JP2017040208A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の再始動が予想される時刻までの期間の電力消費量を最小限に抑える。【解決手段】車両１００の制御装置２００は、内燃機関１を停止させた時刻から内燃機関１の再始動が予想される時刻までの期間内における電力消費量が最少となる通電パターンを目標通電パターンとして設定する通電制御部を備える。通電制御部は、発熱体３５の温度を維持温度に維持する必要のある期間に消費される第１電力量を複数の維持温度ごとに算出し、発熱体３５の温度を維持温度から始動目標温度まで昇温させたときに消費される第２電力量を前記複数の維持温度ごとに算出し、第１電力量及び前記第２電力量の総和が最少となる維持温度を選択し、発熱体３５の温度をその選択した維持温度に維持した後、始動目標温度まで昇温させる通電パターンを目標通電パターンとして設定する。【選択図】図１

Description

本発明は車両の制御装置に関する。

特許文献１には、駆動モータのみで走行可能なハイブリッド車両において、電気加熱式の触媒装置の触媒温度が内燃機関の始動予定時刻に活性温度よりも高くなるように、始動予定時刻までの期間における触媒装置に対する通電パターンを決定する制御装置が開示されている。

特開２０１３−５６６１４号公報

特許文献１では、内燃機関の始動予定時刻までの期間における触媒装置に対する通電パターンを低電力かつ長時間の通電パターンとしている。しかしながら、内燃機関の始動予定時刻までの期間における触媒装置に対する電力供給量を最少とする通電パターンの具体的態様が開示されているわけではなく、始動予定時刻までの期間における触媒装置に対する通電パターンの設定について改善の余地があった。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、内燃機関の始動予定時刻までの期間における触媒装置に対する電力供給量を最少とする通電パターンを設定することにより、当該期間における電力消費量を最小限に抑えることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、内燃機関と、内燃機関の排気通路内に保持されて、通電されることにより発熱して触媒を加熱する発熱体と、を備える車両を制御する車両の制御装置が、車両の予想走行経路上の道路情報に基づいて、内燃機関を停止させた状態で車両を走行させている場合に内燃機関の再始動が予想される始動予想時刻を算出する始動予測時刻算出部と、始動予想時刻に発熱体の温度を始動目標温度にすることができる複数の通電パターンの中から、内燃機関を停止させた時刻から始動予想時刻までの期間内における電力消費量が最少となる通電パターンを目標通電パターンとして設定し、目標通電パターンで発熱体に通電する通電制御部と、を備える。そして通電制御部は、始動目標温度よりも低いそれぞれ値の異なる複数の維持温度を設定し、所定電流値の電流を発熱体に通電することにより発熱体の温度を維持温度から昇温させて、始動予想時刻に発熱体の温度を始動目標温度にする場合に、発熱体に通電して発熱体の温度を維持温度に維持する必要のある期間に消費される第１電力量を複数の維持温度ごとに算出し、所定電流値の電流を発熱体に通電することにより、発熱体の温度を維持温度から始動目標温度まで昇温させたときに消費される第２電力量を複数の維持温度ごとに算出し、第１電力量及び第２電力量の総和が最少となる維持温度を複数の維持温度の中から選択し、発熱体の温度をその選択した維持温度に維持した後、所定電流値の電流を発熱体に通電して発熱体の温度を選択した維持温度から始動目標温度まで昇温させる通電パターンを目標通電パターンとして設定する。

本発明のこの態様によれば、内燃機関を停止させた時刻から始動予想時刻までの期間内に発熱体を加熱するために消費される電力量を最小限に抑えることができる。

図１は、本発明の一実施形態による車両及び車両を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。 図２は、本発明の一実施形態によるコースティング制御中の導電性担体に対する通電制御について説明するフローチャートである。 図３は、通電パターン設定処理について説明するフローチャートである。 図４は、下限温度Ｔ_ｂについて説明する図である。 図５は、始動目標温度Ｔ_ｓｔａとの温度差ΔＴと、導電性担体に最大電流Ｉ_ｍａｘで通電した場合に、担体温度を温度差ΔＴだけ上昇させて始動目標温度Ｔ_ｓｔａにするために必要な通電時間ｔ_ｏｎと、の関係を示すテーブルである。 図６は、導電性担体に通電を実施しなかった時間（非通電時間）ｔ_ｏｆｆと、担体温度の温度低下量Ｔ_ｄｅｃと、の関係を示すテーブルである。 図７は、複数個の維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）の設定方法について説明する図である。 図８は、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に基づいて、維持電流値Ｉ_ｋｐ（ｘ）をそれぞれ算出するためのテーブルである。 図９は、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）とそれに対応する消費電力Ｐ（ｘ）との関係の一例を示す図である。 図１０は、始動予想時間算出制御について説明するフローチャートである。

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。

図１は、本発明の一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。

車両１００は、動力源としての内燃機関１と、動力源の出力を駆動輪４ａ，４ｂに伝達するための動力伝達装置２と、電力源としての高電圧バッテリ７１及び低電圧バッテリ７２を備えた電力装置３と、を備える。

内燃機関１は、機関本体１０と、吸気装置２０と、排気装置３０と、を備える。本実施形態では、内燃機関１としてガソリンエンジンを用いているが、ディーゼルエンジンを用いることもできる。

機関本体１０は、各気筒１１に形成される燃焼室の内部で燃料と空気との混合気を燃焼させて、クランクシャフト１２を回転させるための動力を発生させる。

クランクシャフト１２の一端部（図中左側）には、クランクプーリ１３が取り付けられる。クランクプーリ１３には、電子制御ユニット２００によって締結状態又は解放状態のいずれかに制御される電磁クラッチが内蔵される。電磁クラッチを締結状態にすると、クランクプーリ１３がクランクシャフト１２と一体となって回転する。一方、電磁クラッチを解放状態にすると、クランクシャフト１２が回転してもクランクプーリ１３は回転しない。

吸気装置２０は、機関本体１０の各気筒１１内に空気を導くための装置である。吸気装置２０は、エアクリーナ２１と、吸気管２２と、吸気マニホールド２３と、エアフローメータ２４と、電子制御式のスロットル弁２５と、を備える。

エアクリーナ２１は、空気中に含まれる砂などの異物を除去する。

吸気管２２は、一端がエアクリーナ２１に連結され、他端が吸気マニホールド２３のサージタンク２３ａに連結される。吸気管２２によって、エアクリーナ２１を介して吸気管２２内に流入してきた空気（吸気）がサージタンク２３ａに導かれる。

吸気マニホールド２３は、サージタンク２３ａと、サージタンク２３ａから分岐して機関本体１０に取り付けられる複数の吸気枝管２３ｂと、を備える。サージタンク２３ａに導かれた空気は、各吸気枝管２３ｂを介して対応する各気筒１１内に均等に分配される。

エアフローメータ２４は、吸気管２２内に設けられる。エアフローメータ２４は、吸気管２２内を流れる空気の流量（以下「吸気量」という。）を検出する。

スロットル弁２５は、エアフローメータ２４よりも下流側の吸気管２２内に設けられる。スロットル弁２５は、スロットルアクチュエータ（図示せず）によって駆動され、吸気管２２の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。スロットルアクチュエータによってスロットル弁２５の開度（以下「スロットル開度」という。）の調整することで、各気筒１１内に吸入される吸気量が調整される。スロットル開度は、スロットルセンサ２１１によって検出される。

排気装置３０は、各気筒１１内から排出された排気を浄化した上で、当該排気を外気に排出するための装置である。排気装置３０は、排気マニホールド３１と、排気管３２と、排気温度センサ２１２と、電気加熱式の触媒装置３３と、を備える。

排気マニホールド３１は、機関本体１０に取り付けられる複数の排気枝管３１ａと、排気枝管３１ａを集合させて１本にまとめた集合管３１ｂと、を備える。

排気管３２は、一端が排気マニホールド３１の集合管３１ｂに連結され、他端が外気に開口している。各気筒１１内から排気マニホールド３１に排出された排気は、排気管３２を流れて外気に排出される。

排気温度センサ２１２は、触媒装置３３よりも上流側の排気管３２に設けられ、触媒装置３３に流入する排気の温度を検出する。

電気加熱式の触媒装置３３は、排気管３２に取り付けられた外筒３４と、導電性担体３５と、保持マット３６と、一対の電極３７と、担体温度センサ２１３と、備える。

外筒３４は、その内部に導電性担体３５を収容するための部品であって、典型的にはステンレス等の金属又はセラミック等の非金属によって構成されたケースである。

導電性担体３５は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）や二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）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た担体である。本実施形態による導電性担体３５は、排気の流れ方向に沿って複数の排気流通路が形成されたいわゆるハニカム型の担体であり、各排気流通路の表面に触媒が担持されている。本実施形態では導電性担体３５に三元触媒を担持させているが、導電性担体３５に担持させる触媒の種類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担持させることができる。なお、導電性担体３５に直接触媒を担持させずに導電性担体３５を通過する排気を加熱し、導電性担体３５の下流に触媒を担持させ担体を配置することもできる。

保持マット３６は、外筒３４と導電性担体３５との間の隙間を埋めるように、外筒３４と導電性担体３５との間に設けられ、導電性担体３５を外筒３４内の所定位置に保持するための部品である。保持マット３６は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などの電気絶縁性の材料によって形成されている。

一対の電極３７は、導電性担体３５に電圧を印加するための部品であり、それぞれ外筒３４に対して電気的に絶縁された状態で導電性担体３５に電気的に接続されると共に、図１に示すように導電性担体３５に印加する電圧を調整するための電圧調整回路３８を介して高電圧バッテリなどに接続される。一対の電極３７を介して導電性担体３５に電圧を印加して導電性担体３５に電力を供給することで、導電性担体３５に電流が流れて導電性担体３５が発熱し、導電性担体３５に担持された触媒が加熱される。一対の電極３７によって導電性担体３５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３８を制御することで任意の電圧に調整される。

担体温度センサ２１３は、導電性担体３５の近傍、かつ、導電性担体３５よりも下流側の外筒３４に設けられ、導電性担体３５の温度を検出する。

動力伝達装置２は、トルクコンバータ４０と、自動変速機５０と、終減速差動装置６０と、を備える。

トルクコンバータ４０は、クランクシャフト１２の他端部（図中右側）に連結されるポンプインペラ４１と、自動変速機５０のインプットシャフト５１に連結されるタービンライナ４２と、を備える。トルクコンバータ４０は、ポンプインペラ４１及びタービンライナ４２の内部に封入された作動流体によって、ポンプインペラ４１の回転をタービンライナ４２に伝達する。

自動変速機５０は、有段変速機又は無段変速機であって、インプットシャフト５１の回転を増減速させた上でアウトプットシャフト５２に伝達する。自動変速機５０は、電子制御ユニット２００によって締結状態又は解放状態のいずれかに制御される発進クラッチ５３を備える。発進クラッチ５３を締結することで、インプットシャフト５１の回転がアウトプットシャフト５２に伝達される。一方、発進クラッチ５３を解放することで、インプットシャフト５１とアウトプットシャフト５２との間の動力伝達が遮断される。

終減速差動装置６０は、終減速装置と差動装置とを一体化したものであり、自動変速機５０のアウトプットシャフト５２に連結されたプロペラシャフト６１の回転を減速させた上で左右のドライブシャフト６２ａ，６２ｂに伝達する。また終減速差動装置６０は、カーブ走行時など、左右のドライブシャフト６２ａ，６２ｂの回転速度に速度差を生じさせる必要があるときに、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のドライブシャフト６２ａ，６２ｂの先端に、駆動輪４ａ，４ｂが取り付けられる。

電力装置３は、高電圧バッテリ７１及び低電圧バッテリ７２と、モータジェネレータ７３と、インバータ７４と、コンバータ７５と、を備える。

高電圧バッテリ７１は、充放電可能な二次電池である。本実施形態では、高電圧バッテリ７１として、起電力が４８[Ｖ]のリチウムイオン電池を用いている。

低電圧バッテリ７２は、高電圧バッテリ７１よりも起電力の小さい充放電可能な二次電池である。本実施形態では、低電圧バッテリ７２として、起電力が１２[Ｖ]の鉛蓄電池を用いている。なお、電力源として高電圧バッテリ７１及び低電圧バッテリ７２のいずれか一方のみを備えるようにしても良い。

モータジェネレータ７３は、例えば三相の永久磁石型同期モータであり、ハウジングに対して例えば転がり軸受などによって回転自在に支持された入出力軸７６と、入出力軸７６の外周に取り付けられて複数の永久磁石が埋設されたロータ（図示せず）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（図示せず）と、を備える。モータジェネレータ７３は、電力の供給を受けて入出力軸７６を回転させるモータとしての機能と、入出力軸７６が外力によって回転させられたときに励磁コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータとしての機能と、を有する。

モータジェネレータ７３の入出力軸７６の一端部には、入出力軸７６と一体となって回転するフロントプーリ７７が取り付けられる。フロントプーリ７７とクランクプーリ１３とは、それぞれに巻き掛けられた１本のベルト７８を介して互いに連結されている。これにより、フロントプーリ７７を回転させることでクランクプーリ１３を回転させることができ、逆にクランクプーリ１３を回転させることでフロントプーリ７７を回転させることができるようになっている。したがって、例えば機関本体１０の始動時にモータジェネレータ７３をモータとして機能させることで、フロントプーリ７７及びベルト７８を介してクランクプーリ１３、ひいてはクランクシャフト１２を回転させてクランキングを行うことができる。

インバータ７４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備える。インバータ７４の直流側端子は、高電圧バッテリ７１の端子、コンバータ７５の高電圧側端子、及び電圧調整回路に電気的に接続される。インバータ７４の交流側端子は、モータジェネレータ７３の入出力端子と電気的に接続される。インバータ７４は、モータジェネレータ７３をモータとして機能させるときは、高電圧バッテリ７１側からの直流電流を交流電流（本実施形態では三相交流電流）に変換してモータジェネレータ７３に供給する。一方でインバータ７４は、モータジェネレータ７３をジュネレータとして機能させるときは、モータジェネレータ７３からの交流電流を直流電流に変換して高電圧バッテリ７１等に供給する。

コンバータ７５は、電子制御ユニット２００からの制御信号に基づいて高電圧バッテリ７１側から低電圧バッテリ７２側に電力を供給し、逆に電子制御ユニット２００からの制御信号に基づいて低電圧バッテリ７２側から高電圧バッテリ７１側にも電力を供給することが可能な電気回路を備えた双方向性のＤＣ／ＤＣコンバータである。コンバータ７５の高電圧側端子は、高電圧バッテリ７１の入出力端子等と電気的に接続される。コンバータ７５の低圧側端子は、低電圧バッテリ７２の入出力端子及び各種の電気負荷（例えばヘッドライトなど）７９に電気的に接続される。

電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バスによって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポート及び出力ポートを備える。

電子制御ユニット２００には、前述したエアフローメータ２４やスロットルセンサ２１１、排気温度センサ２１２、担体温度センサ２１３の他にも、車速を検出するための車速センサ２１４や高電圧バッテリ７１の充電量を検出する第１ＳＯＣセンサ２１５、低電圧バッテリ７２の充電量を検出する第２ＳＯＣセンサ２１６、ブレーキペダル２３１が踏み込まれたときに所定の出力電圧を発生するブレーキスイッチ２１７などの出力信号が、入力ポートを介して入力されている。また電子制御ユニット２００には、アクセルペダル２３２の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１８の出力電圧が、入力ポートを介して入力されている。さらに電子制御ユニット２００には、機関回転速度を算出するための信号として、機関本体１０のクランクシャフト１２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２１９の出力信号が、入力ポートを介して入力されている。このように電子制御ユニット２００には、車両１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が、入力ポートを介して入力されている。

電子制御ユニット２００の出力ポートには、電圧調整回路３８やインバータ７４、コンバータ７５などの各制御部品が、対応する駆動回路を介してそれぞれ電気的に接続されている。

また、電子制御ユニット２００には、ナビゲーション装置８０が接続されており、ナビゲーション装置８０と双方向性の通信を行うことができるようになっている。ナビゲーション装置８０は、車両１００を所定の目的地に誘導することを基本的な機能としており、車両位置情報や道路情報など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。またナビゲーション装置８０は、専用のクラウドサーバと通信可能に構成されており、クラウドサーバに集約された自車両や他車両の過去の走行経路情報などの走行データ（ビッグデータ）をクラウドサーバから取得できるようになっている。ナビゲーション装置８０は、クラウドサーバから取得した自車両や他車両の過去の走行経路情報などの走行データも、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。

電子制御ユニット２００は、入力ポートに入力された各種センサの出力信号や、ナビゲーション装置８０から送信されてきたナビゲーション情報などに基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポートから出力して車両１００を制御する。

本実施形態では、車両走行中にアクセルペダルを操作していないときは、燃費の向上を図るために、内燃機関１を停止させ、かつ発進クラッチ５３を解放した状態で慣性走行を行うコースティング制御を実施し、アクセルペダルが再び踏み込まれたらコースティング制御を終了して内燃機関１を再始動させると共に発進クラッチ５３を締結するようにしている。

ここで、触媒装置３３が所望の排気浄化性能を発揮するには、導電性担体３５の担体温度が活性温度以上になっている必要がある。しかしながら、コースティング制御が実施されると、機関本体１０から排気が排出されなくなるので、担体温度は徐々に低下していく。したがって、コースティング制御を終了して内燃機関１を再始動させるときの担体温度が活性温度未満になっている場合があり、このような場合に内燃機関１を再始動させると排気エミッションが悪化する。

このような排気エミッションの悪化を抑制する方法としては、コースティング制御が終了すると予想される時期をナビゲーション情報に基づいて予測し、その時期に担体温度が少なくとも活性温度以上の始動目標温度Ｔ_ｓｔａとなるように、事前に導電性担体３５に通電しておく方法が考えられる。

そして、このときの導電性担体３５に対する通電パターンの１つとしては、内燃機関１を再始動させる時期にちょうど担体温度が始動目標温度Ｔ_ｓｔａとなるように、コースティング制御中に担体温度がある温度まで低下した時点で、導電性担体３５に所定電流値（例えば最大電流Ｉ_ｍａｘ）の電流を流して導電性担体３５を昇温させる方法が考えられる。

しかしながら、このような方法を取るよりも、コースティング制御中に担体温度をある一定の温度に維持できるように導電性担体３５に電流を流しつつ、途中から導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘを流すようにして、内燃機関１を再始動させる時期にちょうど担体温度が始動目標温度Ｔ_ｓｔａとなるようにした方が、コースティング制御中に導電性担体３５に供給する電力量が少なくなる場合がある。

そこで本実施形態では、内燃機関１を再始動させる時期に担体温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａにすることができる複数の通電パターンのうち、コースティング制御中に導電性担体３５に供給する電力量が最少となる通電パターンで導電性担体３５に通電を行うこととした。

以下、この本実施形態によるコースティング制御中の導電性担体３５に対する通電制御について説明する。

図２は、本実施形態によるコースティング制御中の導電性担体３５に対する通電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で繰り返し実施する。

ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、コースティング制御中か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、コースティング制御中であればステップＳ２の処理に進み、コースティング制御中でなければ今回の処理を終了する。

ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、本ルーチンとは別途に随時算出している始動予想時間ｔ_ｓｔａを読み込むと共に、現時刻から始動予想時間ｔ_ｓｔａだけ経過した時刻を始動予想時刻として算出する。始動予想時間ｔ_ｓｔａは、コースティング制御中に例えばアクセルペダルが踏み込まれるなどして内燃機関１の始動要求が出ると予想される地点まで、車両１００が移動するために必要な時間の予想値である。始動予想時間ｔ_ｓｔａの具体的な算出方法については、図１０に示す始動予想時間算出制御のフローを参照して後述する。

ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、コースティング制御中の導電性担体３５に対する通電パターンを決定するための通電パターン設定処理を実施する。以下、この通電パターン設定処理について、図３を参照して説明する。

図３は、通電パターン設定処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ３１において、電子制御ユニット２００は、担体温度の現在値（以下「瞬時担体温度」という。）Ｔ_ｒｃを読み込む。

ステップＳ３２において、電子制御ユニット２００は、下限温度Ｔ_ｂを算出する。下限温度Ｔ_ｂは、導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘを流すことを前提として、始動予想時刻に担体温度を所定の始動目標温度Ｔ_ｓｔａまで上昇させることが可能な担体温度の最低値である。以下、図４を参照して、この下限温度Ｔ_ｂについて説明する。

時刻ｔ１でコースティング制御が開始されると、内燃機関１が停止されて導電性担体３５が排気熱によって加熱されなくなる。そのため、導電性担体３５に通電しない場合は、図４に破線Ａで示すように、概ね一定の低下率（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの傾き＝後述する比例定数βに相当）で担体温度が低下していくことが予想される。

一方で図４に一点鎖線Ｂで示すように、始動予想時刻ｔ３に担体温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａにするためには、導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘを通電した場合の担体温度の上昇率（時刻ｔ２から時刻ｔ３の傾き＝後述する比例定数αに相当）を考慮すると、遅くとも破線Ａと一点鎖線Ｂとが交わる時刻ｔ２から導電性担体３５に通電する必要がある。換言すれば、時刻ｔ２までは担体温度の低下を許容しても、時刻ｔ２から導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘを通電すれば、始動予想時刻ｔ３に担体温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａにすることができる。したがって、破線Ａと一点鎖線Ｂとが交わる時刻ｔ２における担体温度が下限温度Ｔ_ｂとなる。

続いて、図５及び図６を参照して、この下限温度Ｔ_ｂの算出方法について説明する。

図５は、始動目標温度Ｔ_ｓｔａと担体温度との温度差ΔＴ（＝Ｔ_ｓｔａ−担体温度）と、導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘで通電した場合に、担体温度を温度差ΔＴだけ上昇させて始動目標温度Ｔ_ｓｔａにするために必要な通電時間ｔ_ｏｎと、の関係を示すテーブルである。図５に示すように、温度差ΔＴと通電時間ｔ_ｏｎとの関係は、温度差ΔＴが大きくなるほど通電時間ｔ_ｏｎが長くなる比例関係にある。したがって、図５のテーブルの比例定数をαとすると、図４に示した通電時間ｔ_ｏｎは以下の（１）式の通りに表すことができる。
ｔ_ｏｎ＝α×（Ｔ_ｓｔａ−Ｔ_ｂ） …（１）

図６は、導電性担体３５に通電を実施しなかった時間（非通電時間）ｔ_ｏｆｆと、担体温度の温度低下量Ｔ_ｄｅｃと、の関係を示すテーブルである。図６に示すように、非通電時間ｔ_ｏｆｆと温度低下量Ｔ_ｄｅｃとの関係は、非通電時間ｔ_ｏｆｆが長くなるほど温度低下量Ｔ_ｄｅｃが大きくなる比例関係にある。ここで図４に示した非通電時間ｔ_ｏｆｆは、（ｔ_ｓｔａ−ｔ_ｏｎ）と書き換えることができる。したがって、図６のテーブルの比例定数をβとすると、下限温度Ｔ_ｂは以下の（２）式の通りに表すことができる。
Ｔ_ｂ＝Ｔ_ｒｃ−β×（ｔ_ｓｔａ−ｔ_ｏｎ） …（２）

よって、（２）式に（１）式を代入することで、未知の値は下限温度Ｔ_ｂだけとなるので、下限温度Ｔ_ｂを算出することができる。

ステップＳ３３において、電子制御ユニット２００は、図７に示すように、下限温度Ｔ_ｂから始動目標温度Ｔ_ｓｔａまでの温度範囲内に、例えば所定温度Ｔ_ｐきざみで複数個の維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）を設定する。本実施形態では、図７に示すように、Ｔ_ｋｐ（１）が下限温度Ｔ_ｂとなるように、また、Ｔ_ｋｐ（ｎ）が始動目標温度Ｔ_ｓｔａとなるようにしているので、各維持温度Ｔｋｐ（ｘ）は、以下の（３）式の通りに表すことができる。なお、ｎの値は、下限温度Ｔ_ｂと始動目標温度Ｔ_ｓｔａとの温度差が大きくなるほど増加する可変の正の値となる。
Ｔ_ｋｐ（ｘ）＝Ｔ_ｂ＋（ｘ−１）×Ｔ_ｐ …（３）

ステップＳ３４において、電子制御ユニット２００は、導電性担体３５に通電しなかった場合に、担体温度が瞬時担体温度Ｔ_ｒｃから各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）まで低下するまでの時間（非通電時間）ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）（図７参照）をそれぞれ算出する。ここで、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）は、図６のテーブルの比例定数βを用いて、以下の（４）式の通りに表すこともできる。
Ｔ_ｋｐ（ｘ）＝Ｔ_ｒｃ−β×ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ） …（４）

そのため、非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）は、（４）式を変形した以下の（５）式の通りに表すことができる。
ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）＝（Ｔ_ｒｃ−Ｔ_ｋｐ（ｘ））／β …（５）

よって、非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）は、（５）式に（３）式を代入することで、以下の（６）式の通りに表すことができる。
ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）＝（Ｔ_ｒｃ−（Ｔ_ｂ＋（ｘ−１）×Ｔ_ｐ））／β …（６）

したがって、（６）式のｘに１からｎを代入することで、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に対応する非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）をそれぞれ算出することができる。

ステップＳ３５において、電子制御ユニット２００は、導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘを流した場合に、担体温度を各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）から始動目標温度Ｔ_ｓｔａまで上昇させるために必要な通電時間ｔ_{ｏｎ＿ｄｍ}（ｘ）（図７参照）をそれぞれ算出する。ここで、通電時間ｔ_{ｏｎ＿ｄｍ}（ｘ）は、図５のテーブルの比例定数αを用いて、以下の（７）式の通りに表すことができる。
ｔ_{ｏｎ＿ｄｍ}（ｘ）＝α×（Ｔ_ｓｔａ−Ｔ_ｋｐ（ｘ）） …（７）

したがって、（７）式のｘに１からｎを代入することで、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に対応する通電時間ｔ_{ｏｎ＿ｄｍ}（ｘ）をそれぞれ算出することができる。

ステップＳ３６において、電子制御ユニット２００は、担体温度を各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に維持する必要のある時間（以下「温度維持時間」という）ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ）（図７参照）を算出する。ここで、温度維持時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ）は、以下の（８）式の通りに表すことができる。
ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ）＝ｔ_ｓｔａ−（ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}（ｘ）＋ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ）） …（８）

したがって、（８）式のｘに１からｎを代入することで、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に対応する温度維持時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ）をそれぞれ算出することができる。

ステップＳ３７において、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成された図８のテーブルを参照し、担体温度を各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に維持するために、導電性担体３５に通電する必要のある電流値（以下「維持電流値」という。）Ｉ_ｋｐ（ｘ）をそれぞれ算出する。

ステップＳ３８において、電子制御ユニット２００は、コースティング制御中に担体温度を各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に維持した場合の消費電力Ｐ（ｘ）をそれぞれ算出する。具体的には、電子制御ユニット２００は、まず以下の（９）式のｘに１からｎを代入することで、各温度維持時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ）の間に消費される第１電力量Ｐ_ｋｐ（ｘ）をそれぞれ算出する。なお、（９）式のＲは導電性担体３５の抵抗値である。
Ｐ_ｋｐ（ｘ）＝（Ｉ_ｋｐ（ｘ））^２×Ｒ×ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}（ｘ） …（９）

次に電子制御ユニット２００は、以下の（１０）式のｘに１からｎを代入することで、各通電時間ｔ_{ｏｎ＿ｄｍ}（ｘ）の間に消費される第２電力量Ｐ_ｄｍ（ｘ）を算出する。なお、（１０）式のＲは導電性担体３５の抵抗値である。
Ｐ_ｄｍ（ｘ）＝（Ｉ_ｍａｘ）^２×Ｒ×ｔ_{ｏｎ＿ｄｍ}（ｘ） …（１０）

最後に電子制御ユニット２００は、以下の（１１）式のｘに１からｎを代入することで、コースティング制御中に担体温度を各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に維持した場合の消費電力Ｐ（ｘ）をそれぞれ算出する。
Ｐ（ｘ）＝Ｐ_ｋｐ（ｘ）＋Ｐ_ｄｍ（ｘ） …（１１）

ステップＳ３９において、電子制御ユニット２００は、ステップＳ３９で算出した各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に対応した消費電力Ｐ（ｘ）のうちで、最少値をとる消費電力Ｐ（ｘ）のｘの値をｘ_ｍｉｎとして算出する。なお、各維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）とそれに対応する消費電力Ｐ（ｘ）との関係を、一例としてテーブルで示せば、例えば図９のような関係となる。

ステップＳ４０において、電子制御ユニット２００は、コースティング制御中の通電パターンを設定する。具体的には電制御ユニットは、ステップＳ４０で設定したｘ_ｍｉｎを、前述した（３）式、（６）式、及び（８）式に代入し、コースティング制御中の維持温度Ｔ_ｋｐ、非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}及び通電時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}を最終的に設定する。このように本実施形態では、内燃機関１の再始動が予想される時刻に担体温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａにすることができる複数の通電パターンの中から、内燃機関１を停止させた時刻から内燃機関１の再始動が予想される時刻までの期間内における電力消費量が最少となる通電パターンを最終的な通電パターン（目標通電パターン）として設定する。なお電子制御ユニット２００は、ステップＳ４０で設定したｘ_ｍｉｎを（６）式、（７）式及び（８）式に代入した結果、各時間がマイナスの値となった場合は、各時間を０とする。

図２に戻り、ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}が０より大きいか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}が０より大きければステップＳ５の処理に進み、非通電時間ｔ_{ｏｆｆ＿ｋｐ}が０であればステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、導電性担体３５に通電せず、担体温度を維持温度Ｔ_ｋｐまで低下させる。

ステップＳ６において、電子制御ユニット２００は、温度維持時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}が０より大きいか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、温度維持時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}が０より大きければステップＳ７の処理に進み、温度維持時間ｔ_{ｏｎ＿ｋｐ}が０であればステップＳ１０の処理に進む。

ステップＳ７において、電子制御ユニット２００は、前述した図８のテーブルを参照し、維持温度Ｔ_ｋｐに対応する維持電流値Ｉ_ｋｐを算出する。

ステップＳ８において、電子制御ユニット２００は、導電性担体３５に維持電流値Ｉ_ｋｐの電流が流れるように電圧調整回路を制御して、担体温度を維持温度Ｔ_ｋｐに維持する。

ステップＳ９において、電子制御ユニット２００は、瞬時担体温度Ｔ_ｒｃが始動目標温度Ｔ_ｓｔａ未満か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、瞬時担体温度Ｔ_ｒｃが始動目標温度Ｔ_ｓｔａ未満であればステップＳ１０の処理に進み、瞬時担体温度Ｔ_ｒｃが始動目標温度Ｔ_ｓｔａ以上であればステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１０において、電子制御ユニット２００は、導電性担体３５に最大電流Ｉ_ｍａｘの電流が流れるように電圧調整回路を制御して、担体温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａまで上昇させる。

ステップＳ１１において、電子制御ユニット２００は、導電性担体３５に対する通電を停止する。

図１０は、始動予想時間算出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で繰り返し実施する。

ステップＳ１０１において、電子制御ユニット２００は、ナビゲーション情報に含まれる車両位置情報や道路情報などに基づいて、車両１００の予想走行経路を設定する。

ステップＳ１０２において、電子制御ユニット２００は、予想走行経路が複数設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、予想走行経路が１つであればステップＳ１０３の処理に進み、複数あればステップＳ１０６の処理に進む。

ステップＳ１０３において、電子制御ユニット２００は、ナビゲーション情報に含まれる車両位置情報や道路情報などに基づいて、車両１００の現在地から一定距離Ｌ０内の予想走行経路に、加速ポイントや停車ポイントがあるか否かを判定する。加速ポイントは、例えば上り勾配となっている地点や制限速度が高くなる地点、幹線道路への合流地点などである。停車ポイントは、例えば信号や交差点、渋滞地点などである。予想走行経路に加速ポイントがあるか否かを判定するのは、加速ポイントに到達したときには、アクセルペダルが踏み込まれる蓋然性が高いためである。また予想走行経路に停車ポイントがあるか否かを判定するのは、停車ポイントに到達したときには、停車後に車両１００を発進させるためにアクセルペダルが踏み込まれる蓋然性が高いためである。電子制御ユニット２００は、予想走行経路に加速ポイントや停車ポイントがあればステップＳ１０４の処理に進み、予想走行経路に加速ポイントや停車ポイントがなければ今回の処理を終了する。

ステップＳ１０４において、電子制御ユニット２００は、加速ポイント及び停車ポイントの各ポイントまでの現在地からの距離をそれぞれ算出し、現在地から最も近いポイントまでの距離を最短距離Ｌｓとして設定する。

ステップＳ１０５において、電子制御ユニット２００は、最短距離Ｌｓを車速で除算して、始動予想時間ｔ_ｓｔａを算出する。

ステップＳ１０６において、電子制御ユニット２００は、車両位置情報や道路情報などのナビゲーション情報に基づいて、車両１００の現在地から一定距離Ｌ０内の各予想走行経路に、加速ポイントや停車ポイントがあるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、各予想走行経路に加速ポイントや停車ポイントがあればステップＳ１０７の処理に進み、各予想走行経路に加速ポイントや停車ポイントがなければ今回の処理を終了する。

ステップ１０７において、電子制御ユニット２００は、ナビゲーション情報に含まれる自車両や他車両の過去の走行データなどに基づいて、各予想走行経路の加速ポイント及び停車ポイントの中うち、走行する確率が一定値以上となるポイントを選択する。

ステップＳ１０８において、電子制御ユニット２００は、ステップ１０７で選択された走行確率が一定値以上となる各ポイントまでの距離をそれぞれ算出する。そして、その中から最も近いポイントまでの距離を最短距離Ｌｓとして設定する。

以上説明した本実施形態によれば、内燃機関１と、内燃機関１の排気通路内に保持されて、通電されることにより発熱して触媒を加熱する導電性担体３５（発熱体）と、を備える車両１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）が、車両１００の予想走行経路上の道路情報に基づいて、内燃機関１を停止させた状態で車両１００を走行させている場合に当該内燃機関１の再始動が予想される始動予想時刻を算出する始動予測時刻算出部と、始動予想時刻に導電性担体３５の温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａにすることができる複数の通電パターンの中から、内燃機関１を停止させた時刻から始動予想時刻までの期間内における電力消費量が最少となる通電パターンを目標通電パターンとして設定し、当該目標通電パターンで導電性担体３５に通電する通電制御部と、を備える。

そして通電制御部は、始動目標温度Ｔ_ｓｔａよりも低いそれぞれ値の異なる複数の維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）を設定し、所定電流値の電流を導電性担体３５に通電することにより導電性担体３５の温度を維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）から昇温させて、始動予想時刻に導電性担体３５の温度を始動目標温度Ｔ_ｓｔａにする場合に、導電性担体３５に通電して導電性担体３５の温度を維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）に維持する必要のある期間に消費される第１電力量Ｐ_ｋｐ（ｘ）を複数の維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）ごとに算出し、所定電流値の電流を導電性担体３５に通電することにより、導電性担体３５の温度を維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）から始動目標温度Ｔ_ｓｔａまで昇温させたときに消費される第２電力量Ｐ_ｄｍ（ｘ）を複数の維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）ごとに算出し、第１電力量Ｐ_ｋｐ（ｘ）及び第２電力量Ｐ_ｄｍ（ｘ）の総和Ｐ（ｘ）が最少となる維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ_ｍｉｎ）を複数の維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ）の中から選択し、導電性担体３５の温度をその選択した維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ_ｍｉｎ）に維持した後、所定電流値の電流を導電性担体３５に通電して導電性担体３５の温度を選択した維持温度Ｔ_ｋｐ（ｘ_ｍｉｎ）から始動目標温度Ｔ_ｓｔａまで昇温させる通電パターンを目標通電パターンとして設定する。

そのため、内燃機関１を停止させた時刻から始動予想時刻までの期間内の電力消費量を最小限に抑えることができ、燃費の悪化を抑制することができる。また、始動予想時刻に担体温度を触媒の活性温度以上の温度である始動目標温度Ｔ_ｓｔａにすることができるので、始動予想時刻に即座に内燃機関１を始動することができると共に、排気エミッションの悪化を抑制することができる。

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。

例えば車両１００はハイブリッド車両でも良く、駆動モータのみで車両を駆動しているときに上記の通電制御を実施するようにしても良い。また、上記実施形態では、機関本体１０の始動時にモータジェネレータ７３をモータとして機能させることでクランキングを実施していたが、一般的なＤＣスタータモータを用い、機関本体１０の始動時に当該ＤＣスタータモータでクランキングを実施するように車両１００を構成することもできる。

１ 内燃機関
３５ 導電性担体（発熱体）
１００ 車両
２００ 電子制御ユニット（制御装置）

Claims (1)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の排気通路内に保持されて、通電されることにより発熱して触媒を加熱する発熱体と、
   を備える車両を制御する車両の制御装置であって、
   前記車両の予想走行経路上の道路情報に基づいて、前記内燃機関を停止させた状態で車両を走行させている場合に当該内燃機関の再始動が予想される始動予想時刻を算出する始動予測時刻算出部と、
   前記始動予想時刻に前記発熱体の温度を所定の始動目標温度にすることができる複数の通電パターンの中から、前記内燃機関を停止させた時刻から前記始動予想時刻までの期間における電力消費量が最少となる通電パターンを目標通電パターンとして設定し、当該目標通電パターンで前記発熱体に通電する通電制御部と、
   を備え、
   前記通電制御部は、
   前記始動目標温度よりも低い、それぞれ値の異なる複数の維持温度を設定し、
   所定電流値の電流を前記発熱体に通電することにより当該発熱体の温度を前記維持温度から昇温させて、前記始動予想時刻に当該発熱体の温度を前記始動目標温度にする場合に、前記発熱体に通電して当該発熱体の温度を前記維持温度に維持する必要のある期間に消費される第１電力量を前記複数の維持温度ごとに算出し、
   前記所定電流値の電流を前記発熱体に通電することにより、当該発熱体の温度を前記維持温度から前記始動目標温度まで昇温させたときに消費される第２電力量を前記複数の維持温度ごとに算出し、
   前記第１電力量及び前記第２電力量の総和が最少となる維持温度を前記複数の維持温度の中から選択し、
   前記発熱体の温度をその選択した維持温度に維持した後、前記所定電流値の電流を前記発熱体に通電して当該発熱体の温度を前記選択した維持温度から始動目標温度まで昇温させる通電パターンを前記目標通電パターンとして設定する、
   車両の制御装置。

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