JP2012072665A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンや水による擬似漏電を排除して、ＥＨＣの通電を適切に制御することを目的とする。
【解決手段】ＥＨＣの通電要求がある場合に（１００）、絶縁抵抗を測定し（１０２）、絶縁抵抗が所定値より小さい場合には、直ぐに異常と判断せずに、エンジン始動して触媒を暖気することにより、カーボン・被水回復制御を行って（１１２）から、絶縁抵抗を再度測定して（１１６）、絶縁抵抗が所定値以上か否かを判断し（１１８）、所定値より小さい場合に、異常と判断して報知する（１２０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制御装置にかかり、特に、電気加熱式触媒装置等を制御する車両の制御装置に関する。

従来より、排気通路上に配設された電気加熱式触媒（以下、適宜「ＥＨＣ（Electrical Heating Catalyzer）」とも称する。）を用いて排気ガスを浄化する技術が知られている。例えば、特許文献１には、触媒担体の外周面と金属製シェルの内周面との間に、電気絶縁材であって緩衝性を有する環状のマット部材が介装されたＥＨＣが記載されている。

また、特許文献２には、触媒を保持するシールマットの温度を推定する技術が提案されている。

その他にも、本発明に関連する技術として、例えば特許文献３に記載の技術が提案されている。特許文献３に記載の技術では、ＥＨＣの電流や電圧に基づいてＥＨＣにおける漏電の可能性を推定し、漏電の可能性がある場合にＥＨＣへの電力供給を制限することが記載されている。

特開平５−２６９３８７号公報 特開２００５−９３６４号公報 特開２００２−２１５４１号公報

ところで、ＥＨＣ担体を保持する保持マットは絶縁性を有しているが、その保持マットの絶縁性は、保持マットの状態によって変化するものと考えられる。例えば、異常過熱にさらされる時などの場合には、保持マットの絶縁抵抗が低下する。そのため、保持マットの状態を考慮して、ＥＨＣにおける絶縁性を判断して、ＥＨＣの通電を制御することが望ましい。

一方、保持マットの絶縁抵抗の低下は、異常過熱だけではない。例えば、カーボンや水は導電性を有するが、排気通路内の結露等の水やカーボン付着等によっても絶縁抵抗の低下が発生し、擬似的に漏電した状態になってしまう。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、カーボンや水による擬似漏電を排除して、ＥＨＣの通電を適切に制御することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、触媒を加熱する電気加熱式触媒装置へ通電する通電手段と、前記電気加熱式触媒装置の絶縁抵抗を検出する検出手段と、前記検出手段によって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、絶縁抵抗を復活させる予め定めた復活処理を行うように制御すると共に、前記復活処理によって前記絶縁抵抗が復活しない場合に、前記通電手段による通電を禁止するように前記通電手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、通電手段では、触媒を加熱する電気加熱式触媒装置への通電が行われ、検出手段では、電気加熱式触媒装置の絶縁抵抗が検出される。

そして、制御手段では、検出手段によって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、絶縁抵抗を復活させる予め定めた復活処理を行うように制御すると共に、復活処理によって絶縁抵抗が復活しない場合に、通電手段による通電を禁止するように制御される。

例えば、復活処理としては、請求項２に記載の発明のように、エンジンを始動して触媒を暖機するように制御するようにしてもよいし、請求項３に記載の発明のように、電気加熱式触媒装置へ通電して触媒を暖機するように通電手段を制御するようにしてもよい。これによって、排気通路中のカーボンや水が除去されるので、カーボンや水等による絶縁抵抗の低下を排除することができる。

すなわち、絶縁抵抗が低下したときには、復活処理を行うように制御することで、水やカーボンによる擬似漏電は、回復するので、水やカーボンによる擬似漏電を排除して、ＥＨＣの通電を適切に制御すること可能となる。

また、請求項４に記載の発明のように、異常を報知する報知手段を更に備えて、制御手段が、復活処理後に絶縁抵抗の低下が再度検出された場合には、異常を報知するように報知手段を更に制御するようにしてもよい。

これによって、カーボンや水等による擬似漏電以外の異常を確実に報知することができる。

以上説明したように本発明によれば、絶縁抵抗の低下が検出された場合に、復活処理を行うことにより、水やカーボンによる擬似漏電の場合には当該復活処理により絶縁抵抗の低下が復活するので、カーボンや水による擬似漏電を排除して、ＥＨＣの通電を適切に制御することができる、という効果がある。

本発明の実施の形態に係わる車両の制御装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 （Ａ）は排気通路の伸長歩行に沿ったＥＨＣの断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）中の節電線Ｘ−Ｘに沿ったＥＣＨの断面図である。 本発明の実施の形態に係わるＥＨＣの制御系の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係わるＥＨＣの制御系で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係わるＥＨＣの制御系の変形例の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる車両の制御装置を搭載したハイブリッド自動車の概略構成を示す図である。

ハイブリッド自動車１０は、主に、エンジン１２、車軸１４、駆動輪１６、第１のモータジェネレータ１８、第２のモータジェネレータ２０、動力分割機構２２、インバータ２４、バッテリ２６、及びＥＣＵ２８を備えている。

エンジン１２は、一般的な内燃機関とされ、ＥＣＵ２８によって動作が制御される。すなわち、エンジン１２には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ、吸入量を検出するためのエアフロメータまたはバキュームセンサ、クランク角度やカム角度等を検出するポジションセンサ、吸気温度を検出するための吸気温センサ、冷却水温度を検出するための水温センサ、空燃費を検出するための空燃費センサ等の各種センサを備えており、ＥＣＵ２８が各種センサの検出結果に基づいて、燃料噴射量や点火時期等の制御を行うことにより、エンジン１２の動作が制御される。なお、エンジン制御自体は周知技術であるため、詳細な説明は省略する。

車軸１４は、例えば、トランスミッションやドライブシャフト、デファレンシャルギヤ等からなり、エンジン１２または第２のモータジェネレータ２０の動力を駆動輪１６に伝達する。

第１のモータジェネレータ１８は、主としてバッテリ２６を充電するための発電機、或いは第２のモータジェネレータ２０に電力を供給するための発電機として機能し、エンジン１２の出力によって発電される。

第２のモータジェネレータ２０は、主としてエンジン１２の出力を補助する電動機として機能する。

動力分割機構２２は、遊星歯車機構をによって、エンジン１２の出力を第１のモータジェネレータ１８及び車軸１４へ分配する。

インバータ２４は、直流交流変換器として機能し、バッテリ２６と、第１のモータジェネレータ１８や第２のモータジェネレータとの間の電力の入出力を制御する。すなわち、バッテリ２６の電力を使用して第１のモータジェネレータ１８や第２のモータジェネレータを駆動する際には、直流を交流に変換してバッテリ２６からモータジェネレータへ電力を供給し、モータジェネレータの発電電力を用いてバッテリ２６を充電する場合には、発電電力を直流に変換してバッテリ２６を充電する。

ＥＣＵ２８は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access memory）を備えた一般的なマイクロコンピュータで構成され、上述したように、周知技術のように各種センサの検出結果に基づいてエンジン１２の動作を制御する。

ところで、上述のように構成されたハイブリッド自動車１０では、エンジン１２を停止して走行することが可能であるため、エンジン１２の排気通路上に設けられた触媒温度が低下してしまうことによる排気ガス浄化能力が低下してしまう。そこで、排気ガス浄化能力の低下を防ぐために、触媒を加熱するＥＨＣが設けられている。

ここで、ＥＨＣの構成について説明する。図２（Ａ）は、排気通路の伸長歩行に沿ったＥＨＣの断面図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中の節電線Ｘ−Ｘに沿ったＥＣＨの断面図を示す。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＥＨＣ３０は、ＥＨＣ担体３０Ａ、保持マット３０Ｂ、ケース３０Ｃ、正電極３０Ｄ、負電極３０Ｅ、及び絶縁碍子３０Ｆ、３０Ｇを備えている。

ＥＨＣ担体３０Ａは、断面がハニカム状とされ、触媒を担持する。ＥＨＣ担体３０Ａは、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）などによって構成され、導電性を有する。

保持マット３０Ｂは、ＥＨＣ担体３０Ａの外周面を覆うように設置されると共に、ケース３０Ｃの内周面を覆うように設置されており、ＥＨＣ担体３０Ａを保持する。保持マット３０Ｂは、例えば、アルミナ等の金属酸化物が繊維状に編み込まれた構成とされ、電気的絶縁性を有し、断熱性も有している。

ケース３０Ｃは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料で構成され、ＥＨＣ３０の筐体を構成し、排気ガスの流れ方向の上下流側の各々の端部が、排気通路に接続されている。

正電極３０Ｄは、端部がＥＨＣ担体３０Ａの外周部に固定された正電圧印加用の電極として機能し、負電極は、端部がＥＨＣ担体３０Ａの外周部に固定された負電圧印加用の電極として機能する。また、正電極３０Ｄ及び負電極３０Ｅは、それぞれアルミナ等の絶縁材料で構成された絶縁碍子３０Ｆ、３０Ｇで覆われて、電気的絶縁状態が維持されている。

このような構成を有するＥＨＣ３０は、正電極３０Ｄ及び負電極３０Ｅに電力を印加することにより、導電性のＥＨＣ担体３０Ａに電流が流れ、ＥＨＣ担体３０Ａが発熱する。これによってＥＨＣ担体３０Ａに担持された触媒が昇温され、排気ガス浄化能力の低下が復活される。

続いて、上述のように構成されたＥＨＣ３０の制御系の構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係わるＥＨＣ３０の制御系の構成を示す図である。

ＥＨＣ３０は、図３に示すように、漏電検出・遮断部３４及び電力変換装置３２を介してバッテリ２６に接続されており、バッテリ２６の電力が電力変換装置３２によって所定の電圧に変換されて、上述の正電極３０Ｄ及び負電極３０Ｅに供給されることによって触媒が昇温される。

漏電検出・遮断部３４は、漏電を検出するために、接地された絶縁抵抗検出装置３６を備えていると共に、電力を遮断するためのリレースイッチ３８を備えている。

絶縁抵抗検出装置３６は、絶縁抵抗を検出し、検出結果をＥＣＵ２８に出力し、絶縁抵抗が所定値より小さい場合、すなわち漏電している場合に、リレースイッチ３８がＥＣＵ２８の制御によって遮断され、ＥＨＣ３０への通電が禁止される。

なお、ＥＣＵ２８は、本実施の形態では、エンジン１２を制御するＥＣＵ２８として示すが、ＥＨＣ３０の通電を制御する専用のＥＣＵとしてもよいし、他のものを制御するＥＣＵを適用するようにしてもよい。

ところで、高電圧駆動のＥＨＣ３０では、北米法規（ＦＭＶＳＳ２０５）や欧州法規（ＥＣＥ１００）に代表される絶縁法規を満足する必要があるため、漏電検出・遮断部３４では、絶縁抵抗検出装置３６によって検出された絶縁抵抗値が所定値以下の場合に、漏電と判断してリレースイッチ３８をオフしてＥＨＣ３０への通電を遮断するように制御するようになっている。

しかしながら、排気通路の中は、冷間時にエンジン１２が始動されると、燃料の不完全燃焼によるカーボンが発生したり、燃料に含まれる水分が凝縮したり、結露によって水が発生する。これらのカーボンや水は導電体であり、排気通路の内部やＥＨＣ周辺に付着して、絶縁抵抗値が所定値以下になることがあり、擬似漏電となってＥＨＣ３０への通電が遮断されてしまうことがある。

そこで、本実施の形態では、ＥＨＣ３０を高電圧に接続する前に絶縁低下が発生しているか否かを検出し、絶縁低下が発生している場合には、ＥＨＣを高電圧で通電せずに従来の触媒暖気方法であるエンジン１２の自立運転を回復制御として行って絶縁低下を再度判定する。すなわち、カーボンは環境温度が高温になると酸化してなくなり、水は環境温度が高温になると蒸発してなくなるので、絶縁が復活するか再度判定するようにしている。なお、ＥＨＣ３０に通電して触媒を加熱することにより回復制御を行うようにしてもよい。

ここで絶縁が復活する場合にはカーボンや水による絶縁低下であると判断し、次回以降はＥＨＣ３０への通電が可能となる。すなわち、カーボンや水が発生するのは暖気中のエンジン作動だけであるため、エンジン暖気後に絶縁が復活する場合は、次回のＥＨＣ３０への通電は絶縁低下がなく通電可能と推測される。

一方、絶縁が復活しない場合には、部品故障で漏電等により絶縁が低下していると考えられるので異常判定として、異常を報知したり、記憶したりする。ここで、異常判定となる以外は、次回のＥＨＣ３０の通電要求がある毎に、上記の処理を繰り返すようにしている。

続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わるＥＨＣ３０の制御系で行われる処理の流れについて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係わるＥＨＣ３０の制御系で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップ１００では、ＥＨＣ通電要求があるか否かがＥＣＵ２８によって判定される。該判定は、例えば、ＥＨＣの温度を検出してＥＨＣの温度が予め定めた温度以下であるか否か等を判定し、該判定肯定されるまで待機してステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、絶縁抵抗検出装置３６によって絶縁抵抗が検出され、検出結果がＥＣＵ２８によって取得されてステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、絶縁抵抗検出装置３６によって検出された絶縁抵抗値が所定値以上か否かがＥＣＵ２８によって判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１０６へ移行し、否定された場合にはステップ１１２へ移行する。すなわち、絶縁抵抗値が所定値以上の場合には、絶縁が確保されているので漏電が発生していないと判断し、所定値より小さい場合には漏電が発生している可能性があると判断する。

ステップ１０６では、ＥＨＣ３０へ通電するようにＥＣＵ２８によって漏電検出・遮断部３４が制御されてステップ１０８へ移行する。すなわち、漏電検出・遮断部３４のリレースイッチ３８がオンされて、バッテリ２６の電力が電力変換装置３２によって変換されてＥＨＣ３０に供給される。

ステップ１０８では、触媒の暖気が完了したか否かがＥＣＵ２８によって判定される。該判定は、例えば、ＥＨＣ３０の温度が予め定めた温度以上になったか否かを判定したり、ＥＨＣ３０への通電時間が所定時間経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、ＥＨＣ３０への通電を停止するように漏電検出・遮断部３４がＥＣＵ２８によって制御されてステップ１００へ戻って上述の処理が繰り返される。

一方、ステップ１１２では、カーボン・被水回復制御が行われてステップ１１４へ移行する。すなわち、排気通路内のカーボンや水によって擬似漏電の可能性があるので、カーボンや被水を除去する回復制御が行われる。本実施の形態では、ＥＣＵ２８がエンジン１２を始動して、エンジン１２の排気熱により触媒を暖気することによって回復制御を行う。

ステップ１１４では、触媒の暖気が終了したか否かがＥＣＵ２８によって判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ１１６へ移行する。なお、該判定は、エンジン１２の燃料噴射量と空気量から触媒温度を推定できるので、エンジン１２の燃料噴射量と空気量から触媒温度を推定して暖気完了温度になったか否かを判定するが、触媒温度を検出して暖気が終了したか否かを判定するようにしてもよい。

ステップ１１６では、絶縁抵抗検出装置３６によって絶縁抵抗が再び検出されて、検出結果がＥＣＵ２８によって取得されてステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、絶縁抵抗検出装置３６によって検出された絶縁抵抗値が所定値以上か否かがＥＣＵ２８によって判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返され、否定された場合にはステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、カーボン・被水に対する回復制御を行ったにも拘わらず、絶縁抵抗が所定値より小さいので、故障して漏電していると判断して一連の処理を終了する。なお、故障している判断したときに、警告灯を点灯したり、音声等を用いて故障している旨を報知するようにしてもよい。あるいは、故障を記憶するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、ＥＨＣ３０を高電圧に接続する前に絶縁低下が発生しているか否かを検出して、絶縁低下が発生している場合には、直ぐに漏電と判断せずに、回復制御を行ってから再度絶縁低下を判断する。これによってカーボンや水による擬似漏電を排除して、ＥＨＣの通電を適切に制御することができる。そして、回復制御によって絶縁低下が復活しない場合には、異常として処理するので、異常が発生している場合でも確実に異常を検出することができ、異常の報知等の後処理を行うことが可能となる。

なお、上記の実施の形態では、電力変換装置３２とＥＨＣ３０との間に絶縁抵抗検出装置３６を設けた例を示したが、図５に示すように、バッテリ２６と電力変換装置３２との間に設けるようにしてもよい。この場合には、絶縁抵抗を検出する際には、リレースイッチ３８をオンして一時的に通電して絶縁抵抗を検出する必要がある。

１０ ハイブリッド自動車
１２ エンジン
２６ バッテリ
２８ ＥＣＵ
３０ ＥＨＣ
３４ 漏電検出・遮断部
３６ 絶縁抵抗検出装置
３８ リレースイッチ

Claims (4)

1. 触媒を加熱する電気加熱式触媒装置へ通電する通電手段と、
   前記電気加熱式触媒装置の絶縁抵抗を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、絶縁抵抗を復活させる予め定めた復活処理を行うように制御すると共に、前記復活処理によって前記絶縁抵抗が復活しない場合に、前記通電手段による通電を禁止するように前記通電手段を制御する制御手段と、
   を備えた車両の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記復活処理として、エンジンを始動して触媒を暖機するように制御する請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記復活処理として、前記電気加熱式触媒装置へ通電して触媒を暖機するように前記通電手段を制御する請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 異常を報知する報知手段を更に備え、
   前記制御手段が、前記復活処理後に前記絶縁抵抗の低下が再度検出された場合には、異常を報知するように前記報知手段を更に制御する請求項１又は請求項２に記載の車両の制御装置。

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