機制御部は、導電性基材151に対する電力供給中に、導電性基材151の温度である触媒床温TEHCが所定の活性化温度TEHC1になったときは、導電性基材151に供給する基材供給電力Phを、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1に維持可能な所定の保温電力Pkに制御するように構成されている。より詳細には、触媒暖機制御部は、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1になるまでは、基材供給電力Phを、保温電力よりも大きい予め設定された所定の定格電力Pmax(第1電力)に制御するように構成されている。
Then, when the catalyst bed temperature TEHC, which is the temperature of the
これにより、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になる前に触媒装置15の暖機が完了した場合には、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になるまでの間、基材供給電力Phが、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1に維持可能な最低限の保温電力Pkに制御されることになる。そのため、無駄な電力消費を抑制しつつ、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になるまではEVモードで走行することができるため、EV走行距離が短くなるのを抑制できる。また、導電性基材151が過剰に加熱されるのを抑制できるので、導電性基材151が劣化するのを抑制することができる。さらには、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1以下になるまでの間に導電性基材151の温度が低下することがないため、内燃機関10の始動後の排気エミッションの悪化を抑制することができる。
As a result, if the warm-up of the
また本実施形態による触媒暖機制御部は、予測走行負荷Ppに基づいて算出される触媒装置の暖機中における走行用の電力量Epと、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1まで昇温させるために必要な電力量Ehと、に基づいて、暖機開始充電量SOC2(第2充電量)を設定するように構成されている。 The catalyst warm-up control unit according to the present embodiment, the electric energy E p for traveling in warm-up of catalytic converter is calculated based on the predicted running load P p, raising the catalyst bed temperature TEHC to the activation temperature TEHC1 It is configured to set the warm-up start charge amount SOC2 (second charge amount) based on the electric energy E h required for heating.
このように、触媒装置15の暖機中における走行用の電力量Epを、予測走行負荷Ppに基づいて予測することで精度良く見積もることができる。そのため、触媒装置15の暖機を開始する暖機開始充電量SOC2を、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに触媒装置15の暖機を完了させることが可能な適切な充電量に設定することができる。
Thus, the electric energy E p for traveling in warm-up of the
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、実際の走行負荷(以下「実走行負荷」という。)Prと予測走行負荷Ppとに基づいて基材供給電力Phを制御する点で、第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the base material supply power Ph is controlled based on the actual running load (hereinafter referred to as “actual running load”) Pr and the predicted running load P p . .. Hereinafter, the differences will be mainly described.
前述した第1実施形態では、予測走行負荷Ppに基づいて、触媒床温TEHCを初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1に昇温させるまでの間に必要な走行用の電力量Epを算出して、暖機開始充電量SOC2を設定していた。そして、触媒暖機中における実走行負荷Prと、予測走行負荷Ppと、が一致することを前提として、基材供給電力Phを一定の定格電力Pmaxに制御して触媒装置15の暖機を実施していた。
In the first embodiment described above, the electric energy E p for traveling required for raising the catalyst bed temperature TEHC from the
したがって、触媒暖機中における実走行負荷Prと、予測走行負荷Ppと、が一致していれば、基本的に、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1まで低下したときに触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1となる。 Thus, the actual running load P r in the catalyst warm-up, if the predicted travel load P p, coincide essentially the catalyst bed temperature when the battery state of charge SOC decreases to the mode switching charge amount SOC1 TEHC becomes the activation temperature TEHC1.
しかしながら、実走行負荷Prと、予測走行負荷Ppと、の間にズレが生じる場合があり、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなったときには、触媒床温TEHCを初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1に昇温させるまでの間に実際に必要な走行用の電力量が、予想した走行用の電力量Epよりも少なくなる。そのため、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1に低下する前に、触媒装置15の暖機が完了することになる。
However, the actual running load P r, and the predicted running load P p, may shift occurs between, when the actual running load P r is lower than the predicted travel load P p is the initial catalyst bed temperature TEHC Indeed electric energy for driving necessary until increasing the temperature from the temperature TEHC0 the activation temperature TEHC1 becomes smaller than the power amount E p for traveling the expected. Therefore, the warm-up of the
そこで本実施形態では、触媒装置15を暖機する際の基材供給電力Phを、実走行負荷Prと予測走行負荷Ppとに基づいて制御することとした。具体的には本実施形態では、下記の(5)式に従って、基材供給電力Phを制御することとした。
(5)式に従って基材供給電力Phを制御することで、すなわち、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなるほど基材供給電力Phを定格電力Pmaxよりも低い電力に制御することで、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1になるように、導電性基材151の昇温速度を制御することができる。以下、その理由について説明する。
(5) By controlling the substrate supply power P h in accordance with equation, that is, the actual running load P r is the estimated travel load P p made as substrate supply power P h lower than the lower power than the rated power P max By controlling, the heating rate of the
触媒暖機中の基材供給電力Phを定格電力Pmaxに制御したときに、触媒床温TEHCを初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1に昇温させるまでに必要な加熱時間TをT1とすると、加熱時間T1は、前述した(4)式と同様、下記の(6)式の通りとなる。なお電力量Ehは、前述したように、触媒床温TEHCを、導電性基材151に通電を開始したときの初期温度TEHC0から活性化温度TEHC1まで昇温させるために必要な電力量(基材供給電力量)である。
このとき、触媒暖機中の予測走行負荷Ppが一定であったと仮定すると、触媒装置15の暖機を開始してから触媒装置15の暖機が完了するまでに必要な総電力量(すなわち基材供給電力量Ehと走行用電力量Epの総和)Eは、下記の(7)式の通りとなる。
一方で、Δt[sec]だけ実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなったと仮定し、Δtだけ基材供給電力Phを定格電力Pmaxよりも低い電力Pxに制御したときの加熱時間TをT2(=T1+Δt)とすると、基材供給電力量Eh、及び総電力量Eは変わらないので、下記の(8)式、及び(9)式を導くことができる。
したがって、(6)式及び(8)式から、下記の(10)式が成立し、(7)式及び(9)式から下記の(11)式が成立する。
そして、(10)式にPpを乗算したものから、(11)式にPmaxを乗算したものを減算して整理すると、下記の(12)式を導くことができ、(12)式を変形して、前述した(5)式に相当する下記の(13)式を導くことができる。
(13)式における電力Pxは、前述した通り、Δtだけ実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低かったと仮定したときに、Δtの間、導電性基材151に供給される定格電力Pmaxよりも低い電力である。したがって、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなったΔtの間、基材供給電力Phを電力Pxに制御することで、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなった分だけ導電性基材151の昇温速度を遅らせて、加熱時間T2が経過したとき、すなわち、総電力量Eが消費されてバッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1にすることができる。
(13) Power P x in the equation is rated to be supplied as described above, assuming that the Delta] t only actual travel load P r is lower than the predicted travel load P p, for Delta] t, a
図5は、本実施形態による触媒暖機制御について説明するフローチャートである。図5のフローチャートにおいて、ステップS2からステップS5、ステップS7、及びステップS11の処理の内容は、前述した第1実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。 FIG. 5 is a flowchart illustrating the catalyst warm-up control according to the present embodiment. In the flowchart of FIG. 5, since the processing contents of steps S2 to S5, step S7, and step S11 are the same as those of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted here.
ステップS21において、電子制御ユニット200は、基材供給電力Phが(13)式に示した電力Pxとなるように電圧調整回路153を制御して、触媒装置15を暖機する。なお、実走行負荷Prを予測走行負荷Ppで除算した係数(=Pr/Pp)の上限値は1に設定され、当該係数が1よりも大きくなった場合は、当該係数は1に設定される。
In step S21, the
これにより、実走行負荷Prと予測走行負荷Ppとが一致しているときは、基材供給電力Phが定格電力Pmaxに制御され、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低いときは、基材供給電力Phが、定格電力Pmaxに実走行負荷Prを予測走行負荷Ppで除算した係数(=Pr/Pp)を掛け合わせた電力に制御される。なお、実走行負荷Prは、例えば、単位時間当たりのバッテリ充電量SOCの変化量から、単位時間当たりの基材供給電力量を減算することで算出することができる。 Thus, when the actual running load P r and the estimated travel load P p are the same, substrate supply power P h is controlled to the rated power P max, the actual running load P r is than the predicted travel load P p when even lower, substrate supply power P h is controlled to the power multiplied by the coefficient (= P r / P p) the actual running load P r divided by the predicted travel load P p to the rated power P max .. Incidentally, the actual running load P r, for example, can be calculated by the change in battery charge SOC per unit time, subtracts the substrate supply power amount per unit time.
ステップS22において、電子制御ユニット200は、触媒暖機開始フラグF1を0に戻す。
In step S22, the
図6は、本実施形態による触媒暖機制御の動作について説明するタイムチャートである。 FIG. 6 is a time chart illustrating the operation of catalyst warm-up control according to the present embodiment.
時刻t21で、EVモード中に、バッテリ充電量SOCが前述した(1)式に基づいて算出された暖機開始充電量SOC2以下になると、基材供給電力Phが(13)式に示した電力Px(=(Pr/Pp)Pmax)となるように電圧調整回路153が制御され、導電性基材151が加熱される。
At time t21, in the EV mode, the battery charge SOC is equal to or less than the warm-up start charge amount SOC2 calculated based on the equation (1) above, the substrate supply power P h is shown in (13) The
これにより、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなるほど基材供給電力Phが定格電力Pmaxよりも低い電力に制御され、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1になるように、時刻t21から時刻t22の期間において、導電性基材151の昇温速度が基材供給電力Phに応じた昇温速度に制御される。
Thus, the actual traveling load P r is the estimated travel load P p made as substrate supply power P h lower than is controlled to lower power than the rated power P max, the battery state of charge SOC becomes mode switch state of charge SOC1 catalyst bed temperature TEHC is such that the activation temperature TEHC1, in the period of time t22 from the time t21, heating rate of the
その結果、時刻t22で、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに、触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1となり、導電性基材151に対する通電が停止されると共に、走行モードがEVモードからCSモードに切り替わることになるので、基本的に内燃機関10が始動される。
As a result, when the battery charge amount SOC becomes the mode switching charge amount SOC1 at time t22, the catalyst floor temperature TEHC becomes the activation temperature TEHC1, the energization of the
以上説明した本実施形態による車両100は、内燃機関10と、内燃機関10の排気通路14に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材151に触媒を担持させた電気加熱式の触媒装置15と、充放電可能なバッテリ50と、バッテリ50の電力によって駆動される第2回転電機40(回転電機)と、を備える。そして、この車両100を制御する電子制御ユニット200(制御装置)は、バッテリ充電量SOCが所定のモード切替充電量SOC1(第1充電量)以上のときは、第2回転電機40の出力を制御して車両100を走行させ、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1未満のときは、内燃機関10及び第2回転電機40の出力を制御して車両100を走行させる走行制御部と、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1よりも大きい暖機開始充電量SOC2(第2充電量)からモード切替充電量SOC1に低下するまでの間、導電性基材151に供給する電力を制御して触媒装置15を暖機する触媒暖機制御部と、を備える。
The
そして触媒暖機制御部は、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに導電性基材151の温度である触媒床温TEHCが所定の活性化温度TEHC1になるように、実走行負荷Prと予測走行負荷Ppとに基づいて、導電性基材151に供給する基材供給電力Phを制御するように構成されている。具体的には触媒暖機制御部は、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなるほど基材供給電力Phを低くするように構成されている。
Then, the catalyst warm-up control unit actually runs so that the catalyst bed temperature TEHC, which is the temperature of the
これにより、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低くなった分だけ導電性基材151の昇温速度を遅らせることができるので、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1に低下する前に、触媒装置15の暖機が完了してしまうのを抑制することができる。
As a result, the rate of temperature rise of the
また本実施形態による触媒暖機制御部は、より詳細には、実走行負荷Prと予測走行負荷Ppとが一致しているときは、基材供給電力Phを予め設定された所定の定格電力Pmax(第1電力)に制御し、実走行負荷Prが予測走行負荷Ppよりも低いときは、基材供給電力Phを、定格電力Pmaxに実走行負荷Prを予測走行負荷Ppで除算した係数を掛け合わせた電力に制御するように構成されている。 Further, in the catalyst warm-up control unit according to the present embodiment, more specifically, when the actual running load Pr and the predicted running load P p match, the base material supply power Ph is set to a predetermined value in advance. When the rated power P max (first power) is controlled and the actual running load Pr is lower than the predicted running load P p , the base material supply power Ph is set to the rated power P max and the actual running load Pr is predicted running. It is configured to control the power by multiplying the coefficient divided by the load P p .
これにより、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに触媒床温TEHCが活性化温度TEHC1になるように、導電性基材151の昇温速度を制御することができる。
Thereby, the heating rate of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、触媒暖機中にバッテリ充電量SOCが増大したときには、バッテリ充電量SOCが増大した分だけ導電性基材151の昇温速度を遅らせる点で、第2実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment differs from the second embodiment in that when the battery charge SOC increases during catalyst warm-up, the temperature rise rate of the
前述した第2実施形態では、バッテリ充電量SOCが暖機開始充電量SOC2以下になった後は、基本的にバッテリ充電量SOCが減少し続けることを前提として、導電性基材151に対する通電が継続されることなる。しかしながら、例えば触媒暖機中に車両100が減速し、第2回転電機40による回生が行われてバッテリ充電量SOCが増大する場合がある。このような場合には、導電性基材151の昇温速度をさらに遅くしないと、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1まで低下する前に、触媒装置15の暖機が完了してしまう。
In the second embodiment described above, after the battery charge amount SOC becomes the warm-up start charge amount SOC2 or less, the
そこで本実施形態では、バッテリ充電量SOCが増大した分だけ導電性基材151の昇温速度を遅らせることができるように、基材供給電力Ph(=(Pr/Ph)Pmax)を補正することとした。
Therefore, in the present embodiment, the base material supply power Ph (= ( Pr / Ph ) P max ) so that the heating rate of the
具体的には本実施形態では、触媒暖機の開始時刻をt=0として、触媒暖機中の或る時刻tにおける実際のバッテリ充電量SOCtとモード切替充電量SOC1との差分値であるバッテリ残量をErとし、当該時刻tにおいて触媒装置15の暖機を完了させるまでに必要な残りの電力量をEtとすると、単位時間(例えば電子制御ユニット200の制御周期Δt)当たりの電力量Etとバッテリ残量Erの偏差δ(=(Et−Er)/Δt)に基づいて、基材供給電力Phを以下の(14)式に基づいて補正することとした。なお、バッテリ残量Er、及び電力量Etは、以下の(15)式、及び(16)式に基づいて、算出することができる。(16)式におけるTEHCrは、触媒暖機中の或る時刻tにおける実際の触媒床温であり、加熱時間Tは、(17)式の通りに表すことができる。
これにより、触媒暖機中にバッテリ充電量SOCが増大したときには、増大した分だけ導電性基材151の昇温速度を遅らせて、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1になったときに、触媒床温TEHCを活性化温度TEHC1にすることができる。
As a result, when the battery charge amount SOC increases during catalyst warm-up, the temperature rise rate of the
図7は、本実施形態による触媒暖機制御について説明するフローチャートである。図5のフローチャートにおいて、ステップS31以外の処理の内容は、第2実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。 FIG. 7 is a flowchart illustrating the catalyst warm-up control according to the present embodiment. In the flowchart of FIG. 5, the contents of the processes other than step S31 are the same as those of the second embodiment, and thus the description thereof will be omitted here.
ステップS31において、電子制御ユニット200は、基材供給電力Phが(14)式に示した電力となるように電圧調整回路153を制御して、触媒装置15を暖機する。
In step S31, the
以上説明した本実施形態によれば、前述した第2実施形態の触媒暖機制御部が、触媒暖機中の或る時点における、モード切替充電量SOC1(第1充電量)までの残りのバッテリ残量Erと触媒装置15の暖機を完了させるまでに必要な残りの電力量Etとの偏差δに基づいて、電力量Etに対してバッテリ残量Erが多くなるほど基材供給電力Phが低くなるように、基材供給電力Phを補正するように、さらに構成されている。
According to the present embodiment described above, the catalyst warm-up control unit of the second embodiment described above is the remaining battery up to the mode switching charge amount SOC1 (first charge amount) at a certain time during the catalyst warm-up. based on the remaining deviation between electric energy E t [delta] required to complete the warm-up of the remaining E r and the
これにより、触媒暖機中にバッテリ充電量SOCが増大したときには、増大した分だけ導電性基材151の昇温速度を遅らせることができるので、バッテリ充電量SOCがモード切替充電量SOC1に低下する前に、触媒装置15の暖機が完了してしまうのを抑制することができる。
As a result, when the battery charge amount SOC increases during catalyst warm-up, the temperature rise rate of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. Absent.
例えば、前述した第2実施形態では、触媒暖機中の予測走行負荷Ppが一定であったと仮定して電力Pxを算出していたが、予測走行負荷Ppを時変の変数Pp(t)とし、微小時間dtの間だけ基材供給電力Phを電力Pxに制御したとすると、前述した(7)式から(9)式は、以下の(7’)式から(9’)式の通りに書き換えることができる。
したがって、前述した(10)式、及び(11)式は、以下の(10’)式、及び(11’)式の通りに書き換えることができる。
このとき、dt’=T2−T1と定義すると、(10’)式、及び(11’)式は、以下の(18)式、及び(19)式の通りに書き換えることができる。
そして、(18)式にPp(T1)を乗算したものから、(19)式にPmaxを乗算したものを減算して整理すると、下記の(20)式を導くことができる。
したがって、前述した第2実施形態において、図5のステップS21で、基材供給電力Phが(20)式に示した電力Pxとなるように電圧調整回路153を制御するようにしてもよい。
Accordingly, in the second embodiment described above, at step S21 in FIG. 5, may be controlled the
また、前述した第3実施形態では、前述した(5)式に偏差δ(=(Et−Er)/Δt)を加算することで基材供給電力Phを補正していたが、偏差δに基づいてPIDゲインを設けるようにしてもよい。すなわち、図7のステップS31において、下記の(21)式に従って、基材供給電力Phを制御するようにしてもよい。なお、(21)式のKp
、Ki、Kdは、それぞれ予め設定される比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。
, K i , and K d are preset proportional gains, integral gains, and differential gains, respectively.
また上記の各実施形態では、触媒温度センサ210によって触媒床温TEHCを検出していたが、例えば外気温及び導電性基材151に対する電力供給量などに基づいて推定するようにしてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the catalyst bed temperature TEHC is detected by the
10 内燃機関
15 電気加熱式の触媒装置
151 導電性基材
40 第2回転電機(回転電機)
100 車両
200 電子制御ユニット(制御装置)
10
100
Claims (7)
前記内燃機関の排気通路に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材に触媒を担持させた電気加熱式の触媒装置と、
充放電可能なバッテリと、
前記バッテリの電力によって駆動される回転電機と、
を備える車両を制御するための車両の制御装置であって、
前記バッテリの充電量が所定の第1充電量以上のときは、前記回転電機の出力を制御して前記車両を走行させ、前記バッテリの充電量が前記第1充電量未満のときは、前記内燃機関及び前記回転電機の出力を制御して前記車両を走行させる走行制御部と、
前記バッテリの充電量が前記第1充電量よりも大きい第2充電量から前記第1充電量に低下するまでの間、前記導電性基材に電力を供給して前記触媒装置を暖機する触媒暖機制御部と、
を備え、
前記触媒暖機制御部は
前記導電性基材に対する電力供給中に、前記導電性基材の温度が所定の活性化温度になったときは、前記導電性基材に供給する基材供給電力を、前記導電性基材の温度を前記活性化温度に維持可能な所定の保温電力に制御する、
車両の制御装置。 With an internal combustion engine
An electrically heated catalyst device provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and having a catalyst supported on a conductive base material that generates heat when energized.
With a rechargeable battery
A rotary electric machine driven by the electric power of the battery and
A vehicle control device for controlling a vehicle equipped with
When the charge amount of the battery is equal to or more than the predetermined first charge amount, the output of the rotary electric machine is controlled to drive the vehicle, and when the charge amount of the battery is less than the first charge amount, the internal combustion engine is used. A travel control unit that controls the output of the engine and the rotary electric machine to drive the vehicle, and
A catalyst that warms up the catalyst device by supplying electric power to the conductive base material until the charge amount of the battery decreases from the second charge amount larger than the first charge amount to the first charge amount. Warm-up control unit and
With
When the temperature of the conductive base material reaches a predetermined activation temperature during power supply to the conductive base material, the catalyst warm-up control unit supplies the base material supply power to the conductive base material. , The temperature of the conductive base material is controlled to a predetermined heat retaining power that can maintain the activation temperature.
Vehicle control device.
前記導電性基材の温度が前記活性化温度になるまでは、前記基材供給電力を、前記保温電力よりも大きい予め設定された所定の第1電力に制御する、
請求項1に記載の車両の制御装置。 The catalyst warm-up control unit
Until the temperature of the conductive substrate reaches the activation temperature, the substrate supply power is controlled to a preset predetermined first power larger than the heat retention power.
The vehicle control device according to claim 1.
前記内燃機関の排気通路に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材に触媒を担持させた電気加熱式の触媒装置と、
充放電可能なバッテリと、
前記バッテリの電力によって駆動される回転電機と、
を備える車両を制御するための車両の制御装置であって、
前記バッテリの充電量が所定の第1充電量以上のときは、前記回転電機の出力を制御して前記車両を走行させ、前記バッテリの充電量が前記第1充電量未満のときは、前記内燃機関及び前記回転電機の出力を制御して前記車両を走行させる走行制御部と、
前記バッテリの充電量が前記第1充電量よりも大きい第2充電量から前記第1充電量に低下するまでの間、前記導電性基材に供給する電力を制御して前記触媒装置を暖機する触媒暖機制御部と、
を備え、
前記触媒暖機制御部は
前記バッテリの充電量が前記第1充電量になったときに前記導電性基材の温度が所定の活性化温度になるように、実走行負荷と予測走行負荷とに基づいて、前記導電性基材に供給する基材供給電力を制御する、
車両の制御装置。 With an internal combustion engine
An electrically heated catalyst device provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and having a catalyst supported on a conductive base material that generates heat when energized.
With a rechargeable battery
A rotary electric machine driven by the electric power of the battery and
A vehicle control device for controlling a vehicle equipped with
When the charge amount of the battery is equal to or more than the predetermined first charge amount, the output of the rotary electric machine is controlled to drive the vehicle, and when the charge amount of the battery is less than the first charge amount, the internal combustion engine is used. A travel control unit that controls the output of the engine and the rotary electric machine to drive the vehicle, and
The catalyst device is warmed up by controlling the electric power supplied to the conductive base material until the charge amount of the battery decreases from the second charge amount larger than the first charge amount to the first charge amount. Catalyst warm-up control unit and
With
The catalyst warm-up control unit sets the actual running load and the predicted running load so that the temperature of the conductive substrate becomes a predetermined activation temperature when the charge amount of the battery reaches the first charge amount. Based on this, the base material supply power supplied to the conductive base material is controlled.
Vehicle control device.
実走行負荷が予測走行負荷よりも低くなるほど、前記基材供給電力を低くする、
請求項3に記載の車両の制御装置。 The catalyst warm-up control unit
The lower the actual running load than the predicted running load, the lower the base material power supply.
The vehicle control device according to claim 3.
実走行負荷と予測走行負荷とが一致しているときは、前記基材供給電力を予め設定された所定の第1電力に制御し、
実走行負荷が予測走行負荷よりも低いときは、前記基材供給電力を、前記第1電力に実走行負荷を予測走行負荷で除算した係数を掛け合わせた電力に制御する、
請求項4に記載の車両の制御装置。 The catalyst warm-up control unit
When the actual running load and the predicted running load match, the base material supply power is controlled to a predetermined first power set in advance.
When the actual running load is lower than the predicted running load, the base material supply power is controlled by multiplying the first power by a coefficient obtained by dividing the actual running load by the predicted running load.
The vehicle control device according to claim 4.
触媒暖機中の或る時点における、前記第1充電量までの残りのバッテリ残量と前記触媒装置の暖機を完了させるまでに必要な残りの電力量との偏差に基づいて、前記電力量に対して前記バッテリ残量が多くなるほど前記基材供給電力が低くなるように、前記基材供給電力を補正する、
請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の車両の制御装置。 The catalyst warm-up control unit
The electric energy is based on the deviation between the remaining battery power up to the first charge and the remaining electric energy required to complete the warm-up of the catalyst device at a certain point in time during the catalyst warm-up. On the other hand, the base material supply power is corrected so that the base material supply power decreases as the remaining battery level increases.
The vehicle control device according to any one of claims 3 to 5.
予測走行負荷に基づいて算出される前記触媒装置の暖機中における予測走行用電力量と、前記導電性基材の温度を前記活性化温度まで昇温させるために必要な電力量と、に基づいて、前記第2充電量を設定する、
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の車両の制御装置。 The catalyst warm-up control unit
Based on the predicted running power amount of the catalyst device during warm-up calculated based on the predicted running load, and the power amount required to raise the temperature of the conductive substrate to the activation temperature. To set the second charge amount,
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 6.
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JP7480739B2 (en) | 2021-04-20 | 2024-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid vehicle control device |
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