JP3553146B2 - 電気加熱式触媒制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はエンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒制御装置に係り、特に電気加熱式触媒の電圧および電流に基づいて温度上昇、消費電力または抵抗値を監視して電源の供給、停止を制御、ないしは触媒の異常を検出する電気加熱式触媒制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気加熱式触媒制御装置は、特開平６―８１６３６号公報に開示されているように、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の触媒温度を検出する熱電対、サーミスタなどの触媒温度センサ、触媒温度センサの状態を検出する検出手段、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）への電力の供給、遮断を切替える切替手段、検出手段からの検出信号に基づいて切替手段を制御する制御手段などを備え、断線や短絡等の触媒温度センサの異常を検出手段が検出した場合、切替手段を制御して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）への電力供給を所定時間に制限して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の加熱し過ぎや、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を全く加熱しない状態を防止するよう構成されたものは知られている。
【０００３】
また、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）に供給される電圧および電流を検出することにより、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の状態を検出するよう構成された電圧、電流センシングも知られている。
図１０に一般的な電圧、電流センシング回路図を示す。
図１０において、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）に流れる電流ＩＥＨＣは、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）とバッテリＥＢ間に直列に挿入したシャント抵抗ＲＳ間の降下電圧ＶＳにより検出するよう構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱電対等の触媒温度センサを用いた従来の電気加熱式触媒制御装置は、触媒温度センサを高温の触媒雰囲気中に設置しなければならず、触媒温度センサ自体の特性劣化や寿命に課題があり、または触媒温度センサを接続する接続線が断線したり、短絡する場合がある。
【０００５】
電圧、電流センシングを用いたものは、電圧ＶＥＨＣおよび電流ＩＥＨＣの検出を高温の触媒雰囲気中で行わなくともよいメリットはあるが、シャント抵抗ＲＳをバッテリＥＢと電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の間に挿入するため、シャント抵抗ＲＳによる電圧降下（ＶＳ）が発生して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）に印加される電圧ＶＥＨＣが低下する課題がある。
【０００６】
また、電流ＩＥＨＣは非常に大きな値に設定されるため、シャント抵抗ＲＳの発熱による抵抗変化に伴って測定精度が低下する課題があり、抵抗変化を補償するためには電力許容量が大きく、精度の高い抵抗が必要となってコストアップを招く課題がある。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は電気加熱式触媒（ＥＨＣ）および測定系に影響を与えず、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の作動状態の検出精度が高く、信頼性に優れた電気加熱式触媒制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒温度を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒抵抗を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段からの検出電圧と基準電圧、および電流検出手段からの検出電流と基準電流を比較する比較手段を備え、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒温度を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１４】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を備えた状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段とを設けたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒抵抗を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段からの検出電圧と基準電圧、および前記電流検出手段からの検出電流と基準電流を比較する比較手段を備え、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、前記電流検出手段に、非接触の検出器を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【作用】
この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電圧および電流に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗を演算する状態検出手段をそれぞれ設けたので、演算された触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができる。
【００２０】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設けたので、電気加熱式触媒の積算電力をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができる。
【００２１】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電圧と基準電圧、および電流と基準電流を比較する比較手段を設けたので、比較結果に基づいて電圧および電流の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができる。
【００２２】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備えたので、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができる。
【００２３】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒消費電力の積算値に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備えたので、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができる。
【００２４】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する電圧と基準電圧、および電流と基準電流の比較結果に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備えたので、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができる。
【００２５】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電流検出手段に、非接触の検出器を備えたので、電気加熱式触媒および測定系に影響を与えず、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の状態を高精度にモニタすることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１はこの発明に係る電気加熱式触媒制御装置の要部ブロック構成図である。
図１において、電気加熱式触媒制御装置１は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に印加される電圧ＶＥＨＣを検出する電圧検出手段３、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に流れる電流ＩＥＨＣを検出する電流検出手段４、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給または停止を切替える切替手段５、電圧検出手段３からの電圧信号ＶＥＯおよび電流検出手段４からの電流信号ＩＥＯに基づいて切替手段５のオン／オフを制御する制御手段６、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常を検出して表示する異常検出手段１０を備える。
なお、電気加熱式触媒制御装置１はバッテリ９（バッテリ電圧ＥＯ）、または直流電圧ＥＯを発生する電動機により駆動される。
【００２７】
このように構成された電気加熱式触媒制御装置１は、図示しない車両のイグニッションスイッチがオン操作されて制御手段８にバッテリ９の直流電源ＥＯ（１２Ｖ系）が印加されると、切替手段５をオン制御して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に直流電源ＥＯを所定時間だけ供給し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２を急速な昇温特性（例えば５００℃／１０秒）で立上げ、触媒を加熱して活性化させ、エンジンから排出される排気ガスを触媒を介して減少させるとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給される電圧ＶＥＨＣおよび電流ＩＥＨＣをモニタし、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が設定した状態と異なる場合には切替手段５をオフ制御して直流電源ＥＯの供給を停止するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が異常状態にあると判定するよう構成する。
【００２８】
電圧検出手段３は電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給される電圧ＶＥＨＣを対応する感度のディジタル値に変換し、電圧信号ＶＥＯを制御手段６に提供する。
なお、電圧検出手段３は制御手段６を構成するマイクロプロセッサのメモリや比較機能の一部で構成し、例えば、電圧ＶＥＨＣを８ビット（２５６ステップ）の電圧信号ＶＥＯで検出する。
【００２９】
電流検出手段４は直流磁界を検出する非接触型のセンサ、例えばホール素子を用いたもので構成し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２を流れる電流ＩＥＨＣを対応する電流信号ＩＥＯに変換して制御手段６に提供する。
【００３０】
切替手段５はリレー、電流容量の大きなＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やトランジスタ等のスイッチング素子で構成し、制御手段６から供給される切替信号ＫＯに基づいてオン／オフ動作を行い、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源（バッテリ電圧）ＥＯの供給／停止を切替える。
【００３１】
制御手段６はマイクロプロセッサと周辺回路で構成し、状態検出手段７、切替制御手段８を備える。
状態検出手段７は予め所定値を記憶したＲＯＭ／ＲＡＭ等のメモリ、演算機能、比較判定機能およびタイマ等から構成し、電圧検出手段３からの電圧信号ＶＥＯおよび電流検出手段４からの電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度（ＴＥＨＣ）、触媒消費電力（ＰＥＨＣ）、触媒抵抗（ＲＥＨＣ）、または触媒積算電力（ＰＳ）を演算し、演算結果を予めメモリに設定した所定値と比較することにより電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を判定し、比較結果に対応した判定信号ＨＯを切替制御手段８、あるいは異常検出手段１０に出力する。
【００３２】
切替制御手段８はマイクロプロセッサの出力インタフェース回路等で構成し、状態検出手段７から提供される判定信号ＨＯに基づいて切替手段５を駆動するのに必要なレベル（例えば、電流値、電圧極性）の制御信号ＫＯを出力する。
【００３３】
異常検出手段１０はＬＥＤやＬＣＤ等の可視表示器、または音声合成器を用いた可聴表示器等で構成して車室内のフロントパネルに設け、状態検出手段７から提供される判定信号ＨＯに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常状態を判定し、可視表示器や可聴表示器に異常状態を表示してドライバに通知する。
【００３４】
図２は請求項１または請求項６に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒温度ＴＥＨＣに基づいて判定する。
【００３５】
状態検出手段７は、温度演算手段１１、温度値記憶手段１２、比較手段１３、タイマ手段１４を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度（ＴＥＨＣ）を演算し、演算された触媒温度ＴＥＨＣと予め設定された経過時間に対応した触媒温度の上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮと比較し、触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮの範囲を超える（ＴＥＨＣ＜ＴＭＩＮ、ＴＭＡＸ＜ＴＥＨＣ）場合、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５をオフ制御して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給を停止する。
また、状態検出手段７はＨレベルの判定信号ＨＯを異常判定手段１０に提供して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常状態を異常検出手段１０に可視表示または可聴表示するよう制御する。
【００３６】
一方、触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮの範囲内にある（ＴＭＩＮ≦ＴＥＨＣ≦ＴＭＡＸ）場合には、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５を継続してオン制御し、直流電源ＥＯを電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に継続して供給するよう構成する。
また、この状態では異常検出手段１０は電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が正常状態にあると判定し、可視表示または可聴表示を行わない。
【００３７】
温度演算手段１１は数１で表わされる温度演算機能を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度ＴＥＨＣを演算し、触媒温度信号ＴＥＨＣを比較手段１３に提供する。
【００３８】
【数１】
【００３９】
温度値記憶手段１２はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め経過時間に対する設計値や実験値に基づいて設定された上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮのデータを記憶し、時間経過に対応して上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮを比較手段１３に提供する。
【００４０】
比較手段１３は、温度演算手段１１からの触媒温度信号ＴＥＨＣと温度値記憶手段１２からの上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮとを比較し、触媒温度信号ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸを超える（ＴＥＨＣ＞ＴＭＡＸ）場合、または触媒温度信号ＴＥＨＣが下限温度値ＴＭＩＮを下回る（ＴＥＨＣ＜ＴＭＩＮ）場合には、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを切替制御手段８に出力するよう構成する。
また、比較手段１３は、Ｈレベルの判定信号ＨＯを異常検出手段１０にも提供し、異常検出手段１０は判定信号ＨＯに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常を判定して可視表示または可聴表示する。
【００４１】
一方、比較手段１３は、触媒温度信号ＴＥＨＣが下限温度値ＴＭＩＮ以上で上限温度値ＴＭＡＸ以下の場合（ＴＭＩＮ≦ＴＥＨＣ≦ＴＭＡＸ）、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを出力するよう構成する。
また、比較手段１３は、Ｌレベルの判定信号ＨＯを異常検出手段１０にも提供し、異常検出手段１０は判定信号ＨＯに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が正常であることを判定して可視表示または可聴表示を行わない。
【００４２】
さらに、比較手段１３は、所定時間が経過した際にタイマ手段１４から出力されるタイマ信号ｔｋが入力された場合にはＨレベルの判定信号ＨＯを切替制御手段８に出力し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯを停止するよう制御する。
【００４３】
タイマ手段１４は基準クロックを分周して正確な時間タイマを形成し、イグニッションスイッチがオン操作されて制御手段６に直流電源ＥＯが印加された場合、パワーオンリセット信号ＰＯＮにより計時を開始し、予め設定された所定時間が経過するとタイマ信号ｔＫを比較手段１３に出力する。
【００４４】
このように、状態検出手段７は電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度ＴＥＨＣを演算し、演算した触媒温度ＴＥＨＣに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の昇温特性を検出することにより、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給／停止を制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常検出を行う。
【００４５】
図７に図２の状態検出手段の動作に対応した動作フロー図を示す。
まず、車両のイグニッションスイッチがオン操作され、制御手段６に直流電源ＥＯが印加されると、パワーオンリセット信号ＰＯＮによりイニシャル状態となり、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に直流電源ＥＯが供給されて加熱が開始される。なお、本操作フローは、車両のイグニッションスイッチがオン操作された後、所定時間毎にマイクロプロセッサにおいて割込み処理される。
【００４６】
まず、ステップＳ１で電圧検出手段３の出力である電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の電圧ＶＥＨＣを検出し、ステップＳ２で電流検出手段４の出力である電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の電流ＩＥＨＣを検出する。
【００４７】
次に、ステップＳ３で電圧ＶＥＨＣと電流ＩＥＨＣに基づいて触媒温度ＴＥＨＣを演算し、ステップＳ４にてメモリに予め記憶された経過時間に対する上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮを読み込み、続いてステップＳ５、ステップＳ６でそれぞれ触媒温度ＴＥＨＣと上限温度値ＴＭＡＸ、触媒温度ＴＥＨＣと下限温度値ＴＭＩＮの比較を行う。
【００４８】
触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸと下限温度値ＴＭＩＮの範囲を超える（ＴＥＨＣ＜ＴＭＩＮ、ＴＭＡＸ＜ＴＥＨＣ）場合は、比較手段１３がＨレベルの判定信号ＨＯを出力して直流電源ＥＯを遮断し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を停止（ステップＳ７）するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が異常状態にあると判定する。（ステップＳ９）
なお、ステップ９にて異常状態と判定された時は、異常検出手段１０の表示器により異常状態が外部に表示される。
【００４９】
一方、触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸと下限温度値ＴＭＩＮの範囲にある（ＴＭＩＮ≦ＴＥＨＣ≦ＴＭＡＸ）場合には、比較手段１３がＨレベルの判定信号ＨＯを継続して出力し続け、所定時間ｔｋが経過するまで電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に直流電源ＥＯを供給して加熱を継続（ステップＳ８）するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が正常状態にあると判定する。（ステップＳ１０）
なお、以下に説明する図３〜図６の状態検出手段の動作に対応した動作フローについては説明を省略する。
【００５０】
図３は請求項２または請求項７に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒消費電力ＰＥＨＣに基づいて判定する。
なお、図３において、状態検出手段１５は、温度演算手段１１に代えて電力演算手段１６、温度値記憶手段１２に代えて電力値記憶手段１７を備えた点が図２の状態検出手段７と異なる。
【００５１】
状態検出手段１５は、電力演算手段１６、電力値記憶手段１７、比較手段１３、タイマ手段１４を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒消費電力（ＰＥＨＣ）を演算し、演算された触媒消費電力ＰＥＨＣと予め設定された触媒消費電力の上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮと比較し、触媒消費電力ＰＥＨＣが上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮの範囲を超える（ＰＥＨＣ＜ＰＭＩＮ、ＰＭＡＸ＜ＰＥＨＣ）場合、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５をオフ制御し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給を停止制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常検出を行う。
【００５２】
一方、触媒消費電力ＰＥＨＣが上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮの範囲内（ＰＭＩＮ≦ＰＥＨＣ≦ＰＭＡＸ）の場合には、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５を継続してオン制御し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２へ直流電源ＥＯを継続して供給するよう構成する。
【００５３】
電力演算手段１６は数２で表わされる電力演算機能を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒消費電力ＰＥＨＣを演算し、触媒消費電力信号ＰＥＨＣを比較手段１３に提供する。
【００５４】
【数２】
ＰＥＨＣ＝ＶＥＯ・ＩＥＯ
【００５５】
電力値記憶手段１７はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて設定された上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮのデータを記憶し、時間経過に対応して上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮを比較手段１３に提供する。
【００５６】
比較手段１３およびタイマ手段１４は図２と同一の構成のため、状態記憶手段１５は、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒消費電力ＰＥＨＣを演算し、演算した触媒消費電力ＰＥＨＣを上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮと比較し、比較結果に基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の瞬時電力特性を検出することにより、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給／停止を制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の正常／異常を検出する。
【００５７】
図４は請求項４または請求項９に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒抵抗ＲＥＨＣに基づいて判定する。
なお、図４において、状態検出手段１８は、図２の状態検出手段７の温度演算手段１１に代えて抵抗演算手段１９、温度値記憶手段１２に代えて抵抗値記憶手段２０を備えた点が異なる。
【００５８】
抵抗演算手段１９は数３で表わされる抵抗演算機能を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒抵抗ＲＥＨＣを演算し、触媒抵抗信号ＲＥＨＣを比較手段１３に提供する。
【００５９】
【数３】
ＲＥＨＣ＝ＶＥＯ／ＩＥＯ
【００６０】
抵抗値記憶手段２０はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて設定された上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮのデータを記憶し、時間経過に対応して上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮを比較手段１３に提供する。
【００６１】
比較手段１３に提供された触媒抵抗信号ＲＥＨＣと上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮは比較され、触媒抵抗信号ＲＥＨＣが上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮの範囲を超える（ＲＥＨＣ＜ＲＭＩＮ、ＲＭＡＸ＜ＲＥＨＣ）場合は、Ｈレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を停止するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常状態を表示し、触媒抵抗信号ＲＥＨＣが上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮの範囲内（ＲＭＩＮ≦ＲＥＨＣ≦ＲＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を継続するよう制御する。
【００６２】
なお、触媒抵抗信号ＲＥＨＣが上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮの範囲内（ＲＭＩＮ≦ＲＥＨＣ≦ＲＭＡＸ）であっても、タイマ手段１４からタイマ信号ｔｋを受け取ると、比較手段１３はＨレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を停止するよう制御する。
【００６３】
図５は請求項５または請求項１０に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出した電圧ＶＥＨＣおよび電流ＩＥＨＣの時間特性に基づいて判定する。
【００６４】
状態検出手段２１は、電圧／電流値記憶手段２２、電流比較手段２３Ａおよび電圧比較手段２３Ｂを備えた制御手段２３、論理和手段２４、タイマ手段１４を備え、電流ＩＥＨＣおよび電圧ＶＥＨＣに対応した電流信号ＩＥＯおよび電圧信号ＶＥＯと、電圧／電流値記憶手段２２に予め設定した上限電流値ＩＭＡＸと下限電流値ＩＭＩＮ、上限電圧値ＶＭＡＸと下限電圧値ＶＭＩＮ、をそれぞれ電流比較手段２３Ａ、電圧比較手段２３Ｂで比較するよう構成する。
【００６５】
電流比較手段２３Ａは、電流信号ＩＥＯと上限電流値ＩＭＡＸおよび下限電流値ＩＭＩＮを比較し、電流信号ＩＥＯが上限電流値ＩＭＡＸおよび下限電流値ＩＭＩＮの範囲を超える（ＩＥＯ＜ＩＭＩＮ、ＩＭＡＸ＜ＩＥＯ）場合は、例えばＨレベルの電流比較信号ＨＩを出力し、一方、電流信号ＩＥＯが上限電流値ＩＭＡＸおよび下限電流値ＩＭＩＮの範囲内（ＩＭＩＮ≦ＩＥＯ≦ＩＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの電流比較信号ＨＩを出力するよう構成する。
【００６６】
電圧比較手段２３Ｂも、電圧信号ＶＥＯと上限電圧値ＶＭＡＸおよび下限電圧値ＶＭＩＮを比較し、電圧信号ＶＥＯが上限電圧値ＶＭＡＸおよび下限電圧値ＶＭＩＮの範囲を超える（ＶＥＯ＜ＶＭＩＮ、ＶＭＡＸ＜ＶＥＯ）場合は、例えばＨレベルの電圧比較信号ＨＶを出力し、一方、電圧信号ＶＥＯが上限電圧値ＶＭＡＸおよび下限電圧値ＶＭＩＮの範囲内（ＶＭＩＮ≦ＶＥＯ≦ＶＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの電圧比較信号ＨＶを出力するよう構成する。
【００６７】
論理和手段２４は、電流比較信号ＨＩと電圧比較信号ＨＶの論理和演算を行い、論理和信号（ＨＩ＋ＨＶ）を判定信号ＨＯとして出力し、電流比較信号ＨＩまたは電圧比較信号ＨＶのいずれか一方がＨレベルの場合は、Ｈレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給する電源を停止するよう制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常を判定し、一方、電流比較信号ＨＩおよび電圧比較信号ＨＶのいずれもＬレベルの場合には、Ｌレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に継続して電源を供給するよう制御する。なお、判定信号ＨＯがＬレベルであっても、所定時間が経過してタイマ手段１４からタイマ信号ｔＫが出力されると、電流比較信号ＨＩおよび電圧比較信号ＨＶのいずれもＨレベルに設定し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給する電源を停止するよう制御する。
【００６８】
図６は請求項３または請求項８に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒積算電力ＰＳに基づいて判定する。
【００６９】
状態検出手段２５は、電力演算手段１６、積算手段２６、積算電力値記憶手段２７、比較手段１３、タイマ手段１４を備える。
積算手段２６は時間積分機能を備え、電力演算手段１６からの触媒消費電力信号ＰＥＨＣ（＝ＶＥＯ・ＩＥＯ）に時間積分を施して数４で表わされる触媒積算電力ＰＳを演算し、触媒積算電力信号ＰＳを比較手段１３に供給する。
【００７０】
【数４】
【００７１】
積算電力値記憶手段２７はＲＯＭ等のメモリで構成し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２を最適加熱するのに必要な積算電力値ＰＭおよび時間経過に伴う積算電力値の上限値ＰＳＭＡＸ、下限値ＰＳＭＩＮを設定し、積算電力値信号ＰＭを比較手段１３に供給する。
【００７２】
比較手段１３は、触媒積算電力信号ＰＳと積算電力値信号ＰＭ、上限値ＰＳＭＡＸ、下限値ＰＳＭＩＮを比較し、触媒積算電力信号ＰＳが積算電力値信号ＰＭを超えた（ＰＳ＞ＰＭ）場合、または触媒積算電力信号ＰＳが上限値ＰＳＭＡＸと下限値ＰＳＭＩＮの範囲を超える（ＰＳ＞ＰＳＭＡＸ、ＰＳＭＩＮ＞ＰＳ）場合は、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給する電源を直ちに停止するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常表示を行うよう制御する。
【００７３】
一方、触媒積算電力信号ＰＳと積算電力値信号ＰＭを比較し、触媒積算電力信号ＰＳが積算電力値信号ＰＭ以下（ＰＳ≦ＰＭ）の場合、または触媒積算電力信号ＰＳが上限値ＰＳＭＡＸと下限値ＰＳＭＩＮの範囲内（ＰＳＭＩＮ≦ＰＳ≦ＰＳＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に継続して電源を供給するよう制御する。
【００７４】
図８（ａ）〜（ｃ）に図２〜図４の状態検出手段７、１５、１８が検出する、それぞれ触媒温度、触媒消費電力、触媒抵抗の時間特性図を示し、図９（ａ）〜（ｂ）に図５〜図６の状態検出手段２１、２５が検出するそれぞれ電圧―電流、触媒積算電力の時間特性図を示す。
図８の（ａ）は時間経過に対する触媒温度ＴＥＨＣの昇温特性を示し、触媒温度ＴＥＨＣは時間経過とともに変化する上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮとの比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７５】
図８の（ｂ）〜（ｃ）はそれぞれ時間経過に対する触媒消費電力ＰＥＨＣ、触媒抵抗ＲＥＨＣの特性を示し、それぞれ時間経過に対して一定に設定された上限値および下限値（ＰＭＡＸとＰＭＩＮ、ＲＭＡＸとＲＭＩＮ）との比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７６】
図９の（ａ）は時間経過に対するそれぞれ電圧ＶＥＨＣ、電流ＩＥＨＣの特性を示し、それぞれ時間経過に対して一定に設定された上限値および下限値（ＶＭＡＸとＶＭＩＮ、ＩＭＡＸとＩＭＩＮ）との比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７７】
図９の（ｂ）は時間経過に伴って増加する触媒積算電力ＰＳの特性を示し、時間経過に対して一定に設定された上限値（ＰＭ）、または上限値ＰＳＭＡＸおよび下限値ＰＳＭＩＮとの比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７８】
なお、この発明の状態検出手段は、触媒温度、触媒消費電力、触媒抵抗、電圧―電流、触媒積算電力に基づいて電気加熱式触媒の作動状態を検出するよう構成したが、任意の組合せで検出するよう構成して検出精度を高めることも可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電圧および電流に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗を演算する状態検出手段をそれぞれ設け、演算された触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つことができる。
【００８０】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設け、電気加熱式触媒の積算電力をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つことができる。
【００８１】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電圧と基準電圧、および電流と基準電流を比較する比較手段を設け、比較結果に基づいて電圧および電流の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つことができる。
【００８２】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備え、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができるので、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８３】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒消費電力の積算値に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備え、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができるので、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８４】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する電圧と基準電圧、および電流と基準電流の比較結果に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備え、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができるので、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８５】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電流検出手段に、ホール素子を用いた非接触の検出器を備え、電気加熱式触媒および測定系に影響を与えず、電気加熱式触媒の作動状態を高精度にモニタできるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つとともに、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８６】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電圧および電流に基づいて電気加熱式触媒の作動状態をモニタする状態検出手段を備えたので、電圧検出手段および電流検出手段に故障や接続線の断線、切替手段に用いられるリレー接点に固着等の不具合が発生しても、状態検出手段で検出して電気加熱式触媒への電源供給を停止したり、電気加熱式触媒の異常表示を行うことができる。
【００８７】
よって、電気加熱式触媒の作動状態の検出精度が高く、信頼性に優れた電気加熱式触媒制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電気加熱式触媒制御装置の要部ブロック構成図
【図２】請求項１または請求項６に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図３】請求項２または請求項７に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図４】請求項４または請求項９に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図５】請求項５または請求項１０に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図６】請求項３または請求項８に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図７】図２状態検出手段の動作に対応した動作フロー図
【図８】図２〜図４の状態検出手段に対応した触媒温度、触媒消費電力、触媒抵抗の時間特性図
【図９】図５〜図６の状態検出手段に対応した電圧―電流、触媒積算電力の時間特性図
【図１０】一般的な電圧、電流センシング回路図
【符号の説明】
１…電気加熱式触媒制御装置、２…電気加熱式触媒（ＥＨＣ）、３…電圧検出手段、４…電流検出手段、５…切替手段、６，２３…制御手段、７，１５，１８，２１，２５…状態検出手段、８…切替制御手段、９…バッテリ、１０…異常検出手段、１１…温度演算手段、１２…温度値記憶手段、１３…比較手段、１４…タイマ手段、１６…電力演算手段、１７…電力値記憶手段、１９…抵抗演算手段、２０…抵抗値記憶手段、２２…電圧／電流値記憶手段、２３Ａ…電流比較手段、２３Ｂ…電圧比較手段、２４…論理和手段、２６…積算手段、２７…積算電力値記憶手段、ＥＯ…直流電圧、ＨＯ…判定信号、ＨＩ…電流比較信号、ＨＶ…電圧比較信号、ＩＥＨＣ…電流、ＩＥＯ…電流信号、ＩＭＡＸ…上限電流値、ＩＭＩＮ…下限電流値、ＫＯ…切替信号、ＰＥＨＣ…触媒消費電力、ＰＭ…積算電力値、ＰＭＡＸ…上限電力値、ＰＭＩＮ…下限電力値、ＰＯＮ…パワーオンリセット信号、ＰＳ…触媒積算電力信号、ＲＥＨＣ…触媒抵抗、ＲＭＡＸ…上限抵抗値、ＲＭＩＮ…下限抵抗値、ＴＥＨＣ…触媒温度、ＴＭＡＸ…上限温度値、ＴＭＩＮ…下限温度値、ｔＫ…タイマ信号、ＶＥＨＣ…電圧、ＶＥＯ…電圧信号、ＶＭＡＸ…上限電圧値、ＶＭＩＮ…下限電圧値。
【産業上の利用分野】
この発明はエンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒制御装置に係り、特に電気加熱式触媒の電圧および電流に基づいて温度上昇、消費電力または抵抗値を監視して電源の供給、停止を制御、ないしは触媒の異常を検出する電気加熱式触媒制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気加熱式触媒制御装置は、特開平６―８１６３６号公報に開示されているように、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の触媒温度を検出する熱電対、サーミスタなどの触媒温度センサ、触媒温度センサの状態を検出する検出手段、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）への電力の供給、遮断を切替える切替手段、検出手段からの検出信号に基づいて切替手段を制御する制御手段などを備え、断線や短絡等の触媒温度センサの異常を検出手段が検出した場合、切替手段を制御して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）への電力供給を所定時間に制限して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の加熱し過ぎや、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を全く加熱しない状態を防止するよう構成されたものは知られている。
【０００３】
また、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）に供給される電圧および電流を検出することにより、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の状態を検出するよう構成された電圧、電流センシングも知られている。
図１０に一般的な電圧、電流センシング回路図を示す。
図１０において、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）に流れる電流ＩＥＨＣは、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）とバッテリＥＢ間に直列に挿入したシャント抵抗ＲＳ間の降下電圧ＶＳにより検出するよう構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱電対等の触媒温度センサを用いた従来の電気加熱式触媒制御装置は、触媒温度センサを高温の触媒雰囲気中に設置しなければならず、触媒温度センサ自体の特性劣化や寿命に課題があり、または触媒温度センサを接続する接続線が断線したり、短絡する場合がある。
【０００５】
電圧、電流センシングを用いたものは、電圧ＶＥＨＣおよび電流ＩＥＨＣの検出を高温の触媒雰囲気中で行わなくともよいメリットはあるが、シャント抵抗ＲＳをバッテリＥＢと電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の間に挿入するため、シャント抵抗ＲＳによる電圧降下（ＶＳ）が発生して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）に印加される電圧ＶＥＨＣが低下する課題がある。
【０００６】
また、電流ＩＥＨＣは非常に大きな値に設定されるため、シャント抵抗ＲＳの発熱による抵抗変化に伴って測定精度が低下する課題があり、抵抗変化を補償するためには電力許容量が大きく、精度の高い抵抗が必要となってコストアップを招く課題がある。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は電気加熱式触媒（ＥＨＣ）および測定系に影響を与えず、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の作動状態の検出精度が高く、信頼性に優れた電気加熱式触媒制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒温度を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒抵抗を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段からの検出電圧と基準電圧、および電流検出手段からの検出電流と基準電流を比較する比較手段を備え、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、状態検出手段からの出力に基づいて切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、制御手段はマイクロプロセッサで構成され、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒温度を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１４】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を備えた状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段とを設けたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて電気加熱式触媒の触媒抵抗を演算し、電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段からの検出電圧と基準電圧、および前記電流検出手段からの検出電流と基準電流を比較する比較手段を備え、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段からの出力に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、電圧検出手段はマイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、前記電流検出手段に、非接触の検出器を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【作用】
この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電圧および電流に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗を演算する状態検出手段をそれぞれ設けたので、演算された触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができる。
【００２０】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設けたので、電気加熱式触媒の積算電力をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができる。
【００２１】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電圧と基準電圧、および電流と基準電流を比較する比較手段を設けたので、比較結果に基づいて電圧および電流の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができる。
【００２２】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備えたので、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができる。
【００２３】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒消費電力の積算値に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備えたので、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができる。
【００２４】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する電圧と基準電圧、および電流と基準電流の比較結果に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備えたので、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができる。
【００２５】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電流検出手段に、非接触の検出器を備えたので、電気加熱式触媒および測定系に影響を与えず、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の状態を高精度にモニタすることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１はこの発明に係る電気加熱式触媒制御装置の要部ブロック構成図である。
図１において、電気加熱式触媒制御装置１は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に印加される電圧ＶＥＨＣを検出する電圧検出手段３、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に流れる電流ＩＥＨＣを検出する電流検出手段４、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給または停止を切替える切替手段５、電圧検出手段３からの電圧信号ＶＥＯおよび電流検出手段４からの電流信号ＩＥＯに基づいて切替手段５のオン／オフを制御する制御手段６、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常を検出して表示する異常検出手段１０を備える。
なお、電気加熱式触媒制御装置１はバッテリ９（バッテリ電圧ＥＯ）、または直流電圧ＥＯを発生する電動機により駆動される。
【００２７】
このように構成された電気加熱式触媒制御装置１は、図示しない車両のイグニッションスイッチがオン操作されて制御手段８にバッテリ９の直流電源ＥＯ（１２Ｖ系）が印加されると、切替手段５をオン制御して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に直流電源ＥＯを所定時間だけ供給し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２を急速な昇温特性（例えば５００℃／１０秒）で立上げ、触媒を加熱して活性化させ、エンジンから排出される排気ガスを触媒を介して減少させるとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給される電圧ＶＥＨＣおよび電流ＩＥＨＣをモニタし、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が設定した状態と異なる場合には切替手段５をオフ制御して直流電源ＥＯの供給を停止するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が異常状態にあると判定するよう構成する。
【００２８】
電圧検出手段３は電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給される電圧ＶＥＨＣを対応する感度のディジタル値に変換し、電圧信号ＶＥＯを制御手段６に提供する。
なお、電圧検出手段３は制御手段６を構成するマイクロプロセッサのメモリや比較機能の一部で構成し、例えば、電圧ＶＥＨＣを８ビット（２５６ステップ）の電圧信号ＶＥＯで検出する。
【００２９】
電流検出手段４は直流磁界を検出する非接触型のセンサ、例えばホール素子を用いたもので構成し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２を流れる電流ＩＥＨＣを対応する電流信号ＩＥＯに変換して制御手段６に提供する。
【００３０】
切替手段５はリレー、電流容量の大きなＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やトランジスタ等のスイッチング素子で構成し、制御手段６から供給される切替信号ＫＯに基づいてオン／オフ動作を行い、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源（バッテリ電圧）ＥＯの供給／停止を切替える。
【００３１】
制御手段６はマイクロプロセッサと周辺回路で構成し、状態検出手段７、切替制御手段８を備える。
状態検出手段７は予め所定値を記憶したＲＯＭ／ＲＡＭ等のメモリ、演算機能、比較判定機能およびタイマ等から構成し、電圧検出手段３からの電圧信号ＶＥＯおよび電流検出手段４からの電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度（ＴＥＨＣ）、触媒消費電力（ＰＥＨＣ）、触媒抵抗（ＲＥＨＣ）、または触媒積算電力（ＰＳ）を演算し、演算結果を予めメモリに設定した所定値と比較することにより電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を判定し、比較結果に対応した判定信号ＨＯを切替制御手段８、あるいは異常検出手段１０に出力する。
【００３２】
切替制御手段８はマイクロプロセッサの出力インタフェース回路等で構成し、状態検出手段７から提供される判定信号ＨＯに基づいて切替手段５を駆動するのに必要なレベル（例えば、電流値、電圧極性）の制御信号ＫＯを出力する。
【００３３】
異常検出手段１０はＬＥＤやＬＣＤ等の可視表示器、または音声合成器を用いた可聴表示器等で構成して車室内のフロントパネルに設け、状態検出手段７から提供される判定信号ＨＯに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常状態を判定し、可視表示器や可聴表示器に異常状態を表示してドライバに通知する。
【００３４】
図２は請求項１または請求項６に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒温度ＴＥＨＣに基づいて判定する。
【００３５】
状態検出手段７は、温度演算手段１１、温度値記憶手段１２、比較手段１３、タイマ手段１４を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度（ＴＥＨＣ）を演算し、演算された触媒温度ＴＥＨＣと予め設定された経過時間に対応した触媒温度の上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮと比較し、触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮの範囲を超える（ＴＥＨＣ＜ＴＭＩＮ、ＴＭＡＸ＜ＴＥＨＣ）場合、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５をオフ制御して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給を停止する。
また、状態検出手段７はＨレベルの判定信号ＨＯを異常判定手段１０に提供して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常状態を異常検出手段１０に可視表示または可聴表示するよう制御する。
【００３６】
一方、触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮの範囲内にある（ＴＭＩＮ≦ＴＥＨＣ≦ＴＭＡＸ）場合には、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５を継続してオン制御し、直流電源ＥＯを電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に継続して供給するよう構成する。
また、この状態では異常検出手段１０は電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が正常状態にあると判定し、可視表示または可聴表示を行わない。
【００３７】
温度演算手段１１は数１で表わされる温度演算機能を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度ＴＥＨＣを演算し、触媒温度信号ＴＥＨＣを比較手段１３に提供する。
【００３８】
【数１】
温度値記憶手段１２はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め経過時間に対する設計値や実験値に基づいて設定された上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮのデータを記憶し、時間経過に対応して上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮを比較手段１３に提供する。
【００４０】
比較手段１３は、温度演算手段１１からの触媒温度信号ＴＥＨＣと温度値記憶手段１２からの上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮとを比較し、触媒温度信号ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸを超える（ＴＥＨＣ＞ＴＭＡＸ）場合、または触媒温度信号ＴＥＨＣが下限温度値ＴＭＩＮを下回る（ＴＥＨＣ＜ＴＭＩＮ）場合には、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを切替制御手段８に出力するよう構成する。
また、比較手段１３は、Ｈレベルの判定信号ＨＯを異常検出手段１０にも提供し、異常検出手段１０は判定信号ＨＯに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常を判定して可視表示または可聴表示する。
【００４１】
一方、比較手段１３は、触媒温度信号ＴＥＨＣが下限温度値ＴＭＩＮ以上で上限温度値ＴＭＡＸ以下の場合（ＴＭＩＮ≦ＴＥＨＣ≦ＴＭＡＸ）、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを出力するよう構成する。
また、比較手段１３は、Ｌレベルの判定信号ＨＯを異常検出手段１０にも提供し、異常検出手段１０は判定信号ＨＯに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が正常であることを判定して可視表示または可聴表示を行わない。
【００４２】
さらに、比較手段１３は、所定時間が経過した際にタイマ手段１４から出力されるタイマ信号ｔｋが入力された場合にはＨレベルの判定信号ＨＯを切替制御手段８に出力し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯを停止するよう制御する。
【００４３】
タイマ手段１４は基準クロックを分周して正確な時間タイマを形成し、イグニッションスイッチがオン操作されて制御手段６に直流電源ＥＯが印加された場合、パワーオンリセット信号ＰＯＮにより計時を開始し、予め設定された所定時間が経過するとタイマ信号ｔＫを比較手段１３に出力する。
【００４４】
このように、状態検出手段７は電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒温度ＴＥＨＣを演算し、演算した触媒温度ＴＥＨＣに基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の昇温特性を検出することにより、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給／停止を制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常検出を行う。
【００４５】
図７に図２の状態検出手段の動作に対応した動作フロー図を示す。
まず、車両のイグニッションスイッチがオン操作され、制御手段６に直流電源ＥＯが印加されると、パワーオンリセット信号ＰＯＮによりイニシャル状態となり、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に直流電源ＥＯが供給されて加熱が開始される。なお、本操作フローは、車両のイグニッションスイッチがオン操作された後、所定時間毎にマイクロプロセッサにおいて割込み処理される。
【００４６】
まず、ステップＳ１で電圧検出手段３の出力である電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の電圧ＶＥＨＣを検出し、ステップＳ２で電流検出手段４の出力である電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の電流ＩＥＨＣを検出する。
【００４７】
次に、ステップＳ３で電圧ＶＥＨＣと電流ＩＥＨＣに基づいて触媒温度ＴＥＨＣを演算し、ステップＳ４にてメモリに予め記憶された経過時間に対する上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮを読み込み、続いてステップＳ５、ステップＳ６でそれぞれ触媒温度ＴＥＨＣと上限温度値ＴＭＡＸ、触媒温度ＴＥＨＣと下限温度値ＴＭＩＮの比較を行う。
【００４８】
触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸと下限温度値ＴＭＩＮの範囲を超える（ＴＥＨＣ＜ＴＭＩＮ、ＴＭＡＸ＜ＴＥＨＣ）場合は、比較手段１３がＨレベルの判定信号ＨＯを出力して直流電源ＥＯを遮断し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を停止（ステップＳ７）するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が異常状態にあると判定する。（ステップＳ９）
なお、ステップ９にて異常状態と判定された時は、異常検出手段１０の表示器により異常状態が外部に表示される。
【００４９】
一方、触媒温度ＴＥＨＣが上限温度値ＴＭＡＸと下限温度値ＴＭＩＮの範囲にある（ＴＭＩＮ≦ＴＥＨＣ≦ＴＭＡＸ）場合には、比較手段１３がＨレベルの判定信号ＨＯを継続して出力し続け、所定時間ｔｋが経過するまで電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に直流電源ＥＯを供給して加熱を継続（ステップＳ８）するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２が正常状態にあると判定する。（ステップＳ１０）
なお、以下に説明する図３〜図６の状態検出手段の動作に対応した動作フローについては説明を省略する。
【００５０】
図３は請求項２または請求項７に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒消費電力ＰＥＨＣに基づいて判定する。
なお、図３において、状態検出手段１５は、温度演算手段１１に代えて電力演算手段１６、温度値記憶手段１２に代えて電力値記憶手段１７を備えた点が図２の状態検出手段７と異なる。
【００５１】
状態検出手段１５は、電力演算手段１６、電力値記憶手段１７、比較手段１３、タイマ手段１４を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒消費電力（ＰＥＨＣ）を演算し、演算された触媒消費電力ＰＥＨＣと予め設定された触媒消費電力の上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮと比較し、触媒消費電力ＰＥＨＣが上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮの範囲を超える（ＰＥＨＣ＜ＰＭＩＮ、ＰＭＡＸ＜ＰＥＨＣ）場合、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５をオフ制御し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給を停止制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常検出を行う。
【００５２】
一方、触媒消費電力ＰＥＨＣが上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮの範囲内（ＰＭＩＮ≦ＰＥＨＣ≦ＰＭＡＸ）の場合には、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを出力し、切替制御手段８を介して切替手段５を継続してオン制御し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２へ直流電源ＥＯを継続して供給するよう構成する。
【００５３】
電力演算手段１６は数２で表わされる電力演算機能を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒消費電力ＰＥＨＣを演算し、触媒消費電力信号ＰＥＨＣを比較手段１３に提供する。
【００５４】
【数２】
ＰＥＨＣ＝ＶＥＯ・ＩＥＯ
【００５５】
電力値記憶手段１７はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて設定された上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮのデータを記憶し、時間経過に対応して上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮを比較手段１３に提供する。
【００５６】
比較手段１３およびタイマ手段１４は図２と同一の構成のため、状態記憶手段１５は、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒消費電力ＰＥＨＣを演算し、演算した触媒消費電力ＰＥＨＣを上限電力値ＰＭＡＸおよび下限電力値ＰＭＩＮと比較し、比較結果に基づいて電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の瞬時電力特性を検出することにより、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への直流電源ＥＯの供給／停止を制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の正常／異常を検出する。
【００５７】
図４は請求項４または請求項９に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒抵抗ＲＥＨＣに基づいて判定する。
なお、図４において、状態検出手段１８は、図２の状態検出手段７の温度演算手段１１に代えて抵抗演算手段１９、温度値記憶手段１２に代えて抵抗値記憶手段２０を備えた点が異なる。
【００５８】
抵抗演算手段１９は数３で表わされる抵抗演算機能を備え、電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯに基づいて触媒抵抗ＲＥＨＣを演算し、触媒抵抗信号ＲＥＨＣを比較手段１３に提供する。
【００５９】
【数３】
ＲＥＨＣ＝ＶＥＯ／ＩＥＯ
【００６０】
抵抗値記憶手段２０はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて設定された上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮのデータを記憶し、時間経過に対応して上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮを比較手段１３に提供する。
【００６１】
比較手段１３に提供された触媒抵抗信号ＲＥＨＣと上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮは比較され、触媒抵抗信号ＲＥＨＣが上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮの範囲を超える（ＲＥＨＣ＜ＲＭＩＮ、ＲＭＡＸ＜ＲＥＨＣ）場合は、Ｈレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を停止するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常状態を表示し、触媒抵抗信号ＲＥＨＣが上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮの範囲内（ＲＭＩＮ≦ＲＥＨＣ≦ＲＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を継続するよう制御する。
【００６２】
なお、触媒抵抗信号ＲＥＨＣが上限抵抗値ＲＭＡＸおよび下限抵抗値ＲＭＩＮの範囲内（ＲＭＩＮ≦ＲＥＨＣ≦ＲＭＡＸ）であっても、タイマ手段１４からタイマ信号ｔｋを受け取ると、比較手段１３はＨレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２への電源供給を停止するよう制御する。
【００６３】
図５は請求項５または請求項１０に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出した電圧ＶＥＨＣおよび電流ＩＥＨＣの時間特性に基づいて判定する。
【００６４】
状態検出手段２１は、電圧／電流値記憶手段２２、電流比較手段２３Ａおよび電圧比較手段２３Ｂを備えた制御手段２３、論理和手段２４、タイマ手段１４を備え、電流ＩＥＨＣおよび電圧ＶＥＨＣに対応した電流信号ＩＥＯおよび電圧信号ＶＥＯと、電圧／電流値記憶手段２２に予め設定した上限電流値ＩＭＡＸと下限電流値ＩＭＩＮ、上限電圧値ＶＭＡＸと下限電圧値ＶＭＩＮ、をそれぞれ電流比較手段２３Ａ、電圧比較手段２３Ｂで比較するよう構成する。
【００６５】
電流比較手段２３Ａは、電流信号ＩＥＯと上限電流値ＩＭＡＸおよび下限電流値ＩＭＩＮを比較し、電流信号ＩＥＯが上限電流値ＩＭＡＸおよび下限電流値ＩＭＩＮの範囲を超える（ＩＥＯ＜ＩＭＩＮ、ＩＭＡＸ＜ＩＥＯ）場合は、例えばＨレベルの電流比較信号ＨＩを出力し、一方、電流信号ＩＥＯが上限電流値ＩＭＡＸおよび下限電流値ＩＭＩＮの範囲内（ＩＭＩＮ≦ＩＥＯ≦ＩＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの電流比較信号ＨＩを出力するよう構成する。
【００６６】
電圧比較手段２３Ｂも、電圧信号ＶＥＯと上限電圧値ＶＭＡＸおよび下限電圧値ＶＭＩＮを比較し、電圧信号ＶＥＯが上限電圧値ＶＭＡＸおよび下限電圧値ＶＭＩＮの範囲を超える（ＶＥＯ＜ＶＭＩＮ、ＶＭＡＸ＜ＶＥＯ）場合は、例えばＨレベルの電圧比較信号ＨＶを出力し、一方、電圧信号ＶＥＯが上限電圧値ＶＭＡＸおよび下限電圧値ＶＭＩＮの範囲内（ＶＭＩＮ≦ＶＥＯ≦ＶＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの電圧比較信号ＨＶを出力するよう構成する。
【００６７】
論理和手段２４は、電流比較信号ＨＩと電圧比較信号ＨＶの論理和演算を行い、論理和信号（ＨＩ＋ＨＶ）を判定信号ＨＯとして出力し、電流比較信号ＨＩまたは電圧比較信号ＨＶのいずれか一方がＨレベルの場合は、Ｈレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給する電源を停止するよう制御するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常を判定し、一方、電流比較信号ＨＩおよび電圧比較信号ＨＶのいずれもＬレベルの場合には、Ｌレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に継続して電源を供給するよう制御する。なお、判定信号ＨＯがＬレベルであっても、所定時間が経過してタイマ手段１４からタイマ信号ｔＫが出力されると、電流比較信号ＨＩおよび電圧比較信号ＨＶのいずれもＨレベルに設定し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給する電源を停止するよう制御する。
【００６８】
図６は請求項３または請求項８に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図である。
この実施例は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を電圧信号ＶＥＯおよび電流信号ＩＥＯから演算した触媒積算電力ＰＳに基づいて判定する。
【００６９】
状態検出手段２５は、電力演算手段１６、積算手段２６、積算電力値記憶手段２７、比較手段１３、タイマ手段１４を備える。
積算手段２６は時間積分機能を備え、電力演算手段１６からの触媒消費電力信号ＰＥＨＣ（＝ＶＥＯ・ＩＥＯ）に時間積分を施して数４で表わされる触媒積算電力ＰＳを演算し、触媒積算電力信号ＰＳを比較手段１３に供給する。
【００７０】
【数４】
積算電力値記憶手段２７はＲＯＭ等のメモリで構成し、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２を最適加熱するのに必要な積算電力値ＰＭおよび時間経過に伴う積算電力値の上限値ＰＳＭＡＸ、下限値ＰＳＭＩＮを設定し、積算電力値信号ＰＭを比較手段１３に供給する。
【００７２】
比較手段１３は、触媒積算電力信号ＰＳと積算電力値信号ＰＭ、上限値ＰＳＭＡＸ、下限値ＰＳＭＩＮを比較し、触媒積算電力信号ＰＳが積算電力値信号ＰＭを超えた（ＰＳ＞ＰＭ）場合、または触媒積算電力信号ＰＳが上限値ＰＳＭＡＸと下限値ＰＳＭＩＮの範囲を超える（ＰＳ＞ＰＳＭＡＸ、ＰＳＭＩＮ＞ＰＳ）場合は、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に供給する電源を直ちに停止するとともに、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の異常表示を行うよう制御する。
【００７３】
一方、触媒積算電力信号ＰＳと積算電力値信号ＰＭを比較し、触媒積算電力信号ＰＳが積算電力値信号ＰＭ以下（ＰＳ≦ＰＭ）の場合、または触媒積算電力信号ＰＳが上限値ＰＳＭＡＸと下限値ＰＳＭＩＮの範囲内（ＰＳＭＩＮ≦ＰＳ≦ＰＳＭＡＸ）の場合には、Ｌレベルの判定信号ＨＯを出力して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２に継続して電源を供給するよう制御する。
【００７４】
図８（ａ）〜（ｃ）に図２〜図４の状態検出手段７、１５、１８が検出する、それぞれ触媒温度、触媒消費電力、触媒抵抗の時間特性図を示し、図９（ａ）〜（ｂ）に図５〜図６の状態検出手段２１、２５が検出するそれぞれ電圧―電流、触媒積算電力の時間特性図を示す。
図８の（ａ）は時間経過に対する触媒温度ＴＥＨＣの昇温特性を示し、触媒温度ＴＥＨＣは時間経過とともに変化する上限温度値ＴＭＡＸおよび下限温度値ＴＭＩＮとの比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７５】
図８の（ｂ）〜（ｃ）はそれぞれ時間経過に対する触媒消費電力ＰＥＨＣ、触媒抵抗ＲＥＨＣの特性を示し、それぞれ時間経過に対して一定に設定された上限値および下限値（ＰＭＡＸとＰＭＩＮ、ＲＭＡＸとＲＭＩＮ）との比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７６】
図９の（ａ）は時間経過に対するそれぞれ電圧ＶＥＨＣ、電流ＩＥＨＣの特性を示し、それぞれ時間経過に対して一定に設定された上限値および下限値（ＶＭＡＸとＶＭＩＮ、ＩＭＡＸとＩＭＩＮ）との比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７７】
図９の（ｂ）は時間経過に伴って増加する触媒積算電力ＰＳの特性を示し、時間経過に対して一定に設定された上限値（ＰＭ）、または上限値ＰＳＭＡＸおよび下限値ＰＳＭＩＮとの比較により電気加熱式触媒（ＥＨＣ）２の作動状態を検出する。
【００７８】
なお、この発明の状態検出手段は、触媒温度、触媒消費電力、触媒抵抗、電圧―電流、触媒積算電力に基づいて電気加熱式触媒の作動状態を検出するよう構成したが、任意の組合せで検出するよう構成して検出精度を高めることも可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電圧および電流に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗を演算する状態検出手段をそれぞれ設け、演算された触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つことができる。
【００８０】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設け、電気加熱式触媒の積算電力をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つことができる。
【００８１】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段に、電圧と基準電圧、および電流と基準電流を比較する比較手段を設け、比較結果に基づいて電圧および電流の時間特性をモニタして電気加熱式触媒への電源供給を精度良く制御することができるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つことができる。
【００８２】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒温度、触媒消費電力、または触媒抵抗に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備え、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができるので、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８３】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する触媒消費電力の積算値に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備え、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができるので、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８４】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、状態検出手段が出力する電圧と基準電圧、および電流と基準電流の比較結果に基づいて電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段を備え、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことができるので、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８５】
さらに、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電流検出手段に、ホール素子を用いた非接触の検出器を備え、電気加熱式触媒および測定系に影響を与えず、電気加熱式触媒の作動状態を高精度にモニタできるので、電気加熱式触媒の加熱を最適に保つとともに、電気加熱式触媒の異常表示を適切に行うことができる。
【００８６】
また、この発明に係る電気加熱式触媒制御装置は、電圧および電流に基づいて電気加熱式触媒の作動状態をモニタする状態検出手段を備えたので、電圧検出手段および電流検出手段に故障や接続線の断線、切替手段に用いられるリレー接点に固着等の不具合が発生しても、状態検出手段で検出して電気加熱式触媒への電源供給を停止したり、電気加熱式触媒の異常表示を行うことができる。
【００８７】
よって、電気加熱式触媒の作動状態の検出精度が高く、信頼性に優れた電気加熱式触媒制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電気加熱式触媒制御装置の要部ブロック構成図
【図２】請求項１または請求項６に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図３】請求項２または請求項７に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図４】請求項４または請求項９に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図５】請求項５または請求項１０に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図６】請求項３または請求項８に係る電気加熱式触媒制御装置の状態検出手段の要部ブロック構成図
【図７】図２状態検出手段の動作に対応した動作フロー図
【図８】図２〜図４の状態検出手段に対応した触媒温度、触媒消費電力、触媒抵抗の時間特性図
【図９】図５〜図６の状態検出手段に対応した電圧―電流、触媒積算電力の時間特性図
【図１０】一般的な電圧、電流センシング回路図
【符号の説明】
１…電気加熱式触媒制御装置、２…電気加熱式触媒（ＥＨＣ）、３…電圧検出手段、４…電流検出手段、５…切替手段、６，２３…制御手段、７，１５，１８，２１，２５…状態検出手段、８…切替制御手段、９…バッテリ、１０…異常検出手段、１１…温度演算手段、１２…温度値記憶手段、１３…比較手段、１４…タイマ手段、１６…電力演算手段、１７…電力値記憶手段、１９…抵抗演算手段、２０…抵抗値記憶手段、２２…電圧／電流値記憶手段、２３Ａ…電流比較手段、２３Ｂ…電圧比較手段、２４…論理和手段、２６…積算手段、２７…積算電力値記憶手段、ＥＯ…直流電圧、ＨＯ…判定信号、ＨＩ…電流比較信号、ＨＶ…電圧比較信号、ＩＥＨＣ…電流、ＩＥＯ…電流信号、ＩＭＡＸ…上限電流値、ＩＭＩＮ…下限電流値、ＫＯ…切替信号、ＰＥＨＣ…触媒消費電力、ＰＭ…積算電力値、ＰＭＡＸ…上限電力値、ＰＭＩＮ…下限電力値、ＰＯＮ…パワーオンリセット信号、ＰＳ…触媒積算電力信号、ＲＥＨＣ…触媒抵抗、ＲＭＡＸ…上限抵抗値、ＲＭＩＮ…下限抵抗値、ＴＥＨＣ…触媒温度、ＴＭＡＸ…上限温度値、ＴＭＩＮ…下限温度値、ｔＫ…タイマ信号、ＶＥＨＣ…電圧、ＶＥＯ…電圧信号、ＶＭＡＸ…上限電圧値、ＶＭＩＮ…下限電圧値。
Claims (11)
- エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段の検出出力に基づいて前記電気加熱式触媒の触媒温度を演算し、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、この状態検出手段からの出力に基づいて前記切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記制御手段はマイクロプロセッサで構成され、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段の検出出力に基づいて前記電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力を演算し、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、この状態検出手段からの出力に基づいて前記切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記制御手段はマイクロプロセッサで構成され、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - 前記状態検出手段に、前記電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の電気加熱式触媒制御装置。
- エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段の検出出力に基づいて前記電気加熱式触媒の触媒抵抗を演算し、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、この状態検出手段からの出力に基づいて前記切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記制御手段はマイクロプロセッサで構成され、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段からの検出電圧と基準電圧、および前記電流検出手段からの検出電流と基準電流を比較する比較手段を備え、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段、この状態検出手段からの出力に基づいて前記切替手段を制御する切替制御手段からなる制御手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記制御手段はマイクロプロセッサで構成され、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段の検出出力に基づいて前記電気加熱式触媒の触媒温度を演算し、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段からの出力に基づいて前記電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備 えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段の検出出力に基づいて前記電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力を演算し、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段からの出力に基づいて前記電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - 前記状態検出手段に、前記電気加熱式触媒で消費される触媒消費電力の積算値を演算する積算手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の電気加熱式触媒制御装置。
- エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段の検出出力に基づいて前記電気加熱式触媒の触媒抵抗を演算し、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段からの出力に基づいて前記電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - エンジンから排出される排気ガスを浄化する電気加熱式触媒と、この電気加熱式触媒に供給される電圧、電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、前記電気加熱式触媒に供給される電力のオン、オフを切替える切替手段と、前記電圧検出手段からの検出電圧と基準電圧、および前記電流検出手段からの検出電流と基準電流を比較する比較手段を備え、前記電気加熱式触媒の作動状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段からの出力に基づいて前記電気加熱式触媒の異常状態を検出する異常検出手段と、を備えた電気加熱式触媒制御装置において、
前記状態検出手段はマイクロプロセッサで構成される制御装置の一部であり、
前記電圧検出手段は前記マイクロプロセッサの一部から構成されることを特徴とする電気加熱式触媒制御装置。 - 前記電流検出手段に、非接触の検出器を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１０記載の電気加熱式触媒制御装置。
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