车辆和车辆的控制方法
【专利摘要】一种车辆包括发动机、配置成净化发动机的废气的电加热催化剂和配置成控制电加热催化剂的通电电力的控制器。该控制器被配置成当起动发动机前通电电加热催化剂时，基于车辆的车速和车辆的加速度，确定通电电力。
【专利说明】车辆和车辆的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆，并且更具体地说，涉及配备有净化发动机的废气的电加热催化剂的车辆，以及这种车辆的控制方法。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.5-321645 (JP 5-321645 A)描述了在配备有内燃机和净化内燃机的废气的电加热催化剂(EHC)的车辆中，当在停止发动机的同时，确定有必要加热EHC时，在基于起动内燃机前的EHC温度，计算将EHC温度升高到活化温度所需的通电时间后，EHC开始被通电，并且在EHC开始被通电后，已经经过通电时间时，EHC停止被通电。
[0003]通过在JP 5-321645 A中所述的技术，基于EHC温度，确定EHC通电时间。因此，考虑到(预期)从EHC开始被通电的时间直到实际起动内燃机为止的车辆行驶模式，难以将EHC通电。因此，如果即使在EHC已经停止被通电后的一段时间，未起动内燃机，由于热损失，EHC温度可能最终下降。如果在该状态下起动内燃机，可能难以确保废气净化性能。
【发明内容】
[0004]本发明涉及在配备有发动机和电加热催化剂(EHC)的车辆中，在起动发动机后，适当地确保废气净化性能的技术。
[0005]本发明的第一方面涉及包括发动机、配置成净化发动机的废气的电加热催化剂，以及配置成控制电加热催化剂的通电电力的控制器的车辆。控制器被配置成当在起动发动机前，通电电加热催化剂时，基于车辆的车速和车辆的加速度，确定通电电力。
[0006]在上述车辆中，在车速等于或高于预定速度的高速范围中，车速越高以及车辆的加速度越大，控制器可以增加通电电力。
[0007]在上述车辆中，在车速低于预定速度的非高速范围中，车速越低，控制器可以增加通电电力。
[0008]在上述车辆中，当车辆的所需功率超出预定量时或当车速超出比预定速度高的车速阈值时，可以起动发动机。
[0009]上述车辆可以是通过发动机和电动机中的至少一个的动力行驶的混合动力车辆。
[0010]本发明的第二方面涉及配备有发动机和电加热催化剂的车辆的控制方法。该控制方法包括当在起动发动机前通电电加热催化剂时，基于车辆的车速和车辆的加速度，确定通电电力。
[0011]根据本发明，在配备有发动机和EHC的车辆中，当起动发动机前通电EHC时，使用车速和车辆加速度，确定ECH的通电电力。因此，能根据直到起动发动机为止的车辆行驶模式，确定EHC的通电电力。因此能够适当地确保在起动发动机后的废气净化性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相同的数字表示相同的元件，并且其中:
[0013]图1是根据本发明的一个示例性实施例的车辆的整体框图；
[0014]图2是示例根据示例性实施例，由ECU执行的例程的流程图；以及
[0015]图3是根据示例性实施例，车速V与车辆加速度α以及ECH通电电力Pehc之间的对应关系的例子的视图。
【具体实施方式】
[0016]在下文中，将参考附图，详细地描述本发明的示例性实施例。图中相同或相应的部件由相同的数字表示，以及将不重复这些部分的描述。
[0017]图1是根据本发明的一个示例性实施例的车辆I的整体框图。车辆I包括发动机10、第一电动发电机(第一 MG) 20、第二电动发电机(第二 MG) 30、动力分配装置40、减速器50、功率控制单元(P⑶)60、蓄电池70、驱动轮80和电子控制单元(Ε⑶)200。
[0018]发动机10是通过燃烧由空气和燃料的混合物(即空气-燃料混合物)，产生用于旋转曲轴的驱动力的内燃机。第一 MG 20和第二 MG 30是由交流电驱动的电动发电机。
[0019]车辆I是通过从发动机10和第二 MG 30的至少一个输出的动力运转的混合动力车辆。由动力分配装置40将发动机10生成的驱动力分配到两条路径。路径中的一条是经减速器50，将驱动力传输到驱动轮80的路径，而另一路径是将驱动力传输到第一 MG 20的路径。
[0020]由包括太阳齿轮、小齿轮、齿轮架和环状齿轮的行星齿轮组形成动力分配装置40。小齿轮与太阳齿轮和环状齿轮啮合。齿轮架可枢轴地支撑小齿轮并且连接到发动机10的曲轴。太阳齿轮连接到第一 MG20的旋转轴。环状齿轮连接到第二 MG 30的旋转轴和减速器50。
[0021]根据来自E⑶200的控制信号，控制P⑶60。P⑶60将由蓄电池70提供的直流(DC)电转换成驱动第一 MG 20和第二 MG 30的交流(AC)电。PCU 60将所转换的AC电力输出到第一 MG 20和第二 MG 30两者。因此，由储存在蓄电池70中的电力驱动第一 MG 20和第二 MG 30。PCU 60还能将由第一 MG 20和第二 MG 30生成的AC电力转换成DC电力，并且通过该转换的DC电力充电蓄电池70。
[0022]蓄电池70是储存用于驱动第一 MG 20和第二 MG 30的电力的DC电源。由例如二次电池，诸如镍金属氢化物二次电池或锂离子二次电池形成蓄电池70。蓄电池70的输出电压是例如约200伏的高压。也可以使用大容量电容器代替蓄电池70。
[0023]此外，车辆I包括排气通道130。将从发动机10排出的废气通过该排气通道130排放到大气中。
[0024]在排气通道130的中途，提供电加热催化剂(EHC)。ECH 140是被配置成通过电加热器，电加热催化剂的催化装置。
[0025]ECH 140经切换单元100连接到P⑶60。切换单元100包括继电器，其基于来自ECU 200的控制信号，将EHC 140电连接到PCU 60和从PCU 60电断开EHC 140。如果当EHC 140电连接到P⑶60时，即当闭合在切换单元100中提供的继电器时，将来自P⑶60的DC电力供应给EHC 140，则将加热EHC 140。在下文中，将DC电力从PCT60供应给EHC140的状态称为“EHC通电”状态，并且将从P⑶60向EHC 140供应的电力(单位:瓦特)称为“EHC通电电力Pehc”。由控制PCU 60的ECU 200调整该EHC通电电力Pehc。
[0026]车辆I是能“外部充电”，即通过来自在车辆外提供的外部电源19 (诸如家用电源)的电力充电蓄电池70的混合动力车辆。即，车辆I是所谓的插入式混合动力车辆。车辆I不一定限于插入式混合动力车辆，而是可以是常规混合动力车辆。
[0027]车辆I包括连接器13和用于执行外部充电的充电器11。连接器13被配置成能连接到外部电源19的连接器15。基于来自ECU 200的控制信号，充电器11将来自外部电源19的电力转换成直流电并且将其输出到蓄电池70。
[0028]此外，车辆I包括车速传感器2、分解器(resolver) 3和4、发动机速度传感器5和监测传感器6。车速传感器2将驱动轴的转速检测为车速V。分解器3检测第一 MG 20的转速Nml。分解器4检测第二 MG 30的转速Nm2。发动机速度传感器5检测发动机速度Ne。监测传感器6检测蓄电池70的状态，例如电压、电流和温度等等。这些传感器将检测结果输出到E⑶200。基于监测传感器6的检测结果，由E⑶200计算蓄电池70的充电状态(SOC)。
[0029]E⑶200具有内置的、均未示出的中央处理单元(CPU)和存储器。E⑶200基于在存储器中存储和信息，执行预定计算，并且基于结果，控制车辆I的各种仪器。
[0030]E⑶200基于车辆I的行驶状态，在停止发动机10并且由第二 MG 30的动力使车辆I行驶的“EV行驶模式”，和操作发动机10并且通过发动机10和第二 MG 30 二者的动力，使车辆I行驶的“HV行驶模式”之间，有选择地切换车辆I的行驶模式。在车辆I中，由于下述五个原因中的主要的一个，起动停止的发动机10。(原因I)用户所需的功率大于预定功率。(原因2)车速V超出阈值(诸如100km/h)。(原因3)要求加热。(原因4)由于低S0C，需要充电蓄电池70。(原因5)来自车载诊断(On-Board Diagnostics:0BD)的需求。
[0031]在具有这种结构的车辆I中，在起动发动机10前，E⑶200基于EHC温度或S0C，确定是否需要加热EHC 140。如果确定需要加热EHC140，E⑶200通电EHC。
[0032]在EHC开始通电后，难以由EHC温度或SOC预期车辆行驶模式(即，发动机起动正时)。因此，如果在已经停止通电EHC后一段时间，未起动内燃机，由于热损失，温度可能最终低于活化温度。如果在该状态下起动内燃机，可能不能确保废气净化性能，因此，恶化排放。如果再次通电EHC来禁止该排放恶化，浪费由EHC的初始通电所消耗的电力，这会导致不良的燃料效率。
[0033]因此，当在起动发动机10前，通电EHC时，根据该示例性实施例的E⑶200有效地通电EHC，同时估算下一发动机起动正时。
[0034]图2是示例当通电EHC时，由E⑶(能视作控制器)200执行的例程的流程图。在起动发动机10前(即停止发动机10时)，以预定周期重复地执行图2的流程图中的例程。
[0035]在步骤S10，E⑶200基于EHC温度或S0C，确定EHC是否需要被通电。如果EHC不需要被通电(即，步骤S1为否)，例程的该周期结束。
[0036]如果EHC需要被通电(S卩，步骤SlO为是)，ECU 200进行到步骤SI I。在步骤Sll，E⑶200检测车速V，然后在步骤S12，E⑶200由车速V中的变化率，计算车辆加速度α。
[0037]在步骤S13，E⑶200使用车速V和车辆加速度α，确定EHC通电电力Pehc。
[0038]在下文中，将描述用于确定EHC通电电力Pehc的方法。用于确定下文所述的EHC通电电力Pehc的方法仅是一个例子。本发明不限于此。
[0039]在车辆I中，由于上述5种原因中的一个，起动停止的发动机10。根据这些原因中的原因I和2，通过车辆行驶模式，某种程度上能估算起动发动机10的正时。该车辆行驶模式更具体地说，是车速V和车辆加速度α等等。
[0040]由于原因I的发动机起动正时，即，用户所要求的功率超出预定功率的正时依赖于车速V。即，在中速范围或高速范围中稳定行驶时，用户瞬间要求大功率量的可能性相对低，因此，估算所需功率超出预定功率将需要相对长时间。另一方面，当停止或在低速范围中行驶时，估算用户将瞬间要求大功率量来加速车辆I的可能性相对高。因此，估算所需功率将相对快速地超出预定功率(即以相对早的正时)。因此，可以使用车速V估算发动机起动正时，并且可以确定EHC通电电力Pehc，使得通过所估算的发动机起动正时，EHC温度升高到等于或高于活化温度。例如，可以将EHC通电电力Pehc设定到较大值来在估计将在相对早正时起动发动机的低速范围中，使EHC温度比在估计将以相对晚的正时起动发动机的中等或高速范围中，更早地升高到等于或大于活化温度。
[0041]由于原因2的发动机起动正时，即，车速V超出阈值时的正时，能由当前车速V和车辆加速度α估算。因此，在车速V接近阈值的范围中，可以由当前车速V和车辆加速度α估算发动机起动正时，并且可以确定EHC通电电力Pehc，使得通过估算的发动机起动正时，EHC温度上升到等于或高于活化温度。
[0042]图3是示出车速V和车辆加速度α，以及与EHC通电电力Pehc之间的对应关系的一个例子的图。E⑶200使用图3所示的图，确定对应于车速V和车辆加速度α的EHC通电电力Pehc。图3中所示的对应关系仅是例子。发明不限于此。
[0043]在车辆V小于预定车速Vl的非高速范围中，即，在低速或中速范围中，车速V越低，将EHC通电电力Pehc设定成越大值。即，在非高速范围中，假定车速V越低，到所需功率超出预定功率为止所需的时间，即，直到由于原因I起动发动机10为止的时间将越短。因此，在非高速范围中，车速V越低，将EHC通电电力Pehc设定成越大。
[0044]另一方面，在车速V等于或大于预定车速Vl的高速范围中，车速V越大，并且车速加速度α越大，将EHC通电电力Pehc设定成越大值。即，在高速范围中，当前车速V相当接近阈值，使得假定当前车速V越高，以及车速加速度α越高，车速V超出阈值为止的时间，即，由于原因2起动发动机10为止的时间将越短。因此，在高速范围中，车速V越高，并且车速加速度α越高，将EHC通电电力Pehc设定成越大值。在图3中，作为例子，给出当车速加速度α = α 0、α 1、α 2和α 3(α 0〈α 1〈α 2〈α 3)时的EHC通电电力Pehc的值。
[0045]以这种方式确定EHC通电电力Pehc使得在发动机起动时的EHC温度上升到等于或高于活化温度，因此，能适当地确保发动机起动后的废气净化性能。在EHC停止被通电之后，EHC不需要再次通电，因此，还能解决由EHC初始消耗的电力被浪费的问题。
[0046]现在返回到图2，当确定EHC通电电力Pehc时，ECU 200进行到步骤S14。在步骤S14，通过闭合切换单元100的继电器，E⑶200将P⑶60电连接到EHC 140，并且控制P⑶60，使得将在在步骤S13中计算的EHC通电电力被供应给EHC。
[0047]在步骤S15，E⑶200确定是否满足停止通电EHC的条件。停止通电EHC的条件可以是例如已经实际起动发动机10的条件。如果不满足停止通电EHC的条件(即，步骤S15为否)，ECU 200返回到步骤SI I。
[0048]如果满足停止通电EHC的条件(即，步骤S15为是)，当E⑶200通过使切换单元100的继电器开路来停止通电EHC时，E⑶200移动到步骤S16。
[0049]如上所述，当在起动发动机10前，通电EHC时，根据本示例性实施例的E⑶200使用车速V和车辆加速度α，确定EHC通电电力Pehc。因此，根据直到下次起动发动机为止的车辆行驶模式，能确定EHC通电电力Pehc。由此，能适当地确保起动发动机后的废气净化性能。
[0050]在此所公开的例子在所有方面仅是示例并且不应当解释为限制。本发明的范围不是由上述说明书，而是由专利的权利要求的范围表明，并且意图包括在与专利的权利要求的范围等效的范围和含义内的所有改进。
【权利要求】
1.一种车辆，包括: 发动机； 电加热催化剂，所述电加热催化剂被配置成净化所述发动机的废气；以及 控制器，所述控制器被配置成控制所述电加热催化剂的通电电力， 所述控制器被配置成当在起动所述发动机前通电所述电加热催化剂时，基于所述车辆的车速和所述车辆的加速度，确定所述通电电力。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，在所述车速等于或高于预定速度的高速范围中，所述车速越高以及所述车辆的加速度越大，所述控制器增加所述通电电力。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，在所述车速低于所述预定速度的非高速范围中，所述车速越低，所述控制器增加所述通电电力。
4.根据权利要求2或3所述的车辆，其中，当所述车辆的所需功率超出预定量时或当所述车速超出比所述预定速度高的车速阈值时，起动所述发动机。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆是通过所述发动机和电动机中的至少一个的动力行驶的混合动力车辆。
6.一种车辆的控制方法，所述车辆配备有发动机和电加热催化剂，包括: 当在起动发动机前通电所述电加热催化剂时，基于所述车辆的车速和所述车辆的加速度，确定通电电力。
【文档编号】F01N3/20GK104471201SQ201380037735
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】桥元庆太 申请人:丰田自动车株式会社