(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両のエンジン始動時におけるエミッションの悪化を効果的に抑制する。【解決手段】エンジン２００の排気経路に、三元触媒９００と、蓄熱体４４０を備えた蓄熱ＥＨＣ４００とを備えたプラグインハイブリッド車両たるハイブリッド車両１０において、ＥＣＵ１００は、バッテリ充電制御を実行する。当該制御においては、充電プラグ７００を介した外部電源２０からの電力供給が存在する場合に、バッテリ６００の充電がなされ、また当該充電の終了後に蓄熱ＥＨＣ４００への通電が開始される。この通電によりヒータ４３０は発熱するが、この発熱により生じた熱は、蓄熱体４４０に蓄積され、三元触媒４２０への熱付与に供される。ＥＣＵ１００は、蓄熱体温度Ｔｃ１が三元触媒４２０への熱付与を十分に行い得るものとして規定された基準値Ｔｃ１ｔｈ以上である場合に、蓄熱ＥＨＣ４００への通電を終了する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関と共に動力源として機能する少なくとも一つの電動機と、
前記電動機の電源として機能し、外部電源から供給される外部電力を使用した充電が可能な蓄電手段と
を備えたハイブリッド車両の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の排気経路に設置され、前記内燃機関の排気を浄化可能な第１の触媒と前記外部電力を使用した通電により該第１の触媒を加熱可能な加熱手段とを含む電気加熱式触媒を少なくとも含んでなる触媒システムと、
前記充電及び前記通電を行うための通電手段と、
前記排気経路に設置され、前記通電により生じた熱を蓄積可能であると共に該蓄積された熱たる蓄積熱を前記触媒システムに付与可能な蓄熱手段と、
前記外部電力が供給される外部電力供給期間において、前記通電がなされるように前記通電手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記充電が終了した後に前記通電が開始されるように前記通電手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項３】
前記蓄熱手段の蓄熱状態を特定する特定手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記特定された蓄熱状態に基づいて前記通電手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御手段は、予め前記外部電力の取得に要する費用が基準となる費用に対し低いものとして設定された期間において前記通電がなされるように前記通電手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項５】
前記蓄熱手段は、前記電気加熱式触媒と共に、蓄熱電気加熱式触媒の一部として設置される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項６】
前記触媒システムは、前記蓄熱電気加熱式触媒の上流側に設置された、前記内燃機関の排気を浄化可能な第２の触媒を含む
ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項７】
前記触媒システムは、前記電気加熱式触媒の下流側に設置された、前記内燃機関の排気を浄化可能な第３の触媒を更に含み、
前記蓄熱手段は、該第３の触媒と共に蓄熱触媒の一部として設置される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記ハイブリッド車両の始動時に前記通電がなされるように前記通電手段を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として電動機及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の排気浄化装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両として、内燃機関の排気経路にＥＨＣ（Electric Heating Catalyst：電気加熱式触媒）を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたハイブリッド車の排気ガス低減装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、モータ起動中且つエンジン停止中に予め触媒を加熱しておき、制御ユニットにより触媒が活性化十分温度に達したことを判断してからエンジン駆動を許可することによって、始動時に発生する排気ガスの効率良い浄化が可能となるとされている。
【０００３】
尚、電気加熱可能な蓄熱材を備えた触媒コンバータも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、断熱構造を有する触媒と電気加熱式のヒータを備えた燃料改質装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３８２３５号公報
【特許文献２】特表２００３−５２１６２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１２５３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ハイブリッド車両は、始動時、軽負荷時或いは低速走行時等において、電動機の動力のみで所謂ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うことが可能であり、そのようなＥＶ走行がなされる期間においてＥＨＣ等に通電を行って触媒の暖機を図ることが可能である。ところが、ハイブリッド車両の駆動条件は多種多様であり、ハイブリッド車両の始動後に間を置かずして内燃機関の始動が要求される可能性は必ずしも低くない。そのような場合、従来の技術では、触媒温度が不十分であれば内燃機関の始動が許可されないため、電動機が、理論上の又は制御上の出力範囲を超えた動作を要求されたとしても、内燃機関の動力を車両の走行に供することができずに動力性能が著しく低下してしまう。実践的にみれば、この種の動力性能の低下は回避せざるを得ず、このような場合には結局、触媒温度が不十分なまま内燃機関の始動を許可せざるを得なくなってエミッションの悪化が回避され難い。
【０００７】
また、この種の通電が、バッテリ等蓄電手段から持ち出した電力により行われる場合、蓄電手段に蓄電された蓄電電力は、その通電の度合いに応じて減少することとなり、例えばＥＶ走行が可能となる距離の減少や、ＥＶ走行が可能となる負荷条件の縮小等、ハイブリッド車両の走行性能の低下を招き易い。即ち、従来の技術には、内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避することが、少なくとも実践的にみて著しく困難であるという技術的な問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両の走行性能の低下を抑制しつつ内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避し得るハイブリッド車両の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置は、内燃機関と、前記内燃機関と共に動力源として機能する少なくとも一つの電動機と、前記電動機の電源として機能し、外部電源から供給される外部電力を使用した充電が可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド車両の排気浄化装置であって、前記内燃機関の排気経路に設置され、前記内燃機関の排気を浄化可能な第１の触媒と前記外部電力を使用した通電により該第１の触媒を加熱可能な加熱手段とを含む電気加熱式触媒を少なくとも含んでなる触媒システムと、前記充電及び前記通電を行うための通電手段と、前記排気経路に設置され、前記通電により生じた熱を蓄積可能であると共に該蓄積された熱たる蓄積熱を前記触媒システムに付与可能な蓄熱手段と、前記外部電力が供給される外部電力供給期間において、前記通電がなされるように前記通電手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室においてガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力の少なくとも一部を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の出力軸を介してハイブリッド車両の車軸に出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。
【００１１】
また、本発明に係るハイブリッド車両には、内燃機関とは異なる動力源としての、例えば、モータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る電動機が備わり、例えばインバータや各種のＰＣＵ（Power Control Unit）等を介した、電流制御、電圧制御又は電力制御等各種の動力制御により、車軸に対し、バッテリ等からの放電電力に応じた動力を出力可能に構成される。尚、この内燃機関における、例えばクランクシャフト等の機関出力軸には、例えば直接的に又は間接的に、ジェネレータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る発電機が接続され、内燃機関の動力により適宜発電可能に構成されていてもよい。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両には、この電動機の電源として機能し得るように構成された、例えばハイブリッドバッテリ等の蓄電手段が備わる。この蓄電手段は、好適な一形態として、例えば本発明に係る電動機が電力回生手段として機能する場合等にはその回生電力により、また例えばハイブリッド車両が発電機を備える場合にはその発電電力により適宜に充電され得ると共に、本発明では特に、外部電源から供給される外部電力（即ち、ハイブリッド車両内部で生成される電力とは異なる）を使用した充電が可能に構成される。
【００１３】
ここで、「外部電源」とは、例えば家庭に設置された設置型の又は可搬性を有する各種電源（好適な一形態として、例えば家庭用コンセント及び専用又は汎用の充電プラグ等を適宜含む）、或いは市街地又は郊外地に、専用又は汎用のインフラ設備等として設置された（好適な一形態として、例えばガソリンスタンドやそれに類するインフラ施設等に付設されていてもよい）各種電源等を指す。即ち、本発明に係るハイブリッド車両は、蓄電手段の充電状態をドライバの意思等に基づいて比較的自由に制御することが可能に構成された、所謂プラグインハイブリッド車両である。
【００１４】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置は、内燃機関の排気経路に、例えばＥＨＣ等の電気加熱式触媒排気を含む、排気を浄化可能な排気浄化システムを備える。この電気加熱式触媒は、例えば、三元触媒、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）又は酸化触媒の各種形態を採り得る、或いはその設置場所によりＳ／Ｃ（Start Converter）触媒又は床下触媒等各種の形態を採り得る第１の触媒と、外部電源から供給される外部電力による通電を受けて発熱し、この第１の触媒を直接的に又は間接的に加熱することが可能に構成された、例えば熱線、ヒータコイル、電気抵抗体、又はセラミックヒータ等の形態を採り得る加熱手段とを少なくとも含んで構成される。
【００１５】
加熱手段の構成（とりわけ物理的、機械的及び電気的な構成）は、加熱手段が、通電がなされた際に第１の触媒に対し熱供与を行うことにより第１の触媒を加熱可能（言い換えれば、暖機可能）である限りにおいて何ら限定されず、例えば第１の触媒の一部又は全体を熱線或いはそれに類する手段が取り囲み、直接的な熱伝達により触媒を暖機せしめる構成であってもよいし、例えば触媒の排気上流側にヒータ等として設置され、例えば輻射熱により触媒を間接的に暖機せしめる構成であってもよい。また、視覚的に必ずしもこれらが一体に構成されている必要も無い。
【００１６】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置には、上述した充電及び通電を行うための、例えば電流制御回路、電圧制御回路、電力制御回路、スイッチング回路又は整流回路等の各種電気回路及び各種電気配線等の各種要素を適宜に含む通電手段が備わる。通電手段の構成は、外部電源、蓄電手段及び電気加熱式触媒（とりわけ加熱手段）相互間の物理的、機械的又は電気的接続態様に応じて各種の態様を採り、例えば、外部電力の供給経路が蓄電手段側と電気加熱式触媒側との少なくとも二系統存在する場合には、好適な一形態として、これらを少なくとも選択的に切り替え可能な切り替え手段等を備えていてもよいし、例えば、外部電力が直接加熱手段に供給されない場合等には、外部電力を蓄電手段に導く電気系統と、蓄電手段から加熱手段へ電力供給を行う電気系統とに分割されていてもよい。如何なる形態を採るにせよ、本発明に係る「通電手段」とは、通電及び充電のうち少なくとも一方の実行状態を二値的に、段階的に又は連続的に可変に構成された物理的、機械的、機構的、電気的、磁気的又は化学的な手段を包括する概念である。
【００１７】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置は、内燃機関の排気経路に、加熱手段に対する通電により生じた熱を蓄積可能な、即ち蓄熱可能な蓄熱手段を備える。ここで、「蓄熱」とは、直接的にせよ間接的にせよ供与された熱の少なくとも一部を、少なくとも実践的見地から定義される有意な期間にわたって保持し得る（無論経時的に保持量の低下が生じてもよい）手段を包括する概念であって、係る蓄熱の作用が、材料又は材質等に由来するものであってもよいし、形状、配置又は物理構造等に由来するものであってもよい趣旨である。蓄熱手段は、通電により加熱手段を介して生じた熱を蓄積可能であると共に、蓄積熱を触媒システムに直接的及び間接的の別を問わず付与可能である限りにおいて、如何なる構成（例えば形状及び触媒システムとの間の位置関係等を含む）及び構造（例えば材料及び材質等を含む）を有していてもよい。
【００１８】
一方、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段が、外部電源から外部電力が供給される外部電力供給期間において加熱手段に対する通電がなされるように通電手段を制御する。
【００１９】
ここで、ハイブリッド車両が外部電源と電気的に接続され、外部電力の供給がなされている状況において、ハイブリッド車両は、高い確率で内燃機関及び電動機が共に停止した所謂ソーク状態にある。ソーク状態においては、内燃機関の冷却（尚、ここで言う「冷却」とは、好適には、燃焼室における熱生成が停止することにより経時的に進行する冷却を意味する）が進行し、同時に第１の触媒の冷却も進行する。一方で、第１の触媒は、例えば触媒活性温度未満の低温度領域等において、予め期待される排気浄化作用が得られ難い性質を有する。従って、内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避する観点からは、内燃機関の始動時に既に第１の触媒が活性温度に達している、或いは少なくとも何らの対策も講じられぬまま放置されている場合と較べて幾らかなり第１の触媒の温度上昇又は温度維持が図られるのが望ましい。
【００２０】
このような観点からみれば、外部電力の供給が存在する状況においては、係る外部電力の少なくとも一部を使用して、或いは蓄電手段に蓄電された蓄電電力の一部を使用して、その実行の度合いはさておき通電を実行し、第１の触媒の温度低下を幾らかなり抑制しておくことが望ましい形態の一となり得る。この場合、ハイブリッド車両がソーク状態から脱した際（例えば、イグニッション操作がなされた場合等を指し、必ずしも外部電力の供給が停止した時期と符合しない）に、例え即座に内燃機関の始動が要求されたとしても、排気が全く浄化されぬまま車外に排出されるといった事態は防止される。
【００２１】
補足すれば、家庭内やインフラ施設等に設置された充電装置を介した充電経路を有さぬハイブリッド車両（即ち、好適な一形態として、ハイブリッド車両の走行中や一時停止中に、内燃機関又は電動機或いは発電機等を利用して適宜充電を行う以外に充電をなし得ない構成を有するハイブリッド車両）では、ソーク中に蓄電電力を使用することは、理論的には可能であれ実質的には不可能であり（ソーク時間は、一時的なソークから長期間のソークまで存在するため、蓄電手段が完全放電する可能性を排除できない）、ソーク状態における触媒冷却の進行を食い止めることが実践上不可能に近い。それに対し、外部電力により充電可能な蓄電手段を有することに着目し、外部電力の供給中に加熱手段に対し通電が行われた場合には、蓄電手段の蓄電量の減少を招くことなく、第１の触媒を内燃機関の始動以前に暖機することが可能となるのである。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置によれば、ハイブリッド車両の走行性能の低下を抑制しつつ内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避することが可能となるのである。
【００２２】
ここで特に、本発明においては、排気経路に蓄熱手段が設置されており、このような外部電力供給期間においてなされる通電に際し生じた熱が蓄積され、且つ即座に、然るべき時間経過を経た後に、或いは然るべき制御がなされた際に、蓄積熱が触媒システム、例えば第１の触媒或いはその他の触媒に付与され得る。この蓄積熱は、蓄熱手段を有さぬ構成においては、結局外界に放出され大部分が無駄に廃棄される熱であり、蓄熱に際して別途余分な電気エネルギを消費することがない。一方で、蓄積熱が触媒システムに幾らかなり付与されれば、触媒システムの暖機は、その付与の度合いに応じて幾らかなり促進される。即ち、蓄熱手段が備わることにより、外部電力をより有効に利用することが可能となる。
【００２３】
外部電力の供給は、日常的な作業として行われる（例えば、自宅ガレージに待機中に蓄電手段の蓄電量によらず言わばルーチンワークとしてなされる場合等）場合も、幾らかなり必要にせまられてなされる（例えば、蓄電手段の蓄電量が不足している等の理由で、充電をなすべく、例えば上述した各種インフラ施設においてなされる場合等）場合もあるから、外部電力供給期間の長さは、その都度変化し得る。また、内燃機関の始動がいつ要求されるかもまたその都度変化し得る（即ち、通常、ハイブリッド車両の始動時や軽負荷走行時等においては、内燃機関の始動は要求されない場合が多いが、ハイブリッド車両の始動後即座に高負荷走行が要求されれば、内燃機関はハイブリッド車両の始動後間を置かずして始動を要求される可能性もある）。従って、内燃機関の始動時に触媒を可及的に暖機しようとした場合には、加熱手段への通電時間が総じて長くなり易く、外部電力の消費量が大きくなり易い。
【００２４】
その点、本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置によれば、触媒システムへの熱付与が可能に設置された蓄熱手段に熱を蓄積することが可能であり、例えば好適な一形態として、蓄電手段に触媒システムへの熱付与を十分に行い得る程度に熱が蓄積された状況においては通電を一時的に停止する等の措置を講じることによって、外部電力の消費量を抑制することができる。また、触媒システムの暖機を、加熱手段に加えてこの蓄熱手段によっても行うことが可能である点に鑑みれば、触媒システムの暖機に要する時間の短縮によるエミッションの抑制も可能となる。即ち、ハイブリッド車両の走行性能の低下を抑制しつつ内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避する旨の利益が、外部電力の消費量抑制による高い経済性と共により好適に享受されるのである。
【００２５】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置の一の態様では、前記制御手段は、前記充電が終了した後に前記通電が開始されるように前記通電手段を制御する。
【００２６】
この態様によれば、外部電力供給期間において、蓄電手段の充電が優先されるので、ＥＶ走行可能な距離又は時間或いは負荷を可及的に担保することが可能となる。外部電力の供給は、本来蓄電手段の充電を主目的としてなされる場合が多いから、このように充電終了後に加熱手段への通電が開始された場合には、ドライバの意思を可及的に尊重することが可能となる。
【００２７】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置の他の態様では、前記蓄熱手段の蓄熱状態を特定する特定手段を更に具備し、前記制御手段は、前記特定された蓄熱状態に基づいて前記通電手段を制御する。
【００２８】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により、蓄熱手段の蓄熱状態が特定される。ここで、蓄熱手段に十分な蓄積熱が存在すれば、この蓄積熱を使用して触媒システムの暖機を図ることが可能となり、加熱手段への通電の必要性は低下する。即ち、この態様によれば、制御手段が、係る特定された蓄熱状態に基づいて通電手段を制御するため、外部電力の無駄な消費を可及的に抑制することが可能となる。
【００２９】
尚、本発明に係る「特定」とは、特定対象又は特定対象と相関する物理量を所定の検出手段を介して直接的に又は間接的に検出すること、当該検出手段を介して直接的に又は間接的に検出された特定対象と相関する物理量に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する値を選択すること、この種の特定対象と相関する物理量又は選択された値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。係る概念の範囲において、特定手段は、例えば蓄熱手段において蓄積熱の量に応じて変化する部位に設置された温度センサ等の検出手段から検出結果としての温度を取得することにより係る特定を行ってもよい。
【００３０】
また、制御手段が蓄熱状態に基づいて通電手段を制御する際の制御態様は、この種の制御がなされない場合と比較して幾らかなり外部電力を高効率に使用し得る限りにおいて何ら限定されず、例えば、蓄熱手段の温度が予め触媒システムへ十分な熱付与を行うことが可能であるものとして実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて設定されてなる基準値未満である場合に通電が行われてもよいし、通電量が段階的に又は連続的に可変である場合等には、蓄熱状態を規定する各種の指標値に応じて通電量が段階的にまたは連続的に可変に制御されてもよい。
【００３１】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置の他の態様では、前記制御手段は、予め前記外部電力の取得に要する費用が基準となる費用に対し低いものとして設定された期間において前記通電がなされるように前記通電手段を制御する。
【００３２】
この態様によれば、外部電力供給期間における、例えば夜間等、外部電力の取得に要する費用が、基準となる費用、例えば夜間以外のそれと比較して低い期間（このような期間の設定の有無及び態様は、外部電力を供給する、例えば電力会社等が、例えば個別具体的に設定し得る性質のものである）において通電がなされるため、経済的に有利である。
【００３３】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置の他の態様では、前記蓄熱手段は、前記電気加熱式触媒と共に、蓄熱電気加熱式触媒の一部として設置される。
【００３４】
この態様によれば、加熱手段への通電により生じる熱が、効率的に蓄熱手段へ供与されるため、蓄熱手段に効率的に熱を蓄積することが可能となる。従って、電力消費を抑制することが可能となる。
【００３５】
尚、この態様では、前記触媒システムは、前記蓄熱電気加熱式触媒の上流側に設置された、前記内燃機関の排気を浄化可能な第２の触媒を含んでもよい。
【００３６】
蓄熱手段は、一旦蓄熱された状態となれば、その状態を維持可能である反面、蓄熱するまでには相応の時間を要する場合が多い。このため、通電に割ける時間が十分でない場合、蓄熱電気加熱式触媒は十分に暖機されない可能性がある。この態様によれば、触媒システムが、蓄熱電気加熱式触媒の上流側に、例えば、三元触媒、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）又は酸化触媒の各種形態を採り得る第２の触媒を備えるため、例えば蓄熱電気加熱式触媒の通電時間が十分でない場合等に内燃機関が始動を要求された場合には、第２の触媒の暖機を優先した燃焼形態を選択する等の措置を講じることによって、エミッションの悪化を可及的に抑制することが可能となる。
【００３７】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置の他の態様では、前記触媒システムは、前記電気加熱式触媒の下流側に設置された、前記内燃機関の排気を浄化可能な第３の触媒を更に含み、前記蓄熱手段は、該第３の触媒と共に蓄熱触媒の一部として設置される。
【００３８】
この態様によれば、触媒システムが、電気加熱式触媒の下流側に、例えば、三元触媒、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）又は酸化触媒の各種形態を採り得る第３の触媒を備えており、蓄熱手段が、この第３の触媒と共に、蓄熱触媒を構成する。この場合、蓄熱手段と電気加熱式触媒とを一体に構成する必要はなく、排気浄化装置の構成の複雑化による耐久性やメンテナンス性の低下或いはコストの増加が抑制される。
【００３９】
本発明に係るハイブリッド車両の排気浄化装置の他の態様では、前記制御手段は、前記ハイブリッド車両の始動時に前記通電がなされるように前記通電手段を制御する。
【００４０】
この態様によれば、ハイブリッド車両の始動時（必ずしも内燃機関の始動時と一致せず、好適には、内燃機関の始動タイミングよりも時系列上十分に前である）に通電がなされる。ハイブリッド車両が始動すれば、内燃機関は、所謂モータリング状態となり、燃焼は行われずとも機械的に吸排気動作が行われる。このため、吸入された外気がほぼそのまま排気として排出されるが、この排気は、通電されて加熱された触媒を通過する過程で電気加熱式触媒からの熱供与を受けて昇温し、蓄熱触媒を構成する蓄熱手段に熱を付与することが可能である。
【００４１】
このように蓄熱触媒で蓄熱が行われ得る点に鑑みれば、外部電力供給期間のみならず、ハイブリッド車両の始動時における通電量を抑制することが可能となり、蓄電手段からの電力の持ち出し量を抑制することが可能となって、ハイブリッド車両の走行性能への寄与が大となる。
【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４４】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。
【００４５】
図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１及び車輪１２、並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、動力分割機構３００、蓄熱ＥＨＣ４００、ＰＣＵ５００、バッテリ６００、充電プラグ７００、切り替えスイッチ８００及び三元触媒９００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００４６】
減速機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力に応じて回転可能に構成された、デファレンシャルギア（不図示）等を含んでなるギア機構であり、これら動力源の回転速度を所定の減速比に従って減速可能に構成されている。減速機構１１の出力軸は、ハイブリッド車両１０の車軸（符号省略）に連結されており、これら動力源の動力は、回転速度が減速された状態で当該車軸及び当該車軸に連結された、駆動輪としての車輪１２に伝達されるように構成されている。
【００４７】
尚、減速機構１１の構成は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から供給される動力を、その動力に基づいた軸体の回転速度を減速しつつ車軸に伝達可能である限りにおいて何ら限定されず、単にデファレンシャルギア等を含んでなる構成を有していてもよいし、複数のクラッチ及びブレーキ並びに遊星歯車機構により構成される所謂リダクション機構として複数の変速比を得ることが可能に構成されていてもよい。
【００４８】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するバッテリ充電制御を実行することが可能に構成されている。
【００４９】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「制御手段」及び「特定手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００５０】
エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の一断面構成を概念的に且つ模式的に例示する模式断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５１】
図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５の近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００５２】
尚、本発明に係る「内燃機関」は、ガソリンエンジンに限らず、軽油を燃料とするディーゼルエンジン又はアルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なバイフューエルエンジン等の形態を有していてもよい。また、ガソリンエンジンであるにせよ、その気筒配列は、直列に限定されない。
【００５３】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポート噴射型インジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００５４】
気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。排気管２１５は、本発明に係る「排気経路」の一例である。
【００５５】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、スロットルバルブモータ２０９は、基本的には不図示のアクセルポジションセンサにより検出されるアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるように、ＥＣＵ１００により駆動制御されるが、その駆動制御に際してドライバの意思が介在する必要はなく（無論、ドライバの意思に反することのない範囲である）、言わば自動的にスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００５６】
排気管２１５には、三元触媒９００が設置されている。三元触媒９００は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された、本発明に係る「第２の触媒」の一例たる触媒コンバータである。
【００５７】
一方、排気管２１５における三元触媒９００の下流側には、蓄熱ＥＨＣ４００が設置されており、三元触媒９００と共に、本発明に係る「触媒システム」の一例を構成している。蓄熱ＥＨＣ４００は、本発明に係る「蓄熱電気加熱式触媒」の一例である。ここで、図３を参照し、蓄熱ＥＨＣ４００について説明する。ここに、図３は、排気管２１５の伸長方向に沿った蓄熱ＥＨＣ４００の一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５８】
図３において、蓄熱ＥＨＣ４００は、ケース４１０、三元触媒４２０、ヒータ４３０及び蓄熱体４４０を備える。
【００５９】
ケース４１０は、その内部に三元触媒４２０、ヒータ４３０及び蓄熱体４４０を収容する、蓄熱ＥＨＣ４００の筐体である。ケース４１０は、排気の流れと直交する方向（即ち、紙面と垂直な方向である）の断面が円環状をなす電気絶縁性を有する円筒状部材である。
【００６０】
三元触媒４２０は、三元触媒９００と同様に、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された、本発明に係る「第１の触媒」の一例たる触媒コンバータである。
【００６１】
ヒータ４３０は、外周部がケース４１０の内周部と接するようにケース４１０に収容され、ケース４１０と同様に排気の流れと直交する方向の断面が円環状をなす電気抵抗体であり、本発明に係る「加熱手段」の一例である。ヒータ４３０は、少なくとも電気的な絶縁特性は有しておらず、後述するように通電されることにより印加電圧に応じた電流が生じるように構成されている。
【００６２】
ヒータ４３０の外周部及び内周部には図示せぬ一対の電極が形成されており、一方の電極は電位的に接地されている（尚、ケース４１０が係る接地電位を有する構成であってもよい）。他方の電極は、図示せぬ電気配線（これもまた、本発明に係る「通電手段」の一例である）を介してＰＣＵ５００及び切り替えスイッチ８００の出力端子Ｂと選択的に接続される構成となっている。係る構成の下、ヒータ４３０には、ＰＣＵ５００又は切り替えスイッチ８００を介して通電がなされる構成となっている。
【００６３】
この際、ヒータ４３０を構成する材料は、通電により発熱を伴い得る限りにおいて、例えば電気抵抗値或いは導電率といった導電性を規定する物性値によって限定されるものではなく、例えば相対的に高い導電特性（即ち、相対的に低い電気抵抗値により規定される導電特性）を有する例えば金属材料や、相対的に低い導電特性（即ち、相対的に高い電気抵抗値により規定される導電特性）を有する、一般的には抵抗体と称されるような材料であってもよい。三元触媒４２０とヒータ４３０とにより、本発明に係る「電気加熱式触媒」の一例が構成されている。
【００６４】
蓄熱体４４０は、外周部がヒータ４３０の内周部と接し、内周部が三元触媒４２０の外周部と接するように円環状に配置されてなる、本発明に係る「蓄熱手段」の一例である。蓄熱体４４０は、セラミック素材で構成され、排気管２１５と交わる方向の断面がハニカム状をなすハニカム構造体である。蓄熱体４４０は、ヒータ４３０が通電により発熱すると、その熱を蓄積すると共に、三元触媒４２０との温度差に応じて、蓄積熱を三元触媒４２０に伝達することが可能に構成されている。
【００６５】
尚、ヒータ及び蓄熱体の構成、構造、及び材料は、夫々通電による加熱及び蓄熱が可能である限りにおいてヒータ４３０及び蓄熱体４４０のものに限定されない。例えば、ヒータは、排気管２１５と交わる方向の断面が渦状をなすように形成され、三元触媒の上流側に配置されていてもよい。この場合、当該ヒータと三元触媒との間に、蓄熱体が設置されていてもよい。この場合、蓄熱体は、例えば、排気管２１５の伸長方向に延びる複数の排気流路を備え、これら個々の排気流路が、上述したハニカム構造をなしていてもよい。即ち、この場合、通電によりヒータから発せられ、蓄熱体に蓄熱された熱は、三元触媒の上流側から順に三元触媒に伝達され、三元触媒を加熱してもよい。また、蓄熱体は、ステンレス等からなる薄いメッシュを微小間隔で配列したものであってもよいし、ステンレス等の金属製繊維を集合させた不織布等により構成されていてもよい。
【００６６】
図２に戻り、蓄熱ＥＨＣ４００には、蓄熱体４４０の温度たる蓄熱体温度Ｔｃ１を検出可能に構成された、温度センサ２１６が設置されている。温度センサ２１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された蓄熱体温度Ｔｃ１は、ＥＣＵ１００により、本発明に係る「蓄熱状態」を規定する物理量の一例として一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００６７】
また、排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。
【００６８】
図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ６００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
【００６９】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００７０】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００７１】
動力分割機構３００は、エンジン２００の動力をＭＧ１及び車軸へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構である。尚、動力分割機構３００の構成は公知の各種態様を採り得るため、ここではその詳細な説明を省略するが、簡略的に説明すると、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアと、サンギアの外周に同心円状に設けられたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に配置されてサンギアの外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアと、クランクシャフト２０５の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアとを備える。
【００７２】
このサンギアは、サンギア軸を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギアは、リングギア軸を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。リングギア軸は、車軸と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸を介して車軸へと伝達され、同様に車軸を介して伝達される車輪１２からの駆動力は、リングギア軸を介してＭＧ２に入力される。係る構成の下、動力分割機構３００により、エンジン２００が発する動力は、プラネタリキャリアとピニオンギアとによってサンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割される。
【００７３】
ＰＣＵ５００は、バッテリ６００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ６００に供給することが可能に構成された不図示のインバータ等を含み、バッテリ６００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ６００を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００７４】
一方、ＰＣＵ５００は、先に述べたように蓄熱ＥＨＣ４００とも電気的に接続されており、蓄熱ＥＨＣ４００に対して、直流駆動電圧Ｖｄを供給可能に構成されている。蓄熱ＥＨＣ４００のヒータ４３０には、この直流駆動電圧Ｖｄに応じた駆動電流Ｉｄが生じ、この駆動電流Ｉｄによりヒータ４３０が発熱する構成となっている。即ち、ＰＣＵ５００は、本発明に係る「通電手段」の一例である。補足すると、ＰＣＵ５００は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路を内蔵しており、ヒータ４３０に供給される駆動電圧Ｖｄは、少なくとも二値的に可変制御可能である。
【００７５】
尚、本実施形態では、ＰＣＵ５００が本発明における「通電手段」の一例とされるが、通電手段の態様は、蓄熱ＥＨＣ４００への通電（本実施形態では、ヒータ４３０への通電）を可能とする限りにおいて何ら限定されない趣旨である。例えば、ハイブリッド車両１０には、本発明に係る「通電手段」の一例として、バッテリ６００或いは他の蓄電手段等から供給される１次電圧を、例えば数百ボルトの高電圧に昇圧させることが可能な、２次電圧供給装置が備わっていてもよい。
【００７６】
バッテリ６００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池であり、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。ここで、バッテリ６００は、ハイブリッド車両１０の車外に設置される外部電源２０（即ち、本発明に係る「外部電源」の一例）により、適宜充電可能に構成されている。即ち、バッテリ６００は、各モータジェネレータの発電作用により生じる電力の他に、外部電源２０からの電力供給によっても充電される構成となっている。
【００７７】
バッテリ６００にはＳＯＣセンサ６１０が付設されている。ＳＯＣセンサ６１０は、バッテリ６００のＳＯＣ（バッテリの充電状態の指標値であり、ここでは完全放電を０％、且つ満充電を１００％等として規格化されてなる蓄電残量値であるとする）を検出可能なセンサである。ＳＯＣセンサ６１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＳＯＣは、ＥＣＵ１００により、本発明に係る「蓄電状態」の一例として、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００７８】
充電プラグ７００は、切り替えスイッチ８００の入力端子と電気的に接続されており、且つ外部電源２０との電気的な接続を可能とする金属製のプラグである。尚、外部電源２０は、例えば家庭用の１００Ｖ電源であってもよいし、市街地や郊外の然るべきインフラ施設（例えば、ガソリンスタンドやサービスステーション）等にインフラ設備として設置されるものであってもよく、その物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的態様は何ら限定されない趣旨である。
【００７９】
切り替えスイッチ８００は、上述した一の入力端子と、バッテリ６００と電気的に接続された出力端子Ａ、蓄熱ＥＨＣ４００のヒータ４３０と電気的に接続された出力端子Ｂ及び開放端子（即ち、電気的に中立な端子）である出力端子Ｃの三種類の出力端子を備えたスイッチング回路である。切り替えスイッチ８００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００により入力端子と各出力端子との接続状態が切り替えられる構成となっている。
【００８０】
補足すると、切り替えスイッチ８００は、充電プラグ７００が外部電源２０と接続された状態において、（１）入力端子と出力端子Ａとが接続された場合に外部電源２０から供給される外部電力によりバッテリ６００に通電を行うことによりバッテリ６００の充電がなされ、（２）入力端子と出力端子Ｂとが接続された場合に外部電力により蓄熱ＥＨＣ４００に通電（即ち、本発明に係る「通電」の一例）を行うことによりヒータ４３０の加熱がなされ、（３）入力端子と出力端子Ｃとが接続された場合に外部電力が消費されない構成となっている。即ち、切り替えスイッチ８００は、入力端子の接続状態により、外部電源２０から供給される外部電力を蓄熱ＥＨＣ４００に直接的に供給することが可能であり、ＰＣＵ５００と共に、本発明に係る「通電手段」の一例を構成している。
【００８１】
＜実施形態の動作＞
次に、図４を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるバッテリ充電制御の詳細について説明する。ここに、図４は、バッテリ充電制御のフローチャートである。
【００８２】
図４において、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０がソーク状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ここで、本実施形態に係る「ソーク状態」とは、モータジェネレータＭＧ２、モータジェネレータＭＧ１及びエンジン２００のいずれもが停止した状態を指す。ＥＣＵ１００は、エンジン２００及び各モータジェネレータの動作を制御する制御ユニットであり、ハイブリッド車両１０がソーク状態にあるか否かについて、ＥＣＵ１００は簡便にその判別を行うことが可能である。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン２００及び各モータジェネレータの回転速度がゼロであるか否か等に基づいて当該判別を行う。或いは、エンジン２００の始動を促すイグニッションスイッチの動作状態及びＰＣＵ５００における電力の供給状態に基づいて係る判別を行ってもよい。
【００８３】
ハイブリッド車両１０がソーク状態にない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、切り替えスイッチ８００の入力端子を出力端子Ｃに接続し、切り替えスイッチ８００を中立位置に保持する（ステップＳ１０７）。切り替えスイッチ８００が中立位置に保持されると、処理はステップＳ１０１に戻される。即ち、ハイブリッド車両１０が稼動している状態（必ずしもエンジン２００が始動している必要はない）では、切り替えスイッチ８００は絶えず中立位置に保持される。
【００８４】
ステップＳ１０１において、ハイブリッド車両１０がソーク状態にある旨が判別された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、充電プラグ７００が外部電源２０と接続されているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。充電プラグ７００が外部電源２０と接続されているか否かは、切り替えスイッチ８００の入力端子の端子電圧に基づいて判別可能である。例えば、外部電源２０が家庭用１００Ｖ電源であれば、当該端子電圧は１００Ｖである。外部電源２０の種類によらない汎用的な表現をすれば、充電プラグ７００が外部電源２０と接続されていない状態では入力端子の端子電圧は略０Ｖであるから、端子電圧が０Ｖより大きい値として設定された閾値以上である場合に、充電プラグ７００が外部電源２０と接続されている旨の判別が下されてもよい。
【００８５】
充電プラグ７００が外部電源２０と接続されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻されると共に、充電プラグ７００が外部電源２０と接続されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、バッテリ６００のＳＯＣが、予め設定された制御上の最大値ＳＯＣｍａｘ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。尚、外部電源２０と充電プラグ７００とが接続されている期間は、即ち、本発明に係る「外部電力供給期間」の一例である。
【００８６】
ここで、制御上の最大値とは、バッテリ６００の物理的な蓄電限界を規定する値ではなく、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ハイブリッド車両１０の走行中に発電される電力による充電を可能としつつ、且つハイブリッド車両１０の走行に支障をきたさないように定められている。例えば、ＳＯＣｍａｘは、８０（％）〜９０（％）程度の値に設定されている。
【００８７】
バッテリ６００のＳＯＣがＳＯＣｍａｘ未満である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、切り替えスイッチ８００の入力端子を出力端子Ａに接続し、外部電源２０とバッテリ６００とを電気的に接続する（ステップＳ１０４）。バッテリ６００が外部電源２０と接続されると、処理はステップＳ１０１に戻される。ここで、入力端子が出力端子Ａに接続されると、外部電源２０から供給される電力を使用したバッテリ６００の充電が開始される。ここで、切り替えスイッチ８００の物理構成に鑑みれば、入力端子が出力端子Ａに接続されることにより、自動的に入力端子が出力端子Ｂと非接続状態となり、外部電源２０から供給される電力を使用した蓄熱ＥＨＣ４００への通電は停止される。
【００８８】
一方、バッテリ６００のＳＯＣが、制御上の最大値ＳＯＣｍａｘ以上である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、更に蓄熱体温度Ｔｃ１が基準値Ｔｃ１ｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。尚、基準値Ｔｃ１ｔｈは、蓄熱体４４０が三元触媒４２０を十分に暖機可能な蓄熱量を有する旨に相当する値に設定されている。蓄熱体温度Ｔｃ１が基準値Ｔｃ１ｔｈ未満である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、切り替えスイッチ８００の入力端子を出力端子Ｂに接続し、外部電源２０と蓄熱ＥＨＣ４００とを電気的に接続する（ステップＳ１０６）。この段階で、外部電源２０からの外部電力による蓄熱ＥＨＣ４００への通電が開始される。蓄熱ＥＨＣ４００が外部電源２０と接続されると、処理はステップＳ１０１に戻される。尚、このようなＥＣＵ１００の動作は、本発明に係る「充電が終了した後に通電が開始されるように通電手段を制御する」旨の動作の一例であり、また、「特定された蓄熱状態に基づいて通電手段を制御する」旨の動作の一例である。
【００８９】
一方、蓄熱体温度Ｔｃ１が基準値Ｔｃ１ｔｈ以上である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、切り替えスイッチ８００の入力端子を出力端子Ｃに接続する（ステップＳ１０７）。即ち、従前の状態として外部電力を使用した蓄熱ＥＨＣ４００への通電がなされている場合には、当該通電が終了する。即ち、バッテリ６００のＳＯＣが満充電状態に相当するＳＯＣｍａｘ以上である場合には、蓄熱ＥＨＣ４００への通電が開始或いは継続され、蓄熱体温度Ｔｃは、基準値Ｔｃ１ｔｈ以上に維持される。
【００９０】
このように、本実施形態では、外部電力供給期間において、バッテリ６００への充電が終了すると、蓄熱ＥＨＣ４００への通電が開始され、ヒータ４３０の発熱により蓄熱体４４０が加熱される。ここで、蓄熱体４４０は、ヒータ４３０から発される熱を蓄積すると共に蓄積熱を三元触媒４２０に伝達し、三元触媒４２０を暖機することが可能である。即ち、外部電力供給期間において、三元触媒４２０は暖機状態を維持することが可能であり、ハイブリッド車両１０の始動に際し間を置かずしてエンジン２００が始動を要求されたとしても、エンジン２００の排気を好適に浄化することが可能であり、エミッションの悪化が好適に抑制される。また、三元触媒４２０の暖機は、基本的に外部電源２０から供給される外部電力を使用してなされる（即ち、バッテリ６００及びＰＣＵ５００を経由することなくなされる）ため、バッテリ６００からの電力の持ち出しは可及的に抑制される。即ち、エンジン始動時のエミッションの悪化抑制に係る利益は、ハイブリッド車両の１０の走行性能を阻害することなく享受される。また、バッテリ６００の充電が優先的に実行されるため、外部電力の供給期間が限られている場合等に、バッテリ６００の蓄電量が不足してハイブリッド車両１０の走行性能が低下する事態が防止されている。
【００９１】
ここで特に、蓄熱体４４０の蓄熱作用に鑑みれば、蓄熱体４４０の温度が基準値Ｔｃ１ｔｈに到達した段階で、蓄熱体４４０は、三元触媒４２０を比較的長期（例えば、数十時間）にわたって（尚、この場合の「長期」とは、この種の蓄熱がなされない場合（言い換えれば、三元触媒４２０が、加熱されると同時に外界への熱放射により冷却される場合）と較べて幾らかなり長い期間を指す）暖機された状態に維持することが可能である（尚、そのように基準値Ｔｃ１ｔｈが設定されている）。このため、この種の状態において蓄熱ＥＨＣ４００への通電は不要となり、外部電力を通電に利用する期間が短縮され、外部電力の消費量を顕著に低減することが可能となる。また、ハイブリッド車両１０がエンジン２００を稼動させて通常走行を行った後にこの種の外部電力供給期間を迎えた場合には、蓄熱体４４０により排気熱が十分に蓄熱され、三元触媒４２０の温度低下が抑制されるため、蓄熱ＥＨＣ４００への通電自体が必要なくなる可能性がある。このように、蓄熱ＥＨＣ４００への通電機会が減少するといった点でも、外部電力の消費量が低減される旨の利益が明らかである。
【００９２】
尚、蓄熱体４４０が、好適には一種の断熱構造を有する点に鑑みれば、蓄熱体温度Ｔｃ１が基準値Ｔｃ１ｔｈ以上であれば（無論、触媒暖機の効果が得られる点でみれば、必ずしも基準値以上である必要はない）、定常的には三元触媒４２０の温度はこの蓄熱体４４０の温度と等しくなり且つ長時間維持されるため上述した顕著な利益が享受される反面、蓄熱体４４０を、蓄熱体温度Ｔｃ１が基準値Ｔｃ１ｔｈ以上となるまで加熱するのに要する時間は、ヒータ４３０により三元触媒４２０を加熱する場合と較べて長くなり易い。従って、蓄熱ＥＨＣ４００への通電期間中にエンジン２００の始動が要求されると、かえってエミッションの悪化が顕在化しかねない。
【００９３】
そこで、そのような特異な状況においては、ＥＣＵ１００は、蓄熱ＥＨＣ４００の上流に設置された三元触媒９００を、エンジン２００の噴射制御等により（より具体的には、排気温が相対的に高くなるような噴射量或いは噴射時期の制御）早期に昇温させる。このような触媒早期暖機制御により、蓄熱ＥＨＣ４００の三元触媒４２０が暖機されるまでの期間において、排気を三元触媒９００により浄化して、エミッションの悪化を好適に抑制することが可能である。但し、本発明に係る実践上の利益は、三元触媒９００を有さぬ構成においても十分に担保される。
【００９４】
また、本実施形態では、外部電源２０からの外部電力が、切り替えスイッチ８００を経由してバッテリ６００或いは蓄熱ＥＨＣ４００に選択的に供給される構成となっているが、バッテリ６００及び蓄熱ＥＨＣ４００への外部電力の供給態様は、これに限定されることなく各種の態様を採ってよい。例えば、外部電力を然るべき分配手段により分配して、所定の分配比率でバッテリ６００及びＥＨＣ４００の両方に供給する構成が採られてもよい。
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照し、本発明の第２実施形態に係るバッテリ充電制御の詳細について説明する。ここに、図５は、本発明の第２実施形態に係るバッテリ充電制御のフローチャートである。尚、同図において、図４と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９５】
図５において、蓄熱体温度Ｔｃ１が基準値Ｔｃ１ｔｈ未満である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、現在時刻が、夜間に該当するか否かを判別する（ステップＳ２０１）。ここで、「夜間」とは、この場合、外部電源２０を介した外部電力の供給元（例えば、電力会社）によって設定された、電力の使用料金が相対的に低い期間を指し、本発明に係る「予め外部電力の取得に要する費用が基準となる費用に対し低いものとして設定された期間」の一例である。尚、このような期間が昼間であれば、ここで言う夜間とは容易に昼間と置換し得る趣旨である。
【００９６】
ＥＣＵ１００は、予め内蔵されたタイマ等により、現時刻が係る夜間に該当するか否かを判別し、夜間でない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、処理をステップＳ１０７に移行すると共に、夜間であれば（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、蓄熱ＥＨＣ４００への通電を開始する（ステップＳ１０６）。このように、本実施形態によれば、蓄熱ＥＨＣ４００への通電は、電力の使用料金が低い夜間に限定して行われるため、より経済的である。
＜第３実施形態＞
次に、図６を参照し、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両３０の構成について説明する。ここに、図６は、ハイブリッド車両３０の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９７】
図６において、ハイブリッド車両３０は、蓄熱ＥＨＣ４００及び三元触媒９００に替えて、排気管２１５にＥＨＣ１０００と蓄熱触媒１１００とを備える点において、ハイブリッド車両１０と相違する構成となっている。
【００９８】
ＥＨＣ１０００は、蓄熱ＥＨＣ４００と比較して、蓄熱体４４０を有さぬ点以外は同一の構成を有し、ヒータ４３０が通電された際に、ヒータ４３０により三元触媒４３０を加熱することが可能に構成されている。
【００９９】
一方、蓄熱触媒１１００は、ＥＨＣ１０００の下流側に設置された、本発明に係る「第３の触媒」の一例たる三元触媒（不図示）と、蓄熱体（不図示）とを備える。蓄熱触媒１１００の構成は、蓄熱ＥＨＣ４００からヒータ４３０を除外した構成と同等であり、ここでは、その詳細を省略する。尚、蓄熱触媒１１００には、蓄熱体４４０の温度たる蓄熱体温度Ｔｃ２を検出可能な温度センサが付設されている。この温度センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された蓄熱体温度Ｔｃ２は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１００】
このような構成においても、先の第１及び第２実施形態の如くにバッテリ充電制御を行うことにより、ＥＨＣ１０００のヒータ４３０への通電により生じた熱を、蓄熱触媒１１００に蓄積することが可能であり、ヒータ４３０への通電を停止しても、生じた熱の一部を有効に再利用することができる。特に、本実施形態では、ＥＨＣと蓄熱体とを一体形成する必要がないため、装置構成の複雑化、耐久性の低下及びコストの増加を抑制し得る点において顕著に効果的である。
【０１０１】
一方、ＥＨＣ１０００が蓄熱機能を有さぬことに鑑みれば、ヒータ４３０への通電に要した電力の有効利用といった点においては、ハイブリッド車両３０よりもハイブリッド車両１０が優れ得る。そこで、本実施形態では、エンジン始動時のエミッションの抑制を図るべく、ＥＣＵ１００により、始動制御が実行される。ここで、図７を参照し、始動制御の詳細について説明する。ここに、図７は、始動制御のフローチャートである。
【０１０２】
図７において、ＥＣＵ１００は、イグニッションキーの操作やスタートボタンの操作等、ハイブリッド車両３０の始動入力が生じたか否かを判別する（ステップＳ３０１）。始動入力が存在しない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０１に係る処理を繰り返し実行して、処理を実質的に待機状態に制御する。
【０１０３】
始動入力が存在する場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両３０を始動させる（即ち、走行が要求されれば、モータジェネレータＭＧ２の動力によりＥＶ走行を行い、走行要求がなければ、基本的に各モータジェネレータへの通電準備のみがなされる）と共に、蓄熱体温度Ｔｃ２が、基準値Ｔｃ２ｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ３０２）。尚、基準値Ｔｃ２ｔｈは、先の基準値Ｔｃ１ｔｈと同等の値であってよい。
【０１０４】
蓄熱体温度Ｔｃ２が基準値Ｔｃ２ｔｈ以上である場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ３０１に移行して、処理を実質的に待機状態に制御する一方、蓄熱体温度Ｔｃ２が基準値Ｔｃ２ｔｈ未満である場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ＥＨＣ１０００へ通電がなされるようにＰＣＵ５００を制御する（ステップＳ３０３）。
【０１０５】
ＥＨＣ１０００への通電が開始されると、ＥＣＵ１００は、エンジン始動タイミングであるか否かを判別する（ステップＳ３０４）。係る判別は、ハイブリッド車両３０の走行条件（例えば、車速やアクセル開度等）に基づいて行われる。基本的に、ＥＶ走行が許可されない運転領域において、エンジン２００の始動が要求される。
【０１０６】
エンジン始動タイミングでない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ３０１に戻し、一連の処理を繰り返すと共に、エンジン始動タイミングであれば（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００を始動させる（ステップＳ３０５）。エンジン２００の始動がなされると、処理はステップＳ３０１に戻される。
【０１０７】
ここで、動力分割機構３００における遊星歯車機構の差動作用に鑑みれば、ハイブリッド車両３０がＥＶ走行を行っている期間においては、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を制御することにより、エンジン２００を所定の回転速度でモータリングすることが可能である。
【０１０８】
モータリングがなされると、吸排気バルブが機械的に駆動されるため、エンジン未始動であれば燃焼は生じないものの、吸排気の流れが発生する。排気は、適宜通電により発熱するＥＨＣ１０００を通過する過程で、ヒータ４３０からの熱付与により昇温し、温風或いは熱風となって蓄熱触媒１１００に到達する。
【０１０９】
蓄熱触媒１１００では、蓄熱体４４０の作用によりこの温風或いは熱風から熱が奪われ、蓄熱が開始される。従って、ＥＨＣ１０００下流側に蓄熱触媒１１００を備えることにより、ハイブリッド車両３０では、エンジン始動以前に、バッテリ６００からの電力の持ち出しを可及的に抑えつつ、蓄熱触媒１１００の暖機を図ることが可能となる。本実施形態によれば、電力消費を抑制しつつ、エンジン始動時のエミッションを低減することが可能となるのである。
【０１１０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の排気浄化装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。
【図２】図１のハイブリッド車両に備わるエンジンの一断面構成を概念的に且つ模式的に例示する模式断面図である。
【図３】図２のエンジンにおいて排気管の伸長方向に沿った蓄熱ＥＨＣの一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。
【図４】ＥＣＵにより実行されるバッテリ充電制御のフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るバッテリ充電制御のフローチャートである。
【図６】本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る始動制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、４００…蓄熱ＥＨＣ、４２０…三元触媒、４３０…ヒータ、４４０…蓄熱体、５００…ＰＣＵ、６００…バッテリ、７００…充電プラグ、８００…切り替えスイッチ、９００…三元触媒、１０００…ＥＨＣ、１１００…蓄熱触媒。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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