JP5257550B2 - 車両および触媒装置に通電する方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両および触媒装置に通電する方法に関し、特に、電気加熱可能に構成され、内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒装置を搭載する車両およびその触媒装置に通電する方法に関する。

一般的に、内燃機関を搭載する車両には、排気ガスを浄化するために触媒装置が設けられている。この触媒装置は、温度がある程度上昇しないと効果を発揮しないので、内燃機関のそばに配置され温度がすぐに高くなるように考慮されている。

しかし、内燃機関を始動した直後のまだ触媒装置が暖まっていない間は、浄化作用が完全ではない。ハイブリッド自動車のように走行用モータを搭載する車両では、必要に応じて走行中に内燃機関の始動や停止を繰返す可能性がある。このため、触媒装置が暖まっていない状態で内燃機関を始動させる機会も増え、排気ガス中に一酸化炭素や炭化水素などが放出される時間が増える恐れがある。

このため、内燃機関を始動させる前に電力を用いて触媒装置を暖めておくことが検討されている。このような触媒装置は電気加熱式触媒（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｈｅａｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ、以下「ＥＨＣ」ともいう）と呼ばれる。

特開平１１−２１０４４８号公報（特許文献１）には、ＥＨＣを搭載したハイブリッド車両が開示されている。

特開平１１−２１０４４８号公報 特開２００９−８２８７３号公報 特開２００３−２２７３６６号公報

ＥＨＣは、電気ヒータを触媒に設けたものや、触媒自体が通電することにより発熱するもの等がある。

ハイブリッド車両など、高電圧大容量のバッテリを搭載する車両では、高電圧バッテリの電圧が供給される部分は、車両のボディアースとの間の絶縁性を保つことが要求される。しかし、排気管はボディアースに結合されているため、その内部に収容されるＥＨＣのヒータや触媒に高電圧バッテリから電圧を与えつつ排気管とは絶縁性を確保するのが難しい。

特に、ＥＨＣを支持する部材の材料である絶縁体は、温度によって体積抵抗率が変化し、高温では部材の抵抗が低下するので、その影響を十分に考慮する必要がある。

この発明の目的は、高電圧バッテリによって駆動されるＥＨＣを備える車両および触媒装置に通電する方法を提供することである。

この発明は、要約すると、車両であって、内燃機関と、電気加熱可能に構成され、内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒装置と、触媒装置の温度を検出するための第１の温度検出部と、蓄電装置と、蓄電装置の充電状態を検出するための充電状態検出部と、蓄電装置の温度を検出するための第２の温度検出部と、蓄電装置から電力を受け、触媒装置に加熱用電力を供給する触媒用電源装置と、触媒用電源装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、蓄電装置の充電状態および第２の温度検出部の出力に基づいて蓄電装置から供給可能な第１の電力を算出し、第１の温度検出部の出力に応じて第１の電力を触媒用電源装置から触媒装置に供給するか否かを決定する。

好ましくは、制御装置は、第１の温度検出部によって検出された触媒装置の温度がしきい値よりも低い場合には、第１の電力を触媒用電源装置から触媒装置に供給させる。制御装置は、触媒装置の温度がしきい値よりも高い場合には、触媒装置を保持する絶縁体の絶縁性が確保できる電圧かつ第１の電力よりも制限された電力を触媒用電源装置から触媒装置に供給させる。

より好ましくは、制御装置は、触媒装置の温度がしきい値よりも高い場合には、触媒用電源装置から所定値以下の電圧を触媒装置に供給させる。

好ましくは、制御装置は、触媒装置を加熱開始してから第１の温度検出部によって検出された触媒装置の温度がしきい値よりも低い間は、触媒装置に供給される電力が目標電力となるように触媒用電源装置を制御し、触媒装置の温度がしきい値を超えた以降は、触媒装置に供給される電圧が目標電圧となるように触媒用電源装置を制御する。

好ましくは、触媒装置は、通電すると発熱する発熱体を含む。制御装置は、第１の温度検出部の出力に基づいて発熱体の抵抗値を予測し、予測した抵抗値に応じて蓄電装置からの通電電力を決定する。

好ましくは、車両は、車両走行用のモータと、モータを駆動するためのモータ駆動部とをさらに備える。蓄電装置は、モータ駆動部に電力を供給する。

本発明によれば、高電圧バッテリからの電力を用いてＥＨＣを駆動する場合に車体との絶縁性が確保できる。

本発明の実施の形態に従うハイブリッド車の全体ブロック図である。 図１の排気管の伸長方向に沿ったＥＨＣ１４０の概略構成を示した断面図である。 絶縁部材４２０の材質として用いられる可能性がある各種の物質の体積抵抗率の温度による変化を説明するための図である。 触媒抵抗の温度変化を説明するための図である。 本実施の形態で実行されるＥＨＣへの通電制御を説明するためのフローチャートである。 ＥＨＣ加熱時の通電制御の一例を示した波形図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に従うハイブリッド車の全体ブロック図である。
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、動力分割機構４０と、減速機５０と、駆動輪８０とを備える。

エンジン１０は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生する内燃機関である。

モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。

ハイブリッド車両１は、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する駆動力は、動力分割機構４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ駆動力が伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータＭＧ１へ駆動力が伝達される経路である。

動力分割機構４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤで構成される遊星歯車を含む。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータＭＧ２の回転軸および減速機５０に連結される。

そして、エンジン１０、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２が、動力分割機構４０を介して連結されることによって、エンジン１０、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転速度は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

ハイブリッド車両１は、モータ駆動部７５をさらに含む。モータ駆動部７５は、インバータ６０と、平滑コンデンサＣ１と、電圧コンバータ９０と、蓄電装置７０とを含む。

インバータ６０は、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の駆動を制御する。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、インバータ６０により交流から直流に変換され、蓄電装置７０に蓄えられる。

モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置７０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機５０を介して駆動輪８０に伝達される。なお、図１では、駆動輪８０は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、モータジェネレータＭＧ２によって後輪を駆動してもよい。

なお、車両の制動時等には、減速機５０を介して駆動輪８０によりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として動作する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、蓄電装置７０に蓄えられる。

蓄電装置７０としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

インバータ６０は、インバータ６０−１と、インバータ６０−２とを備える。インバータ６０−１およびインバータ６０−２は、電圧コンバータ９０に対して互いに並列に接続される。

インバータ６０−１は、電圧コンバータ９０とモータジェネレータＭＧ１との間に設けられる。インバータ６０−１は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）１５０からの制御信号Ｓ１に基づいてモータジェネレータＭＧ１の駆動を制御する。

インバータ６０−２は、電圧コンバータ９０とモータジェネレータＭＧ２との間に設けられる。インバータ６０−２は、ＥＣＵ１５０からの制御信号Ｓ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２の駆動を制御する。

電圧コンバータ９０は、蓄電装置７０とインバータ６０との間で電圧変換を行なう。電圧コンバータ９０は、蓄電装置７０の電圧（より正確には、電源配線ＰＬ０と接地配線ＧＬ０との間の電圧）をＥＣＵ１５０からの制御信号Ｓ３が示す目標電圧値となるように昇圧してインバータ６０に出力する。これにより、電源配線ＰＬ１と接地配線ＧＬ０との電圧（以下、「高圧側の直流電圧ＶＨ」あるいは単に「電圧ＶＨ」ともいう）は、制御信号Ｓ３が示す目標電圧値に制御される。

平滑コンデンサＣ１は、電源配線ＰＬ１および接地配線ＧＬ１の間に接続される。平滑コンデンサＣ１は、高圧側の直流電圧ＶＨを平滑する。

エンジン１０から排出される排気ガスは、排気通路１３０を通って大気に排出される。排気通路１３０の途中には、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）１４０が設けられる。

ＥＨＣ１４０は、排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成される。ＥＨＣ１４０は、ＥＨＣ電源１００に接続され、ＥＨＣ電源１００から供給された電力で触媒を加熱する。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知のＥＨＣを適用することができる。

ＥＨＣ電源１００は、ＥＨＣ１４０と蓄電装置７０との間に設けられる。ＥＨＣ電源１００は、蓄電装置７０に対して、電圧コンバータ９０と並列に接続される。ＥＨＣ電源１００は、ＥＣＵ１５０からの制御信号Ｓ５に基づいて蓄電装置７０からＥＨＣ１４０に供給される電力を調整する。たとえば、ＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃが所定温度よりも低くＥＨＣ１４０の浄化性能が目標レベルよりも低い場合、ＥＣＵ１５０は、ＥＨＣ電源１００を制御して蓄電装置７０からＥＨＣ１４０に電力を供給する。これにより、ＥＨＣ１４０が駆動し、ＥＨＣ１４０に設けられた触媒が加熱されるので浄化性能が向上される。

ＥＨＣ電源１００は、制御信号Ｓ５に基づいてＥＨＣ１４０に供給する電圧を変化させることができる。ＥＨＣ電源１００は、たとえば、蓄電装置７０の電圧（たとえば２００Ｖ）をそのまま供給したり、その蓄電装置７０の電圧を降圧した電圧（たとえば５０〜６０Ｖ）を供給したりできるように構成されている。

また、ハイブリッド車両１は、電流センサ１２０、電圧センサ１２１、回転速度センサ１２２，１２３，１２４、温度センサ１２５、１２６をさらに備える。

電圧センサ１２１は、蓄電装置７０の端子間の電圧ＶＢを測定する。温度センサ１２６は、蓄電装置７０の温度ＴＢを検出する。電流センサ１２０は、電圧センサ１２１とともに蓄電装置７０の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を監視するために、蓄電装置７０に流れる電流ＩＢを検知する。

回転速度センサ１２２，１２３，１２４は、それぞれエンジン１０の回転速度Ｎｅ、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２を検出する。温度センサ１２５は、ＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃを検出する。これらの各センサは、検出結果をＥＣＵ１５０に送信する。

ＥＣＵ１５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。あるいは、ＥＣＵ１５０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

ＥＣＵ１５０は、各センサなどの情報に基づいて上述した制御信号Ｓ１〜Ｓ５を生成し、その生成した制御信号Ｓ１〜Ｓ５を各機器に出力する。たとえば、ＥＣＵ１５０は、各センサなどの情報に基づいてモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴｇｃｏｍおよびモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍｃｏｍを設定し、モータジェネレータＭＧ１のトルクＴｇをトルク指令値Ｔｇｃｏｍに一致させる制御信号Ｓ１およびモータジェネレータＭＧ２のトルクＴｍをトルク指令値Ｔｍｃｏｍに一致させる制御信号Ｓ２を生成して、それぞれインバータ６０−１、インバータ６０−２に出力する。また、ＥＣＵ１５０は、各センサなどの情報に基づいてエンジン１０の燃料噴射量の指令値を設定し、エンジン１０の実際の燃料噴射量をその指令値に一致させる制御信号Ｓ４を生成してエンジン１０に出力する。

図２は、図１の排気管の伸長方向に沿ったＥＨＣ１４０の概略構成を示した断面図である。

図２を参照して、ＥＨＣ１４０は、ケース４１０、絶縁部材４２０、ＥＨＣ担体４３０、温度センサ１２５Ａ、１２５Ｂ、正電極４５０、正電極皮膜部４６０、負電極４７０及び負電極皮膜部４８０を含んで構成される。ＥＨＣ１４０は、電気加熱式触媒装置の一例である。

ケース４１０は、たとえばステンレスなどの金属材料で構成されたＥＨＣ１４０の筐体であり、その上下流側の端部において、連結部材（図示せず）を介して図１の排気通路１３０と接続されている。

絶縁部材４２０は、ケース４１０の内周面を覆うように設置されており、断熱性と共に電気的絶縁性を有している。絶縁部材４２０としては、たとえば、アルミナなどの絶縁材料が用いられる。

ＥＨＣ担体４３０は、排気方向と直交する断面がハニカム状をなす導電性の触媒担体である。なお、担体とは吸着や触媒活性を示す物質を固定する（担持する）土台となる物質のことをいう。ＥＨＣ担体４３０には、図示しない酸化触媒が担持されており、ＥＨＣ４３０を通過する排気を適宜浄化可能に構成されている。尚、ＥＨＣ担体４３０に担持される触媒は、三元触媒であってもよい。

正電極４５０は、一方端がＥＨＣ担体４３０の排気上流側の端部近傍に固定された正電圧印加用の電極である。正電極４５０の他方端は、図１のＥＨＣ電源１００に接続されている。尚、正電極４５０は、一部が電気的絶縁性を有する樹脂製の正電極皮膜部４６０に覆われており、ケース４１０と正電極４５０とが電気的絶縁状態に維持されている。

上流側温度センサ１２５Ａは、ＥＨＣ担体４３０における正電極４５０近傍部位に配置され、その部位の温度を検出可能に構成されたセンサである。上流側温度センサ１２５Ａは、図１のＥＣＵ１５０と電気的に接続されており、検出された温度は、ＥＣＵ１５０により一定又は不定の周期で参照される。

負電極４７０は、一方端がＥＨＣ担体４３０の排気下流側の端部近傍に固定された基準電位供給用の電極である。負電極４７０の他方端は、図１のＥＨＣ電源１００に接続されている。尚、負電極４７０は、一部が電気的絶縁性を有する樹脂製の負電極皮膜部４８０に覆われており、ケース４１０と負電極４７０とが電気的絶縁状態に維持されている。

下流側温度センサ１２５Ｂは、ＥＨＣ担体４３０における負電極４７０近傍部位に配置され、その部位の温度を検出可能に構成されたセンサである。下流側温度センサ１２５Ｂは、ＥＣＵ１５０と電気的に接続されており、検出された温度は、ＥＣＵ１５０により一定又は不定の周期で参照される。

このような構成を有するＥＨＣ１４０では、負電極４７０の電位を基準として正電極４５０に正の印加電圧が印加された場合に、導電性のＥＨＣ担体４３０に電流が流れ、ＥＨＣ担体４３０が発熱する。この発熱によりＥＨＣ担体４３０に担持された酸化触媒の昇温が促され、ＥＨＣ１４０は速やかに触媒活性状態に移行する。

尚、このようなＥＨＣ１４０の構成は、一例に過ぎず、例えばＥＨＣ担体の構成及び各電極の配置及び制御態様などは公知の種々の態様であってもよい。

ここで、ＥＨＣ１４０では、その熱容量を十分に担保する目的から、ＥＨＣ担体４３０として、電気抵抗が比較的大きい素材（例えば、セラミックス）が使用されている。このヒートマスの大きいＥＨＣ担体４３０を十分に発熱させるために、ＥＨＣの温度が低い状態では、必然的に印加電圧は高くなる傾向にあり、ＥＨＣ１４０では、図１の蓄電装置７０を電力源とするＥＨＣ電源１００からの電力供給により、触媒暖機を目的とした通常の駆動時において、駆動電圧が約２００Ｖの比較的高電圧に設定されている。

また、図１のＥＨＣ電源１００は、ＥＨＣ１４０の正負電極と電気的に接続されており、正電極４５０に対して、直流駆動電圧Ｖｅｈｃを供給可能に構成されている。ＥＨＣ担体４３０には、この直流駆動電圧Ｖｅｈｃに応じた駆動電流Ｉｅｈｃが生じ、この駆動電流ＩｅｈｃとＥＨＣ担体４３０の電気抵抗Ｒｅｈｃにより生じる熱量に応じてＥＨＣ担体４３０が発熱する。尚、図１のＥＨＣ電源１００は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含んでおり、この直流駆動電圧Ｖｅｈｃとして、先述の通常時の駆動電圧たる２００Ｖの高電圧のみならず、５０Ｖ以下の低電圧を供給可能に横成されている。この種の昇圧及び降圧作用もまた、ＥＣＵ１５０により制御される構成となっている。

図３は、絶縁部材４２０の材質として用いられる可能性がある各種の物質の体積抵抗率の温度による変化を説明するための図である。

図３を参照して、横軸には温度（℃）、縦軸には体積抵抗率（Ω・ｍ）が示される。アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、ムライト（酸化アルミニウムと二酸化ケイ素の化合物）、コージェライト（菫青石（きんせいせき）Ｍｇ₂Ａｌ₃（ＡｌＳｉ₅Ｏ₁₈））はいずれも温度が３００℃から５００℃に上昇すると、体積抵抗率が２桁程度低下している。

したがって、５００℃程度の高温では絶縁部材４２０の抵抗が低下し、一般にボディアースに接地されている図２のケース４１０とＥＨＣ担体４３０との間の絶縁性の確保が難しくなる。

ＥＨＣを高電圧（６０Ｖ）以上で駆動する場合には、高電圧安全の観点からＥＨＣとボディアースとの間の絶縁抵抗が高いほうが望ましい。しかし、ＥＨＣ担体４３０をケース４１０から絶縁している絶縁部材４２０の抵抗値は、温度が高くなると低下する。

したがって、本実施の形態では、温度が低く絶縁部材４２０の抵抗値が十分高い間は、６０Ｖを超える高い電圧を印加して早期にＥＨＣ担体を加熱する。そして温度が高く絶縁部材４２０の抵抗値が低くなると、印加電圧を６０Ｖより低くしてＥＨＣ担体の温度を維持するかまたはゆっくり上昇させる。

図４は、触媒抵抗の温度変化を説明するための図である。
図４を参照して、横軸には温度（℃）、縦軸には触媒抵抗（ＥＨＣ担体４３０の抵抗Ｒｅｈｃ）が示されている。予めこのようなデータを取得してＥＣＵ１５０にマップとして記憶しておけば、ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃを測定すれば抵抗値を知ることができる。これにより、電圧または電流のいずれか一方を検出すればＥＨＣ４３０での発熱量を予測することができる。

図５は、本実施の形態で実行されるＥＨＣへの通電制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図１、図５を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１においてＥＨＣへの通電要求の有無が判断される。ＥＨＣへの通電要求は、例えば、エンジン１０を運転する必要があるときに発生する。ステップＳ１においてＥＨＣへの通電要求が無い場合にはステップＳ１２に処理が進み、制御はメインルーチンに戻される。

ステップＳ１において、ＥＨＣの通電要求が有る場合には、ステップＳ２に処理が進む。ステップＳ２では、温度センサ１２５で検出されたＥＨＣの温度ＴｅｈｃをＥＣＵ１５０が取得する。

続いて、ステップＳ３において、温度センサ１２６で検出されたハイブリッドバッテリ（蓄電装置７０）の温度ＴＢをＥＣＵ１５０が取得する。そして、ステップＳ４においてＥＣＵ１５０は、ハイブリッドバッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の観測を行なう。ハイブリッドバッテリのＳＯＣは、電圧センサ１２１の検出する電圧ＶＢと電流センサ１２０の検出する電流ＩＢに基づいて常時算出されている。この算出は、バッテリ専用のＥＣＵを設けて行なっても良いし、ＥＣＵ１５０自身が行なっても良い。

続いてステップＳ５において、ＥＣＵ１５０は通電上限電力Ｗｏｕｔを決定する。ＥＣＵ１５０は、たとえば、バッテリ充電状態ＳＯＣおよびバッテリ温度ＴＢをパラメータとするマップに基づいて出力可能パワーを算出し、算出された出力可能パワーと劣化係数との積を、通電上限電力Ｗｏｕｔとして算出する。なお、通電上限電力Ｗｏｕｔの算出方法はこれに限定されず、他の方法を用いても良い。

ステップＳ６では、ステップＳ２で検出された温度Ｔｅｈｃがしきい値以下であるか否かが判断される。このしきい値は、たとえば４００℃に設定される。なお、このしきい値は、図２の絶縁部材の抵抗値の温度変化特性に基づいて適宜設定される。

ステップＳ６において、温度Ｔｅｈｃがしきい値以下であった場合にはステップＳ１０に処理が進む。ステップＳ１０では、ＥＣＵ１５０は、ＥＨＣに通電する電力を蓄電装置７０から出力可能な通電上限電力Ｗｏｕｔに設定する。ＥＣＵ１５０は、ＥＨＣ電源１００からＥＨＣ１４０に供給する電力がＷｏｕｔとなるように制御信号Ｓ５によって制御を行なう。このとき、電圧Ｖｅｈｃと電流Ｉｅｈｃを両方とも検出し、その積がＷｏｕｔに一致するように電圧をフィードバック制御してもよい。また、図４に示した特性を利用すれば電圧Ｖｅｈｃのみを検出すれば電流を検出しないでも温度Ｔｅｈｃから抵抗Ｒｅｈｃを推定し、Ｐ＝Ｖ²／Ｒの式から電力を知ることができる。

ステップＳ６において温度Ｔｅｈｃがしきい値以下で無かった場合にはステップＳ７に処理が進む。この場合は、温度が高く絶縁部材４２０の抵抗が低下しているので、６０Ｖを超えるような高電圧をかけることが好ましくない。したがってステップＳ７ではＶｅｈｃをたとえば６０Ｖ、５０Ｖ程度に決定し、さらにステップＳ８において現在の温度Ｔｅｈｃに基づいて図４の特性から抵抗Ｒｅｈｃを予測し、つづいてステップＳ９においてこれらから通電電力を決定する。

ステップＳ９またはステップＳ１０において通電電力が決定されると、ステップＳ１１においてＥＨＣ電源１００を用いてＥＨＣ１４０への通電が実行され、ステップＳ１２において処理はメインルーチンに戻される。

図６は、ＥＨＣ加熱時の通電制御の一例を示した波形図である。
図１、図６を参照して、横軸には時間が示され、縦軸には上段からＥＨＣ温度Ｔｅｈｃ、ＥＨＣ電力Ｐｅｈｃ、ＥＨＣ抵抗Ｒｅｈｃ、ＥＨＣ電圧Ｖｅｈｃが示される。

まず、時刻ｔ１においてＥＨＣへの通電が開始される。時刻ｔ１〜ｔ２の間は温度Ｔｅｈｃがしきい値温度Ｔｔｈに到達していない。この間は図２の絶縁部材４２０の抵抗値は十分高いので、６０Ｖを超える高電圧、例えば２００Ｖを印加しても良い。但し、蓄電装置７０から供給できる上限電力は温度ＴＢや蓄電装置７０のＳＯＣなどによって都度変化するのでこれらに基づいて決定された電力Ｐ１が印加される。

そして時刻ｔ１〜ｔ２の間は昇温によってＥＨＣ担体４３０の抵抗値Ｒｅｈｃも次第に低下するので、電力Ｐｅｈｃが増加しないように電圧Ｖｅｈｃも制御され電圧Ｖｅｈｃも次第に低下する。

時刻ｔ２においては、温度Ｔｅｈｃがしきい値温度Ｔｔｈに到達したので、ＥＣＵ１５０は、電力一定制御から定電圧制御に切換える。ＥＨＣに与える電圧Ｖ１は、例えば６０Ｖや５０Ｖなどの定電圧とされる。なお、電圧Ｖｅｈｃは定電圧としなくてもＥＨＣの温度Ｔｅｈｃに一意に対応する温度をマップで定めておいてこれを適用しても良い。

時刻ｔ２〜ｔ３の間は、時刻ｔ１〜ｔ２の間よりもゆっくりと温度Ｔｅｈｃは目標温度Ｔｔａｒに近づいていく。目標温度Ｔｔａｒに温度が到達すると、エンジンが始動される。そして、その後は温度が低下しない程度にＥＨＣへの通電が実行される。

以上説明したように、本実施の形態ではＥＨＣ温度がしきい値温度（たとえば４００℃）よりも高温になった場合に、通電電力や電圧を制限し、印加する電圧を低減することにより、絶縁部材が絶縁破壊を引き起こす可能性を減らすことができる。またＥＨＣ温度がしきい値に至るまでは、上限電力までＥＨＣに印加するので速やかにＥＨＣの昇温が可能である。

最後に、再び図１等を参照して本実施の形態について総括する。
図１を参照して、車両１は、エンジン１０と、電気加熱可能に構成され、エンジン１０の排気ガスを浄化するためのＥＨＣ１４０と、ＥＨＣ１４０の温度を検出するための温度センサ１２５と、蓄電装置７０と、蓄電装置７０の充電状態を検出するための充電状態検出部（１２０，１２１）と、蓄電装置７０の温度を検出するための温度センサ１２６と、蓄電装置７０から電力を受け、ＥＨＣ１４０に加熱用電力を供給するＥＨＣ電源１００と、ＥＨＣ電源１００を制御するＥＣＵ１５０とを備える。ＥＣＵ１５０は、蓄電装置７０の充電状態および温度センサ１２６の出力に基づいて蓄電装置７０から供給可能な第１の電力（Ｗｏｕｔ）を算出し、温度センサ１２５の出力に応じて第１の電力（Ｗｏｕｔ）をＥＨＣ電源１００からＥＨＣ１４０に供給するか否かを決定する。

好ましくは、図５のステップＳ６、ステップＳ１０および図６の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、ＥＣＵ１５０は、温度センサ１２５によって検出されたＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃがしきい値温度Ｔｔｈよりも低い場合には、第１の電力（Ｐ１＝Ｗｏｕｔ）をＥＨＣ電源１００からＥＨＣ１４０に供給させる。また図５のステップＳ６〜Ｓ９に示すように、ＥＣＵ１５０は、ＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃがしきい値温度Ｔｔｈよりも高い場合には、図２のＥＨＣ担体４３０を保持する絶縁部材４２０の絶縁性が確保できる電圧Ｖ１かつ第１の電力（Ｐ１＝Ｗｏｕｔ）よりも制限された電力をＥＨＣ電源１００からＥＨＣ１４０に供給させる。

より好ましくは、図５のステップＳ７および図６の時刻ｔ２〜ｔ３に示すように、ＥＣＵ１５０は、ＥＨＣ１４０の温度がしきい値温度Ｔｔｈよりも高い場合には、ＥＨＣ電源１００から所定値以下の電圧Ｖ１をＥＨＣ１４０に供給させる。

図６に示すように、好ましくは、ＥＣＵ１５０は、ＥＨＣ１４０を加熱開始してから温度センサ１２５によって検出されたＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃがしきい値温度Ｔｔｈよりも低い間（時刻ｔ１〜ｔ２）は、ＥＨＣ１４０に供給される電力が目標電力Ｐ１となるようにＥＨＣ電源１００を制御し、ＥＨＣ１４０の温度がしきい値を超えた以降（時刻ｔ２〜ｔ３）は、ＥＨＣ１４０に供給される電圧が目標電圧Ｖ１となるようにＥＨＣ電源１００を制御する。

好ましくは、図２に示すように、ＥＨＣ１４０は、通電すると発熱するＥＨＣ担体４３０を含む。図５のステップＳ８，Ｓ９に示すように、ＥＣＵ１５０は、温度センサ１２５の出力に基づいてＥＨＣ担体４３０の抵抗値を予測し、予測した抵抗値に応じて蓄電装置７０からの通電電力を決定する。

好ましくは、図１に示すように、車両１は、車両走行用のモータ（ＭＧ１またはＭＧ２）と、モータ（ＭＧ１またはＭＧ２）を駆動するためのモータ駆動部７５とをさらに備える。蓄電装置７０は、モータ駆動部７５に電力を供給する。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、４０ 動力分割機構、５０ 減速機、６０，６０−１，６０−２ インバータ、７０ 蓄電装置、７５ モータ駆動部、８０ 駆動輪、９０ 電圧コンバータ、１００ ＥＨＣ電源、１２０ 電流センサ、１２１ 電圧センサ、１２２，１２３，１２４ 回転速度センサ、１２５，１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６ 温度センサ、１３０ 排気通路、４１０ ケース、４２０ 絶縁部材、４３０ ＥＨＣ担体、４５０ 正電極、４７０ 負電極、４６０，４８０ 電極皮膜部、Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＧＬ０，ＧＬ１ 接地配線、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ０，ＰＬ１ 電源配線。

Claims (6)

1. 内燃機関と、
   電気加熱可能に構成され、前記内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒装置と、
   前記触媒装置の温度を検出するための第１の温度検出部と、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置の充電状態を検出するための充電状態検出部と、
   前記蓄電装置の温度を検出するための第２の温度検出部と、
   前記蓄電装置から電力を受け、前記触媒装置に加熱用電力を供給する触媒用電源装置と、
   前記触媒用電源装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記蓄電装置の前記充電状態および前記第２の温度検出部の出力に基づいて前記蓄電装置から供給可能な第１の電力を算出し、前記第１の温度検出部の出力に応じて前記第１の電力を前記触媒用電源装置から前記触媒装置に供給するか否かを決定し、
   前記制御装置は、前記第１の温度検出部によって検出された前記触媒装置の温度がしきい値よりも低い場合には、前記第１の電力を前記触媒用電源装置から前記触媒装置に供給させ、前記触媒装置の温度が前記しきい値よりも高い場合には、前記触媒装置を保持する絶縁体の絶縁性が確保できる電圧かつ前記第１の電力よりも制限された電力を前記触媒用電源装置から前記触媒装置に供給させる、車両。
2. 前記制御装置は、前記触媒装置の温度が前記しきい値よりも高い場合には、前記触媒用電源装置から所定値以下の電圧を前記触媒装置に供給させる、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記触媒装置を加熱開始してから前記第１の温度検出部によって検出された前記触媒装置の温度がしきい値よりも低い間は、前記触媒装置に供給される電力が目標電力となるように前記触媒用電源装置を制御し、前記触媒装置の温度が前記しきい値を超えた以降は、前記触媒装置に供給される電圧が目標電圧となるように前記触媒用電源装置を制御する、請求項１に記載の車両。
4. 前記触媒装置は、
   通電すると発熱する発熱体を含み、
   前記制御装置は、前記第１の温度検出部の出力に基づいて前記発熱体の抵抗値を予測し、予測した抵抗値に応じて前記蓄電装置からの通電電力を決定する、請求項１に記載の車両。
5. 車両走行用のモータと、
   前記モータを駆動するためのモータ駆動部とをさらに備え、
   前記蓄電装置は、前記モータ駆動部に電力を供給する、請求項１に記載の車両。
6. 蓄電装置からの電力によって加熱可能に構成され、車両の内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒装置に通電する方法であって、
   前記触媒装置の温度を検出するステップと、
   前記蓄電装置の充電状態を検出するステップと、
   前記蓄電装置の温度を検出するステップと、
   前記蓄電装置の前記充電状態および前記蓄電装置の温度に基づいて前記蓄電装置から供給可能な第１の電力を算出するステップと、
   前記触媒装置の温度に応じて、前記第１の電力を前記蓄電装置から前記触媒装置に供給するか否かを決定するステップと、
   検出された前記触媒装置の温度がしきい値よりも低い場合には、前記第１の電力を触媒用電源装置から前記触媒装置に供給させるステップと、
   検出された前記触媒装置の温度が前記しきい値よりも高い場合には、前記触媒装置を保持する絶縁体の絶縁性が確保できる電圧かつ前記第１の電力よりも制限された電力を前記触媒用電源装置から前記触媒装置に供給させるステップとを備える、触媒装置に通電する方法。

Images