CN102407769B - 车辆用动力传递装置用控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆用动力传递装置用控制装置,能够保护差动机构以免其高旋转化并对发动机扭矩降低进行补充。在判断为在规定的加速操作量以及发动机旋转速度下从发动机输出的发动机扭矩比根据表示发动机的输出扭矩特性的预先设定的关系并基于上述规定的加速操作量以及发动机旋转速度确定的基准发动机扭矩低的情况下,与除此之外的情况相比较,容许旋转速度设定单元将差动机构亦即第一行星齿轮装置的容许输入旋转速度设定得高。因此,能够通过容许输入旋转速度的限制保护第一行星齿轮装置以免其高旋转化,并且,能够与容许输入旋转速度的变更对应地提高发动机旋转速度而使发动机扭矩上升,对发动机扭矩降低进行补充。

Description

车辆用动力传递装置用控制装置
技术领域
本发明涉及在车辆用动力传递装置的动力传递路径中对旋转速度进行控制的技术。
背景技术
公知有用于对构成发动机与驱动轮之间的动力传递路径的一部分、且具备差动机构的车辆用动力传递装置进行控制的车辆用动力传递装置用控制装置,通过对差动用电动机进行控制来控制上述差动机构的差动状态。例如,专利文献1所公开的混合动力车的内燃机旋转速度控制装置就是车辆用动力传递装置用控制装置。一般情况下,在发动机中,发动机所吸入的空气的气压越低则发动机扭矩越低。例如,车辆所处的标高越高则上述空气的气压亦即大气压越低。因此,专利文献1的内燃机旋转速度控制装置与因大气压下降而导致的发动机扭矩的下降量对应地提高上述差动用电动机(发电机)的旋转速度,同时,由此使发动机旋转速度上升。这样,上述内燃机旋转速度控制装置以对因大气压下降导致的发动机扭矩的下降进行补充的方式驱动发动机。
专利文献1:日本特开2002-213592号公报
专利文献2:日本特开2006-125245号公报
专利文献3:日本特开2009-280094号公报
来自发动机的驱动力经由多个旋转部件等传递到驱动轮。进而,上述多个旋转部件等分别存在旋转速度的上限值亦即容许旋转速度,例如在上述差动机构也设定有容许旋转速度。因此,假定如下的情况:当专利文献1的内燃机旋转速度控制装置与大气压的下降对应地使发动机旋转速度上升时,因上述多个旋转部件等的容许旋转速度例如上述差动机构的容许旋转速度的限制而导致无法使发动机旋转速度上升至对发动机扭矩的下降进行补充的程度。并且,虽然也假定当在大气压下降时使发动机旋转速度上升时解除因上述容许旋转速度导致的限制的情况,但认为这样做的话有可能损害例如上述差动机构的耐久性等。另外,这种课题尚未公知。
发明内容
本发明是以上述的情形为背景而完成的,其目的在于提供一种能够保护上述差动机构使其不会高转速化,并且能够对发动机扭矩的下降进行补充的车辆用动力传递装置用控制装置。
用于达成上述目的的技术方案1所涉及的发明的主旨在于,(a)一种车辆用动力传递装置用控制装置,上述车辆用动力传递装置构成发动机与驱动轮之间的动力传递路径的一部分,该车辆用动力传递装置具备差动机构,通过对差动用电动机进行控制来控制上述差动机构的差动状态,其中,对从上述发动机输入的上述差动机构的输入旋转速度设定容许输入旋转速度,(b)在判断为在规定的加速操作量以及发动机旋转速度下从上述发动机输出的发动机扭矩比根据表示该发动机的输出扭矩特性的预先设定的关系、基于规定的加速操作量以及发动机旋转速度确定的基准发动机扭矩低的情况下,与该发动机扭矩在基准发动机扭矩以上的情况相比较,增高上述容许输入旋转速度。
这样,能够通过上述容许输入旋转速度的限制保护上述差动机构以免其高旋转化,并且,由于如果发动机转矩降低则上述容许输入旋转速度升高,因此,能够与容许输入旋转速度的变更对应地提高发动机旋转速度而使发动机扭矩上升,能够对发动机扭矩降低进行补充。另外,上述差动机构的耐久性等受到差动机构的输入旋转速度和所输入的输入扭矩双方的影响。例如,如果该输入的扭矩大的话则需要降低输入旋转速度,另一方面,如果该输入扭矩小的话则可以增高输入旋转速度。因此,在输入至差动机构的发动机扭矩降低的情况下能够与此对应地提高上述容许输入旋转速度。
此处,优选为,(a)上述预先设定的关系表示吸入预先确定的基准气压的空气而被驱动的上述发动机的输出扭矩特性,(b)在将被吸入上述发动机的空气的气压比上述基准气压低的情况下,判断为在上述规定的加速操作量以及发动机旋转速度下从上述发动机输出的发动机扭矩比上述基准发动机扭矩低。这样,即便不检测发动机扭矩,也能够通过检测或者推定上述气压来决定是否增高上述容许输入旋转速度。
并且,技术方案3所涉及的发明的主旨在于,(a)一种车辆用动力传递装置用控制装置,上述车辆用动力传递装置构成发动机与驱动轮之间的动力传递路径的一部分,该车辆用动力传递装置具备差动机构,通过对差动用电动机进行控制来控制上述差动机构的差动状态,其中,对从上述发动机输入的上述差动机构的输入旋转速度设定容许输入旋转速度,(b)在将被吸入上述发动机的空气的气压比预先确定的基准气压低的情况下,与将被吸入发动机的空气的气压在基准气压以上的情况相比较,增高上述容许输入旋转速度。此处,如果在同一吸入空气量且同一发动机旋转速度下进行比较的话,存在将被吸入上述发动机的空气的气压越低则发动机扭矩越降低的倾向。因此,根据技术方案3所涉及的发明,能够通过上述容许输入旋转速度的限制保护上述差动机构以免其高旋转化,并且,由于上述气压降低的话则上述容许输入旋转速度升高,因此,能够与容许输入旋转速度的变更对应地提高发动机旋转速度而使发动机扭矩上升,能够对因上述气压的降低而引起的发动机扭矩降低进行补充。
此处,优选的是,基于车辆所处的标高判断将被吸入上述发动机的空气的气压是否比上述基准气压低。这样的话,即便不检测发动机扭矩或上述气压,也能够通过检测或者推定上述车辆所处的标高来决定是否增高上述容许输入旋转速度。例如,能够活用导航装置的地图信息等容易地取得上述车辆所处的标高。
并且,优选的是,与上述基准气压对应的标高作为基准标高预先确定,在车辆所处的标高比该基准标高高的情况下,判断为将被吸入上述发动机的空气的气压比上述基准气压低。这样的话,通过检测或者推定上述车辆所处的标高,能够以与对将被吸入发动机的空气的气压进行判断的情况同样的方式决定是否增高上述容许输入旋转速度。
并且,优选的是,车辆所处的标高越高则越增高上述容许输入旋转速度。此处,上述标高越高,则将被吸入发动机的空气的气压降低且发动机扭矩也降低。因此,这样的话,能够相对于因上述气压的降低引起而降低的发动机扭矩设定不多不少的上述容许输入旋转速度。
并且,优选的是,(a)算出车辆加速时的发动机旋转速度的目标值与实际值之间的差的每单位时间的增大量亦即发动机旋转速度差增大率,(b)基于该发动机旋转速度差增大率来推定上述车辆所处的标高。这样,能够使用在车辆中一般检测的物理值亦即发动机旋转速度容易地推定上述车辆所处的标高并设定上述容许输入旋转速度。
并且,优选的是,(a)上述差动机构是行星齿轮装置,该行星齿轮装置具有:太阳齿轮,该太阳齿轮连结于上述差动用电动机;齿圈,该齿圈连结于上述驱动轮;以及行星架,该行星架对被夹装在该太阳齿轮与该齿圈之间的小齿轮进行支承而使其能够自转以及公转,并且,该行星架连结于上述发动机,(b)上述容许输入旋转速度越高则越使上述差动用电动机的旋转速度上升。这样,能够与被增高的容许输入旋转速度对应地提高发动机旋转速度,由此能够使发动机扭矩上升。
并且,优选的是,以不损害上述差动机构的耐久性的方式、不会促进该差动机构所具有的齿轮的疲劳的方式、或者不会在上述差动机构的旋转部分产生热胶着的方式,决定上述容许输入旋转速度。这样,能够以不会损害上述差定机构的耐久性等的方式驱动发动机。
并且,优选的是,基于对抗发动机扭矩的上述差动用电动机的反力扭矩来检测发动机扭矩。这样,能够根据差动用电动机的控制电流值等算出上述差动用电动机的反力扭矩,由此能够容易地求出上述发动机扭矩。
另外,上述技术方案1所涉及的发明、上述技术方案10所涉及的发明、以及上述技术方案18所涉及的发明分别作为独立的技术方案记载,但是,由于将被吸入上述发动机的空气的气压越降低则空气变得稀薄,从而发动机扭矩降低,因此,在技术方案3中,在判断“提高上述容许输入旋转速度”的条件中能够使用发动机扭矩。因此,技术方案1所涉及的发明以及技术方案3所涉及的发明具有“在发动机扭矩比规定的扭矩值低的情况下,与除此以外的情况相比较,增高上述容许输入旋转速度”这一相同的特定技术特征,因此,由此可以说,上述发明以形成单一的一般的发明概念的方式相关联。
附图说明
图1是用于对应用本发明的车辆用动力传递装置进行说明的要点图。
图2是举例示出对用于控制图1的车辆用动力传递装置的电子控制装置输入的信号以及从该电子控制装置输出的信号的图。
图3是对图2的电子控制装置所具备的控制功能的主要部分进行说明的实施例1的功能框图。
图4是示出在图1的车辆用动力传递装置的发动机控制中,使用由发动机旋转速度和车速构成的二维坐标来确定发动机动作的容许范围亦即发动机动作范围的例子的图。
图5是示出在图1的车辆用动力传递装置中,在高地行驶的情况下和标准状态的情况下的各个情况下的发动机的输出扭矩特性的一例的图。
图6是示出在图1的车辆用动力传递装置中,吸入预先确定的基准气压的空气而被驱动的发动机的输出扭矩特性的图。
图7是以在图2的电子控制装置所执行的控制中、油门踏板被踏下一定量而后油门开度保持恒定的车辆行驶为例的,用于对如何算出发动机旋转速度差增大率进行说明的时序图。
图8是示出在图2的电子控制装置所执行的控制中使用的、推定的车辆标高亦即推定高度与发动机旋转速度差增大率之间的预先通过实验设定的关系的推定高度映射。
图9是示出当图3的容许旋转速度设定机构设定容许输入旋转速度时基本使用的容许输入旋转速度与车速之间的预先设定的关系的图。
图10是示出当图3的容许旋转速度设定机构将容许输入旋转速度设定得比图9高时使用的容许输入旋转速度与车速之间的预先设定的关系的图。
图11是用于对图2的电子控制装置的控制动作的第一主要部分、即驱动发动机以及第一电动机的控制动作进行说明的实施例1、2的流程图。
图12是用于对图2的电子控制装置的控制动作的第二主要部分、即设定第一行星齿轮装置的容许输入旋转速度的控制动作进行说明的实施例1的流程图。
图13是对图2的电子控制装置所具备的控制功能的主要部分进行说明的实施例2的功能框图,是与图3相当的图。
图14是用于对图2的电子控制装置的控制动作的第二主要部分、即设定第一行星齿轮装置的容许输入旋转速度的控制动作进行说明的实施例2的流程图,是与图12相当的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是用于对应用本发明的车辆用动力传递装置10(以下称作“动力传递装置10”)进行说明的要点图。在图1中,动力传递装置10例如夹装在汽油发动机、柴油发动机等内燃机亦即发动机14与驱动轮40之间,是将来自该发动机14的驱动力传递至驱动轮40的变速驱动桥。进而,动力传递装置10在安装于车辆的作为非旋转部件的变速驱动桥(T/A)壳体12(以下称作“壳体12”)内,从发动机14侧开始按顺序具备:缓冲器16,该缓冲器16以能够工作的方式连结于该发动机14的输出轴(例如曲轴),吸收因来自发动机14的扭矩变动等导致的脉动;经由该缓冲器16由发动机14旋转驱动的输入轴18;第一电动机M1;作为动力分割机构(动力分配机构)发挥功能的第一行星齿轮装置20;作为减速装置发挥功能的第二行星齿轮装置22;以及第二电动机M2,该第二电动机M2与驱动轮40(参照图3)以能够传递动力的方式连结。
该动力传递装置10例如横置于前轮驱动亦即FF(前置发动机、前轮驱动)型的车辆6的前方,适合用于对驱动轮40进行驱动。在动力传递装置10中,发动机14的动力从构成反转齿轮对32的一方的、作为动力传递装置10的输出旋转部件的输出齿轮24依次经由反转齿轮对32、最终齿轮对(final gear)34、差动齿轮装置(终减速机构)36、以及一对车轴38等而朝一对驱动轮40传递(参照图3)。这样,在本实施例中,输入轴18和发动机14经由缓冲器16以能够工作的方式连结,发动机14的输出轴当然是发动机14的输出旋转部件,该输入轴18也相当于发动机14的输出旋转部件。
输入轴18的两端由球轴承26以及28支承,使得该输入轴18能够旋转,且输入轴18的一端经由缓冲器16连结于发动机14,从而由发动机14旋转驱动。并且,输入轴18的另一端连结有作为润滑油供给装置的油泵30,通过输入轴18被旋转驱动,油泵30被旋转驱动,从而对动力传递装置10的各部分例如第一行星齿轮装置20、第二行星齿轮装置22、球轴承26以及28等供给润滑油。
第一行星齿轮装置20是构成发动机14与驱动轮40之间的动力传递路径的一部分的差动机构。即,第一行星齿轮装置20与本发明的差动机构对应。具体而言,第一行星齿轮装置20是单小齿轮型的行星齿轮装置,该第一行星齿轮装置20作为旋转要素(要素)具备:第一太阳齿轮S1;第一小齿轮P1;第一行星架CA1,该第一行星架CA1对第一小齿轮P1进行支承而使其能够自转以及公转;以及第一齿圈CR1,该第一齿圈CR1经由第一小齿轮P1与第一太阳齿轮S1啮合。对于第一行星齿轮装置20的齿数比ρ0,如果设第一太阳齿轮S1的齿数为ZS1、设第一齿圈R1的齿数为ZR1的话,以“ρ0=ZS1/ZR1”算出。
进而,第一行星齿轮装置20是对传递至输入轴18的发动机14的输出进行机械地分配的机械的动力分配机构,将发动机14的输出分配至第一电动机M1以及输出齿轮24。即,在该第一行星齿轮装置20中,作为第一旋转要素的第一行星架CA1连结于输入轴18即发动机14,作为第二旋转要素的第一太阳齿轮S1连结于第一电动机M1,作为第三旋转要素的第一齿圈R1连结于输出齿轮24即以能够工作的方式连结于该输出齿轮24的驱动轮40。由此,第一太阳齿轮S1、第一行星架CA1、第一齿圈R1分别能够相互地相对旋转,因此,发动机14的输出被分配至第一电动机M1以及输出齿轮24,并且,通过被分配至第一电动机M1的发动机14的输出,第一电动机M1发电,该发电的电能被积蓄或者用该电能驱动第二电动机M2旋转,因此,动力传递装置10例如为无级变速状态(电气CVT状态),第一行星齿轮装置20的差动状态由第一电动机M1控制,由此,作为无论发动机14的规定旋转与否输出齿轮24的旋转都连续地变化的电气无级变速器发挥功能。
第二行星齿轮装置22是单小齿轮型的行星齿轮装置。第二行星齿轮装置22作为旋转要素具备:第二太阳齿轮S2;第二小齿轮P2;第二行星架CA2,该第二行星架CA2对该第二小齿轮P2进行支承而使其能够自转以及公转;以及第二齿圈R2,该第二齿圈R2经由第二小齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合。另外,第一行星齿轮装置20的齿圈R1以及第二行星齿轮装置22的齿圈R2是一体化的复合齿轮,且在其外周部设置有输出齿轮24。
在该第二行星齿轮装置22中,第二行星架CA2连结于非旋转部件亦即壳体12从而其旋转被阻止,第二太阳齿轮S2连结于第二电动机M2,第二齿圈R2连结于输出齿轮24。即,第二电动机M2经由第二行星齿轮装置22连结于输出齿轮24和第一行星齿轮装置20的齿圈R1。由此,例如在起动时等,第二电动机M2被旋转驱动,由此,第二太阳齿轮S2旋转,旋转由第二行星齿轮装置22减速后传递至输出齿轮24。
本实施例的第一电动机M1以及第二电动机M2均是具有发电机功能的所谓的电动发电机(motor generator),但是,作为差动用电动机发挥功能的第一电动机M1至少具备用于产生反力的发电机(发电)功能,作为行驶用电动机发挥功能的第二电动机M2至少具备用于将车辆6的驱动力输出的电机(电动机)功能。此外,第一电动机M1和第二电动机M2构成为相互能够授受电力。
图2举例示出输入至本实施例的具有用于对车辆用动力传递装置10进行控制的车辆用动力传递装置用控制装置的功能的电子控制装置80的信号以及从该电子控制装置80输出的信号。该电子控制装置80构成为包含由CPU、ROM、RAM、以及输入输出接口等构成的所谓的微型计算机,利用RAM的临时存储功能并按照预先存储于ROM的程序进行信号处理,由此来执行与发动机14、第一电动机M1、第二电动机M2相关的混合动力驱动控制等车辆控制。
从图2所示的各传感器、开关等对电子控制装置80分别供给:表示发动机水温TEMPW的信号;表示发动机14的旋转速度亦即发动机旋转速度Ne的来自发动机旋转速度传感器50的信号;表示与输出齿轮24的旋转速度NOUT(以下称作“输出旋转速度NOUT”)对应的车速V的来自车速传感器52的信号;表示脚制动操作的信号;表示与驾驶员的输出要求量对应的油门踏板的操作量亦即油门开度Acc的信号;表示电子节气门62的节气门开度θTH的信号;表示车辆6的前后加速度G的信号;表示各车轮(亦即驱动轮40加上从动轮的各车轮)的车轮速度的信号;表示第一电动机M1的旋转速度NM1(以下称作“第一电动机旋转速度NM1”)的信号,表示第二电动机M2的旋转速度NM2(以下称作“第二电动机旋转速度NM2”)的信号;表示蓄电装置56(参照图3)的温度亦即蓄电装置温度THBAT的来自蓄电装置温度传感器的信号;表示蓄电装置56的充电或者放电电流ICD的信号;表示蓄电装置56的电压VBAT的信号;表示蓄电装置56的充电残量(充电状态)SOC的信号;来自用于检测换挡杆的操作位置(换挡位置)POPE的位置传感器亦即换挡杆操作位置传感器48的与换挡位置POPE对应的换挡杆位置信号;表示车辆6周围的大气压亦即将被吸入发动机14的空气的气压的来自气压传感器43的信号;以及来自导航装置44的包含车辆6所处的标高等的地图信息;等等。另外,电子控制装置80例如从在车辆6的停止中由加速度传感器42检测到的车辆6的减速度、或者来自导航装置44的地图信息取得车辆6的斜度(路面斜度)亦即路面的倾斜。
并且,从电子控制装置80分别输出对于控制发动机输出的发动机输出控制装置58(参照图3)的控制信号,例如:对于操作发动机14的进气管60所具备的电子节气门62的节气门开度θTH的节气门致动器64的驱动信号、控制通过燃料喷射装置66对进气管60或者发动机14的气缸内的燃料供给量的燃料供给量信号、基于点火装置68的指令发动机14的点火时机的点火信号、指令各电动机M1、M2的工作的指令信号、等等。
图3是对电子控制装置80所具备的控制功能的主要部分进行说明的功能框图。如图3所示,电子控制装置80具备:作为混合动力控制部的混合动力控制单元82;作为发动机扭矩判断部的发动机扭矩判断单元90;作为高度信息取得部的高度信息取得单元94;以及作为容许输入旋转速度设定部的容许旋转速度设定单元96。
在图3中,混合动力控制单元82使发动机14在效率高的工作区域工作,另一方面,使发动机14与第二电动机M2之间的驱动力的分配、因第一电动机M1发电而产生的反力变化而使其最佳,从而对作为电气无级变速器发挥功能的第一行星齿轮装置20的变速比γ0(=输入轴18的旋转速度/输出轴24的旋转速度)进行控制。例如,混合动力控制单元82作为发动机驱动控制单元发挥功能,逐次检测车速V以及油门开度Acc,当对上述变速比γ0进行控制时,在此时的行驶车速V下基于油门开度Acc以及车速V逐次算出车辆6的目标(要求)输出,并以得到该算出的目标输出的方式逐次决定发动机输出Pe的目标值亦即目标发动机输出Pe。此时,在考虑对蓄电装置56进行充放电的充电控制的充电要求值、因空调等的辅助机械而引起的负载、以及第二电动机M2的辅助扭矩等的基础上决定上述目标发动机输出Pe。进而,混合动力控制单元82使用预先确定的关系(图等)决定能够得到该目标发动机输出Pe的目标发动机旋转速度Ne以及发动机14的目标输出扭矩Te(目标发动机扭矩Te),以使发动机旋转速度Ne以及发动机14的输出扭矩Te(发动机扭矩Te)分别与上述目标发动机旋转速度Ne以及目标发动机扭矩Te一致的方式,对发动机14进行控制并对第一电动机M1的发电量进行控制。进而,伴随着基于该目标发动机输出Pe的发动机旋转速度Ne的控制以及第一电动机M1的发电量的控制,对第一行星齿轮装置20的变速比γ0在其能够变速的变化范围内无级地进行控制。另外,在本实施例中设定有后述的图4所示的发动机动作范围,混合动力控制单元82在上述的发动机14以及第一电动机M1的控制中,以使发动机14在该发动机动作范围内动作的方式、亦即发动机旋转速度Ne落入从该发动机动作范围根据车速确定的容许发动机旋转速度N1e的上限侧容许值和下限侧容许值之间的范围内的方式,对发动机14以及第一电动机M1进行驱动。
混合动力控制单元82在对上述第一电动机M1的发电量进行控制时,通过逆变器(inverter)54将由第一电动机M1发电的电能朝蓄电装置56、第二电动机M2供给,因此,发动机14的动力的主要部分机械地朝输出齿轮24传递,但是,发动机14的动力的一部分为了进行第一电动机M1的发电被消耗而在第一电动机M1被转换成电能,该电能通过逆变器54被朝第二电动机M2供给,该第二电动机M2被驱动而从第二电动机M2朝输出齿轮24传递。利用与从该电能的产生到在第二电动机M2被消耗为止相关联的设备构成将发动机14的动力的一部分转换成电能、并将该电能转换成机械能的电气通路。上述蓄电装置56例如是铅蓄电池等电池(二次电池)或者电容器等,是能够对第一电动机M1以及第二电动机M2供给电力且能够接受来自上述各电动机M1、M2的电力的供给的电气能量源,亦即能够相对于第一电动机M1和第二电动机M2分别授受电力的电气能量源。
并且,无论车辆是在停止中还是在行驶中,混合动力控制单元82都借助动力传递装置10的电气CVT功能例如对第一电动机旋转速度NM1进行控制而使发动机旋转速度Ne维持大致恒定,或者对其进行旋转控制而使其以任意的旋转速度旋转。即,混合动力控制单元82使经由第一行星齿轮装置20与输入轴18(亦即发动机14的输出轴)以能够工作的方式连结的第一电动机M1作为能够朝该输入轴18传递动力的驱动装置发挥功能,由此使第一电动机M1驱动发动机14旋转。例如,当在车辆行驶中欲提高发动机旋转速度Ne的情况下,混合动力控制单元82将由车速V(驱动轮40)约束的输出旋转速度NOUT维持大致恒定并执行第一电动机旋转速度NM1的提高。
并且,混合动力控制单元82除了将为了进行节气门控制而借助节气门致动器64对电子节气门62进行开闭控制的指令输出至发动机输出控制装置58之外,还将为了进行燃料喷射控制而对基于燃料喷射装置66的燃料喷射量、喷射时机进行控制的指令,为了进行点火时机控制而对基于点火器等点火装置68的点火时机进行控制的指令单独地或者组合地输出至发动机输出控制装置58,执行发动机14的输出控制以产生所需要的发动机输出。例如,混合动力控制单元82基于油门开度Acc驱动节气门致动器60,以油门开度Acc越增加则越使节气门开度θTH增加的方式执行节气门控制。在该节气门控制中,油门开度Acc和节气门开度θTH以一对一的关系对应。并且,上述发动机输出控制装置58按照由混合动力控制单元82发出的指令,除为了进行节气门控制而利用节气门致动器64对电子节气门62进行开闭控制之外,还为了进行燃料喷射控制而对基于燃料喷射装置66的燃料喷射进行控制、为了进行点火时机控制而对基于点火器等点火装置68的点火时机进行控制等,从而执行发动机扭矩控制。
并且,混合动力控制单元82能够在使发动机14的运转停止的状态下利用来自蓄电装置56的电力驱动第二电动机M2从而执行仅以第二电动机M2作为车辆6的驱动力源的电动行驶(EV行驶)。例如,该基于混合动力控制单元82的EV行驶一般在发动机效率比高扭矩区域差的扭矩比较低的低输出扭矩TOUT区域亦即低发动机扭矩Te区域、或者车速V比较低的低车速区域亦即低负载区域执行。
当进行该EV行驶时,为了抑制运转停止的发动机14的拖曳而提高燃料利用率,混合动力控制单元82例如使第一电动机M1成为无负荷状态,使第一电动机M1空转,从而利用动力传递装置10的电气CVT功能(差动作用)根据需要将发动机旋转速度Ne维持在零乃至大致零。即,在进行EV行驶时,混合动力控制单元82并不单单使发动机14的运转停止,而且使发动机14的旋转也停止。此处,在本实施例中,所谓燃料利用率例如是每单位燃料消耗量的行驶距离,燃料利用率提高是指每单位燃料消耗量的行驶距离变长,或者车辆6整体的燃料消耗率(=燃料消耗量/驱动轮输出)变小。相反,燃料消耗率下降是指每单位燃料消耗量的行驶距离变短,或者车辆6整体的燃料消耗率变大。
并且,混合动力控制单元82还功能性地具备在车辆停止中、EV行驶中进行发动机14的起动的发动机起动控制单元。例如,混合动力控制单元82通过对第一电动机M1通电而提高第一电动机旋转速度NM1、亦即使第一电动机M1作为起动器发挥功能,将发动机旋转速度Ne提高至能够完全爆发的规定旋转速度Ne’以上,并且,在规定旋转速度Ne’以上、例如在怠速旋转速度以上的能够自律旋转的发动机旋转速度Ne,利用燃料喷射装置66供给(喷射)燃料并利用点火装置68进行点火,从而起动发动机14。
并且,在以发动机14作为驱动力源的发动机行驶中,混合动力控制单元82将基于上述的电气通路的来自第一电动机M1的电能以及/或者来自蓄电装置56的电能供给至第二电动机M2,驱动该第二电动机M2从而对驱动轮40赋予扭矩,由此能够进行对发动机14的动力进行辅助的所谓的扭矩辅助。
并且,混合动力控制单元82通过使第一电动机M1成为无负荷状态而自由旋转即使其空转,能够形成与动力传递装置10不能传递扭矩的状态亦即动力传递装置10内的动力传递路径被隔断的状态同等的状态,且使第二电动机M2成为无负荷状态而成为不会产生来自动力传递装置10的输出的状态。即,混合动力控制单元82能够通过使电动机M1、M2成为无负荷状态而使动力传递装置10成为空挡状态。
并且,在油门关闭的车辆减速行驶时、制动时,混合动力控制单元82作为再生制动控制单元发挥功能,执行所谓的再生制动,利用车辆的动能、亦即从驱动轮40朝第二电动机M2侧传递的逆驱动力驱动第二电动机M2旋转而使其作为发电机工作,并将因该第二电动机M2发电而产生的电能经由逆变器54朝蓄电装置56充电。
在本实施例中,考虑动力传递装置10的耐久性、发动机14的耐久性等,针对发动机14预先确定容许其动作的发动机动作范围。例如图4就是发动机动作范围。图4使用由发动机旋转速度Ne和车速V构成的二维坐标确定上述发动机动作范围,在基于混合动力控制单元82的发动机控制中,以使发动机14在该发动机动作范围内亦即图4的以实线L0EG包围的范围内动作的方式,根据车速V对发动机旋转速度Ne进行限制。在图4中,在作为范围R01图示的低车速区域中,发动机旋转速度Ne的上限值设定成比发动机自身的容许旋转速度亦即发动机最高旋转速度Nemax低的旋转速度,这是因为,基于由第一电动机M1的最高旋转速度(容许旋转速度)产生的限制、或者由第一行星齿轮装置20的因第一太阳齿轮S1与第一齿圈R1之间的差速(旋转速度差)而自转的第一小齿轮P1的最高旋转速度(容许旋转速度)产生的限制来设定发动机动作范围。在图4的范围R02中也同样。
然而,当车辆6在标高高的高地行驶(高地行驶)的情况下,如图5所示,该高地处的发动机输出Pe因气压的降低而比标准状态(例如标高0m)处的发动机输出Pe降低。进而,上述图4的发动机动作范围是以上述标准状态下的行驶为前提设定的。此处,在上述高地行驶中,考虑如果当车速V为V01时发动机旋转速度Ne为Ne01的话,无法进一步使发动机旋转速度Ne上升,并且,因气压下降,发动机扭矩Te不足,无法充分地获得发动机输出Pe。另一方面,在进一步考虑第一行星齿轮装置20、第一电动机M1的耐久性等的情况下,如图5所示,高地行驶时的发动机扭矩Te比标准状态降低,因此,相应地,可以说存在提高发动机旋转速度Ne的余地。因此,在本实施例中,执行如虚线L1EG所示那样提高设定于图4的实线L0EG的范围R01的发动机旋转速度Ne的上限值(容许发动机旋转速度N1e)的控制。这样,在高地行驶时,如果发动机旋转速度Ne的上述范围R01的上限值被提高的话,则混合动力控制单元82能够在发动机控制中将发动机旋转速度Ne从Ne01提高至Ne02,由此将发动机扭矩Te从Te01提高至Te02,能够消除或者减轻因气压降低而引起的扭矩不足。电子控制装置80具备用于执行变更该图4所示的上述范围R01的发动机旋转速度Ne的上限值的控制的控制功能,以下对该控制功能的主要部分进行说明。
发动机扭矩判定单元90判断,当规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne时,从发动机14输出的发动机扭矩Te是否比根据表示发动机14的输出扭矩特性(发动机扭矩特性)的预先设定的关系基于上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne确定的基准发动机扭矩Tes低。上述加速操作量OPAC是指用于使车辆6加速的操作量,例如相当于节气门开度θTH、油门开度Acc等。上述表示发动机扭矩特性的预先设定的关系例如是指如图6所示的针对每个节气门开度θTH通过实验求出的发动机旋转速度Ne与发动机扭矩Te之间的关系,在该关系中,随着节气门开度θTH变大而发动机扭矩Te变大。该表示发动机扭矩特性的预先设定的关系(图6)表示吸入预先设定的基准气压PASTD的空气而被驱动的发动机14的输出扭矩特性。因此,上述基准发动机扭矩Tes是指,当规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne时,从吸入基准气压PASTD的空气而被驱动的发动机14输出的发动机扭矩Te。
例如,在图6中,对于基准发动机扭矩Tes,基于规定的加速操作量OPAC(例如θTH=θ1TH)确定的发动机扭矩特性以实线L01表示,并且,在规定的发动机旋转速度Ne为Ne03的情况下,是以点P03表示的Te03。进而,如果此时的发动机扭矩Te、亦即规定的加速操作量OPAC(θ1TH)以及发动机旋转速度Ne(Ne03)时从发动机14输出的发动机扭矩Te为比上述Te03低的Te04的话,则发动机扭矩判定单元90判断当规定的加速操作量OPAC(θ1TH)以及发动机旋转速度Ne(Ne03)时从发动机14输出的发动机扭矩Te(Te04)比上述基准发动机扭矩Tes(Te03)低。
并且,如果上述基准气压PASTD是车辆6经常使用的环境下的气压的话,则无论是多少都没有影响,但在本实施例中设定为大约1气压。进而,上述图5中的标准状态例如意味着上述基准气压PASTD下的车辆6的使用环境,上述图4中以实线L0EG包围示出的发动机动作范围是作为发动机14发挥上述基准气压PASTD下的发动机扭矩特性的范围而设定的。
由于发动机扭矩判定单元90判断规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne时的发动机扭矩Te是否比基准发动机扭矩Tes低,因此例如也可以使用扭矩传感器等直接检测发动机扭矩Te。或者,由于混合动力控制单元82为了将发动机扭矩Te经由第一行星齿轮装置20传递至驱动轮40而使第一电动机M1输出作为对抗发动机扭矩Te的反力扭矩的第一电动机M1的输出扭矩TM1(以下称作“第一电动机扭矩TM1”),因此发动机扭矩判定单元90也可以基于第一电动机M1的控制电流值算出第一电动机扭矩TM1,并基于该第一电动机扭矩TM1、第一行星齿轮装置20的齿数比ρ0等检测发动机扭矩Te。例如,在发动机扭矩Te和第一电动机扭矩TM1不是0而平衡的情况亦即稳定行驶状态下,利用下述的式(1)算出(检测)发动机扭矩Te。另外,该式(1)的右边存在负号是因为相对于发动机扭矩Te的第一电动机扭矩TM1的方向为反方向。TE=-TM1×(1+ρ0)/ρ0…(1)
但是,在本实施例中,发动机扭矩判定单元90根据发动机旋转速度Ne的变化来判断规定的减速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne时的发动机扭矩Te是否比基准发动机扭矩Tes低。为此,发动机扭矩判定单元90具备作为旋转速度差增大率算出部的旋转速度差增大率算出单元92。该旋转速度差增大率算出单元92基于来自发动机旋转速度传感器50的信号逐次取得发动机旋转速度(实际发动机旋转速度)Ne,算出车辆加速时的发动机旋转速度的目标值Ne与实际值Ne之间的差DNE亦即发动机旋转速度差DNE,与此同时,算出该算出的发动机旋转速度差DNE的每单位时间的增大量亦即发动机旋转速度差增大率DDNE。上述发动机旋转速度的目标值Ne是指目标发动机旋转速度Ne,例如在上述的由混合动力控制单元82进行的对第一行星齿轮装置20的变速比γ0的控制时基于目标发动机输出Pe逐次决定。上述发动机旋转速度的实际值Ne是指基于来自发动机旋转速度传感器50的信号检测出的发动机旋转速度Ne亦即实际发动机旋转速度Ne。另外,在本实施例中,单单提到发动机旋转速度Ne的话,如无特殊记载则意味着实际发动机旋转速度Ne,为了容易与目标发动机旋转速度Ne明确区别判别而使用实际发动机旋转速度Ne的表现。旋转速度差增大率算出单元92使用图7的时序图对算出旋转速度差增大率DDNE的一例进行说明。
图7是以油门踏板被踏下一定量之后油门开度Acc保持恒定的车辆行驶为例的、用于说明以何种方式算出发动机旋转速度差增大率DDNE的时序图。旋转速度差增大率算出单元92存储有为了算出发动机旋转速度差增大率DDNE而使用的预先确定的多个能够应用的行驶图案,图7的行驶图案相当于该能够应用的行驶图案之一。例如,上述能够应用的行驶图案作为参数包含:油门开度Acc、路面斜度、以发动机水温TEMPW表示的发动机温度、对发动机14供给的燃料种类、以及发动机14的点火时机等,图7的行驶图案的所有的参数都与上述能够应用的行驶图案之一一致,因此相当于能够应用的行驶图案之一。在图7的t1时刻,油门踏板被踏下,然后后门开度Acc保持恒定,混合动力控制单元82决定的目标发动机旋转速度Ne从t1时刻开始随着时间推移而上升,与此同时实际发动机旋转速度Ne也从t1时刻开始上升,但它们之间的差亦即发动机旋转速度差DNE从t1时刻开始随着时间推移而增大。旋转速度差增大率算出单元92从t1时刻开始在一定期间逐次取得实际发动机旋转速度Ne和从混合动力控制单元92取得的目标发动机旋转速度Ne。进而,在经过一定期间之后,判断该从t1时刻开始的一定期间内的行驶图案是否与上述能够应用的行驶图案之一一致。旋转速度差增大率算出单元92在进行该判断之后,基于逐次取得的实际发动机旋转速度Ne和目标发动机旋转速度Ne,与从t1时刻开始经过的时间对应地算出发动机旋转速度差DNE(=Ne-Ne)。进而,基于该算出的发动机旋转速度差DNE算出发动机旋转速度差增大率DDNE(=dDNE/dt)。例如,将从t1时刻开始经过上述一定期间后的发动机旋转速度差DNE与t1时刻的发动机旋转速度差DNE之间的差除以表示上述一定期间的时间(单位例如为sec)而得的值作为发动机旋转速度差增大率DDNE算出。
在旋转速度差增大率算出单元92以这种方式算出发动机旋转速度差增大率DDNE之后,发动机扭矩判断单元90判断该发动机旋转速度差增大率DDNE是否比预先确定的发动机旋转速度差增大率TDDNE大。例如,发动机旋转速度差增大率DDNE越大,则可以说实际发动机旋转速度Ne并未追随目标发动机旋转速度Ne,此时从发动机14输出的发动机扭矩Te不足。此处,在发动机旋转速度差增大率DDNE比发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE大的情况下,发动机扭矩Te不足,因此,发动机扭矩判断单元90判断为,在上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne下从发动机14输出的发动机扭矩Te比上述基准发动机扭矩Tes低。另一方面,在发动机旋转速度差增大率DDNE在发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE以下的情况下,发动机扭矩判断单元90判断为,在上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne下从发动机14输出的发动机扭矩Te在上述基准发动机扭矩Tes以上。另外,上述发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE例如是针对多个上述能够应用的行驶图案中的各个行驶图案通过实验设定的,以便能够判断上述发动机扭矩Te是否比上述基准发动机扭矩Tes低,通过发动机扭矩判断单元90的判断而与发动机旋转速度差增大率DDNE进行比较的发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE根据与实际的行驶图案相当的能够应用的行驶图案变更。
图3的高度信息取得单元94取得与车辆6的当前位置的高度(标高)相关的高度信息。即,推定车辆6所处的标高亦即车辆标高。例如,如果车辆标高高而空气稀薄的话,则在相同的加速操作量OPAC以及相同的发动机旋转速度Ne下进行比较,发动机扭矩Te降低,因此发动机旋转速度差增大率DDNE变大。因此,高度信息取得单元94基于旋转速度差增大率算出单元92所算出的发动机旋转速度差增大率DDNE推定车辆6所处的标高。例如,如图8所示,高度信息取得单元94存储有推定的上述车辆标高亦即推定高度h1与发动机旋转速度差增大率DDNE之间的预先通过实验设定的关系亦即推定高度映射。在该图8的推定高度映射中,在发动机旋转速度差增大率DDNE位于规定的阈值DDNE1以下的范围推定高度h1为0m,在发动机旋转速度差增大率DDNE比其阈值DDNE1大的范围推定高度h1比0m高,并且,发动机旋转速度差增大率DDNE越大则推定高度h1越高。进而,高度信息取得单元94根据图8的推定高度映射并基于发动机旋转速度差增大率DDNE求出推定高度h1,并将所求出的推定高度h1作为上述车辆标高。
容许旋转速度设定单元96相对于从发动机14输入的第一行星齿轮装置20的输入旋转速度Nin设定容许输入旋转速度N1in。如图1所示,该第一行星齿轮装置20的输入旋转速度Nin是第一行星架CA1的旋转速度,第一行星架CA1与输入轴18以及发动机14一体旋转,因此,第一行星齿轮装置20的输入旋转速度Nin与发动机旋转速度Ne相同。因此,在本实施例中,容许输入旋转速度N1in与相对于发动机旋转速度Ne的容许发动机旋转速度N1e相同,设定容许输入旋转速度N1in就是设定容许发动机旋转速度N1e。
容许旋转速度设定单元96相对于输入旋转速度Nin设定容许输入旋转速度N1in,但是,具体而言,以构成图4的表示发动机动作范围的实线L0EG的方式设定上述容许输入旋转速度N1in亦即容许发动机旋转速度N1e。例如,如果着眼于低车速区域的发动机旋转速度Ne的上限侧亦即实线L0EG的范围R01(参照图4)的话,容许旋转速度设定单元96如图9的基准线图的实线L02所示那样,在比发动机最高旋转速度Nemax低的范围,车速V越高、亦即第一齿圈R1的旋转速度越高,则将容许输入旋转速度N1in设定得越高。即,图9的实线L02在图4的范围R01构成实线L0EG,表示当将被吸入发动机14的空气的气压为上述基准气压PASTD时的容许输入旋转速度N1in与车速V之间的关系。
如上所述,容许旋转速度设定单元96基本上根据图9的实线L02并基于车速V设定容许输入旋转速度N1in,但是,在利用发动机扭矩判断单元90判断为在上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne下从发动机14输出的发动机扭矩Te比上述基准发动机扭矩Tes低的情况下,亦即判断为上述发动机旋转速度差增大率DDNE比上述发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE大的情况下,与判断为上述发动机扭矩Te在上述基准发动机扭矩Tes以上的情况相比较,将容许输入旋转速度N1in设定得高。换言之,在同一车速下进行比较,将容许输入旋转速度N1in设定得比根据图9的实线L02设定的容许输入旋转速度高。此外,在容许旋转速度设定单元96将容许输入旋转速度N1in设定得比根据图9的实线L02设定的容许输入旋转速度N1in高的情况下,利用高度信息取得单元94推定出的推定高度h1越高、亦即上述车辆标高越高,则将容许输入旋转速度N1in设定得越高。例如,如图10所示,在容许输入旋转速度N1in比图9的实线L02高的一侧,预先设定有推定高度h1越高则容许输入旋转速度N1in与车速V之间的关系越向容许输入旋转速度N1in高的一侧偏移的高地用线图(映射、图10的虚线),容许旋转速度设定单元96根据该图10所示的高地用线图并基于推定高度h1设定容许输入旋转速度N1in,由此,上述车辆标高(推定高度h1)越高则将容许输入旋转速度N1in设定得越高。另外,图9以及图10所示的容许输入旋转速度N1in与车速V之间的关系,例如以不损害第一行星齿轮装置20的耐久性的方式、不会促进该第一行星齿轮装置20所具有的第一小齿轮P1等齿轮的疲劳的方式、不会在该第一行星齿轮装置20的轴承等旋转部分产生热胶着的方式、或者满足上述全部条件的方式,预先通过实验设定。因此,容许旋转速度设定单元96以不损害第一行星齿轮装置20的耐久性的方式、不会促进该第一行星齿轮装置20所具有的第一小齿轮P1等齿轮的疲劳的方式、不会在该第一行星齿轮装置20的轴承等旋转部分产生热胶着的方式、或者满足上述全部条件的方式,决定容许输入旋转速度N1in。
例如,当混合动力控制单元82在发动机控制中接受容许输入旋转速度N1in(容许发动机旋转速度N1e)的限制而已经将发动机旋转速度Ne提高至该容许发动机旋转速度N1e时,在容许旋转速度设定单元96增高上述容许发动机旋转速度N1e的情况下,容许旋转速度设定单元96越增高该容许发动机旋转速度N1e则越使第一电动机旋转速度NM1上升,利用第一行星齿轮装置20的差动作用使发动机旋转速度Ne上升至新设定的容许发动机旋转速度N1e。
图11是用于对电子控制装置80的控制工作的第一主要部分、亦即对发动机14以及第一电动机M1进行驱动的控制工作的流程图,例如以大约几msec乃至几十msec的极短的循环时间反复执行。构成该图11的流程图的所有的步骤都与混合动力控制单元82对应。
首先,在步骤(以下省略“步骤”)SA1中,利用来自油门开度传感器的信号检测油门开度Acc,同时,利用来自车速传感器52的信号检测车速V。
其次,在SA2中,基于油门开度Acc以及车速V算出车辆6的目标(要求)输出亦即要求功率。进而,以能够得到上述算出的车辆6的目标输出的方式决定目标发动机输出Pe
其次,在SA3中,决定能够得到在SA2中决定的目标发动机输出Pe的目标发动机旋转速度Ne以及目标发动机扭矩Te。进而,以使发动机旋转速度Ne以及发动机扭矩Te分别与上述目标发动机旋转速度Ne以及目标发动机扭矩Te一致的方式执行发动机14以及第一电动机M1的控制,并且,执行输出辅助扭矩的第二电动机M2的控制。在该发动机14以及第一电动机M1的控制中,发动机14的发动机旋转速度Ne由上述发动机动作范围限制,具体而言,发动机14以发动机旋转速度Ne不会超出根据车速V确定的容许发动机旋转速度N1e(容许输入旋转速度N1in)的方式在上述发动机动作范围内动作。
图12是用于对电子控制装置80的控制工作的第二主要部分、亦即设定第一行星齿轮装置20的容许输入旋转速度N1in的控制工作进行说明的流程图。
首先,在与容许旋转速度设定单元96对应的SB1中,利用来自车速传感器52的信号检测车速V。在SB1之后过渡至SB2。
在与旋转速度差增大率算出单元92对应的SB2中,在实际的行驶中取得实际发动机旋转速度Ne和目标发动机旋转速度Ne并存储。例如这些实际发动机旋转速度Ne和目标发动机旋转速度Ne遍及某一一定期间作为经过时间的函数连续地取得。在SB2之后过渡至SB3。
在与旋转速度差增大率算出单元92对应的SB3中,基于在SB2中取得的实际发动机旋转速度Ne和目标发动机旋转速度Ne算出发动机旋转速度差DNE(=Ne-Ne)。在SB3之后过渡至SB4。
在与旋转速度差增大率算出单元92对应的SB4中,基于在SB3中算出的发动机旋转速度差DNE算出发动机旋转速度差增大率DDNE=(dDNE/dt)。在SB4之后过渡至SB5。
在与发动机扭矩判断单元90对应的SB5中,判断在SB4中算出的发动机旋转速度差增大率DDNE是否比上述发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE大。当在上述SB4中算出的发动机旋转速度差增大率DDNE作为经过时间的函数而变化的情况下,例如对发动机旋转速度差增大率DDNE的平均值与发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE进行比较。在该SB5的判断为肯定的情况、亦即发动机旋转速度差增大率DDNE比发动机旋转速度差增大率判定值TDDNE大的情况下,过渡至SB6。另一方面,在该SB5的判断为否定的情况下,过渡至SB8。
在与高度信息取得单元94对应的SB6中,基于在SB4中算出的发动机旋转速度差增大率DDNE并根据图8的推定高度映射求出推定高度h1。当在上述SB4中算出的发动机旋转速度差增大率DDNE作为经过时间的函数变化的情况下,例如基于发动机旋转速度差增大率DDNE的平均值求出推定高度h1。在SB6之后过渡至SB7。
在与容许旋转速度设定单元96对应的SB7中,根据图10的高度用线图并基于车速V以及推定高度H1设定容许输入旋转速度N1in亦即容许发动机旋转速度N1e。
在与容许旋转速度设定单元96对应的SB8中,根据图9的基准线图并基于车速V设定容许输入旋转速度N1in亦即容许发动机旋转速度N1e。
本实施例存在如下的效果(A1)乃至(A6)。(A1)根据本实施例,发动机扭矩判断单元90根据表示发动机14的输出扭矩特性的预先设定的关系判断当规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne时从发动机14输出的发动机扭矩Te是否比基于上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne确定的基准发动机扭矩Tes低。进而,在判断为在上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne下从发动机14输出的发动机扭矩Te比上述基准发动机扭矩Tes低的情况下,与判断为上述发动机扭矩Te在上述基准发动机扭矩Tes以上的情况相比较,容许旋转速度设定单元96将第一行星齿轮装置20的容许输入旋转速度N1in设定得高。因此,能够利用容许输入旋转速度N1in的限制保护第一行星齿轮装置20以免其高速旋转化,并且,如果发动机扭矩Te低的话则提高容许输入旋转速度N1in,因此,能够与容许输入旋转速度N1in的变更对应地提高发动机旋转速度差Ne而使发动机扭矩Te上升,能够对发动机扭矩下降进行补充。
(A2)并且,根据本实施例,例如从图10的高地用线图所判明的那样,由高度信息取得单元94推定的推定高度h1越高、亦即车辆6所处的标高(车辆标高)越高,则容许旋转速度设定单元96将容许输入旋转速度N1in设定得越高。此处,上述车辆标高越高,则将被吸入发动机14的空气的气压下降,发动机扭矩Te也下降。因此,能够相对于因上述气压的下降而下降的发动机扭矩Te设定不多不少的容许输入旋转速度N1in。
(A3)并且,根据本实施例,旋转速度差增大率算出单元92算出车辆加速时的发动机旋转速度的目标值Ne与实际值Ne之间的差DNE亦即发动机旋转速度差DNE,与此同时,算出该算出的发动机旋转速度差DNE的每单位时间的增大量亦即发动机旋转速度差增大率DDNE。进而,高度信息取得单元94基于旋转速度差增大率算出单元92所算出的发动机旋转速度差增大率DDNE推定车辆6所处的标高。因此,能够使用在通常的车辆中一般检测的物理值亦即发动机旋转速度Ne容易地推定车辆6所处的标高并设定容许输入旋转速度N1in。
(A4)并且,根据本实施例,第一行星齿轮装置20具有:第一太阳齿轮S1,该第一太阳齿轮S1连结于第一电动机M1;第一齿圈R1,该第一齿圈R1连结于驱动轮40;以及第一行星架CA1,该第一行星架CA1对被夹装在该第一太阳齿轮S1与该第一齿圈R1之间的第一小齿轮P1进行支承而使其能够自转以及公转,并且,该第一行星架CA1连结于发动机14,容许旋转速度设定单元96设定的容许输入旋转速度N1in越高,则混合动力控制单元82越使第一电动机旋转速度NM1上升。因此,能够与被增高了的容许输入旋转速度N1in对应地借助第一行星齿轮装置20的差动作用提高发动机旋转速度Ne,由此能够使发动机扭矩Te上升。
(A5)并且,根据本实施例,容许旋转速度设定单元96以不损害第一行星齿轮装置20的耐久性的方式、不会促进该第一行星齿轮装置20所具有的第一小齿轮P1等齿轮的疲劳的方式、不会在该第一行星齿轮装置20的轴承等旋转部分产生热胶着的方式、或者满足上述全部条件的方式,决定容许旋转速度N1in,因此,能够以不会损害第一行星齿轮装置20的耐久性等的方式对发动机14进行驱动。
(A6)并且,根据本实施例,发动机扭矩判断单元90可以基于作为对抗发动机扭矩Te的反力扭矩的第一电动机扭矩TM1以及第一行星齿轮装置20的齿数比ρ0等检测发动机扭矩Te,这样的话,能够通过根据第一电动机M1的控制电流值等算出第一电动机扭矩TM1而容易地求出发动机扭矩Te。
接着,对本发明的其他的实施例进行说明。另外,在以下的说明中,对实施例相互共通的部分赋予同一标号并省略说明。
[实施例2]
在前述的实施例1中,第一行星齿轮装置20的容许输入旋转速度N1in(容许发动机旋转速度N1e)基于发动机旋转速度差增大率DDNE设定变更,但是,在本实施例中,第一行星齿轮装置20的容许输入旋转速度N1in基于与发动机旋转速度差增大率DDNE不同的参数设定变更。以下,以与前述的实施例1不同的点为主进行说明。
图13是对本实施例的电子控制装置180所具备的控制功能的主要部分进行说明的功能框图。如图13所示,电子控制装置180具备:混合动力控制单元82;作为高度信息取得部的高度信息取得单元182;作为吸入空气状态判断部的吸入空气状态判断单元184;以及作为容许输入旋转速度设定部的容许旋转速度设定单元186。
在图13中,高度信息取得单元182求出车辆6的高度信息,即车辆6所处的标高亦即上述车辆标高。具体而言,基于车辆6周围的大气压亦即将被吸入发动机14的空气的气压求出上述车辆标高(推定高度h1)。例如,由于车辆标高越高则车辆6周围的大气压亦即将被吸入发动机14的空气的气压越低,因此,高度信息取得单元182,根据假定当该车辆标高为预先确定的基准标高hSTD(=大约0m)时上述大气压为上述基准气压PASTD(=大约1气压)而预先通过实验设定的车辆标高与大气压之间的关系,基于利用气压传感器43检测到的上述大气压推定并求出上述车辆标高。或者,也可以利用上述大气压以外的参数求出上述车辆标高。例如,高度信息取得单元182也可以基于从导航装置44得到的地图信息等与车辆6的当前位置推定并求出上述车辆标高。
吸入空气状态判断单元184判断上述车辆标高是否比与上述基准气压PASTD对应地预先确定的上述基准标高hSTD高。车辆标高越高则将被吸入发动机14的空气的气压越低而稀薄,这是因为气压越低则空气的密度(空气密度)越小。
此处,本实施例的吸入空气状态判断单元184以上述方式判断上述车辆标高,但是,由于上述基准气压PASTD和基准标高hSTD是相互对应而确定的,因此即便针对将被吸入发动机14的空气的气压进行判断也没有影响。在以这种方式进行判断的情况下,例如,高度信息取得单元182作为利用气压传感器43检测将被吸入发动机14的空气的气压的气压检测单元发挥功能,吸入空气状态判断单元184判断由该高度信息取得单元182检测到的气压是否比上述基准气压PASTD低。或者,作为另外的例子,吸入空气状态判断单元184也可以基于上述车辆标高判断将被吸入发动机14的空气的气压是否比上述基准气压PASTD低。例如,吸入空气状态判断单元184也可以判断利用高度信息取得单元182求出的上述车辆标高是否比上述基准标高hSTD高,在车辆标高比基准标高hSTD高的情况下判断为将被吸入发动机14的空气的气压比基准气压PASTD低。
容许旋转速度设定单元186基本上与实施例1的容许旋转速度设定单元96相同,但基于吸入空气状态判断单元184的判断对容许输入旋转速度N1in进行变更这点与容许旋转速度设定单元96不同。即,在由吸入空气状态判断单元184判断为上述车辆标高比基准标高hSTD高的情况下,与判断为该车辆标高在基准标高hSTD以下的情况相比较,容许旋转速度设定单元186增高容许输入旋转速度N1in。或者,如果吸入空气状态判断单元184针对将被吸入发动机14的空气的气压进行判断的话,则在由吸入空气状态判断单元184判断为将被吸入发动机14的空气的气压比基准气压PASTD低的情况下,与判断为将被吸入发动机14的空气的气压在基准气压PASTD以上的情况相比较,容许旋转速度设定单元186增高容许输入旋转速度N1in。
并且,对于容许旋转速度设定单元186,在将容许输入旋转速度N1in设定得比根据图9的实线L02设定的容许输入旋转速度N1in高的情况下,如图10所示,在上述车辆标高越高则将容许输入旋转速度N1in设定得越高这点与实施例1的容许旋转速度设定单元96相同,但是,在根据高度信息取得单元182得到该车辆标高这点上与容许旋转速度设定单元96不同。
图14是用于对电子控制装置180的控制工作的第二主要部分、即设定第一行星齿轮装置20的容许输入旋转速度N1in的控制工作进行说明的流程图。另外,实施例1的图11的流程图在本实施例中也相同。
首先,在与容许旋转速度设定单元186对应的SC1中,利用来自车速传感器52的信号检测车速V。在SC1之后过渡至SC2。
在与高度信息取得单元182对应的SC2中,基于来自气压传感器43的信号或者从导航装置44取得的地图信息等推定并求出车辆6的高度信息亦即上述车辆标高。在SC2之后过渡至SC3。
在与吸入空气状态判断单元184对应的SC3中,判断上述车辆标高是否比基准标高hSTD高。在该SC3的判断为肯定的情况下、即车辆标高比基准标高hSTD高的情况下,过渡至SC4。另一方面,在该SC3的判断为否定的情况下,过渡至SC5。
SC4与图12的SB7相同。并且,SC5与图12的SB8相同。上述的SC4以及SC5与容许旋转速度设定单元186对应。
在本实施例中,除了前述的实施例1的效果(A2)、(A4)、以及(A5)之外,还存在以下的效果(B1)乃至(B3)。
(B1)根据本实施例,吸入空气状态判断单元184可以判断将被吸入发动机14的空气的气压是否比上述基准气压PASTD低,这样的话,当利用吸入空气状态判断单元184判断为将被吸入发动机14的空气的气压比基准气压PASTD低的情况下,与判断为该将被吸入发动机14的空气的气压在基准气压PASTD以上的情况相比较,容许旋转速度设定单元186增高容许输入旋转速度N1in。此处,如果在相同的吸入空气量以及相同的发动机旋转速度Ne下进行比较的话,发动机扭矩Te存在将被吸入发动机14的空气的气压越低则发动机扭矩Te越低的倾向。因此,能够通过第一行星齿轮装置20的容许输入旋转速度N1in的限制保护第一行星齿轮装置20以免其高速旋转化,并且,由于如果上述气压变低的话则容许输入旋转速度N1in增高,因此能够与容许输入旋转速度N1in的变更对应地提高发动机旋转速度Ne而使发动机扭矩Te上升,能够对因上述气压的降低而引起的发动机扭矩降低进行补充。
(B2)并且,根据本实施例,吸入空气状态判断单元184可以基于上述车辆标高判断将被吸入发动机14的空气的气压是否比上述基准气压PASTD低,这样,即便不检测发动机扭矩Te、上述气压,也能够通过检测或者推定车辆6所处的标高(车辆标高)来决定是否增高容许输入旋转速度N1in。例如,存在不需要气压传感器43的优点,能够活用导航装置44的地图信息等容易地取得车辆6所处的标高。
(B3)并且,根据本实施例,也可以是,与上述基准气压PASTD对应的标高作为基准标高hSTD预先确定,吸入空气状态判断单元184判断利用高度信息取得单元182求出的上述车辆标高是否比上述基准标高hSTD高,在该车辆标高比基准标高hSTD高的情况下判断为将被吸入发动机14的空气的气压比基准气压PASTD低。这样,能够检测或者推定车辆6所处的标高,由此,与针对将被吸入发动机14的空气的气压进行判断的情况同样,能够决定是否增高容许输入旋转速度。
并且,在实施例1中,利用高度信息取得单元94判断为将被吸入发动机14的空气的气压比基准气压低,基于该判断结果,容许旋转速度设定单元96设定相对于输入旋转速度Nin的容许输入旋转速度N1in。另外,作为另外的实施方式,也可以是,在利用吸入空气状态判断单元判断为将被吸入发动机14的空气的气压比基准气压低的情况下,判断为当规定的加速操作量以及发动机旋转速度时从上述发动机输出的发动机扭矩比基准发动机扭矩低,进而,也可以是,在判断为发动机扭矩比基准发动机扭矩低的情况下,容许旋转速度设定单元186基本上与实施例1相同地针对输入旋转速度Nin设定容许输入旋转速度N1in。
以上基于附图对本发明的实施例进行了详细说明,但是,这毕竟只是一个实施方式,本发明能够以基于本领域技术人员的知识施加了各种变更、改良的方式实施。
例如,在前述的实施例1中,旋转速度差增大率算出单元92为了算出发动机旋转速度差增大率DDNE而基于来自发动机旋转速度传感器50的信号检测发动机旋转速度Ne,但是,由于发动机旋转速度Ne是第一行星架CA1的旋转速度,能够根据车速V以及第一电动机旋转速度NM1算出,因此,旋转速度差增大率算出单元92也可以根据车速V以及第一电动机旋转速度NM1的变化算出发动机旋转速度差增大率DDNE。
并且,在前述的实施例1、2中,如图9、10所示,车速V越高则由容许旋转速度设定单元96、186设定的容许输入旋转速度N1in越高,但也可以并不用像这样与车速V对应地变化。
并且,在前述的实施例1、2中,如图10的高地用线图所示,上述车辆标高(推定高度h1)越高则容许输入旋转速度N1in设定得越高,但是,例如如果是在实施例1中的话,如果在同一车速下进行比较,在图12的SB7中设定的容许输入旋转速度N1in比在SB8中设定的容许输入旋转速度N1in高的话,则也可以并不与上述车辆标高对应地变更。
并且,在前述的实施例2中,吸入空气状态判断单元184也可以判断将被吸入发动机14的空气的气压是否比上述基准气压PASTD低,由于气压越低则空气的空气密度越小,因此吸入空气状态判断单元184也可以针对空气的空气密度进行判断。例如,在这样的情况下,作为基准空气密度预先确定与基准气压PASTD对应的空气密度,吸入空气状态判断单元184判断将被吸入发动机14的空气的空气密度是否比上述基准空气密度小。进而,在由吸入空气状态判断单元184判断为上述空气密度比上述基准空气密度小的情况下,与判断为空气密度在基准空气密度以上的情况相比较,容许旋转速度设定单元186增高容许输入旋转速度N1in。
并且,在前述的实施例1、2的第一行星齿轮装置20中,第一行星架CA1连结于发动机14,第一太阳齿轮S1连结于电动机M1,第一齿圈R1连结于输出齿轮24,但是,它们之间的连结关系并非必须限定于此,发动机14、第一电动机M1、输出齿轮24可以分别与第一行星齿轮装置20的3个旋转要素CA1、S1、R1中的任一个连结。
并且,在前述的实施例1、2中,第二行星齿轮装置22的齿圈R2与第一行星齿轮装置20的齿圈R1一体地连结,但是,上述齿圈R2的连结对象并不限定于上述齿圈R1,例如也可以连结于第一行星齿轮装置20的第一行星架CA1。并且,上述齿圈R2也可以并不连结于齿圈R1而是连结于第一行星齿轮装置20与驱动轮40之间的动力传递路径的任一处。
并且,在前述的实施例1、2中,车辆用动力传递装置10在第二电动机M2与驱动轮40之间的动力传递路径的一部分具备第二行星齿轮装置22,但是,也可以没有第二行星齿轮装置22而是第二电动机M2直接连结于输出齿轮24。
并且,在前述的实施例1、2中,在输出齿轮24与驱动轮40之间的动力传递路径中并未设置变速器,但是也可以在该动力传递路径中设置手动变速器或者自动变速器。
并且,在前述的实施例1、2中,输入轴18经由缓冲器16连结于发动机14,但是,也可以没有该缓冲器16,输入轴18直接或者经由传动带、齿轮等连结于发动机14。
并且,在前述的实施例1、2的动力传递装置10中,在发动机14与第一行星齿轮装置20之间并未设置离合器等动力断续装置,但是,也可以在发动机14与第一行星齿轮装置20之间夹装有这种动力断续装置。并且,关于第一电动机M1以及第二电动机M2也同样,也可以在第一电动机M1与第一行星齿轮装置20之间、或者第二电动机M2与第二行星齿轮装置22之间夹装有上述动力断续装置。
并且,在前述的实施例1、2中,第一电动机M1的运转状态被控制,由此,第一行星齿轮装置20作为其变速比连续地变化的电气无级变速器发挥功能,但是,例如也可以并不使第一行星齿轮装置20的变速比连续变化,而是利用差动作用使其阶段性地变化。
并且,在前述的实施例1、2中,第一行星齿轮装置20以及第二行星齿轮装置22均是单级行星齿轮,但是,也可以其中的一方或者双方是双级行星齿轮。
并且,在前述的实施例1、2中,发动机14以能够进行动力传递的方式连结于构成第一行星齿轮装置20的第一行星架CA1,第一电动机M1以能够进行动力传递的方式连结于第一太阳齿轮S1,朝向驱动轮40的动力传递路径连结于第一齿圈R1,例如,也可以是如下的结构:在将第一行星齿轮装置20替换成2个行星齿轮装置、且这2个行星齿轮装置以构成其一部分的旋转要素相互连结的结构中,在该行星齿轮装置的旋转要素分别以能够进行动力传递的方式连接有发动机、电动机、驱动轮,能够通过连结于该行星齿轮装置的旋转要素的离合器或者致动器的控制在有级变速和无级变速之间进行切换。
并且,前述的实施例1、2的第二电动机M2经由第二行星齿轮装置22连结于构成从发动机14到驱动轮40的动力传递路径的一部分的输出齿轮24,但是,也可以形成为如下的动力传递装置10的结构:第二电动机M2连结于该输出齿轮24,此外,也经由离合器等卡合要素连结于第二行星齿轮装置20,代替第一电动机M1而利用第二电动机M2对第一行星齿轮装置20的差动状态进行控制。
并且,前述的多个实施例能够分别例如以优先顺序设定等,能够相互组合实施。例如,如果将前述的实施例1以及实施例2相互组合的话,上述车辆标高比预先确定的上述基准标高hSTD高的情况下、或者将被吸入发动机14的空气的气压比预先确定的上述基准气压PASTD低的情况下,发动机扭矩判断单元90判断为,在上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne下从发动机14输出的发动机扭矩Te比上述基准发动机扭矩Tes低。另一方面,当上述车辆标高在基准标高hSTD以下的情况下、或者将被吸入发动机14的空气的气压在基准气压PASTD以上的情况下,发动机扭矩判断单元90判断为,在上述规定的加速操作量OPAC以及发动机旋转速度Ne下从发动机14输出的发动机扭矩Te在上述基准发动机扭矩Tes以上。进而,容许旋转速度设定单元96以与前述的实施例1同样的方式设定容许输入旋转速度N1in。

Claims (17)

1.一种车辆用动力传递装置用控制装置,所述车辆用动力传递装置构成发动机与驱动轮之间的动力传递路径的一部分,该车辆用动力传递装置具备差动机构,通过对差动用电动机进行控制来控制所述差动机构的差动状态,
所述车辆用动力传递装置用控制装置的特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置具备:
容许输入旋转速度设定部,该容许输入旋转速度设定部对从所述发动机输入的所述差动机构的输入旋转速度设定容许输入旋转速度;以及
发动机扭矩判断部,该发动机扭矩判断部判断在规定的加速操作量以及发动机旋转速度下从所述发动机输出的发动机扭矩是否比基准发动机扭矩低,所述基准发动机扭矩根据表示该发动机的输出扭矩特性的预先设定的关系、基于该规定的加速操作量以及发动机旋转速度确定,
在所述发动机扭矩判断部判断为所述发动机扭矩比所述基准发动机扭矩低的情况下,与该发动机扭矩在该基准发动机扭矩以上的情况相比较,所述容许输入旋转速度设定部增高所述容许输入旋转速度。
2.根据权利要求1所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述预先设定的关系表示吸入预先确定的基准气压的空气而被驱动的所述发动机的输出扭矩特性,
所述车辆用动力传递装置用控制装置具备吸入空气状态判断部,该吸入空气状态判断部判断将被吸入所述发动机的空气的气压是否比所述基准气压低,
在所述吸入空气状态判断部判断为将被吸入所述发动机的空气的气压比所述基准气压低的情况下,所述发动机扭矩判断部判断为,在所述规定的加速操作量以及发动机旋转速度下从所述发动机输出的发动机扭矩比所述基准发动机扭矩低。
3.根据权利要求1所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置还具备高度信息取得部,该高度信息取得部取得车辆所处的标高。
4.根据权利要求3所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
由所述高度信息取得部取得的车辆所处的标高越高,所述容许输入旋转速度设定部越增高所述容许输入旋转速度。
5.根据权利要求3或4所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置具备吸入空气状态判断部,该吸入空气状态判断部判断将被吸入所述发动机的空气的气压是否比所述基准气压低,
所述高度信息取得部判断车辆所处的标高是否比基准标高高,
在该车辆标高比基准标高高的情况下,所述吸入空气状态判断部判断为将被吸入发动机的空气的气压比基准气压低。
6.根据权利要求3或4所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置还具备旋转速度增大率算出部,该旋转速度增大率算出部算出车辆加速时的发动机旋转速度的目标值与实际值之间的差的每单位时间的增大量亦即发动机旋转速度差增大率,
所述高度信息取得部基于由所述旋转速度增大率算出部算出来的该发动机旋转速度差增大率来推定所述车辆所处的标高。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述差动机构是行星齿轮装置,该行星齿轮装置具有:太阳齿轮,该太阳齿轮连结于所述差动用电动机;齿圈,该齿圈连结于所述驱动轮;以及行星架,该行星架对被夹装在该太阳齿轮与该齿圈之间的小齿轮进行支承而使其能够自转以及公转,并且,该行星架连结于所述发动机,
所述车辆用动力传递装置用控制装置还具备混合动力控制部,所述容许输入旋转速度越高,所述混合动力控制部越使所述差动用电动机的旋转速度上升。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述容许输入旋转速度设定部,以不损害所述差动机构的耐久性的方式、不会促进该差动机构所具有的齿轮的疲劳的方式、或者不会在所述差动机构的旋转部分产生热胶着的方式,决定所述容许输入旋转速度。
9.一种车辆用动力传递装置用控制装置,所述车辆用动力传递装置构成发动机与驱动轮之间的动力传递路径的一部分,该车辆用动力传递装置具备差动机构,通过对差动用电动机进行控制来控制所述差动机构的差动状态,
所述车辆用动力传递装置用控制装置的特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置具备:
容许输入旋转速度设定部,该容许输入旋转速度设定部对从所述发动机输入的所述差动机构的输入旋转速度设定容许输入旋转速度;以及
吸入空气状态判断部,该吸入空气状态判断部判断将被吸入所述发动机的空气的气压是否比预先确定的基准气压低,
在所述吸入空气状态判断部判断为将被吸入所述发动机的空气的气压比预先确定的基准气压低的情况下,与将被吸入该发动机的空气的气压在该基准气压以上的情况相比较,所述容许输入旋转速度设定部增高所述容许输入旋转速度。
10.根据权利要求9所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置还具备高度信息取得部,该高度信息取得部取得车辆所处的标高。
11.根据权利要求10所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述吸入空气状态判断部基于由所述高度信息取得部取得的车辆所处的标高来判断将被吸入所述发动机的空气的气压是否比所述基准气压低。
12.根据权利要求10或11所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
由所述高度信息取得部取得的车辆所处的标高越高,所述容许输入旋转速度设定部越增高所述容许输入旋转速度。
13.根据权利要求12所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述高度信息取得部判断车辆所处的标高是否比基准标高高,
在该车辆标高比基准标高高的情况下,所述吸入空气状态判断部判断为将被吸入发动机的空气的气压比基准气压低。
14.根据权利要求11所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述车辆用动力传递装置用控制装置还具备旋转速度增大率算出部,该旋转速度增大率算出部算出车辆加速时的发动机旋转速度的目标值与实际值之间的差的每单位时间的增大量亦即发动机旋转速度差增大率,
所述高度信息取得部基于由所述旋转速度增大率算出部算出来的该发动机旋转速度差增大率来推定所述车辆所处的标高。
15.根据权利要求10或11所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述差动机构是行星齿轮装置,具有:太阳齿轮,该太阳齿轮连结于所述差动用电动机;齿圈,该齿圈连结于所述驱动轮;以及行星架,该行星架对被夹装在该太阳齿轮与该齿圈之间的小齿轮进行支承而使其能够自转以及公转,并且,该行星架连结于所述发动机,
所述车辆用动力传递装置用控制装置还具备混合动力控制部,所述容许输入旋转速度越高,所述混合动力控制部越使所述差动用电动机的旋转速度上升。
16.根据权利要求10或11所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述容许输入旋转速度设定部,以不损害所述差动机构的耐久性的方式、不会促进该差动机构所具有的齿轮的疲劳的方式、或者不会在所述差动机构的旋转部分产生热胶着的方式,决定所述容许输入旋转速度。
17.根据权利要求16所述的车辆用动力传递装置用控制装置,其特征在于,
所述高度信息取得部利用导航系统检测所述车辆所处的标高。
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