JP2023009537A - Abnormality diagnostic device for electric heating type catalyst system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電気加熱式触媒システムの異常診断装置に関するものである。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device for an electrically heated catalyst system.
内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒は、活性化温度において十分な能力を発揮するようになる。そのため、排気浄化触媒の温度が活性化温度未満の状態では、排気を十分に浄化できないおそれがある。そこで、電力を供給することによって触媒担体を発熱させる電気加熱式触媒が知られている。電気加熱式触媒であれば、内燃機関を始動する前に電力を供給して排気浄化触媒を暖機するプレヒート処理を実行できる。 An exhaust purification catalyst that purifies exhaust gas from an internal combustion engine exhibits sufficient performance at an activation temperature. Therefore, when the temperature of the exhaust purification catalyst is lower than the activation temperature, there is a possibility that the exhaust gas cannot be sufficiently purified. Therefore, an electrically heated catalyst is known that heats the catalyst carrier by supplying electric power. In the case of an electrically heated catalyst, it is possible to perform a preheating process in which electric power is supplied to warm up the exhaust purification catalyst before starting the internal combustion engine.
なお、触媒担体は温度が高くなるほど電気抵抗が小さくなる。そのため、通電により触媒担体の温度が高くなると、電流が流れやすくなる。しかし、電気加熱式触媒に異常が発生していると通電しても温度が高くなりにくく、電気抵抗が低下しにくい。 It should be noted that the higher the temperature of the catalyst carrier, the smaller the electric resistance. Therefore, when the temperature of the catalyst carrier rises due to energization, current flows more easily. However, if an abnormality occurs in the electrically heated catalyst, it is difficult for the temperature to rise and the electric resistance to decrease even when the electric heating is conducted.
特許文献1には、こうした特性を活用した電気加熱式触媒の異常診断装置が開示されている。特許文献1に開示されている電気加熱式触媒システムでは、センサで電気加熱式触媒における電流を検出し、通電開始からの電力の積算値である実通電量を算出している。そして、特許文献1の異常診断装置では、通電開始から既定期間経過した時点における実通電量が既定通電量より小さい場合に電気加熱式触媒に異常が発生していると判定している。すなわち、このときには通電を継続しても電気加熱式触媒の温度が高くなりにくいため、電気抵抗が高いままになっていると考えられる。そこで、既定期間の通電による実通電量が、既定通電量未満であることに基づいて電気加熱式触媒に異常が発生していると判定している。
ところで、電源装置から電気加熱式触媒に電力を供給するパワーケーブルが断線している場合には、電気加熱式触媒に電力が供給できなくなる。また、パワーケーブルが正常であっても、電源装置に異常が生じていれば、電気加熱式触媒に電力が供給できなくなることがある。 By the way, if the power cable for supplying power from the power supply to the electrically heated catalyst is broken, power cannot be supplied to the electrically heated catalyst. Further, even if the power cable is normal, if there is an abnormality in the power supply, power may not be supplied to the electrically heated catalyst.
電気加熱式触媒に電力が供給できなくなっている電源系異常が発生した場合に、電源装置に異常が生じているのか、パワーケーブルに断線が生じているのかを判別することができれば、修理を円滑に行うことができるようになる。そのため、異常診断装置においては、電源系異常が発生したときに、その要因が電源装置であるのかパワーケーブルであるのかを判別することが望まれている。 In the event of an abnormality in the power supply system that prevents power from being supplied to the electrically heated catalyst, if it is possible to determine whether there is an abnormality in the power supply or a disconnection in the power cable, repairs will be facilitated. will be able to go to Therefore, in the abnormality diagnosis device, when a power system abnormality occurs, it is desired to determine whether the cause is the power supply device or the power cable.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための電気加熱式触媒システムの異常診断装置は、通電により発熱する触媒担体に触媒を担持した排気浄化触媒からなり、前記触媒担体に通電することにより前記触媒担体を発熱させる電気加熱式触媒と、少なくとも前記電気加熱式触媒が配置される部位に温度が高いときには低いときよりも電気抵抗が小さくなる絶縁コートが施された排気管と、補機バッテリによって駆動される電源用制御装置によって制御される電源回路を介して高圧バッテリの電力を前記電気加熱式触媒に供給する電源装置と、前記電気加熱式触媒と前記電源装置とを繋ぐパワーケーブルと、を備えた電気加熱式触媒システムに適用される。この異常診断装置は、前記電源回路内のセンサで検出した電流値に基づいて前記高圧バッテリから前記電気加熱式触媒に電力が供給できない電源系異常が生じていると判定した場合、前記電源系異常の要因が前記パワーケーブルの断線であるのか前記電源装置の異常であるのかを判別する異常診断処理を実行する。前記異常診断処理では、前記電源回路を介して前記補機バッテリの電力を前記電気加熱式触媒に供給して前記センサで検出した電流値に基づいて、内燃機関の運転に伴う前記絶縁コートの温度上昇による前記絶縁コートの電気抵抗の低下の有無を判定する。そして、低下していると判定した場合には、前記電源系異常の要因が前記電源装置の異常であると診断し、低下していないと判定した場合には、前記電源系異常の要因が前記パワーケーブルの断線であると診断する。
Means for solving the above problems and their effects will be described below.
An abnormality diagnosis device for an electrically heated catalyst system for solving the above problems comprises an exhaust purification catalyst in which a catalyst is supported on a catalyst carrier that generates heat when energized. A heated catalyst, an exhaust pipe with an insulating coating that reduces electrical resistance when at least the portion where the electrically heated catalyst is arranged is lower when the temperature is high than when the temperature is low, and a power supply control driven by an auxiliary battery. An electrically heated catalyst comprising: a power supply that supplies power from a high voltage battery to the electrically heated catalyst through a power supply circuit controlled by the apparatus; and a power cable that connects the electrically heated catalyst and the power supply. applied to the system. When this abnormality diagnosis device determines that there is a power system abnormality in which power cannot be supplied from the high-voltage battery to the electrically heated catalyst based on the current value detected by the sensor in the power supply circuit, the power system abnormality is performed to determine whether the cause of the above is the disconnection of the power cable or the abnormality of the power supply device. In the abnormality diagnosis process, the electric power of the auxiliary battery is supplied to the electrically heated catalyst through the power supply circuit, and based on the current value detected by the sensor, the temperature of the insulating coat accompanying the operation of the internal combustion engine is determined. It is determined whether or not the electric resistance of the insulating coat is lowered due to the rise. Then, when it is determined that the power system abnormality is decreased, it is diagnosed that the cause of the power system abnormality is the abnormality of the power supply device, and when it is determined that the power system abnormality is not decreased, the power system abnormality is determined to be the cause of the power system abnormality. Diagnose that the power cable is disconnected.
内燃機関の運転に伴い排気が排気浄化触媒を通過すると、触媒担体及び絶縁コートの温度が上昇し、絶縁コートの電気抵抗は低下する。パワーケーブルが断線していなければ、センサによって検出される電流値に基づいて絶縁コートの温度上昇に伴う電気抵抗の低下が検知できる。一方で、パワーケーブルが断線している場合、絶縁コートの温度上昇に伴う絶縁コートの電気抵抗の低下はセンサによって検出できない。 When the exhaust gas passes through the exhaust purification catalyst during operation of the internal combustion engine, the temperature of the catalyst carrier and the insulating coat increases, and the electrical resistance of the insulating coat decreases. If the power cable is not disconnected, a decrease in electrical resistance due to a temperature rise in the insulation coat can be detected based on the current value detected by the sensor. On the other hand, if the power cable is disconnected, the sensor cannot detect the decrease in the electrical resistance of the insulating coat due to the temperature rise of the insulating coat.
そこで、この異常診断装置では、異常診断処理において、センサで検出した電流値に基づいて、内燃機関の運転に伴う絶縁コートの温度上昇に伴って絶縁コートの電気抵抗が低下しているか否かを判定する。そして、低下していると判定した場合には、電源系異常の要因が電源装置の異常であると診断し、低下していないと判定した場合には、電源系異常の要因がパワーケーブルの断線であると診断する。 Therefore, in the abnormality diagnosis apparatus, in the abnormality diagnosis process, it is determined whether or not the electrical resistance of the insulation coat has decreased as the temperature of the insulation coat rises due to the operation of the internal combustion engine, based on the current value detected by the sensor. judge. If it is determined that the power supply system has been reduced, it is diagnosed that the cause of the power supply system abnormality is an abnormality in the power supply device. Diagnosis is.
こうした構成によれば、排気によって温められる電気加熱式触媒及び絶縁コートの温度上昇に伴い、絶縁コートの電気抵抗の低下が検知できるか否かに応じてパワーケーブルの断線と電源装置の異常とを判別することができる。 According to this configuration, disconnection of the power cable and abnormality of the power supply can be detected according to whether or not a decrease in the electrical resistance of the insulating coat can be detected as the temperature of the electrically heated catalyst and the insulating coat, which are warmed by the exhaust gas, rises. can be discriminated.
以下、電気加熱式触媒システムの異常診断装置の一実施形態について、図1~図6を参照して説明する。
<車両の構成>
まず、図1を参照して本実施形態の異常診断装置である制御装置100が搭載された車両10の構成を説明する。
An embodiment of an abnormality diagnosis device for an electrically heated catalyst system will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
<Vehicle configuration>
First, with reference to FIG. 1, the configuration of a
図1に示すように車両10は、内燃機関20及び第2モータジェネレータ32を動力源として備えている。すなわち車両10は、ハイブリッド車両である。なお、車両10は、ハイブリッド車両の中でも、外部電源60に接続してバッテリ50を充電することができるプラグインハイブリッド車両である。そのため、バッテリ50には、外部充電用の充電器51が接続されている。なお、バッテリ50は、例えば400Vの高圧バッテリである。また、第2モータジェネレータ32は、例えば三相交流型のモータジェネレータである。
As shown in FIG. 1, the
内燃機関20の排気通路21には、触媒コンバータ29が設置されている。触媒コンバータ29には通電に応じて発熱する電気加熱式触媒210が搭載されている。電気加熱式触媒210は、電源装置220を介してバッテリ50と接続されている。電気加熱式触媒210を含む電気加熱式触媒システム200の詳しい構成については、図2を参照して後述する。
A
第2モータジェネレータ32は、パワーコントロールユニット35を介してバッテリ50と接続されている。第2モータジェネレータ32は、減速機構34を介して駆動輪40に連結されている。
また、内燃機関20は、動力分割機構30及び減速機構34を介して駆動輪40に連結されている。なお、動力分割機構30には、第1モータジェネレータ31も連結されている。第1モータジェネレータ31は、例えば三相交流型のモータジェネレータである。動力分割機構30は、遊星歯車機構であり、内燃機関20の駆動力を第1モータジェネレータ31と駆動輪40とに分割することができる。
In addition, the
第1モータジェネレータ31は、内燃機関20の駆動力や駆動輪40からの駆動力を受けて発電を行う。また、第1モータジェネレータ31は、内燃機関20を始動する際に、内燃機関20の回転軸を駆動するスタータとしての役割も担う。その際には、第1モータジェネレータ31は、バッテリ50からの電力の供給に応じて駆動力を発生するモータとして機能する。
The
第1モータジェネレータ31及び第2モータジェネレータ32は、パワーコントロールユニット35を介してバッテリ50に接続されている。第1モータジェネレータ31によって発電された交流電力は、パワーコントロールユニット35により直流に変換されてバッテリ50に充電される。すなわち、パワーコントロールユニット35はインバータとして機能する。
The
また、バッテリ50の直流電力は、パワーコントロールユニット35により交流に変換されて、第2モータジェネレータ32に供給される。なお、車両10を減速させる際には、駆動輪40からの駆動力を利用して第2モータジェネレータ32で発電を行う。そして、発電した電力はバッテリ50に充電される。すなわち、この車両10では回生充電を行う。この際には、第2モータジェネレータ32は、ジェネレータとして機能する。このときには、第2モータジェネレータ32によって発電された交流電力は、パワーコントロールユニット35により直流に変換されてバッテリ50に充電される。
Also, the DC power of the
なお、第1モータジェネレータ31をスタータとして機能させるときは、パワーコントロールユニット35は、バッテリ50の直流電力を交流に変換して第1モータジェネレータ31に供給する。
When the
<制御装置>
制御装置100は、内燃機関20、第1モータジェネレータ31及び第2モータジェネレータ32を制御する。すなわち、制御装置100は、プラグインハイブリッド車両である車両10のパワートレーンを制御する制御装置である。そのため、制御装置100は、電気加熱式触媒システム200を含む内燃機関20を制御する。要するに、制御装置100は、内燃機関20を制御する制御装置でもある。また、後述するように、制御装置100は、電気加熱式触媒システム200の異常を診断する。要するに、制御装置100は、電気加熱式触媒システム200の異常を診断する異常診断装置でもある。
<Control device>
The
制御装置100は、車両10の各部に設けられたセンサの検出信号が入力されている。制御装置100に入力される検出信号には、車速、アクセルペダル開度、バッテリ50の残容量に応じた充電状態SOCが含まれる。また、制御装置100には、内燃機関20の冷却水の温度である水温Twを検出する水温センサ101が接続されている。また、制御装置100には、車両10の運転者が車両10のシステムの起動及び停止を行うためのパワースイッチ102も接続されている。そのため、制御装置100は、パワースイッチ102からの入力信号に基づいて、車両10のシステムの起動状態を把握する。
The
上記のように構成された車両10は、バッテリ50に蓄えられている電力を利用して第2モータジェネレータ32を駆動することにより、第2モータジェネレータ32のみを利用して駆動輪40を駆動するEV走行を行うことができる。また、内燃機関20と第2モータジェネレータ32を利用して駆動輪40を駆動するハイブリッド走行を行うこともできる。
The
<電気加熱式触媒システムの構成>
次に図2を参照して電気加熱式触媒システム200の構成を説明する。
図2に示すように、触媒コンバータ29には、電気加熱式触媒210を構成する第1排気浄化触媒26に加えて、第2排気浄化触媒27が搭載されている。第1排気浄化触媒26及び第2排気浄化触媒27は、いずれも排気の流れる方向に延びる複数の通路が区画されたハニカム構造の触媒担体に、三元触媒を担持させたものである。
<Configuration of electrically heated catalyst system>
Next, the configuration of the electrically
As shown in FIG. 2 , the
第1排気浄化触媒26及び第2排気浄化触媒27は、ケース24に収容されている。ケース24は、金属、例えばステンレス鋼によって形成された筒である。ケース24は、排気通路21の一部を構成する排気管である。ケース24内において、第1排気浄化触媒26及び第2排気浄化触媒27と、ケース24との間には、マット28が介在している。マット28は、絶縁体であり、例えば、アルミナを主成分とする無機繊維によって形成されている。
The first
マット28は、圧縮された状態で第1排気浄化触媒26及び第2排気浄化触媒27とケース24との間に介在している。そのため、第1排気浄化触媒26及び第2排気浄化触媒27は、圧縮されたマット28の復元力によってケース24内に保持されている。
The
ケース24の上流側の部分には、上流側ほど径が小さくなっている上流側接続管23が外側から被せられて固定されている。また、ケース24の下流側の部分には、下流側ほど径が小さくなっている下流側接続管25が外側から被せられて固定されている。
The upstream side portion of the
図2に示すように、上流側接続管23は、ケース24よりも直径の小さな上流側排気管22とケース24とを接続する。同様に、下流側接続管25は、ケース24よりも直径の小さな下流側の排気管とケース24とを接続する。このように、第1排気浄化触媒26及び第2排気浄化触媒27を収容したケース24と上流側接続管23と下流側接続管25とは、排気通路21の一部を構成する触媒コンバータ29を構成している。
As shown in FIG. 2 , the
なお、ケース24の上流側の端部は、上流側排気管22に近づくにつれて径が小さくなっており、最も上流側排気管22に近い部分の直径は、上流側排気管22の直径とほぼ等しくなっている。
The upstream end of the
第1排気浄化触媒26は、第2排気浄化触媒27よりも上流側に位置している。第1排気浄化触媒26の触媒担体は、通電されると電気抵抗となって発熱する素材によって形成されている。例えば、こうした素材としては、炭化ケイ素を用いることができる。なお、触媒担体は、温度が高いときには温度が低いときよりも電気抵抗が小さくなる特性を持っている。
The first
第1排気浄化触媒26には、第1電極211及び第2電極212が取り付けられている。第1電極211は正電極であり、第2電極212は負電極である。第1電極211と第2電極212の間に電圧をかけることによって第1排気浄化触媒26に電流が流れる。第1排気浄化触媒26に電流が流れると、触媒担体の電気抵抗によって触媒担体が発熱する。
A
触媒担体の全体に対して均一に電流を流すために、第1電極211及び第2電極212は、触媒担体の外周面に沿って周方向及び軸方向に延びている。また、第1電極211及び第2電極212は、それぞれケース24を貫通している。
The
第1電極211及び第2電極212のそれぞれとケース24との間には、アルミナなどの絶縁材料で構成された絶縁碍子213が嵌め込まれている。また、ケース24の内周面には、絶縁材料を塗布して絶縁コートが施されている。すなわち、排気管であるケース24における触媒担体が配置される部位には、絶縁コートが施されている。絶縁コートとしては、例えば、ガラスコートを用いることができる。これにより、第1排気浄化触媒26は、ケース24に対して電気的に絶縁されている。なお、絶縁コートは、温度が高いときには温度が低いときよりも電気抵抗が小さくなる特性を持っている。
An
上記のように、第1排気浄化触媒26には、第1電極211及び第2電極212が取り付けられている。これにより、第1排気浄化触媒26は、電力を供給することによって発熱する電気加熱式触媒210になっている。以下では、電気加熱式触媒210をEHC210と称する。通電によって触媒担体が発熱することで第1排気浄化触媒26が加熱され、活性化が促進される。
As described above, the
また、内燃機関20が稼働して排気が流れるようになると、EHC210を通過して温められた排気によって、熱が第2排気浄化触媒27にも移動する。これにより、第2排気浄化触媒27の暖機も促進される。
Further, when the
第1電極211及び第2電極212は、パワーケーブル250、260によって電源装置220に接続されている。具体的には、第1電極211が正極側パワーケーブル250によって電源装置220に接続されている。そして、第2電極212が負極側パワーケーブル260によって電源装置220に接続されている。こうしてEHC210は、電源装置220の電源回路221を介してバッテリ50に接続されている。電源装置220は、絶縁トランジスタ及びパワースイッチング素子を含む電源回路221と、電源回路221を制御する電源用制御装置である電源用マイコン222を備えている。電源回路221には、電流センサ224と、電圧センサ225とが設けられている。電流センサ224及び電圧センサ225は電源用マイコン222に接続されている。電源用マイコン222は、電流センサ224が出力する信号に基づいてEHC210に供給されている電流を検出する。また、電源用マイコン222は、電圧センサ225が出力する信号に基づいてEHC210に印加している電圧を検出する。なお、電源装置220には、補機バッテリ55が接続されている。
The
また、電源装置220の電源回路221には、EHC210の絶縁抵抗を検出して漏電を検知するための漏電検知回路223が設けられている。例えば、漏電検知回路223は、基準抵抗を備えている。漏電を検知する際には、補機バッテリ55から漏電検知回路223を含む電源回路221に電力を供給する。そして、電源用マイコン222は、このときに電流センサ224及び電圧センサ225によって検出される電流値及び電圧値に基づいてEHC210の絶縁抵抗値Rtを算出する。なお、絶縁抵抗値Rtは絶縁コートの電気抵抗値である。絶縁抵抗値Rtが低いことに基づいて漏電を検知する。
A
電源装置220は、制御装置100と相互に通信可能に接続されており、電源用マイコン222によって算出された絶縁抵抗値Rtは制御装置100に出力される。また、制御装置100は、電源装置220に指令を出力し、電源装置220を介してEHC210への通電を制御する。すなわち、制御装置100は、電源装置220を介してバッテリ50の電力をEHC210に供給する。
The
<プレヒート処理について>
プラグインハイブリッド車両である車両10では、バッテリ50の充電状態SOCに十分な余裕がある場合には、第2モータジェネレータ32のみを走行用の動力源として用いるEV走行モードで走行する。このときの制御装置100は、内燃機関20を停止した状態に維持している。そして、制御装置100は、第2モータジェネレータ32が要求駆動力分の駆動力が得られるトルクを発生するようにパワーコントロールユニット35を制御する。
<About preheating>
また、制御装置100は、EV走行モードでの走行中に、バッテリ50の充電状態SOCが一定の値を下回ると、車両10の走行モードをEV走行モードからハイブリッド走行モードに切り替える。ハイブリッド走行モードは、内燃機関20及び第2モータジェネレータ32の双方を走行用の動力源として用いる走行モードである。
Further, when the state of charge SOC of
ハイブリッド走行モードへの切り替え直後から十分な排気浄化能力を発揮できるようにするためには、ハイブリッド走行モードに移行して内燃機関20を始動する前にEHC210に通電して、第1排気浄化触媒26を暖機しておくことが望ましい。
In order to exhibit a sufficient exhaust purification capability immediately after switching to the hybrid driving mode, the
そのため、制御装置100は、内燃機関20の始動前にバッテリ50の電力をEHC210に通電して第1排気浄化触媒26を暖機するプレヒート処理を実行する。
<プレヒート処理にかかるルーチン>
次に図3を参照してプレヒート処理にかかるルーチンについて説明する。このルーチンは、パワースイッチ102がONになっており、車両10のシステムが稼働しているときに制御装置100によって繰り返し実行される。
Therefore, the
<Routine for preheating>
Next, a routine for preheating will be described with reference to FIG. This routine is repeatedly executed by
図3に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置100は、まずステップS100の処理において、EHC通電要求がONであるか否かを判定する。EHC通電要求とはEHC210への通電要求のことである。具体的には、制御装置100は、次の2つの条件のいずれもが成立しているときに、EHC通電要求がONであると判定する。
As shown in FIG. 3, when this routine is started, the
・充電状態SOCがハイブリッド走行モードへの切替閾値を下回っている。
・第1排気浄化触媒26の温度が活性化温度よりも低い既定温度以下である。
なお、制御装置100は、水温センサ101によって検出される水温Twに基づいて第1排気浄化触媒26の温度を推定している。例えば、制御装置100は、水温センサ101によって検出される水温Twを第1排気浄化触媒26の温度とみなしてステップS100における判定を行う。
- The state of charge SOC is lower than the threshold for switching to the hybrid driving mode.
- The temperature of the first
Note that the
ステップS100の処理において、EHC通電要求がONではないと判定した場合(ステップS100:NO)には、制御装置100は、そのままこのルーチンを一旦終了させる。すなわち、この場合には、制御装置100は、プレヒート処理を実行しない。
In the process of step S100, if it is determined that the EHC energization request is not ON (step S100: NO), the
一方で、ステップS100の処理において、EHC通電要求がONであると判定した場合(ステップS100:YES)には、制御装置100は、処理をステップS110へと進める。
On the other hand, when it is determined in the process of step S100 that the EHC power supply request is ON (step S100: YES),
そして、ステップS110の処理において、制御装置100は、プレヒート処理の一環として内燃機関20の始動を禁止する。次に、制御装置100は、処理をステップS120へと進める。そして、ステップS120の処理において、制御装置100は、目標電力量Q0を算出する。具体的には、制御装置100は、ステップS100の処理を実行したときに推定した第1排気浄化触媒26の温度に応じて目標電力量Q0を算出する。プレヒート処理では、投入電力の積算値である電力量Qが目標電力量Q0に達するまでEHC210への通電を継続することによって第1排気浄化触媒26を活性化温度以上まで加熱して暖機を行う。すなわち、目標電力量Q0は通電を開始する前の温度から暖機が完了するまで第1排気浄化触媒26を加熱するために必要な電力量である。そのため、ステップS120の処理では、制御装置100は、第1排気浄化触媒26の温度が低いほど、目標電力量Q0として大きな値を算出する。なお、電力量Qは、EHC210に実際に供給された電力の積算値である。すなわち、電力量Qは、実通電量である。
Then, in the process of step S110, the
次に制御装置100は、ステップS130の処理において、電源用マイコン222が漏電検知回路223を用いてこの時点の絶縁抵抗値Rtである第1絶縁抵抗値Rt1を取得する。なお、上述したように、このときには補機バッテリ55の電力をEHC210に供給して絶縁抵抗値Rtを取得する。そして、制御装置100は、ステップS140の処理において、第1絶縁抵抗値Rt1が閾値A1より大きいか否かを判定する。閾値A1は絶縁コートの電気抵抗である絶縁抵抗が漏電を抑制する上で十分な大きさであることを判定するための閾値である。
Next, in the process of step S130, in the
ステップS140の処理において、第1絶縁抵抗値Rt1が閾値A1より大きいと判定した場合(ステップS140:YES)には、制御装置100は、処理をステップS150へと進める。そして、制御装置100は、ステップS150の処理において、EHC210への投入電力を第1電力W1に設定する。
If it is determined in the process of step S140 that the first insulation resistance value Rt1 is greater than the threshold value A1 (step S140: YES), the
次に、制御装置100は、処理をステップS300へと進める。ステップS300の処理として、制御装置100は、図4に示す電源系故障診断にかかるルーチンを実行する。
図4に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置100は、まずステップS310の処理において電源系が正常に動作するかどうかを確認するための診断用通電を実行する。具体的には、制御装置100は、バッテリ50からEHC210に一時的に電力を供給するように電源用マイコン222を制御する。そして、この一時的な通電操作に伴って電源回路221に流れる電流値及び電圧値を電流センサ224及び電圧センサ225で検出する。
Next,
As shown in FIG. 4, when this routine is started, the
次に、ステップS320の処理において制御装置100は、診断用通電において検出した電流値及び電圧値を取得する。そして、制御装置100は処理をステップS330へと進める。ステップS330の処理では、制御装置100は、取得した電流センサ224及び電圧センサ225の検出値の値に基づいて、電流値及び電圧値の出力があったか否かを判定する。
Next, in the processing of step S320, the
ステップS330の処理において、電流値及び電圧値の出力があったと判定した場合(ステップS330:YES)には、制御装置100は、処理をステップS340へと進める。そして、制御装置100は、ステップS340の処理において電源系正常判定を行う。すなわち、この場合には、診断用通電の実行に伴って適切にバッテリ50からの通電が行われたと考えられるため、制御装置100は、電源系が正常であるとの診断を下す。そして、制御装置100は、電源系が正常であることを示すフラグを記憶する。
In the process of step S330, if it is determined that the current value and the voltage value have been output (step S330: YES), the
一方で、ステップS330の処理において、電流値及び電圧値の出力がなかったと判定した場合(ステップS330:NO)には、制御装置100は、処理をステップS350へと進める。そして、制御装置100は、ステップS350の処理において電源系異常判定を行う。すなわち、この場合には、診断用通電の実行に伴って適切にバッテリ50からの通電が行われなかったと考えられるため、制御装置100は、電源系に何らかの異常が発生しているとの診断を下す。そして、制御装置100は、電源系に異常が発生していることを示すフラグを記憶する。
On the other hand, when it is determined in the process of step S330 that the current value and voltage value have not been output (step S330: NO), the
こうして電源系が正常であるか否かの診断を行うと制御装置100は、このルーチンを終了させ、処理を図3におけるステップS390へと進める。そして、制御装置100は、ステップS390の処理において、電源系が正常であるか否かの判定を行う。すなわち、このステップS390の処理では、ステップS300における電源系故障診断の結果が、電源系が正常であることを示すものであったか否かを判定する。
After diagnosing whether or not the power supply system is normal in this way, the
ステップS390の処理において、電源系が正常であると判定した場合(S390:YES)には、制御装置100は、処理をステップS160へと進める。すなわち、電源系故障診断の結果が、電源系が正常であることを示すものであった場合には、処理をステップS160へと進める。
In the process of step S390, when it is determined that the power supply system is normal (S390: YES), the
制御装置100は、ステップS160の処理において、EHC210への通電を開始する。なお、プレヒート処理では、制御装置100は、投入電力が設定された値になるように電源回路221を制御してバッテリ50の電圧を変換してEHC210に電力を供給する。プレヒート処理によって第1排気浄化触媒26の温度が上昇すると、それに伴ってEHC210の電気抵抗は次第に低下する。そのため、制御装置100は、電気抵抗の低下にあわせて電圧を低くして投入電力を第1電力W1に維持する。また、制御装置100は、電圧が予め設定された上限電圧の値を超えないように、上限電圧以下の範囲で電圧を制御する。すなわち、上限電圧は、プレヒート処理において電圧を制御する際の電圧の上限値である。なお、通電を開始すると、制御装置100は、電流センサ224によって検出している電流値及び電圧センサ225で検出している電圧値を読み込み、投入電力の積算を開始する。そして、制御装置100は、EHC210に通電している間、投入電力を積算してEHC210に投入した電力量Qを算出し続ける。
次のステップS170の処理では、制御装置100は、電力量Qが目標電力量Q0以上であるか否かを判定する。そして、ステップS170の処理において電力量Qが目標電力量Q0未満であると判定した場合(ステップS170:NO)には、ステップS170の処理を繰り返す。一方で、ステップS170の処理において電力量Qが目標電力量Q0以上であると判定した場合(ステップS170:YES)には、処理をステップS180へと進め、EHC210への通電を終了させる。すなわち、制御装置100は、電力量Qが目標電力量Q0に到達するまでバッテリ50からの通電を継続する。そして、制御装置100は、電力量Qが目標電力量Q0に到達すると、バッテリ50からの通電を終了させることにより、プレヒート処理を終了させる。
In the process of the next step S170, the
ステップS180の処理を通じてプレヒート処理を終了させると、制御装置100は、処理をステップS190へと進める。そして、制御装置100は、ステップS190の処理において、内燃機関20の始動の禁止を解除して内燃機関20の始動を許可する。そして、制御装置100は、このルーチンを一旦終了させる。
After completing the preheating process through the process of step S180,
一方で、ステップS140の処理において、第1絶縁抵抗値Rt1が閾値A1以下であると判定した場合(ステップS140:NO)には、制御装置100は、処理をステップS200へと進める。そして、制御装置100は、ステップS200の処理において、絶縁抵抗低下判定を行う。具体的には、制御装置100は、絶縁抵抗が低下していることを示すフラグを記録する。
On the other hand, when it is determined in the process of step S140 that the first insulation resistance value Rt1 is equal to or less than the threshold value A1 (step S140: NO),
次に制御装置100は、処理をステップS210へと進める。そして、ステップS210の処理において、制御装置100は、バッテリ50からEHC210への通電を禁止してEHC210への通電を行わずにプレヒート処理を終了させる。
Next,
ステップS210の処理を通じてプレヒート処理を終了させると、制御装置100は、処理をステップS190へと進める。そして、制御装置100は、ステップS190の処理において、内燃機関20の始動の禁止を解除して内燃機関20の始動を許可する。そして、制御装置100は、このルーチンを一旦終了させる。
After completing the preheating process through the process of step S210,
また、ステップS390の処理において、電源系が正常ではないと判定した場合(S390:NO)にも、制御装置100は、バッテリ50からEHC210への通電を禁止してEHC210への通電を行わずにプレヒート処理を終了させる。すなわち、電源系故障診断の結果が電源系に異常が生じていることを示すものであった場合には、処理をステップS210へと進める。そして、制御装置100は、ステップS210を実行してから処理をステップS190へと進め、内燃機関20の始動の禁止を解除して内燃機関20の始動を許可する。こうして制御装置100は、このルーチンを一旦終了させる。
Also, in the process of step S390, when it is determined that the power supply system is not normal (S390: NO), the
<異常診断処理について>
次に、図5を参照して電源系の異常の種別を診断する異常診断処理にかかるルーチンについて説明する。図5に示すルーチンは、内燃機関20の始動が完了したときに制御装置100によって実行される。
<Regarding abnormality diagnosis processing>
Next, a routine for abnormality diagnosis processing for diagnosing the type of abnormality in the power supply system will be described with reference to FIG. The routine shown in FIG. 5 is executed by
図5に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置100は、ステップS400の処理において電源系に異常があるとの診断が下されているか否かを判定する。すなわち、制御装置100は、記録されているフラグを参照して電源系故障診断において電源系に異常が生じているとの診断が下されているか否かを判定する。
As shown in FIG. 5, when this routine is started, the
ステップS400の処理において、電源系に異常が生じているとの診断が下されていると判定した場合(ステップS400:YES)には、制御装置100は、異常の種別を判別するために、ステップS410以降の異常診断処理を実行する。一方で、ステップS400の処理において、電源系に異常が生じているとの診断が下されていないと判定した場合(ステップS400:NO)には、制御装置100は、そのままこのルーチンを終了させる。すなわち、この場合には、異常診断処理を実行しない。
In the process of step S400, if it is determined that the power supply system is diagnosed to be abnormal (step S400: YES), the
次に、ステップS400の処理において電源系に異常が生じているとの診断が下されているとの判定(ステップS400:YES)がなされ、異常診断処理を実行する場合について説明する。この場合、制御装置100は、まずステップS410の処理において内燃機関20の始動が完了したあとの機関運転が既定時間以上継続したか否かを判定する。なお、既定時間の長さは、排気によって十分に第1排気浄化触媒26が温められ、絶縁コートの電気抵抗が低下することが見込める程度の長さに設定されている。より具体的には、既定時間の大きさは、機関運転が既定時間以上継続したことに基づいて、第1排気浄化触媒26の温度が400℃を超えていると判定できる水準に設定されている。
Next, a case will be described where it is determined in the process of step S400 that an abnormality has occurred in the power supply system (step S400: YES), and the abnormality diagnosis process is executed. In this case, the
ステップS410の処理において機関運転がまだ既定時間継続していないと判定した場合(ステップS410:NO)には、制御装置100は、ステップS410の処理を繰り返す。一方で、ステップS410の処理において機関運転が既定時間以上継続したと判定した場合(ステップS410:YES)には、制御装置100は、処理をステップS420へと進める。すなわち、制御装置100は、機関運転が既定時間に亘って行われるのを待ってから処理をステップS420へと進める。
When it is determined in the process of step S410 that the engine operation has not continued for the predetermined time (step S410: NO), the
ステップS420の処理において制御装置100は、この時点におけるEHC210の絶縁抵抗値Rtである第2絶縁抵抗値Rt2を取得する。ここでは、図3を参照して説明したステップS130の処理と同様に、制御装置100は、電源用マイコン222を制御してEHC210の絶縁抵抗値Rtである第2絶縁抵抗値Rt2を取得する。具体的には、補機バッテリ55から電力を供給して電源回路221に通電し、このときの絶縁コートの絶縁抵抗値Rtである第2絶縁抵抗値Rt2を取得する。こうしてステップS420の処理において第2絶縁抵抗値Rt2を取得すると、制御装置100は、処理をステップS430へと処理を進める。
In the process of step S420,
ステップS430の処理では、制御装置100は機関運転による絶縁抵抗値Rtの低下の有無を判定する。具体的には、制御装置100は、第1絶縁抵抗値Rt1と第2絶縁抵抗値Rt2とを比較し、絶縁抵抗値Rtが低下しているか否かを判定する。すなわち、制御装置100は、ステップS430の処理において、第2絶縁抵抗値Rt2が第1絶縁抵抗値Rt1よりも小さくなっていることが確認できた場合に絶縁抵抗値Rtが低下していると判定する。
In the process of step S430, the
ステップS430の処理において、絶縁抵抗値Rtが低下していると判定した場合(ステップS430:YES)には、制御装置100は、処理をステップS440へと進める。そして、ステップS440の処理において、制御装置100は、電源装置故障判定を行う。具体的には、制御装置100は、ステップS440の処理において電源装置220に異常が生じていると診断し、電源系異常の要因が電源装置220であることを示すフラグを記録する。
When it is determined in the process of step S430 that the insulation resistance value Rt has decreased (step S430: YES),
一方で、ステップS430の処理において、絶縁抵抗値Rtが低下していないと判定した場合(ステップS430:NO)には、制御装置100は、処理をステップS450へと進める。そして、ステップS450の処理において、制御装置100は、パワーケーブル断線判定を行う。具体的には、制御装置100は、ステップS450の処理においてパワーケーブル250、260が断線していると診断し、電源系異常の要因がパワーケーブル250、260の断線であることを示すフラグを記録する。なお、パワーケーブル250、260が断線しているとは、正極側パワーケーブル250及び負極側パワーケーブル260の少なくとも一方が断線していることを示している。
On the other hand, when it is determined in the process of step S430 that the insulation resistance value Rt has not decreased (step S430: NO),
このように制御装置100では、内燃機関20を運転する前に取得した第1絶縁抵抗値Rt1と機関運転が既定時間以上継続した時点で取得した第2絶縁抵抗値Rt2とを比較した結果に基づいて異常の種別を診断している。
In this way, in the
なお、制御装置100は、電源装置故障判定やパワーケーブル断線判定を行ったときに、車両10の運転者に電気加熱式触媒システム200の異常を報知する処理を行う。なお、異常を報知する処理としては、例えば、異常の種別に応じた警告灯の点灯、ディスプレイへの警告メッセージの表示、警告音の出力などを行う。
Note that the
こうしてステップS440の処理や、ステップS450の処理が終了し、異常診断処理が完了すると、制御装置100は、このルーチンを終了させる。
<作用>
次に、図6を参照して、制御装置100の作用について説明する。
When the process of step S440 and the process of step S450 are completed in this manner and the abnormality diagnosis process is completed, the
<Action>
Next, operation of the
なお、図6は、絶縁コートの温度と絶縁抵抗値Rtとの関係を示すグラフである。
図6では、パワーケーブル250、260が断線していない場合の絶縁抵抗値Rtの推移を実線で示している。そして、図6では、パワーケーブル250、260が断線している場合の絶縁抵抗値Rtの推移を破線で示している。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the insulation coat and the insulation resistance value Rt.
In FIG. 6, the transition of the insulation resistance value Rt when the
内燃機関20の運転に伴い排気が第1排気浄化触媒26を通過すると、触媒担体及び絶縁コートの温度が上昇し、絶縁コートの電気抵抗は低下する。図6に実線で示すように、パワーケーブル250、260が断線していなければ、電流センサ224によって検出される電流値に基づいて絶縁コートの温度上昇に伴う絶縁抵抗値Rtの低下が検知できる。一方で、図6に破線で示すようにパワーケーブル250、260が断線している場合、絶縁コートの温度上昇に伴う絶縁抵抗値Rtの低下は電流センサ224によって検出できない。
When the exhaust gas passes through the first
そこで、この制御装置100では、異常診断処理において、電流センサ224で検出した電流値に基づいて、内燃機関20の運転に伴う絶縁コートの温度上昇に伴って絶縁抵抗値Rtが低下しているか否かを判定する(ステップS430)。そして、低下していると判定した場合(ステップS430:YES)には、電源系異常の要因が電源装置220の異常であると診断する(ステップS440)。一方で、低下していないと判定した場合(ステップS430:NO)には、電源系異常の要因がパワーケーブル250、260の断線であると診断する(ステップS450)。
Therefore, in the abnormality diagnosis process, the
<効果>
本実施形態の効果について説明する。
(1)上記の制御装置100によれば、排気によって温められる絶縁コートの温度上昇に伴い、絶縁抵抗値Rtの低下が検知できるか否かに応じてパワーケーブル250、260の断線と電源装置220の異常とを判別することができる。
<effect>
Effects of the present embodiment will be described.
(1) According to the
(2)制御装置100は、異常診断処理における診断結果を記憶している。すなわち、電源装置220に異常が生じているのか、パワーケーブル250、260に断線が生じているのかを記憶している。そのため、修理の際には、この記憶されている情報に基づいて作業を行うことができる。したがって、異常が生じている部品を的確に交換し、迅速に修理を完了させることができる。
(2) The
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・絶縁コートの電気抵抗の低下を確認する方法は、算出した電気抵抗、すなわち絶縁抵抗値Rtを比較する方法に限らない。電流値や電力値によっても電気抵抗を推定することができるため、機関運転前後の電流値を比較してもよい。また電力値を比較してもよい。機関運転前後の電流値や電力値を比較する構成を採用しても絶縁コートの電気抵抗の低下の有無を判定し、異常の種別を判別することができる。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- The method of confirming the decrease in the electrical resistance of the insulating coat is not limited to the method of comparing the calculated electrical resistance, that is, the insulation resistance value Rt. Since the electrical resistance can also be estimated from the current value and the power value, the current values before and after the engine operation may be compared. Also, power values may be compared. Even if a configuration that compares the current value and power value before and after engine operation is employed, it is possible to determine whether or not the electrical resistance of the insulating coat has decreased, and to determine the type of abnormality.
・内燃機関20は、火花点火式エンジンであっても、圧縮着火式エンジンであってもよい。
・触媒コンバータ29の構成は、適宜変更可能である。例えば、第2排気浄化触媒27を備えていない構成であってもよい。
- The
- The configuration of the
・排気浄化触媒の触媒担体に担持される触媒は、三元触媒に限らず、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型NOx触媒、又は選択還元型NOx触媒であってもよい。
・電気加熱式触媒システム200及び制御装置100が搭載される車両10は、プラグインハイブリッド車両だけでなく、プラグイン機能を有しないハイブリッド車両、及び、内燃機関20のみを動力源とする車両であってもよい。プラグインハイブリッド車両以外のこれらの車両の例では、EHC210の通電要求は、内燃機関20の始動要求があり且つEHC210の温度が所定値以下となる場合にONになる。
The catalyst supported on the catalyst carrier of the exhaust purification catalyst is not limited to the three-way catalyst, and may be, for example, an oxidation catalyst, a storage reduction NOx catalyst, or a selective reduction NOx catalyst.
The
・水温センサ101によって検出される水温Twに基づいて第1排気浄化触媒26の温度を推定する例を示した。第1排気浄化触媒26の温度の推定方法はこうした方法に限らない。例えば、第1排気浄化触媒26の上流及び下流の少なくとも一方の排気温度を排気温度センサによって検出し、検出した排気温度に基づいて推定することもできる。
- An example of estimating the temperature of the first
・制御装置100は、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って各種処理を実行する1つ以上のプロセッサ、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路(ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路として構成し得る。また、制御装置100は、これらの組み合わせを含む回路(circuitry)としても構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
The
・また、異常診断装置を、車両10のパワートレーンを制御する制御装置100として具現化した例を示した。これに対して、異常診断装置を、電気加熱式触媒システム200を制御する専用の制御装置として構成したり、電気加熱式触媒システム200の異常診断処理のみを実施する装置として構成したりしてもよい。
- Moreover, the example which embodied the abnormality diagnosis apparatus as the
20…内燃機関
21…排気通路
26…第1排気浄化触媒
27…第2排気浄化触媒
29…触媒コンバータ
50…バッテリ
55…補機バッテリ
100…制御装置
200…電気加熱式触媒システム
210…電気加熱式触媒
211…第1電極
212…第2電極
220…電源装置
221…電源回路
222…電源用マイコン
223…漏電検知回路
224…電流センサ
225…電圧センサ
250…正極側パワーケーブル
260…負極側パワーケーブル
20
Claims (1)
前記異常診断処理では、前記電源回路を介して前記補機バッテリの電力を前記電気加熱式触媒に供給して前記センサで検出した電流値に基づいて、内燃機関の運転に伴う前記絶縁コートの温度上昇による前記絶縁コートの電気抵抗の低下の有無を判定し、低下していると判定した場合には、前記電源系異常の要因が前記電源装置の異常であると診断し、低下していないと判定した場合には、前記電源系異常の要因が前記パワーケーブルの断線であると診断する
電気加熱式触媒システムの異常診断装置。 It consists of an exhaust purification catalyst in which a catalyst is supported on a catalyst carrier that generates heat when energized, an electrically heated catalyst that causes the catalyst carrier to generate heat when the catalyst carrier is energized, and at least a portion where the electrically heated catalyst is arranged. When the temperature is high, the electrical resistance is lower than when the temperature is low. An exhaust pipe with an insulating coating and a power supply circuit controlled by a power supply control device driven by an auxiliary battery are used to supply the power of the high-voltage battery to the electric heating. The present invention is applied to an electrically heated catalyst system comprising a power supply that supplies a catalyst and a power cable that connects the electrically heated catalyst and the power supply, and based on a current value detected by a sensor in the power supply circuit If it is determined that a power system abnormality has occurred in which power cannot be supplied from the high-voltage battery to the electrically heated catalyst, whether the cause of the power system abnormality is disconnection of the power cable or an abnormality in the power supply device. An abnormality diagnosis device that executes abnormality diagnosis processing for determining
In the abnormality diagnosis process, the electric power of the auxiliary battery is supplied to the electrically heated catalyst through the power supply circuit, and based on the current value detected by the sensor, the temperature of the insulating coat accompanying the operation of the internal combustion engine is determined. It is determined whether or not the electrical resistance of the insulating coat has decreased due to the rise, and if it is determined that it has decreased, it is diagnosed that the cause of the power system abnormality is the abnormality of the power supply device, and if it has not decreased An abnormality diagnosing device for an electrically heated catalyst system, which diagnoses that a disconnection of the power cable is the cause of the power supply system abnormality when it is determined.
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