JPWO2012107999A1

JPWO2012107999A1 - 車両

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Publication number: JPWO2012107999A1
Application number: JP2012556683A
Authority: JP
Inventors: 英司北野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: JP5573969B2; US8939244B2; WO2012107999A1; EP2674340A1; EP2674340B1; US20130310215A1; CN103354789A; CN103354789B; EP2674340A4

Abstract

車両は、エンジン（１０）、第１ＭＧ（２０）、第２ＭＧ（３０）、ＰＣＵ（６０）、バッテリ（７０）、ＥＨＣ（１４０）を備える。ＰＣＵ（６０）は、正極線（ＰＬｂ）および負極線（ＮＬｂ）を介してバッテリ（７０）に接続される。ＰＣＵ（６０）は、三相の電力線（Ｌ１）を介して第１ＭＧ（２０）に接続される。また、ＰＣＵ（６０）は、三相の電力線（Ｌ２）を介して第２ＭＧ（３０）に接続される。ＥＨＣ（１４０）の一方の端部は、ＰＣＵ（６０）と第１ＭＧ（２０）との間の三相の電力線（Ｌ１）のうちのＷ相の電力線（Ｌ１ｗ）から分岐された正極分岐線（ＰＬｅｈｃ）に接続される。ＥＨＣ（１４０）の他方の端部は、ＰＣＵ（６０）とバッテリ（７０）との間の負極線（ＮＬｂ）から分岐された負極分岐線（ＮＬｅｈｃ）に接続される。

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する電気加熱式触媒を備えた車両に関する。

内燃機関を備えた車両には、一般的に、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒が備えられている。この触媒が活性温度に達していないと排気を十分に浄化することができない。そこで、従来から、電気ヒータなどによって触媒を加熱可能に構成された電気加熱式触媒（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＨｅａｔｅｄＣａｔａｌｙｓｔ、以下「ＥＨＣ」という）が提案されている。

ＥＨＣを加熱する技術に関し、特開２００９−２２５６０３号公報（特許文献１）には、車両駆動用の交流モータと、交流モータへ供給する電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置からの直流電流を交流電流に変換して交流モータへ供給するための変換装置とを備えた車両において、変換装置と交流モータとの間に触媒加熱用コイルを接続し、交流モータを流れる電流を触媒加熱用コイルにも通電させることによって触媒を加熱する技術が示されている。

特開２００９−２２５６０３号公報

しかしながら、特許文献１に示された技術では、変換装置と交流モータとの間に触媒加熱用コイルが接続されるため、触媒を暖機させるためには、たとえ交流モータのトルクが不要な場合であっても交流モータを駆動させる必要があり、無駄な電力が消費されてしまう。また、交流モータのトルクが必要な場合であっても、触媒加熱用コイルの通電量を交流モータの通電量とは独立して制御することができないため、ＥＨＣ温度を精度よく制御することができない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、変換装置とモータとの間を流れる電流を活用して触媒（ＥＨＣ）を加熱しつつ、触媒温度を精度よく制御することである。

この発明に係る車両は、蓄電装置と、正極線および負極線を介して蓄電装置に接続され、蓄電装置からの直流電流を交流電流に変換する変換装置と、第１の複数の電力線を介して変換装置に接続され、変換装置で変換された交流電流で駆動される第１モータと、第２の複数の電力線を介して変換装置に接続され、変換装置で変換された交流電流で駆動される第２モータと、遊星歯車装置を介して第１、第２モータに連結されるエンジンと、エンジンの排気を浄化する電気加熱式の触媒装置とを備える。触媒装置は、一方の端部が第１の複数の電力線のうちのいずれか１つから分岐された第１分岐線に接続され、第１分岐線を介して供給される電流で加熱される。

好ましくは、触媒装置の一方の端部と反対側の端部は、負極線から分岐された第２分岐線に接続される。

好ましくは、第１モータは、エンジンを停止させた状態で第２モータの動力で車両を走行させるモータ走行中は、遊星歯車装置を介して伝達される第２モータの動力で回転させられて逆起電力を生じる。触媒装置は、モータ走行中、第１モータの逆起電力によって生じる電流が第１、２分岐線を通って第１モータと触媒装置との間を循環することによって加熱される。

好ましくは、変換装置は、蓄電装置からの電圧を変換して出力するコンバータと、コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して第１の複数の電力線に出力する第１インバータと、コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して第２の複数の電力線に出力する第２インバータとを含む。車両は、触媒装置の通電経路を開閉可能に構成された開閉回路と、変換装置および開閉回路を制御する制御装置とをさらに備える。制御装置は、モータ走行中、コンバータおよび第２インバータを制御することによって第２モータに供給される電流を制御しつつ、開閉回路および第１インバータを制御することによって触媒装置に供給される電流を制御する。

好ましくは、制御装置は、モータ走行中に触媒装置を暖機する場合、第１モータの逆起電力によって生じる電流が第１分岐線を介して触媒装置に供給されるように開閉回路を閉じる。

好ましくは、制御装置は、モータ走行中に触媒装置を暖機する場合、コンバータから出力された直流電流が触媒装置に供給されるように第１インバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、モータ走行中に触媒装置を暖機する場合、コンバータから出力された電圧以下の電圧が第１インバータを介して触媒装置に印加されるように第１インバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、モータ走行中、第１モータの回転位相および回転速度に基づいて第１モータの逆起電力によって生じる電流を予測し、予測結果に基づいて触媒装置の通電量を調整するように第１インバータを制御する。

好ましくは、触媒装置の一方の端部と反対側の端部は、第１の複数の電力線のうちの第１分岐線が接続される電力線とは異なる電力線から分岐された第２分岐線に接続される。変換装置は、蓄電装置からの電圧を変換して出力するコンバータと、コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して第１の複数の電力線に出力する第１インバータと、コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して第２の複数の電力線に出力する第２インバータとを含む。車両は、第１分岐線および第１分岐線が接続される電力線上に設けられ、第１インバータの接続先を第１モータおよび触媒装置のいずれか一方に切替可能に構成された切替装置と、変換装置および切替装置を制御する制御装置とを含む。第１モータは、エンジンを停止させた状態で第２モータの動力で車両を走行させるモータ走行中は、遊星歯車装置を介して伝達される第２モータの動力で回転させられて逆起電力を生じる。制御装置は、モータ走行中に触媒装置を暖機する場合、第１インバータの接続先が触媒装置となるように切替装置を制御することによってコンバータから出力された直流電流を第１インバータを介して触媒装置に供給させる。

好ましくは、制御装置は、第１インバータを制御することによって触媒装置の通電量を制御する。

本発明によれば、変換装置と第１モータとの間を流れる電流を活用して触媒（ＥＨＣ）を加熱しつつ、触媒温度を精度よく制御することができる。

車両の全体ブロック図である。ＥＶ走行時の共線図を示す図である。第１ＭＧ、第２ＭＧ、ＰＣＵ、バッテリ、ＥＨＣの回路構成図（その１）である。ＥＣＵの機能ブロック図（その１）である。ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その１）である。ＥＨＣに供給される電流の流れを示す図（その１）である。ＥＣＵの機能ブロック図（その２）である。ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その２）である。ＥＨＣに供給される電流の流れを示す図（その２）である。電流ｉ２の調整例を示す図である。第１ＭＧ、第２ＭＧ、ＰＣＵ、バッテリ、ＥＨＣの回路構成図（その２）である。ＥＣＵの機能ブロック図（その３）である。ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その３）である。ＥＨＣに供給される電流の流れを示す図（その３）である。

以下、本発明の実施例について、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り返さない。

［第１実施例］
図１は、本実施例に従う車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ（ＭｏｔｏｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、パワーコントロールユニット（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」という）６０と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）２００と、を備える。

エンジン１０は、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。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、多相（本実施例ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相）の永久磁石同期モータである。なお、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、単相のモータであってもよい。

車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される動力によって走行する。エンジン１０が発生する駆動力は、動力分割装置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へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。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、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５０に連結される。このように、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が、遊星歯車からなる動力分割装置４０を介して連結されることで、エンジン１０の回転速度Ｎｅ、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１および第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

ＰＣＵ６０は、正極線ＰＬｂおよび負極線ＮＬｂを介してバッテリ７０に接続される。ＰＣＵ６０は、三相の電力線Ｌ１（Ｕ相の電力線Ｌ１ｕ，Ｖ相の電力線Ｌ１ｖ，Ｗ相の電力線Ｌ１ｗ）を介して第１ＭＧ２０に接続される。また、ＰＣＵ６０は、三相の電力線Ｌ２（Ｕ相の電力線Ｌ２ｕ，Ｖ相の電力線Ｌ２ｖ，Ｗ相の電力線Ｌ２ｗ）を介して第２ＭＧ３０に接続される。

ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。ＰＣＵ６０は、バッテリ７０から供給された直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動可能な交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、変換された交流電力を電力線Ｌ１，Ｌ２を介してそれぞれ第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力で第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０が駆動される。なお、ＰＣＵ６０は、第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０によって発電された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力でバッテリ７０を充電することも可能である。

バッテリ７０は、第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０を駆動するための電力を蓄える直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。バッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。なお、バッテリ７０に代えて、大容量のキャパシタも採用可能である。

ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報に基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。

車両１は、エンジン１０を停止させ第２ＭＧ３０の動力によって走行するモータ走行（以下「ＥＶ走行」という）と、エンジン１０と第２ＭＧ３０との双方の動力によって走行するハイブリッド走行（以下、「ＨＶ走行」という）との切り替えが可能である。ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行およびＨＶ走行のいずれかで車両１を走行させるように、エンジン１０、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を制御する。

図２は、ＥＶ走行時の共線図を示す。ＥＣＵ２００は、ＨＶ走行時には、エンジン１０を停止させて（エンジン回転速度Ｎｅ＝０として）、ユーザが要求するパワーを第２ＭＧ３０のパワーによって実現するように、第２ＭＧ３０のトルクＴｍ２（第２ＭＧ３０に供給される電流）を制御する。この際、ＥＣＵ２００は、第１ＭＧ２０をフリー状態にする（第１ＭＧ２０のトルクＴｍ１を０とする）。その結果、図２に示すように、車両１がＥＶ走行で前進する場合（Ｎｅ＝０、Ｎｍ２＞０の場合）、第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０を介して伝達される第２ＭＧ３０の動力によって負方向に回転させられる（Ｎｍ１＜０となる）。

図１に戻って、車両１は、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両であって、車両１の外部に設けられた外部電源３１０の電力でバッテリ７０を充電するための充電ポート１６０および充電器１７０を備える。充電ポート１６０は、外部電源３１０のコネクタ３００が接続可能に構成される。充電器１７０は、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいて制御され、外部電源３１０から供給される電力をバッテリ７０に充電可能な電力に変換してバッテリ７０を充電する。

さらに、車両１は、排気通路１３０を備える。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、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）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。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知のものを適用することができる。

ＥＨＣ１４０の一方の端部は、ＰＣＵ６０と第１ＭＧ２０との間の三相の電力線Ｌ１のうちの一相の電力線（本実施例ではＷ相の電力線Ｌ１ｗ、図３参照）から分岐された正極分岐線ＰＬｅｈｃに接続される。ＥＨＣ１４０の他方の端部は、ＰＣＵ６０とバッテリ７０との間の負極線ＮＬｂから分岐された負極分岐線ＮＬｅｈｃに接続される。正極分岐線ＰＬｅｈｃおよび負極分岐線ＮＬｅｈｃ上には、ジャンクションボックス１００が設けられる。

図３は、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０、ＰＣＵ６０、バッテリ７０、ＥＨＣ１４０の回路構成を示す図である。

ＰＣＵ６０は、ケース６４で覆われる。ケース６４には、バッテリ７０が接続される入力端子Ｃｂ（詳しくは正極線ＰＬｂが接続される入力端子Ｃｂｐ，負極線ＮＬｂが接続される入力端子Ｃｂｎ）と、第１ＭＧ２０が接続される出力端子Ｃ１（詳しくは電力線Ｌ１ｕ，Ｌ１ｖ，Ｌ１ｗがそれぞれ接続される出力端子Ｃ１ｕ，Ｃ１ｖ，Ｃ１ｗ）と、第２ＭＧ３０が接続される出力端子Ｃ２（詳しくは電力線Ｌ２ｕ，Ｌ２ｖ，Ｌ２ｗがそれぞれ接続される出力端子Ｃ２ｕ，Ｃ２ｖ，Ｃ２ｗ）とが設けられる。

ＰＣＵ６０は、コンバータ６１、インバータ６２，６３を含む。
コンバータ６１は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１を介してそれぞれ入力端子Ｃｂｐ，Ｃｂｎ（すなわちバッテリ７０）に接続される。また、コンバータ６１は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ１を介してインバータ６２，６３に接続される。

コンバータ６１は、リアクトルＬＡ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、ＥＣＵ２００からの制御信号によってそれぞれ制御される。コンバータ６１は、昇圧動作時には、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１の間の電圧ＶＬを電圧ＶＬ以上の電圧に変換して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ１の間に出力する。一方、降圧動作時には、コンバータ６１は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ１の間の電圧ＶＨを電圧ＶＨ以下の電圧に変換して正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１の間に出力する。

インバータ６２は、コンバータ６１と出力端子Ｃ１との間に設けられる。インバータ６３は、コンバータ６１と出力端子Ｃ２との間に設けられる。インバータ６２，６３は、コンバータ６１に対して互いに並列に接続される。なお、インバータ６２，６３は基本的に同じ構造を有するため、以下の説明では主にインバータ６２について説明し、インバータ６３についての説明は原則として繰り返さない。

インバータ６２は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８と、ダイオードＤ３〜Ｄ８とを含む。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ１の間に直列接続され、Ｕ相の上下アームを形成する。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ１の間に直列接続され、Ｖ相の上下アームを形成する。スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ１の間に直列接続され、Ｗ相の上下アームを形成する。各相上下アームの中間点１５〜１７は、それぞれ出力端子Ｃ１ｕ，Ｃ１ｖ，Ｃ１ｗに接続される。

スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。インバータ６２は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により、コンバータ６１から供給された直流電力を三相の交流電力に変換してそれぞれ出力端子Ｃ１ｕ，Ｃ１ｖ，Ｃ１ｗ（すなわち電力線Ｌ１ｕ，Ｌ１ｖ，Ｌ１ｗ）に出力する。

電流センサ２４は、インバータ６２の各相から出力される相電流を検出し、検出結果をＥＣＵ２００へ出力する。なお、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相電流の瞬時値の和は零であるので、図３に示すように電流センサ２４は三相のうちいずれか二相分の相電流を検出するように配置すれば足りる。なお、電流センサ２４は、インバータ６３側にも配置される。

レゾルバ２５は、第１ＭＧ２０のロータの回転角を検出する。ＥＣＵ２００では、レゾルバ２５の出力に基づき第１ＭＧ２０の回転位相や回転速度Ｎｍ１を算出できる。なお、レゾルバ２５は、第２ＭＧ３０側にも設けられる。

上述したように、正極分岐線ＰＬｅｈｃは、Ｗ相の電力線Ｌ１ｗから分岐しＥＨＣ１４０の一方の端部に接続される。一方、負極分岐線ＮＬｅｈｃは、負極線ＮＬｂから分岐しＥＨＣ１４０の他方の端部に接続される。すなわち、ＥＨＣ１４０は、Ｗ相の電力線Ｌ１ｗと負極線ＮＬｂとの間に接続される。

ジャンクションボックス１００は、正極分岐線ＰＬｅｈｃ上に設けられたリレーＲ１および負極分岐線ＮＬｅｈｃ上に設けられたリレーＲ２を含む。各リレーＲ１，Ｒ２のオンオフ動作は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。

図４は、ＥＣＵ２００がＥＶ走行中にＥＨＣ１４０の暖機を行なう場合のＥＣＵ２００の機能ブロック図である。図４に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

ＥＣＵ２００は、判断部２１０と、第１制御部２２０と、第２制御部２３０とを含む。
判断部２１０は、ＥＶ走行中に、今後のＨＶ走行への移行（エンジン１０の始動）に備えて、ＥＨＣ１４０の暖機開始の要否を判断する。判断部２１０は、バッテリ７０の蓄電量ＳＯＣが所定値未満となった場合（ＥＶ走行を継続可能な距離が所定距離未満となった場合）でかつＥＨＣ１４０の温度が触媒活性温度に達していないと推定される場合に、ＥＨＣ１４０の暖機を開始する必要があると判断する。また、判断部２１０は、現在からＨＶ走行への移行までの時間やＥＨＣ１４０の温度などを推定し、推定結果に応じてＥＨＣ１４０の暖機に必要なエネルギが所定エネルギよりも大きいか否かを判断する。

第１制御部２２０は、判断部２１０の判断結果に応じて、ジャンクションボックス１００内のリレーＲ１，Ｒ２を制御する。たとえば、第１制御部２２０は、ＥＨＣ１４０の暖機を開始する必要がある場合にリレーＲ１，Ｒ２を閉じ（オンし）、そうでない場合にリレーＲ１，Ｒ２を開く（オフする）。

第２制御部２３０は、判断部２１０の判断結果に応じて、インバータ６２内のＷ相の上アーム、すなわちスイッチング素子Ｑ７を制御する。たとえば、第２制御部２３０は、ＥＨＣ１４０の暖機に必要なエネルギが所定エネルギよりも大きい場合にスイッチング素子Ｑ７を閉じ（オンし）、そうでない場合にスイッチング素子Ｑ７を開く（オフする）。

図５は、上述のＥＣＵ２００の機能を実現するための処理手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、ＥＶ走行中に予め定められた周期で繰り返し実行される。

ＥＣＵ２００は、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略する）１０にて、第１条件が成立したか否かを判断する。この第１条件は、たとえば、ＥＨＣ１４０の暖機を開始する必要があり、かつ、ＥＨＣ１４０の暖機に必要なエネルギが所定エネルギよりも小さい、という条件である。

ＥＣＵ２００は、第１条件が成立した場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、処理をＳ１１に移し、リレーＲ１，Ｒ２をオンする。そうでない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＵＣ２００は、処理をＳ１２に移し、リレーＲ１，Ｒ２をオフする。

さらに、ＥＣＵ２００は、Ｓ１３にて、第２条件が成立したか否かを判断する。この第２条件は、たとえば、ＥＨＣ１４０の暖機を開始する必要があり、かつ、ＥＨＣ１４０の暖機に必要なエネルギが所定エネルギよりも大きい、という条件である。

ＥＣＵ２００は、第２条件が成立した場合（Ｓ１３にてＹＥＳ）、処理をＳ１４に移し、リレーＲ１，Ｒ２、スイッチング素子Ｑ７をオンする。一方、ＥＣＵ２００は、第２条件が成立していない場合（Ｓ１３にてＮＯ）、処理をＳ１５に移し、リレーＲ１，Ｒ２、スイッチング素子Ｑ７をオフする。

図６は、ＥＣＵ２００がＥＶ走行中にＥＨＣ１４０を暖機する場合にＥＨＣ１４０に供給される電流の流れを示す図である。ＥＶ走行中では、ＥＣＵ２００は、コンバータ６１およびインバータ６３をパルス幅変調制御（以下、「ＰＷＭ制御」という）によって制御することによって、バッテリ７０の電力で第２ＭＧ３０を駆動させる。この際、第１ＭＧ２０を駆動させる必要はないため、ＥＣＵ２００は、インバータ６２を停止状態（スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８を開いた状態）にさせる。しかしながら、上述の図２で説明したように、ＨＶ走行時には、エンジン回転速度Ｎｅ＝０であるため、第２ＭＧ３０を正方向に回転させることに伴なって、第１ＭＧ２０は負方向に回転させられる（以下、この第１ＭＧ２０の回転を「連れ回り」ともいう）。この第１ＭＧ２０の連れ回りによって、第１ＭＧ２０の逆起電力による電位差が第１ＭＧ２０の三相の電力線Ｌ１ｕ，Ｌ１ｖ，Ｌ１ｗの間に生じる。

本実施例においては、第１ＭＧ２０のＷ相の電力線Ｌ１ｗと負極線ＮＬｂとの間にＥＨＣ１４０を接続している。そのため、ＥＣＵ２００がリレーＲ１，Ｒ２を閉じる（図５のＳ１１の処理を行なう）ことによって、第１ＭＧ２０とＥＨＣ１４０との間に閉回路が形成されて第１ＭＧ２０の逆起電力による電圧がＥＨＣ１４０に印加される。これにより、第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１がＥＨＣ１４０に供給される。その結果、第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１を利用したＥＨＣ１４０の暖機を行なうことができる。図６の白矢印は、電流ｉ１の方向および経路を示したものである。図６に示すように、電流ｉ１は、第１ＭＧ２０、電力線Ｌ１ｗ、正極分岐線ＰＬｅｈｃ、ＥＨＣ１４０、負極分岐線ＮＬｅｈｃ、負極線ＮＬｂ，ＮＬ１、ダイオードＤ６、電力線Ｌ１ｖを通って、第１ＭＧ２０とＥＨＣ１４０との間を循環する。この電流ｉ１の循環経路は、バッテリ７０と第１ＭＧ２０との間の通電経路とは異なる経路である。なお、電流ｉ１は、ダイオードＤ６の作用により、図６の白矢印の向きと逆の向きには流れない。

さらに、ＥＣＵ２００がリレーＲ１，Ｒ２に加えてスイッチング素子Ｑ７を閉じる（Ｓ１４の処理を行なう）ことによって、バッテリ７０とＥＨＣ１４０との間にも閉回路が形成されてコンバータ６１の出力電圧ＶＨがインバータ６２を介してＥＨＣ１４０に印加される。そのため、第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１に加えて、バッテリ７０からの電流ｉ２をもＥＨＣ１４０に供給することができる。これにより、ＥＨＣ１４０をより早期に暖機することができる。図６の黒矢印は、電流ｉ２の方向および経路を示したものである。電流ｉ２は、バッテリ７０、正極線ＰＬｂ，ＰＬ１、ダイオードＤ１、正極線ＰＬ２、スイッチング素子Ｑ７、電力線Ｌ１ｗ、正極分岐線ＰＬｅｈｃ、ＥＨＣ１４０、負極分岐線ＮＬｅｈｃ、負極線ＮＬｂを通ってバッテリ７０とＥＨＣ１４０との間を循環する。

また、本実施例においては、ＰＣＵ６０のケース６４の外部に設けられた電力線Ｌ１ｗおよび負極線ＮＬｂにＥＨＣ１４０を接続している。そのため、ＰＣＵ６０のケース６４に新たな端子を設けることなくＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０とを接続することができる。

また、電流ｉ１，ｉ２は、いずれもインバータ６２を経由してＥＨＣ１４０に供給されるため、電流センサ２４によって検出可能である。そのため、新たに電流センサを設けることなく、ＥＨＣ１４０の通電量を検出することができる。

以上のように、本実施の形態に係る車両１は、電力線Ｌ１ｗと負極線ＮＬｂとの間にＥＨＣ１４０を接続した。そのため、第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１やバッテリ７０からの電流ｉ２をＥＨＣ１４０に供給させてＥＨＣ１４０を暖機することができる。

なお、本実施例では、ケース６４の外部に設けられた電力線Ｌ１ｗから正極分岐線ＰＬｅｈｃを分岐させる場合を説明したが、正極分岐線ＰＬｅｈｃを分岐させる点はインバータ６２と第１ＭＧ２０との間のいずれかの点であればよい。したがって、たとえば、正極分岐線ＰＬｅｈｃを出力端子Ｃ１ｗに直接接続するようにしてもよい。また、正極分岐線ＰＬｅｈｃを、インバータ６２と出力端子Ｃ１とを接続する接続線（ケース６４の内部）から分岐させるようにしてもよい。

同様に、本実施例では、ケース６４の外部に設けられた負極線ＮＬｂから負極分岐線ＮＬｅｈｃを分岐させる場合を説明したが、負極分岐線ＮＬｅｈｃを分岐させる点はこれに限定されない。たとえば、負極分岐線ＮＬｅｈｃを入力端子Ｃｂｎに直接接続するようにしてもよい。また、負極分岐線ＮＬｅｈｃを、負極線ＮＬ１（ケース６４の内部）から分岐させるようにしてもよい。

また、本実施例では、触媒暖機の必要性がより高いプラグイン型のハイブリッド車両に本発明を適用したが、これに限らず通常のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。また、駆動源としてのエンジンを備えるハイブリッド車両ではなく、駆動源以外の用途でエンジンを備える電動車両に本発明を適用してもよい。

［第２実施例］
上述の第１実施例においては、ＥＶ走行中にバッテリ７０からの電流ｉ２をＥＨＣ１４０に供給させる際に、スイッチング素子Ｑ７を単純にオンする場合を説明した。

これに対し、第２実施例においては、レゾルバ２５の検出結果に基づいて第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１を予測し、予測結果に応じてスイッチング素子Ｑ７のＰＷＭ制御を行なってバッテリ７０からの電流ｉ２を調整することによって、ＥＨＣ１４０の通電量を安定させる。その他の構造、機能、処理は、前述の第１実施例と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

図７は、本実施例に従うＥＣＵ２００Ａの機能ブロック図である。なお、図７に示した機能ブロックのうち、前述の図４に示した機能ブロックと同じ符号を付している機能ブロックについては、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

ＥＣＵ２００Ａは、判断部２１０と、第１制御部２２０と、第２制御部２３０Ａとを含む。

第２制御部２３０Ａは、判断部２１０の判断結果に応じて、スイッチング素子Ｑ７をＰＷＭ制御する。たとえば、第２制御部２３０Ａは、レゾルバ２５の検出結果に基づいて第１ＭＧ２０の回転位相および回転速度を求め、求めた回転位相および回転速度に基づいて第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１を予測する。そして、第２制御部２３０Ａは、予測した電流ｉ１に応じてスイッチング素子Ｑ７のＰＷＭ制御を行って、ＥＨＣ１４０の通電量（電流ｉ１，ｉ２の合計の平均値）が所定の目標値となるように電流ｉ２を調整する。

図８は、上述のＥＣＵ２００Ａの機能を実現するための処理手順を示すフローチャートである。なお、図８に示したフローチャートの中で、前述の図５に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

ＥＣＵ２００Ａは、第２条件が成立した場合（Ｓ１３にてＹＥＳ）、処理をＳ２０に移し、レゾルバ２５の検出結果に基づいて、第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１を予測する。そして、ＥＣＵ２００Ａは、Ｓ２１にて、リレーＲ１，Ｒ２をオンするとともに、電流ｉ１および電圧ＶＨに基づいてスイッチング素子Ｑ７のＰＷＭ制御を行なって電流ｉ２を調整する。

図９は、ＥＣＵ２００ＡがＥＶ走行中にＥＨＣ１４０を暖機する場合にＥＨＣ１４０に供給される電流の流れを示す図である。電流ｉ１，ｉ２の循環経路は、それぞれ上述の第１実施例で示した循環経路（図６参照）と同じである。ＥＣＵ２００Ａは、スイッチング素子Ｑ７のＰＷＭ制御によって電流ｉ２を調整する。

図１０は、電流ｉ２の調整例を示す図である。第１ＭＧ２０の逆起電力による電流ｉ１は、通常は正弦波状となるがダイオードＤ６の作用により、図１０に示すように、半正弦波状となる。この電流ｉ１の半正弦波の位相および大きさは、第１ＭＧ２０の回転位相および回転速度Ｎｍ１に依存する。そこで、ＥＣＵ２００Ａは、レゾルバ２５の検出結果で電流ｉ１の波形を予測し、目標通電量ｉｔｇｔと電流ｉ１との差分を電流ｉ２で補うように、スイッチング素子Ｑ７のＰＷＭ制御を行なう。これにより、電流ｉ１や電圧ＶＨが変化した場合であっても、これらの変化に対応させて電流ｉ２を細かく調整できる。その結果、ＥＨＣ１４０の通電量を安定させることができる。

［第３実施例］
上述の第１実施例においては、電力線Ｌ１ｗと負極線ＮＬｂとの間にＥＨＣ１４０を接続する場合を説明した。

これに対し、第３実施例においては、電力線Ｌ１ｖと電力線Ｌ１ｗとの間にＥＨＣ１４０を接続するとともに、インバータ６２の接続先を第１ＭＧ２０およびＥＨＣ１４０のいずれか一方に選択的に切り替える。その他の構造、機能、処理は、前述の第１実施例と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

図１１は、本実施例に従う第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０、ＰＣＵ６０、バッテリ７０、ＥＨＣ１４０の回路構成を示す図である。なお、図１１に示す構成のうち、前述の図３に示した構成と同じ符号を付している構成については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

ＥＨＣ１４０の一方の端部は、第１ＭＧ２０のＶ相の電力線Ｌ１ｖ（より詳しくは電力線Ｌ１ｖａ，Ｌ１ｖｂの接続点１０１）から分岐された正極分岐線ＰＬｅｈｃ１に接続される。ＥＨＣ１４０の他方の端部は、第１ＭＧ２０のＷ相の電力線Ｌ１ｗから分岐する負極分岐線ＮＬｅｈｃ１に接続される。

ジャンクションボックス１００Ａは、電力線Ｌ１ｖａ上に設けられたリレーＲ３と、正極分岐線ＰＬｅｈｃ１上に設けられたリレーＲ４と、負極分岐線ＮＬｅｈｃ１上に設けられたリレーＲ５とを含む。

図１２は、本実施例に従うＥＣＵ２００Ｂの機能ブロック図である。ＥＣＵ２００Ｂは、判断部２１０Ｂと、第１制御部２２０Ｂと、第２制御部２３０Ｂとを含む。

判断部２１０Ｂは、第１ＭＧ２０を駆動する必要があるか否かを判断する。たとえば、判断部２１０Ｂは、ＨＶ走行中である場合に第１ＭＧ２０を駆動する必要があると判断する。また、判断部２１０Ｂは、ＥＶ走行中にＥＨＣ１４０を暖機する必要があるか否かを判断する。

第１制御部２２０Ｂは、判断部２１０Ｂの判断結果に応じてリレーＲ３〜Ｒ５を制御する。第２制御部２３０Ｂは、判断部２１０Ｂの判断結果に応じてスイッチング素子Ｑ５，Ｑ８を制御する。

図１３は、ＥＣＵ２００Ｂの機能を実現するための処理手順を示すフローチャートである。図１３に示すフローチャートは、車両１の走行中に予め定められた周期で繰り返し実行される。

Ｓ３０にて、ＥＣＵ２００Ｂは、第１ＭＧ２０を駆動する必要があるか否かを判断する。

第１ＭＧ２０を駆動する必要がある場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００Ｂは、処理をＳ３１に移し、リレーＲ３をオンするとともにリレーＲ４，Ｒ５をオフする。

一方、第１ＭＧ２０を駆動する必要がない場合（Ｓ３０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００Ｂは、処理をＳ３２に移し、ＥＶ走行中にＥＨＣ１４０を暖機する必要があるか否かを判断する。

ＥＨＣ１４０を暖機する必要がある場合（Ｓ３２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００Ｂは、Ｓ３３にて、リレーＲ３をオフするとともにリレーＲ４，Ｒ５をオンする。さらに、ＥＣＵ２００Ｂは、Ｓ３４にて、スイッチング素子Ｑ８をオンするとともに、スイッチング素子Ｑ５のＰＷＭ制御を行なう。

図１４は、ＥＣＵ２００ＢがＥＶ走行中にＥＨＣ１４０を暖機する場合にＥＨＣ１４０に供給される電流の流れを示す図である。ＥＶ走行中にＥＨＣ１４０を暖機する際、ＥＣＵ２００Ｂは、リレーＲ３をオフし、リレーＲ４，Ｒ５、スイッチング素子Ｑ８をオンするとともに、スイッチング素子Ｑ５のＰＷＭ制御を行なう（図１３のＳ３３、Ｓ３４）。これにより、インバータ６２の接続先がＥＨＣ１４０となり、バッテリ７０からの電流ｉ３がインバータ６２を介してＥＨＣ１４０に供給される。図１４の黒矢印は、電流ｉ３の方向および経路を示したものである。電流ｉ３は、バッテリ７０、正極線ＰＬｂ，ＰＬ１、ダイオードＤ１、正極線ＰＬ２、スイッチング素子Ｑ５、電力線Ｌ１ｖｂ、正極分岐線ＰＬｅｈｃ１、ＥＨＣ１４０、負極分岐線ＮＬｅｈｃ１，負極線ＮＬｂを通ってバッテリ７０とＥＨＣ１４０との間を循環する。これにより、ＥＨＣ１４０が暖機される。

この状態では、ＥＨＣ１４０は第１ＭＧ２０とは電気的に切り離された状態となる。そのため、ＥＶ走行中の車速によっては第１ＭＧ２０の逆起電力により渦電流が発生する可能性があるが、このような渦電流がＥＨＣ１４０に供給されることを回避することが可能となる。

一方、第１ＭＧ２０を駆動する必要がある場合、ＥＣＵ２００Ｂは、リレーＲ３をオンするとともにリレーＲ４，Ｒ５をオフする（図１３のＳ３１）。これにより、インバータ６２の接続先が第１ＭＧ２０となり、第１ＭＧ２０の通常制御が可能な状態となる。

この状態においてもＥＨＣ１４０は第１ＭＧ２０とは電気的に切り離された状態となり、さらにＥＨＣ１４０の通電経路は遮断される。そのため、不要な電流がＥＨＣ１４０に供給されることを回避することができる。

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、２０第１ＭＧ、３０第２ＭＧ、２４電流センサ、２５レゾルバ、４０動力分割装置、５０減速機、６０ＰＣＵ、６１コンバータ、６２，６３インバータ、６４ケース、７０バッテリ、８０駆動輪、１００，１００Ａジャンクションボックス、１０１接続点、１３０排気通路、１４０ＥＨＣ、１６０充電ポート、１７０充電器、２００ＥＣＵ、２１０，２１０Ｂ判断部、２２０，２２０Ｂ第１制御部、２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ第２制御部、３００コネクタ、３１０外部電源、Ｃ１，Ｃ２出力端子、Ｃｂ入力端子、Ｄ１〜Ｄ８ダイオード、Ｌ１，Ｌ２電力線、ＬＡ１リアクトル、ＮＬ１，ＮＬｂ負極線、ＮＬｅｈｃ，ＮＬｅｈｃ１負極分岐線、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬｂ正極線、ＰＬｅｈｃ，ＰＬｅｈｃ１正極分岐線、Ｑ１〜Ｑ８スイッチング素子、Ｒ１〜Ｒ５リレー。

Claims

蓄電装置（７０）と、
正極線（ＰＬｂ）および負極線（ＮＬｂ）を介して前記蓄電装置に接続され、前記蓄電装置からの直流電流を交流電流に変換する変換装置（６０）と、
第１の複数の電力線（Ｌ１ｕ、Ｌ１ｖ、Ｌ１ｗ）を介して前記変換装置に接続され、前記変換装置で変換された交流電流で駆動される第１モータ（２０）と、
第２の複数の電力線（Ｌ２ｕ、Ｌ２ｖ、Ｌ２ｗ）を介して前記変換装置に接続され、前記変換装置で変換された交流電流で駆動される第２モータ（３０）と、
遊星歯車装置（４０）を介して前記第１、第２モータに連結されるエンジン（１０）と、
前記エンジンの排気を浄化する電気加熱式の触媒装置（１４０）とを備え、
前記触媒装置は、一方の端部が前記第１の複数の電力線のうちのいずれか１つから分岐された第１分岐線（ＰＬｅｈｃ、ＰＬｅｈｃ１）に接続され、前記第１分岐線を介して供給される電流で加熱される、車両。
前記触媒装置の前記一方の端部と反対側の端部は、前記負極線から分岐された第２分岐線（ＮＬｅｈｃ）に接続される、請求項１に記載の車両。
前記第１モータは、前記エンジンを停止させた状態で前記第２モータの動力で前記車両を走行させるモータ走行中は、前記遊星歯車装置を介して伝達される前記第２モータの動力で回転させられて逆起電力を生じ、
前記触媒装置は、前記モータ走行中、前記第１モータの逆起電力によって生じる電流が前記第１、２分岐線を通って前記第１モータと前記触媒装置との間を循環することによって加熱される、請求項２に記載の車両。
前記変換装置は、
前記蓄電装置からの電圧を変換して出力するコンバータ（６１）と、
前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第１の複数の電力線に出力する第１インバータ（６２）と、
前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第２の複数の電力線に出力する第２インバータ（６３）とを含み、
前記車両は、
前記触媒装置の通電経路を開閉可能に構成された開閉回路（１００）と、
前記変換装置および前記開閉回路を制御する制御装置（２００、２００Ａ）とをさらに備え、
前記制御装置は、前記モータ走行中、前記コンバータおよび前記第２インバータを制御することによって前記第２モータに供給される電流を制御しつつ、前記開閉回路および前記第１インバータを制御することによって前記触媒装置に供給される電流を制御する、請求項３に記載の車両。
前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記第１モータの逆起電力によって生じる電流が前記第１分岐線を介して前記触媒装置に供給されるように前記開閉回路を閉じる、請求項４に記載の車両。
前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記コンバータから出力された直流電流が前記触媒装置に供給されるように前記第１インバータを制御する、請求項４に記載の車両。
前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記コンバータから出力された電圧以下の電圧が前記第１インバータを介して前記触媒装置に印加されるように前記第１インバータを制御する、請求項４に記載の車両。
前記制御装置は、前記モータ走行中、前記第１モータの回転位相および回転速度に基づいて前記第１モータの逆起電力によって生じる電流を予測し、予測結果に基づいて前記触媒装置の通電量を調整するように前記第１インバータを制御する、請求項４に記載の車両。
前記触媒装置の前記一方の端部と反対側の端部は、前記第１の複数の電力線のうちの前記第１分岐線が接続される電力線とは異なる電力線から分岐された第２分岐線（ＮＬｅｈｃ１）に接続され、
前記変換装置は、
前記蓄電装置からの電圧を変換して出力するコンバータ（６１）と、
前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第１の複数の電力線に出力する第１インバータ（６２）と、
前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第２の複数の電力線に出力する第２インバータ（６３）とを含み、
前記車両は、
前記第１分岐線および前記第１分岐線が接続される電力線上に設けられ、前記第１インバータの接続先を前記第１モータおよび前記触媒装置のいずれか一方に切替可能に構成された切替装置（１００Ａ）と、
前記変換装置および前記切替装置を制御する制御装置（２００Ｂ）とを含み、
前記第１モータは、前記エンジンを停止させた状態で前記第２モータの動力で前記車両を走行させるモータ走行中は、前記遊星歯車装置を介して伝達される前記第２モータの動力で回転させられて逆起電力を生じ、
前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記第１インバータの接続先が前記触媒装置となるように前記切替装置を制御することによって前記コンバータから出力された直流電流を前記第１インバータを介して前記触媒装置に供給させる、請求項１に記載の車両。
前記制御装置は、前記第１インバータを制御することによって前記触媒装置の通電量を制御する、請求項９に記載の車両。