CN110872969B - 车辆及车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆及车辆的控制方法，所述车辆包括：内燃机；电加热式的催化剂装置，其设置于所述内燃机的排气通路；以及电子控制单元，其构成为控制向导电性基材供给的基材供给电力。所述催化剂装置包括通过通电而发热的所述导电性基材、和经由所述导电性基材而被加热的催化剂。所述电子控制单元构成为判定是否处于停滞期间，所述停滞期间在所述导电性基材的温度上升的过程中在所述催化剂装置的内部存在了水分的情况下产生，是所述导电性基材的温度部分地在预定温度区域中停滞的期间。所述电子控制单元构成为，在判定为处于所述停滞期间时，将所述基材供给电力控制为比判定为不处于所述停滞期间时的所述基材供给电力低的电力。

Description

车辆及车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及车辆及车辆的控制方法。
背景技术
在日本特开2011-231710中公开了一种具备作为动力源的内燃机及电动机，并在内燃机的排气通路设置有电加热式的催化剂装置(EHC：Electrical Heated Catalyst)的混合动力车辆。电加热式的催化剂装置构成为，能够利用保持在排气通路内并通过通电而发热的基材对担载于该基材的催化剂进行加热。通过设置电加热式的催化剂装置，能够在内燃机的起动前实施催化剂装置的预热。
在日本特开2011-231710中，若在多孔体的基材的内部包含水分的状态下对基材进行加热，则有时会在基材的内部发生突沸而产生水蒸气。由于所产生的水蒸气，基材内部的压力急剧上升，有时会使基材劣化。因此，在基材的内部包含水分的情况下，实施使在对基材进行加热时向基材供给的电力比通常的电力低的低电力控制。由此，能够使包含于基材的内部的水分缓慢地逐渐蒸发，所以能够防止由突沸引起的基材的劣化。
发明内容
若在基材的表面、内部存在水分的状态下，即在催化剂装置的内部存在水分的状态下对基材进行加热，则除了以突沸为起因的基材的劣化以外，有时还发生以在基材的内部产生的温度差为起因的基材的劣化。
本发明提供一种抑制在催化剂装置的内部存在水分的状态下对基材进行了加热时发生的基材的劣化的车辆及车辆的控制方法。
本发明的第一技术方案是车辆。所述车辆包括内燃机、设置于内燃机的排气通路的电加热式催化剂装置、以及电子控制单元。所述电加热式催化剂装置包括通过通电而发热的导电性基材、和经由导电性基材而被加热的催化剂。所述电子控制单元构成为控制向所述导电性基材供给的基材供给电力。所述电子控制单元构成为判定是否处于停滞期间，所述停滞期间在所述导电性基材的温度上升的过程中在所述电加热式催化剂装置的内部存在了水分的情况下产生，是所述导电性基材的温度部分地在预定温度区域中停滞的期间。所述电子控制单元构成为，在判定为处于所述停滞期间时，将所述基材供给电力控制为比判定为不处于所述停滞期间时的所述基材供给电力低的电力。
在所述车辆中，所述电子控制单元可以构成为，算出存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分量即内部水分量。所述电子控制单元可以构成为，在所述内部水分量比零多或者为预定水分量以上，并且所述导电性基材的温度为能够判断为存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分正在蒸发的预定温度以上时，判定为处于所述停滞期间。
在所述车辆中，所述电子控制单元可以构成为，在判定为处于所述停滞期间时，基于所述内部水分量，将所述基材供给电力控制为比判定为不处于所述停滞期间时的所述基材供给电力低的电力。所述电子控制单元可以构成为，在所述内部水分量多时，将所述基材供给电力控制为比所述内部水分量少时的所述基材供给电力低的电力。
在所述车辆中，所述电子控制单元可以构成为，在判定为处于所述停滞期间时，将基材供给电力控制为比在判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力低的预定电力达预定时间。所述电子控制单元可以构成为，在所述内部水分量多时，与所述内部水分量少时相比延长所述预定时间。
在所述车辆中，所述预定水分量可以是在将所述基材供给电力控制为在所述电子控制单元判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力时，在所述导电性基材的温度上升的过程中，在所述导电性基材的存在水分的部位与不存在水分的部位之间产生的温度差成为预定的温度差以上的水分量。
在所述车辆中，所述电子控制单元可以构成为，在所述导电性基材的温度成为了能够判断为存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分正在蒸发的预定温度以上时，不论在所述电加热式催化剂装置的内部是否存在水分，均判定为处于所述停滞期间。所述电子控制单元可以构成为，在判定为处于所述停滞期间时，将基材供给电力控制为比在判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力低的预定电力达预定时间。
所述车辆可以还具备行驶用马达作为所述车辆的驱动源。所述电子控制单元可以构成为，在起动所述内燃机之前的基于所述行驶用马达的驱动力的所述车辆的行驶期间，实施对所述导电性基材的通电而控制所述基材供给电力。
本发明的第二技术方案是车辆的控制方法。所述车辆包括内燃机、设置于内燃机的排气通路的电加热式催化剂装置、以及电子控制单元。所述电加热式催化剂装置包括通过通电而发热的导电性基材、和经由导电性基材而被加热的催化剂。所述控制方法包括：通过所述电子控制单元来控制向所述导电性基材供给的基材供给电力；通过所述电子控制单元来判定是否处于停滞期间，所述停滞期间在所述导电性基材的温度上升的过程中在所述电加热式催化剂装置的内部存在了水分的情况下产生，是所述导电性基材的温度部分地在预定温度区域中停滞的期间；以及在所述电子控制单元判定为处于所述停滞期间时，通过所述电子控制单元将所述基材供给电力控制为比判定为不处于所述停滞期间时的所述基材供给电力低的电力。
根据上述构成，能够抑制在催化剂装置的内部存在水分的状态下对基材进行了加热时发生的基材的劣化。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是本发明的第1实施方式的车辆及控制车辆的电子控制单元的大致构成图。
图2是对本发明的第1实施方式的内燃机的详细的构成进行说明的图。
图3A是对在导电性基材的表面、内部存在水分的状态下，开始对导电性基材的通电而进行了催化剂装置的预热的情况进行说明的图。
图3B是对在导电性基材的表面、内部存在水分的状态下，开始对导电性基材的通电而进行了催化剂装置的预热的情况进行说明的图。
图3C是对在导电性基材的表面、内部存在水分的状态下，开始对导电性基材的通电而进行了催化剂装置的预热的情况进行说明的图。
图4是对本发明的第1实施方式的对导电性基材的通电控制进行说明的流程图。
图5是用于基于内部水分量Qcw算出成为在停滞期间中向导电性基材供给的电力的目标值的停滞期间供给电力Ws的图表。
图6是对催化剂装置的内部水分量Qcw的算出控制进行说明的流程图。
图7是对本发明的第1实施方式的对导电性基材的通电控制的动作进行说明的时间图。
图8是对本发明的第2实施方式的对导电性基材的通电控制进行说明的流程图。
图9是用于基于内部水分量Qcw算出低电力控制时间ts的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注相同的参照编号。
第1实施方式
图1是本发明的第1实施方式的车辆110及控制车辆110的电子控制单元200的大致构成图。
本实施方式的车辆110是具备内燃机100、动力分配机构40、第1旋转电机50、第2旋转电机60、电池70、升压转换器81、第1变换器82以及第2变换器83的混合动力车辆。车辆110构成为，能够将内燃机100及第2旋转电机60这两个动力源中的一方或双方的动力经由最终减速装置111向车轮驱动轴112传递。
内燃机100具备内燃机主体1、进气装置20以及排气装置30，产生用于使与内燃机主体1的曲轴(未图示)连结的输出轴113旋转的动力。以下，也参照图2对内燃机100的详细的构成进行说明。
如图2所示，内燃机主体1具备汽缸体2和固定于汽缸体2的上表面的汽缸盖3。
在汽缸体2设置有多个汽缸4。在汽缸4的内部收纳有接受燃烧压力而在汽缸4的内部进行往复运动的活塞5。活塞5经由连杆(未图示)而与曲轴连结，通过曲轴而将活塞5的往复运动变换为旋转运动。由汽缸盖3的内壁面、汽缸4的内壁面及活塞5的顶面划分出的空间成为燃烧室6。
在汽缸盖3设置有进气口7和排气口8。进气口7在汽缸盖3的一方的侧面开口并且向燃烧室6开口。排气口8在汽缸盖3的另一方的侧面开口并且向燃烧室6开口。
另外，在汽缸盖3安装有用于对燃烧室6与进气口7的开口进行开闭的进气门9、用于对燃烧室6与排气口8的开口进行开闭的排气门10、对进气门9进行开闭驱动的进气凸轮轴11、以及对排气门10进行开闭驱动的排气凸轮轴12。在进气凸轮轴11的一端设置有能够将进气门9的开闭正时设定为任意的正时的液压式的可变气门传动机构(未图示)。
进而，在汽缸盖3安装有用于向燃烧室6内喷射燃料的燃料喷射阀13、和用于在燃烧室6内对从燃料喷射阀13喷射出的燃料与空气的混合气进行点火的火花塞14。此外，燃料喷射阀13也可以以向进气口7内喷射燃料的方式安装。
进气装置20是用于经由进气口7向汽缸4内引导空气的装置，具备空气滤清器21、进气管22、进气歧管23、空气流量计211以及电子控制式的节气门24。
空气滤清器21去除空气中所包含的沙子等异物。
进气管22的一端连结于空气滤清器21，另一端连结于进气歧管23的稳压罐23a。通过进气管22将经由空气滤清器21向进气管22内流入了的空气(进气)引导至进气歧管23的稳压罐23a。
进气歧管23具备稳压罐23a、和从稳压罐23a分支并与形成于汽缸盖侧面的各进气口7的开口连结的多个进气支管23b。引导至稳压罐23a的空气经由进气支管23b均等地向各汽缸4内分配。像这样，进气管22、进气歧管23以及进气口7形成用于向各汽缸4内引导空气的进气通路。
空气流量计211设置于进气管22内。空气流量计211检测在进气管22内流动的空气的流量(以下称为“进气量”)。
节气门24设置于比空气流量计211靠下游侧的进气管22内。节气门24由节气门致动器25驱动，使进气管22的通路截面面积连续或阶段性地发生变化。通过由节气门致动器25来调整节气门24的开度(以下称为“节气门开度”)，可调整被吸入各汽缸4内的进气量。节气门开度由节气门传感器212检测。
排气装置30是用于对在燃烧室6内产生的燃烧气体(以下称为“排气”)进行净化并向外气排出的装置。排气装置30具备排气歧管31、排气管32、排气温度传感器213、以及电加热式的催化剂装置33。
排气歧管31具备与形成于汽缸盖侧面的各排气口8的开口连结的多个排气支管31a、和使排气支管31a集合而汇集为1根的集合管31b。
排气管32的一端连结于排气歧管31的集合管31b，另一端向外气开口。从各汽缸4经由排气口8向排气歧管31排出的排气在排气管32中流动并向外气排出。
排气温度传感器213设置于比催化剂装置33靠上游侧的排气管32，检测向催化剂装置33流入的排气的温度。
电加热式的催化剂装置33具备安装于排气管32的外筒34、导电性基材35、保持垫36以及一对电极37。
外筒34是用于在其内部收纳导电性基材35的部件，典型的是由不锈钢等金属或陶瓷等非金属构成的壳体。
导电性基材35例如由碳化硅(SiC)、二硅化钼(MoSi2)等通过通电而发热的材料形成。本实施方式的导电性基材35是沿排气的流动方向形成有多个排气流通路35a(参照图3A)的所谓的蜂窝型载体，在各排气流通路35a的表面担载有催化剂。在本实施方式中使三元催化剂担载于导电性基材35，但担载于导电性基材35的催化剂的种类并不被特别限定，能够从各种催化剂中适当地选择为了获得所期望的排气净化性能而需要的催化剂并进行担载。
保持垫36是以填充外筒34与导电性基材35之间的间隙的方式设置于外筒34与导电性基材35之间而用于将导电性基材35保持在外筒34内的预定位置的部件。保持垫36例如由氧化铝(Al2O3)等电绝缘性的材料形成。
一对电极37是用于向导电性基材35施加电压的部件，分别在相对于外筒34电绝缘的状态下电连接于导电性基材35，并且如图1所示那样经由用于调整向导电性基材35施加的电压的电压调整电路38连接于电池70。通过经由一对电极37向导电性基材35施加电压而向导电性基材35供给电力，电流向导电性基材35流动而导电性基材35发热，担载于导电性基材35的催化剂被加热。通过一对电极37向导电性基材35施加的电压能够通过由电子控制单元200控制电压调整电路38来进行调整。例如，也可以原样地施加电池70的电压，也可以将电池70的电压调整为任意的电压并施加。像这样在本实施方式中，由电子控制单元200控制电压调整电路38，从而能够将向导电性基材35供给的电力(以下称为“基材供给电力”)控制为任意的电力。
排气口8、排气歧管31、排气管32以及外筒34形成供从各汽缸4排出的排气流动的排气通路。
此外，在本实施方式中作为内燃机100的一个例子，例示出上述那样的无增压汽油发动机进行了说明，但不限定于上述的构成，燃烧方式、汽缸排列、燃料的喷射方式、进气/排气系统的构成、气门传动机构的构成、有无增压器、增压方式等也可以与上述的构成不同。
返回到图1，动力分配机构40是用于将内燃机100的动力分配成用于使车轮驱动轴112旋转的动力和用于使第1旋转电机50进行再生驱动的动力这两个系统的行星齿轮。动力分配机构40具备太阳轮41、齿圈42、小齿轮43以及行星架44。
太阳轮41是外齿轮，配置在动力分配机构40的中央。太阳轮41与第1旋转电机50的旋转轴53连结。
齿圈42是内齿轮，以与太阳轮41成为同心圆状的方式配置在太阳轮41的周围。齿圈42与第2旋转电机60的旋转轴63连结。另外，在齿圈42一体化地安装有传动齿轮114，所述传动齿轮114用于经由最终减速装置111向车轮驱动轴112传递齿圈42的旋转。
小齿轮43是外齿轮，以与太阳轮41及齿圈42啮合的方式在太阳轮41与齿圈42之间配置有多个。
行星架44连结于内燃机100的输出轴113，并以输出轴113为中心而旋转。另外，行星架44也连结于各小齿轮43，以使得在行星架44旋转时各小齿轮43能够一边各自进行旋转(自转)一边在太阳轮41的周围旋转(公转)。
第1旋转电机50例如是三相交流同步式电动发电机，具备转子51和定子52，所述转子51安装于与太阳轮41连结的旋转轴53的外周并在外周部埋设有多个永磁体，所述定子52被卷绕有产生旋转磁场的励磁线圈。第1旋转电机50具有作为接受来自电池70的电力供给来进行动力运行驱动的电动机的功能、和作为接受内燃机100的动力来进行再生驱动的发电机的功能。
在本实施方式中，第1旋转电机50主要作为发电机来使用。并且，在内燃机100的起动时使输出轴113旋转而进行起转(cranking)时作为电动机来使用，起到作为起动器的作用。
第2旋转电机60例如是三相交流同步式电动发电机，具备转子61和定子62，所述转子61安装于与齿圈42连结的旋转轴53的外周并在外周部埋设有多个永磁体，所述定子62被卷绕有产生旋转磁场的励磁线圈。第2旋转电机60具有作为接受来自电池70的电力供给来进行动力运行驱动的电动机的功能、和作为在车辆110的减速时等接受来自车轮驱动轴112的动力来进行再生驱动的发电机的功能。
电池70例如是镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等能够进行充放电的二次电池。在本实施方式中，使用额定电压为200[V]左右的锂离子二次电池作为电池70。电池70经由升压转换器81等电连接于第1旋转电机50及第2旋转电机60，以使得能够将电池70的充电电力向第1旋转电机50及第2旋转电机60供给而对它们进行动力运行驱动，另外，使得能够将第1旋转电机50及第2旋转电机60的发电电力充入电池70。另外，电池70也经由电压调整电路38及一对电极37电连接于导电性基材35，以使得能够将电池70的充电电力向导电性基材35供给而对导电性基材35进行加热。
进而，电池70构成为能够经由充电控制电路71及充电盖72而与外部电源电连接，以使得能够进行来自例如家庭用插座等外部电源的充电。充电控制电路71是能够基于来自电子控制单元200的控制信号将从外部电源供给的交流电流变换为直流电流，使输入电压上升为电池电压并将外部电源的电力充入电池70的电路。此外，电池70不一定需要构成为能够进行来自外部电源的充电。
升压转换器81具备如下电路，该电路能够基于来自电子控制单元200的控制信号使一次侧端子的端子间电压上升并从二次侧端子输出、相反地能够基于来自电子控制单元200的控制信号使二次侧端子的端子间电压下降并从一次侧端子输出。升压转换器81的一次侧端子连接于电池70的输出端子，二次侧端子连接于第1变换器82及第2变换器83的直流侧端子。
第1变换器82及第2变换器83分别具备如下电路，该电路能够基于来自电子控制单元200的控制信号将从直流侧端子输入的直流电流变换为交流电流(在本实施方式中为三相交流电流)并从交流侧端子输出、相反地能够基于来自电子控制单元200的控制信号将从交流侧端子输入的交流电流变换为直流电流并从直流侧端子输出。第1变换器82的直流侧端子连接于升压转换器81的二次侧端子，第1变换器82的交流侧端子连接于第1旋转电机50的输入/输出端子。第2变换器83的直流侧端子连接于升压转换器81的二次侧端子，第2变换器83的交流侧端子连接于第2旋转电机60的输入/输出端子。
电子控制单元200由数字计算机构成，具备通过双向性总线201而彼此连接的ROM(只读存储器)202、RAM(随机存取存储器)203、CPU(微处理器)204、输入端口205以及输出端口206。
除了前述的空气流量计211等以外，用于检测车速的车速传感器215、用于检测电池充电量的SOC传感器216、用于检测外气温度的外气温度传感器217等的输出信号也经由对应的各AD变换器207向输入端口205输入。另外，产生与加速器踏板220的踩踏量(以下称为“加速器踩踏量”)成比例的输出电压的负荷传感器221的输出电压经由对应的AD变换器207向输入端口205输入。另外，作为用于算出内燃机转速的信号，每当内燃机主体1的曲轴例如旋转15°便产生输出脉冲的曲轴角传感器222的输出信号向输入端口205输入。像这样向输入端口205输入为了控制车辆110所需的各种传感器的输出信号。
在输出端口206经由对应的驱动电路208电连接有燃料喷射阀13等各控制部件。
电子控制单元200基于向输入端口205输入的各种传感器的输出信号而从输出端口206输出用于控制各控制部件的控制信号来控制车辆110。以下，对电子控制单元200所实施的车辆110的控制进行说明。
电子控制单元200基于电池充电量来设定车辆110的行驶模式。具体而言，在电池充电量比预定的模式切换充电量(例如满充电量的25％)大时，电子控制单元200将车辆110的行驶模式设定为EV(Electric Vehicle：电动车)模式。EV模式也有时被称为CD(ChargeDepleting：耗电)模式。
在车辆110的行驶模式被设定为EV模式时，电子控制单元200基本上在停止了内燃机100的状态下使用电池70的充电电力来使第2旋转电机60进行动力运行驱动，仅利用第2旋转电机60的动力来使车轮驱动轴112旋转。并且，在预定的内燃机运转条件成立时，电子控制单元200例外地使内燃机100运转，利用内燃机100及第2旋转电机60双方的动力来使车轮驱动轴112旋转。
EV模式中的内燃机运转条件从确保车辆110的行驶性能、部件保护的观点出发而设定。作为内燃机运转条件，例如举出车速成为了预定车速(例如100km/h)以上的情况、加速器踩踏量增大而基于加速器踩踏量(车辆负荷)及车速设定的车辆要求输出Pt成为了预定输出以上的情况(典型的是急加速要求的情况)、电池温度成为了预定温度(例如-10℃)以下的情况等例子。
像这样，EV模式是优先利用电池70的充电电力来使第2旋转电机60进行动力运行驱动，至少将第2旋转电机60的动力向车轮驱动轴112传递来使车辆110进行行驶的模式。
另一方面，在电池充电量为模式切换充电量以下时，电子控制单元200将车辆110的行驶模式设定为HV(Hybrid Vehicle：混动车)模式。HV模式也有时被称为CS(ChargeSustaining：电量维持)模式。
在车辆110的行驶模式被设定为HV模式时，电子控制单元200通过动力分配机构40将内燃机100的动力分配成两个系统，将所分配的内燃机100的一方的动力向车轮驱动轴112传递，并且利用另一方的动力来使第1旋转电机50进行再生驱动。并且，基本上利用第1旋转电机50的发电电力来使第2旋转电机60进行动力运行驱动，除了内燃机100的一方的动力以外还将第2旋转电机60的动力向车轮驱动轴112传递。例外地，例如在加速器踩踏量增大而车辆要求输出成为了预定输出以上的情况等情况下，为了确保车辆110的行驶性能而利用第1旋转电机50的发电电力和电池70的充电电力来使第2旋转电机60进行动力运行驱动，将内燃机100及第2旋转电机60双方的动力向车轮驱动轴112传递。
像这样，HV模式是使内燃机100运转并且优先利用第1旋转电机50的发电电力来使第2旋转电机60进行动力运行驱动，将内燃机100及第2旋转电机60双方的动力向车轮驱动轴112传递来使车辆110进行行驶的模式。
像这样在混合动力车辆中，基本上在将行驶模式从EV模式切换为了HV模式时起动内燃机100。并且从EV模式向HV模式的切换基本上取决于电池充电量。
在内燃机100的运转期间，为了使催化剂装置33发挥所期望的排气净化性能，需要使担载于导电性基材35的催化剂升温至活性温度来使催化剂活化。因此，为了抑制内燃机起动后的排气排放的恶化，优选，在EV模式中开始对导电性基材35的通电而开始催化剂装置33的预热，在切换为HV模式之前预先完成催化剂装置33的预热。因此，在本实施方式中，若在EV模式中电池充电量降低至了比模式切换充电量大的预热开始充电量，则开始对导电性基材35的通电而对催化剂装置33进行预热。
此时，在内燃机停止期间在排气通路内产生的冷凝水有时附着于了导电性基材35的排气流通路35a(参照图3A)的表面。另外，在构成导电性基材35的材料为多孔质的材料的情况下，即在导电性基材35是多孔体的情况下，在内燃机停止期间在排气通路内产生的冷凝水有时会侵入导电性基材35的内部并残留。
若在像这样在导电性基材35的表面、内部存在水分的状态下，即在催化剂装置33的内部存在水分的状态下，开始对导电性基材35的通电而进行催化剂装置33的预热，则有时发生以下那样的现象。
图3A～图3C是对在导电性基材35的表面、内部存在水分的状态下开始对导电性基材35的通电而进行了催化剂装置33的预热的情况下产生的问题点进行说明的图。
图3A是放大在与排气流动方向垂直相交的方向上对催化剂装置33进行剖切的情况下的催化剂装置33的一部分而得到的剖视图。图3B是示出使导电性基材35从与外气温度相当的初始温度朝向活性温度升温时的导电性基材35的各部位的温度的推移的图。图3B的实线表示在导电性基材35的表面、内部不存在水分的部位(以下称为“基材干燥部位”)的温度的推移。图3B的虚线表示在导电性基材35的表面、内部存在水分的部位(以下称为“基材湿润部位”)的温度的推移。图3C是示出导电性基材35的表面、内部中的基材干燥部位与基材湿润部位的温度差(以下称为“内部温度差”)ΔT的推移的图。
如图3B中的实线所示，在基材干燥部位，随着时间的经过，导电性基材35的温度大致单调地增加。另一方面，如图3B中的虚线所示，在基材湿润部位，存在导电性基材35的温度在水的蒸发温度附近的预定温度区域中停滞的停滞期间。这是因为：当导电性基材35的温度达到水的蒸发温度附近时，在基材湿润部位水分蒸发，通过此时的气化潜热妨碍了基材湿润部位的升温。
结果，如图3C所示，当在导电性基材35的表面、内部存在水分的状态下开始对导电性基材35的通电而进行了催化剂装置33的预热时，会产生内部温度差ΔT。部分地存在于导电性基材35的表面、内部的水分量，即催化剂装置33的内部水分量Qcw越多，则蒸发时间越长而停滞期间也越长，所以该内部温度差ΔT越大。并且，当内部温度差ΔT变大时，与此相伴地会产生大的热应力，所以成为使导电性基材35劣化的要因。
作为抑制以该内部温度差ΔT变得过大为起因的导电性基材35的劣化的方法，考虑到降低向导电性基材35供给的电力(基材供给电力)来抑制基材干燥部位的停滞期间中的升温速度的方法。
在此，在前述的日本特开2011-231710中，在导电性基材35的内部存在水分时，为了抑制突沸的发生而降低了基材供给电力，但这样一来催化剂装置33的预热时间会变长，所以在能够抑制突沸的发生的范围内尽可能提高了基材供给电力。因此，虽然能够抑制突沸的发生，但是无法充分地抑制基材干燥部位的停滞期间中的升温速度，内部温度差ΔT可能会变得过大而使导电性基材35劣化。因此，作为对以内部温度差ΔT变得过大为起因的导电性基材35的劣化的对策而言尚有不足。
因此，在本实施方式中，基于催化剂装置33的内部水分量Qcw，将停滞期间中的基材供给电力控制为比在催化剂装置33的内部不存在水分的情况等通常情况下的基材供给电力的目标值(以下称为“通常供给电力”)Wn[kW]低的电力，以使得内部温度差ΔT不会成为可能会使导电性基材35劣化的预定的温度差(以下称为“劣化温度差”)ΔTth以上。以下，对该本实施方式的对导电性基材35的通电控制进行说明。
图4是对本实施方式的对导电性基材35的通电控制进行说明的流程图。电子控制单元200在车辆的一次行程中按预定的运算周期反复执行本例程。
在步骤S1中，电子控制单元200判定通电实施标志F是否被设定为1。通电实施标志F是在需要实施对导电性基材35的通电时设定为1，在不需要实施对导电性基材35的通电时设定为0的标志，初始值被设定为0。电子控制单元200在本例程以外另行实施通电实施标志F的设定控制，例如在导电性基材35的温度(以下称为“基材温度”)小于预定的活性基材温度(能够判断为担载于导电性基材35的催化剂活化了的温度)并且电池充电量为预热开始充电量以下时，将通电实施标志设定为1。
此外，基材温度是由电子控制单元200推定出的基材干燥部位的温度。在本实施方式中，电子控制单元200基于向导电性基材35供给的电力量、由排气温度传感器213检测出的向催化剂装置33流入的排气的温度、从停止内燃机100起的经过时间等算出基材温度。然而，关于基材温度的算出，不限于这样的方法，可以通过公知的各种方法来算出。
若通电实施标志F被设定为1，则电子控制单元200前进至步骤S2的处理。另一方面，若通电实施标志F被设定为0，则电子控制单元200前进至步骤S8的处理。
在步骤S2中，电子控制单元200读入在本例程以外另行算出的催化剂装置33的内部水分量Qcw。在后面参照图6对内部水分量Qcw的算出方法进行描述。
在步骤S3中，电子控制单元200判定在催化剂装置33的内部是否存在水分。具体而言，电子控制单元200判定内部水分量Qcw是否比0大。若内部水分量Qcw比0大，则电子控制单元200判定为在催化剂装置33的内部存在水分并前进至步骤S4的处理。另一方面，若内部水分量Qcw为0，则电子控制单元200判定为在催化剂装置33的内部不存在水分并前进至步骤S7的处理。
此外，在本实施方式中，像这样若内部水分量Qcw比0大则前进至步骤S4的处理，但在即使在催化剂装置33的内部存在水分但该水分量少时，即使假设将基材供给电力控制为了通常供给电力Wn，有时也能够在内部温度差ΔT成为劣化温度差ΔTth之前使存在于催化剂装置33的内部的水分全部蒸发。因此，也可以是，预先通过试验等来求出在将基材供给电力控制为了通常供给电力Wn的情况下，内部温度差ΔT会成为劣化温度差ΔTth以上的内部水分量(以下称为“劣化判定水分量”)Qth，若内部水分量Qcw比劣化判定水分量Qth大，则前进至步骤S4的处理。
在步骤S4中，电子控制单元200判定在基材湿润部位中水分是否正在蒸发，即所述导电性基材是否处于停滞期间中。在本实施方式中，若基材温度为预定的蒸发基材温度以上，则电子控制单元200判定为处于停滞期间中。另一方面，若基材温度小于蒸发基材温度，则电子控制单元200判断为不处于停滞期间中，前进至步骤S7的处理。
蒸发基材温度是能够判断为存在于导电性基材35的表面、内部的水分正在蒸发的温度，在本实施方式中，设定为比水的蒸发温度稍低的温度(例如95℃)。这是因为：在导电性基材35的内部，例如有可能由于通电分布差等而产生一定程度的温度偏差，有时即使一部分为95℃，其他的部分也达到了水的蒸发温度。然而，不限于此，例如也可以将蒸发基材温度设定为比水的蒸发温度稍高的温度。即，也可以在基材温度(基材干燥部位的温度)与基材湿润部位的温度间产生了一定程度的温度差的阶段，判定为处于停滞期间中。
在步骤S5中，电子控制单元200参照预先通过试验等制作出的图5的图表，基于内部水分量Qcw算出成为在停滞期间中向导电性基材35供给的电力(基材供给电力)的目标值的停滞期间供给电力Ws[kW]。如图5所示，将停滞期间供给电力Ws[kW]设定为比通常供给电力Wn低的值，并且在内部水分量Qcw多时，设定为比内部水分量Qcw少时的供给电力低的值。这是因为：内部水分量Qcw越多时则停滞期间越长，所以需要相应地降低停滞期间供给电力Ws来抑制基材干燥部位的升温速度。
在步骤S6中，电子控制单元200以使得基材供给电力成为停滞期间供给电力Ws的方式控制电压调整电路38。
在步骤S7中，电子控制单元200以使得基材供给电力成为通常供给电力Wn的方式控制电压调整电路38。通常供给电力Wn是预先设定的预定值，为了缩短催化剂装置33的预热时间而在可能的范围内设定为高的值。
在步骤S8中，电子控制单元200在实施了对导电性基材35的通电的情况下停止通电，在没有实施通电的情况下原样地结束本次的处理。
图6是对催化剂装置33的内部水分量Qcw的算出控制进行说明的流程图。电子控制单元200在从将车辆起动开关设为接通(ON)到设为断开(OFF)为止的期间中按预定的运算周期反复执行本例程。此外，车辆起动开关是在车辆起动时成为接通，在车辆停止时成为断开的开关。
在步骤S11中，电子控制单元200判定是否处于车辆起动时(即车辆起动开关设为接通时)。若处于车辆起动时，则电子控制单元200前进至步骤S12的处理。另一方面，若不处于车辆起动时，则电子控制单元200前进至步骤S15的处理。
在步骤S12中，电子控制单元200读入内部水分量上次值Qcwz。在本实施方式中，电子控制单元200读入在上次的车辆停止时(即车辆起动开关上次设为断开时)存储于RAM203的内部水分量Qcw作为内部水分量上次值Qcwz。
在步骤S13中，电子控制单元200算出在从上次的车辆停止时到本次的车辆起动时为止的期间中在催化剂装置33内产生的冷凝水的推定量(以下称为“推定产生水分量”)Qcw1。在本实施方式中，电子控制单元200基于上次的车辆停止时的基材温度、本次的车辆起动时的基材温度以及外气温度算出推定产生水分量Qcw1。有如下倾向：上次的车辆停止时的基材温度与本次的车辆起动时的基材温度的温度差越大，则推定产生水分量Qcw1越多。
在步骤S14中，电子控制单元200将对内部水分量上次值Qcwz加上推定产生水分量Qcw1而得到的值算出为内部水分量Qcw，并将其存储于RAM203。
在步骤S15中，电子控制单元200读入存储于RAM203的内部水分量Qcw，并判定内部水分量Qcw是否比0大。若内部水分量Qcw比0大，则电子控制单元200前进至步骤S16的处理。另一方面，若内部水分量Qcw为0，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S16中，电子控制单元200判定是否起动了内燃机100。若内燃机100已起动，则电子控制单元200前进至步骤S17的处理。另一方面，若停止了内燃机100，则电子控制单元200前进至步骤S19的处理。
在步骤S17中，电子控制单元200算出在催化剂装置33的内部通过排气热而蒸发的每单位时间的水分量的推定值(以下称为“第1蒸发水分量”)Qev1。在本实施方式中，电子控制单元200参照预先通过试验等制作出的图表，基于由排气温度传感器213检测出的向催化剂装置33流入的排气的温度算出第1蒸发水分量Qev1。
在步骤S18中，电子控制单元200从内部水分量Qcw减去第1蒸发水分量Qev1而更新内部水分量Qcw的值。
在步骤S19中，电子控制单元200根据通过通电向导电性基材35投入的热能来判定在导电性基材35中是否正在发生蒸发。在本实施方式中，若实施了对导电性基材35的通电并且基材温度为蒸发基材温度以上，则电子控制单元200判断为由于基于通电产生热能而正在发生蒸发并前进至步骤S20的处理，若不是这样则判断为没有由于基于通电产生的热能而发生蒸发并结束本次的处理。
在步骤S20中，电子控制单元200算出由于通过通电向导电性基材35投入的热能而蒸发的每单位时间的水分量的推定值(以下称为“第2蒸发水分量”)Qev2。在本实施方式中，电子控制单元200基于通过通电向导电性基材35投入的每单位时间的热能(即基材供给电力)[kJ]和水的每单位质量的气化潜热[kJ/cc]来算出第2蒸发水分量Qev2。
在步骤S21中，电子控制单元200从内部水分量Qcw减去第2蒸发水分量Qev2而更新内部水分量Qcw的值。
图7是对本实施方式的对导电性基材35的通电控制的动作进行说明的时间图。此外，在图7中示出将车辆110的行驶模式设定为EV模式，利用电池70的充电电力并利用第2旋转电机60的动力来进行车辆110的行驶的情形的动作。
在时刻t1在基材温度比活性基材温度低的情况下电池充电量成为预热开始充电量以下时，通电实施标志F被设定为1，开始对导电性基材35的通电。
此时，在时刻t1，虽然处于内部水分量Qcw比0大而在催化剂装置33的内部存在水分的状态，但基材温度小于蒸发基材温度，所以判断为不处于停滞期间中，将基材供给电力控制为通常供给电力Wn。由此，在时刻t1以后基材温度逐渐上升。
然后，在时刻t2基材温度达到蒸发基材温度而判断为处于停滞期间中时，将基材供给电力控制为与内部水分量Qcw相应的停滞期间供给电力Ws。由此，在时刻t2以后，能够将基材干燥部位的升温速度控制为与内部水分量Qcw相应的升温速度。
在本实施方式中，将停滞期间供给电力Ws设定为比通常供给电力Wn低的值，并且在内部水分量Qcw多时，将所述停滞期间供给电力Ws设定为比内部水分量Qcw少时的所述停滞期间供给电力Ws低的值。因此，在时刻t2以后，能够与时刻t2以前相比降低基材干燥部位的升温速度，并且，进而在内部水分量Qcw多时，能够与内部水分量Qcw少时相比降低基材干燥部位的升温速度。因此，能够抑制在停滞期间中内部温度差ΔT变大而成为劣化温度差ΔTth以上的情况。
在时刻t3内部水分量Qcw成为0而成为在催化剂装置33的内部不存在水分的状态时，判断为停滞期间结束，再次将基材供给电力控制为通常供给电力Wn。然后，在时刻t4，从时刻t3起的供给电力量成为能够使基材温度从蒸发基材温度上升为活性基材温度的预定的供给电力量以上，基材湿润部位的温度达到活性基材温度，此时，通电实施标志F被设定为0，停止对导电性基材35的通电。
以上所说明的本实施方式的车辆110具备：内燃机100；电加热式的催化剂装置33，其设置于内燃机100的排气通路，包括通过通电而发热的导电性基材35、和经由导电性基材35而被加热的催化剂；以及电子控制单元200(控制装置)。电子控制单元200构成为具备：基材供给电力控制部，其控制向导电性基材35供给的基材供给电力；和判定部，其判定是否处于停滞期间，所述停滞期间在导电性基材35的温度上升的过程中在催化剂装置33的内部存在了水分的情况下产生，是导电性基材35的温度部分地在预定温度区域中停滞的期间。并且，基材供给电力控制部构成为，在判定为处于停滞期间时，将基材供给电力控制为比判定为不处于停滞期间时的基材供给电力低的电力。
由此，即使在催化剂装置33的内部存在水分的状态下对导电性基材35进行了加热，也能够在判定为处于停滞期间的情况下抑制基材干燥部位的升温速度。因此，能够抑制以突沸为起因的导电性基材35的劣化，并且也能够抑制内部温度差ΔT变得过大的情况，所以也能够抑制以内部温度差ΔT变得过大为起因的导电性基材35的劣化。因此，能够抑制在催化剂装置33的内部存在水分的状态下对基材进行了加热时发生的基材的劣化。
另外，本实施方式的电子控制单元200构成为还具备内部水分量算出部，所述内部水分量算出部算出存在于催化剂装置33的内部的水分量即内部水分量Qcw，前述的判定部构成为，在内部水分量Qcw比零多，并且导电性基材35的温度为能够判断为存在于催化剂装置33的内部的水分正在蒸发的蒸发基材温度(预定温度)以上时，判定为处于停滞期间。由此，能够高精度地判定所述导电性基材是否处于停滞期间。
此外，关于前述的判定部，也可以构成为，在内部水分量Qcw为劣化判定水分量Qth(预定水分量)以上，并且导电性基材35的温度为能够判断为存在于催化剂装置33的内部的水分正在蒸发的蒸发基材温度(预定温度)以上时，判定为处于停滞期间。此时，劣化判定水分量Qth是在将基材供给电力控制为在判定为不处于停滞期间时向导电性基材35供给的预定的通常供给电力Wn的情况下，在导电性基材35的温度上升的过程中，在导电性基材35的存在水分的部位与不存在水分的部位之间产生的内部温度差ΔT成为预定的劣化温度差ΔTth以上的水分量。
由此，能够抑制虽然内部温度差ΔT不可能成为劣化温度差ΔTth以上，但仍判定为处于停滞期间而降低基材供给电力的情况，所以能够抑制催化剂装置33的预热时间的延长。
另外，本实施方式的基材供给电力控制部构成为，在判定为处于停滞期间时，基于内部水分量Qcw，将基材供给电力控制为比判定为不处于停滞期间时的基材供给电力低的电力，进而，在内部水分量Qcw多时，与内部水分量Qcw少时相比降低基材供给电力。
由此，能够将基材干燥部位的升温速度控制为与内部水分量Qcw相应的升温速度，具体而言，内部水分量Qcw越多，则越能够抑制基材干燥部位的升温速度。内部水分量Qcw越多时则为了使所有的水分蒸发所需的时间越长，所以有停滞期间变长而内部温度差ΔT变大的倾向，但通过像这样内部水分量Qcw越多，则越抑制基材干燥部位的升温速度，从而能够有效地抑制内部温度差ΔT变得过大的情况。
第2实施方式
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，对导电性基材35的通电控制的内容与第1实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述的第1实施方式中，在判定为处于停滞期间中的情况下，将基材供给电力控制为与内部水分量Qcw相应的停滞期间供给电力Ws，基本上内部水分量Qcw越多则使停滞期间供给电力Ws越低。
与此相对，在本实施方式中，将停滞期间供给电力Ws设为比通常供给电力Wn低的预先设定的预定值，作为替代，基于内部水分量Qcw算出将基材供给电力控制为停滞期间供给电力Ws的时间(以下称为“低电力控制时间”)ts[s]。
以下，对该本实施方式的对导电性基材35的通电控制进行说明。
图8是对本实施方式的对导电性基材35的通电控制进行说明的流程图。电子控制单元200在车辆的一次行程中按预定的运算周期反复执行本例程。此外，在图8的流程图中，步骤S1～步骤S4、步骤S7以及步骤S8的处理的内容与第1实施方式同样，所以在此省略说明。
在步骤S31中，电子控制单元200参照预先通过试验等制作出的图9的图表，基于内部水分量Qcw算出低电力控制时间ts。如图5所示，在内部水分量Qcw多时，将低电力控制时间ts设定为比内部水分量Qcw少时的低电力控制时间ts大的值。这是因为：在将停滞期间中的基材供给电力设为了预先设定的预定值的情况下，内部水分量Qcw越多，则为了使所有的水分蒸发所需的时间越长。
在步骤S32中，电子控制单元200控制电压调整电路38，以使得基材供给电力成为比通常供给电力Wn低的预先设定的停滞期间供给电力Ws直到经过了低电力控制时间ts为止。在该本实施方式中在停滞期间中所设定的基材供给电力的目标值即停滞期间供给电力Ws被设定为如下电力值，该电力值使得，即使内部水分量Qcw是设想的最大量，将基材供给电力控制为停滞期间供给电力Ws并使该最大量的水分全部蒸发了，内部温度差ΔT也不会成为劣化温度差ΔTth以上。
以上所说明的本实施方式的电子控制单元200(控制装置)所具备的基材供给电力控制部构成为，在判定为处于停滞期间时，将基材供给电力控制为比判定为不处于停滞期间时向导电性基材35供给的预定的通常供给电力Wn低的预定的停滞期间供给电力Ws(预定电力)达低电力控制时间ts(预定时间)，在内部水分量Qcw多时，与内部水分量Qcw少时相比延长低电力控制时间ts。通过这样，也能够获得与第1实施方式同样的效果，能够抑制在催化剂装置33的内部存在水分的状态下对基材进行了加热时发生的基材的劣化。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体构成。
例如在上述的第1实施方式中，判定内部水分量Qcw是否比0大，即判定在催化剂装置33的内部是否存在水分，在催化剂装置33的内部存在水分的情况下基材温度成为了预定的蒸发基材温度以上时，判定为处于停滞期间。然而，简单而言，也可以是，不进行这样的内部水分量Qcw的算出而假定为在催化剂装置33的内部存在水分，在基材温度成为了预定的蒸发基材温度以上时，不论在催化剂装置33的内部是否存在水分均判定为处于停滞期间。并且，也可以将基材供给电力控制为比通常供给电力Wn低的预定电力达预先设定的预定时间。在该情况下，将预定电力设为在第2实施方式中设定的停滞期间供给电力Ws，将预定时间设为在第2实施方式中基于内部水分量Qcw算出的低电力控制时间ts的最大值即可。
另外，在上述的各实施方式中，以混合动力车辆为例进行了说明，但也可以是，在仅具备内燃机100作为动力源的车辆中，预测起动内燃机100的正时，并在起动内燃机100之前实施在各实施方式中所说明的通电控制。从打开车辆的车门起到起动内燃机100为止的时间、从驾驶员就座于车辆的驾驶席起到起动内燃机100为止的时间等为在一定程度上已确定了的时间。因此，例如能够通过检测车辆的车门的打开、驾驶员就座于车辆的驾驶席的情况来预测起动内燃机100的正时。另外，如果是在电子控制单元200构成为能够与外部的云服务器进行通信的情况下，也能够从云服务器取得汇集于云服务器的本车辆的过去的行驶信息等数据并根据该行驶信息来预估起动内燃机100的正时。

Claims (5)

1.一种车辆，其特征在于，具备：
内燃机；
电加热式催化剂装置，其设置于所述内燃机的排气通路，所述电加热式催化剂装置包括通过通电而发热的导电性基材、和经由所述导电性基材而被加热的催化剂；以及
电子控制单元，其构成为控制向所述导电性基材供给的基材供给电力，
所述电子控制单元构成为判定是否处于停滞期间，所述停滞期间在所述导电性基材的温度上升的过程中在所述电加热式催化剂装置的内部存在了水分的情况下产生，是所述导电性基材的温度部分地在预定温度区域中停滞的期间，
所述电子控制单元构成为，算出存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分量即内部水分量，
所述电子控制单元构成为，在所述内部水分量为预定水分量以上，并且所述导电性基材的温度为能够判断为存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分正在蒸发的预定温度以上时，判定为处于所述停滞期间，其中，所述预定水分量是在将所述基材供给电力控制为在所述电子控制单元判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力时，在所述导电性基材的温度上升的过程中，在所述导电性基材的存在水分的部位与不存在水分的部位之间产生的温度差成为预定的温度差以上的水分量，
所述电子控制单元构成为，在判定为处于所述停滞期间时，基于所述内部水分量，将所述基材供给电力控制为比判定为不处于所述停滞期间时的所述基材供给电力低的电力，
所述电子控制单元构成为，基于所述内部水分量对所述停滞期间的所述基材供给电力进行控制，以便在所述内部水分量多时，将所述基材供给电力控制为比所述内部水分量少时的所述基材供给电力低的电力。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在判定为处于所述停滞期间时，将基材供给电力控制为比在判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力低的预定电力达预定时间，
所述电子控制单元构成为，在所述内部水分量多时，与所述内部水分量少时相比延长所述预定时间。
3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在所述导电性基材的温度成为了能够判断为存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分正在蒸发的预定温度以上时，不论在所述电加热式催化剂装置的内部是否存在水分，均判定为处于所述停滞期间，
所述电子控制单元构成为，在判定为处于所述停滞期间时，将基材供给电力控制为比在判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力低的预定电力达预定时间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆，其特征在于，
还具备行驶用马达作为所述车辆的驱动源，其中，
所述电子控制单元构成为，在起动所述内燃机之前的基于所述行驶用马达的驱动力的所述车辆的行驶期间，实施对所述导电性基材的通电而控制所述基材供给电力。
5.一种车辆的控制方法，
所述车辆包括内燃机、设置于所述内燃机的排气通路的电加热式催化剂装置、以及电子控制单元，所述电加热式催化剂装置包括通过通电而发热的导电性基材、和经由所述导电性基材而被加热的催化剂，
所述控制方法的特征在于，包括：
通过所述电子控制单元来控制向所述导电性基材供给的基材供给电力；
通过所述电子控制单元来判定是否处于停滞期间，所述停滞期间在所述导电性基材的温度上升的过程中在所述电加热式催化剂装置的内部存在了水分的情况下产生，是所述导电性基材的温度部分地在预定温度区域中停滞的期间；
通过所述电子控制单元算出存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分量即内部水分量；
在所述内部水分量为预定水分量以上，并且所述导电性基材的温度为能够判断为存在于所述电加热式催化剂装置的内部的水分正在蒸发的预定温度以上时，通过所述电子控制单元判定为处于所述停滞期间，其中，所述预定水分量是在将所述基材供给电力控制为在所述电子控制单元判定为不处于所述停滞期间时向所述导电性基材供给的预定的通常供给电力时，在所述导电性基材的温度上升的过程中，在所述导电性基材的存在水分的部位与不存在水分的部位之间产生的温度差成为预定的温度差以上的水分量；
在所述电子控制单元判定为处于所述停滞期间时，基于所述内部水分量，通过所述电子控制单元将所述基材供给电力控制为比判定为不处于所述停滞期间时的所述基材供给电力低的电力；以及
基于所述内部水分量，通过所述电子控制单元对所述停滞期间的所述基材供给电力进行控制，以便在所述内部水分量多时，通过所述电子控制单元将所述基材供给电力控制为比所述内部水分量少时的所述基材供给电力低的电力。
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