JP2015075068A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の始動前に電気加熱式触媒へ通電して触媒温度を上昇させる車両の制御装置において、触媒温度が目標温度に達する前に電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合に、触媒を効率的に昇温させることを課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒が配置された車両の制御装置において、電気加熱式触媒の通電量が目標電力量に達する前に内燃機関の始動要求が発生し、それに伴い電気加熱式触媒の通電が中断された場合に、内燃機関の始動後であって、且つ吸入空気量が所定量以下であるときに、電気加熱式触媒の通電が中断された期間における冷却分と通電が中断される前の通電量との和に相当する電力を電気加熱式触媒に通電するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒が配置された車両の制御技術に関する。

内燃機関と電動機とを備え、電動機により車両が駆動されているときに、バッテリの蓄電量（ＳＯＣ：State Of Charge）が第一所定値を下回ると、内燃機関を始動させる車両
において、電動機により車両が駆動されているときに、車両の要求駆動力がバッテリから電動機へ通電することにより出力可能なパワーより小さな所定パワーを上回ったとき、又はバッテリのＳＯＣが第一所定値より大きな第二所定値を下回ったときに、内燃機関の排気通路に配置された電気加熱式触媒へ通電する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−２３１６６７号公報 特開２０１３−０５６６１４号公報 特開２００８−２３９０７７号公報

ところで、電気加熱式触媒に対する通電が完了する前（触媒温度が目標温度まで上昇する前）に、車両の要求駆動力がバッテリから電動機へ通電することにより出力可能なパワーを上回ったり、バッテリのＳＯＣが第一所定値を下回ったりする可能性がある。そのような場合は、電気加熱式触媒に対する通電を中断して内燃機関を始動させる必要が生じる。触媒温度が目標温度に達する前に電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合は、内燃機関の始動後に触媒温度を目標温度まで昇温させる必要がある。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動前に電気加熱式触媒へ通電して触媒温度を上昇させる車両の制御装置において、触媒温度が目標温度に達する前に電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合に、触媒を効率的に昇温させることができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒が配置された車両の制御装置において、目標電力量の電力が電気加熱式触媒へ通電される前に内燃機関が始動されて電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合は、内燃機関の吸入空気量が少ないときに、通電の中断期間における触媒温度の低下分と通電が中断される前の通電量とに基づいて決定される電力を電気加熱式触媒へ通電するようにした。

詳細には、内燃機関の排気通路に配置され、通電により発熱して触媒を加熱する電気加熱式触媒と、
内燃機関が始動される前に、前記電気加熱式触媒の触媒温度を目標温度へ上昇させるために必要な電力量である目標電力量を電気加熱式触媒に通電する通電手段と、
を備えた車両の制御装置において、
前記電気加熱式触媒に通電された電力量が前記目標電力量に達する前に、前記内燃機関の始動要求が発生すると、前記電気加熱式触媒に対する通電を中断させる中断手段と、
前記中断手段により前記電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合において、内燃機関の始動後であって且つ該内燃機関の吸入空気量が所定量以下であるときに、前記通電手段による前記電気加熱式触媒の通電を再開させる制御手段と、
を更に備え、
前記所定量は、前記電気加熱式触媒の通電による触媒の加熱量が排気による触媒の冷却量を上回る最大の吸入空気量に相当する量であって、前記電気加熱式触媒へ単位時間あたりに通電される電力量が大きくなるほど大きな値に設定される量であり、
前記制御手段は、電気加熱式触媒に対する通電を再開させる場合に、前記電気加熱式触媒の通電が中断される前に該電気加熱式触媒に通電された電力量と前記目標電力量との差である不足電力量と、前記電気加熱式触媒に対する通電が中断されてから通電が再開されるまでの期間における触媒温度の低下量に応じた電力量である補正電力量と、の総和を前記電気加熱式触媒に通電させることを特徴とする。

内燃機関の始動前に電気加熱式触媒が通電されると、内燃機関の始動時における触媒温度を高めることができ、内燃機関の始動時及び始動後における触媒の浄化性能を高めることができる。ところで、触媒温度が目標温度に達する前（電気加熱式触媒へ通電された電力量が目標電力量に達する前）に、内燃機関の始動要求が発生すると、電気加熱式触媒に対する通電を中断させる必要がある。触媒温度が目標温度に達する前に電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合は、内燃機関の始動後に触媒温度を目標温度まで上昇させる必要がある。

これに対し、内燃機関の始動後において、触媒の昇温に適した条件により内燃機関を運転させる方法が考えられる。例えば、内燃機関に供給される混合気の空燃比を低くしたり、混合気の燃焼時期を遅角させたりすることにより、触媒における酸化反応熱を増加させたり、排気温度を上昇させたりする方法が考えられる。しかしながら、上記した方法によると、内燃機関の燃料消費量が多くなる可能性がある。

一方、内燃機関の始動後において、電気加熱式触媒に対する通電を再開する方法も考えられる。しかしながら、内燃機関の吸入空気量が多いときに電気加熱式触媒の通電が再開されると、通電による触媒の加熱量に比して排気による触媒の冷却量が大きくなる可能性がある。そのような場合は、触媒温度が目標温度に達するまでの時間が長くなったり、電気加熱式触媒の電力消費量が多くなったりする可能性がある。

そこで、本発明の車両の制御装置は、内燃機関の始動後において、該内燃機関の吸入量が所定量以下であるときに、電気加熱式触媒に対する通電を再開させるようにした。ここでいう「所定量」は、電気加熱式触媒の通電による触媒の加熱量が排気による触媒の冷却量を上回る最大の吸入空気量に相当する値であり、単位時間あたりに電気加熱式触媒へ通電される電力量が大きくなるほど大きな値に設定される。そのため、内燃機関の吸入空気量が所定量以下であるときに、電気加熱式触媒に対する通電が再開されると、触媒温度をより確実に上昇させることができる。

なお、電気加熱式触媒に対する通電が再開される場合において、電気加熱式触媒に対する通電が中断される前に該電気加熱式触媒に通電された電力量と目標電力量との差に相当する電力量（不足電力量）が電気加熱式触媒に通電されると、触媒温度が目標温度まで上昇しない可能性がある。これは、電気加熱式触媒に対する通電が中断されてから通電が再開されるまでの期間に、触媒の熱が排気や外気へ放熱され、触媒温度が低下する可能性があるからである。

これに対し、本発明の車両の制御装置においては、電気加熱式触媒に対する通電が中断された期間における触媒温度の低下量に相当する電力量（補正電力量）と前記不足電力量
との総和に相当する電力量が電気加熱式触媒に通電されるため、触媒温度をより確実に目標温度まで上昇させることができる。

なお、排気による触媒の冷却量は、電気加熱式触媒を流通する排気の温度が低くなるほど大きくなる。そのため、前記所定量は、単位時間あたりに電気加熱式触媒へ通電される電力量に加え、電気加熱式触媒を通過する排気の温度も考慮して決定されてもよい。例えば、所定量は、単位時間あたりに電気加熱式触媒へ通電される電力量が大きくなるほど、且つ電気加熱式触媒を通過する排気の温度が高くなるほど、大きな値に設定されてもよい。その場合、排気温度にかかわらず、触媒温度を上昇させることが可能になる。

本発明における「内燃機関の始動要求」は、例えば、車両の運転者が該車両を発進させる操作を行った場合や、電気加熱式触媒へ通電される電力を蓄えるためのバッテリの充電量が閾値以下へ低下した場合等に発生する。また、「単位時間あたりに電気加熱式触媒へ通電される電力量」は、単位時間あたりにバッテリが出力することができる電力量に相当する。単位時間あたりにバッテリが出力することができる電力量は、バッテリの温度や充電状態等をパラメータとして求めることができる。

本発明によれば、内燃機関の始動前に電気加熱式触媒へ通電して触媒温度を上昇させる車両の制御装置において、触媒温度が目標温度に達する前に電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合に、触媒を効率的に昇温させることができる。

本発明を適用する車両の概略構成を示す図である。 ＥＨＣの概略構成を示す図である。 ハイブリットシステムが起動されたときにＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 内燃機関の始動前であって、ＥＨＣが通電状態にあるときにＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 内燃機関の始動後にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 単位時間あたりにバッテリからＥＨＣへ供給することができる電力量Ｐｅｈｃと所定量Ｃとの関係を示す図である。 ハイブリットシステムが起動されてから触媒の温度が目標温度に達するまでの期間にＥＣＵが周期的に実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃと補正電力量αとの関係を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明が適用される車輌の概略構成を示す図である。図１において、車両１００は、駆動輪である車輪５８を駆動するためのハイブリッドシステムを搭載している。ハイブリットシステムは、内燃機関１と、動力分割機構５１と、電動モータ５２と、発電機５３と、バッテリ５４と、インバータ５５と、車軸（ドライブシャフト）５６と、減速機５７と、を備えている。

内燃機関１は、複数の気筒を有する火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。図１に示す例では、内燃機関１は、４つの気筒を有しているが、３つ以下の気筒を有す
るものでもよく、若しくは５つ以上の気筒を有するものでもよい。また、内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）であってもよい。内燃機関１の出力軸は、動力分割機構５１を介して発電機５３の回転軸と電動モータ５２の回転軸とに連結されている。

発電機５３の回転軸は、動力分割機構５１を介して内燃機関１のクランクシャフトと連結されており、主としてクランクシャフトの運動エネルギを利用して発電を行う。また、発電機５３は、内燃機関１を始動させる際に動力分割機構５１を介してクランクシャフトを回転駆動することにより、スタータモータとして働くようになっている。さらに、発電機５３によって発電された電力は、インバータ５５を介してバッテリ５４に蓄えられ、或いは電動モータ５２へ供給されるようになっている。

電動モータ５２の回転軸は、減速機５７を介して車軸５６と連結されており、バッテリ５４又は発電機５３からインバータ５５を介して供給される電力を利用して車輪５８を回転駆動するようになっている。また、電動モータ５２の回転軸は、動力分割機構５１にも連結されており、内燃機関１を補助して車輪５８を回転駆動することもできるようになっている。

動力分割機構５１は、遊星歯車装置で構成されており、内燃機関１と電動モータ５２と発電機５３との間で動力の分割を行うようになっている。例えば、動力分割機構５１は、内燃機関１を最も効率の良い運転領域で運転させつつ、発電機５３の発電量を調整して電動モータ５２を作動させることによって、車両１００の走行速度を調整する。

インバータ５５は、バッテリ５４から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ５２へ供給する。また、インバータ５５は、発電機５３から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ５４に供給する。インバータ５５には、該インバータ５５の冷却水温度を検出する水温センサ５９が設けられている。

ここで、内燃機関１は、気筒内又は吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）を具備し、該燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との混合気が燃焼する際に発生する熱エネルギを利用してクランクシャフトを回転駆動する。

内燃機関１には、吸気管１０が接続されている。吸気管１０は、大気中から取り込まれた新気（空気）を内燃機関１の気筒へ導くものである。吸気管１０の途中には、エアフローメータ１２及びスロットル弁１３が配置されている。エアフローメータ１２は、内燃機関１へ供給される空気の質量（吸入空気量）に相関する電気信号を出力する。スロットル弁１３は、吸気管１０内の通路断面積を変更することで内燃機関１の吸入空気量を調整する。

また、内燃機関１には、排気管１１が接続されている。排気管１１は、内燃機関１の気筒内で燃焼された既燃ガス（排気）を流通させるものである。排気管１１の途中には、通電により発熱する電気加熱式触媒（ＥＨＣ：Electric Heated Catalyst）２が設けられている。ＥＨＣ２より上流側の排気管１１には空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）１４及び第一排気温度センサ１５が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１４は、排気の空燃比に相関する電気信号を出力する。第一排気温度センサ１５は、ＥＨＣ２へ流入する排気の温度に相関する電気信号を出力する。また、ＥＨＣ２より下流側の排気管１１には、第二排気温度センサ１６が設けられている。第二排気温度センサ１６は、ＥＨＣ２から流出する排気の温度に相関する電気信号を出力する。

このように構成されたハイブリットシステムには、ＥＣＵ（Electronic Control Unit
）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。

ＥＣＵ２０は、水温センサ５９、エアフローメータ１２、Ａ／Ｆセンサ１４、第一排気温度センサ１５、及び第二排気温度センサ１６等の各種センサに加え、アクセルポジションセンサ１７と電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ１７は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力するセンサである。

ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１及びその周辺機器（例えば、ＥＨＣ２等）と、電動モータ５２と、発電機５３と、インバータ５５と、を制御する。なお、ＥＣＵ２０は、ハイブリットシステム全体を制御するＥＣＵと、内燃機関１及びその周辺機器を制御するためのＥＣＵと、に分割されていてもよい。

次に、ＥＨＣ２の概略構成について図２に基づいて説明する。図２中の矢印は、排気の流れ方向を示している。ＥＨＣ２は、円柱状に形成された触媒担体３と、触媒担体３を覆う筒状の内筒６と、内筒６を覆う筒状のケース４と、を備えている。それら触媒担体３と内筒６とケース４とは同軸に配置されている。

触媒担体３は、排気の流れ方向に延在する複数の通路がハニカム状に配置された構造体であり、該構造体の外形は、円柱状に成形されている。触媒担体３には、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ（NO_X Storage Reduction）触媒）、選択還元型触媒（Ｓ
ＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）、或いはそれらを組み合わせた触媒３１
が担持されている。なお、触媒担体３は、多孔質のセラミック（ＳｉＣ）などのように、電気抵抗が大きい材料により形成されている。

内筒６は、電気伝導率が低く、且つ、耐熱性が高い絶縁材（例えば、アルミナ、或いはステンレス鋼材の表面に絶縁層をコートしたもの）を円筒状に成形したものである。内筒６は、該内筒６の内径が触媒担体３の外径より大きくなるように形成される。

ケース４は、触媒担体３及び内筒６を収容する金属製（たとえば、ステンレス鋼材）の筐体である。ケース４は、内筒６の外径より大きな内径を有する筒部と、該筒部の上流側端部に連結される上流側コーン部と、該筒部の下流側端部に連結される下流側コーン部と、を備えている。上流側コーン部と下流側コーン部は、筒部から離間するほど内径が小さくなるテーパ状に成形されている。

内筒６の内周面と触媒担体３の外周面との間、並びにケース４の内周面と内筒６の外周面との間には、筒状のマット部材５が圧入される。マット部材５は、電気伝導率が低く、且つ緩衝性が高い絶縁材（例えば、アルミナ繊維マットなどの無機繊維マット）により形成される。

ケース４の外周面における互いに対向する２箇所には、該ケース４とマット部材５と内筒６を貫通する一対の貫通孔９が設けられている。貫通孔９には、電極７が設けられている。各電極７は、触媒担体３の外周面に沿って周方向及び軸方向に延在する表面電極７ａと、該表面電極７ａの外周面から前記貫通孔９を通ってケース４の外部へ延びる軸電極７ｂと、を備えている。

ケース４における貫通孔９の周縁部には、軸電極７ｂを支持する支持部材８が設けられている。支持部材８は、ケース４と軸電極７ｂとの間の環状の開口部を覆うように形成される。なお、支持部材８は、電気伝導率が低い絶縁体により形成され、軸電極７ｂとケース４との短絡を抑制する。

また、軸電極７ｂは、供給電力制御部１８を介してバッテリ５４の出力端子に接続されている。供給電力制御部１８は、ＥＣＵ２０によって制御され、バッテリ５４から電極７に対する電力の供給（ＥＨＣ２の通電）と供給停止（ＥＨＣ２の非通電）との切替えや、バッテリ５４から電極７へ供給される電力量を調整する。

このように構成されたＥＨＣ２によれば、供給電力制御部１８がバッテリ５４から軸電極７ｂへ通電させたときに、触媒担体３が電気抵抗となって発熱することにより、触媒３１が加熱される。よって、触媒３１の温度が低いときにバッテリ５４から軸電極７ｂに通電されれば、触媒３１を早期に活性させることができる。特に、内燃機関１が始動される前にバッテリ５４から軸電極７ｂに通電されれば、内燃機関１の始動時及び始動直後における排気エミッションを少なく抑えることができる。

ここで、本実施例におけるＥＨＣ２の制御方法について説明する。先ず、ＥＣＵ２０は、ハイブリットシステムが起動状態（車両が走行可能な状態）にある場合において、
内燃機関１が停止状態にあり、且つ触媒３１の温度が該触媒３１の目標温度より低いときに、ＥＨＣ２が通電されるように供給電力制御部１８を制御する。

詳細には、ＥＣＵ２０は、ハイブリットシステムが起動されたときに、バッテリ５４のＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。ＳＯＣは、バッテリ５４が蓄えることができる
最大の電力量（満充電時に蓄えられている電力の容量）に対して現時点で放電可能な電力量の割合であり、バッテリ５４の充放電電流を積算することにより求められる。

また、ＥＣＵ２０は、ハイブリットシステムが起動されたときの触媒３１の温度を検出する。内燃機関１を含むハイブリットシステムが冷間状態にあるときの触媒３１の温度は、外気温度又は内燃機関１の冷却水温度に相関する。よって、ＥＣＵ２０は、ハイブリットシステムが起動されたときの外気温度又は冷却水温度を触媒３１の温度として用いる。なお、ＥＨＣ２に触媒３１の温度を測定するセンサが取り付けられている場合は、該センサの測定値を触媒３１の温度として用いることができる。

ＥＣＵ２０は、触媒３１の温度が目標温度より低い場合に、触媒３１の温度を目標温度まで上昇させるために必要となるＥＨＣ２の通電量（目標電力量）を演算する。次いで、ＥＣＵ２０は、目標電力量がＥＨＣ２に通電されたと仮定した場合のＳＯＣの消費量ＳＯＣｃｏｍを演算する。ＥＣＵ２０は、ハイブリットシステムが起動されたときのＳＯＣから前記消費量ＳＯＣｃｏｍを減算することにより、ＳＯＣの残量ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ−ＳＯＣｃｏｍ）を算出する。ＥＣＵ２０は、前記残量ΔＳＯＣが閾値以上であるか否かを判別する。ここでいう「閾値」は、ＳＯＣが該閾値を下回ったときに内燃機関１を始動させる必要があると判定される値である。

前記残量ΔＳＯＣが前記閾値以上である場合は、ＥＣＵ２０は、ＳＯＣが前記消費量ＳＯＣｃｏｍと前記閾値との和（又は、当該和にマージンを加算した値）に等しくなったときに、ＥＨＣ２に対する通電を開始する。なお、前記残量ΔＳＯＣがＥＶ走行（電動モータ５２のみで車両１００を走行させる状態）を一定時間継続させることができる量以上である場合は、車両１００の走行要求が発生したときに、電動モータ５２のみで車両１００を走行させるとともに、バッテリ５４からＥＨＣ２に対する通電を開始してもよい。ここでいう「一定時間」は、例えば、目標電力量電力の電力をＥＨＣ２へ供給するために要する時間より長い時間である。

ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２に対する通電が開始された時点からの通電量が目標電力量に達したときに、バッテリ５４からＥＨＣ２への通電を停止させ、内燃機関１を始動させる。
このように、内燃機関１が始動される前に目標電力量の電力がＥＨＣ２に通電されると、内燃機関１の始動時における触媒３１の温度を目標温度以上にすることができる。その結果、内燃機関１の始動時や始動直後における触媒３１の浄化性能を高めることができ、排気エミッションを少なく抑えることができる。

ところで、前記残量ΔＳＯＣが閾値より小さいと判定された場合や、ＥＨＣ２の通電中に車両１００の要求駆動力が大きくなった場合等は、ＥＨＣ２の通電量が目標電力量に達する前に内燃機関１を始動させる必要がある。その場合、ＥＨＣ２の通電量が目標電力量に達する前に、ＥＨＣ２に対する通電が中断されることになる。よって、内燃機関１の始動後にＥＨＣ２を昇温させる手立てが必要になる。

そこで、本実施例においては、ＥＨＣ２の通電量が目標電力量に達する前に内燃機関１を始動させる必要が生じた場合（ＥＨＣ２に対する通電を中断する必要が生じた場合）は、内燃機関１の始動後にＥＨＣ２に対する通電を再開させるようにした。

ところで、内燃機関１の始動後において吸入空気量が多いときにＥＨＣ２に対する通電が再開されると、ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量に比して、排気による触媒３１の冷却量が大きくなる可能性がある。そのような場合は、触媒３１の温度が目標温度まで上昇するまでにかかる時間が長くなったり、ＥＨＣ２の通電量が多くなったりする可能性がある。

これに対し、本実施例では、内燃機関１の始動後において吸入空気量が少ないときに、ＥＨＣ２に対する通電を再開するようにした。以下、本実施例におけるＥＨＣ２の制御手順について図３乃至図８に基づいて説明する。

図３は、ハイブリットシステムが起動されたときにＥＣＵ２０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。

図３の処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１の処理において、ハイブリットシステムが起動状態（ＲＥＡＤＹ ＯＮ）にあるか否かを判別する。前記Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２の処理へ進む。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２に対する通電が開始されていない状態（ＥＨＣ通電前）にあるか否かを判別する。Ｓ１０２の処理において否定判定された場合、すなわちＥＨＣ２に対する通電が開始されている場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３の処理へ進む。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ２０は、バッテリ５４のＳＯＣや触媒３１の温度（外気温度、又は冷却水温度）等の各種データを読み込む。続いて、Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０３の処理で読み込まれた触媒温度と目標温度との差をパラメータとして、触媒３１を目標温度まで昇温させるために必要となる電力量（目標電力量）ＰＳｅｈｃを演算する。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ２０は、目標電力量ＰＳｅｈｃをＥＨＣ２へ通電したと仮定した場合のＳＯＣの消費量ＳＯＣｃｏｍを演算する。Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０３の処理で読み込まれたＳＯＣから前記Ｓ１０５の処理で算出された消費量ＳＯＣｃｏｍを減算することにより、残量ΔＳＯＣを演算する。

Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０６の処理で算出された残量ΔＳＯＣが閾値より小さいか否かを判別する。Ｓ１０７の処理において肯定判定された場合（ΔＳＯＣ＜閾値）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８の処理へ進む。

Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ２０は、第一目標電力量ＰＳｅｈｃ１と第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２を演算する。ここでいう「第一目標電力量ＰＳｅｈｃ１」は、内燃機関１が始動される前にＥＨＣ２へ通電される電力量の目標値である。一方、「第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２」は、内燃機関１が始動された後にＥＨＣ２へ通電される電力量の目標値である。

前記第一目標電力量ＰＳｅｈｃ１は、前記Ｓ１０３の処理で読み込まれたＳＯＣと前記閾値との差分によりＥＨＣ２へ通電することができる電力量に相当する。前記第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２は、前記Ｓ１０４の処理において算出された目標電力量ＰＳｅｈｃから第一目標電力量ＰＳｅｈｃ１を減算して得られる電力量（不足電力量）である。

Ｓ１０９の処理では、ＥＣＵ２０は、バッテリ５４からＥＨＣ２へ第一目標電力量ＰＳｅｈｃ１と同等の電力が通電されるように供給電力制御部１８を制御する。続いて、Ｓ１１０の処理では、ＥＣＵ２０は、現時点までにＥＨＣ２へ通電された電力量が第一目標電力量ＰＳｅｈｃ１に達したか否かを判別する。Ｓ１１０の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、該Ｓ１１０の処理を繰り返し実行する。そして、Ｓ１１０の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１の処理へ進み、バッテリ５４からＥＨＣ２に対する通電を中断するように供給電力制御部１８を制御する。なお、ＥＣＵ２０がＳ１１１の処理を実行することにより、本発明に係わる中断手段が実現される。

また、ＥＣＵ２０がＳ１１１の処理を実行した時点ではバッテリ５４のＳＯＣが閾値以下に低下しているため、内燃機関１が始動されることになる。内燃機関１が始動されると、ＥＣＵ２０は、後述する図５の処理ルーチンに従ってＥＨＣ２に対する通電を再開させる。

一方、Ｓ１０７の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１２の処理へ進む。Ｓ１１２の処理では、ＥＣＵ２０は、バッテリ５４からＥＨＣ２へ目標電力量ＰＳｅｈｃと同等の電力が通電されるように供給電力制御部１８を制御する。続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１３の処理へ進み、現時点までにＥＨＣ２へ通電された電力量が目標電力量ＰＳｅｈｃに達したか否かを判別する。Ｓ１１３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、該Ｓ１１３の処理を繰り返し実行する。そして、Ｓ１１３の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１４の処理へ進み、バッテリ５４からＥＨＣ２に対する通電を終了するように供給電力制御部１８を制御する。なお、ＥＣＵ２０がＳ１１２乃至Ｓ１１４の処理を実行することにより、本発明に係わる通電手段が実現される。

図４は、内燃機関１の始動前であって、バッテリ５４からＥＨＣ２へ通電されているときに、ＥＣＵ２０によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。すなわち、図４の処理ルーチンは、前述の図３の処理ルーチンにおいてＳ１０９の処理が実行されてからＳ１１１の処理が実行されるまでの期間、又はＳ１１２の処理が実行されてからＳ１１４の処理が実行されるまでの期間に、ＥＣＵ２０によって実行される。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。

図４の処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１の処理において、ＥＨＣ２が通電状態にあるか否かを判別する。Ｓ２０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ
２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ２０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２の処理へ進む。

Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ２０は、現時点におけるＳＯＣとバッテリ５４の温度とに基づいて、バッテリ５４が放電することができる最大の電力（単位時間あたりにバッテリ５４か出力することができる電力量）Ｗｏｕｔを演算する。また、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２以外の電気負荷が必要とする電力Ｐｕｓを演算する。そして、ＥＣＵ２０は、ＷｏｕｔからＰｕｓを減算した値がＥＨＣ２の通電に必要な電力Ｐｅｈｃより小さいか否かを判別する。Ｓ２０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０１以降の処理を再度実行する。一方、Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３の処理へ進む。

ここで、車両１００がＥＶ走行されている場合に要求駆動力が増加すると、前記Ｐｕｓが大きくなるため、前記Ｓ２０２の処理において肯定判定される可能性がある。そのような場合は、内燃機関１を始動させて車輪５８の駆動力を増加させる必要があるため、ＥＨＣ２に対する通電を中断する必要がある。そこで、前記Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３の処理へ進み、バッテリ５４からＥＨＣ２に対する通電を中断するように供給電力制御部１８を制御する。このようにＥＣＵ２０がＳ２０３の処理を実行した場合も、本発明に係わる中断手段が実現される。

ＥＨＣ２に対する通電が中断された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０４の処理へ進み、第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２を演算する。詳細には、ＥＣＵ２０は、前述した図３の処理ルーチンのＳ１０４で算出された目標電力量ＰＳｅｈｃから、現時点までにＥＨＣ２へ通電された電力量を減算することにより、不足電力量を算出する。そして、ＥＣＵ２０は、前記不足電力量を第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２に設定する。なお、前述の図３の処理ルーチンにおいて第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２が既に算出されている場合は、前記Ｓ２０４の処理で算出された値により第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２が更新されるものとする。

次に、内燃機関１の始動後においてＥＨＣ２に対する通電を再開させる手順について図５に沿って説明する。図５は、内燃機関１の始動完了後にＥＣＵ２０によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。

図５の処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ３０１の処理において、内燃機関１の始動が完了しているか否かを判別する。Ｓ３０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ３０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０２の処理へ進む。

Ｓ３０２の処理では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２に対する通電が再開される前の状態であるか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ２０は、第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２がＥＨＣ２へ通電される前の状態であるか否かを判別する。Ｓ３０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ３０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０３の処理へ進む。

Ｓ３０３の処理では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の吸入空気量（エアフローメータ１２の出力信号）Ｇａを読み込む。続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０４の処理へ進み、前記Ｓ３０３の処理で読み込まれた吸入空気量Ｇａが所定量Ｃ以下であるか否かを判別する。ここでいう所定量Ｃは、ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量が排気による触媒３１の冷却量を上回る最大の吸入空気量に相当する。このような所定量は、単位時間あたりにＥＨＣ２へ通電することができる電力量Ｐｅｈｃによって変化する。単位時間あたりにＥＨＣ２
へ通電することができる電力量Ｐｅｈｃは、単位時間あたりにバッテリ５４からＥＨＣ２へ供給することが電力量に相当し、バッテリ５４のＳＯＣや温度に基づいて演算することができる。一方、ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量が排気による触媒３１の冷却量を上回る最大の吸入空気量は、単位時間あたりにバッテリ５４からＥＨＣ２へ供給することができる電力量Ｐｅｈｃが大きくなるほど多くなる。よって、所定量Ｃは、図６に示すように、単位時間あたりにバッテリ５４からＥＨＣ２へ供給することができる電力量Ｐｅｈｃが大きくなるほど、大きな値に設定される。

なお、排気による触媒３１の冷却量は、排気温度によっても変化する。すなわち、排気温度が高くなるほど、排気による触媒３１の冷却量が少なくなる。よって、所定量Ｃは、単位時間あたりにバッテリ５４からＥＨＣ２へ供給することができる電力量Ｐｅｈｃが多くなるほど、且つ排気温度が高くなるほど、大きな値に設定されてもよい。

ここで図５の処理ルーチンに戻り、前記Ｓ３０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０３の処理へ戻る。一方、前記Ｓ３０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０５の処理へ進む。

Ｓ３０５の処理では、ＥＣＵ２０は、補正電力量αを演算する。補正電力量αは、ＥＨＣ２に対する通電が中断された時点から現時点（ＥＨＣ２に対する通電が再開される時点）までの期間における触媒３１の温度低下量を補償するための電力量である。前記温度低下量は、触媒暖機カウンタを利用して推定される。触媒暖機カウンタは、触媒３１の受熱量と放熱量とに応じて更新されるカウンタであり、ハイブリットシステムが起動されてから触媒３１の温度が目標温度に達するまでの期間において更新される。なお、触媒暖機カウンタの初期値は、ハイブリットシステムが起動されたときの外気温度又は冷却水温度に相当する値に設定される。

ここで、触媒暖機カウンタの更新手順について図７に沿って説明する。図７は、ハイブリットシステムが起動されてから触媒３１の温度が目標温度に達するまでの期間において、ＥＣＵ２０によって周期的に実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、触媒暖機カウンタを更新するための処理ルーチンであり、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。

図７の処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ４０１の処理において、ハイブリットシステムが起動状態（ＲＥＡＤＹ ＯＮ）にあるか否かを判別する。Ｓ４０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ４０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０２の処理へ進む。

Ｓ４０２の処理では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２が通電状態にあるか否かを判別する。Ｓ４０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０３の処理へ進み、内燃機関１が運転中であるか否かを判別する。Ｓ４０３の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０４の処理へ進む。

Ｓ４０４の処理では、ＥＣＵ２０は、触媒暖機カウンタのカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃを更新する。詳細には、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの前回の実行時に更新されたカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃｏｌｄに第一所定値Ａ１を加算することにより、新たなカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃを算出する。第一所定値Ａ１は、ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量と排気による触媒３１の冷却量とに基づいて決定される値である。ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量は、本ルーチンの前回の実行時から今回の実行時までの期間にバッテリ５４からＥＨＣ２へ供給された電力量をパラメータとして演算される。一方、排気による触媒３１の冷却量は、本ルーチンの前回の実行時から今回の実行時までの期間にＥＨＣ２
を流通した排気の量と排気の温度とをパラメータとして演算される。そして、第一所定値Ａ１は、前記加熱量から前記冷却量を減算した値が大きくなるほど大きな値に設定される。なお、車両１００が走行状態にあるときは、触媒３１が走行風によっても冷却される。よって、第一所定値Ａ１は、車両１００の停車時より走行時の方が小さな値に設定されてもよい。

前記Ｓ４０３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０５の処理へ進む。Ｓ４０５の処理では、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの前回の実行時に更新されたカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃｏｌｄに第二所定値Ａ２を加算することにより、新たなカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃを算出する。内燃機関１が停止状態にあるときは、排気による触媒３１の冷却現象は発生しないが、触媒３１から大気中への放熱が発生する。そこで、第二所定値Ａ２は、ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量と触媒３１から大気中への放熱量とに基づいて決定される。ＥＨＣ２の通電による触媒３１の加熱量は、前記第一所定値Ａ１を求める場合と同様の方法によって演算される。一方、触媒３１の放熱量は、本ルーチンの前回の実行時から今回の実行時までの期間にＥＨＣ２から大気へ放熱された熱量であり、前記期間の長さと外気温度とに基づいて演算される。なお、単位時間あたりに触媒３１から大気へ放熱される熱量は、単位時間あたりに触媒３１から排気へ放熱される熱量より少ないため、第二所定値Ａ２は前記第一所定値Ａ１より大きな値になる。ただし、車両１００の走行時は、走行風の影響によって触媒３１から大気中へ放熱される熱量が増えるため、第二所定値Ａ２は、車両１００の停車時より走行時の方が小さな値に設定されてもよい。

一方、前記Ｓ４０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０６の処理へ進む。Ｓ４０６の処理では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が運転中であるか否かを判別する。Ｓ４０６の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０７の処理へ進む。

Ｓ４０７の処理では、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの前回の実行時に更新されたカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃｏｌｄから第三所定値Ｂ１を減算することにより、新たなカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃを算出する。ＥＨＣ２が非通電状態にあり、且つ内燃機関１が運転されているときは、触媒３１が加熱されず、排気による触媒３１の冷却が行われる。よって、第三所定値Ｂ１は、排気による触媒３１の冷却量に応じて決定される。排気による触媒３１の冷却量は、前記第一所定値Ａ１を求める場合と同様の方法によって演算される。そして、第三所定値Ｂ１は、前記冷却量が大きくなるほど大きな値に設定される。その際、第三所定値Ｂ１は、車両１００の停車時より走行時の方が大きな値に設定されてもよい。

前記Ｓ４０６の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０８の処理へ進む。Ｓ４０８の処理では、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの前回の実行時に更新されたカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃｏｌｄから第四所定値Ｂ２を減算することにより、新たなカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃを算出する。ＥＨＣ２が非通電状態にあり、且つ内燃機関１が停止状態にあるときは、触媒３１が加熱されず、排気による触媒３１の冷却現象も発生しない。ただし、触媒３１から大気中への放熱が発生する。そのため、第四所定値Ｂ２は、触媒３１から大気中への放熱量に基づいて決定される。触媒３１から大気中への放熱量は、前記第二所定値Ａ２を求める場合と同様の方法によって演算される。そして、第四所定値Ｂ２は、前記放熱量が多くなるほど大きな値に設定される。また、単位時間あたりに触媒３１から大気中へ放熱される熱量は、単位時間あたりに触媒３１から排気へ放熱される熱量より少ないため、第四所定値Ｂ２は前記第三所定値Ｂ１より小さな値になる。なお、第三所定値Ｂ１は、車両１００の停車時より走行時の方が大きな値に設定されてもよい。

ここで、図５の処理ルーチンに戻り、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０５の処理において、ＥＨＣ
２に対する通電が中断されたときの触媒暖機カウンタのカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃ１から現時点における触媒暖機カウンタのカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃ２を減算することにより、触媒３１の温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃを演算する。なお、ＥＨＣ２に対する通電が中断されたときのカウンタ値ｅｔｅｍｐｅｈｃ１は、ＥＣＵ２０のＲＡＭやバックアップＲＡＭに記憶されるものとする。そして、ＥＣＵ２０は、前記温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃをパラメータとして補正電力量αを求める。具体的には、ＥＣＵ２０は、図８に示すようなマップを利用して補正電力量αを求める。図８において、補正電力量αは、前記温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃが一定値Δｅｔｅｍｐより小さいときは零に設定され、前記温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃが一定値Δｅｔｅｍｐ以上であるときは前記温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃが大きくなるほど大きな値に設定される。なお、一定値Δｅｔｅｍｐは、前記温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃが該一定値Δｅｔｅｍｐより小さいときは、触媒３１の加熱が必要ないと考えられる温度低下量であってもよく、或いは触媒暖機カウンタの推定誤差に基づいて決定される値であってもよい。

一方、触媒３１の温度を測定するセンサがＥＨＣ２に取り付けられている場合は、ＥＨＣ２に対する通電が中断されたときのセンサ値から現時点におけるセンサ値を減算することにより、温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃが算出されてもよい。また、第二排気温度センサ１６の測定値を触媒３１の温度の代替値として用いることにより、温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃが算出されてもよい。

ＥＣＵ２０は、前記Ｓ３０５の処理を実行した後にＳ３０６の処理へ進む。Ｓ３０６の処理では、ＥＣＵ２０は、前述した図３の処理ルーチン、又は図４の処理ルーチンにより演算された第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２に、前記Ｓ３０５の処理で演算された補正電力量αを加算することにより、新たな第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２を算出する。そして、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０７の処理において、前記Ｓ３０６の処理で更新された第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２がバッテリ５４からＥＨＣ２へ供給されるように供給電力制御部１８を制御する。

このように、ＥＣＵ２０が図５の処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。つまり、ＥＨＣ２の通電量が目標電力量ＰＳｅｈｃに達する前にＥＨＣ２に対する通電が中断された場合は、内燃機関１の始動後であって、且つ吸入空気量が所定量Ｃ以下であるときに、触媒３１の温度低下量Δｅｔｅｍｐｅｈｃを加味した第二目標電力量ＰＳｅｈｃ２によってＥＨＣ２に対する通電が再開される。その結果、ＥＨＣ２の消費電力を不要に増加させることなく、且つ内燃機関１の燃料消費量を増加させることなく、触媒３１の温度を目標温度まで上昇させることができる。

したがって、本実施例の車両の制御装置によれば、触媒３１の温度が目標温度に達する前にＥＨＣ２に対する通電が中断された場合において、触媒３１を効率的に目標温度まで昇温させることができる。

なお、本実施例においては、前記残量ΔＳＯＣが閾値より小さいと判定された場合に、ＥＨＣ２に対する通電を中断して内燃機関１を始動させる例について述べたが、前記残量ΔＳＯＣが閾値より小さい場合に閾値を小さな値に変更することにより、内燃機関１の始動時期を遅延させつつ、ＥＨＣ２に対する通電を継続させてもよい。

また、本実施例では、内燃機関と電動モータとの少なくとも一方により車輪が駆動されるハイブリット車両に本発明を適用する例について述べたが、内燃機関のみにより車輪が駆動される車両に本発明を適用することもできる。

１ 内燃機関
３ 触媒担体
４ ケース
５ マット部材
６ 内筒
７ 電極
７ａ 表面電極
７ｂ 軸電極
８ 支持部材
９ 貫通孔
１０ 吸気管
１１ 排気管
１２ エアフローメータ
１３ スロットル弁
１４ Ａ／Ｆセンサ
１５ 第一排気温度センサ
１６ 第二排気温度センサ
１７ アクセルポジションセンサ
１８ 供給電力制御部
２０ ＥＣＵ
３１ 触媒
５１ 動力分割機構
５２ 電動モータ
５３ 発電機
５４ バッテリ
５５ インバータ
５７ 減速機
５９ 水温センサ
１００ 車両

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に配置され、通電により発熱して触媒を加熱する電気加熱式触媒と、
   内燃機関が始動される前に、前記電気加熱式触媒の触媒温度を目標温度へ上昇させるために必要な電力量である目標電力量を電気加熱式触媒に通電する通電手段と、
   を備えた車両の制御装置において、
   前記電気加熱式触媒に通電された電力量が前記目標電力量に達する前に、前記内燃機関の始動要求が発生すると、前記電気加熱式触媒に対する通電を中断させる中断手段と、
   前記中断手段により前記電気加熱式触媒に対する通電が中断された場合において、内燃機関の始動後であって且つ該内燃機関の吸入空気量が所定量以下であるときに、前記通電手段による前記電気加熱式触媒の通電を再開させる制御手段と、
   を更に備え、
   前記所定量は、前記電気加熱式触媒の通電による触媒の加熱量が排気による触媒の冷却量を上回る最大の吸入空気量に相当する量であって、前記電気加熱式触媒へ単位時間あたりに通電される電力量が大きくなるほど大きな値に設定される量であり、
   前記制御手段は、電気加熱式触媒に対する通電を再開させる場合に、前記電気加熱式触媒の通電が中断される前に該電気加熱式触媒に通電された電力量と前記目標電力量との差である不足電力量と、前記電気加熱式触媒に対する通電が中断されてから通電が再開されるまでの期間における触媒温度の低下量に応じた電力量である補正電力量と、の総和を前記電気加熱式触媒に通電させることを特徴とする車両の制御装置。

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