JP6791096B2 - 車両の排気浄化システムの制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の排気浄化システムの制御装置および制御方法に関する。

車両の内燃機関の排気系には、内燃機関を運転したときに排出される排気を浄化するための排気浄化触媒が備えられている。排気浄化触媒としては、例えば、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘ等の有害成分を浄化可能な三元触媒が知られている。

排気浄化触媒の触媒活性は、触媒温度に依存する。排気浄化触媒の温度が活性温度に達していない場合には、内燃機関の始動が阻害されたり、排気の浄化が不十分になったりすることがある。このため、排気を十分に浄化するために、内燃機関を運転する際には、排気浄化触媒の温度を活性温度まで加熱しておくことが好ましい。排気浄化触媒の加熱は、例えば、排気浄化触媒を通過する内燃機関からの排気や、ヒータ等を用いて排気浄化触媒を電気的に加熱する電気加熱触媒（ＥＨＣ：Electrically Heated Catalyst）システムによって行うことができる。

特許文献１には、ハイブリッド車両において、車両の走行時に内燃機関の始動要求があったとき、排気浄化触媒の温度が活性温度以下である場合に、排気浄化触媒を加熱する技術が記載されている。この技術では、二次電池の残存容量（ＳＯＣ）が排気浄化触媒を加熱するために十分でないと判断した場合には、内燃機関の点火時期を遅角制御して排気熱量を大きくし、排気によっても排気浄化触媒を加熱する。

特開平１０−２８８０２８号公報

例えば、駐車している車両に乗車して運転開始する際には、排気浄化触媒は活性温度より大幅に低い温度であることが多く、低温の排気浄化触媒を活性温度まで加熱するためには時間を要する。このため、車両の運転開始時に、速やかに排気浄化触媒を加熱する技術が求められている。

上記の課題に鑑み、本発明は、車両の運転開始時に速やかに排気浄化触媒を加熱できる車両の排気浄化システムの制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、車両の内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、電力の供給により前記排気浄化触媒を加熱する電気加熱装置と、を備える排気浄化システムを制御する制御装置を提供する。この制御装置は、前記車両の起動操作前に行われる１以上の前記起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する予測部と、前記予測部が前記起動操作が行われると予測したことを条件として、前記電気加熱装置によって前記排気浄化触媒を加熱する加熱制御部と、を備える。

本発明によれば、制御装置は、予測部が車両の起動操作が行われることを予測したことを条件として、加熱制御部が、電気加熱装置によって排気浄化触媒を加熱する。実際に車両の起動操作が行われる以前から排気浄化触媒を加熱することによって、車両の運転開始時に速やかに排気浄化触媒を加熱できる。

また、本発明は、上記の制御装置によって実現可能な、排気浄化システムの制御方法を提供する。この制御方法は、前記車両の起動操作前に行われる１以上の前記起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する予測ステップと、前記予測ステップで前記起動操作が行われると予測されたことを条件として、前記電気加熱装置によって前記排気浄化触媒を加熱する加熱制御ステップと、を含む。

実施形態に係る排気浄化システムの制御装置を含む、車両の駆動システムの構成を示す図。 排気浄化触媒の触媒活性と温度の関係図。 実施形態に係る排気浄化システムの制御方法を示すフローチャート。 一実施形態に係る排気浄化システムの制御に係るタイムチャート。 一実施形態に係る排気浄化システムの制御に係るタイムチャート。 一実施形態に係る排気浄化システムの制御に係るタイムチャート。 一実施形態に係る排気浄化システムの制御に係るタイムチャート。

図１に示すように、車両の駆動システム１は、内燃機関１０と、内燃機関１０からの排気を浄化する排気浄化システム２０と、動力機構３０と、インバータ３７と、高電圧バッテリ３８と、制御装置４０とを備えている。

動力機構３０は、第１のモータジェネレータ（以下、「第１のＭＧ」と表記する）３１と、第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）３２と、動力分割機構３３と、減速ギヤ機構３４とを備えている。主に内燃機関１０と第２のＭＧ３２が車輪３５を駆動する動力源となる。内燃機関１０のクランク軸と第１のＭＧ３１の回転軸と第２のＭＧ３２の回転軸とが動力分割機構３３（例えば遊星ギヤ機構）を介して連結され、第２のＭＧ３２の回転軸が減速ギヤ機構３４を介して車軸３６に連結されている。

第１のＭＧ３１と第２のＭＧ３２は、インバータ３７を介して高電圧バッテリ３８に接続されている。第１のＭＧ３１および第２のＭＧ３２は、それぞれインバータ３７を介して高電圧バッテリ３８と電力を授受するようになっている。

排気浄化システム２０は、内燃機関１０の排気通路１１内に設けられる排気浄化触媒層２１と、粒子除去層２２とを備えている。排気浄化触媒層２１は、三元触媒（３ｗａｙ触媒）等の排気浄化触媒を備える層である。粒子除去層２２は、ガソリン・パティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）、ＧＰＦに触媒を担持した４ｗａｙ−ＧＰＦ等の主に排気中の粒子状物質を除去するための層である。

なお、図１では、排気通路１１の上流に排気浄化触媒層２１を１層設け、その下流に粒子除去層２２を１層設けているが、この層数および順序に限定されない。また、排気浄化触媒層２１の浄化能力によっては、粒子除去層２２を設置する必要が無い場合もある。また、図１では、排気浄化触媒層２１と粒子除去層２２は、排気通路１１において内燃機関１０に近い位置に設置されているが、内燃機関１０から離れた位置に設置してもよい。内燃機関１０から離れた位置に排気浄化触媒層２１、粒子除去層２２を設置すると、各層２１，２２を通過する排気の温度が低くなり、圧力損失を低減させることができる。

排気浄化触媒層２１の排気浄化触媒を加熱するために、電気加熱装置に相当するＥＨＣ２３と、ＥＨＣ用の電源回路２４が設けられている。ＥＨＣ２３は、排気浄化触媒が担持された導電性抵抗体であり、排気浄化触媒層２１の一部を構成している。ＥＨＣ２３は、電源回路２４に接続されている。高電圧バッテリ３８から電源回路２４を介してＥＨＣ２３に電力を供給し、ＥＨＣ２３の導電性抵抗体に通電することで、この導電性抵抗体がヒータとして機能し、排気浄化触媒を含む排気浄化触媒層２１を加熱することができる。

なお、排気浄化触媒層２１においては、排気浄化触媒の全てがＥＨＣ２３に係る導電性抵抗体に担持されていてもよいし、排気浄化触媒の一部がＥＨＣ２３に係る導電性抵抗体に担持されていてもよい。例えば、排気浄化触媒の担体の上流側が導電性抵抗体によって形成され、下流型が非伝導体によって形成されており、上流側の排気浄化触媒のみがＥＨＣ２３によって加熱できるものであってもよい。ＥＨＣ２３に通電すれば、排気浄化触媒層２１全体が加熱されるため、ＥＨＣ２３を構成する導電性抵抗体に担持されていない排気浄化触媒についても間接的に加熱することができる。また、本実施形態では、ＥＨＣを例示して説明するが、電気加熱装置は、通電することによって排気浄化触媒を加熱可能な機構を有する装置であればよい。

ＥＨＣ２３に供給する電力は、電源回路２４により制御される。電源回路２４には、スイッチング回路等を備えた通電電力制御部（図示せず）が設けられ、この通電電力制御部で高電圧バッテリ３８から供給される電力を電圧変換や平滑化してＥＨＣ２３に供給する。

排気浄化システム２０は、さらに、排気浄化触媒層２１の入口および出口に設けられた排気センサ２５，２６と、ＥＨＣ２３を通過する排気温度を検出するために排気浄化触媒層２１に設けられた温度センサ２７とを備えている。排気センサ２５，２６は、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ等）である。

制御装置４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であり、マイクロコンピュータを主体として構成されている。制御装置４０は、駆動制御部４１と、加熱制御部４２と、予測部４３とを備えている。駆動制御部４１は、車両の運転状態に応じて、内燃機関１０を制御すると共にインバータ３７を制御して第１のＭＧ３１，第２のＭＧ３２を制御する。加熱制御部４２は、電源回路２４を制御してＥＨＣ２３の通電電力を制御する。予測部４３は、車両の起動操作前に行われる１以上の前記起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する。予測部４３が起動操作が行われると予測したことを条件として、加熱制御部４２は、電源回路２４を制御し、ＥＨＣ２３に通電して排気浄化触媒を加熱する。

制御装置４０には、車両に搭載された各種センサ５０からの信号が入力される。各種センサ５０は、具体的には、エントリー解錠を検出する解錠センサ５１、車両のドアの開閉を検出するドアセンサ５２、乗員のシートへの着座を検出する着座センサ５３、シートベルトの着脱を検出するシートベルトセンサ５４等の各種のセンサを例示することができる。制御装置４０には、さらに、アクセル開度（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ、車速を検出する車速センサ、シフトレバーの操作位置を検出するシフトスイッチ、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ等からの信号が入力されてもよい。

制御装置４０は、車両の走行時には、内燃機関１０の動力を動力分割機構３３によって第１のＭＧ３１側と車軸３６側の二系統に分割し、その一方の系統の出力で車軸３６を駆動して車輪３５を駆動し、他方の系統の出力で第１のＭＧ３１を駆動して第１のＭＧ３１で発電する。そして、得られた発電電力で、第２のＭＧ３２を駆動して第２のＭＧ３２の動力でも車軸３６を駆動して車輪３５を駆動する。更に、急加速時には、第１のＭＧ３１の発電電力の他に高電圧バッテリ３８の電力も第２のＭＧ３２に供給して、第２のＭＧ３２の駆動分を増加させる。

減速時には、車輪３５の動力で第２のＭＧ３２を駆動して第２のＭＧ３２を発電機として作動させることで、車両の運動エネルギーを第２のＭＧ３２で電力に変換して高電圧バッテリ３８に回収（充電）する減速回生（回生ブレーキ）を行う。

制御装置４０は、例えば、発進時や低負荷時（内燃機関１０の燃費効率が悪い領域）は、内燃機関１０を停止状態に維持して、高電圧バッテリ３８の電力で第２のＭＧ３２を駆動し、この第２のＭＧ３２の動力で車輪３５を駆動して走行するＥＶ走行を行う。

内燃機関１０を始動する場合には、高電圧バッテリ３８の電力で第１のＭＧ３１を駆動し、この第１のＭＧ３１の動力を動力分割機構３３を介して内燃機関１０のクランク軸に伝達することで、内燃機関１０のクランク軸を回転駆動し、内燃機関１０を始動する。

加熱制御部４２は、内燃機関１０を始動する際に、必要に応じてＥＨＣ２３に通電し、排気浄化触媒を加熱する。排気浄化触媒の触媒活性は、触媒温度に依存する。排気浄化触媒の温度が活性温度に達していない場合には、内燃機関１０の始動が阻害されたり、排気浄化システム２０による排気の浄化が不十分になったりすることがある。

排気浄化触媒の触媒活性は、例えば、排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率を用いて評価することができる。図２に示すように、排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率は、触媒温度Ｔに依存し、触媒温度が３００〜４００℃程度の温度範囲において、急激に上昇する。ここで、ＮＯｘ浄化率が９５％となる温度を全活性温度Ｔａとし、５０％となる温度を半活性温度Ｔｓとする。排気浄化触媒の触媒活性は、触媒温度Ｔに依存して変化し、Ｔ＜Ｔｓの場合には未活性、Ｔｓ≦Ｔ＜Ｔａの場合には半活性、Ｔ≧Ｔａの場合には全活性と評価できる。

なお、排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率は、排気浄化触媒の触媒活性の指標の一例であり、排気に含まれる他の浄化対象成分（例えば、炭化水素成分、ＣＯ等）の浄化率を排気浄化触媒の触媒活性の指標として用いてもよい。

加熱制御部４２は、例えば、温度センサ２７の検知する、排気浄化触媒層２１を通過する排気温度に基づいて、ＥＨＣ２３に通電するか否かを決定する。例えば、加熱制御部４２は、温度センサ２７の検知値が全活性温度Ｔａに到達するまでＥＨＣ２３に通電してもよい。また、例えば、加熱制御部４２は、温度センサ２７の検知値と全活性温度Ｔａとの温度差に基づいて、排気浄化触媒の触媒温度Ｔが全活性温度Ｔａに到達するまでに必要なエネルギーを不足エネルギーＥとして算出し、不足エネルギーＥの大きさに基づいて、ＥＨＣ２３に通電してもよい。

加熱制御部４２は、排気浄化触媒の触媒活性に加えて、別の指標を用いてＥＨＣ２３に通電するか否かを決定してもよい。例えば、高電圧バッテリ３８を保護するために、外気温や電池容量（ＳＯＣ）が所定値以上の場合にのみ、ＥＨＣ２３に通電してもよい。

上記の加熱制御部４２によるＥＨＣ２３の通電制御は、車両の起動操作前においては、予測部４３によって行われる予測の結果に拘束される。加熱制御部４２は、予測部４３が車両の起動操作が行われると予測したことを条件として、上記のＥＨＣ２３の通電制御を実行する。

予測部４３は、車両の起動操作前に行われる１以上の起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する。起動操作とは、例えば、乗員によるＲｅａｄｙ−ＯＮ操作の実行等の内燃機関１０を始動させる操作である。起動操作の予備的行為とは、起動操作よりも前に行われる可能性がある乗員の行為であり、例えば、乗員の車両への接近、車両の解錠、車両のドアオープン、乗員のシートへの着座、乗員のシートベルト装着、等を例示することができる。予測部４３による予測は、車両の起動操作が行われる前の期間において実行される。例えば、予測部４３による予測は、車両の起動操作が実行されていないときに定期的に実行されてもよく、車両の起動操作が行われた時刻に終了してもよい。

予備的行為は、車両に搭載される各種センサ５０によって検知されてもよいし、乗員の遠隔操作によって車両に入力される信号によって検知されてもよい。例えば、車両の解錠は、解錠センサ５１によって検知できる。例えば、乗員の車両への接近は、周辺監視レーダやスマートキー等によって検知してもよい。また、車両のドアオープンは、ドアセンサ５２によって検知でき、乗員のシートへの着座は、着座センサ５３によって検知でき、乗員のシートベルト装着は、シートベルトセンサ５４によって検知できる。

予測部４３は、起動操作の予備的行為に関する各種センサ５０からの信号を積算し、積算値Ｓが所定の閾値Ｘを超える場合に、起動操作が行われると予測してもよい。このとき、予備的行為の検知信号を均等に扱ってもよい。具体的には、予備的行為の検知信号がある場合を１、無い場合を０として、予備的行為の検知信号の積算値Ｓを算出してもよい。

また、予備的行為の検知信号について、適宜重み付けを行った上で積算値Ｓを算出してもよい。例えば、起動操作までに行われる複数の予備的行為のうち、より起動操作に近い序列で行われる予備的行為ほど、その検知信号に重み付けして、積算値Ｓを算出してもよい。また、例えば、ドアセンサ５２、着座センサ５３，シートベルトセンサ５４について、運転席における検知信号をその他の席における検知信号に対して重み付けしてもよい。予測部４３は、起動操作までに乗員が行う行為の序列パターンを記憶して、記憶された行為の序列パターンに基づいて、予備的行為の検知信号の重み付けを行ってもよい。

具体的には、例えば、起動操作の予備的行為として、乗員の車両への接近、車両の解錠、車両のドアオープン、乗員のシートへの着座、乗員のシートベルト装着を設定し、この順序の後の行為ほど、その信号に乗ずる重み付け係数の値を大きく設定することができる。なお、乗員がこの順序に応じた操作を行わず、例えば、車両のドアオープンの直後に車両の起動操作を実行する場合には、起動操作の実行によって予測部４３による予備的行為の検出が終了し、加熱制御部４２によるＥＨＣ２３の通電制御が実行される。このため、乗員が起動操作後にシートへの着座やシートベルト装着を行っている期間に必要に応じて排気浄化触媒を加熱することができる。

予測部４３は、各種センサ５０からの信号のうち、予備的行為として不適切な検知信号を予備的行為の検知信号から除外してもよい。例えば、チャイルドシートが固定されているシートについては、着座センサ５３やシートベルトセンサ５４からの信号が定常的に出力される。定常的に出力されている信号を予備的行為の検知信号から除外することによって、予測部４３においてより適切に起動操作が行われるか否かを予測することができる。

閾値Ｘは、予備的行為の検知を開始してから起動操作が行われるまでの期間（以下、予備的行為の検知期間と称することがある）において一定であってもよいし、この期間中に変動してもよい。例えば、閾値Ｘは、時間経過に応じて連続的または段階的に大きくなってもよい。予備的行為の検知期間の初期に閾値Ｘを小さく設定することによって、起動操作に対してより早い段階で排気浄化触媒の加熱を開始することが可能となり、排気浄化触媒の触媒活性を速やかに向上させることができる。さらに、予備的行為の検知期間の終期に近づくほど閾値Ｘを大きく設定することで、起動操作前に過剰に排気浄化触媒を加熱することを抑制でき、エネルギーロスを低減することができる。なお、予測部４３による予測が開始された時刻から閾値Ｘを経時的に大きくしてもよいし、予測部４３が最初に予備的行為を検知した時刻から閾値Ｘを経時的に大きくしてもよい。

予測部４３は、起動操作前に予備的行為を検知してＥＨＣ２３による排気浄化触媒の加熱を開始した後、所定期間内に他の予備的行為の検知が無い場合には、ＥＨＣ２３による排気浄化触媒の加熱を停止してもよい。例えば、乗員が単に車両内に着座して休憩している等、内燃機関１０を始動させる必要が無い場合に、ＥＨＣ２３による排気浄化触媒の加熱を停止することができる。

予測部４３は、起動操作前に予備的行為を検知してＥＨＣ２３による排気浄化触媒の加熱を開始した後、予備的行為として検知された行為が解除された場合に、これを検知して、積算値Ｓを再算出してもよい。積算値Ｓが閾値Ｘを超えてＥＨＣ２３に通電された後、予備的行為が解除された結果、積算値Ｓが閾値Ｘ以下となってＥＨＣ２３の通電が解除されることとなり、ＥＨＣ２３への通電を適切に制御することができる。

予測部４３は、車両の起動操作が行われないことが予測される中止行為に係る信号（中止信号）を検知して、その起動操作が行われないことを予測してもよい。例えば、予測部４３によって予備的行為が少なくとも１以上検知された後に、起動操作が行われないことを予測したことを条件として、加熱制御部４２は、ＥＨＣ２３への通電を停止し、ＥＨＣ２３による排気浄化触媒の加熱を中止してもよい。各種センサ５０からの信号が中止行為に係る信号であるか否かは、加熱制御部４２によるＥＨＣ２３の制御状態に応じて判定されるものであってもよい。具体的には、例えば、乗員の車両への接近、車両の解錠、車両のドアオープン、乗員のシートへの着座がこの順序で検知され、予測部４３が起動操作が行われると予測すると、加熱制御部４２は、ＥＨＣ２３に通電する。この状態で、車両のドアオープンおよび着座解除が検知された場合に、この行為を中止行為と判定して、排気浄化触媒の加熱を中止してもよい。

また、中止信号は、乗員の入力による中止信号であってもよい。例えば、乗員が単に車両に乗車していて内燃機関１０を始動させる必要が無い場合に、乗員の操作によって、ＥＨＣ２３による排気浄化触媒の加熱を停止可能であってもよい。

以下、図３を用いて、制御装置４０が実行する排気処理システムの制御方法を説明する。この制御方法は、車両の起動操作前に行われる１以上の起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する予測ステップ（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）と、電気加熱装置に相当するＥＨＣ２３によって排気浄化触媒を加熱する加熱制御ステップ（ステップＳ１０５〜ステップＳ１１１）と、を含む。

まず、ステップＳ１０１では、車両が起動状態にあるか否かについて判定される。例えば、車両のＲｅａｄｙ−ＯＮ状態である場合に、車両が起動状態であると判定される。車両が起動状態ではない場合には、ステップＳ１０２に進む。車両が起動状態にある場合には、ステップＳ１０５に進み、加熱制御ステップに移行する。

ステップＳ１０２では、各種センサ５０からの信号を受信して、起動操作の予備的行為の検出が行われた後、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、起動操作が行われるか否かについて判定される。具体的には、例えば、起動操作の予備的行為に該当する信号の積算値Ｓが算出され、積算値Ｓが所定の閾値Ｘを超えているか否かによって、起動操作が行われるか否かについて判定される。所定の閾値Ｘは、例えば、定数である閾値Ｘ１に設定してもよいし、予測が行われる期間（予測期間）の開始時からの時刻ｔに比例して大きくなる閾値Ｘ２であってもよい。具体的には、例えば、Ｘ２＝ｋｔ＋Ｘ０（ｋは定数、Ｘ０は時刻ｔ＝０における閾値）に設定してもよいし、Ｘ２＝ｋｔ＋Ｘｆ（ｋは定数、Ｘｆは最初に予備的行為が検出された時刻ｔｆにおける閾値）に設定してもよい。

ステップＳ１０３において、積算値Ｓ＞閾値Ｘである場合には、起動操作が行われると判定され、ステップＳ１０４に進む。積算値Ｓ≦閾値Ｘである場合には、起動操作が行われないと判定され、ステップＳ１０９に進み、ＥＨＣ２３の通電は実施されない。

なお、ステップＳ１０３では、積算値Ｓを算出しないで、起動操作の予備的行為の検出の有無によって、起動操作が行われるか否かについて判定されてもよい。具体的には、起動操作の予備的行為の検出があった場合にはステップＳ１０４に進み、無かった場合にはステップＳ１０９に進むようにしてもよい。

ステップＳ１０４では、各種センサ５０等から、車両の起動操作が行われないことが予測される中止信号を検知したか否かについて判定される。中止信号を検知していない場合には、ステップＳ１０５に進み、予測ステップから加熱制御ステップに移行する。中止信号を検知した場合には、ステップＳ１０９に進み、ＥＨＣ２３の通電は実施されない。

ステップＳ１０５では、外気温および高電圧バッテリ３８のＳＯＣの値を参照し、ＥＨＣ２３に通電可能か否かについて判定される。例えば、外気温が所定温度以上かつＳＯＣが所定値以上である場合に、ＥＨＣ２３に通電可能であると判定する。通電可能と判定された場合には、ステップＳ１０６に進む。通電不能と判定された場合には、ステップＳ１０９に進み、ＥＨＣ２３の通電は実施されない。

ステップＳ１０６では、排気浄化触媒の触媒温度Ｔが全活性温度Ｔａに到達するまでに必要なエネルギーが不足エネルギーＥとして算出された後、ステップＳ１０７に進む。例えば、温度センサ２７の検知値と全活性温度Ｔａとの温度差に基づいて、排気浄化触媒の温度が全活性温度Ｔａに到達するまでに必要なエネルギーを算出できる。

ステップＳ１０７では、ＥＨＣ２３に通電して排気浄化触媒を加熱する必要があるか否かについて判定される。具体的には、排気浄化触媒の実際の温度（例えば、ステップＳ１０６の時点での温度Ｔ１）と、全活性温度Ｔａとの温度差ΔＴ（例えば、ΔＴ＝Ｔａ−Ｔ１）を用いて、不足エネルギーＥが算出される。そして、Ｅ＞０である場合には、排気浄化触媒の加熱は必要であると判定され、Ｅ≦０である場合には、排気浄化触媒の加熱は不要であると判定される。排気浄化触媒の加熱は必要であると判定された場合には、ステップＳ１０８に進み、ＥＨＣ２３への通電が実施される。加熱は不要であると判定された場合には、ステップＳ１０９に進み、ＥＨＣ２３への通電は実施されない。ステップＳ１０８またはステップＳ１０９の実行後には、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０６の時点から現時点までに排気浄化触媒の加熱に投入されたエネルギー（投入エネルギー）Ｅｈが算出される。投入エネルギーＥｈは、例えば、高電圧バッテリ３８からＥＨＣ２３に供給した電力に基づいて算出されてもよい。また、投入エネルギーＥｈは、例えば、排気浄化触媒の比熱と、ステップＳ１１０の時点での排気浄化触媒の温度Ｔ２と、ステップＳ１０６の時点での排気浄化触媒の温度Ｔ１との差：Ｔ２−Ｔ１に基づいて算出されてもよい。ステップＳ１１０の実行後、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、排気浄化触媒の加熱が完了しているか否かについて判定される。具体的には、例えば、ステップＳ１０６で算出された不足エネルギーＥと、ステップＳ１１０で算出された投入エネルギーＥｈとの大小が比較される。そして、Ｅｈ＜Ｅである場合には、ステップＳ１０１に戻り、Ｅｈ≧Ｅである場合には、処理が終了される。なお、排気浄化触媒の実際の温度が全活性温度Ｔａを超えているか否かによって、排気浄化触媒の加熱が完了しているか否かについて判定されてもよい。具体的には、例えば、Ｔ＜Ｔａである場合には、ステップＳ１０１に戻り、Ｔ≧Ｔａである場合には、処理が終了されてもよい。

上記の制御によって実現される排気浄化システム２０の挙動について、図４〜図７のタイムチャートを参照して説明する。図４〜図７のタイムチャートでは、横軸は時間軸を示し、縦軸は、それぞれ図の上方から順に、車両の起動状態、予備的行為の判定（図４）または予備的行為に係る信号の積算値Ｓ（図５〜図７）、排気浄化触媒層２１の温度、不足エネルギーＥ、ＥＨＣ印加電圧、排気浄化触媒の触媒活性を示している。

図４は、各種センサ５０からの信号について、起動操作の予備的行為に該当する信号の出力があった場合に、起動操作が行われると予測する場合を示している。起動操作の予備的行為としては、乗員の車両への接近、車両の解錠、車両のドアオープン、乗員のシートへの着座、乗員のシートベルト装着を設定している。

時刻ｔ１において予備的行為が検知されたため、不足エネルギーＥが算出される。その結果、排気浄化触媒が未活性であり加熱が必要であると判定され、ＥＨＣ２３への通電が実施される。

時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間に予備的行為は継続して検知されたため、ＥＨＣ２３への通電が継続され、排気浄化触媒層２１の温度が時間とともに上昇する。時刻ｔ２において半活性温度Ｔｓに到達し、時刻ｔ３において全活性温度Ｔａに到達する。時刻ｔ３において、不足エネルギーＥが０に到達しており、ＥＨＣ２３への通電が停止される。乗員による起動操作が行われる時刻ｔ４以前に排気浄化触媒の加熱を完了することができる。

図５は、各種センサ５０からの信号について、複数の起動操作の予備的行為に該当する信号に重み付けをして、その積算値Ｓを算出し、時刻ｔに比例して大きくなる閾値Ｘ２（図５の積算値Ｓを示すチャート中に破線で表示している）を用いて起動操作の予測を行った場合を示している。なお、閾値Ｘ２は、Ｘ２＝ｋｔ＋Ｘｆ（ｋは定数、Ｘｆは最初に予備的行為が検出された時刻ｔｆ＝ｔ１１における閾値）によって表すことができる。また、起動操作の予備的行為としては、乗員の車両への接近、車両の解錠、車両のドアオープン、乗員のシートへの着座、乗員のシートベルト装着を設定し、この順序の後の行為ほど、その信号に乗ずる重み付け係数の値を大きく設定している。

時刻ｔ１１において、積算値Ｓ＞Ｘ２と判定されたため、不足エネルギーＥが算出される。その結果、排気浄化触媒が未活性であり加熱が必要であると判定され、ＥＨＣ２３への通電が実施される。

予備的行為として検知された行為が解除された場合に、積算値Ｓは再算出されるため、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３の間に積算値Ｓが増減している。しかしながら、Ｓ＞Ｘ２の状態は維持されたため、ＥＨＣ２３への通電が継続される。その結果、排気浄化触媒層２１の温度が時間とともに上昇し、時刻ｔ１２において半活性温度Ｔｓに到達し、時刻ｔ１３において全活性温度Ｔａに到達する。時刻ｔ１３において、不足エネルギーＥが０に到達しており、ＥＨＣ２３への通電が停止される。乗員による起動操作が行われる時刻ｔ１４以前に排気浄化触媒の加熱を完了することができる。

図６は、各種センサ５０からの信号について、複数の起動操作の予備的行為に該当する信号に重み付けをして、その積算値Ｓを算出し、定数である閾値Ｘ１（図６の積算値Ｓを示すチャート中に破線で表示している）を用いて起動操作の予測を行った場合を示している。

時刻ｔ２１において、積算値Ｓ＞Ｘ２と判定されたため、不足エネルギーＥが算出される。その結果、排気浄化触媒が未活性であり加熱が必要であると判定され、ＥＨＣ２３への通電が実施される。

時刻ｔ２１〜時刻ｔ２２の間に積算値Ｓが増加し、Ｓ＞Ｘ１の状態は維持されたため、ＥＨＣ２３への通電が継続され、排気浄化触媒層２１の温度が時間とともに上昇する。

時刻ｔ２２において、積算値Ｓが再算出された結果、積算値Ｓが減少してＳ≦Ｘ１と判定された。このため、ステップＳ１０９に進み、ＥＨＣ２３への通電が停止された。時刻ｔ２２〜時刻ｔ２３の間は、Ｓ≦Ｘ１であったため、ＥＨＣ２３への通電が行われず、排気浄化触媒層２１の温度の上昇は殆ど起こらない。

時刻ｔ２３において、積算値Ｓが再算出された結果、積算値Ｓが増加してＳ＞Ｘ１と判定されたため、再度、不足エネルギーＥが算出される。その結果、排気浄化触媒が未活性であり加熱が必要であると判定されたため、ＥＨＣ２３への通電が再開される。

時刻ｔ２３〜時刻ｔ２５の間の積算値Ｓは一定であり、Ｓ＞Ｘ１であったため、ＥＨＣ２３への通電が継続され、排気浄化触媒層２１の温度が時間とともに上昇する。時刻ｔ２４において半活性温度Ｔｓに到達し、時刻ｔ２５において全活性温度Ｔａに到達する。時刻ｔ２５において、不足エネルギーＥが０に到達しており、ＥＨＣ２３への通電が停止される。乗員による起動操作が行われる時刻ｔ２６以前に排気浄化触媒の加熱を完了することができる。

図７は、各種センサ５０からの信号について、複数の起動操作の予備的行為に該当する信号に重み付けをして、その積算値Ｓを算出し、時刻ｔに比例して大きくなる閾値Ｘ２（図７の積算値Ｓを示すチャート中に破線で表示している）を用いて起動操作の予測を行った場合を示している。なお、閾値Ｘ２は、Ｘ２＝ｋｔ＋Ｘｆ（ｋは定数、Ｘｆは最初に予備的行為が検出された時刻ｔｆ＝ｔ３１における閾値）によって表すことができる。また、起動操作の予備的行為としては、乗員の車両への接近、車両の解錠、車両のドアオープン、乗員のシートへの着座、乗員のシートベルト装着を設定し、この順序の後の行為ほど、その信号に乗ずる重み付け係数の値を大きく設定している。

時刻ｔ３１において、積算値Ｓ＞Ｘ２と判定されたため、不足エネルギーＥが算出される。その結果、排気浄化触媒が未活性であり加熱が必要であると判定され、ＥＨＣ２３への通電が実施される。

時刻ｔ３１〜時刻ｔ３２の間に積算値Ｓが増加し、Ｓ＞Ｘ２の状態は維持されたため、ＥＨＣ２３への通電が継続され、排気浄化触媒層２１の温度が時間とともに上昇する。

時刻ｔ３２において、積算値Ｓが再算出された結果、積算値Ｓが減少して積算値Ｓ≦Ｘ２と判定されたため、ステップＳ１０９に進み、ＥＨＣ２３への通電が停止される。時刻ｔ３２〜時刻ｔ３３の間は、Ｓ≦Ｘ２であったため、ＥＨＣ２３への通電が行われず、排気浄化触媒層２１の温度の上昇は殆ど起こらない。

時刻ｔ３３において、予測部４３により積算値Ｓが再算出された結果、積算値Ｓが増加して積算値Ｓ＞Ｘ２と判定されたため、再度、不足エネルギーＥが算出される。その結果、排気浄化触媒が未活性であり加熱が必要であると判定されたため、ＥＨＣ２３への通電が再開される。

時刻ｔ３３〜時刻ｔ３５の間の積算値Ｓは一定であり、Ｓ＞Ｘ２であったため、ＥＨＣ２３への通電が継続され、排気浄化触媒層２１の温度が時間とともに上昇する。時刻ｔ３４において半活性温度Ｔｓに到達し、時刻ｔ３５において全活性温度Ｔａに到達する。時刻ｔ３５において、不足エネルギーＥが０に到達しており、ＥＨＣ２３への通電が停止される。乗員による起動操作が行われる時刻ｔ３６以前に排気浄化触媒の加熱を完了することができる。

上記のとおり、制御装置４０によれば、予測部４３が車両の起動操作が行われることを予測したことを条件として、加熱制御部４２が、ＥＨＣ２３によって排気浄化触媒を加熱する。実際に車両の起動操作が行われる以前から排気浄化触媒を加熱することによって、車両の運転開始時に速やかに排気浄化触媒を加熱できる。

なお、実施形態では、制御装置４０が１つの制御ユニットで構成されている場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、制御装置４０は、ハイブリッド車全体を総合的に制御するハイブリッドＥＣＵ、内燃機関１０を制御する内燃機関ＥＣＵ、インバータ３７を制御してＭＧ３１，３２を制御するＭＧ−ＥＣＵ等の複数の制御ユニットで構成されていてもよい。この場合、ハイブリッドＥＣＵが、内燃機関ＥＣＵやＭＧ−ＥＣＵ等との間で制御信号やデータ信号等を送受信して、内燃機関ＥＣＵやＭＧ−ＥＣＵ等によって内燃機関１０やＭＧ３１，３２を制御するようにしてもよい。また、内燃機関ＥＣＵとＭＧ−ＥＣＵのうちの一方で電源回路２４を制御してＥＨＣ２３の通電電力を制御するようにしてもよいし、電源回路２４を制御してＥＨＣ２３の通電電力を制御する専用のＥＣＵを設けるようにしてもよい。

１０…内燃機関、１１…排気通路、２０…排気浄化システム、２１…排気浄化触媒層、 ２３…ＥＨＣ、４０…制御装置、４２…加熱制御部、４３…予測部

Claims (6)

1. 車両の内燃機関（１０）の排気通路（１１）に設けられる排気浄化触媒（２１）と、電力の供給により前記排気浄化触媒を加熱する電気加熱装置（２３）と、を備える排気浄化システム（２０）を制御する制御装置（４０）であって、
   前記車両の起動操作前に行われる複数の前記起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する予測部（４３）と、
   前記予測部が前記起動操作が行われると予測したことを条件として、前記電気加熱装置によって前記排気浄化触媒を加熱する加熱制御部（４２）と、を備え、
   複数の前記予備的行為が予め設定されており、
   前記予測部は、
   前記複数の予備的行為の検知信号を積算した積算値を算出し、前記積算値が所定の閾値を超える場合に、前記起動操作が行われると予測し、
   前記複数の予備的行為の行われる順序に従って、前記順序がより起動操作に近い序列で行われるほど前記予備的行為の検知信号を重み付けして前記積算値を算出する、制御装置。
2. 前記閾値は、前記予測部による予測が行われる予測期間中に経時的に大きくなる請求項１に記載の制御装置。
3. 前記予測部は、前記予備的行為が少なくとも１以上検知された後に、前記車両の起動操作が行われないことが予測される中止行為を検知して、その起動操作が行われないことを予測し、
   前記加熱制御部は、前記予測部が前記起動操作が行われないと予測したことを条件として、前記電気加熱装置による前記排気浄化触媒の加熱を中止する請求項１または２のいずれかに記載の制御装置。
4. 前記予測部は、定常的に検知される行為を前記予備的行為から除外する請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。
5. 前記予測部は、乗員の車両への接近、ドアの解錠、ドアの開閉、乗員のシートへの着座、またはシートベルト装着のうちのいずれか１以上の行為を前記予備的行為として検知する請求項１〜４のいずれかに記載の制御装置。
6. 車両の内燃機関（１０）の排気通路（１１）に設けられる排気浄化触媒（２１）と、電力の供給により前記排気浄化触媒を加熱する電気加熱装置（２３）と、を備える排気浄化システム（２０）を制御する制御方法であって、
   前記車両の起動操作前に行われる複数の前記起動操作の予備的行為を検知して、その起動操作が行われることを予測する予測ステップ（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）と、
   前記予測ステップで前記起動操作が行われると予測されたことを条件として、前記電気加熱装置によって前記排気浄化触媒を加熱する加熱制御ステップ（Ｓ１０５〜Ｓ１１１）と、を含み、
   複数の前記予備的行為が予め設定されており、
   前記予測ステップは、
   前記複数の予備的行為の検知信号を積算した積算値を算出し、前記積算値が所定の閾値を超える場合に、前記起動操作が行われると予測し、
   前記複数の予備的行為の行われる順序に従って、前記順序がより起動操作に近い序列で行われるほど前記予備的行為の検知信号を重み付けして前記積算値を算出する、制御方法。

Images