WO2022044746A1 - 制御装置 - Google Patents

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WO2022044746A1
WO2022044746A1 PCT/JP2021/029018 JP2021029018W WO2022044746A1 WO 2022044746 A1 WO2022044746 A1 WO 2022044746A1 JP 2021029018 W JP2021029018 W JP 2021029018W WO 2022044746 A1 WO2022044746 A1 WO 2022044746A1
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WO
WIPO (PCT)
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temperature
catalyst
electric heating
power supply
electrically heated
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/029018
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English (en)
French (fr)
Inventor
遼太 曽根
康弘 松村
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device for an electrically heated catalyst.
  • the vehicle is equipped with a catalyst device for purifying exhaust gas.
  • the catalyst device is a device that purifies harmful substances such as nitrogen oxides contained in exhaust gas by passing them through a high-temperature catalyst. In order for the catalyst device to function, it is necessary to keep the temperature of the catalyst above a predetermined active temperature.
  • Patent Document 1 describes the configuration and the like of such an electrically heated catalyst.
  • the target value of the electric power is set in advance.
  • the target value can be said to be the energy required to bring the temperature of the electrically heated catalyst to the active temperature.
  • the control device is a control device for an electric heating type catalyst, and has a calorific value setting unit for setting a target calorific value and power generation to the electric heating type catalyst so that the set target calorific value is generated by the electric heating type catalyst.
  • the power supply unit that performs the power supply process, which is the process of supplying power
  • the temperature acquisition unit that acquires the temperature of the electric heating type catalyst
  • the power supply circuit for supplying power for power generation to the electric heating type catalyst. It is provided with an abnormality determination unit for determining an abnormality.
  • the abnormality determination unit determines an abnormality in the power supply circuit based on a comparison between the temperature reached by the electrically heated catalyst when the power supply process is performed and a predetermined threshold temperature.
  • the abnormality determination unit determines the abnormality in the power supply circuit based on the comparison between the reached temperature of the electric heating type catalyst when the power supply processing is performed and the predetermined threshold temperature. I'm supposed to do it. This makes it possible to determine an abnormality in the power supply circuit.
  • a control device capable of determining an abnormality in a power supply circuit for an electrically heated catalyst is provided.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a control device according to the first embodiment and a configuration of a vehicle on which the control device is mounted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the electrically heated catalyst shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the electrically heated catalyst shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature and the resistance value of the electrically heated catalyst.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining temperature control of the electrically heated catalyst.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining temperature control of the electrically heated catalyst.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the second embodiment.
  • the control device 10 is a device for controlling the electric heating type catalyst 200, and is mounted on the vehicle MV together with the electric heating type catalyst 200. Prior to the description of the control device 10, the configuration of the vehicle MV will be described first with reference to FIG.
  • the vehicle MV includes an internal combustion engine 100 and an exhaust pipe 20.
  • the internal combustion engine 100 is a so-called engine, which is a device that generates a driving force for traveling of a vehicle MV by burning fuel.
  • the exhaust pipe 20 is a pipe for guiding the exhaust gas generated by the internal combustion engine 100 to the outside of the vehicle MV and discharging it. Note that, in FIG. 1, only a part of the configuration of the vehicle MV is schematically shown, and the illustration of other configurations included in the vehicle MV, such as intake pipes and wheels, is omitted.
  • An electric heating type catalyst 200 which is a control target of the control device 10, is provided at a position in the middle of the exhaust pipe 20.
  • the electric heating catalyst 200 is a device for purifying harmful substances such as nitrogen oxides contained in exhaust gas.
  • FIGS. 2 and 3 schematically shows a cross section of the electrically heated catalyst 200 when it is cut in a plane parallel to the direction in which the exhaust gas flows.
  • FIG. 3 schematically shows a cross section of the electrically heated catalyst 200 when it is cut in a plane perpendicular to the direction in which the exhaust gas flows.
  • the electrically heated catalyst 200 includes an outer cylinder 210, a base material 220, an electrode 230, and a holding member 240.
  • the outer cylinder 210 is a member for accommodating and holding the base material 220 and the like, which will be described later, inside.
  • the shape of the outer cylinder 210 is generally a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, the portion of the exhaust pipe 20 in the vicinity of the outer cylinder 210 is expanded in diameter according to the inner diameter of the outer cylinder 210, and the exhaust pipe 20 having the diameter expanded in this way is the outer cylinder 210. Is connected to. Therefore, the outer cylinder 210 is a part of the exhaust pipe 20 that guides the exhaust gas to the outside.
  • the base material 220 is a cylindrical member formed of conductive ceramics.
  • a plurality of flow paths 221 are formed in a honeycomb shape on the base material 220. Each flow path 221 is formed so as to extend along the direction along the central axis of the base material 220. The direction is the left-right direction in FIG. 2 and the paper depth direction in FIG.
  • a catalyst (not shown) is supported on the base material 220. With such a configuration, the conductivity of the base material 220 is ensured.
  • the catalyst various materials known as metal catalysts for purifying exhaust gas, such as a three-way catalyst, can be used.
  • the electrode 230 is a pair of electrodes for supplying electric power from the outside to the base material 220 that functions as a catalyst.
  • a voltage is applied between the electrodes 230, a current flows through the base material 220 made of conductive ceramics, and the generated Joule heat raises the temperature of the base material 220. Therefore, when the temperature of the exhaust gas is relatively low, for example, at the time of cold start, the temperature of the base material 220 is raised by supplying electric power from the electrode 230, and the base material 220 is set to the active temperature in a short time. Can be reached.
  • the "active temperature” is the temperature of the base material 220 that can sufficiently exert the purification performance of the exhaust gas.
  • the temperature of the base material 220 is also referred to as “the temperature of the electrically heated catalyst 200" below. Further, since the electric power supplied from the pair of electrodes 230 to the base material 220 is the electric power for causing the electric heating type catalyst 200 to generate heat and raising the temperature thereof, the electric power is referred to as “heat generation electric power” below. It is also written as ".
  • the electrode 230 has a surface electrode portion 231, a protruding portion 232, and a terminal portion 233.
  • the surface electrode portion 231 is an electrode formed so as to cover a part of the surface of the base material 220.
  • the surface electrode portions 231 are formed on the surface of the base material 220 at two locations facing each other with the central axis of the base material 220 interposed therebetween.
  • the protruding portion 232 is a member formed so as to protrude outward from the surface of each surface electrode portion 231.
  • a conductive metal or the like is used as in the surface electrode portion 231.
  • One end of the protrusion 232 is joined to the surface electrode portion 231.
  • One protrusion 232 is provided for each surface electrode portion 231.
  • the terminal portion 233 is a rod-shaped member formed so as to project further outward from the end portion of the protruding portion 232 opposite to the surface electrode portion 231. As the material of the terminal portion 233, a metal member having conductivity is also used. One end of the terminal portion 233 is joined to the protruding portion 232. One terminal portion 233 is provided for each protruding portion 232.
  • each terminal portion 233 functions as an electrode terminal for receiving heat generation power from the outside.
  • the entire surface of the conductive member composed of the surface electrode portion 231 and the protruding portion 232 and the base material 220 is covered with the insulating layer 250. As a result, electrical insulation between these conductive members and the outer cylinder 210 is ensured.
  • the holding member 240 is a member for holding the base material 220 inside the outer cylinder 210.
  • As the holding member 240 for example, fibrous alumina is used.
  • the holding member 240 is arranged so as to fill the entire gap formed between the inner peripheral surface of the outer cylinder 210 and the outer peripheral surface of the base material 220.
  • control device 10 is a device for controlling the electrically heated catalyst 200.
  • the control device 10 is configured as a computer device having a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the control device 10 includes a heat quantity setting unit 11, a power supply unit 12, a temperature acquisition unit 13, an outside air temperature acquisition unit 14, an abnormality determination unit 15, and a drive circuit 16 as block elements representing the functions thereof. I have.
  • the calorific value setting unit 11 is a part that performs a process of setting a target calorific value.
  • the "target calorific value” is set as a target value for the calorific value generated by the electric heating type catalyst 200 when supplying electric power for heat generation to the electric heating type catalyst 200.
  • the above-mentioned target heat quantity is set as the integrated value of the heat generation power supplied to the electric heating type catalyst 200, that is, the target value for the “electric energy amount”.
  • the target by the calorific value setting unit 11 is such that the temperature of the electric heating type catalyst 200 becomes the active temperature.
  • the amount of heat is set. However, as described later, when determining an abnormality in the power supply circuit, a target heat quantity different from the above may be set.
  • the electric power supply unit 12 is a portion that performs a process of supplying electric power for heat generation to the electric heating type catalyst 200.
  • the power supply unit 12 adjusts the magnitude of the heat generation power supplied to the electric heating type catalyst 200 by controlling the operation of the drive circuit 16 described later.
  • the power supply unit 12 performs a process of supplying electric power for power generation to the electric heating type catalyst 200 so that the target heat amount set by the heat amount setting unit 11 is generated by the electric heating type catalyst 200. This process will also be referred to as "power supply process" below.
  • the electric heating catalyst 200 will generate a target amount of heat.
  • the temperature acquisition unit 13 is a unit that performs a process of acquiring the temperature of the electrically heated catalyst 200.
  • the temperature acquisition unit 13 of the present embodiment acquires the resistance value of the base material 220 to which the power for heat generation is supplied, and acquires the temperature of the base material 220, that is, the temperature of the electric heating type catalyst 200 based on the resistance value. ..
  • the line L10 in FIG. 4 shows an example of the correspondence between the temperature of the base material 220 (horizontal axis) and the resistance value of the base material 220 (vertical axis).
  • the base material 220 according to the present embodiment has a so-called PTC characteristic in which the resistance value increases as the temperature increases.
  • the counter relationship shown by the line L10 is stored in advance as a map in a storage device (not shown) included in the control device 10.
  • the temperature acquisition unit 13 acquires the voltage and current values of the heat generation power supplied to the electrically heated catalyst 200 by sensors (not shown), and calculates the resistance value of the base material 220 based on these values. .. After that, the temperature of the base material 220 is acquired based on the corresponding relationship between the resistance value and the line L10 stored in a storage device (not shown).
  • the base material 220 may be configured to have a so-called NTC characteristic in which the resistance value decreases as the temperature increases.
  • NTC characteristic in which the resistance value decreases as the temperature increases.
  • the correspondence between the temperature and the resistance value stored in the storage device (not shown) is as shown by the line L11 in FIG.
  • the temperature acquisition unit 13 may directly acquire the temperature of the electric heating type catalyst 200 based on the signal from the temperature sensor provided in the electric heating type catalyst 200. ..
  • the outside air temperature acquisition unit 14 is a part that performs a process of acquiring the ambient air temperature of the vehicle MV, that is, the outside air temperature.
  • the outside air temperature acquisition unit 14 acquires the outside air temperature based on a signal from an outside air temperature sensor (not shown) provided in the vehicle MV.
  • an outside air temperature sensor for example, a thermistor provided in the middle of an intake pipe (not shown) for supplying air to the internal combustion engine 100 can be used.
  • the outside air temperature acquisition unit 14 acquires, for example, weather information provided from an external server by wireless communication, and acquires the outside air temperature at the position of the vehicle MV based on the weather information. It may be that.
  • the abnormality determination unit 15 is a part that performs processing for determining an abnormality in the power supply circuit.
  • the "electric power supply circuit” is an electric circuit for supplying electric power for power generation to the electric heating type catalyst 200.
  • the power supply circuit includes a drive circuit 16 described below, an electric wiring connecting the drive circuit 16 and the electrically heated catalyst 200, and the like. Further, in the electric heating type catalyst 200, a portion through which power for heat generation passes, that is, a base material 220 and an electrode 230 are also included in the power supply circuit.
  • the drive circuit 16 is a circuit provided for supplying electric power for heat generation to the electric heating type catalyst 200. As shown in FIG. 2, the drive circuit 16 includes a cutoff circuit 161, a switching circuit 162, and a battery 163.
  • the cutoff circuit 161 is a circuit for cutting off the supply of heat generation power to the electric heating type catalyst 200. When the electric power for heat generation is supplied to the electric heating type catalyst 200, the cutoff circuit 161 is closed. The operation of the cutoff circuit 161 is controlled by the power supply unit 12.
  • the switching circuit 162 is a circuit configured by a switching element (not shown), and switches the opening and closing of the power path connecting the battery 163 and the electrically heated catalyst 200.
  • the operation of the switching circuit 162 is controlled by the power supply unit 12.
  • the power supply unit 12 adjusts the magnitude of the heat generation power supplied to the electric heating type catalyst 200 by adjusting the duty in the opening / closing operation of the switching circuit 162.
  • the battery 163 is a power storage device that is a source of heat generation power, and is, for example, a lithium ion battery. As the battery 163, a battery for auxiliary equipment mounted on the vehicle MV is used. Instead of such an embodiment, the battery 163 may be provided as a dedicated power storage device for supplying electric power for heat generation to the electric heating type catalyst 200.
  • the drive circuit 16 of this embodiment is built in the control device 10.
  • the drive circuit 16 may be configured as a device separate from the control device 10 and may be arranged outside the control device 10.
  • FIG. 5A shows an example of a time change of the voltage value of the heat generating power supplied to the electrically heated catalyst 200.
  • the power supply unit 12 adjusts the duty in the opening / closing operation of the switching circuit 162, thereby adjusting the magnitude of the heat generation power.
  • the switching operation of the switching circuit 162 is repeated during the period from the time t10 to the time t13, and the electric heating type catalyst 200 is supplied with the electric power for heat generation.
  • FIG. 5B shows an example of a time change of the temperature of the electrically heated catalyst 200 acquired by the temperature acquisition unit 13.
  • the temperature of the electric heating type catalyst 200 gradually rises as shown by the line L30 and the line L31.
  • the target temperature T10 is set as a temperature equal to or higher than the active temperature of the electrically heated catalyst 200.
  • the supply of heat generation power to the electric heating type catalyst 200 is basically continued until the temperature of the electric heating type catalyst 200 reaches the target temperature T10.
  • FIG. 5C shows an example of the integrated value of the heat generation power supplied to the electrically heated catalyst 200, that is, the time change of the electric energy.
  • the amount of electric power gradually increases as shown by the line L40 and the line L41. This amount of electric power can also be said to be the amount of heat generated in the electrically heated catalyst 200.
  • water may adhere to the inside of the electrically heated catalyst 200.
  • moisture is, for example, dew condensation of the exhaust gas or the moisture contained in the air and adheres to the inner wall surface of the flow path 221 through which the exhaust gas passes in the electric heating type catalyst 200.
  • the amount of water adhering to the inside of the electrically heated catalyst 200 varies depending on the length of time (soak time) elapsed until the internal combustion engine 100 is started, the temperature and humidity at that time, and the like.
  • the line L30 shown in FIG. 5B is an example of the temperature change of the electric heating type catalyst 200 when the supply of the electric power for heat generation is started in the state where the water content inside the electric heating type catalyst 200 is 0. Is shown. In this case, almost all of the energy of the electric power for power generation supplied to the electrically heated catalyst 200 is used for raising the temperature of the base material 220. Therefore, as shown by the line L30, the temperature of the electrically heated catalyst 200 rises at a relatively high rate after the time t10 when the supply of the power for heat generation is started.
  • E10 shown in FIG. 5C is an example of a target calorific value set as energy required to bring the temperature of the electrically heated catalyst 200 to T10 when the water content is 0.
  • the line L40 in FIG. 5C is an example of the time change of the electric energy when E10 is set as the target heat quantity.
  • the amount of electric power supplied to the electrically heated catalyst 200 reaches E10 at time t13, the supply of electric power for power generation is stopped at this point as shown by the line L20 in FIG. 5 (A). Will be done.
  • the temperature of the electrically heated catalyst 200 reaches the target temperature T10 at a timing substantially equal to this time t13.
  • the line L21 of FIG. 5A, the line L31 of FIG. 5B, and the line L41 of FIG. 5C all have a relatively large amount of water adhering to the inside of the electrically heated catalyst 200.
  • An example is shown in the case where the heat generation power supply is started in the state.
  • a part of the energy of the electric power for power generation supplied to the electric heating type catalyst 200 is used for raising the temperature of the base material 220, while the other part is used for raising the temperature of the above-mentioned water and the temperature of the water. , Used as energy to evaporate water. Therefore, when the same E10 as in the previous example is set as the target calorific value, the temperature of the electrically heated catalyst 200 cannot reach the target temperature of T10.
  • E11 shown in FIG. 5C is an example of a target calorific value set as energy required to bring the temperature of the electrically heated catalyst 200 to T10 when the water content is large.
  • the electric heating catalyst 200 When the amount of water contained in the electric heating catalyst 200 is large, as shown by the line L31 in FIG. 5B, when the power generation power supply is started at time t10, the electric heating catalyst is used. The temperature of 200 begins to rise. At a time t11 thereafter, when the temperature of the electrically heated catalyst 200 rises to, for example, about 100 ° C., the water adhering to the electrically heated catalyst 200 begins to boil. For some time from time t11, most of the energy of the supplied power for power generation is consumed as latent heat for boiling water. Therefore, in the period from the time t11 to the time t12 when the water content is completely evaporated, the temperature of the electrically heated catalyst 200 hardly rises.
  • the supply of electric power for power generation is continued until the time t14 when the amount of electric power supplied to the electric heating type catalyst 200 reaches the target amount of heat E11.
  • the amount of electric power supplied to the electric heating catalyst 200 reaches E11 at time t14
  • the supply of electric power for power generation is stopped at this point as shown by the line L21 in FIG. 5 (A).
  • the temperature of the electrically heated catalyst 200 reaches the target temperature T10 at a timing substantially equal to this time t14.
  • the energy required for the temperature of the electrically heated catalyst 200 to reach the target temperature T10 differs depending on the water content at that time.
  • the temperature reached by the electrically heated catalyst 200 when the power supply process is performed does not always reach the same temperature, and the water content at that time is used. The temperature will be different depending on the situation.
  • the abnormality determination unit 15 of the control device 10 utilizes the fact that the ultimate temperature of the electric heating type catalyst 200 when the electric power supply process is performed becomes a temperature different depending on the amount of water, and the electric power is obtained. It is determined whether or not there is an abnormality in the supply circuit.
  • FIG. 6A shows an example of the time change of the temperature of the electrically heated catalyst 200 acquired by the temperature acquisition unit 13 as in FIG. 5B. Similar to FIG. 5C, FIG. 6B shows an integrated value of heat generation power supplied to the electrically heated catalyst 200, that is, an example of time change of the electric energy.
  • the lines L50 and L60 in FIG. 6 represent an example of a temperature change of the electrically heated catalyst 200 in such a case.
  • a relatively small E min is set as the target heat quantity.
  • Lines L52 and L62 of FIG. 6 represent an example of a temperature change of the electrically heated catalyst 200 in such a case.
  • a relatively large E max is set as the target heat quantity.
  • the lines L51 and L61 in FIG. 6 represent, for reference, an example of a temperature change of the electric heating type catalyst 200 when the amount of water adhering to the inside of the electric heating type catalyst 200 is medium. Is.
  • an E mid that is larger than E min and smaller than E max is set as the target calorific value.
  • E max shown in FIG. 6B is necessary for the temperature of the electric heating catalyst 200 to reach the target temperature T10 when the amount of water adhering to the inside of the electric heating catalyst 200 is the largest. It can be said that the target amount of heat is.
  • the target heat amount is set to E max , and then the power supply process is performed.
  • the temperature reached by the electrically heated catalyst 200 when the power supply process is performed should be T10 or higher.
  • the actual amount of water adhering to the inside of the electrically heated catalyst 200 is equal to or equal to the amount of water in a situation where the target heat amount should be set to the maximum E max (humidity 100% in this example). It should be less than that.
  • the temperature reached by the electric heating catalyst 200 does not reach T10 or higher and falls significantly below T10, some abnormality has occurred in the power supply circuit and heat is generated for the electric heating catalyst 200. It is presumed that the power supply was not performed normally.
  • the threshold temperature T th1 lower than T10 is set, the target heat quantity is set to E max , and then the power supply process is performed.
  • the abnormality determination unit 15 determines that an abnormality has occurred in the power supply circuit.
  • the target calorific value set here is not set as the calorific value for accurately reaching the target temperature T10 of the temperature of the electric heating type catalyst 200, but is set as the calorific value for determining the abnormality of the power supply circuit. Is to be done.
  • the "reached temperature of the electric heating type catalyst 200 when the power supply processing is performed” is the target calorific value immediately after the power supply processing is completed, that is, the integrated value of the heat generation power supplied to the electric heating catalyst. It is the reaching temperature of the electric heating type catalyst 200 at the timing immediately after reaching.
  • the specific flow of processing performed for such abnormality determination will be explained.
  • the series of processes shown in FIG. 7 is started by the control device 10 at an arbitrary timing during the period in which the internal combustion engine 100 is operating.
  • step S01 of the process it is determined whether or not the internal combustion engine 100 has stopped.
  • the operating state of the internal combustion engine 100 can be acquired by communication from, for example, a higher-level ECU (not shown) that controls the internal combustion engine 100.
  • the process of step S01 is executed again.
  • the process proceeds to step S02.
  • step S02 the soak time ts is updated.
  • the soak time t s is the length of the period during which the internal combustion engine 100 has been stopped.
  • the initial value of ts is set to 0 .
  • ⁇ t in the second term on the left side of the equation (1) is the time elapsed from the time when the process of step S02 was performed last time to the time when the process is performed this time.
  • step S03 it is determined whether or not the electric heating type catalyst 200 is energized, that is, whether or not the supply of heat generation power is started. For example, when the power supply unit 12 starts supplying the heat generation power by a command from a higher-level ECU (not shown), it is determined as Yes in step S03.
  • the control device 10 may start the supply of the heat generation power based on its own judgment without being based on the command from the host ECU.
  • step S03 If the electric heating catalyst 200 has not yet been energized in step S03, the processes after step S02 are executed again, and the value of the soak time ts is updated.
  • the process proceeds to step S04.
  • the value of the soak time ts is fixed. Further, from this point, the power supply process described above will be started. However, the value of the target amount of heat in the power supply process is undecided at this point.
  • step S04 the process of acquiring the Tamb , which is the outside air temperature, is performed by the outside air temperature acquisition unit 14.
  • This Tamb is the temperature around the vehicle MV at the time when the electric heating type catalyst 200 is started to be energized.
  • step S05 the heat quantity setting unit 11 performs a process of calculating E max , which is a target calorific value, based on the outside air temperature Tamb and the soak time ts .
  • This E max sets the temperature of the electric heating catalyst 200 to the target temperature T10 when the amount of water adhering to the inside of the electric heating catalyst 200 is the largest, as in the example described with reference to FIG. It is the target amount of heat required to reach. “When the amount of water adhering to the inside of the electrically heating catalyst 200 is the largest” is, for example, when the soak time ts has elapsed while the humidity of the electrically heating catalyst 200 is 100%. That is.
  • step S05 the humidity around the electrically heated catalyst 200 is 100%, and the temperature around the vehicle MV is Tamb , and the soak time is t s . Assuming that the amount of water expected to be accumulated in the electric heating catalyst 200 is present inside the electric heating type catalyst 200, it is necessary for the electric heating type catalyst 200 in such a state to reach the target temperature T10. Energy is set as the target calorific value E max .
  • E max f 1 (T amb , t s ) ...
  • step S05 After the value of the target calorific value E max is set in step S05 and the process shown in FIG. 7 is completed, a series of processes shown in FIG. 8 is started. At this time, the supply of heat-generating power to the electrically heated catalyst 200, which was started in step S03 of FIG. 7, is still continued.
  • step S11 of FIG. 8 a process of updating the value of Ein, which is the electric energy of the heat generating electric power supplied to the electric heating type catalyst 200, is performed.
  • the initial value of E in is set to 0.
  • the value of Ein is updated based on the following equation (3).
  • E in E in + P in ⁇ t ... (3)
  • the second term “ Pin ” on the left side of the equation (3) is the value of the heat generation power supplied to the electrically heated catalyst 200 at present.
  • “ ⁇ t” in the same paragraph is the time elapsed from the time when the process of step S11 was performed last time to the time when the process is performed this time.
  • step S12 it is determined whether or not the value of E in is equal to or greater than the value of the target calorific value E max set in step S05 of FIG. If the value of E in is less than the value of E max , the processing after step S11 is executed again. When the value of E in is equal to or greater than the value of E max , the process proceeds to step S13. In step S13, a process of stopping the supply of heat generation electric power to the electrically heated catalyst 200 is performed. As a result, the power supply process is completed.
  • step S14 the temperature acquisition unit 13 performs a process of acquiring the temperature of the electrically heated catalyst 200.
  • the temperature of the electrically heated catalyst 200 acquired in step S14 is also referred to as “T sen ” below.
  • step S15 it is determined whether or not the value of T sen is lower than the threshold temperature T th1 .
  • this “ Th1 ” is a threshold value set to a value lower than the target temperature T10 by a predetermined temperature. If the value of T sen is lower than the threshold temperature T th1 , the process proceeds to step S16.
  • the abnormality determination unit 15 determines that an abnormality has occurred in the power supply circuit.
  • step S15 if the value of T sen is equal to or higher than the threshold temperature T th1 in step S15, the process proceeds to step S17. In this case, the abnormality determination unit 15 determines that the power supply circuit is normal.
  • the abnormality determination unit 15 of the control device 10 has the reached temperature ( Tsen in this example) of the electric heating type catalyst 200 when the power supply process is performed, and a predetermined threshold temperature. It is configured to determine an abnormality in the power supply circuit based on the comparison with ( Th1 ). This makes it possible to determine an abnormality in the power supply circuit.
  • the calorific value setting unit 11 of the control device 10 sets the target calorific value as the calorific value required for the electrically heated catalyst 200 containing a predetermined amount of water to reach a predetermined target temperature (T10). Set (E max ).
  • the above-mentioned "predetermined amount” is a value ( Tamb ) in which the humidity around the electrically heated catalyst 200 is 100% and the air temperature around the vehicle MV is acquired by the outside air temperature acquisition unit 14. In the state, it is the amount of water accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ( ts ).
  • the heat quantity setting unit 11 determines the length of the period during which the internal combustion engine 100 has been stopped, that is, the soak time ( ts) and the air temperature (Tamb ) acquired by the outside air temperature acquisition unit 14. Based on this, the target calorific value (E max ) is set.
  • the above “predetermined amount” can be said to be the maximum amount of water expected to be accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ts . If the power supply circuit is normal without any abnormality, the temperature of the electrically heated catalyst 200 should be at least the target temperature T10 or higher when E max is input as the target heat quantity, and FIG. 6 shows. It should never fall below T th1 .
  • the abnormality determination unit 15 determines that an abnormality has occurred in the power supply circuit when the temperature reached by the electric heating catalyst 200 when the power supply process is performed is lower than the threshold temperature T th1 .
  • the above-mentioned "predetermined amount" when setting the target calorific value E max means that the humidity around the electrically heated catalyst 200 is 100% and the air temperature around the vehicle MV is 100%. It is the amount of water accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ( ts ) in the state of the value ( Tamb ) acquired by the outside air temperature acquisition unit 14. That is, in the present embodiment, the amount of water accumulated in the electric heating catalyst 200 is set under the assumption that the humidity around the electric heating catalyst 200 is 100%, and the target calorific value is set on the premise of the setting. E max and threshold temperature T th1 are set.
  • the above humidity may be a value different from 100%.
  • the humidity around the electric heating catalyst 200 is a predetermined value or more (for example, 95% or more)
  • the amount of water accumulated in the electric heating catalyst 200 is set, and on the premise of this setting,
  • the target calorific value E max and the threshold temperature T th1 may be set. That is, the above-mentioned "predetermined amount" when setting the target calorific value E max means that the humidity around the electric heating type catalyst 200 is equal to or higher than a predetermined value, and the temperature around the vehicle MV is the outside air temperature acquisition unit. It may be the amount of water accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ( ts ) in the state of the value ( Tamb ) obtained in 14.
  • step S13 of FIG. 8 after the process of stopping the supply of the power for heat generation to the electric heating type catalyst 200 is performed, acquisition of T sen (step S14 of the same figure) and based on T sen . Abnormality determination (step S15 in the figure) is performed. Instead of such an aspect, the process of stopping the supply of the heat generating electric power to the electric heating type catalyst 200 may be performed after the abnormality determination.
  • the second embodiment will be described. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the method of determining the presence or absence of an abnormality by the abnormality determination unit 15 is different from that of the first embodiment.
  • the outline of the determination method in the present embodiment will be described again with reference to FIG.
  • E min shown in FIG. 6B is necessary to bring the temperature of the electric heating catalyst 200 to the target temperature T10 when the amount of water adhering to the inside of the electric heating catalyst 200 is the smallest. It can be said that the target amount of heat is.
  • the target heat amount is set to E min , and then the power supply process is performed.
  • the ultimate temperature of the electrically heated catalyst 200 when the power supply process is performed should be T10 or less.
  • the actual amount of water adhering to the inside of the electrically heated catalyst 200 is equal to or equal to the amount of water in a situation where the target heat amount should be set to the minimum E min (humidity 0% in this example). It should be more than that.
  • the threshold temperature T th2 higher than T 10 is set, the target heat quantity is set to E min , and then the power supply process is performed.
  • the abnormality determination unit 15 determines that an abnormality has occurred in the power supply circuit.
  • the target calorific value set here is not set as the calorific value for accurately reaching the target temperature T10 of the temperature of the electric heating type catalyst 200, but is set as the calorific value for determining the abnormality of the power supply circuit. Is to be done.
  • step S21 the heat quantity setting unit 11 performs a process of calculating E min , which is a target heat quantity, based on the outside air temperature Tamb and the soak time ts . Similar to the example described with reference to FIG. 6, this E min sets the temperature of the electric heating catalyst 200 to the target temperature T10 when the amount of water adhering to the inside of the electric heating catalyst 200 is the smallest. It is the target amount of heat required to reach.
  • step S21 the humidity around the electrically heated catalyst 200 is 0 %, and the temperature around the vehicle MV is Tamb , during the soak time ts. Assuming that the amount of water expected to be accumulated in the electric heating catalyst 200 is present inside the electric heating type catalyst 200, it is necessary for the electric heating type catalyst 200 in such a state to reach the target temperature T10. Energy is set as the target calorific value E min .
  • E min f 2 (T amb , t s ) ... (4)
  • step S21 After the value of the target calorific value E min is set in step S21 and the process shown in FIG. 9 is completed, a series of processes shown in FIG. 10 is started. At this time, the supply of heat-generating power to the electrically heated catalyst 200, which was started in step S03 of FIG. 9, is still continued.
  • the series of processes shown in FIG. 10 is executed in place of the series of processes shown in FIG. 8, and steps S12 and S15 in FIG. 8 are replaced with steps S31 and S32, respectively. There is.
  • step S31 it is determined whether or not the value of E in is equal to or greater than the value of the target calorific value E min set in step S21 of FIG. If the value of E in is less than the value of E min , the processing after step S11 is executed again. If the value of E in is equal to or greater than the value of E min , the process proceeds to step S13. At the time of shifting to step S13, the electric energy of the heat generating electric power supplied to the electric heating type catalyst 200, that is, the value of Ein is fixed.
  • step S32 it is determined whether or not the value of T sen is higher than the threshold temperature T th2 . As shown in FIG. 6A, this “T th2 ” is a threshold value set to a value higher than the target temperature T10 by a predetermined temperature. If the value of T sen is higher than the threshold temperature T th2 , the process proceeds to step S16. In step S16, the abnormality determination unit 15 determines that an abnormality has occurred in the power supply circuit.
  • step S32 when the value of T sen is equal to or less than the threshold temperature T th1 , the process proceeds to step S17. In this case, the abnormality determination unit 15 determines that the power supply circuit is normal.
  • the abnormality determination unit 15 of the control device 10 also has the temperature reached by the electric heating type catalyst 200 (T sen in this example) and the predetermined threshold temperature when the power supply process is performed. It is configured to determine an abnormality in the power supply circuit based on the comparison with ( Th2 ). This makes it possible to determine an abnormality in the power supply circuit.
  • the calorific value setting unit 11 of the control device 10 also has a target calorific value as the calorific value required for the electrically heated catalyst 200 containing a predetermined amount of water to reach a predetermined target temperature (T10).
  • T10 a predetermined target temperature
  • the above-mentioned "predetermined amount” is a value ( Tamb ) in which the humidity around the electrically heated catalyst 200 is 0% and the air temperature around the vehicle MV is acquired by the outside air temperature acquisition unit 14. In the state, it is the amount of water accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ( ts ). When 0% is set as the value of humidity as in the present embodiment, this "predetermined amount” becomes 0. As described above, the heat quantity setting unit 11 determines the length of the period during which the internal combustion engine 100 has been stopped, that is, the soak time ( ts) and the air temperature (Tamb ) acquired by the outside air temperature acquisition unit 14. Based on this, the target calorific value (E min ) is set.
  • the above "predetermined amount” can be said to be the minimum amount of water expected to be accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ts . If the power supply circuit is normal without any abnormality, the temperature of the electrically heated catalyst 200 should be at least the target temperature T10 or less when Emin is input as the target heat quantity, and FIG. 6 shows. It should never exceed T th2 .
  • the abnormality determination unit 15 determines that an abnormality has occurred in the power supply circuit when the temperature reached by the electric heating catalyst 200 when the power supply process is performed is higher than the threshold temperature T th2 .
  • the above-mentioned "predetermined amount" when setting the target calorific value E min means that the humidity around the electric heating type catalyst 200 is 0% and the air temperature around the vehicle MV is 0%. It is the amount of water accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ( ts ) in the state of the value ( Tamb ) acquired by the outside air temperature acquisition unit 14. That is, in the present embodiment, the amount of water accumulated in the electric heating catalyst 200 is set under the assumption that the humidity around the electric heating catalyst 200 is 0%, and the target calorific value is set on the premise of the setting. E min and the threshold temperature T th 2 are set.
  • the above humidity may be a value different from 0%.
  • the humidity around the electric heating catalyst 200 is a predetermined value or less (for example, 5% or less)
  • the target calorific value E min and the threshold temperature T th 2 may be set. That is, the above-mentioned "predetermined amount" when setting the target calorific value E min means that the humidity around the electric heating type catalyst 200 is equal to or less than a predetermined value, and the temperature around the vehicle MV is the outside air temperature acquisition unit. It may be the amount of water accumulated inside the electrically heated catalyst 200 during the soak time ( ts ) in the state of the value ( Tamb ) obtained in 14.
  • step S13 of FIG. 10 after the process of stopping the supply of the power for heat generation to the electric heating type catalyst 200 is performed, acquisition of T sen (step S14 of the same figure) and based on T sen .
  • Abnormality determination step S32 in the figure is performed.
  • the process of stopping the supply of the heat generating electric power to the electric heating type catalyst 200 may be performed after the abnormality determination.
  • the controls and methods described in this disclosure are dedicated to one or more provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a computer.
  • the control device and control method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor including one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control device and control method described in the present disclosure comprises a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor including one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers.
  • the computer program may be stored on a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
  • the dedicated hardware logic circuit and the hardware logic circuit may be realized by a digital circuit including a plurality of logic circuits or an analog circuit.

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Abstract

電気加熱式触媒(200)の制御装置(10)は、目標熱量を設定する熱量設定部(11)と、設定された前記目標熱量が前記電気加熱式触媒で生じるように、前記電気加熱式触媒に発電用電力を供給する処理、である電力供給処理を行う電力供給部(12)と、前記電気加熱式触媒の温度を取得する温度取得部(13)と、前記電気加熱式触媒に発電用電力を供給するための電力供給回路における異常、を判定する異常判定部(15)と、を備える。前記異常判定部は、前記電力供給処理が行われた際における前記電気加熱式触媒の到達温度と、所定の閾温度との比較に基づいて、前記電力供給回路における異常を判定する。

Description

制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年8月24日に出願された日本国特許出願2020-140719号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
 本開示は、電気加熱式触媒の制御装置に関する。
 車両には、排ガスを浄化するための触媒装置が設けられる。触媒装置は、排ガスに含まれる窒素酸化物などの有害物質を、高温の触媒を通過させることにより浄化する装置である。触媒装置を機能させるためには、触媒の温度を所定の活性温度以上に保つ必要がある。
 近年、例えば冷間始動時の早い段階から排ガスを浄化することを目的として、車両に電気加熱式触媒を搭載することについて検討が進められている。電気加熱式触媒では、外部から供給される発熱用電力により触媒を加熱し、触媒の温度を活性温度まで迅速に到達させることができる。このため、排ガスの温度が比較的低い冷間始動時においても、短時間のうちに排ガスの浄化を開始することが可能となる。下記特許文献1には、このような電気加熱式触媒の構成等について記載されている。
特開2010-202012号公報
 電気加熱式触媒に発電用電力を供給するにあたっては、当該電力の目標値が予め設定される。当該目標値は、電気加熱式触媒の温度を活性温度まで到達させるために必要なエネルギーということができる。電気加熱式触媒に供給された発熱用電力の電力量が、当該目標値に到達すると、発熱用電量の供給が停止される。
 電気加熱式触媒に発電用電力を供給するための電力供給回路において異常が生じると、電気加熱式触媒の温度を適切に制御することができなくなる。このため、電力供給回路における異常が生じた場合には、当該異常を検知する必要がある。しかしながら、電力供給回路における異常を検知する具体的な方法については、従来、具体的な検討がなされていなかった。
 本開示は、電気加熱式触媒用の電力供給回路における異常を判定することのできる制御装置、を提供することを目的とする。
 本開示に係る制御装置は、電気加熱式触媒の制御装置であって、目標熱量を設定する熱量設定部と、設定された目標熱量が電気加熱式触媒で生じるように、電気加熱式触媒に発電用電力を供給する処理、である電力供給処理を行う電力供給部と、電気加熱式触媒の温度を取得する温度取得部と、電気加熱式触媒に発電用電力を供給するための電力供給回路における異常、を判定する異常判定部と、を備える。異常判定部は、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒の到達温度と、所定の閾温度との比較に基づいて、電力供給回路における異常を判定する。
 電力供給回路において異常が生じているときには、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒の到達温度が、正常時における到達温度とは異なる温度となる。そこで、上記構成の制御装置では、異常判定部が、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒の到達温度と、所定の閾温度との比較に基づいて、電力供給回路における異常を判定することとしている。これにより、電力供給回路における異常を判定することができる。
 本開示によれば、電気加熱式触媒用の電力供給回路における異常を判定することのできる制御装置、が提供される。
図1は、第1実施形態に係る制御装置の構成、及び、当該制御装置が搭載される車両の構成を模式的に示す図である。 図2は、図1に示される電気加熱式触媒の構成を示す断面図である。 図3は、図1に示される電気加熱式触媒の構成を示す断面図である。 図4は、電気加熱式触媒の温度と抵抗値との関係を示す図である。 図5は、電気加熱式触媒の温度制御について説明するための図である。 図6は、電気加熱式触媒の温度制御について説明するための図である。 図7は、図1に示される制御装置、により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図8は、図1に示される制御装置、により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図9は、第2実施形態に係る制御装置、により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図10は、第2実施形態に係る制御装置、により実行される処理の流れを示すフローチャートである。
 以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
 本実施形態に係る制御装置10は、電気加熱式触媒200を制御するための装置であって、電気加熱式触媒200と共に車両MVに搭載されるものである。制御装置10の説明に先立ち、図1を参照しながら、車両MVの構成について先ず説明する。
 図1に示されるように、車両MVは、内燃機関100と、排気配管20と、を備えている。内燃機関100は所謂エンジンであって、燃料を燃焼させることにより、車両MVの走行用の駆動力を発生させる装置である。排気配管20は、内燃機関100で生じた排ガスを、車両MVの外部へと導き排出するための配管である。尚、図1においては、車両MVの構成の一部のみが模式的に示されており、車両MVが備える他の構成、例えば吸気配管や車輪などについては図示が省略されている。
 排気配管20の途中となる位置には、制御装置10の制御対象である電気加熱式触媒200が設けられている。電気加熱式触媒200は、排ガスに含まれる窒素酸化物などの有害物質を浄化するための装置である。図2及び図3を参照しながら、電気加熱式触媒200の構成について説明する。図2には、電気加熱式触媒200を、排ガスの流れる方向に対し平行な面で切断した場合の断面が模式的に描かれている。図3には、電気加熱式触媒200を、排ガスの流れる方向に対し垂直な面で切断した場合の断面が模式的に描かれている。両図に示されるように、電気加熱式触媒200は、外筒210と、基材220と、電極230と、保持部材240と、を備えている。
 外筒210は、後述の基材220等を内部に収容し保持するための部材である。外筒210の形状は概ね円筒形状となっている。図2に示されるように、排気配管20のうち外筒210の近傍の部分は、外筒210の内径に合わせて拡径されており、このように拡径された排気配管20が外筒210へと接続されている。このため、外筒210は、排ガスを外部へと導く排気配管20の一部となっている。
 基材220は、導電性のセラミックスにより形成された円柱形状の部材である。基材220には、複数の流路221がハニカム状に形成されている。それぞれの流路221は、基材220の中心軸に沿った方向に沿って延びるように形成されている。当該方向は、図2における左右方向であり、図3における紙面奥行き方向である。基材220には、不図示の触媒が担持させてある。このような構成により、基材220の導電性が確保されている。排ガスは、基材220の各流路221を流れる際に、流路221の表面に露出した触媒に触れながら流れることとなる。触媒としては、例えば三元触媒のような、排ガスを浄化するための金属触媒として知られている種々の材料を用いることができる。
 電極230は、触媒として機能する基材220に対し、外部から電力を供給するための一対の電極である。電極230間に電圧が印加されると、導電性のセラミックスからなる基材220には電流が流れて、生じたジュール熱によって基材220の温度が上昇する。このため、例えば冷間始動時のように、排ガスの温度が比較的低いときには、電極230から電力を供給することで基材220の温度を上昇させ、短時間のうちに基材220を活性温度に到達させることができる。「活性温度」とは、排ガスの浄化性能を十分に発揮し得るような基材220の温度のことである。
 基材220の温度のことを、以下では「電気加熱式触媒200の温度」のようにも表記する。また、一対の電極230から基材220に供給される上記電力は、電気加熱式触媒200を発熱させてその温度を上昇させるための電力であるから、当該電力のことを以下では「発熱用電力」とも表記する。
 図3に示されるように、電極230は、表面電極部231と、突出部232と、端子部233と、を有している。表面電極部231は、基材220の表面の一部を覆うように形成された電極である。表面電極部231は、基材220の表面のうち、基材220の中心軸を挟んで互いに対向する2カ所に形成されている。表面電極部231の材料としては、導電性を有する金属等が用いられる。
 突出部232は、それぞれの表面電極部231の表面から、外側に向けて突出するように形成された部材である。突出部232の材料としては、表面電極部231と同様に、導電性を有する金属等が用いられる。突出部232は、その一端が表面電極部231に対して接合されている。突出部232は、それぞれの表面電極部231に対し一つずつ設けられている。
 端子部233は、突出部232のうち表面電極部231とは反対側の端部から、更に外側に向けて突出するように形成された棒状の部材である。端子部233の材料としては、やはり導電性を有する金属部材が用いられる。端子部233は、その一端が突出部232に対して接合されている。端子部233は、それぞれの突出部232に対し一つずつ設けられている。
 端子部233のうち、突出部232とは反対側の部分は、絶縁性の保持部材211を介して、外筒210の外側へと突出している。端子部233のうち外筒210の外側には、発熱用電力を供給するための配線が接続される。つまり、それぞれの端子部233は、外部から発熱用電力の供給を受けるための電極端子として機能する。
 図3に示されるように、表面電極部231、突出部232、及び基材220からなる導電性部材の表面全体は、絶縁層250により覆われている。これにより、これら導電性部材と外筒210との電気的な絶縁が確保されている。
 保持部材240は、外筒210の内側において基材220を保持するための部材である。保持部材240としては、例えば、繊維状のアルミナが用いられる。保持部材240は、外筒210の内周面と、基材220の外周面との間に形成された隙間の全体を埋めるように配置されている。
 図1を再び参照しながら、制御装置10の構成について説明する。先に述べたように、制御装置10は、電気加熱式触媒200を制御するための装置である。制御装置10は、CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータ装置として構成されている。制御装置10は、その機能を表すブロック要素として、熱量設定部11と、電力供給部12と、温度取得部13と、外気温取得部14と、異常判定部15と、駆動回路16と、を備えている。
 熱量設定部11は、目標熱量を設定する処理を行う部分である。「目標熱量」とは、電気加熱式触媒200に発熱用電力を供給する際において、電気加熱式触媒200で生じる熱量についての目標値として設定されるものである。本実施形態では、電気加熱式触媒200に供給される発熱用電力の積算値、すなわち「電力量」についての目標値として、上記の目標熱量が設定される。通常時においては、電気加熱式触媒200に対し目標熱量に相当する電力量の発熱量電力が供給されると、電気加熱式触媒200の温度が活性温度となるように、熱量設定部11による目標熱量の設定が行われる。しかしながら、後述のように電力供給回路における異常を判定する際には、上記とは異なる値の目標熱量が設定されることもある。
 電力供給部12は、電気加熱式触媒200に発熱用電力を供給する処理を行う部分である。電力供給部12は、後述の駆動回路16の動作を制御することにより、電気加熱式触媒200に供給される発熱用電力の大きさ等を調整する。電力供給部12は、熱量設定部11によって設定された目標熱量が電気加熱式触媒200で生じるように、電気加熱式触媒200に発電用電力を供給する処理を行う。当該処理のことを、以下では「電力供給処理」とも称する。電気加熱式触媒200に発電用電力を供給するための回路において異常が生じていない正常時においては、電力供給処理が行われると、電気加熱式触媒200では目標熱量が生じることとなる。
 温度取得部13は、電気加熱式触媒200の温度を取得する処理を行う部分である。本実施形態の温度取得部13は、発熱用電力が供給される基材220の抵抗値を取得し、当該抵抗値に基づいて基材220の温度、すなわち電気加熱式触媒200の温度を取得する。
 図4の線L10に示されるのは、基材220の温度(横軸)と、基材220の抵抗値(縦軸)との対応関係の一例である。本実施形態に係る基材220は、温度が高くなるにしたがってその抵抗値も高くなる、所謂PTC特性を有している。線L10に示される対抗関係は、予めマップとして、制御装置10が備える不図示の記憶装置に記憶されている。
 温度取得部13は、電気加熱式触媒200に供給される発熱用電力の、電圧及び電流の値をそれぞれ不図示のセンサにより取得し、これらの値に基づいて基材220の抵抗値を算出する。その後、当該抵抗値と、不図示の記憶装置に記憶されている線L10の対応関係とに基づいて、基材220の温度を取得する。
 尚、基材220は、温度が高くなるにしたがってその抵抗値が低くなる、所謂NTC特性を有するものとして構成されていてもよい。この場合、不図示の記憶装置に記憶されている温度と抵抗値との対応関係は、図4の線L11に示されるようなものとなる。
 上記のような態様に替えて、温度取得部13が、電気加熱式触媒200に設けられた温度センサからの信号に基づいて、電気加熱式触媒200の温度を直接的に取得することとしてもよい。
 外気温取得部14は、車両MVの周囲の気温、すなわち外気温を取得する処理を行う部分である。外気温取得部14は、車両MVに設けられた不図示の外気温センサからの信号に基づいて、外気温を取得する。このような外気温センサとしては、例えば、内燃機関100に空気を供給するための吸気配管(不図示)の途中に設けられたサーミスタ等を用いることができる。このような態様に替えて、外気温取得部14が、例えば、外部のサーバーから提供される気象情報を無線通信により取得し、当該気象情報に基づいて、車両MVの位置における外気温を取得することとしてもよい。
 異常判定部15は、電力供給回路における異常を判定する処理を行う部分である。「電力供給回路」とは、電気加熱式触媒200に発電用電力を供給するための電気回路のことである。電力供給回路には、次に述べる駆動回路16や、駆動回路16と電気加熱式触媒200との間を繋ぐ電気配線等が含まれる。また、電気加熱式触媒200のうち、発熱用電力が通る部分、すなわち基材220や電極230も、上記の電力供給回路に含まれる。
 駆動回路16は、電気加熱式触媒200に発熱用電力を供給するために設けられた回路である。図2に示されるように、駆動回路16は、遮断回路161と、スイッチング回路162と、バッテリ163と、を有している。
 遮断回路161は、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給を遮断するための回路である。電気加熱式触媒200に対し発熱用電力の供給が行われるときには、遮断回路161は閉状態とされる。遮断回路161の動作は電力供給部12によって制御される。
 スイッチング回路162は、不図示のスイッチング素子により構成された回路であって、バッテリ163と電気加熱式触媒200との間を繋ぐ電力経路の開閉を切り換えるものである。スイッチング回路162の動作は電力供給部12によって制御される。電力供給部12は、スイッチング回路162の開閉動作におけるデューティを調整することで、電気加熱式触媒200に対し供給される発熱用電力の大きさを調整する。
 バッテリ163は、発熱用電力の供給源となる蓄電装置であって、例えばリチウムイオンバッテリである。バッテリ163としては、車両MVに搭載された補機用のバッテリが用いられる。このような態様に替えて、電気加熱式触媒200に対し発熱用電力を供給するための専用の蓄電装置として、バッテリ163が設けられていてもよい。
 本実施形態の駆動回路16は制御装置10に内蔵されている。このような態様に替えて、駆動回路16が、制御装置10とは別の装置として構成され、制御装置10の外側に配置されていてもよい。
 制御装置10によって行われる、電気加熱式触媒200の温度制御の概要について説明する。図5(A)に示されるのは、電気加熱式触媒200に供給される発熱用電力の電圧値、の時間変化の例である。先に述べたように、電力供給部12は、スイッチング回路162の開閉動作におけるデューティを調整し、これにより発熱用電力の大きさを調整する。図5(A)の線L20に示される例では、時刻t10から時刻t13までの期間において、スイッチング回路162の開閉動作が繰り返され、電気加熱式触媒200に発熱用電力が供給される。
 図5(B)に示されるのは、温度取得部13によって取得される電気加熱式触媒200の温度、の時間変化の例である。時刻t10において、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給が開始されると、線L30や線L31に示されるように、電気加熱式触媒200の温度は次第に上昇して行く。本実施形態では、電気加熱式触媒200の活性温度以上の温度として、目標温度T10が設定されている。電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給は、基本的に、電気加熱式触媒200の温度が目標温度T10に到達するまでの間継続される。
 図5(C)に示されるのは、電気加熱式触媒200に供給された発熱用電力の積算値、すなわち電力量の時間変化の例である。時刻t10において、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給が開始されると、線L40や線L41に示されるように、当該電力量は次第に増加して行く。この電力量は、電気加熱式触媒200において生じる熱量ということもできる。
 ところで、車両MVの冷間始動時などにおいては、電気加熱式触媒200の内部に水分が付着している場合がある。このような水分は、例えば、排ガスもしくは空気の中に含まれる水分が結露して、電気加熱式触媒200のうち排ガスの通る流路221の内壁面等に付着したものである。電気加熱式触媒200の内部に付着する水分の量は、内燃機関100が始動されるまでの間に経過した時間(ソーク時間)の長さや、当該時間における気温や湿度等によって異なる量となる。
 図5(B)に示される線L30は、電気加熱式触媒200の内部における水分量が0の状態で、発熱用電力の供給が開始された場合における、電気加熱式触媒200の温度変化の例を示している。この場合、電気加熱式触媒200に供給された発電用電力のエネルギーは、概ねその全てが、基材220の温度上昇のために用いられる。このため、線L30に示されるように、発熱用電力の供給が開始された時刻t10以降において、電気加熱式触媒200の温度は比較的速い速度で上昇している。
 従って、電気加熱式触媒200の内部における水分量が0の場合においては、目標熱量として比較的小さな値が設定されることが好ましい。図5(C)に示されるE10は、水分量が0のときにおいて、電気加熱式触媒200の温度をT10に到達させるために必要なエネルギー、として設定される目標熱量の例である。図5(C)の線L40は、目標熱量としてE10が設定された場合における、電力量の時間変化の例である。この例においては、電気加熱式触媒200に供給された電力量が、時刻t13においてE10に到達すると、図5(A)の線L20に示されるように、この時点で発電用電力の供給が停止される。また、図5(B)の線L30に示されるように、この時刻t13と概ね等しいタイミングにおいて、電気加熱式触媒200の温度は目標温度T10に到達する。
 図5(A)の線L21、図5(B)の線L31、及び図5(C)の線L41は、いずれも、電気加熱式触媒200の内部に比較的多量の水分が付着している状態で、発熱用電力の供給が開始された場合の例を示している。
 この場合、電気加熱式触媒200に供給された発電用電力のエネルギーは、その一部が基材220の温度上昇のために用いられる一方で、他の一部は、上記水分の温度上昇、及び、水分を蒸発させるためのエネルギーとして用いられる。従って、目標熱量として、先の例と同じE10が設定された場合には、電気加熱式触媒200の温度を目標温度であるT10まで到達させることができない。
 このため、電気加熱式触媒200の内部に比較的多量の水分が付着している場合には、目標熱量として比較的大きな値が設定されることが好ましい。図5(C)に示されるE11は、水分量が多いときにおいて、電気加熱式触媒200の温度をT10に到達させるために必要なエネルギー、として設定される目標熱量の例である。
 電気加熱式触媒200の内部に含まれる水分量が多い場合には、図5(B)の線L31に示されるように、時刻t10において発電用電力の供給が開始されると、電気加熱式触媒200の温度は上昇し始める。その後の時刻t11において、電気加熱式触媒200の温度が例えば100℃程度まで上昇すると、電気加熱式触媒200に付着していた水分が沸騰し始める。時刻t11からしばらくの間は、供給された発電用電力のエネルギーの大部分が、水分を沸騰させるための潜熱として消費される。このため、時刻t11から、水分が蒸発し終える時刻t12までの期間においては、電気加熱式触媒200の温度は殆ど上昇しない。
 時刻t12以降においては、電気加熱式触媒200の内部に水分が存在しない。このため、電気加熱式触媒200に供給された発電用電力のエネルギーは、概ねその全てが、基材220の温度上昇のために用いられるようになる。
 発電用電力の供給は、電気加熱式触媒200に供給された電力量が、目標熱量であるE11に到達する時刻t14まで継続される。電気加熱式触媒200に供給された電力量が、時刻t14においてE11に到達すると、図5(A)の線L21に示されるように、この時点で発電用電力の供給が停止される。また、図5(B)の線L31に示されるように、この時刻t14と概ね等しいタイミングにおいて、電気加熱式触媒200の温度は目標温度T10に到達する。
 以上に述べたように、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるために必要なエネルギー、すなわち目標熱量は、そのときの水分量に応じて異なるものとなる。換言すれば、一定の目標熱量が設定された場合であっても、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度は常に同じ温度とはならず、そのときの水分量に応じて異なる温度となる。
 本実施形態に係る制御装置10の異常判定部15は、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度が、水分量に応じて異なる温度となることを利用して、電力供給回路における異常の有無を判定することとしている。
 異常判定部15による異常の有無の判定方法の概要について、図6を参照しながら説明する。
 図6(A)には、図5(B)と同様に、温度取得部13によって取得される電気加熱式触媒200の温度の時間変化の例が示されている。図6(B)には、図5(C)と同様に、電気加熱式触媒200に供給された発熱用電力の積算値、すなわち電力量の時間変化の例が示されている。
 湿度が低く例えば0%である状況においては、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量はほぼ0になる。図6の線L50及び線L60は、このような場合における電気加熱式触媒200の温度変化等の例を表している。この例において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるためには、目標熱量として比較的小さなEminを設定することとなる。
 一方、湿度が高く例えば100%である状況においては、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量は多くなる。図6の線L52及び線L62は、このような場合における電気加熱式触媒200の温度変化等の例を表している。この例において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるためには、目標熱量として比較的大きなEmaxを設定することとなる。
 尚、図6の線L51及び線L61は、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が中程度の場合における電気加熱式触媒200の温度変化等の例を、参考までに表すものである。この例において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるためには、目標熱量として、Eminよりも大きく且つEmaxよりも小さなEmidを設定することとなる。
 図6に示されるように、電気加熱式触媒200に付着している水分量が多くなる程、目標温度T10に到達させるために必要な目標熱量の値は多くなる。図6(B)に示されるEmaxは、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が最も多くなる場合において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるために必要となる目標熱量、ということができる。
 ここで、電気加熱式触媒200の内部に付着している実際の水分量が不明である状況において、湿度が仮に100%であると仮定し、目標熱量をEmaxに設定した上で電力供給処理が行われた場合について検討する。この場合、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度は、T10以上となるはずである。その理由は、電気加熱式触媒200の内部に付着している実際の水分量は、目標熱量を最大のEmaxに設定すべき状況(この例では湿度100%)における水分量に等しいか、もしくはそれよりも少ないはずだからである。
 従って、仮に、電気加熱式触媒200の到達温度が、T10以上とはならずにT10を大きく下回ってしまった場合には、電力供給回路において何らかの異常が生じており、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給が正常には行われなかったことが推測される。
 そこで、本実施形態に係る制御装置10では、図6(A)に示されるように、T10よりも低い閾温度Tth1を設定し、目標熱量をEmaxとした上で、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度がこの閾温度Tth1よりも低かった場合に、電力供給回路に異常が生じているとの判定を異常判定部15が行うこととしている。ここで設定される目標熱量は、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に正確に到達させるための熱量として設定されるものではなく、あくまで、電力供給回路の異常判定のための熱量として設定されるものである。
 尚、「電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度」とは、電力供給処理が完了した直後、すなわち、電気加熱触媒に供給された発熱用電力の積算値が目標熱量に到達した直後のタイミングにおける、電気加熱式触媒200の到達温度のことである。
 このような異常判定のために行われる処理の具体的な流れについて説明する。図7に示される一連の処理は、内燃機関100が動作している期間における任意のタイミングにおいて、制御装置10により実行開始されるものである。
 当該処理の最初のステップS01では、内燃機関100が停止したか否かが判定される。内燃機関100の動作状態は、例えば、内燃機関100を制御する不図示の上位ECUから、通信により取得することができる。内燃機関100が停止しておらず動作中であるときには、ステップS01の処理が再度実行される。内燃機関100が停止すると、ステップS02に移行する。
 ステップS02では、ソーク時間tの更新が行われる。ソーク時間tとは、内燃機関100が停止していた期間の長さのことである。図7の処理が開始されるよりも前の時点においては、tの初期値が0に設定される。ステップS02では、以下の式(1)に基づいてソーク時間tの値が更新される。
=t+Δt・・・(1)
 式(1)の左辺第2項の「Δt」は、ステップS02の処理が前回行われた時点から、今回行われるまでの間に経過した時間である。
 ステップS02に続くステップS03では、電気加熱式触媒200への通電、すなわち、発熱用電力の供給が開始されたか否かが判定される。例えば、不図示の上位ECUからの指令により、電力供給部12による発熱用電力の供給が開始されると、ステップS03ではYesとの判定がなされる。発熱用電力の供給開始を、上位ECUからの指令に基づくことなく、制御装置10が独自の判断に基づいて行うこととしてもよい。
 ステップS03において、電気加熱式触媒200への通電が未だ行われていない場合には、ステップS02以降の処理が再度実行され、ソーク時間tの値が更新される。電気加熱式触媒200への通電が開始されるとステップS04に移行する。ステップS04に移行した時点で、ソーク時間tの値は確定する。また、この時点から、先に述べた電力供給処理が開始されることとなる。ただし、電力供給処理における目標熱量の値は、この時点では未定である。
 ステップS04では、外気温であるTambを取得する処理が、外気温取得部14によって行われる。このTambは、電気加熱式触媒200への通電が開始された時点における、車両MVの周囲の気温ということになる。
 ステップS04に続くステップS05では、外気温Tambと、ソーク時間tとに基づいて、目標熱量であるEmaxを算出する処理が熱量設定部11によって行われる。このEmaxは、図6を参照しながら説明した例と同様に、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が最も多くなる場合において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるために必要となる目標熱量のことである。「電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が最も多くなる場合」とは、例えば、電気加熱式触媒200における湿度が100%である状態で、ソーク時間tが経過した場合のことである。
 具体的には、ステップS05では、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が100%となっており、且つ、車両MVの周囲の気温がTambとなっている状態で、ソーク時間tの間に蓄積されると予測される量の水分が電気加熱式触媒200の内部に存在していると仮定した場合において、このような状態の電気加熱式触媒200を目標温度T10に到達させるために必要なエネルギーが、目標熱量Emaxとして設定される。
 このような、Tamb及びtの組み合わせと、設定されるEmaxとの対応関係は、予め実験等で求めておき、制御装置10の有する不図示の記憶装置に記憶しておけばよい。当該対応関係をf()という関数で表すと、Emaxは以下の式(2)に基づいて算出することができる。
max=f(Tamb,t)・・・(2)
 ステップS05において目標熱量Emaxの値が設定され、図7に示される処理が終了した後は、図8に示される一連の処理が開始される。このとき、図7のステップS03で開始された、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給は、引き続き継続されている。
 図8のステップS11では、電気加熱式触媒200に供給された発熱用電力の電力量、であるEinの値を更新する処理が行われる。図8の処理が開始されるよりも前の時点においては、Einの初期値が0に設定される。ステップS11では、以下の式(3)に基づいてEinの値が更新される。
in=Ein+PinΔt・・・(3)
 式(3)の左辺第2項の「Pin」は、現時点において電気加熱式触媒200に供給されている発熱用電力の値である。同項の「Δt」は、ステップS11の処理が前回行われた時点から、今回行われるまでの間に経過した時間である。
 ステップS11に続くステップS12では、Einの値が、図7のステップS05で設定された目標熱量Emaxの値以上となったか否かが判定される。Einの値がEmaxの値未満である場合には、ステップS11以降の処理が再度実行される。Einの値がEmaxの値以上となった場合には、ステップS13に移行する。ステップS13では、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給を停止させる処理が行われる。これにより、電力供給処理が終了する。
 ステップS13に続くステップS14では、電気加熱式触媒200の温度を取得する処理が、温度取得部13によって行われる。ステップS14で取得される電気加熱式触媒200の温度のことを、以下では「Tsen」とも表記する。
 ステップS14に続くステップS15では、Tsenの値が、閾温度Tth1よりも低いか否かが判定される。この「Tth1」は、図6(A)に示されるように、目標温度であるT10よりも所定温度だけ低い値に設定された閾値である。Tsenの値が閾温度Tth1よりも低い場合には、ステップS16に移行する。
 先に述べたように、電気加熱式触媒200の到達温度が、T10よりも更に低いTth1を下回ってしまった場合には、電力供給回路において何らかの異常が生じており、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給が正常には行われなかったことが推測される。このため、ステップS16に移行した場合には、電力供給回路に異常が生じているとの判定が異常判定部15によりなされる。
 一方、ステップS15において、Tsenの値が閾温度Tth1以上であった場合には、ステップS17に移行する。この場合、電力供給回路が正常であるとの判定が異常判定部15によりなされる。
 以上のように、本実施形態に係る制御装置10の異常判定部15は、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度(この例ではTsen)と、所定の閾温度(Tth1)との比較に基づいて、電力供給回路における異常を判定するように構成されている。これにより、電力供給回路における異常を判定することができる。
 本実施形態に係る制御装置10の熱量設定部11は、所定量の水分を含んだ状態の電気加熱式触媒200を、所定の目標温度(T10)に到達させるまでに必要な熱量、として目標熱量(Emax)を設定する。
 上記の「所定量」とは、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が100%であり、且つ、車両MVの周囲の気温が、外気温取得部14で取得された値(Tamb)である状態で、ソーク時間(t)の間に電気加熱式触媒200の内部に蓄積される水分の量である。このように、熱量設定部11は、内燃機関100が停止していた期間の長さ、であるソーク時間(t)と、外気温取得部14により取得された気温(Tamb)と、に基づいて目標熱量(Emax)を設定する。
 上記の「所定量」は、ソーク時間tの間において、電気加熱式触媒200の内部に蓄積されると予想される水分の最大量、ということができる。電力供給回路に異常が生じておらず正常である場合には、目標熱量としてEmaxが投入されると、電気加熱式触媒200の温度は少なくとも目標温度T10以上となるはずであり、図6のTth1を下回ることは無いはずである。
 そこで、異常判定部15は、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度が、閾温度Tth1よりも低いときには、電力供給回路に異常が生じていると判定する。このような方法により、電力供給回路における異常の有無を正確に判定することが可能となる。
 先に述べたように、目標熱量Emaxを設定する際における上記の「所定量」とは、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が100%であり、且つ、車両MVの周囲の気温が、外気温取得部14で取得された値(Tamb)である状態で、ソーク時間(t)の間に電気加熱式触媒200の内部に蓄積される水分の量である。つまり、本実施形態では、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が100%であるという仮定の下で、電気加熱式触媒200に蓄積される水分量が設定され、当該設定を前提として、目標熱量Emax及び閾温度Tth1が設定される。
 ただし、上記の湿度は、100%とは異なる値としてもよい。例えば、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が所定値以上(例えば95%以上)であるという仮定の下で、電気加熱式触媒200に蓄積される水分量が設定され、当該設定を前提として、目標熱量Emax及び閾温度Tth1が設定されることとしてもよい。つまり、目標熱量Emaxを設定する際における上記の「所定量」とは、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が所定値以上であり、且つ、車両MVの周囲の気温が、外気温取得部14で取得された値(Tamb)である状態で、ソーク時間(t)の間に電気加熱式触媒200の内部に蓄積される水分の量であってもよい。
 本実施形態では、図8のステップS13において、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給を停止させる処理が行われた後に、Tsenの取得(同図のステップS14)及び、Tsenに基づく異常判定(同図のステップS15)が行われる。このような態様に替えて、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給を停止させる処理が、異常判定の後に行われる態様であってもよい。
 第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
 本実施形態では、異常判定部15による異常の有無の判定方法について、第1実施形態と異なっている。本実施形態における判定方法の概要について、再び図6を参照しながら説明する。
 先に述べたように、電気加熱式触媒200に付着している水分量が多くなる程、目標温度T10に到達させるために必要な目標熱量の値は多くなる。図6(B)に示されるEminは、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が最も少なくなる場合において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるために必要となる目標熱量、ということができる。
 ここで、電気加熱式触媒200の内部に付着している実際の水分量が不明である状況において、湿度が仮に0%であると仮定し、目標熱量をEminに設定した上で電力供給処理が行われた場合について検討する。この場合、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度は、T10以下となるはずである。その理由は、電気加熱式触媒200の内部に付着している実際の水分量は、目標熱量を最小のEminに設定すべき状況(この例では湿度0%)における水分量に等しいか、もしくはそれよりも多いはずだからである。
 従って、仮に、電気加熱式触媒200の到達温度が、T10以下とはならずにT10を大きく上回ってしまった場合には、電力供給回路において何らかの異常が生じており、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給が正常には行われなかったことが推測される。
 そこで、本実施形態に係る制御装置10では、図6(A)に示されるように、T10よりも高い閾温度Tth2を設定し、目標熱量をEminとした上で、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度がこの閾温度Tth2よりも高かった場合に、電力供給回路に異常が生じているとの判定を異常判定部15が行うこととしている。ここで設定される目標熱量は、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に正確に到達させるための熱量として設定されるものではなく、あくまで、電力供給回路の異常判定のための熱量として設定されるものである。
 このような異常判定のために行われる処理の具体的な流れについて説明する。図9に示される一連の処理は、内燃機関100が動作しているときにおいて、制御装置10により繰り返し実行されるものである。当該処理は、図7に示される一連の処理に替えて実行されるものであって、図7のステップS05をステップS21に置き換えたものとなっている。
 ステップS04において、外気温であるTambを取得する処理が行われた後は、本実施形態ではステップS21に移行する。ステップS21では、外気温Tambと、ソーク時間tとに基づいて、目標熱量であるEminを算出する処理が熱量設定部11によって行われる。このEminは、図6を参照しながら説明した例と同様に、電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が最も少なくなる場合において、電気加熱式触媒200の温度を目標温度T10に到達させるために必要となる目標熱量のことである。「電気加熱式触媒200の内部に付着している水分量が最も少なくなる場合」とは、例えば、電気加熱式触媒200における湿度が0%である状態で、ソーク時間tが経過した場合のことである。
 具体的には、ステップS21では、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が0%となっており、且つ、車両MVの周囲の気温がTambとなっている状態で、ソーク時間tの間に蓄積されると予測される量の水分が電気加熱式触媒200の内部に存在していると仮定した場合において、このような状態の電気加熱式触媒200を目標温度T10に到達させるために必要なエネルギーが、目標熱量Eminとして設定される。
 このような、Tamb及びtの組み合わせと、設定されるEminとの対応関係は、予め実験等で求めておき、制御装置10の有する不図示の記憶装置に記憶しておけばよい。当該対応関係をf()という関数で表すと、Eminは以下の式(4)に基づいて算出することができる。
min=f(Tamb,t)・・・(4)
 ステップS21において目標熱量Eminの値が設定され、図9に示される処理が終了した後は、図10に示される一連の処理が開始される。このとき、図9のステップS03で開始された、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給は、引き続き継続されている。図10に示される一連の処理は、図8に示される一連の処理に替えて実行されるものであって、図8のステップS12,S15を、それぞれステップS31,S32に置き換えたものとなっている。
 ステップS11において、Einの値を更新する処理が行われた後は、本実施形態ではステップS31に移行する。ステップS31では、Einの値が、図9のステップS21で設定された目標熱量Eminの値以上となったか否かが判定される。Einの値がEminの値未満である場合には、ステップS11以降の処理が再度実行される。Einの値がEminの値以上となった場合には、ステップS13に移行する。ステップS13に移行した時点で、電気加熱式触媒200に供給された発熱用電力の電力量、すなわちEinの値は確定する。
 ステップS14において、電気加熱式触媒200の温度Tsenを取得する処理が行われた後は、本実施形態ではステップS32に移行する。ステップS32では、Tsenの値が、閾温度Tth2よりも高いか否かが判定される。この「Tth2」は、図6(A)に示されるように、目標温度であるT10よりも所定温度だけ高い値に設定された閾値である。Tsenの値が閾温度Tth2よりも高い場合には、ステップS16に移行する。ステップS16では、電力供給回路に異常が生じているとの判定が異常判定部15によりなされる。
 一方、ステップS32において、Tsenの値が閾温度Tth1以下であった場合には、ステップS17に移行する。この場合、電力供給回路が正常であるとの判定が異常判定部15によりなされる。
 以上のように、本実施形態に係る制御装置10の異常判定部15も、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度(この例ではTsen)と、所定の閾温度(Tth2)との比較に基づいて、電力供給回路における異常を判定するように構成されている。これにより、電力供給回路における異常を判定することができる。
 本実施形態に係る制御装置10の熱量設定部11も、所定量の水分を含んだ状態の電気加熱式触媒200を、所定の目標温度(T10)に到達させるまでに必要な熱量、として目標熱量(Emin)を設定する。
 上記の「所定量」とは、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が0%であり、且つ、車両MVの周囲の気温が、外気温取得部14で取得された値(Tamb)である状態で、ソーク時間(t)の間に電気加熱式触媒200の内部に蓄積される水分の量である。本実施形態のように湿度の値として0%が設定される場合には、この「所定量」は0となる。このように、熱量設定部11は、内燃機関100が停止していた期間の長さ、であるソーク時間(t)と、外気温取得部14により取得された気温(Tamb)と、に基づいて目標熱量(Emin)を設定する。
 上記の「所定量」は、ソーク時間tの間において、電気加熱式触媒200の内部に蓄積されると予想される水分の最小量、ということができる。電力供給回路に異常が生じておらず正常である場合には、目標熱量としてEminが投入されると、電気加熱式触媒200の温度は少なくとも目標温度T10以下となるはずであり、図6のTth2を上回ることは無いはずである。
 そこで、異常判定部15は、電力供給処理が行われた際における電気加熱式触媒200の到達温度が、閾温度Tth2よりも高いときには、電力供給回路に異常が生じていると判定する。このような方法により、電力供給回路における異常の有無を正確に判定することが可能となる。
 先に述べたように、目標熱量Eminを設定する際における上記の「所定量」とは、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が0%であり、且つ、車両MVの周囲の気温が、外気温取得部14で取得された値(Tamb)である状態で、ソーク時間(t)の間に電気加熱式触媒200の内部に蓄積される水分の量である。つまり、本実施形態では、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が0%であるという仮定の下で、電気加熱式触媒200に蓄積される水分量が設定され、当該設定を前提として、目標熱量Emin及び閾温度Tth2が設定される。
 ただし、上記の湿度は、0%とは異なる値としてもよい。例えば、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が所定値以下(例えば5%以下)であるという仮定の下で、電気加熱式触媒200に蓄積される水分量が設定され、当該設定を前提として、目標熱量Emin及び閾温度Tth2が設定されることとしてもよい。つまり、目標熱量Eminを設定する際における上記の「所定量」とは、電気加熱式触媒200の周囲における湿度が所定値以下であり、且つ、車両MVの周囲の気温が、外気温取得部14で取得された値(Tamb)である状態で、ソーク時間(t)の間に電気加熱式触媒200の内部に蓄積される水分の量であってもよい。
 本実施形態では、図10のステップS13において、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給を停止させる処理が行われた後に、Tsenの取得(同図のステップS14)及び、Tsenに基づく異常判定(同図のステップS32)が行われる。このような態様に替えて、電気加熱式触媒200に対する発熱用電力の供給を停止させる処理が、異常判定の後に行われる態様であってもよい。
 以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
 本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、1つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと1つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

Claims (7)

  1.  電気加熱式触媒(200)の制御装置(10)であって、
     目標熱量を設定する熱量設定部(11)と、
     設定された前記目標熱量が前記電気加熱式触媒で生じるように、前記電気加熱式触媒に発電用電力を供給する処理、である電力供給処理を行う電力供給部(12)と、
     前記電気加熱式触媒の温度を取得する温度取得部(13)と、
     前記電気加熱式触媒に発電用電力を供給するための電力供給回路における異常、を判定する異常判定部(15)と、を備え、
     前記異常判定部は、
     前記電力供給処理が行われた際における前記電気加熱式触媒の到達温度と、所定の閾温度との比較に基づいて、前記電力供給回路における異常を判定する制御装置。
  2.  前記熱量設定部は、
     所定量の水分を含んだ状態の前記電気加熱式触媒を、所定の目標温度に到達させるまでに必要な熱量、として前記目標熱量を設定する、請求項1に記載の制御装置。
  3.  前記電気加熱式触媒は、内燃機関(100)を有する車両(MV)に搭載されるものであり、
     前記車両の周囲の気温を取得する外気温取得部(14)を更に備え、
     前記熱量設定部は、
     前記内燃機関が停止していた期間の長さ、であるソーク時間と、前記外気温取得部により取得された気温と、に基づいて前記目標熱量を設定する、請求項2に記載の制御装置。
  4.  前記所定量とは、
     前記電気加熱式触媒の周囲における湿度が所定値以上であり、且つ、前記車両の周囲の気温が、前記外気温取得部で取得された値である状態で、前記ソーク時間の間に前記電気加熱式触媒の内部に蓄積される水分の量であり、
     前記異常判定部は、
     前記電力供給処理が行われた際における前記電気加熱式触媒の到達温度が、前記閾温度よりも低いときには、前記電力供給回路に異常が生じていると判定する、請求項3に記載の制御装置。
  5.  前記所定値とは100%である、請求項4に記載の制御装置。
  6.  前記所定量とは、
     前記電気加熱式触媒の周囲における湿度が所定値以下であり、且つ、前記車両の周囲の気温が、前記外気温取得部で取得された値である状態で、前記ソーク時間の間に前記電気加熱式触媒の内部に蓄積される水分の量であり、
     前記異常判定部は、
     前記電力供給処理が行われた際における前記電気加熱式触媒の到達温度が、前記閾温度よりも高いときには、前記電力供給回路に異常が生じていると判定する、請求項3に記載の制御装置。
  7.  前記所定値とは0%である、請求項6に記載の制御装置。
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