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技術 車両

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 北野英司
出願日 2011年2月8日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2012-556683
公開日 2014年7月3日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 WO2012-107999
状態 特許登録済
技術分野 ハイブリッド電気車両 排気の後処理 車両の電気的な推進・制動
主要キーワード 極分岐 半正弦波 目標通電量 開閉回路 電気加熱式 加熱用コイル 充電ポート 分岐線

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課題・解決手段

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

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背景

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

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

概要

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

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項

以下の情報は公開日時点(2014年7月3日)のものです。

請求項1

蓄電装置(70)と、正極線PLb)および負極線(NLb)を介して前記蓄電装置に接続され、前記蓄電装置からの直流電流交流電流変換する変換装置(60)と、第1の複数の電力線(L1u、L1v、L1w)を介して前記変換装置に接続され、前記変換装置で変換された交流電流で駆動される第1モータ(20)と、第2の複数の電力線(L2u、L2v、L2w)を介して前記変換装置に接続され、前記変換装置で変換された交流電流で駆動される第2モータ(30)と、遊星歯車装置(40)を介して前記第1、第2モータに連結されるエンジン(10)と、前記エンジンの排気を浄化する電気加熱式触媒装置(140)とを備え、前記触媒装置は、一方の端部が前記第1の複数の電力線のうちのいずれか1つから分岐された第1分岐線(PLehc、PLehc1)に接続され、前記第1分岐線を介して供給される電流で加熱される、車両。

請求項2

前記触媒装置の前記一方の端部と反対側の端部は、前記負極線から分岐された第2分岐線(NLehc)に接続される、請求項1に記載の車両。

請求項3

前記第1モータは、前記エンジンを停止させた状態で前記第2モータの動力で前記車両を走行させるモータ走行中は、前記遊星歯車装置を介して伝達される前記第2モータの動力で回転させられて逆起電力を生じ、前記触媒装置は、前記モータ走行中、前記第1モータの逆起電力によって生じる電流が前記第1、2分岐線を通って前記第1モータと前記触媒装置との間を循環することによって加熱される、請求項2に記載の車両。

請求項4

前記変換装置は、前記蓄電装置からの電圧を変換して出力するコンバータ(61)と、前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第1の複数の電力線に出力する第1インバータ(62)と、前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第2の複数の電力線に出力する第2インバータ(63)とを含み、前記車両は、前記触媒装置の通電経路開閉可能に構成された開閉回路(100)と、前記変換装置および前記開閉回路を制御する制御装置(200、200A)とをさらに備え、前記制御装置は、前記モータ走行中、前記コンバータおよび前記第2インバータを制御することによって前記第2モータに供給される電流を制御しつつ、前記開閉回路および前記第1インバータを制御することによって前記触媒装置に供給される電流を制御する、請求項3に記載の車両。

請求項5

前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記第1モータの逆起電力によって生じる電流が前記第1分岐線を介して前記触媒装置に供給されるように前記開閉回路を閉じる、請求項4に記載の車両。

請求項6

前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記コンバータから出力された直流電流が前記触媒装置に供給されるように前記第1インバータを制御する、請求項4に記載の車両。

請求項7

前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記コンバータから出力された電圧以下の電圧が前記第1インバータを介して前記触媒装置に印加されるように前記第1インバータを制御する、請求項4に記載の車両。

請求項8

前記制御装置は、前記モータ走行中、前記第1モータの回転位相および回転速度に基づいて前記第1モータの逆起電力によって生じる電流を予測し、予測結果に基づいて前記触媒装置の通電量を調整するように前記第1インバータを制御する、請求項4に記載の車両。

請求項9

前記触媒装置の前記一方の端部と反対側の端部は、前記第1の複数の電力線のうちの前記第1分岐線が接続される電力線とは異なる電力線から分岐された第2分岐線(NLehc1)に接続され、前記変換装置は、前記蓄電装置からの電圧を変換して出力するコンバータ(61)と、前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第1の複数の電力線に出力する第1インバータ(62)と、前記コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換して前記第2の複数の電力線に出力する第2インバータ(63)とを含み、前記車両は、前記第1分岐線および前記第1分岐線が接続される電力線上に設けられ、前記第1インバータの接続先を前記第1モータおよび前記触媒装置のいずれか一方に切替可能に構成された切替装置(100A)と、前記変換装置および前記切替装置を制御する制御装置(200B)とを含み、前記第1モータは、前記エンジンを停止させた状態で前記第2モータの動力で前記車両を走行させるモータ走行中は、前記遊星歯車装置を介して伝達される前記第2モータの動力で回転させられて逆起電力を生じ、前記制御装置は、前記モータ走行中に前記触媒装置を暖機する場合、前記第1インバータの接続先が前記触媒装置となるように前記切替装置を制御することによって前記コンバータから出力された直流電流を前記第1インバータを介して前記触媒装置に供給させる、請求項1に記載の車両。

請求項10

前記制御装置は、前記第1インバータを制御することによって前記触媒装置の通電量を制御する、請求項9に記載の車両。

詳細

以下の情報は 公開日時点 (2014年7月3日)のものです。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する電気加熱式触媒を備えた車両に関する。


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加熱可能に構成された電気加熱式触媒(ElectricalHeated Catalyst、以下「EHC」という)が提案されている。

0003

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


先行技術

0004

特開2009−225603号公報


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

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、変換装置とモータとの間を流れる電流を活用して触媒(EHC)を加熱しつつ、触媒温度を精度よく制御することである。


課題を解決するための手段

0007

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

0008

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

0009

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

0010

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

0011

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

0012

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

0013

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

0014

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

0015

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

0016

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


発明の効果

0017

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


図面の簡単な説明

0018

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


実施例

0019

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

0020

[第1実施例]
図1は、本実施例に従う車両1の全体ブロック図である。車両1は、エンジン10と、第1MG(Motor Generator)20と、第2MG30と、動力分割装置40と、減速機50と、パワーコントロールユニット(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。

0021

エンジン10は、空気燃料との混合気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。

0022

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

0023

車両1は、エンジン10および第2MG30の少なくとも一方から出力される動力によって走行する。エンジン10が発生する駆動力は、動力分割装置40によって2経路分割される。すなわち、一方は減速機50を介して駆動輪80へ伝達される経路であり、もう一方は第1MG20へ伝達される経路である。

0024

動力分割装置40は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン10のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第1MG20の回転軸に連結される。リングギヤは第2MG30の回転軸および減速機50に連結される。このように、エンジン10、第1MG20および第2MG30が、遊星歯車からなる動力分割装置40を介して連結されることで、エンジン10の回転速度Ne、第1MG20の回転速度Nm1および第2MG30の回転速度Nm2は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

0025

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

0026

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

0027

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

0028

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情報に基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。

0029

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

0030

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

0031

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

0032

さらに、車両1は、排気通路130を備える。エンジン10から排出される排気ガスは、排気通路130を通って大気に排出される。

0033

排気通路130の途中には、EHC(電気加熱式触媒)140が設けられる。EHC140は、排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成される。なお、EHC140には、種々の公知のものを適用することができる。

0034

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

0035

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

0036

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

0037

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

0038

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

0039

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

0040

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

0041

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

0042

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

0043

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

0044

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

0045

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

0046

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

0047

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

0048

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

0049

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

0050

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

0051

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

0052

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

0053

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

0054

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

0055

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

0056

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

0057

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

0058

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

0059

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

0060

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

0061

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

0062

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

0063

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

0064

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

0065

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

0066

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

0067

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

0068

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

0069

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

0070

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

0071

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

0072

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

0073

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

0074

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

0075

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

0076

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

0077

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

0078

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

0079

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

0080

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

0081

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

0082

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

0083

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

0084

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

0085

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

0086

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

0087

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

0088

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

0089

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

0090

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0091

1車両、10エンジン、20 第1MG、30 第2MG、24電流センサ、25レゾルバ、40動力分割装置、50減速機、60 PCU、61コンバータ、62,63インバータ、64ケース、70バッテリ、80駆動輪、100,100Aジャンクションボックス、101接続点、130排気通路、140 EHC、160充電ポート、170充電器、200 ECU、210,210B判断部、220,220B 第1制御部、230,230A,230B 第2制御部、300コネクタ、310外部電源、C1,C2出力端子、Cb入力端子、D1〜D8ダイオード、L1,L2電力線、LA1リアクトル、NL1,NLb 負極線、NLehc,NLehc1負極分岐線、PL1,PL2,PLb 正極線、PLehc,PLehc1 正極分岐線、Q1〜Q8スイッチング素子、R1〜R5リレー。


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