(57)【要約】【課題】電気加熱式触媒の発熱体がＮＴＣ特性を有する場合において、電気加熱式触媒の異常を精度良く検出する。【解決手段】本発明は、電気加熱式触媒の通電開始から所定のタイミングまでの期間である所定期間において、電気加熱式触媒へ実際に供給された電力の積算値である実通電と、前記所定期間における目標電力の積算値である目標通電量とに基づいて、目標通電量に対する実通電量の到達率に相関するパラメータである到達率パラメータを演算し、その到達率パラメータに基づいて、電気加熱式触媒の異常を検出する、電気加熱式触媒の異常検出装置である。そして、本発明においては、前記所定のタイミングが、電気加熱式触媒の通電開始後において、実電力が目標電力と同等の電力に達するタイミング又はそれより前のタイミングに設定されるようにした。【選択図】図７
2020115005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱し且つ温度が低いときは高いときよりも電気抵抗が大きくなる発熱体、及び排気浄化触媒を含んで構成され、内燃機関の排気通路に配置される、電気加熱式触媒と、
前記電気加熱式触媒に印加される電圧である印加電圧と単位時間あたりに前記電気加熱式触媒を流れる電流である触媒電流との積である電力が、前記電気加熱式触媒へ供給すべき電力の目標値である目標電力となるように、前記印加電圧を調整するものであって、所定の上限値以下の電圧を前記電気加熱式触媒へ印加することで該電気加熱式触媒へ供給することができる電力が前記目標電力より小さい場合は、前記印加電圧が前記所定の上限値と同等の電圧となるように調整する、通電手段と、
前記通電手段が前記電気加熱式触媒に対する前記印加電圧の印加を開始した時点から所定のタイミングまでの期間である所定期間において、前記電気加熱式触媒へ実際に供給された電力の積算値である実通電量を演算する、第１演算手段と、
前記所定期間における前記目標電力の積算値である目標通電量を演算する、第２演算手段と、
前記第２演算手段によって演算される前記目標通電量に対する前記第１演算手段によって演算される前記実通電量の到達率に相関するパラメータである、到達率パラメータを演算する、第３演算手段と、
前記第３演算手段によって演算される前記到達率パラメータに基づいて、前記電気加熱式触媒の異常を検出する、検出手段と、
を備える、電気加熱式触媒の異常検出装置であって、
前記所定のタイミングは、前記通電手段が前記電気加熱式触媒への前記印加電圧の印加を開始した後において、前記実電力が前記目標電力と同等の電力に達するタイミング以前のタイミングである、
電気加熱式触媒の異常検出装置。
【請求項２】
前記所定のタイミングは、前記通電手段が前記電気加熱式触媒への前記印加電圧を開始した後において、前記実電力が前記目標電力と同等の電力に達するタイミングである、
請求項１に記載の電気加熱式触媒の異常検出装置。
【請求項３】
前記第３演算手段は、前記第２演算手段によって演算される前記目標通電量に対する前記第１演算手段によって演算される前記実通電量の比である通電量比を、前記到達率パラメータとして演算するものであり、
前記検出手段は、前記第３演算手段によって演算される前記通電量比が所定比より小さければ、前記電気加熱式触媒が異常であると判定する、
請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱式触媒の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置として、通電により発熱する発熱体が併設された排気浄化触媒（以下、「電気加熱式触媒」と記す場合もある。）を備えたものが知られている。斯様な内燃機関の排気浄化装置によれば、内燃機関の始動に先立って電気加熱式触媒へ通電することで、内燃機関の始動時や始動直後の排気エミッションを少なく抑えることが可能になる。
【０００３】
ところで、上記電気加熱式触媒に異常が発生すると、規定量の電気エネルギを投入しても、電気加熱式触媒の温度が目標温度まで上昇しなくなる可能性がある。これに対し、従来では、電気加熱式触媒に実際に供給された電力（以下、「実電力」と記す場合もある。）の積算値と基準電力の積算値とを比較することで、電気加熱式触媒の異常を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２０４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気加熱式触媒の発熱体が、ＳｉＣ等のように温度が高いときは低いときよりも電気抵抗が小さくなる基材（すなわち、ＮＴＣ特性を有する基材）で形成される場合は、実電力が発熱体の温度の影響を受けることで、異常検出精度が低くなる可能性がある。特に、発熱体の電気抵抗が小さくなる高温時は、電気加熱式触媒を単位時間あたりに流れる電流が大きくなり易い。それにより、たとえ電気加熱式触媒が異常であっても、実電力と基準電力との乖離が小さくなることで、実電力の積算値と基準電力の積算値との乖離量も小さくなり得る。そのため、電気加熱式触媒の異常を精度良く検出することができない虞がある。
【０００６】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気加熱式触媒の発熱体がＮＴＣ特性を有する場合において、電気加熱式触媒の異常を精度良く検出することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、電気加熱式触媒の通電開始から所定のタイミングまでの期間である所定期間に電気加熱式触媒へ実際に供給された電力の積算値である実通電の、目標通電量に対する到達率に基づいて、電気加熱式触媒の異常を検出する異常検出装置において、所定のタイミングが、電気加熱式触媒の通電開始後の、実電力が目標電力と同等の電力に達するタイミング又はそれより前のタイミングに設定されるようにした。
【０００８】
詳細には、本発明は、通電により発熱し且つ温度が低いときは高いときよりも電気抵抗が大きくなる発熱体、及び排気浄化触媒を含んで構成され、内燃機関の排気通路に配置される、電気加熱式触媒と、前記電気加熱式触媒に印加される電圧である印加電圧と単位時間あたりに前記電気加熱式触媒を流れる電流である触媒電流との積である電力が、前記電
気加熱式触媒へ供給すべき電力の目標値である目標電力となるように、前記印加電圧を調整するものであって、所定の上限値以下の電圧を前記電気加熱式触媒へ印加することで該電気加熱式触媒へ供給することができる電力が前記目標電力より小さい場合は、前記印加電圧が前記所定の上限値と同等の電圧となるように調整する、通電手段と、前記通電手段が前記電気加熱式触媒に対する前記印加電圧の印加を開始した時点から所定のタイミングまでの期間である所定期間において、前記電気加熱式触媒へ実際に供給された電力の積算値である実通電量を演算する、第１演算手段と、前記所定期間における前記目標電力の積算値である目標通電量を演算する、第２演算手段と、前記第２演算手段によって演算される前記目標通電量に対する前記第１演算手段によって演算される前記実通電量の到達率に相関するパラメータである、到達率パラメータを演算する、第３演算手段と、前記第３演算手段によって演算される前記到達率パラメータに基づいて、前記電気加熱式触媒の異常を検出する、検出手段と、を備える、電気加熱式触媒の異常検出装置である。そして、本発明に係る電気加熱式触媒では、前記所定のタイミングが、前記通電手段が前記電気加熱式触媒への前記印加電圧の印加を開始した後において、前記実電力が前記目標電力と同等の電力に達するタイミング以前のタイミングに設定されるようにした。
【０００９】
電気加熱式触媒を搭載した車両等では、例えば、内燃機関が冷間始動される場合等のように、電気加熱式触媒（排気浄化触媒）の温度が低い場合に、内燃機関の始動に先立って通電手段が電気加熱式触媒へ印加電圧を印加（通電）することで、発熱体を発熱させて、排気浄化触媒を予熱する。その際、通電手段は、電気加熱式触媒に印加される電圧（印加電圧）と単位時間あたりに電気加熱式触媒を流れる電流（触媒電流）との積（乗算値）である電力が、電気加熱式触媒へ供給すべき電力の目標値である目標電力となるように、印加電圧を調整する。ここでいう目標電力は、例えば、電気加熱式触媒へ電力を供給するための機器（例えば、バッテリ、発電機、ＤＣ／ＤＣコンバータ等）の構造や性能、およびまたは通電開始時における電気加熱式触媒の温度等に応じて設定される一定値である。
【００１０】
ここで、電気加熱式触媒（発熱体）がＮＴＣ特性を有する場合は、その温度が低いときは高いときに比べ、電気加熱式触媒の電気抵抗が大きくなる傾向がある。そのため、電気加熱式触媒の通電開始直後のように、電気加熱式触媒の温度が比較的低いときは、電気加熱式触媒の電気抵抗が比較的大きくなる。一方、電気加熱式触媒へ印加可能な電圧は、電気加熱式触媒へ電力を供給するための機器の構造や性能等に応じた所定の上限値に制限される。よって、電気加熱式触媒がＮＴＣ特性を有していると、電気加熱式触媒の通電開始直後のように、電気加熱式触媒の温度が比較的低いことに起因する電気抵抗の増加が生じているときに、印加電圧が上記所定の上限値に制限されることで、触媒電流が過少になる。その結果、電気加熱式触媒の通電開始直後では、電気加熱式触媒へ実際に供給される電力（実電力）が目標電力より小さくなる。ただし、電気加熱式触媒の通電時間が長くなるにつれ、電気加熱式触媒の温度が上昇していくと、それに伴って電気加熱式触媒の電気抵抗が小さくなっていくため、触媒電流が大きくなっていく。そして、電気加熱式触媒の通電途中において、電気加熱式触媒の温度がある程度高くなると、上記印加電圧が所定の上限値以下に制限されていても、目標電力と同等の実電力が電気加熱式触媒へ供給されるようになる。その結果、電気加熱式触媒がＮＴＣ特性を有する場合であっても、内燃機関の始動時や始動直後における電気加熱式触媒の浄化性能を高めることができる。
【００１１】
ところで、発熱体や電極等が酸化したり又はクラックを生じたりするような異常が電気加熱式触媒に発生すると、電気加熱式触媒の電気抵抗が正常時より大きくなる可能性がある。そのような場合は、実電力と目標電力との乖離が大きくなり易いため、内燃機関の始動前の限られた時間内で電気加熱式触媒を効果的に予熱することが困難になる可能性もある。そのため、上記したような異常を精度良く検出する必要がある。
【００１２】
しかしながら、電気加熱式触媒（発熱体）がＮＴＣ特性を有する場合は、前述したよう
に、電気加熱式触媒の温度が高いときは低いときに比べ、電気加熱式触媒の電気抵抗が小さくなることで、該電気加熱式触媒へ供給される実電力が大きくなる。これにより、電気加熱式触媒の通電期間がある程度長くなると、電気加熱式触媒の昇温に伴って該電気加熱式触媒の電気抵抗が小さくなるため、たとえ電気加熱式触媒が異常であっても、実電力が目標電力と同等の電力まで増加し得る。そして、実電力が目標電力と同等の電力まで増加した後は、たとえ電気加熱式触媒が異常であっても、目標通電量に対する実通電量の到達率（以下、単に「到達率」と記す場合もある。）が大きくなる可能性がある。
【００１３】
これに対し、本発明の異常検出装置では、電気加熱式触媒の通電開始から所定期間が経過した時点（所定のタイミング）における到達率に基づいて電気加熱式触媒の異常を検出するにあたり、上記所定のタイミングが、電気加熱式触媒の通電開始後において実電力が目標電力と同等の電力に達するタイミング以前のタイミングに設定されるようにした。これによれば、電気加熱式触媒の温度が比較的低いときの到達率、言い換えると、実電力と目標電力との間に電気加熱式触媒の異常に起因する乖離が発現し易いときの到達率、に基づいて、電気加熱式触媒の異常検出処理が行われることになる。その結果、電気加熱式触媒の異常を精度良く検出することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明における所定のタイミングは、電気加熱式触媒の通電開始後において、実電力が目標電力と同等の電力に達するタイミングに設定されてもよい。これは、実電力が目標電力と同等の電力に達するタイミングでは、それより前のタイミングに比べ、電気加熱式触媒が正常である場合の到達率と電気加熱式触媒が異常である場合の到達率との差が大きくなり易いためである。これにより、電気加熱式触媒の異常を、より精度良く検出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る第３演算手段は、目標通電量に対する実通電量の比である通電量比を、到達率パラメータとして演算してもよい。その場合、検出手段は、第３演算手段によって演算される通電量比が所定比より小さければ、電気加熱式触媒が異常であると判定してもよい。
【００１６】
前述したように、電気加熱式触媒が異常である場合は正常である場合に比べ、電気加熱式触媒の電気抵抗が大きくなる。そのため、通電量比も、電気加熱式触媒が正常である場合よりも異常である場合の方が小さくなる。特に、電気加熱式触媒が異常である場合における通電量比は、実電力が目標電力と同等の電力に達した後に比べ、実電力が目標電力と同等の電力に達する以前の方が小さくなり易い。よって、上記した所定のタイミングにおける通電量比と所定比とを比較する方法で、電気加熱式触媒の異常検出処理が行われれば、電気加熱式触媒が正常であるか又は異常であるかを精度良く判別することができる。なお、ここでいう「所定比」は、上記した所定のタイミングにおける通電量比が該所定比より小さければ、電気加熱式触媒が異常であると判定することができる値である。すなわち、「所定比」は、上記した所定のタイミングにおける通電量比が該所定比を下回ると、内燃機関の始動前の限られた時間内に電気加熱式触媒を効果的に予熱することが困難になる値である。
【００１７】
なお、本発明に係る到達率パラメータは、通電量比に限定されるものではなく、例えば、第１演算手段によって演算される実通電量と第２演算手段によって演算される目標通電量との差である通電量差を用いることもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電気加熱式触媒の発熱体がＮＴＣ特性を有する場合において、電気加熱式触媒の異常を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用する車両の概略構成を示す図である。
【図２】ＥＨＣの概略構成を示す図である。
【図３】ソーク時間と床温Ｔｃａｔとの相関を示す図である。
【図４】ＥＨＣの通電開始から通電終了までの期間における、実電力Ｗｒと、実通電量ΣＷｒと、触媒担体の床温Ｔｃａｔと、の経時変化を示す図である。
【図５】触媒担体の床温ＴｃａｔとＥＨＣの電気抵抗Ｒｃａｔとの相関を示す図である。
【図６】ＥＨＣに異常が発生している状態でプレヒート処理を行った場合における、実電力Ｗｒと、実通電量ΣＷｒと、通電量比Ｐｒｗと、の経時変化を示す図である。
【図７】実施例に係る異常検出処理においてＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
＜実施例＞
図１は、本発明が適用される車輌の概略構成を示す図である。図１において、車両１００は、駆動輪である車輪５８を駆動するためのハイブリッドシステムを搭載している。ハイブリッドシステムは、内燃機関１と、動力分割機構５１と、電動モータ５２と、発電機５３と、バッテリ５４と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）５５と、車軸（ドライブシャフト）５６と、減速機５７と、を備える。
【００２２】
内燃機関１は、複数の気筒１ａを有する火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）であり、各気筒１ａ内で形成される混合気に着火するための点火プラグ１ｂを備えている。なお、図１に示す例では、内燃機関１は、４つの気筒を有しているが、３つ以下の気筒を有するものでもよく、若しくは５つ以上の気筒を有するものでもよい。また、内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）であってもよい。内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）は、動力分割機構５１を介して発電機５３の回転軸と電動モータ５２の回転軸とに連結されている。
【００２３】
発電機５３の回転軸は、動力分割機構５１を介して内燃機関１のクランクシャフトと連結されており、主としてクランクシャフトの運動エネルギを利用して発電を行う。また、発電機５３は、内燃機関１を始動させる際に動力分割機構５１を介してクランクシャフトを回転駆動することにより、スタータモータとして働くこともできる。また、発電機５３によって発電された電力は、ＰＣＵ５５を介してバッテリ５４に蓄えられ、或いは電動モータ５２へ供給される。
【００２４】
電動モータ５２の回転軸は、減速機５７を介して車軸５６と連結されており、バッテリ５４又は発電機５３からＰＣＵ５５を介して供給される電力を利用して車輪５８を回転駆動する。また、電動モータ５２の回転軸は、動力分割機構５１にも連結されており、内燃機関１を補助して車輪５８を回転駆動することもできる。
【００２５】
動力分割機構５１は、遊星歯車装置で構成されており、内燃機関１と電動モータ５２と発電機５３との間で動力の分割を行う。例えば、動力分割機構５１は、内燃機関１を最も効率の良い運転領域で運転させつつ、発電機５３の発電量を調整して電動モータ５２を作動させることによって、車両１００の走行速度を調整する。
【００２６】
ＰＣＵ５５は、インバータ、昇圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を含んで構成されており、バッテリ５４から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ５２へ供給したり、発電機５３から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ５４に供給したり、インバータとバッテリ５４との間で授受される電力を変圧したり、バッテリ５４から後述の電気加熱式触媒（ＥＨＣ：Electric Heated Catalyst）２へ供給される電力の電圧を変圧したりする。
【００２７】
ここで、内燃機関１は、気筒１ａ内又は吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）を具備しており、該燃料噴射弁から噴射された燃料と空気とで形成される混合気を上記点火プラグ１ｂで着火及び燃焼させることで熱エネルギを発生させ、その熱エネルギによってクランクシャフトを回転駆動する。
【００２８】
斯様な内燃機関１には、吸気管１０が接続されている。吸気管１０は、大気中から取り込まれた新気（空気）を内燃機関１の気筒へ導くものである。吸気管１０の途中には、エアフローメータ１２及びスロットル弁１３が配置されている。エアフローメータ１２は、内燃機関１へ供給される空気の質量（吸入空気量）に相関する電気信号を出力する。スロットル弁１３は、吸気管１０内の通路断面積を変更することで内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２９】
また、内燃機関１には、排気管１１が接続されている。排気管１１は、内燃機関１の気筒内で燃焼された既燃ガス（排気）を流通させる。排気管１１の途中には、通電により発熱する発熱体が併設された排気浄化触媒であるＥＨＣ２が設けられている。ＥＨＣ２より上流側の排気管１１には空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）１４及び第１排気温度センサ１５が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１４は、排気の空燃比に相関する電気信号を出力する。第１排気温度センサ１５は、ＥＨＣ２へ流入する排気の温度に相関する電気信号を出力する。また、ＥＨＣ２より下流側の排気管１１には、第２排気温度センサ１６が設けられている。第２排気温度センサ１６は、ＥＨＣ２から流出する排気の温度に相関する電気信号を出力する。なお、第１排気温度センサ１５と第２排気温度センサ１６とのうち、何れか一方のみが排気管１１に設けられるようにしてもよい。
【００３０】
このように構成されたハイブリッドシステムには、ＥＣＵ（Electronic Control Unit
）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、エアフローメータ１２、Ａ／Ｆセンサ１４、第１排気温度センサ１５、及び第２排気温度センサ１６等の各種センサに加え、アクセルポジションセンサ１７と電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ１７は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力するセンサである。
【００３２】
ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１及びその周辺機器（例えば、点火プラグ１ｂ、スロットル弁１３、燃料噴射弁、ＥＨＣ２等）と、電動モータ５２と、発電機５３と、ＰＣＵ５５と、ＥＨＣ２と、を制御する。なお、ＥＣＵ２０は、ハイブリッドシステム全体を制御するＥＣＵと、内燃機関１及びその周辺機器を制御するためのＥＣＵと、に分割されていてもよい。
【００３３】
次に、ＥＨＣ２の概略構成について図２に基づいて説明する。なお、図２中の矢印は、排気の流れ方向を示している。ＥＨＣ２は、円柱状に形成された触媒担体３と、触媒担体３を覆う筒状の内筒６と、内筒６を覆う筒状のケース４と、を備えている。それら触媒担体３と内筒６とケース４とは同軸に配置されている。
【００３４】
触媒担体３は、排気の流れ方向に延在する複数の通路がハニカム状に配置された構造体であり、該構造体の外形は、円柱状に成形されている。触媒担体３には、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ（NOX Storage Reduction）触媒）、選択還元型触媒（Ｓ
ＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）、或いはそれらを組み合わせた排気浄化
触媒３１が担持されている。なお、本実施例における触媒担体３は、多孔質のセラミック（ＳｉＣ）などのように、比較的電気抵抗が大きく、且つその温度が低いときは高いときよりも電気抵抗が大きくなる基材（すなわち、ＮＴＣ特性を有する基材）により形成され、発熱体として機能する。
【００３５】
内筒６は、電気伝導率が低く、且つ、耐熱性が高い絶縁材（例えば、アルミナ、或いはステンレス鋼材の表面に絶縁層をコートしたもの）を円筒状に成形したものである。内筒６は、該内筒６の内径が触媒担体３の外径より大きくなるように形成される。
【００３６】
ケース４は、触媒担体３及び内筒６を収容する金属製（たとえば、ステンレス鋼材）の筐体である。ケース４は、内筒６の外径より大きな内径を有する筒部と、該筒部の上流側端部に連結される上流側コーン部と、該筒部の下流側端部に連結される下流側コーン部と、を備えている。上流側コーン部と下流側コーン部は、筒部から離間するほど内径が小さくなるテーパ状に成形されている。
【００３７】
内筒６の内周面と触媒担体３の外周面との間、並びにケース４の内周面と内筒６の外周面との間には、筒状のマット部材５が圧入される。マット部材５は、電気伝導率が低く、且つ緩衝性が高い絶縁材（例えば、アルミナ繊維マットなどの無機繊維マット）により形成される。
【００３８】
ケース４の外周面における互いに対向する２箇所には、該ケース４とマット部材５と内筒６を貫通する一対の貫通孔９が設けられている。各貫通孔９には、電極７が設けられている。各電極７は、触媒担体３の外周面に沿って周方向及び軸方向に延在する表面電極７ａと、該表面電極７ａの外周面から前記貫通孔９を通ってケース４の外部へ延びる軸電極７ｂと、を備えている。
【００３９】
ケース４における貫通孔９の周縁部には、軸電極７ｂを支持する支持部材８が設けられている。支持部材８は、ケース４と軸電極７ｂとの間の環状の開口部を覆うように形成される。なお、支持部材８は、電気伝導率が低い絶縁体により形成され、軸電極７ｂとケース４との短絡を抑制する。
【００４０】
また、軸電極７ｂは、供給電力制御部１８及びＰＣＵ５５を介してバッテリ５４の出力端子に接続されている。供給電力制御部１８は、ＥＣＵ２０によって制御され、バッテリ５４からＰＣＵ５５を介して電極７へ電圧を印加（ＥＨＣ２の通電）したり、バッテリ５４からＰＣＵ５５を介してＥＨＣ２へ印加される電圧（印加電圧）の大きさを調整したり、単位時間あたりにＥＨＣ２の電極７間を流れる電流（触媒電流）を検出したりする機能を有する。
【００４１】
このように構成されたＥＨＣ２によれば、供給電力制御部１８がバッテリ５４からＰＣＵ５５を介して電極７へ電圧を印加することで、ＥＨＣ２への通電が為されると、触媒担体３が電気抵抗となって発熱する。これにより、触媒担体３に担持されている排気浄化触媒３１が加熱される。よって、排気浄化触媒３１の温度が低いときにＥＨＣ２への通電が行われれば、排気浄化触媒３１を速やかに昇温させることができる。特に、内燃機関１の始動に先立って、ＥＨＣ２への通電が行われれば、内燃機関１の始動時及び始動直後における排気エミッションを少なく抑えることができる。
【００４２】
ここで、本実施例におけるＥＨＣ２の制御方法について説明する。先ず、ハイブリッドシステムが起動状態（車両が走行可能な状態）にあるときに、内燃機関１が停止状態にあり、且つ触媒担体３の温度が所定温度（例えば、触媒担体３に担持されている排気浄化触媒３１が活性する温度）より低ければ、ＥＨＣ２へ通電されるように供給電力制御部１８が制御される。
【００４３】
詳細には、ハイブリッドシステムが起動されたときに、先ず、ＥＣＵ２０がバッテリ５４のＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。ＳＯＣは、バッテリ５４が蓄えることがで
きる最大の電力量（満充電時に蓄えられている電力の容量）に対して現時点で放電可能な電力量の割合であり、バッテリ５４の充放電電流を積算することにより求められる。
【００４４】
また、ＥＣＵ２０は、ハイブリッドシステムの起動時における触媒担体３の中心部分の温度（以下、「床温」と記す場合もある。）を取得する。その際の床温は、内燃機関１の前回の運転停止時における床温Ｔｅｎｄと、内燃機関１の前回の運転停止時からハイブリッドシステムが起動されるまでの時間（ソーク時間）と、に基づいて推定される。
【００４５】
ここで、触媒担体３の床温Ｔｃａｔとソーク時間との関係を図３に示す。内燃機関１の運転が停止されると（図３中のｔ０）、触媒担体３の床温Ｔｃａｔが、内燃機関１の前回の運転停止時における床温Ｔｅｎｄから経時的に低下していく。その後、触媒担体３の床温Ｔｃａｔが外気温度Ｔａｔｍと同等まで低下すると（図３中のｔ１）、それ以降の床温Ｔｃａｔは外気温度Ｔａｔｍと同等の温度に安定する。そこで、本実施例では、図３に示すような相関を、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて求めておくとともに、内燃機関１の運転停止時における床温Ｔｅｎｄとソーク時間とを引数してハイブリッドシステムの起動時における床温を導出可能なマップ又は関数式の形態でＥＣＵ２０のＲＯＭ等に記憶させておくものとする。なお、内燃機関１の運転停止時における床温Ｔｅｎｄは、内燃機関１の運転停止直前における第１排気温度センサ１５およびまたは第２排気温度センサ１６の測定値から推定されてもよく、内燃機関１の前回の運転履歴から推定されてもよい。
【００４６】
ＥＣＵ２０は、ハイブリッドシステムの起動時における触媒担体３の床温が所定温度より低いかを判別する。ハイブリッドシステムの起動時における触媒担体３の床温が所定温度より低ければ、ＥＣＵ２０は、触媒担体３の床温を所定温度まで上昇させるために必要となるＥＨＣ２の通電量（所定の基準通電量）を演算する。所定の基準通電量は、例えば、ハイブリッドシステムの起動時における触媒担体３の床温が高い場合よりも低い場合の方が大きくなるように演算される。次いで、ＥＣＵ２０は、所定の基準通電量の電気エネルギがＥＨＣ２に通電されたと仮定した場合におけるＳＯＣの消費量ＳＯＣｃｏｍを演算する。ＥＣＵ２０は、ハイブリッドシステムが起動されたときのＳＯＣから前記消費量ＳＯＣｃｏｍを減算することにより、ＳＯＣの残量ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ−ＳＯＣｃｏｍ）を算出する。ＥＣＵ２０は、前記残量ΔＳＯＣが下限値以上であるか否かを判別する。ここでいう「下限値」は、ＳＯＣが該下限値を下回ると、内燃機関１を始動させてバッテリ５４を充電する必要があると判定される値である。
【００４７】
前記残量ΔＳＯＣが前記下限値以上である場合は、ＥＣＵ２０は、ＳＯＣが前記消費量ＳＯＣｃｏｍと前記下限値との和にマージンを加算した値と等しくなったときに、ＥＨＣ２への通電を開始する。なお、前記残量ΔＳＯＣがＥＶ走行（電動モータ５２のみで車両１００を走行させる状態）を一定時間継続させることができる量以上である場合は、車両１００の走行要求が発生したときに、電動モータ５２のみで車両１００を走行させるとともに、ＥＨＣ２に対する通電を開始してもよい。ここでいう「一定時間」は、例えば、所定の基準通電量の電気エネルギをＥＨＣ２へ供給するために要する時間より長い時間である。
【００４８】
ＥＨＣ２への通電を行うにあたり、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２へ供給すべき電力の目標値（目標電力）を設定する。ここでいう「目標電力」は、ＥＨＣ２へ電力を供給するための機器（例えば、発電機５３、バッテリ５４、ＰＣＵ５５等）の構造や性能、およびまたは通電開始時における触媒担体３の床温等に応じて設定される一定値である。そして、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ２へ供給される電力が目標電力となるように、供給電力制御部１８を制御する。なお、「ＥＨＣ２へ供給される電力」とは、ＥＨＣ２の電極７に印加される電圧（印加電圧）と、ＥＨＣ２の電極７間を単位時間あたりに流れる電流（触媒電流）と、の積（乗算値）である。
【００４９】
ここで、ＥＨＣ２の通電開始から通電終了までの期間において、ＥＨＣ２へ実際に供給される電力（以下、「実電力」と記す場合もある。）Ｗｒと、実電力の積算値（実通電量）ΣＷｒと、触媒担体３の床温Ｔｃａｔと、の経時変化を図４に示す。
【００５０】
図４に示すように、ＥＨＣ２の通電開始（図４中のｔ１０）から図４中のｔ２０までの期間では、実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇより小さくなっている。これは、ＥＨＣ２の触媒担体３がＮＴＣ特性を有すること、及びＥＨＣ２へ印加することができる電圧が所定の上限値以下に制限されることに因る。つまり、触媒担体３がＮＴＣ特性を有している場合は、図５に示すように、触媒担体３の床温Ｔｃａｔが低いときは高いときに比べ、触媒担体３の電気抵抗が大きくなることで、触媒担体３や電極７を含めたＥＨＣ２全体の電気抵抗（電極７間の電気抵抗）Ｒｃａｔが大きくなる。これにより、ＥＨＣ２に対する通電が開始された直後のように、触媒担体３の床温Ｔｃａｔが比較的低いときは、ＥＨＣ２の電気抵抗Ｒｃａｔが比較的大きくなる。また、ＥＨＣ２へ印加可能な電圧は、ＥＨＣ２へ電力を供給するための機器の構造や性能等に応じた設計上の上限値（所定の上限値）に制限される。よって、ＥＨＣ２の通電開始直後のように、触媒担体３の床温Ｔｃａｔが比較的低いときは、ＮＴＣ特性に起因して触媒担体３の電気抵抗Ｒｃａｔが比較的大きくなるため、所定の上限値に相当する電圧がＥＨＣ２に印加されても、触媒電流が過少となり、それによって実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇより小さくなる。
【００５１】
なお、図４中のｔ１０からｔ２０までの期間において、所定の上限値に相当する電圧がＥＨＣ２に印加され続けると、触媒担体３の床温Ｔｃａｔが通電開始時の温度Ｔ０から経時的に上昇していくことで、ＥＨＣ２の電気抵抗Ｒｃａｔが経時的に低下する。これにより、触媒電流が経時的に大きくなるため、それに伴って実電力Ｗｒも経時的に大きくなっていく。そして、図４中のｔ２０では、所定の上限値に相当する電圧がＥＨＣ２に印加された状態での実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等になる程度に、ＥＨＣ２の電気抵抗Ｒｃａｔが低下する。よって、図４中のｔ２０以降は、触媒担体３の床温Ｔｃａｔの経時的な上昇（すなわち、ＥＨＣ２の電気抵抗Ｒｃａｔの経時的な低下）に伴って、ＥＨＣ２の印加電圧を経時的に減少させていくことで、実電力Ｗｒを目標電力Ｗｔｒｇと同等の電圧に調整することができる。詳細には、供給電力制御部１８が、単位時間あたりにＥＨＣ２の電極７間を流れる電流である触媒電流を検出し、検出された触媒電流と印加電圧との積（実電力）Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等になるように、印加電圧の大きさ（ＰＣＵ５５で変圧される電圧の大きさ）を調整する。その後、実通電量ΣＷｒが所定の基準通電量ΣＷｂａｓｅに達すると（図４中のｔ４０）、触媒担体３の床温が所定温度Ｔｔｒｇに達するため、ＥＣＵ２０が、ＥＨＣ２に対する通電を停止させるべく供給電力制御部１８を制御する。
【００５２】
このように、内燃機関１の始動に先だって、所定の基準通電量ΣＷｂａｓｅに相当する電気エネルギがＥＨＣ２に通電されると、触媒担体３及び触媒担体３に担持されている排気浄化触媒３１が所定温度Ｔｔｒｇ以上に昇温せしめられるため、内燃機関１の始動時や始動直後における排気浄化触媒３１の浄化性能を高めることができ、以て排気エミッショ
ンを少なく抑えることができる。以下、上記したように、内燃機関１の始動前に排気浄化触媒３１を予熱する処理を、プレヒート処理と称する。なお、上記したように、ＥＣＵ２０が、供給電力制御部１８を介して印加電圧を制御することにより、本発明に係る「通電手段」が実現される。
【００５３】
ところで、触媒担体３や電極７が酸化したり又はクラックを生じたりするような異常がＥＨＣ２に発生すると、ＥＨＣ２の電気抵抗Ｒｃａｔが正常時よりも大きくなる可能性がある。その場合、実電力Ｗｒが正常時より小さくなるため、所定の基準通電量ΣＷｂａｓｅの電気エネルギをＥＨＣ２へ供給するために要する時間（通電時間）が過剰に長くなる可能性がある。それにより、内燃機関１の始動前の限られた時間内で触媒担体３の床温Ｔｃａｔを所定温度Ｔｔｒｇまで上昇させることが困難になる可能性もある。
【００５４】
ここで、ＥＨＣ２に上記したような異常が発生している状態でプレヒート処理を行った場合における、実電力Ｗｒと、実通電量ΣＷｒと、目標通電量ΣＷｔｒｇに対する実通電量ΣＷｒの比（通電量比）Ｐｒｗと、の経時変化を図６に示す。図６中の実線は、ＥＨＣ２が異常である場合における実電力Ｗｒ１、実通電量ΣＷｒ１、及び通電量比Ｐｒｗ１の経時変化を示す。図６中の二点鎖線は、ＥＨＣ２が正常である場合における実電力Ｗｒ０、実通電量ΣＷｒ０、及び通電量比Ｐｒｗ０の経時変化を示す。また、図６中の一点鎖線は、目標電力Ｗｔｒｇ及び目標通電量ΣＷｔｒｇの経時変化を示す。
【００５５】
図６において、ＥＨＣ２の通電開始（図６中のｔ１０）から、正常時の実電力Ｗｒ０が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達する（図６中のｔ２０）までの期間では、正常時及び異常時の双方の実電力Ｗｒ０、Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇから乖離しているものの、正常時の実電力Ｗｒ０の方が異常時の実電力Ｗｒ１より大きくなる。これは、ＥＨＣ２が異常である場合は正常である場合よりも、ＥＨＣ２の電気抵抗が大きくなることに因る。その結果、図６中のｔ１０からｔ２０の期間では、正常時の実通電量ΣＷｒ０が異常時の実通電量ΣＷｒ１よりも大きくなるとともに、正常時の通電量比Ｐｒｗ０が異常時の通電量比Ｐｒｗｙより大きくなる。そして、正常時の実電力Ｗｒ０が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達した時点（図６中のｔ２０）から異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達する時点（図６中のｔ２０’）までの期間では、正常時の実電力Ｗｒ０が目標電力Ｗｔｒｇと同等になる一方で、異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇより小さくなるため、正常時の実通電量ΣＷｒ０と異常時の実通電量ΣＷｒ１との差が経時的に拡がっていく。これに伴い、正常時の通電量比Ｐｒｗ０と異常時の通電量比Ｐｒｗ１との差も経時的に拡大していく。ただし、異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達した時点（図６中のｔ２０’）より後では、正常時の実電力Ｗｒ０と異常時の実電力Ｗｒ１との双方が目標電力Ｗｔｒｇと同等になるため、正常時の実通電量ΣＷｒ０と異常時の実通電量ΣＷｒ１との双方の増加速度（単位時間あたりの増加量）が略同じになるが、正常時の通電量比Ｐｒｗ０よりも異常時の通電量比Ｐｒｗ１の方が増加速度が大きくなる。つまり、異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達した時点（図６中のｔ２０’）より後では、正常時の通電量比Ｐｒｗ０と異常時の通電量比Ｐｒｗ１との差が経時的に縮小していく。要するに、ＥＨＣ２の通電開始（図６中のｔ１０）から異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達する時点（図６中のｔ２０’）までの期間では、正常時の通電量比Ｐｒｗ０と異常時の通電量比Ｐｒｗ１との差が拡大傾向を示すが、異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達した時点（図６中のｔ２０’）より後では、正常時の通電量比Ｐｒｗ０と異常時の通電量比Ｐｒｗ１との差が縮小傾向を示す。
【００５６】
そこで、本実施例では、ＥＨＣ２の通電開始から実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達する時点までの期間のうちの、所定のタイミングにおける通電量比Ｐｒｗに基づいて、ＥＨＣ２の異常を検出するようにした。具体的には、所定のタイミングにおける
通電量比Ｐｒｗが所定比Ｐｔｈｒｅより小さければ、ＥＨＣ２が異常であると判定されるようにした。ここでいう「所定比Ｐｔｈｒｅ」は、所定のタイミングにおける通電量比Ｐｒｗが該所定比Ｐｔｈｒｅより小さければ、ＥＨＣ２が異常であると判定することができる値である。換言すれば、「所定比Ｐｔｈｒｅ」は、所定のタイミングにおける通電量比Ｐｒｗが該所定比Ｐｔｈｒｅを下回ると、内燃機関１の始動前の限られた時間内にＥＨＣ２を効果的に予熱することが困難になる値であり、ＥＨＣ２が正常である場合における通電量比Ｐｒｗに、ＥＨＣ２の経時変化やバラツキ等を考慮したマージンを加算した値である。また、「所定のタイミング」は、ＥＨＣ２の通電開始後であって、且つ実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達する時点以前のタイミングであればよい。なお、前述の図６の説明で述べた傾向を踏まえると、異常時の実電力Ｗｒ１が目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達する時点（図６中のｔ２０’）において、正常時の通電量比Ｐｒｗ０と異常時の通電量比Ｐｒｗ１との差が最も大きくなり易いため、実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達したタイミングを、所定のタイミングに設定すれば、異常検出精度をより高めることができる。そこで、本実施例では、実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達したタイミングを、所定のタイミングに設定するものとする。
【００５７】
（処理フロー）
ここで、本実施例における異常検出処理の流れについて図７に基づいて説明する。図７は、本実施例に係る異常検出処理においてＥＣＵ２０が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。図７に示す処理ルーチンは、前述のプレヒート処理が開始されることをトリガにしてＥＣＵ２０が実行する処理ルーチンであり、ＥＣＵ２０のＲＯＭ等に予め記憶されているものとする。
【００５８】
図７の処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、プレヒート処理が開始されたかを判別する。Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２の処理へ進む。
【００５９】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ２０は、プレヒート処理で設定される目標電力Ｗｔｒｇを取得する。ここでいう「目標電力Ｗｔｒｇ」は、前述したように、ＥＨＣ２へ電力を供給するための機器の構造や性能、およびまたは通電開始時における触媒担体３の床温Ｔｃａｔ等に応じて設定される一定値である。
【００６０】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ２０は、目標通電量ΣＷｔｒｇを演算する。具体的には、ＥＣＵ２０は、目標通電量の前回値ΣＷｔｒｇｏｌｄに、前記Ｓ１０２の処理で取得された目標電力Ｗｔｒｇを加算することで、ＥＨＣ２の通電開始から現時点までの期間における、目標電力の積算値である目標通電量ΣＷｔｒｇ（＝ΣＷｔｒｇｏｌｄ＋Ｗｔｒｇ）を演算する。なお、ＥＣＵ２０がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明に係る「第２演算手段」が実現される。
【００６１】
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ２０は、プレヒート処理においてＥＨＣ２の電極７に印加された電圧（印加電圧）Ｖｅｈｃを取得する。続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５の処理へ進み、上記印加電圧ＶｅｈｃがＥＨＣ２の電極７に印加された際の電極７間を単位時間あたりに流れた電流（触媒電流）Ｉｅｈｃを、供給電力制御部１８を介して検出する。そして、Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４の処理で取得された印加電圧Ｖｅｈｃと、Ｓ１０５の処理で検出された触媒電流Ｉｅｈｃと、を乗算することで、ＥＨＣ２へ実際に供給された電力（実電力）Ｗｒを演算する（Ｗｒ＝Ｖｅｈｃ＊Ｉｅｈｃ）。
【００６２】
Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ２０は、実通電量ΣＷｒを演算する。具体的には、ＥＣＵ２０は、実通電量の前回値ΣＷｒｏｌｄに、前記Ｓ１０６の処理で演算された実電力Ｗｒ
を加算することで、ＥＨＣ２の通電開始から現時点までの期間における、実電力の積算値である実通電量ΣＷｒ（＝ΣＷｒｏｌｄ＋Ｗｒ）を演算する。なお、ＥＣＵ２０がＳ１０７の処理を実行することにより、本発明に係る「第１演算手段」が実現される。
【００６３】
Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０６の処理で演算された実電力Ｗｒが、前記Ｓ１０２の処理で取得された目標電力Ｗｔｒｇ以上であるかを判別する。なお、実電力Ｗｒが目標電力Ｗｔｒｇと同等の電力に達するよりも前のタイミングが、所定のタイミングとして設定される場合には、前記Ｓ１０６の処理で演算された実電力Ｗｒが、前記Ｓ１０２の処理で取得された目標電力Ｗｔｒｇより小さい所定電力以上であるかを判別すればよい。その際の所定電力は、実験やシミュレーション等の結果に基づいて、予め設定しておけばよい。
【００６４】
前記Ｓ１０８の処理において否定判定された場合（Ｗｒ＜Ｗｔｒｇ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３の処理へ戻る。一方、前記Ｓ１０８の処理において肯定判定された場合（Ｗｒ≧Ｗｔｒｇ）は、Ｓ１０９の処理へ進む。
【００６５】
Ｓ１０９の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０７の処理で演算された実通電量ΣＷｒを、前記Ｓ１０３の処理で演算された目標通電量ΣＷｔｒｇによって除算することで、通電量比Ｐｒｗを算出する。なお、ＥＣＵ２０がＳ１０９の処理を実行することにより、本発明に係る「第３演算手段」が実現される。
【００６６】
Ｓ１１０の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０９の処理で算出された通電量比Ｐｒｗが所定比Ｐｔｈｒｅより小さいかを判別する。ここでいう「所定比Ｐｔｈｒｅ」は、前述したように、所定のタイミングにおける通電量比Ｐｒｗが該所定比Ｐｔｈｒｅより小さければ、ＥＨＣ２が異常であると判定することができる値である。Ｓ１１０の処理において肯定判定された場合（Ｐｒｗ＜Ｐｔｈｒｅ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１の処理へ進み、ＥＨＣ２が異常であると判定する。一方、前記Ｓ１１０の処理において否定判定された場合（Ｐｒｗ≧Ｐｔｈｒｅ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１２の処理へ進み、ＥＨＣ２が正常であると判定する。なお、ＥＣＵ２０がＳ１１０−Ｓ１１２の処理を実行することにより、本発明に係る「検出手段」が実現される。
【００６７】
図７の処理フローに従ってＥＨＣ２の異常検出処理が行われると、触媒担体３がＮＴＣ特性を有するＥＨＣ２であっても、該ＥＨＣ２の異常を精度良く検出することができる。
【００６８】
＜変形例＞
上記した実施例では、所定のタイミングにおける通電量比Ｐｒｗを所定比Ｐｔｈｒｅと比較することで、ＥＨＣ２の異常を検出しているが、所定のタイミングにおける、目標通電量ΣＷｔｒｇと実通電量ΣＷｒとの差（以下、「通電量差」と記す場合もある。）を、所定差と比較することで、ＥＨＣ２の異常を検出してもよい。これは、前述の図６に示したように、ＥＨＣ２が異常である場合は正常である場合に比べ、所定のタイミングにおける目標通電量ΣＷｔｒｇと実通電量ΣＷｒとの差が大きくなるためである。
【符号の説明】
【００６９】
１    内燃機関
３    触媒担体
４    ケース
５    マット部材
６    内筒
７    電極
８    支持部材
９    貫通孔
１０  吸気管
１１  排気管
１５  第１排気温度センサ
１６  第２排気温度センサ
１８  供給電力制御部
２０  ＥＣＵ
３１  排気浄化触媒
５４  バッテリ
５５  ＰＣＵ
【図１】
2020115005.tif 000003
【図２】
2020115005.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020115005.tif 000007
【図６】
2020115005.tif 000008
【図７】
2020115005.tif 000009