車両の制御装置
【課題】エンジンと電気加熱式の触媒装置（ＥＨＣ）とを備えた車両において、エンジンおよび触媒装置を効率よく暖機する。
【解決手段】エンジンとＥＨＣとを備えた車両において、ＥＣＵは、エンジンおよびＥＨＣを暖機する際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合は、エンジンの点火時期を遅角させて触媒暖機を促進する触媒暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣを非通電とする。一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、ＥＣＵは、エンジンの点火時期を進角させてエンジン暖機を促進するエンジン暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣを通電させる。さらに、ＥＣＵは、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２未満である場合は、エンジンの間欠停止を禁止し、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合は、エンジンの間欠停止を許可する。
【解決手段】エンジンとＥＨＣとを備えた車両において、ＥＣＵは、エンジンおよびＥＨＣを暖機する際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合は、エンジンの点火時期を遅角させて触媒暖機を促進する触媒暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣを非通電とする。一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、ＥＣＵは、エンジンの点火時期を進角させてエンジン暖機を促進するエンジン暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣを通電させる。さらに、ＥＣＵは、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２未満である場合は、エンジンの間欠停止を禁止し、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合は、エンジンの間欠停止を許可する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する電気加熱式触媒（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｈｅａｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ、以下「ＥＨＣ」ともいう）を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
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電気的に加熱可能に構成されたＥＨＣが提案されている。
【０００３】
特開２００９−３５２２６号公報（特許文献１）には、エンジン、ＥＨＣ、モータ、バッテリを有するハイブリッド車両において、車両要求駆動力とバッテリ残存蓄電量とに基づいてエンジンの運転が必要と判断されたときに、ＥＨＣ温度とバッテリ残存蓄電量とに基づいてエンジン始動前後におけるＥＨＣの通電制御およびエンジンの運転制御を行なう点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３５２２６号公報
【特許文献２】特開２００１−１３０３５１号公報
【特許文献３】特開２００９−１２７５７９号公報
【特許文献４】特開平１０−２５２４５３号公報
【特許文献５】特開平１１−２１０４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたＥＨＣの通電制御およびエンジンの運転制御は、あくまでＥＨＣ温度とバッテリ残存蓄電量とに基づくものであり、エンジン本体の温度に基づくものではない。そのため、エンジン始動時において、ＥＨＣは通電により暖められた状態であるが、エンジン本体そのものは冷えた状態である場合も想定される。このような場合、エンジン始動後からしばらくの間はエンジン本体が冷えた状態でエンジンの運転が継続されることになり、燃費が悪化してしまうことが懸念される。
【０００６】
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、エンジンと電気加熱式の触媒装置とを備えた車両において、エンジンおよび触媒装置を効率よく暖機することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る制御装置は、エンジンと、エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置とを備えた車両を制御する。制御装置は、エンジンの水温を検出する検出部と、
エンジンの点火時期および触媒装置の通電量を制御する制御部とを備える。制御部は、エンジンおよび触媒装置を暖機する際、水温に応じて点火時期と通電量とを関連付けて変化させる。
【０００８】
好ましくは、制御部は、水温が第１温度未満である場合は点火時期を基準値よりも遅角させる触媒暖機制御を行ないつつ通電量を第１通電量とし、水温が第１温度以上である場合は点火時期を基準値よりも進角させるエンジン暖機制御を行ないつつ通電量を第１通電量よりも大きくする。
【０００９】
好ましくは、制御部は、水温が第１温度未満である場合は第１通電量を略零として触媒装置の通電を停止させる。
【００１０】
好ましくは、車両は、エンジンとともに車両駆動力を発生するモータをさらに備える。制御部は、水温が第１温度よりも高い第２温度未満である場合はエンジンを間欠的に停止する間欠運転を禁止し、水温が第２温度以上である場合は間欠運転を許容する。
【００１１】
好ましくは、制御部は、点火時期の遅角量と通電量とを水温に応じて連続的に変化させる。
【００１２】
好ましくは、車両は、触媒装置およびモータに供給するための電力を蓄える蓄電装置をさらに備える。制御部は、水温が第１温度以上である場合に、蓄電装置の出力許容電力が所定電力以下であるという条件、蓄電装置の蓄電量が所定量以下であるという条件、触媒装置の電気抵抗が所定値以下であるという条件の少なくともいずれかの条件を含む停止条件が成立したときは、触媒装置の通電を停止させる。
【００１３】
好ましくは、制御部は、停止条件が成立したことに応じて触媒装置の通電が停止された場合、水温が第１温度以上であるときは、エンジンの制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更する。
【００１４】
好ましくは、制御部は、水温が第１温度以上である場合に、触媒装置の電気抵抗が所定値以上であるときは、エンジンの制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更する。
【００１５】
好ましくは、制御部は、触媒装置の温度が所定温度以上である場合、水温に関わらず触媒装置の通電を停止するとともに、水温が第１温度未満であるときは、エンジンの制御態様を触媒暖機制御からエンジン暖機制御に変更する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エンジンと電気加熱式の触媒装置とを備えた車両において、エンジンおよび触媒装置を効率よく暖機することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車両の全体ブロック図である。
【図２】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】ＥＣＵの暖機制御態様をまとめた図である。
【図４】ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】エンジン水温ＴＨｗおよび触媒温度ＴＨｅｈｃの時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、以下「ＭＧ」という）２０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（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、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（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）２００と、を備える。
【００２０】
エンジン１０は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生する内燃機関である。エンジン１０の点火時期、燃料噴射量、吸入空気量などは、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて制御される。
【００２１】
ＭＧ２０は、第１ＭＧ２１と、第２ＭＧ２２とを含む。第１ＭＧ２１および第２ＭＧ２２は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。なお、以下の説明では、第１ＭＧ２１と第２ＭＧ２２とを区別して説明する必要がない場合には、第１ＭＧ２１と第２ＭＧ２２とを区別することなくＭＧ２０と記載する。
【００２２】
車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ２１の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行するハイブリッド車両である。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１ＭＧ２１へ伝達される経路である。
【００２３】
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１ＭＧ２１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ２２の回転軸および減速機５０に連結される。
【００２４】
ＰＣＵ６０とバッテリ７０とは、正極線ＰＬ１および負極線ＧＬ１で接続される。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて作動し、バッテリ７０からＭＧ２０に供給される電力、あるいは、ＭＧ２０からバッテリ７０に供給される電力を制御する。バッテリ７０は、ＭＧ２０を駆動するための電力を蓄える。バッテリ７０は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の直流の二次電池から成る。バッテリ７０の出力電圧は、たとえば２００ボルト程度である。なお、バッテリ７０に代えて、大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２５】
エンジン１０から排出される排気ガスは、車両１のフロア下に設けられた排気通路１３０を通って大気に排出される。排気通路１３０は、エンジン１０から車両１の後端部まで延在している。
【００２６】
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と、触媒を電気加熱可能に構成されたヒータと含んでで構成される。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知の構成を適用することができる。
【００２７】
ＰＣＵ６０とＥＨＣ１４０とは、正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２で接続される。ＥＨＣ１４０は、ＰＣＵ６０を介してバッテリ７０からの電力が供給される。正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２には、ＥＨＣ電源１００が設けられる。なお、バッテリ７０とＥＨＣ１４０との接続関係は図１に示すものに限定されない。
【００２８】
ＥＨＣ電源１００は、内部にリレーを備えており、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいてＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との接続状態を切り替える。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが閉じられると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１４０内のヒータが通電される（以下「ＥＨＣ通電」ともいう）。このＥＨＣ通電によって、ＥＨＣ１４０内の触媒が暖機される。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが開かれると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、ＥＨＣ通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００がＥＨＣ電源１００を制御することによってＥＨＣ１４０内のヒータの通電量（以下「ＥＨＣ通電量」ともいう）が制御される。
【００２９】
さらに、車両１は、電流センサ１５２、電圧センサ１５３、水温センサ１５４を備える。監視ユニット１５１は、バッテリ７０の状態（電流、電圧、温度など）を監視する。電流センサ１５２は、ＥＨＣ１４０を流れる電流Ｉｅｈｃを検出する。電圧センサ１５３は、ＥＨＣ１４０に印加される電圧Ｖｅｈｃを検出する。水温センサ１５４は、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）ＴＨｗを検出する。監視ユニット１５１の監視結果、電流センサ１５２、電圧センサ１５３、水温センサ１５４の検出結果は、ＥＣＵ２００に入力される。
【００３０】
ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムと各センサの検出結果とに基づいて所定の演算処理を実行し、その演算処理の結果で車両１が所望の状態となるように、エンジン１０およびＭＧ２０を制御する。
【００３１】
車両１は、上述したように、エンジン１０および第２ＭＧ２１の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。そのため、ＥＣＵ２００は、燃費向上を目的として、必要に応じてエンジン１０を間欠的に停止させる「間欠停止」を許容する。
【００３２】
ところで、ＥＨＣを備えない車両においては、触媒温度が活性温度（触媒が目標とする浄化性能を発揮する温度）に達していない場合、一般的に、触媒の暖機を促進するためにエンジンの点火時期を基準値よりも遅角させた状態でエンジンを運転させる制御（以下「触媒暖機制御」という）が実行される。この触媒暖機制御が実行された場合、通常制御時に比べて、触媒暖機が促進される一方、燃料の燃焼効率が悪く燃費が悪化する。また、触媒暖機が優先されて上述したエンジンの間欠停止も禁止されるため、さらに燃費が悪化する。
【００３３】
これに対し、本実施の形態による車両１のように、ＥＨＣを備える車両においては、触媒を電気加熱可能であるため、触媒暖機のためにエンジンを起動させる必要はなく、燃費向上が期待できる。その一方で、エンジンの起動頻度が減りエンジンそのものが暖機される機会が減るため、エンジン始動後からしばらくの間は、エンジンが冷えた状態でエンジンを運転せざるを得ない状況が生じる可能性がある。エンジンが冷えた状態（エンジン水温が低い状態）でエンジンを運転させると、冷損やフリクション増加、さらには冷間時の燃料増量制御などの影響で燃費が悪化してしまうことも考えられる。また、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えたエンジンにおいては、エンジン水温が低い場合にＥＧＲ装置の作動を遅らせる場合があるが、このような場合にはＥＧＲ装置による燃費向上効果を十分に得られないことも考えられる。
【００３４】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＥＨＣ１４０の暖機のためにエンジン１０を運転させる際、エンジン水温ＴＨｗに応じてエンジン点火時期とＥＨＣ通電量とを関連付けて変化させることで、エンジン１０およびＥＨＣ１４０を効率よく暖機して燃費最適化を実現する。具体的には、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１（たとえば０℃）未満である場合、上述した触媒暖機制御（点火時期遅角）を行なうことでエンジン１０およびＥＨＣ１４０を暖機し、ＥＨＣ通電は停止させる。一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、エンジン１０の点火時期を基準値よりも進角させた状態でエンジン１０を運転させる制御（以下「エンジン暖機制御」という）を行なうことでエンジン１０本体を効率よく暖機しつつ、ＥＨＣ通電を行なって触媒暖機を促進させる。この点が本発明の最も特徴的な点である。
【００３５】
図２は、ＥＣＵ２００が暖機制御を行なう場合のＥＣＵ２００の機能ブロック図である。図２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。
【００３６】
ＥＣＵ２００は、点火時期制御部２１０と、ＥＨＣ通電制御部２２０と、間欠制御部２３０とを含む。
【００３７】
点火時期制御部２１０は、エンジン１０およびＥＨＣ１４０の暖機のためにエンジン１０を運転させる際、水温センサ１５４が検出したエンジン水温ＴＨｗに応じて、点火時期を変化させる。具体的には、点火時期制御部２１０は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合、点火時期を基準値よりも遅角させる上述した触媒暖機制御を行なう。この触媒暖機制御によって点火時期を遅角させることにより、点火時期を遅角させない場合よりも、ＥＨＣ１４０の暖機が促進される。また、触媒暖機制御によってエンジン１０そのものも暖機されるが、点火時期を遅角させない場合に比べて燃料の燃焼効率が悪くエンジン水温ＴＨｗの上昇速度は遅くなる。したがって、触媒暖機制御は、エンジン暖機よりも触媒暖機を重視した制御といえる。
【００３８】
一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、点火時期制御部２１０は、点火時期を基準値よりも進角させる上述したエンジン暖機制御を行なう。このエンジン暖機制御は、エンジン１０の通常運転時と同様の制御であり、触媒暖機制御時に比べて燃料の燃焼効率が良くエンジン水温ＴＨｗの上昇速度は速くなるためエンジン暖機効果は高まる一方、触媒暖機効果は低下する。したがって、エンジン暖機制御は、触媒暖機よりもエンジン暖機を重視した制御といえる。
【００３９】
ＥＨＣ通電制御部２２０は、エンジン水温ＴＨｗに応じてＥＨＣ通電量を制御する。具体的には、ＥＨＣ通電制御部２２０は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合、エンジン制御態様が上述した触媒暖機制御でありエンジン１０によって触媒暖機が促進されていることを加味して、ＥＨＣ電源１００を制御してＥＨＣ通電を停止させる（ＥＨＣ通電量を略零にする）。なお、この際、ＥＨＣ通電量を連続的に制御可能であれば、ＥＨＣ通電量を略零とするのではなく、通常よりも低い電流をＥＨＣに通電させてもよい。いずれにしても、触媒暖機制御によって触媒暖機がエンジン１０によって促進されていることを加味して、ＥＨＣ通電量（ＥＨＣ１４０の消費電力）を抑制することが望ましい。また、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満であるような極寒時には、バッテリ７０の温度も非常に低くバッテリ７０の出力許容電力も制限されていることが想定されるため、バッテリ７０を保護する観点からもＥＨＣ通電量を抑制することが望ましい。
【００４０】
一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、ＥＨＣ通電制御部２２０は、エンジン制御態様が触媒暖機制御からエンジン暖機制御に変更されている（すなわちエンジン１０による触媒暖機効果が低下している）ことを加味して、ＥＨＣ電源１００を制御してＥＨＣ１４０を通電させる。これにより、触媒暖機がＥＨＣ通電によって促進される。
【００４１】
ＥＨＣ通電制御部２２０は、触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値が活性温度Ｔｔａｇに達した場合には、ＥＨＣ通電を停止させる。触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値は、たとえば、ＥＨＣ１４０を流れる電流Ｉｅｈｃの履歴およびエンジン１０の運転履歴などから算出すればよい。
【００４２】
間欠制御部２３０は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２（たとえば４０℃）未満である場合、エンジン暖機の促進を継続させるために、エンジン１０の間欠停止を禁止する。一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合は、エンジン１０が暖機されたものとして、エンジン１０の間欠停止を許容する。
【００４３】
図３は、上述した機能に基づくＥＣＵ２００の暖機制御態様をまとめた図である。ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＥＨＣ１４０を暖機する際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合は、点火時期を遅角させて触媒暖機を促進する触媒暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣ１４０を非通電とする。触媒暖機制御によって、触媒だけでなくエンジン１０も暖機されるが、点火時期を遅角している分だけエンジン暖機効果は低くなるため、エンジン水温ＴＨｗの上昇速度は遅い。
【００４４】
一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、ＥＣＵ２００は、点火時期を進角させてエンジン暖機を促進するエンジン暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣ１４０を通電させる。エンジン暖機制御によってエンジン暖機効果が高まるため、エンジン水温ＴＨｗの上昇速度は速くなる。この際、点火時期を進角している分だけ触媒暖機効果が低下するため、ＥＨＣ通電によって触媒暖機を促進する。これにより、触媒暖機を促進しつつ、エンジン１０を効率的にかつ早期に暖機することができる。
【００４５】
さらに、ＥＣＵ２００は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２未満である場合は、エンジン１０の間欠停止を禁止し、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合は、エンジン１０の間欠停止を許可する。上述したエンジン暖機制御によってエンジン１０が早期に暖機されるため、エンジン水温ＴＨｗが早期に温度Ｔ２に到達し、エンジン１０の間欠停止が早期に許可されることになる。したがって、エンジン１０の間欠停止による燃費向上も期待できる。
【００４６】
図４は、上述の機能を実現するためのＥＣＵ２００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、触媒を暖機する必要がある場合に予め定められた周期で繰り返し実行される。
【００４７】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ２００は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。また、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満でない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１４にてエンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上かつ温度Ｔ２未満であるか否かを判定する。
【００４８】
エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１１にて点火時期を遅角させて上述した触媒暖機制御を行ない、Ｓ１２にてＥＨＣ１４０を非通電とし、Ｓ１３にてエンジン１０の間欠停止を禁止する。
【００４９】
エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上かつ温度Ｔ２未満である場合（Ｓ１４にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１５にて点火時期を進角させて上述したエンジン暖機制御を行ない、Ｓ１６にてＥＨＣ１４０を通電させ、Ｓ１７にてエンジン１０の間欠停止を禁止する。
【００５０】
エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合（Ｓ１４にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１８にて上述したエンジン暖機制御を行なう。この際、後述するＳ２０にてエンジン１０の間欠停止が許可されるため、必要に応じてエンジン１０を停止させることが可能となる。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ１９にてＥＨＣ１４０を通電させる。この際、触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値が活性温度Ｔｔａｇに達した場合には、ＥＨＣ通電は停止される。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ２０にてエンジン１０の間欠停止を許可する。
【００５１】
図５は、上述したＥＣＵ２００の暖機制御を実行した場合のエンジン水温ＴＨｗおよび触媒温度ＴＨｅｈｃの時間変化を示す図である。
【００５２】
時刻ｔ１で暖機制御を開始する際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１よりも低いため、触媒暖機制御が行なわれる。これにより、触媒温度ＴＨｅｈｃが上昇し始める。この際、少し遅れてエンジン水温ＴＨｗも上昇し始める。
【００５３】
時刻ｔ２でエンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１を超えると、触媒暖機制御に代えてエンジン暖機制御が行なわれるとともに、ＥＨＣ通電が開始される。これにより、エンジン１０の暖機が促進されエンジン水温ＴＨｗの上昇速度が増加するとともに、ＥＨＣ通電によって触媒温度ＴＨｅｈｃの上昇速度も増加する。なお、図３では、時刻ｔ３で触媒温度ＴＨｅｈｃが活性温度Ｔｔａｇに達したためＥＨＣ通電が停止されている。
【００５４】
その後の時刻ｔ４でエンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２に達すると、エンジン１０の間欠停止が許可されて、エンジン１０が停止される。
【００５５】
仮に時刻ｔ１以前の暖機制御（触媒暖機制御かつＥＨＣ非通電）を時刻ｔ２以降も継続させた場合（一点鎖線参照）、エンジン水温ＴＨｗおよび触媒温度ＴＨｅｈｃは、一点鎖線に示す態様で推移する。この場合、図５に示すように、触媒温度ＴＨｅｈｃが活性温度Ｔｔａｇに達する時刻（ＥＨＣ通電を停止させる時刻）は時刻ｔ５となり、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２に達する時刻（エンジン１０の間欠停止が許可される時刻）は時刻ｔ６となる。
【００５６】
しかしながら、本実施の形態においては、時刻ｔ２で触媒暖機制御に代えてエンジン暖機制御を行なうとともにＥＨＣ通電を開始するため、エンジン水温ＴＨｗの上昇速度を増加させつつ、触媒温度ＴＨｅｈｃの上昇速度も増加させることができる。そのため、触媒温度ＴＨｅｈｃが活性温度Ｔｔａｇに達する時刻を時刻ｔ５から時刻ｔ３に短縮することができるとともに、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２に達する時刻を時刻ｔ６から時刻ｔ４に短縮することができる。すなわち、エンジン１０およびＥＨＣ１４０を効率よく暖機して燃費最適化を実現することができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合は触媒暖機制御（点火時期の遅角）によって触媒を暖機しつつＥＨＣ非通電とし、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合はエンジン暖機制御（点火時期の進角）によってエンジンそのものを効率よく暖機しつつＥＨＣを通電させて触媒を暖機する。そのため、エンジン早期暖機促進と触媒暖機とを両立させて燃費最適化を実現することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、通常のハイブリッド車両に本発明を適用したが、エンジンの停止頻度がより高く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。
【００５９】
＜変形例１＞
上述の実施の形態において、ＥＨＣ通電量を連続的に制御可能にＥＨＣ電源１００を構成した上で、エンジン点火時期およびＥＨＣ通電量をエンジン水温ＴＨｗに応じて連続的に変化させるようにしてもよい。たとえば、エンジン水温ＴＨｗの上昇に応じて点火時期の遅角量を連続的に小さくしつつＥＨＣ通電量を連続的に大きくするようにしてもよい。また、ＥＨＣ通電量に対する点火時期の遅角量の割合（＝点火時期遅角量／ＥＨＣ通電量）をエンジン水温ＴＨｗの上昇に応じて連続的に小さくするようにしてもよい。
【００６０】
このような変形によって、エンジン暖機に消費されるエネルギと触媒暖機に消費されるエネルギのバランスをより細かく調整することができ、燃費の更なる向上を期待できる。
【００６１】
＜変形例２＞
上述の実施の形態において、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合に、（ｉ）監視ユニット１５１の監視結果から算出されたバッテリ７０の出力許容電力が所定電力以下であるという条件、（ｉｉ）監視ユニット１５１の監視結果から算出されたバッテリ７０の蓄電量が所定量以下であるという条件、（ｉｉｉ）ＥＨＣ１４０の電気抵抗（＝電圧Ｖｅｈｃ／電流Ｉｅｈｃ）が通常範囲の下限値（短絡故障を判定するためのしきい値）以下であるという条件、のうちの少なくともいずれかの条件を含む停止条件が成立したとき、ＥＨＣ１４０とバッテリ７０とを切り離してＥＨＣ通電を停止させるとともに、停止条件が成立したことに応じてＥＨＣ通電を停止した場合にはエンジン制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更するようにしてもよい。
【００６２】
このような変形によって、ＥＨＣ１４０の短絡故障が生じた場合においてもバッテリ７０を適切に保護しつつ触媒暖機を促進することができる。
【００６３】
＜変形例３＞
上述の実施の形態において、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合に、ＥＨＣ１４０の電気抵抗（＝電圧Ｖｅｈｃ／電流Ｉｅｈｃ）が正常範囲の上限値（オープン故障を判定するためのしきい値）以上であるときは、ＥＨＣ１４０に十分な電流が流れず触媒加熱不足が懸念されるため、エンジン制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更するようにしてもよい。このような変形によって、ＥＨＣ１４０のオープン故障が生じた場合においても触媒を適切に暖機することができる。
【００６４】
＜変形例４＞
上述の実施の形態において、触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値が活性温度Ｔｔａｇ以上である場合はＥＨＣ通電は停止されるが、この際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満であるときは、触媒暖機不要として、エンジン制御態様を触媒暖機制御からエンジン暖機制御に変更するようにしてもよい。このような変形によって、エンジン１０を効率的に暖機して燃費向上を図ることができる。
【００６５】
今回開示された実施の形態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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００６６】
１ 車両、１０ エンジン、２０ モータジェネレータ、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、７０ バッテリ、８０ 駆動輪、１００ ＥＨＣ電源、１３０ 排気通路、１４０ ＥＨＣ、１５１ 監視ユニット、１５２ 電流センサ、１５３ 電圧センサ、１５４ 水温センサ、２００ ＥＣＵ、２１０ 点火時期制御部、２２０ 通電制御部、２３０ 間欠制御部、ＧＬ１，ＧＬ２ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する電気加熱式触媒（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｈｅａｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ、以下「ＥＨＣ」ともいう）を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
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電気的に加熱可能に構成されたＥＨＣが提案されている。
【０００３】
特開２００９−３５２２６号公報（特許文献１）には、エンジン、ＥＨＣ、モータ、バッテリを有するハイブリッド車両において、車両要求駆動力とバッテリ残存蓄電量とに基づいてエンジンの運転が必要と判断されたときに、ＥＨＣ温度とバッテリ残存蓄電量とに基づいてエンジン始動前後におけるＥＨＣの通電制御およびエンジンの運転制御を行なう点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３５２２６号公報
【特許文献２】特開２００１−１３０３５１号公報
【特許文献３】特開２００９−１２７５７９号公報
【特許文献４】特開平１０−２５２４５３号公報
【特許文献５】特開平１１−２１０４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたＥＨＣの通電制御およびエンジンの運転制御は、あくまでＥＨＣ温度とバッテリ残存蓄電量とに基づくものであり、エンジン本体の温度に基づくものではない。そのため、エンジン始動時において、ＥＨＣは通電により暖められた状態であるが、エンジン本体そのものは冷えた状態である場合も想定される。このような場合、エンジン始動後からしばらくの間はエンジン本体が冷えた状態でエンジンの運転が継続されることになり、燃費が悪化してしまうことが懸念される。
【０００６】
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、エンジンと電気加熱式の触媒装置とを備えた車両において、エンジンおよび触媒装置を効率よく暖機することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る制御装置は、エンジンと、エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置とを備えた車両を制御する。制御装置は、エンジンの水温を検出する検出部と、
エンジンの点火時期および触媒装置の通電量を制御する制御部とを備える。制御部は、エンジンおよび触媒装置を暖機する際、水温に応じて点火時期と通電量とを関連付けて変化させる。
【０００８】
好ましくは、制御部は、水温が第１温度未満である場合は点火時期を基準値よりも遅角させる触媒暖機制御を行ないつつ通電量を第１通電量とし、水温が第１温度以上である場合は点火時期を基準値よりも進角させるエンジン暖機制御を行ないつつ通電量を第１通電量よりも大きくする。
【０００９】
好ましくは、制御部は、水温が第１温度未満である場合は第１通電量を略零として触媒装置の通電を停止させる。
【００１０】
好ましくは、車両は、エンジンとともに車両駆動力を発生するモータをさらに備える。制御部は、水温が第１温度よりも高い第２温度未満である場合はエンジンを間欠的に停止する間欠運転を禁止し、水温が第２温度以上である場合は間欠運転を許容する。
【００１１】
好ましくは、制御部は、点火時期の遅角量と通電量とを水温に応じて連続的に変化させる。
【００１２】
好ましくは、車両は、触媒装置およびモータに供給するための電力を蓄える蓄電装置をさらに備える。制御部は、水温が第１温度以上である場合に、蓄電装置の出力許容電力が所定電力以下であるという条件、蓄電装置の蓄電量が所定量以下であるという条件、触媒装置の電気抵抗が所定値以下であるという条件の少なくともいずれかの条件を含む停止条件が成立したときは、触媒装置の通電を停止させる。
【００１３】
好ましくは、制御部は、停止条件が成立したことに応じて触媒装置の通電が停止された場合、水温が第１温度以上であるときは、エンジンの制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更する。
【００１４】
好ましくは、制御部は、水温が第１温度以上である場合に、触媒装置の電気抵抗が所定値以上であるときは、エンジンの制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更する。
【００１５】
好ましくは、制御部は、触媒装置の温度が所定温度以上である場合、水温に関わらず触媒装置の通電を停止するとともに、水温が第１温度未満であるときは、エンジンの制御態様を触媒暖機制御からエンジン暖機制御に変更する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エンジンと電気加熱式の触媒装置とを備えた車両において、エンジンおよび触媒装置を効率よく暖機することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車両の全体ブロック図である。
【図２】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】ＥＣＵの暖機制御態様をまとめた図である。
【図４】ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】エンジン水温ＴＨｗおよび触媒温度ＴＨｅｈｃの時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、以下「ＭＧ」という）２０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（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、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（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）２００と、を備える。
【００２０】
エンジン１０は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生する内燃機関である。エンジン１０の点火時期、燃料噴射量、吸入空気量などは、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて制御される。
【００２１】
ＭＧ２０は、第１ＭＧ２１と、第２ＭＧ２２とを含む。第１ＭＧ２１および第２ＭＧ２２は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。なお、以下の説明では、第１ＭＧ２１と第２ＭＧ２２とを区別して説明する必要がない場合には、第１ＭＧ２１と第２ＭＧ２２とを区別することなくＭＧ２０と記載する。
【００２２】
車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ２１の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行するハイブリッド車両である。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１ＭＧ２１へ伝達される経路である。
【００２３】
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１ＭＧ２１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ２２の回転軸および減速機５０に連結される。
【００２４】
ＰＣＵ６０とバッテリ７０とは、正極線ＰＬ１および負極線ＧＬ１で接続される。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて作動し、バッテリ７０からＭＧ２０に供給される電力、あるいは、ＭＧ２０からバッテリ７０に供給される電力を制御する。バッテリ７０は、ＭＧ２０を駆動するための電力を蓄える。バッテリ７０は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の直流の二次電池から成る。バッテリ７０の出力電圧は、たとえば２００ボルト程度である。なお、バッテリ７０に代えて、大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２５】
エンジン１０から排出される排気ガスは、車両１のフロア下に設けられた排気通路１３０を通って大気に排出される。排気通路１３０は、エンジン１０から車両１の後端部まで延在している。
【００２６】
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と、触媒を電気加熱可能に構成されたヒータと含んでで構成される。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知の構成を適用することができる。
【００２７】
ＰＣＵ６０とＥＨＣ１４０とは、正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２で接続される。ＥＨＣ１４０は、ＰＣＵ６０を介してバッテリ７０からの電力が供給される。正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２には、ＥＨＣ電源１００が設けられる。なお、バッテリ７０とＥＨＣ１４０との接続関係は図１に示すものに限定されない。
【００２８】
ＥＨＣ電源１００は、内部にリレーを備えており、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいてＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との接続状態を切り替える。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが閉じられると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１４０内のヒータが通電される（以下「ＥＨＣ通電」ともいう）。このＥＨＣ通電によって、ＥＨＣ１４０内の触媒が暖機される。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが開かれると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、ＥＨＣ通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００がＥＨＣ電源１００を制御することによってＥＨＣ１４０内のヒータの通電量（以下「ＥＨＣ通電量」ともいう）が制御される。
【００２９】
さらに、車両１は、電流センサ１５２、電圧センサ１５３、水温センサ１５４を備える。監視ユニット１５１は、バッテリ７０の状態（電流、電圧、温度など）を監視する。電流センサ１５２は、ＥＨＣ１４０を流れる電流Ｉｅｈｃを検出する。電圧センサ１５３は、ＥＨＣ１４０に印加される電圧Ｖｅｈｃを検出する。水温センサ１５４は、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）ＴＨｗを検出する。監視ユニット１５１の監視結果、電流センサ１５２、電圧センサ１５３、水温センサ１５４の検出結果は、ＥＣＵ２００に入力される。
【００３０】
ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムと各センサの検出結果とに基づいて所定の演算処理を実行し、その演算処理の結果で車両１が所望の状態となるように、エンジン１０およびＭＧ２０を制御する。
【００３１】
車両１は、上述したように、エンジン１０および第２ＭＧ２１の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。そのため、ＥＣＵ２００は、燃費向上を目的として、必要に応じてエンジン１０を間欠的に停止させる「間欠停止」を許容する。
【００３２】
ところで、ＥＨＣを備えない車両においては、触媒温度が活性温度（触媒が目標とする浄化性能を発揮する温度）に達していない場合、一般的に、触媒の暖機を促進するためにエンジンの点火時期を基準値よりも遅角させた状態でエンジンを運転させる制御（以下「触媒暖機制御」という）が実行される。この触媒暖機制御が実行された場合、通常制御時に比べて、触媒暖機が促進される一方、燃料の燃焼効率が悪く燃費が悪化する。また、触媒暖機が優先されて上述したエンジンの間欠停止も禁止されるため、さらに燃費が悪化する。
【００３３】
これに対し、本実施の形態による車両１のように、ＥＨＣを備える車両においては、触媒を電気加熱可能であるため、触媒暖機のためにエンジンを起動させる必要はなく、燃費向上が期待できる。その一方で、エンジンの起動頻度が減りエンジンそのものが暖機される機会が減るため、エンジン始動後からしばらくの間は、エンジンが冷えた状態でエンジンを運転せざるを得ない状況が生じる可能性がある。エンジンが冷えた状態（エンジン水温が低い状態）でエンジンを運転させると、冷損やフリクション増加、さらには冷間時の燃料増量制御などの影響で燃費が悪化してしまうことも考えられる。また、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えたエンジンにおいては、エンジン水温が低い場合にＥＧＲ装置の作動を遅らせる場合があるが、このような場合にはＥＧＲ装置による燃費向上効果を十分に得られないことも考えられる。
【００３４】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＥＨＣ１４０の暖機のためにエンジン１０を運転させる際、エンジン水温ＴＨｗに応じてエンジン点火時期とＥＨＣ通電量とを関連付けて変化させることで、エンジン１０およびＥＨＣ１４０を効率よく暖機して燃費最適化を実現する。具体的には、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１（たとえば０℃）未満である場合、上述した触媒暖機制御（点火時期遅角）を行なうことでエンジン１０およびＥＨＣ１４０を暖機し、ＥＨＣ通電は停止させる。一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、エンジン１０の点火時期を基準値よりも進角させた状態でエンジン１０を運転させる制御（以下「エンジン暖機制御」という）を行なうことでエンジン１０本体を効率よく暖機しつつ、ＥＨＣ通電を行なって触媒暖機を促進させる。この点が本発明の最も特徴的な点である。
【００３５】
図２は、ＥＣＵ２００が暖機制御を行なう場合のＥＣＵ２００の機能ブロック図である。図２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。
【００３６】
ＥＣＵ２００は、点火時期制御部２１０と、ＥＨＣ通電制御部２２０と、間欠制御部２３０とを含む。
【００３７】
点火時期制御部２１０は、エンジン１０およびＥＨＣ１４０の暖機のためにエンジン１０を運転させる際、水温センサ１５４が検出したエンジン水温ＴＨｗに応じて、点火時期を変化させる。具体的には、点火時期制御部２１０は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合、点火時期を基準値よりも遅角させる上述した触媒暖機制御を行なう。この触媒暖機制御によって点火時期を遅角させることにより、点火時期を遅角させない場合よりも、ＥＨＣ１４０の暖機が促進される。また、触媒暖機制御によってエンジン１０そのものも暖機されるが、点火時期を遅角させない場合に比べて燃料の燃焼効率が悪くエンジン水温ＴＨｗの上昇速度は遅くなる。したがって、触媒暖機制御は、エンジン暖機よりも触媒暖機を重視した制御といえる。
【００３８】
一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、点火時期制御部２１０は、点火時期を基準値よりも進角させる上述したエンジン暖機制御を行なう。このエンジン暖機制御は、エンジン１０の通常運転時と同様の制御であり、触媒暖機制御時に比べて燃料の燃焼効率が良くエンジン水温ＴＨｗの上昇速度は速くなるためエンジン暖機効果は高まる一方、触媒暖機効果は低下する。したがって、エンジン暖機制御は、触媒暖機よりもエンジン暖機を重視した制御といえる。
【００３９】
ＥＨＣ通電制御部２２０は、エンジン水温ＴＨｗに応じてＥＨＣ通電量を制御する。具体的には、ＥＨＣ通電制御部２２０は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合、エンジン制御態様が上述した触媒暖機制御でありエンジン１０によって触媒暖機が促進されていることを加味して、ＥＨＣ電源１００を制御してＥＨＣ通電を停止させる（ＥＨＣ通電量を略零にする）。なお、この際、ＥＨＣ通電量を連続的に制御可能であれば、ＥＨＣ通電量を略零とするのではなく、通常よりも低い電流をＥＨＣに通電させてもよい。いずれにしても、触媒暖機制御によって触媒暖機がエンジン１０によって促進されていることを加味して、ＥＨＣ通電量（ＥＨＣ１４０の消費電力）を抑制することが望ましい。また、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満であるような極寒時には、バッテリ７０の温度も非常に低くバッテリ７０の出力許容電力も制限されていることが想定されるため、バッテリ７０を保護する観点からもＥＨＣ通電量を抑制することが望ましい。
【００４０】
一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、ＥＨＣ通電制御部２２０は、エンジン制御態様が触媒暖機制御からエンジン暖機制御に変更されている（すなわちエンジン１０による触媒暖機効果が低下している）ことを加味して、ＥＨＣ電源１００を制御してＥＨＣ１４０を通電させる。これにより、触媒暖機がＥＨＣ通電によって促進される。
【００４１】
ＥＨＣ通電制御部２２０は、触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値が活性温度Ｔｔａｇに達した場合には、ＥＨＣ通電を停止させる。触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値は、たとえば、ＥＨＣ１４０を流れる電流Ｉｅｈｃの履歴およびエンジン１０の運転履歴などから算出すればよい。
【００４２】
間欠制御部２３０は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２（たとえば４０℃）未満である場合、エンジン暖機の促進を継続させるために、エンジン１０の間欠停止を禁止する。一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合は、エンジン１０が暖機されたものとして、エンジン１０の間欠停止を許容する。
【００４３】
図３は、上述した機能に基づくＥＣＵ２００の暖機制御態様をまとめた図である。ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＥＨＣ１４０を暖機する際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合は、点火時期を遅角させて触媒暖機を促進する触媒暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣ１４０を非通電とする。触媒暖機制御によって、触媒だけでなくエンジン１０も暖機されるが、点火時期を遅角している分だけエンジン暖機効果は低くなるため、エンジン水温ＴＨｗの上昇速度は遅い。
【００４４】
一方、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合、ＥＣＵ２００は、点火時期を進角させてエンジン暖機を促進するエンジン暖機制御を行ないつつ、ＥＨＣ１４０を通電させる。エンジン暖機制御によってエンジン暖機効果が高まるため、エンジン水温ＴＨｗの上昇速度は速くなる。この際、点火時期を進角している分だけ触媒暖機効果が低下するため、ＥＨＣ通電によって触媒暖機を促進する。これにより、触媒暖機を促進しつつ、エンジン１０を効率的にかつ早期に暖機することができる。
【００４５】
さらに、ＥＣＵ２００は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２未満である場合は、エンジン１０の間欠停止を禁止し、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合は、エンジン１０の間欠停止を許可する。上述したエンジン暖機制御によってエンジン１０が早期に暖機されるため、エンジン水温ＴＨｗが早期に温度Ｔ２に到達し、エンジン１０の間欠停止が早期に許可されることになる。したがって、エンジン１０の間欠停止による燃費向上も期待できる。
【００４６】
図４は、上述の機能を実現するためのＥＣＵ２００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、触媒を暖機する必要がある場合に予め定められた周期で繰り返し実行される。
【００４７】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ２００は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。また、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満でない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１４にてエンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上かつ温度Ｔ２未満であるか否かを判定する。
【００４８】
エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１１にて点火時期を遅角させて上述した触媒暖機制御を行ない、Ｓ１２にてＥＨＣ１４０を非通電とし、Ｓ１３にてエンジン１０の間欠停止を禁止する。
【００４９】
エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上かつ温度Ｔ２未満である場合（Ｓ１４にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１５にて点火時期を進角させて上述したエンジン暖機制御を行ない、Ｓ１６にてＥＨＣ１４０を通電させ、Ｓ１７にてエンジン１０の間欠停止を禁止する。
【００５０】
エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２以上である場合（Ｓ１４にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ１８にて上述したエンジン暖機制御を行なう。この際、後述するＳ２０にてエンジン１０の間欠停止が許可されるため、必要に応じてエンジン１０を停止させることが可能となる。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ１９にてＥＨＣ１４０を通電させる。この際、触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値が活性温度Ｔｔａｇに達した場合には、ＥＨＣ通電は停止される。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ２０にてエンジン１０の間欠停止を許可する。
【００５１】
図５は、上述したＥＣＵ２００の暖機制御を実行した場合のエンジン水温ＴＨｗおよび触媒温度ＴＨｅｈｃの時間変化を示す図である。
【００５２】
時刻ｔ１で暖機制御を開始する際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１よりも低いため、触媒暖機制御が行なわれる。これにより、触媒温度ＴＨｅｈｃが上昇し始める。この際、少し遅れてエンジン水温ＴＨｗも上昇し始める。
【００５３】
時刻ｔ２でエンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１を超えると、触媒暖機制御に代えてエンジン暖機制御が行なわれるとともに、ＥＨＣ通電が開始される。これにより、エンジン１０の暖機が促進されエンジン水温ＴＨｗの上昇速度が増加するとともに、ＥＨＣ通電によって触媒温度ＴＨｅｈｃの上昇速度も増加する。なお、図３では、時刻ｔ３で触媒温度ＴＨｅｈｃが活性温度Ｔｔａｇに達したためＥＨＣ通電が停止されている。
【００５４】
その後の時刻ｔ４でエンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２に達すると、エンジン１０の間欠停止が許可されて、エンジン１０が停止される。
【００５５】
仮に時刻ｔ１以前の暖機制御（触媒暖機制御かつＥＨＣ非通電）を時刻ｔ２以降も継続させた場合（一点鎖線参照）、エンジン水温ＴＨｗおよび触媒温度ＴＨｅｈｃは、一点鎖線に示す態様で推移する。この場合、図５に示すように、触媒温度ＴＨｅｈｃが活性温度Ｔｔａｇに達する時刻（ＥＨＣ通電を停止させる時刻）は時刻ｔ５となり、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２に達する時刻（エンジン１０の間欠停止が許可される時刻）は時刻ｔ６となる。
【００５６】
しかしながら、本実施の形態においては、時刻ｔ２で触媒暖機制御に代えてエンジン暖機制御を行なうとともにＥＨＣ通電を開始するため、エンジン水温ＴＨｗの上昇速度を増加させつつ、触媒温度ＴＨｅｈｃの上昇速度も増加させることができる。そのため、触媒温度ＴＨｅｈｃが活性温度Ｔｔａｇに達する時刻を時刻ｔ５から時刻ｔ３に短縮することができるとともに、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ２に達する時刻を時刻ｔ６から時刻ｔ４に短縮することができる。すなわち、エンジン１０およびＥＨＣ１４０を効率よく暖機して燃費最適化を実現することができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満である場合は触媒暖機制御（点火時期の遅角）によって触媒を暖機しつつＥＨＣ非通電とし、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合はエンジン暖機制御（点火時期の進角）によってエンジンそのものを効率よく暖機しつつＥＨＣを通電させて触媒を暖機する。そのため、エンジン早期暖機促進と触媒暖機とを両立させて燃費最適化を実現することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、通常のハイブリッド車両に本発明を適用したが、エンジンの停止頻度がより高く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。
【００５９】
＜変形例１＞
上述の実施の形態において、ＥＨＣ通電量を連続的に制御可能にＥＨＣ電源１００を構成した上で、エンジン点火時期およびＥＨＣ通電量をエンジン水温ＴＨｗに応じて連続的に変化させるようにしてもよい。たとえば、エンジン水温ＴＨｗの上昇に応じて点火時期の遅角量を連続的に小さくしつつＥＨＣ通電量を連続的に大きくするようにしてもよい。また、ＥＨＣ通電量に対する点火時期の遅角量の割合（＝点火時期遅角量／ＥＨＣ通電量）をエンジン水温ＴＨｗの上昇に応じて連続的に小さくするようにしてもよい。
【００６０】
このような変形によって、エンジン暖機に消費されるエネルギと触媒暖機に消費されるエネルギのバランスをより細かく調整することができ、燃費の更なる向上を期待できる。
【００６１】
＜変形例２＞
上述の実施の形態において、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合に、（ｉ）監視ユニット１５１の監視結果から算出されたバッテリ７０の出力許容電力が所定電力以下であるという条件、（ｉｉ）監視ユニット１５１の監視結果から算出されたバッテリ７０の蓄電量が所定量以下であるという条件、（ｉｉｉ）ＥＨＣ１４０の電気抵抗（＝電圧Ｖｅｈｃ／電流Ｉｅｈｃ）が通常範囲の下限値（短絡故障を判定するためのしきい値）以下であるという条件、のうちの少なくともいずれかの条件を含む停止条件が成立したとき、ＥＨＣ１４０とバッテリ７０とを切り離してＥＨＣ通電を停止させるとともに、停止条件が成立したことに応じてＥＨＣ通電を停止した場合にはエンジン制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更するようにしてもよい。
【００６２】
このような変形によって、ＥＨＣ１４０の短絡故障が生じた場合においてもバッテリ７０を適切に保護しつつ触媒暖機を促進することができる。
【００６３】
＜変形例３＞
上述の実施の形態において、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１以上である場合に、ＥＨＣ１４０の電気抵抗（＝電圧Ｖｅｈｃ／電流Ｉｅｈｃ）が正常範囲の上限値（オープン故障を判定するためのしきい値）以上であるときは、ＥＨＣ１４０に十分な電流が流れず触媒加熱不足が懸念されるため、エンジン制御態様をエンジン暖機制御から触媒暖機制御に変更するようにしてもよい。このような変形によって、ＥＨＣ１４０のオープン故障が生じた場合においても触媒を適切に暖機することができる。
【００６４】
＜変形例４＞
上述の実施の形態において、触媒温度ＴＨｅｈｃの推定値が活性温度Ｔｔａｇ以上である場合はＥＨＣ通電は停止されるが、この際、エンジン水温ＴＨｗが温度Ｔ１未満であるときは、触媒暖機不要として、エンジン制御態様を触媒暖機制御からエンジン暖機制御に変更するようにしてもよい。このような変形によって、エンジン１０を効率的に暖機して燃費向上を図ることができる。
【００６５】
今回開示された実施の形態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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００６６】
１ 車両、１０ エンジン、２０ モータジェネレータ、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、７０ バッテリ、８０ 駆動輪、１００ ＥＨＣ電源、１３０ 排気通路、１４０ ＥＨＣ、１５１ 監視ユニット、１５２ 電流センサ、１５３ 電圧センサ、１５４ 水温センサ、２００ ＥＣＵ、２１０ 点火時期制御部、２２０ 通電制御部、２３０ 間欠制御部、ＧＬ１，ＧＬ２ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置とを備えた車両の制御装置であって、
前記エンジンの水温を検出する検出部と、
前記エンジンの点火時期および前記触媒装置の通電量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記エンジンおよび前記触媒装置を暖機する際、前記水温に応じて前記点火時期と前記通電量とを関連付けて変化させる、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記水温が第１温度未満である場合は前記点火時期を基準値よりも遅角させる触媒暖機制御を行ないつつ前記通電量を第１通電量とし、前記水温が前記第１温度以上である場合は前記点火時期を前記基準値よりも進角させるエンジン暖機制御を行ないつつ前記通電量を前記第１通電量よりも大きくする、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記水温が前記第１温度未満である場合は前記第１通電量を略零として前記触媒装置の通電を停止させる、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記車両は、前記エンジンとともに車両駆動力を発生するモータをさらに備え、
前記制御部は、前記水温が前記第１温度よりも高い第２温度未満である場合は前記エンジンを間欠的に停止する間欠運転を禁止し、前記水温が前記第２温度以上である場合は前記間欠運転を許容する、請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記点火時期の遅角量と前記通電量とを前記水温に応じて連続的に変化させる、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両は、前記触媒装置および前記モータに供給するための電力を蓄える蓄電装置をさらに備え、
前記制御部は、前記水温が前記第１温度以上である場合に、前記蓄電装置の出力許容電力が所定電力以下であるという条件、前記蓄電装置の蓄電量が所定量以下であるという条件、前記触媒装置の電気抵抗が所定値以下であるという条件の少なくともいずれかの条件を含む停止条件が成立したときは、前記触媒装置の通電を停止させる、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記停止条件が成立したことに応じて前記触媒装置の通電が停止された場合、前記水温が前記第１温度以上であるときは、前記エンジンの制御態様を前記エンジン暖機制御から前記触媒暖機制御に変更する、請求項６に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記水温が前記第１温度以上である場合に、前記触媒装置の電気抵抗が所定値以上であるときは、前記エンジンの制御態様を前記エンジン暖機制御から前記触媒暖機制御に変更する、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記触媒装置の温度が所定温度以上である場合、前記水温に関わらず前記触媒装置の通電を停止するとともに、前記水温が前記第１温度未満であるときは、前記エンジンの制御態様を前記触媒暖機制御から前記エンジン暖機制御に変更する、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置とを備えた車両の制御装置であって、
前記エンジンの水温を検出する検出部と、
前記エンジンの点火時期および前記触媒装置の通電量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記エンジンおよび前記触媒装置を暖機する際、前記水温に応じて前記点火時期と前記通電量とを関連付けて変化させる、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記水温が第１温度未満である場合は前記点火時期を基準値よりも遅角させる触媒暖機制御を行ないつつ前記通電量を第１通電量とし、前記水温が前記第１温度以上である場合は前記点火時期を前記基準値よりも進角させるエンジン暖機制御を行ないつつ前記通電量を前記第１通電量よりも大きくする、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記水温が前記第１温度未満である場合は前記第１通電量を略零として前記触媒装置の通電を停止させる、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記車両は、前記エンジンとともに車両駆動力を発生するモータをさらに備え、
前記制御部は、前記水温が前記第１温度よりも高い第２温度未満である場合は前記エンジンを間欠的に停止する間欠運転を禁止し、前記水温が前記第２温度以上である場合は前記間欠運転を許容する、請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記点火時期の遅角量と前記通電量とを前記水温に応じて連続的に変化させる、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両は、前記触媒装置および前記モータに供給するための電力を蓄える蓄電装置をさらに備え、
前記制御部は、前記水温が前記第１温度以上である場合に、前記蓄電装置の出力許容電力が所定電力以下であるという条件、前記蓄電装置の蓄電量が所定量以下であるという条件、前記触媒装置の電気抵抗が所定値以下であるという条件の少なくともいずれかの条件を含む停止条件が成立したときは、前記触媒装置の通電を停止させる、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記停止条件が成立したことに応じて前記触媒装置の通電が停止された場合、前記水温が前記第１温度以上であるときは、前記エンジンの制御態様を前記エンジン暖機制御から前記触媒暖機制御に変更する、請求項６に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記水温が前記第１温度以上である場合に、前記触媒装置の電気抵抗が所定値以上であるときは、前記エンジンの制御態様を前記エンジン暖機制御から前記触媒暖機制御に変更する、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記触媒装置の温度が所定温度以上である場合、前記水温に関わらず前記触媒装置の通電を停止するとともに、前記水温が前記第１温度未満であるときは、前記エンジンの制御態様を前記触媒暖機制御から前記エンジン暖機制御に変更する、請求項４に記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２４１４７（Ｐ２０１２−２２４１４７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１９１１（Ｐ２０１１−９１９１１）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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