CN102362051A - 车辆控制装置和控制车辆的方法 - Google Patents

Abstract

在混合动力车辆(10)中，ECU(100)执行EHC(400)的驱动控制。对于该控制，当作出EHC(400)的通电要求时，ECU(100)首先执行将驱动电压降至50V的低电压驱动。然后，基于EHC(400)的电阻值，ECU(100)检测是否由于EHC(400)中的冷凝水的结露而导致漏电。从而，如果检测出漏电，则抑制EHC(400)的通电。如果未检测出漏电，则使驱动电压Vd升至用于通常驱动的200V，以由EHC(400)加热催化剂。

Description

车辆控制装置和控制车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种包括电加热催化剂(EHC)的车辆的控制装置和用于控制该车辆的方法。

背景技术

例如，日本专利申请公报No.8-210127(JP-A-8-210127)记载了一种防止EHC中的漏电的装置。JP-A-8-210127中记载的用于内燃发动机的排气控制装置包括带加热器功能的上游催化剂载体、下游催化剂载体和使排气的一部分绕开上游催化剂载体并被导入下游催化剂载体中的旁通通路。因此，促进了下游催化剂载体的升温。在上述构型中，由于上游催化剂载体中的加热器的正电极设置在旁通通路上方，因此可以防止旁通通路中流到正电极的冷凝露水导致的漏电。

此外，例如，日本专利申请公报8-338235(JP-A-8-338235)记载了一种混合动力车辆中的装置。当用于驱动电机的电力源在电机运转但发动机未运转的情形中需要充电时，该装置加热催化剂。该装置然后在控制单元判定催化剂已被加热到催化剂被充分活性化的温度之后容许发动机启动。

此外，例如，日本专利申请公报No.2003-227366(JP-A-2003-227366)记载了一种用于车辆的控制装置。在混合动力车辆中，当EHC处于低温时该控制装置对EHC通电，并且只要要求转矩等于或大于规定转矩，即使EHC未活性化也启动发动机。

此外，例如，日本专利申请公报No.10-288028(JP-A-10-288028)记载了一种混合动力车辆，其中当在车辆在电动车辆(EV)模式下行驶期间发动机由于充电状态(SOC)下降而启动时，EHC被通电。

内燃发动机中的燃烧气体包含作为其成分之一的水。因此，当内燃发动机长时间未运转时，有可能由于尤其是内燃发动机的排气通路中的冷凝而发生结露。因而，当内燃发动机在这种相对长的未运转时段之后启动时，包括EHC的排气通路经常遭受潮湿氛围。具体地说，在带有被通电以促进催化剂的加热的车辆中，例如当发动机从冷态启动时容易获得有利的排气净化效果。同时，当EHC通电时，EHC与车辆之间或EHC与排气通路之间可能通过例如冷凝水而建立导电状态。从而，可能发生漏电。

当在EHC通电时发生漏电时，或者当即使在很有可能发生漏电的情形中EHC也通电时，本来为加热催化剂而提供的电力的一部分会被浪费。此外，由于车辆本身(即，车体或底盘)或排气通路会带电，驾驶者可能由于在驾驶车辆时接触车体而被电击，尽管电击的程度可能不同。因此，如果EHC安装在车辆中，则很有必要检测EHC的异常。

在JP-A-8-210127中记载的装置中，考虑到可能的漏电而设置了电极。然而，这种在硬件方面的措施不足以防止主要由冷凝水造成的在排气通路中的漏电或破裂。此外，由于该装置是基于强调异常的防止的技术思想开发的，因此该装置难以精确地检测出异常的发生。

在混合动力车辆中，尤其在插电式混合动力车辆(PHV)中，蓄电装置如电池能够由外部电源适当地充电。因而，与仅包括内燃发动机作为动力源的车辆相比，内燃发动机的启动频率在混合动力车辆或PHV中明显要低，并且混合动力车辆或PHV中的内燃发动机很有可能从冷态启动。基于以上原因，可能频繁地作出EHC的通电要求，并且对防止漏电的措施的需求可能变得显著。如果考虑上述问题去检验JP-A-8-210217中记载的装置，由于未考虑该装置可安装在混合动力车辆中，则在很有可能形成露水的混合动力车辆中发生漏电的可能性高。关于JP-A-8-338235、JP-A-2003-227366和JP-A-10-288028中记载的装置，EHC适合在混合动力车辆中使用。就排气净化而言，在作出内燃发动机的启动要求之前和之后对EHC通电的技术思想是有益的。然而，由于这种技术思想是在未对漏电作任何考虑的情况下开发的，因此不可能防止上述漏电。

如至此已说明的，上述装置具有在EHC安装在车辆中的情况下难以防止漏电导致的故障的技术问题。毋容置疑，如果仅考虑漏电的防止，则无法充分实现在内燃发动机启动时减少排气排放。换言之，应该在不增加排气排放的前提下防止漏电造成的故障。

发明内容

本发明提供一种用于车辆的控制装置和用于控制车辆的方法，所述装置和方法在减少排气排放的同时防止EHC中的漏电导致的故障。

本发明的第一方面涉及用于车辆的控制装置。该用于车辆的控制装置包括：内燃发动机；EHC，其设置在所述内燃发动机的排气通路中，净化被导入所述排气通路中的排气，并且通过通电而被加热；通电装置，其向所述EHC供给电力；鉴定装置，其在所述通电装置开始通电之前鉴定EHC的导电特性和EHC的热负荷条件中的至少一者；判定装置，其基于规定的EHC的导电特性和规定的EHC的热负荷条件中的至少一者来判定EHC是否处于规定的漏电避免要求状态；以及抑制装置，当判定出EHC处于所述漏电避免要求状态时，所述抑制装置抑制通电。

根据本发明的“内燃发动机”是能够将燃料燃烧转换成机械动力的发动机，且在燃料类型、燃料供给模式、燃料燃烧模式、进排气系统的配置和气缸排列方面不限于任何物理、机械和电气配置。

根据本发明的“EHC”是至少具有作为用于净化来自内燃发动机的排气的催化装置的功能和作为用于通过与通电相关的发热性质加热该催化装置的加热器的功能的排气控制装置的综合概念。例如，EHC可采用其中催化剂载体包括具有较高电阻的电阻器并且因此催化装置本身具有加热器功能的构造。或者，EHC可采用其中加热器设置在催化剂载体的外周上或靠近地设置在催化剂载体的上游或下游并利用传导热或辐射热加热催化剂载体的构造。

根据本发明的车辆设置有通电装置。通电装置适当地设置有能够用于EHC的通电并且例如包括诸如电流控制回路、电压控制回路、电力控制回路、切换回路和整流回路的电路及诸如电极端子和线束的各种电气配线的各种元件。

根据本发明中的用于车辆的控制装置，在开始通电以加热催化剂之前，鉴定装置鉴定EHC的导电特性和EHC的热负荷条件中的至少一者。判定装置基于所鉴定出的EHC的导电特性和所鉴定出的EHC的热负荷条件中的至少一者来判定EHC是否处于规定的漏电避免要求状态。鉴定装置和判定装置可以是诸如电子控制单元(ECU)的处理单元或诸如控制器和微计算机的计算机系统。

在本说明书中，“漏电”意味着通过通电给EHC供给的电力影响预先辨别为通电路径的一部分的元件以外的元件(即，车体或排气通路)的电气状态。“漏电避免要求状态”是这样一个概念，即，该概念包括其中将包含以上含义的漏电的发生判断、推定或预测为在EHC正常通电以加热催化剂的实际现象的状态，或其中发生漏电的可能性过高以至于从预防的观点不能在实践上忽略的状态。

由鉴定装置鉴定并且当判定装置判定有无漏电避免要求状态时参照的“导电特性”是通过其预先辨别EHC在开始通电前后的行为的电气特性。“导电特性”包括例如EHC的电阻值和在EHC中的任意设定的测量点处或在EHC附近的位置的电压(与基准电位的电位差)。由于漏电是会影响能够预先预测漏电对其的影响的元件以外的元件的电气状态的现象，因此EHC的导电特性几乎一定由于漏电改变。因而，导电特性是用于判定EHC是否处于漏电避免要求状态的极为有效的指标。根据本发明的“鉴定”是包括检测、推定、计算和取得的概念，并且“鉴定”的实践模式并不受限。

也由鉴定装置鉴定的“热负荷条件”是过去或现在施加给EHC的热负荷的程度，其能够确定排气通路或EHC中的冷凝水的生成状态、残留状态或附着状态。“热负荷条件”包括例如排气温度、排气流量、EHC的温度或内燃发动机的连续运转时间。如上所述，冷凝水是导致漏电的主要因素之一。因而，“热负荷条件”也能够是从不同于导电特性的角度判定EHC是否处于漏电避免要求状态的指标。(具体地说，导电特性对应于作为实际现象的漏电，而热负荷条件优选地从预防的观点对应于漏电的可能性)。另外，将热负荷条件和导电特性组合为判断要素允许更精确的判断。

当判定装置按照通过鉴定装置的操作鉴定出的导电特性和热负荷条件中的一者或组合判定出EHC处于漏电避免要求状态时，抑制装置抑制EHC以加热催化剂为目的的通电。抑制装置能够是诸如ECU的处理单元，或诸如控制器或微计算机的计算机系统。“抑制”是包括按照规定标准抑制通电并在通电期间限制通电条件的概念。所述规定标准是预先通过实验、根据经验或在理论上确定的，或基于连续通电不会在实践上产生任何麻烦的模拟等预先确定的。

如上所述，根据本发明中的用于车辆的控制装置，所述判定装置以高精度判定在EHC开始通电以加热催化剂之前EHC是否处于漏电避免要求状态。然后，基于判定结果，在适当的定时(timing)抑制EHC的通电。因此，可以防止漏电导致的故障发生，并且也可以有利地通过抑制排放恶化的EHC获得实践上的益处。

根据本发明的判定装置采用允许对漏电避免要求状态的有无进行二值式判定的配置。然而，可将漏电避免要求状态分类为三个或更多个阶段。例如，判定装置可在多个阶段评价通电期间漏电的可能性。这种情况下，抑制装置可将可能性的程度反映为抑制程度。

在上述方面中，所述鉴定装置可在给EHC施加规定的低电压的情况下鉴定导电特性。

根据以上配置，基于由鉴定装置鉴定出的在施加低电压时的EHC的导电特性来判定EHC是否处于漏电避免要求状态。(这里，与低电压的施加有关的通电装置的驱动控制可为鉴定装置的操作的一部分。)因而，可以基于在低电压施加时从EHC获得的作为实际现象的导电特性精确地判定漏电避免要求状态的有无。此外，在漏电避免要求状态的有无判定时施加在EHC、与EHC相关的各种装置、车辆、驾驶者或乘员上的各种负荷比较小。因而，在物理上、机械上和电气上安全、简单而且容易。

“规定的低电压”意味着作为与基准电位的电位差的电压的绝对值低于预先确定的基准电压。然而，基准电压在实践上并不限于任何值。例如，基准电压可为EHC在正常操作期间通电以加热催化剂所需的施加的电压，可为通电装置能够施加的最大电压，或可为在使用根据本发明的车辆的国家或地区的法规下规定并需要结构上的措施来施加比基准电压高的电压的基准值。例如，从安全性观点来看，如果在法规上该电压的边界值为50V，并且对于超过50V的电压必须对EHC所需的电气绝缘结构进行修改，则规定的低电压可为50V。

在以上配置中，所述规定的低电压可低于为了加热催化剂而进行通电时的电压。

如上所述，当规定的低电压被确定为低于为了加热催化剂而对EHC通电期间的电压时，可以可靠地切断检测漏电所需的电力消耗。

在上述配置中，导电特性可为EHC的电阻值。当所鉴定出的电阻值等于或低于规定值时，判定装置可判定EHC处于漏电避免要求状态。

当EHC遭受例如通过排气中的水蒸气的冷凝而形成的冷凝水并且因此EHC与正常绝缘点之间建立一定程度的导电状态时，EHC的电阻值至少与在正常状态下相比减小。因此，当EHC的电阻值等于或低于规定值时，可以容易地判定EHC处于漏电避免要求状态。

“规定值”可为EHC在正常状态下的电阻值或通过实验、根据经验或在理论上或基于模拟等确定并且当电阻值低于正常状态下的电阻值时能够判断发生漏电的值。在本发明中，“等于或低于”或者“等于或高于”是取决于如何确定基准值而能够分别由“低于”或“小于”或者“高于”或“超过”代替的概念。因而，基准值属于“低于”区域还是“高于”区域对本发明的本质并没有影响。

在上述配置中，所述鉴定装置可将在内燃发动机的上次运转期间EHC的温度的最大值鉴定为热负荷条件。当所鉴定出的最大值等于或低于规定值时，所述判定装置可判定EHC处于漏电避免要求状态。

从排气产生并为导致EHC中漏电的因素之一的冷凝水的沸点为大约100℃，尽管该沸点受大气压力影响。因而，当车辆运转时，EHC的温度或与EHC连通的排气通路的温度超过冷凝水的沸点的可能性不低。鉴于上述，当在内燃发动机的上次运转期间EHC的温度的最大值等于或低于冷凝水的沸点或比冷凝水的沸点高的规定值(至少在未运转期间，导致漏电的水量小)时，不论漏电实际是否发生，都可以从发生漏电的可能性高的预防观点判定EHC处于漏电避免要求状态。

在上述配置中，所述鉴定装置可将内燃发动机的上次运转期间的时长鉴定为热负荷条件。当所鉴定出的运转期间等于或长于规定的运转期间时，所述判定装置可判定EHC处于漏电避免要求状态。

内燃发动机的运转期间的时长能够限定作为冷凝水的构成成分的排气中的水蒸气的量。因此，例如，当运转期间相对长时，水蒸气的量与运转期间相对短的情况相比增加。因此，可以判断漏电的可能性高。另外，如果将这种概念与关于基于上述EHC的温度对漏电避免要求状态的有无判定的概念组合，则也可以通过协调地参照与运转期间成比例的水蒸气的量和与EHC的温度成比例的蒸发的水蒸气的量在多个阶段对漏电避免要求状态作出高精度的判定。

在上述配置中，鉴定装置可将EHC的电阻值和EHC的温度分别鉴定为导电特性和热负荷条件。当所鉴定出的电阻值等于或低于规定值时，以及当所鉴定出的温度等于或高于规定值时，判定装置可判定EHC处于漏电避免要求状态。

如上所述，在EHC的温度处于形成在EHC或与EHC连通的排气通路上的冷凝水能够充分蒸发的高温区域的情况下，当EHC变湿润或遭受潮湿氛围时导致的漏电的可能性降低。因而，当EHC的电阻值在能够消除冷凝水导致的漏电的影响的情形中仍然减小时，不论导致电阻值减小的原因如何，至少可以判定EHC处于异常状态。这种情况下，异常状态可包括与冷凝水相关程度低的因素(例如EHC上的破裂)导致的某种类型的漏电避免要求状态。或者，异常状态可包括EHC的另一种物理、机械、电气或化学故障。不论导致异常状态的因素如何，都应该通过故障安全机制优先抑制EHC的通电。

因此，根据此方面，可以不仅对应该被重点关注的EHC的异常、例如冷凝水导致的漏电，而且对EHC在更广泛的意义上的异常采取安全措施。这在实践上是极为有益的，因为能够保证EHC的高可靠性。

在上述配置中，所述车辆为混合动力车辆，该车辆包括：至少一个旋转电机，其与内燃发动机相结合地用作动力源；以及可再充电的蓄电装置，其用作所述旋转电机的电力源。通电所需的电力可从所述蓄电装置供给。

这种混合动力车辆能够通过从旋转电机供给到传动轴的动力而运转。此外，该车辆中的内燃发动机的运转频率至少低于不带有作为主动力源或辅助动力源的旋转电机的车辆中的运转频率。因此，内燃发动机很有可能从冷态启动，并因而可能频繁作出EHC通电要求。即，当安装在这种混合动力车辆中时根据本发明的用于车辆的控制装置能够发挥显著的效益。

应该理解，当配置成用作旋转电机的动力源的诸如混合电池的蓄电装置能够由外部电源再充电(换句话说，该混合动力车辆采用所谓的插电式混合动力配置)时，上述效益更加显著。这种情况下，通电装置能够在外部电源、蓄电装置和EHC当中按照物理、机械或电气连接采用各种配置中的任何配置。例如，当外部电力的供给通路的其中一个经过蓄电装置而另一个未经过蓄电装置时，可设置在上述供给通路之间切换的切换装置作为优选的实施方式。或者，当外部电源未与EHC直接连接时，外部电力可在将外部电力引导到蓄电装置的电气系统与将电力从蓄电装置供给到EHC的电气系统之间进行分割(分配)。

本发明的第二方面涉及一种用于控制车辆的方法，该车辆包括：内燃发动机；EHC，其设置在内燃发动机的排气通路中，净化被引导到排气通路中的排气，并通过通电而被加热；以及通电装置，其向EHC供给电力。所述用于控制车辆的方法包括：在通电装置开始通电之前鉴定EHC的导电特性和EHC的热负荷条件中的至少一者；基于所鉴定出的EHC的导电特性和所鉴定出的EHC的热负荷条件中的至少一者来判定EHC是否处于规定的漏电避免要求状态；以及当判定EHC处于漏电避免要求状态时抑制通电。

附图说明

根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的前述和另外的特征和优点将变得更加明显，附图中使用同样的标号表示同样的元件，并且其中：

图1是示出了根据本发明的第一实施例的混合动力车辆的构造的示意性框图；

图2是示出了安装在图1的混合动力车辆中的发动机的构造的截面图；

图3是示出了图2的发动机中的EHC沿排气管延伸方向的构造的示意性截面图；

图4是由ECU执行的EHC驱动控制的流程图；

图5是根据本发明的第二实施例的EHC驱动控制的流程图；

图6是根据本发明的第三实施例的EHC驱动控制的流程图。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的实施例。将参照图1描述根据本发明的第一实施例的混合动力车辆10。图1是混合动力车辆10的配置的示意性框图。

图1中的混合动力车辆10是根据本发明的“车辆”和“混合动力车辆”的示例，并包括减速机构11、车轮12、ECU 100、发动机200、电动发电机MG1(下文相应简称为“MG1”)、电动发电机MG2(下文相应简称为“MG2”)、动力分割机构300、EHC 400、电力控制单元(PCU)500、电池600、充电插头700、继电器回路800、加速器操作量传感器900和车速传感器1000。

减速机构11是包括差动齿轮(未示出)等并且能够根据从发动机200和电动发电机MG2输出的动力而被旋转的齿轮机构。减速机构11配置成基于规定的减速比降低诸如发动机200和电动发电机MG2之类的动力源的转速。减速机构11的输出轴连接到混合动力车辆10的车轴(其参考标号被省略)。来自各动力源的动力以降低后的转速传递到车轴和车轮12，该车轮12为连接到车轴上的驱动轮。

减速机构11并不限于任何特定配置，只要从发动机200和电动发电机MG2各者供给的动力被传递到车轴同时轴的转速基于所传递的动力而减低。减速机构11可采用仅包括差动齿轮等的配置，或可采用包括多个离合器、制动器和行星齿轮系以获得多个传动比的所谓的减速机构。

ECU 100是包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等并且控制混合动力车辆10的整体操作的电子控制单元。ECU 100是根据本发明的“用于车辆的控制装置”的示例。ECU 100根据存储在ROM中的控制程序执行后文将描述的蒸发促进控制。

ECU 100一体地用作根据本发明的“鉴定装置”、“判定装置”和“抑制装置”的示例，并执行这些装置的操作。应注意，根据本发明的上述装置的物理、机械和电气配置并不限于上述配置。例如，上述装置各者可构成为包括多个ECU、各种处理单元、各种控制器或微计算机的计算机系统。

发动机200用作混合动力车辆10的动力源。发动机200为汽油发动机，其为根据本发明的“内燃发动机”的示例。现将参照图2详细描述发动机200。图2是示出了发动机200的构造的截面图。在图2中，与图1中相同的构件用相同的参考标号表示，并且不重复它们的描述。

在图2的发动机200中，空燃混合物由点火装置202——其中火花塞(其参考标号被略去)的一部分暴露于气缸201的燃烧室中——点燃并燃烧，并且通过从空燃混合物的燃烧产生的爆发力产生的活塞203的往复运动通过连杆204转换为曲轴205的旋转运动。检测曲轴205的旋转位置(即，曲柄角)的曲柄位置传感器206设置在曲轴205附近。发动机200为直列四缸发动机，其中四个气缸201沿垂直于图2的图面的方向串联排列。由于所有气缸201采用相同构造，因此将参照图2描述气缸201中的仅一个。

根据本发明的“内燃发动机”在燃料类型、燃料供给模式、燃料燃烧模式、气缸排列等方面能够采用各种配置中的任何配置。例如，“内燃发动机”并不限于在此实施例中举例说明的汽油发动机，而是也可为使用石油柴油作为燃料的柴油发动机或者使用乙醇和汽油的混合燃料的双燃料发动机。即使“内燃发动机”为汽油发动机，气缸排列也不限于直列式。

在发动机200中，来自外部的进气经过进气管207并在进气口210处与从喷射器212喷射的燃料混合而产生空燃混合物。燃料储存在燃料箱(未示出)中并通过供给泵(未示出)的操作经输送管(未示出)加压输送到喷射器212。燃料喷射装置不必是所谓的进气口喷射型喷射器。例如，燃料喷射装置可为所谓的直喷式喷射器等。这种情况下，由供给泵或另一个低压泵加压供给的燃料的压力通过高压泵进一步升高，并且燃料继而直接喷入高温、高压气缸201中。

气缸201的内部与进气管207之间的连通由进气门211控制。在气缸201中燃烧的空燃混合物变成排气并且当与进气门211联合操作的排气门213打开时经排气口214被引导到排气管215。排气管215是根据本发明的“排气通路”的示例。

在进气管207中，进气经滤清器(未示出)导入，并且在进气口210的上游设置有调节进气量的节气门208。节气门208的驱动状态由与ECU100电气连接的节气门马达209控制。节气门马达209的驱动基本由ECU100控制，使得能够获得对应于加速器操作量Ta的节气门打开量。这里，加速器操作量Ta由加速器操作量传感器900检测。此时，驾驶者在节气门马达209的驱动控制中不担当主动角色(当然，驱动控制不会违背驾驶者的意愿而执行)，并且节气门打开量可以自动调节。换句话说，节气门208被构成为电气控制的节气门。

在排气管215中设置有三元催化剂216。三元催化剂216是排气控制装置，其中诸如矾土的碱性载体承载诸如铂的稀有金属，其在平行于排气管215的径向的方向上具有蜂窝体形的截面，且其同时进行排气中的氮氧化物(NOx)的还原反应和排气中的一氧化碳和碳氢化合物(HC)的氧化反应以净化排气。

在排气管215中设置有检测发动机200中的排气空燃比的空燃比传感器217。空燃比传感器217与ECU 100电气连接。ECU 100以恒定或变化的间隔参照检测出的空燃比。在设置在用于容纳气缸201的气缸体中的水套中，设置有冷却剂温度传感器218以检测进行循环以冷却发动机200的长效冷却剂(LLC)的温度。冷却剂温度传感器218与ECU 100电气连接。ECU以恒定或变化的间隔参照检测出的冷却剂温度。

发动机200在位于三元催化剂216上游的排气管215中包括EHC 400。这里，将参照图3描述EHC 400。图3是示出了EHC 400在排气管215延伸的方向上的构成的示意性截面图。在图3中，与图2中相同的部件用相同的参考标号表示，并且不重复它们的描述。

在图3中，EHC 400是电加热催化装置(其为根据本发明的“EHC”的示例)，并包括外壳410、隔热部件420、EHC载体430、温度传感器440、正电极450、正电极膜460、负电极470和负电极膜480。

外壳410是用于EHC 400的壳体并由金属材料形成。外壳410通过连接部件(未示出)在外壳410的上游和下游两端与排气管215连接。

隔热部件420设置成覆盖外壳410的内周面，并且除隔热性以外还具有电气绝缘性。

EHC载体430是在外壳410的径向上具有蜂窝体形的截面的导电性催化剂载体。EHC载体430承载氧化剂(未示出)并净化经过EHC 400的排气。由EHC载体430承载的催化剂可为三元催化剂。这种情况下，该催化剂中包含的稀有金属的量可与位于EHC 400的下游的三元催化剂216中包含的稀有金属的量不同。发动机200除三元催化剂216以外或代替三元催化剂216可具有另一种催化装置，例如NOx存储还原(NSR)催化剂。

正电极450是施加正电压的电极，并且正电极450的一端固定在EHC载体430关于排气流的上游端附近。正电极450的另一端与后文将描述的PCU 500连接。正电极450的一部分被正电极膜460覆盖，该正电极膜460由树脂制成并具有电气绝缘性。正电极膜460维持外壳410与正电极450之间的电绝缘状态。

上游温度传感器440在正电极450附近的位置连接到EHC载体430上，并检测该位置的温度，即上游EHC温度Tehc1。上游温度传感器440与ECU 100电气连接。ECU 100以恒定或变化的间隔参照检测出的上游EHC温度Tehc1。

负电极470提供基准电位，并且负电极470的一端固定在EHC载体430关于排气流的下游端附近。负电极470的另一端与后文将描述的PCU500连接。负电极470的一部分被负电极膜480覆盖，该负电极膜480由树脂制成并具有电气绝缘性。负电极膜480维持外壳410与负电极470之间的电绝缘状态。

下游温度传感器490在负电极470附近的位置连接到EHC载体430上，并检测该位置的温度，即下游EHC温度Tehc2。下游温度传感器490与ECU 100电气连接。ECU 100以恒定或变化的间隔参照检测出的下游EHC温度Tehc2。

在如上所述构成的EHC 400中，当正驱动电压Vd基于负电极470的电位施加至正电极450时，导电性的EHC载体430承载电流并因此发热。这种发热加速了由EHC载体430承载的氧化催化剂的升温，并且EHC 400立即过渡到催化剂活性状态。

上述EHC 400的配置仅为示例。对于EHC载体的构成以及各电极的连接和控制模式能够采用各种已知模式中的任何模式。

在EHC 400中，对EHC载体430使用电阻比较高的材料(即，陶瓷材料)以获得充分的热容量。为了充分加热具有大热容量的EHC载体430，所施加的电压倾向于变高。在EHC 400中，通过从具有电池600作为电源并且后文将描述的PCU 500供给电力，在加热催化剂的通常操作期间驱动电压Vd被设定在约200V的较高电压。

再参照图1，电动发电机MG1用作对电池600充电或对电动发电机MG2供给电力的发电机。电动发电机MG1还用作辅助发动机200的电机。

电动发电机MG2是根据本发明的“旋转电机”的示例。电动发电机MG2用作辅助发动机200的电机或用作对电池600充电的发电机。

电动发电机MG1和电动发电机MG2例如构成为同步电动发电机，并且均包括：转子，该转子在其外周面上具有多个永磁体；以及定子，三相线圈卷绕在其周围以形成旋转磁场。然而，电动发电机MG1和电动发电机MG2各者可为不同类型的电动发电机。

动力分割机构300是能够在MG1与车轴之间分割发动机200的动力的行星齿轮系。动力分割机构300能够采用各种已知构造中的任何构造，因此在文中不详细描述。简要地说，动力分割机构300包括：设置在中心部的太阳齿轮；以同心方式设置在太阳齿轮的外周上方的齿圈；设置在太阳齿轮与齿圈之间并在太阳齿轮的外周上旋转和回转的多个小齿轮；以及与曲轴205的一端连接并支承各小齿轮的旋转轴的行星架。

太阳齿轮经太阳齿轮轴与MG1的转子(其参考标号被略去)连接，而齿圈经齿圈轴与MG2的转子(未示出)连接。齿圈轴与车轴连接，因此由MG2产生的动力经齿圈轴传递到车轴。类似地，经车轴传递的来自车轮12的驱动力由MG2经齿圈轴接收。在如上所述构成的动力分割机构300中，发动机200所产生的动力由行星架和小齿轮传递到太阳齿轮和齿圈，并分割为两个系统。当传递到太阳齿轮的分割动力驱动电动发动机MG1正向旋转时，电动发电机MG1发电。

PCU 500是包括逆变器(未示出)的电力控制单元。逆变器将来自电池600的直流(DC)电力转换为交流(AC)电力，并且将AC电力供给到电动发电机MG1和电动发电机MG2。逆变器还将由电动发电机MG1和电动发电机MG2产生的AC电力转换为DC电力，并且将该DC电力供给到电池600。PCU 500控制电池600与电动发电机MG1或电动发电机MG2之间的电力输入/输出，或控制电动发电机MG1与电动发电机MG2之间的电力输入/输出(这种情况下，电力在电池600不介入的状态下在电机发电机MG1与电动发电机MG2之间输入和输出)。PCU 500与ECU 100电气连接，并且PCU 500的操作由ECU 100控制。

PCU 500还与EHC 400的正电极450电气连接，并且能够将直接驱动电压Vd供给到正电极450。对应于直接驱动电压Vd的驱动电流Id在EHC载体430中产生。然后，响应于由驱动电流Id和EHC载体430的电阻R所产生的热量W(W＝IR²)，EHC载体430发热。换句话说，PCU 500是根据本发明的“通电装置”的示例。该PCU 500包括DC/DC转换器并且不仅能够供给200V的高电压(其为在上述通常操作期间的直接驱动电压Vd)，而且能够供给50V或以下的低电压。这种升压和降压也由ECU 100控制。

在此实施例中，PCU 500是根据本发明的“通电装置”的示例。然而，通电装置并不限于任何具体构造，只要它能够使EHC 400通电(在此实施例中通过正电极450和负电极470)。例如，混合动力车辆10可包括作为根据本发明的“通电装置”的示例的二次电压供给装置。二次电压供给装置将从蓄电装置等供给的主电压升高到几百伏的高电压。或者，EHC 400可在PCU 500不介入的情况下与电池600直接连接，或者可以经切换回路、继电器回路等与电池600间接连接。

电池600(其为根据本发明的“蓄电装置”的示例)是用作电力供给源以驱动电动发电机MG1和电动发电机MG2的可再充电的蓄电池。电池600由设置在混合动力车辆10外部的外部电源20(即，根据本发明的“外部电源”的示例)适当地充电。电池600不仅储存由各电动发电机产生的电力，而且储存从外部电源20供给的电力。因此，混合动力车辆10被构成为所谓的PHV。

充电状态(SOC)传感器610附接到电池600上。SOC传感器610检测电池600的SOC(在此实施例中，SOC是限定电池600的蓄电状态的指标值，并且将对应于完全放电状态的值规定为0(％)，而将对应于完全充电状态的值规定为100(％))。SOC传感器610与ECU 100电气连接。ECU 100以恒定或变化的间隔参照检测出的SOC。

充电插头700是与继电器回路800的输入端子电气连接并且还与外部电源20电气连接的金属插头。外部电源20可为家用100V电源或安装在市内或郊区的基础设施(例如服务站)中的基础设备。外部电源20在其物理、机械、机构、电气或化学模式方面不受限制。

继电器回路800是以二值方式在充电插头700的输入端子与电池600的输出端子之间选择性地切换电气连接状态的切换回路(图1中示出了断开状态)。继电器回路800与ECU 100电气连接，且上述连接状态由ECU100控制。在充电插头700的输入端子与电池600的输出端子电气连接的状态(下文适当地称为“ON状态”)下，电池600与充电插头700电气连接。如果充电插头700在该状态下与外部电源20连接，则电池600自动通电和充电。同时，在充电插头700的输入端子与电池600的输出端子未电气连接的状态(下文适当地称为“OFF状态”)下，电池600与充电插头700电气分离。因此，不论充电插头700是否与外部电源20连接，电池600都不通电。

加速器操作量传感器900检测混合动力车辆10中的加速器踏板(未示出)的加速器操作量Ta。加速器操作量传感器900与ECU 100电气连接。ECU 100以恒定或变化的间隔参照检测出的加速器操作量Ta。

车速传感器1000检测混合动力车辆10的车速V。车速传感器1000与ECU 100电气连接。ECU 100以恒定或变化的间隔参照检测出的车速V。

混合动力车辆10能够在仅使用来自电动发电机MG2的电力的EV模式下运行。尤其是由于电池600储存来自外部电源200的电力，因此混合动力车辆10能够绝大部分且通常在EV模式下运行。这趋于引起发动机200的运转频率降低。毋容置疑，就混合动力车辆10的长期排气排放而言发动机200的低运转频率是优选的。同时，当发动机200的运转频率低时，发动机200总是必须从冷态启动。因此，在混合动力车辆10中，EHC 400几乎在每次作出发动机200的启动要求时都必须通电。换句话说，直到设置在EHC 400下游的三元催化剂216被排气的热负荷加热而达到催化剂活性温度区域中的温度，排气主要由EHC 400净化。

这里，排气包含水蒸气。当排气管215处于低温时，排气管215的壁从水蒸气吸热，并且水蒸气在排气管215中冷凝。通过这种冷凝产生的冷凝水形成在排气管215的壁上而导致排气管215中的结露。EHC 400设置在排气管215中，并且冷凝水也形成在EHC 400上。即，冷凝也可发生在EHC 400中。由于混合动力车辆10为PHV，因此这种冷凝比常规混合动力车辆更有可能发生。

如已经描述的，当在正电极与负电极之间施加驱动电压Vd时，EHC400通电。然而，当EHC 400被水覆盖达到冷凝水覆盖正电极450和外壳410的这种程度时，正电极450和外壳410变成导电的。结果，可能发生漏电。在通常操作期间EHC 400的驱动电压Vd被设定在约200V的高电压，以便通过大热容量加速EHC载体430的升温。因此，如上所述的漏电应该理想地被提前阻止。或者，即使不可能提前阻止漏电，漏电也应该尽可能迅速地被处理。同时，如上所述，EHC 400在发动机200启动时起到减少排气排放的作用。因而，如果当作出通电要求时对这种漏电的防止给予优先而不合理地抑制通电，则排气排放的恶化是不可避免的。换句话说，当EHC安装在混合动力车辆中时，需要绝对防止漏电并保证无论何时要求通电EHC都通电。

在混合动力车辆10中，由ECU 100执行的EHC驱动控制解决了上述问题。现将参照图4详细描述EHC驱动控制。图4是EHC驱动控制的流程图。

在图4中，ECU 100判定是否要求了EHC的通电(步骤S101)。当作出发动机200的启动要求时可能要求了EHC 400的通电。这里，混合动力车辆10为PHV，发动机的运转频率相当低，并且因此发动机必须从冷态启动。鉴于上述，也可在混合动力车辆10启动时(例如，就绪时)或在由外部电源20进行吸收充电(soak charge)期间要求EHC 400的通电。

如果尚未作出通电要求(步骤S101：否)，则ECU 100停止使EHC 400通电(步骤S107)。具体地说，这种情况下，由于EHC 400已经处于未通电状态，因此不执行特殊控制。另一方面，如果已作出EHC 400的通电要求(步骤S101：是)，则ECU 100在低电压执行EHC 400的通电(步骤S102)。

这里，低压通电意味着驱动电压Vd低于在通常操作期间的200V驱动电压并在对电压施加的安全法规缓和时为50V的低电压的通电。在低电压通电时，ECU 100通过PCU 500的驱动控制将从电池600供给的数百伏的高电压降至50V。然后，ECU 100对正电极450施加降低的电压。

当执行低电压通电时，ECU 100基于通过PCU 500定期监控的EHC400的驱动电流Id和驱动电压Vd(即，50V)算出代表EHC 400的总电阻值的EHC电阻值Rehc。EHC电阻值Rehc是根据本发明的“EHC导电特性”的示例。当算出EHC电阻值Rehc时，ECU 100判定算出的EHC电阻值Rehc是否等于或大于预先确定的基准值Rehcth(步骤S104)。基准值Rehcth是预先通过实验调节的值，而且也是为了消除误差而修正和降低在异常状态下针对EHC 400的驱动电压Vd的每个值确定的基准电阻值的值。基准值Rehcth也是根据EHC 400的结构确定的固有值。

如果算出的EHC电阻值Rehc等于或大于基准值Rehcth(步骤S104：是)，则ECU 100判定EHC 400与排气管215之间的电气绝缘性质得以维持并且EHC 400因此处于正常状态。ECU 100然后通过PCU 500的驱动控制使EHC 400的驱动电压Vd升高到200V的通常值。结果，EHC 400发热并促进由EHC载体430承载的氧化催化剂的升温。

一旦施加通常驱动电压Vd，ECU 100就判定EHC 400的温度Tehc是否超过作为基准值的催化剂活化温度Tehcth1(约400℃)(步骤S106)。混合动力车辆10具有两个温度传感器，即上游温度传感器440和下游温度传感器490。ECU 100能够参照分别由上游温度传感器440和下游温度传感器490获得的上游EHC温度Tehc1和下游EHC温度Tehc2。在步骤S106中与催化剂活化温度Tehcth1进行比较的EHC温度Tehc是上游EHC温度Tehc1与下游EHC温度Tehc2之间的平均值。然而，EHC温度Tehc不一定是该平均值，而是可为上游EHC温度Tehc1和下游EHC温度Tehc2中较低的一者。当EHC温度Tehc为较低温度时，也可以可靠地将EHC 400加热到催化剂活化温度。

在当EHC温度Tehc尚未达到催化剂活化温度Tehcth1(步骤S106：否)时期间，ECU 100保持对EHC 400通电。当EHC温度Tehc超过催化剂活化温度Tehcth1(步骤S106：是)时，ECU 100停止对EHC通电(步骤S107)。

同时，如果在步骤S104中算出的EHC电阻值Rehc低于基准值Rehcth(步骤S104：否)，则ECU 100判定EHC电阻值Rehc偏离正常范围并且由于冷凝水的形成而导致的漏电已经发生(换句话说，根据本发明的“判定EHC处于漏电避免要求状态”)。然后，处理转入步骤S107。具体地说，EHC 400的驱动电压Vd未升高到200V的正常电压，并且EHC 400的通电被强制终止。换句话说，步骤S107中的控制是根据本发明的“抑制EHC的通电”的控制的示例。在执行步骤S107之后，处理返回步骤S101。然后，重复执行一系列处理。如上所述执行EHC的通电控制。

如上所述，通过根据此实施例的EHC驱动控制，可以通过将当施加用于漏电检测的50V的低电压作为驱动电压Vd时获得的EHC电阻值Rehc与预先确定为在通常操作期间的值的基准值Rehcth进行比较而精确地检测出作为实际现象的漏电的有无。因此，可以基于精确地检测出的漏电的有无而适当地抑制EHC 400的通电。此外，在漏电检测期间施加的电压低至50V。因而，即使在要求漏电检测的期间漏电作为实际现象发生，也能使漏电的影响最小化。具体地说，根据此实施例，可以可靠地防止归咎于冷凝水的漏电所导致的故障，并因此可以使EHC在排气控制中的效果最大化。

接下来，将参照图5详细描述根据本发明的第二实施例的EHC驱动控制。图5是EHC驱动控制的流程图。图5中与图4中相同的处理用相同的参考标号表示，并且不重复它们的描述。第二实施例中的系统配置与第一实施例中的混合动力车辆10相同。

在图5中，当作出EHC 400的通电要求(步骤S101：是)时，ECU 100判定在上次行驶(从混合动力车辆10的启动要求到钥匙关闭期间)中发动机200是否运转(步骤S201)。如果发动机200在上次行驶中未运转(步骤S201：否)，则ECU 100将处理转入步骤S102。

另一方面，如果发动机200在上次行驶中运转(步骤S201：是)，则ECU 100判定在发动机停止期间前文已描述的EHC温度Tehc(其为根据本发明的“热负荷条件”的示例)是否低于基准值Tehth2(步骤S202)。在发动机停止期间的温度Tehc的值预先当发动机在上次行驶中停止时存储在RAM中。如果在一次行驶期间发动机多次运转，则存储在发动机的最近一次运转期间的温度Tehc。同时，将基准值Tehcth2设定为冷凝水能够充分蒸发的EHC温度，并设定在100+α(℃)。

如果在发动机停止期间的温度Tehc等于或高于基准值Tehcth2(步骤S202：否)，则ECU 100将处理转入步骤S102。另一方面，如果温度Tehc低于基准值Tehcth2(步骤S202：是)，则ECU 100在EHC 400通电之前抑制EHC 400通电(步骤S203)。

当抑制EHC 400的通电时，ECU 100判定当前EHC温度Tehc是否等于或高于基准值Tehcth2(步骤S204)。如果EHC温度Tehc低于基准值Tehcth2(步骤S204：否)，则ECU 100抑制EHC 400的通电。如果EHC温度Tehc变成等于或高于基准值Tehcth2(步骤S204：是)，则ECU100将处理转入步骤S102。当在各种处理之后执行步骤S102时，执行与第一实施例中相同的控制。

如上所述，根据此实施例，如果发动机200在上次行驶中运转，并且在发动机停止期间的EHC温度Tehc低于能够判定冷凝水蒸发的基准值Tehcth2，则判定在EHC 400中通过冷凝水形成露水或EHC400被水覆盖或处于湿润状态。因此，为了防止漏电(即，判定EHC为根据本发明的“处于漏电避免要求状态”)，则抑制EHC 400的通电。因此，可以防止由于在可能发生漏电的状态下施加低驱动电压Vd而导致的故障。

在此实施例中，将在上次行驶中在发动机停止期间获得的温度Tehc与基准值Tehcth2进行比较。然而，温度Tehc可为在作出比较的热负荷条件下从上次行驶起的Tehc的最大值。这是因为考虑到冷凝水能够在当Tehc超过基准值时的期间蒸发。

同时，出于预防的目的基于这种热负荷条件判定是否作出漏电避免要求。因而，它不一定对应于漏电的实际发生。考虑到上述，在此实施例中，如果EHC温度Tehc达到判定出冷凝露水的蒸发充分地进行的基准值Tehcth2，则取消通电的抑制。然后，与第一实施例中一样基于实际电阻值检测漏电。因此，可以在深度考虑安全性的情况下检测漏电，并获得通过EHC 400减少排放的最大效能。

接下来，将参照图6详细描述根据本发明的第三实施例的EHC驱动控制。图6是EHC驱动控制的流程图。图6中与图4或图5中相同的处理用相同的参考标号表示，并且不重复它们的描述。在此实施例中，第三实施例中的系统配置与第一实施例中的混合动力车辆10相同。

在图6中，ECU 100判定当前时点是否对应于异常检测定时(步骤S301)。基于从上次异常检测开始经过的时间来确定异常检测定时。换句话说，第三实施例中的EHC驱动控制与在第一和第二实施例中描述的EHC驱动控制平行地以规定间隔执行。

如果当前时点不是异常检测定时(步骤S301：否)，则ECU 100使处理回到步骤S301。另一方面，如果当前时点对应于异常检测定时(步骤S301：是)，则ECU 100判定EHC温度Tehc是否等于或高于上述基准值Tehcth2(步骤S204)。如果EHC温度Tehc低于基准值Tehcth2(步骤S204：否)，则ECU 100使处理回到步骤S301。

另一方面，如果EHC温度Tehc等于或高于基准值Tehcth2(步骤S204：是)，则ECU 100开始对EHC 400通电(步骤S302)。此时，施加至EHC400的驱动电压Vd可能高于低电压或可为另一个值的电压。当开始通电时，ECU 100判定以与上述相同的方式算出的EHC电阻值Rehc是否在由下限Rehc1和上限Rehc2限定的正常范围内(步骤S303)。

如果算出的EHC电阻值Rehc高于下限Rehc1并低于上限Rehc2并因此在正常范围内(步骤S303：是)，则ECU 100判定EHC 400处于正常状态(步骤S304)。另一方面，如果算出的EHC电阻值Rehc等于或低于下限Rehc1或者等于或高于上限Rehc2(步骤S303：否)，则ECU 100判定EHC 400处于异常状态(步骤S305)。在执行步骤S304或S305之后，处理回到步骤S301。如上所述执行EHC驱动控制。

如上所述，根据此实施例中的EHC驱动控制，在基于与第二实施例中相同的原理判定冷凝水导致的漏电未在EHC 400中发生的情形中，使EHC 400通电，并判定EHC电阻值Rehc是否处于正常范围。在能够消除冷凝水导致的漏电的可能性的情形中，当EHC电阻值与正常范围偏离时，可以判定EHC 400中存在由冷凝水形成露水以外的故障。因此，此实施例中的系统配置在实践上是有利的，因为可以抑制EHC 400中由于结露导致的漏电以外的故障的发生。如上所述，在第三实施例中，可以检测与在第一和第二实施例中检测出的异常不同的异常。鉴于这种优点，第三实施例的系统配置是优选的，因为当与第一和第二实施例中的EHC驱动控制同时执行EHC 400的驱动控制时EHC 400能够在深度考虑安全性的情况下操作。

在上述实施例中，混合动力车辆10是根据本发明的“车辆”的示例。然而，根据本发明的“车辆”并不限于混合动力车辆，并且能够是例如仅具有发动机200作为动力源的车辆。这种情况下，也判定EHC是否处于漏电避免要求状态，并因此“车辆”能够具有与上述相同的益处。

本发明并不限于上述实施例，而是能够在从权利要求书和整个说明书能够理解的本发明的主旨或思想内进行各种修改，并且伴有这种修改的车辆控制装置也包含在本发明的技术范围内。例如，在发动机200在上次行驶中运转的情况下，可以基于发动机200在上次行驶中的运转期间来判定EHC是否处于漏电避免要求状态。这种情况下，如果发动机200在上次行驶中的运转期间比规定运转期间长，则判定EHC处于漏电避免要求状态。

根据本发明的车辆控制装置可安装在具有EHC的车辆中。

Claims (9)

1.一种用于车辆的控制装置，包括：

内燃发动机；

电加热催化剂，所述电加热催化剂设置在所述内燃发动机的排气通路中，净化被导入所述排气通路中的排气，并且通过通电而被加热；

通电装置，所述通电装置向所述电加热催化剂供给电力；

鉴定装置，所述鉴定装置在所述通电装置给所述电加热催化剂通电之前鉴定所述电加热催化剂的导电特性和所述电加热催化剂的热负荷条件中的至少一者；

判定装置，所述判定装置基于所鉴定出的所述电加热催化剂的导电特性和所鉴定出的所述电加热催化剂的热负荷条件中的所述至少一者来判定所述电加热催化剂是否处于规定的漏电避免要求状态；以及

抑制装置，当判定出所述电加热催化剂处于所述漏电避免要求状态时，所述抑制装置抑制所述通电。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述鉴定装置在给所述电加热催化剂施加规定的低电压的情况下鉴定所述导电特性。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述规定的低电压比为了加热催化剂而进行通电时的电压低。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中：

所述导电特性为所述电加热催化剂的电阻值；并且

当所判定出的电阻值等于或低于规定值时，所述判定装置判定所述电加热催化剂处于所述漏电避免要求状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其中：

所述判定装置将在所述内燃发动机的上次运转期间所述电加热催化剂的温度的最大值判定为所述热负荷条件；并且

当所判定出的最大值等于或低于规定值时，所述判定装置判定所述电加热催化剂处于所述漏电避免要求状态。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其中：

所述鉴定装置将所述内燃发动机的上次运转期间的时长鉴定为所述热负荷条件；并且

当所鉴定出的运转期间等于或长于规定的运转期间时，所述判定装置判定所述电加热催化剂处于所述漏电避免要求状态。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中：

所述鉴定装置将所述电加热催化剂的电阻值和温度分别鉴定为所述导电特性和所述热负荷条件，并且

当所鉴定出的温度等于或高于规定值并且所鉴定出的电阻值等于或低于规定值时，所述判定装置判定所述电加热催化剂处于所述漏电避免要求状态。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其中：

所述车辆为混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：与所述内燃发动机相结合地用作动力源的至少一个旋转电机；以及用作所述旋转电机的电力源的可充电式蓄电装置；并且

所述通电所需的电力从所述蓄电装置供给。

9.一种用于控制车辆的方法，所述车辆包括：内燃发动机；电加热催化剂，所述电加热催化剂设置在所述内燃发动机的排气通路中，净化被引入所述排气通路中的排气，并且通过通电而被加热；以及通电装置，所述通电装置向所述电加热催化剂供给电力，所述方法包括：

在所述通电装置开始所述通电之前，鉴定所述电加热催化剂的导电特性和所述电加热催化剂的热负荷条件中的至少一者；

基于所鉴定出的所述电加热催化剂的导电特性和所鉴定出的所述电加热催化剂的热负荷条件中的所述至少一者，判定所述电加热催化剂是否处于规定的漏电避免要求状态；以及

当判定出所述电加热催化剂处于所述漏电避免要求状态时，抑制所述通电。

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