CN106627580A - 四驱混合动力汽车及其控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四驱混合动力汽车及其控制系统和方法,所述控制系统包括:前电机、发动机、发动机控制模块、后电机、后电机控制器、ESP和前电机控制器,前电机控制器接收ESP获取的四个车轮的轮速和前后轴限制扭矩,并计算前后轴轴速,以及根据四个车轮的轮速和前后轴轴速计算轴间滑移率,并根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,并根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩。该系统能够在车辆打滑时,根据轴间滑移率动态对前后轴目标轮端扭矩进行重新分配,以使车辆平稳顺利脱困或通过极端越野路况。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域,特别涉及一种四驱混合动力汽车的控制系统、一种具有该控制系统的四驱混合动力汽车以及一种四驱混合动力汽车的控制方法。
背景技术
目前,四驱汽车有两类,一类是具有中间轴的单动力源汽车,另一类是没有中间轴的多动力源汽车,其中,具有中间轴的单动力源汽车配置有多片离合器式限滑差速器,以通过控制ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)实现前后轴扭矩按比例进行分配,没有中间轴的多动力源汽车通过控制ECU来协调前后轴扭矩。
对于具有三动力源且没有中间轴的混合动力汽车来说,通过调整前后轴扭矩分配来通过一些越野路况(如沙地、泥地以及低洼不平坦路面)并不常见,原因在于,当识别到车辆处于打滑状态时,车辆将由两驱模式调整为四驱模式,并且前后轴扭矩比例保持不变,由于前后轴扭矩比例不能根据轴间滑移率(打滑量)动态调整,因此,当遇到极限工况(如左后轮处于低洼泥地)时车辆将无法脱困。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种四驱混合动力汽车的控制系统,能够在车辆打滑时,根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩比例,以使车辆平稳顺利脱困或通过极端越野路况。
本发明的另一个目的在于提出一种四驱混合动力汽车。本发明的又一个目的在于提出一种四驱混合动力汽车的控制方法。
为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了一种四驱混合动力汽车的控制系统,包括:前电机和发动机,所述前电机和发动机对应混合动力汽车的前轴设置;发动机控制模块,所述发动机控制模块用于对所述发动机进行控制;后电机,所述后电机对应所述混合动力汽车的后轴设置;后电机控制器,所述后电机控制器用于对所述后电机进行控制;ESP(Electronic Stability Program,车身电子稳定模块),所述ESP用于获取四个车轮的轮速和所述混合动力汽车的前后轴限制扭矩;前电机控制器,所述前电机控制器与所述ESP进行通信以接收所述四个车轮的轮速和所述前后轴限制扭矩,并根据所述四个车轮的轮速计算所述混合动力汽车的前后轴轴速,以及根据所述四个车轮的轮速和所述前后轴轴速计算所述混合动力汽车的轴间滑移率,并且,所述前电机控制器还根据所述四个车轮的轮速、所述前后轴轴速和所述轴间滑移率识别所述混合动力汽车的车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,并通过与所述发动机控制模块进行通信以将所述发动机目标扭矩发送给所述发动机控制模块、通过与所述后电机控制器进行通信以将所述后电机目标扭矩发送给所述后电机控制器,以及根据所述前电机目标扭矩对所述前电机进行控制。
根据本发明实施例的四驱混合动力汽车的控制系统,前电机控制器根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,当前电机控制器识别出车辆处于打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,并根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制,同时将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以对混合动力汽车进行控制,使得混合动力汽车在低速越野路况下,当车辆出现悬空或遇到低洼路面等情况时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩,从而使得混合动力汽车很容易脱困或通过越野路况,而且该系统通用性好。
根据本发明的一个实施例,所述混合动力汽车的前轴对应设置开放式差速器,所述混合动力汽车的后轴对应设置锁止式差速器。
根据本发明的一个实施例,上述的四驱混合动力汽车的控制系统,还包括TCU(Transmission Control Unit,自动变速箱控制单元),所述TCU与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态执行相应的换挡策略。
根据本发明的一个实施例,所述ESP还通过与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态调整所述前后轴限制扭矩。
根据本发明的一个实施例,所述车辆附着状态包括所述混合动力汽车处于前轴打滑状态和所述混合动力汽车处于后轴打滑状态,其中,当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速大于等于后轴轴速、且所述后轴轴速大于等于第二预设速度、且左前轮的轮速和右前轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于前轴打滑状态;当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于所述第一预设速度、且所述前轴轴速小于后轴轴速、且所述前轴轴速大于等于所述第二预设速度、且左后轮的轮速和右后轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于后轴打滑状态。
根据本发明的一个实施例,当所述前轴轴速大于等于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vf为所述前轴轴速,Vrl为所述左后轮的轮速,Vrr为所述右后轮的轮速。
根据本发明的另一个实施例,当所述前轴轴速小于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vr为所述后轴轴速,Vfl为所述左前轮的轮速,Vfr为所述右前轮的轮速。
根据本发明的一个实施例,当所述混合动力汽车处于前轴打滑状态时,所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断,其中,如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给前轴的前轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴,同时通过调整分配到后轴的后轴目标轮端扭矩以控制所述前轴轴速小于等于第三预设速度。
根据本发明的另一个实施例,当所述混合动力汽车处于后轴打滑状态时,所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断,其中,如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给后轴的后轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴,同时通过调整分配到前轴的前轴目标轮端扭矩以控制所述后轴轴速小于等于第三预设速度。
根据本发明的一个实施例,分配到前轴的前轴目标轮端扭矩由所述前电机和所述发动机共同提供,其中,当所述发动机输出的扭矩达到当前最大允许扭矩时,余下的前轴目标轮端扭矩由所述前电机补充。
根据本发明的一个实施例,当所述四个车轮的轮速中的最大值与所述四个车轮的轮速中的最小值的差值小于或等于第四预设速度、且所述前轴轴速大于或等于第五预设速度、且所述后轴轴速大于或等于第六预设速度时,所述前电机控制器控制所述混合动力汽车退出扭矩转移。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种四驱混合动力汽车,其包括上述的四驱混合动力汽车的控制系统。
本发明实施例的四驱混合动力汽车,通过上述的四驱混合动力汽车的控制系统,能够根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,当前电机控制器识别出车辆处于打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,并根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制,同时将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以对混合动力汽车进行控制,使得混合动力汽车在低速越野路况下,当车辆出现悬空或遇到低洼路面等情况时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩,从而使得混合动力汽车很容易脱困或通过越野路况。
为达到上述目的,本发明又一方面实施例提出了一种四驱混合动力汽车的控制方法,所述四驱混合动力汽车的控制系统包括对应混合动力汽车的前轴设置的前电机和发动机、对应所述混合动力汽车的后轴设置的后电机、对所述发动机进行控制的发动机控制模块、对所述后电机进行控制的后电机控制器、用于获取四个车轮的轮速和所述混合动力汽车的前后轴限制扭矩的车身电子稳定模块ESP、前电机控制器,所述控制方法包括以下步骤:所述前电机控制器与所述ESP进行通信以接收所述四个车轮的轮速和所述前后轴限制扭矩;所述前电机控制器根据所述四个车轮的轮速计算所述混合动力汽车的前后轴轴速,并根据所述四个车轮的轮速和所述前后轴轴速计算所述混合动力汽车的轴间滑移率;所述前电机控制器根据所述四个车轮的轮速、所述前后轴轴速和所述轴间滑移率识别所述混合动力汽车的车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩;所述前电机控制器通过与所述发动机控制模块进行通信以将所述发动机目标扭矩发送给所述发动机控制模块,并通过与所述后电机控制器进行通信以将所述后电机目标扭矩发送给所述后电机控制器,以及根据所述前电机目标扭矩对所述前电机进行控制。
根据本发明实施例的四驱混合动力汽车的控制方法,前电机控制器根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,当前电机控制器识别出车辆处于打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,并根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制,同时将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以对混合动力汽车进行控制,使得混合动力汽车在低速越野路况下,当车辆出现悬空或遇到低洼路面等情况时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩,从而使得混合动力汽车很容易脱困或通过越野路况。
根据本发明的一个实施例,上述的四驱混合动力汽车的控制方法,还包括:所述混合动力汽车中的自动变速箱控制单元TCU与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态执行相应的换挡策略。
根据本发明的一个实施例,上述的四驱混合动力汽车的控制方法,还包括:所述ESP还通过与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态调整所述前后轴限制扭矩。
根据本发明的一个实施例,所述车辆附着状态包括所述混合动力汽车处于前轴打滑状态和所述混合动力汽车处于后轴打滑状态,其中,所述前电机控制器根据所述四个车轮的轮速、所述前后轴轴速和所述轴间滑移率识别所述混合动力汽车的车辆附着状态,具体包括:当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速大于等于后轴轴速、且所述后轴轴速大于等于第二预设速度、且左前轮的轮速和右前轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于前轴打滑状态;当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于所述第一预设速度、且所述前轴轴速小于后轴轴速、且所述前轴轴速大于等于所述第二预设速度、且左后轮的轮速和右后轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于后轴打滑状态。
根据本发明的一个实施例,当所述前轴轴速大于等于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vf为所述前轴轴速,Vrl为所述左后轮的轮速,Vrr为所述右后轮的轮速。
根据本发明的另一个实施例,当所述前轴轴速小于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vr为所述后轴轴速,Vfl为所述左前轮的轮速,Vfr为所述右前轮的轮速。
根据本发明的一个实施例,当所述混合动力汽车处于前轴打滑状态时,所述前电机控制器根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,具体包括:所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断;如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给前轴的前轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴,同时通过调整分配到后轴的后轴目标轮端扭矩以控制所述前轴轴速小于等于第三预设速度。
根据本发明的另一个实施例,当所述混合动力汽车处于后轴打滑状态时,所述前电机控制器根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,具体包括:所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断;如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给后轴的后轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴,同时通过调整分配到前轴的前轴目标轮端扭矩以控制所述后轴轴速小于等于第三预设速度。
根据本发明的一个实施例,分配到前轴的前轴目标轮端扭矩由所述前电机和所述发动机共同提供,其中,当所述发动机输出的扭矩达到当前最大允许扭矩时,余下的前轴目标轮端扭矩由所述前电机补充。
根据本发明的一个实施例,上述的四驱混合动力汽车的控制方法,还包括:当所述四个车轮的轮速中的最大值与所述四个车轮的轮速中的最小值的差值小于或等于第四预设速度、且所述前轴轴速大于或等于第五预设速度、且所述后轴轴速大于或等于第六预设速度时,所述前电机控制器控制所述混合动力汽车退出扭矩转移。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制系统的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制交互示意图。
图3是根据本发明一个实施例的轴间滑移率与前轴目标轮端扭矩比例的关系图。
图4是根据本发明一个实施例的轴间滑移率与后轴目标轮端扭矩比例的关系图。
图5-图7是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制流程图。
图8是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
目前,对于具有三动力源且没有中间轴的混合动力汽车来说,通过调整前后轴扭矩分配来通过一些越野路况(如沙地、泥地以及低洼不平坦路面)并不常见,原因在于,当识别到车辆处于打滑状态时,车辆将由两驱模式调整为四驱模式,并且前后轴扭矩比例保持不变,由于前后轴扭矩比例不能根据轴间滑移率动态调整,因此,当遇到极限工况(如左后轮处于低洼泥地)时车辆将无法脱困。为此,本发明的实施例提出了一种四驱混合动力汽车的控制系统、一种具有该控制系统的四驱混合动力汽车以及一种四驱混合动力汽车的控制方法,以在车辆处于打滑状态时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴轮端扭矩,从而使得车辆能够平稳顺利的脱困或者通过极端越野路况。
图1是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制系统的结构示意图,图2是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制交互示意图。如图1-图2所示,四驱混合动力汽车的控制系统包括:前电机10、发动机20、后电机30、发动机控制模块40、后电机控制器50、ESP和前电机控制器60。
其中,前电机10和发动机20对应混合动力汽车的前轴设置,后电机30对应混合动力汽车的后轴设置。具体而言,如图1所示,前电机10和发动机20设置在混合动力汽车的前轴,作为混合动力汽车的前轴动力源,后电机30设置在混合动力汽车的后轴,作为混合动力汽车的后轴动力源,且混合动力汽车的前轴对应设置开放式差速器80,混合动力汽车的后轴对应设置锁止式差速器90,但混合动力汽车中没有中央差速器结构。
如图2所示,发动机控制模块40用于对发动机20进行控制,后电机控制器50用于对后电机30进行控制,ESP用于获取四个车轮的轮速和混合动力汽车的前后轴限制扭矩,前电机控制器60与ESP进行通信以接收四个车轮的轮速和前后轴限制扭矩,并根据四个车轮的轮速计算混合动力汽车的前后轴轴速,以及根据四个车轮的轮速和前后轴轴速计算混合动力汽车的轴间滑移率,并且,前电机控制器60还根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别混合动力汽车的车辆附着状态,并根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,并通过与发动机控制模块40进行通信以将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块40、通过与后电机控制器50进行通信以将后电机目标扭矩发送给后电机控制器50,以及根据前电机目标扭矩对前电机10进行控制。
具体地,ESP可以通过轮速传感器获取四个车轮的轮速,分别为左前轮的轮速Vfl、右前轮的轮速Vfr、左后轮的轮速Vrl和右后轮的轮速Vrr,并通过CAN网络发送给前电机控制器60,前电机控制器60接收四个车轮的轮速,并根据四个车轮的轮速计算混合动力汽车的前轴轴速Vf和后轴轴速Vr,以及根据四个车轮的轮速和前后轴轴速计算混合动力汽车的轴间滑移率S轴间,并且,前电机控制器60还根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别混合动力汽车的车辆附着状态。
根据本发明的一个实施例,车辆附着状态包括混合动力汽车处于前轴打滑状态和混合动力汽车处于后轴打滑状态,其中,当四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速大于等于后轴轴速、且后轴轴速大于等于第二预设速度、且左前轮的轮速和右前轮的轮速中的较小轮速大于等于第二预设速度、以及轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,前电机控制器60判断混合动力汽车处于前轴打滑状态;当四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速小于后轴轴速、且前轴轴速大于等于第二预设速度、且左后轮的轮速和右后轮的轮速中的较小轮速大于等于第二预设速度、以及轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,前电机控制器60判断混合动力汽车处于后轴打滑状态。其中,第一预设速度、第二预设速度、第一预设值和预设时间可以根据实际情况进行标定,例如,可以通过实车调试获得。
其中,当前轴轴速大于等于后轴轴速时,前电机控制器60根据下述公式(1)计算轴间滑移率:
S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100% (1)
而当前轴轴速小于后轴轴速时,前电机控制器60根据下述公式(2)计算轴间滑移率:
S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100% (2)
简单的说,当min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤V1、且Vf≥Vr、且Vr≥V2、且min(Vfl、Vfr)≥V2以及S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%≥a%且持续Xms时,前电机控制器60判断混合动力汽车处于前轴打滑状态;当min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤V1、且Vf≤Vr、且Vf≥V2、且min(Vrl、Vrr)≥V2以及S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%≥a%且持续Xms,则前电机控制器60判断混合动力汽车处于后轴打滑状态。其中,V1为第一预设速度,V2为第二预设速度,a%为第一预设值,X为预设时间。
根据本发明的一个实施例,如图2所示,上述的四驱混合动力汽车的控制系统还包括TCU,TCU与前电机控制器60进行通信以接收前电机控制器60发送的车辆附着状态,并根据车辆附着状态执行相应的换挡策略。
根据本发明的一个实施例,ESP还通过与前电机控制器60进行通信以接收前电机控制器60发送的车辆附着状态,并根据车辆附着状态调整前后轴限制扭矩。
具体而言,前电机控制器60可以通过CAN网络将车辆附着状态发送至其它接收点,如TCU和ESP。TCU在接收到车辆附着状态后,根据车辆附着状态执行相应的换挡策略,例如延迟换挡点,使整车保持1档位速比,以维持较大的扭矩。ESP在接收到车辆附着状态后,出于主动安全角度考虑对整车限制扭矩和后轴限制扭矩进行调节,其中,ESP可以采用现有技术对整车限制扭矩和后轴限制扭矩进行调整,例如适当增加打滑轮轴的制动压力,以使轮速得到控制。ESP在根据接收到的车辆附着状态对整车限制扭矩和后轴限制扭矩进行调节后,ESP将调整后的整车限制扭矩和后轴限制扭矩反馈给前电机控制器60,以使前电机控制器60能够根据车辆附着状态、轴间滑移率、整车限制扭矩和后轴限制扭矩分配混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩。
根据本发明的一个实施例,当混合动力汽车处于前轴打滑状态时,前电机控制器60获取整车实际分配扭矩,并对轴间滑移率进行判断,其中,如果轴间滑移率大于等于第一预设值且小于等于第二预设值,前电机控制器60根据整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果轴间滑移率大于第二预设值且小于等于第三预设值,前电机控制器60根据整车实际分配扭矩和第二预设值获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果轴间滑移率大于第三预设值,前电机控制器60分配给前轴的前轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴,同时通过调整分配到后轴的后轴目标轮端扭矩以控制前轴轴速小于等于第三预设速度。其中,第二预设值、第三预设值和第三预设速度可以根据实际情况进行标定。
具体而言,如图3所示,当混合动力汽车处于前轴打滑状态时,当a%≤S轴间≤b%时,前电机控制器60将前轴目标轮端扭矩分配给前轴,并将min(剩余整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)分配给后轴,其中,前轴目标轮端扭矩从d%*T整车实际分配扭矩线性衰减至e%*T整车实际分配扭矩(单位为N·M);当b%≤S轴间≤c%时,前电机控制器60将前轴目标轮端扭矩限制为e%*T整车实际分配扭矩,并将前轴目标轮端扭矩分配给前轴,以及将min(剩余整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)分配给后轴;当S轴间≥c%时,前电机控制器60将前轴目标轮端扭矩限制为0,并将前轴目标轮端扭矩分配给前轴,以及将min(剩余整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)分配给后轴,同时当Vf≤Vmin时,调整前轴目标轮端扭矩为f%*T整车实际分配扭矩,当Vf>Vmax时,调整前轴目标轮端扭矩为0,以通过调整前轴目标轮端扭矩来使前轴轴速Vf在某一较小转速范围内。
其中,b%为第二预设值,c%为第三预设值,Vmax为第三预设速度,Vmin为第七预设速度,且Vmax≥Vmin。T整车实际分配扭矩为计算后的待分配的整车扭矩,即整车实际分配扭矩,T整车实际分配扭矩=min(T油门扭矩,TESP整车限扭),式中,T油门扭矩为根据油门大小确定的扭矩,TESP整车限扭为ESP对整车扭矩的限制,即整车限制扭矩。剩余整车实际分配扭矩为经打滑轮轴分配后剩余的轮端扭矩,TESP后轴限扭为ESP对后轴扭矩的限制,即后轴限制扭矩。
根据本发明的另一个实施例,当混合动力汽车处于后轴打滑状态时,前电机控制器60获取整车实际分配扭矩,并对轴间滑移率进行判断,其中,如果轴间滑移率大于等于第一预设值且小于等于第二预设值,前电机控制器60根据整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果轴间滑移率大于第二预设值且小于等于第三预设值,前电机控制器60根据整车实际分配扭矩和第二预设值获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果轴间滑移率大于第三预设值,前电机控制器60分配给后轴的后轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴,同时通过调整分配到前轴的前轴目标轮端扭矩以控制后轴轴速小于等于第三预设速度。
具体而言,如图4所示,当混合动力汽车处于后轴打滑状态时,当a%≤S轴间≤b%时,前电机控制器60将后轴目标轮端扭矩分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩分配给前轴,其中,后轴目标轮端扭矩从min(d%*T整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)线性衰减至min(e%*T整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭);当b%≤S轴间≤c%时,前电机控制器60将后轴目标轮端扭矩限制为min(e%*T整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭),并将后轴目标轮端扭矩分配给后轴,以及将剩余整车实际分配扭矩分配给前轴;当S轴间≥c%时,前电机控制器60将后轴目标轮端扭矩限制为0,并将后轴目标轮端扭矩分配给后轴,以及将剩余整车实际分配扭矩分配给前轴,同时当Vr≤Vmin时,调整后轴目标轮端扭矩为f%*T整车实际分配扭矩,当Vr>Vmax时,调整后轴目标轮端扭矩为0,以通过调整后轴目标轮端扭矩来使后轴轴速Vr在某一较小转速范围内。
在本发明的实施例中,在前电机控制器60计算出前后轴目标轮端扭矩后,前电机控制器60还根据前轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩和发动机目标扭矩,并根据后轴目标轮端扭矩计算后电机目标扭矩,其中,前轴目标轮端扭矩=发动机目标扭矩*当前档位速比+前电机目标扭矩*前电机速比,后轴目标轮端扭矩=后电机目标扭矩*后电机速比。
根据本发明的一个实施例,分配到前轴的前轴目标轮端扭矩由前电机10和发动机20共同提供,其中,当发动机20输出的扭矩达到最大允许扭矩时,余下的前轴目标轮端扭矩由前电机10补充。
具体而言,前轴目标轮端扭矩由发动机20和前电机10提供,并且由发动机20优先提供,当发动机20达到当前扭矩输出最大能力时,余下的前轴目标轮端扭矩由前电机10补充。例如,当前轴目标轮端扭矩为1000N·M时,发动机20因需要调整节气门开度、进气压力等最快能响应600N·M,此时由前电机10补充400N·M的扭矩,随着发动机20的自身调整,发动机20能够响应1000N·M,此时前电机10输出的扭矩调整为0N·M。也就是说,在对前轴目标轮端扭矩进行分配时,优先由发动机20提供,不足或暂时响应不及时的扭矩由前电机10补充。
在前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩计算完成后,前电机控制器60还将发动机目标扭矩通过CAN网络发送出给发动机控制模块40,以使发动机控制模块40控制发动机20执行该目标扭矩,并将后电机目标扭矩通过CAN网络发送给后电机控制器50,以使后电机控制器50控制后电机30执行该目标扭矩,而且前电机控制器60还根据前电机目标扭矩对前电机10进行控制。
此外,当四个车轮的轮速中的最大值与四个车轮的轮速中的最小值的差值小于或等于第四预设速度、且前轴轴速大于或等于第五预设速度、且后轴轴速大于或等于第六预设速度时,前电机控制器60控制混合动力汽车退出扭矩转移。需要说明的是,前电机控制器60控制混合动力汽车退出扭矩转移具体是指:当前混合动力汽车已经脱离打滑状态,前电机控制器60不再按照本发明实施例的前轴和/或后轴处于打滑状态时的前后轴目标轮端扭矩分配策略来控制混合动力汽车,而是可以按照普通策略来控制混合动力汽车运转。
具体而言,当max(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)-min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤V退出min、且Vf≥V前轴退出、且Vr≥V后轴退出时,将按照普通策略对前电机10、后电机30和发动机20进行控制,其中,V退出min为第四预设速度,V前轴退出为第五预设速度,V后轴退出为第六预设速度,第四预设速度、第五预设速度和第六预设速度可以根据实际情况进行标定。
进一步地,如图5-7所示,混合动力汽车的控制过程包括以下步骤:
S101,前电机控制器接收四个车轮的轮速,并计算前后轴轴速。
S102,判断前轴轴速是否大于或等于后轴轴速。如果是,执行步骤S103;如果否,执行步骤S106。
S103,判断四个车轮的轮速中的最小值是否小于或等于第一预设速度V1。如果是,执行步骤S104;如果否,执行步骤S109。
S104,判断后轴轴速是否大于或等于第二预设速度V2。如果是,执行步骤S105;如果否,执行步骤S109。
S105,判断左前轮和右前轮的轮速中的最小值是否大于或等于第二预设速度V2。如果是,执行步骤B;如果否,执行步骤S109。
S106,判断四个车轮的轮速中的最小值是否小于或等于第一预设速度V1。如果是,执行步骤S107;如果否,执行步骤S109。
S107,判断前轴轴速是否大于或等于第二预设速度V2。如果是,执行步骤S108;如果否,执行步骤S109。
S108,判断左后轮和右后轮的轮速中的最小值是否大于或等于第二预设速度V2。如果是,执行步骤C;如果否,执行步骤S109。
S109,前电机控制器按普通策略执行。
S201,判断轴间滑移率是否大于或等于第三预设值c%且持续Xms。如果是,执行步骤202;如果否,执行步骤S203。
S202,前轴目标轮端扭矩为0。
S203,判断轴间滑移率是否大于或等于第二预设值b%且小于第三预设值c%之间,且持续Xms。如果是,执行步骤204;如果否,执行步骤S205。
S204,见前轴处于打滑状态时的前后轴目标轮端扭矩分配策略,这里不再详细描述。
S205,判断轴间滑移率是否大于或等于第一预设值a%且小于第二预设值b%,且持续Xms。如果是,执行步骤206;如果否,执行步骤S212。
S206,见前轴处于打滑状态时的前后轴目标轮端扭矩分配策略。
S207,判断前轴轴速是否小于或等于第七预设速度Vmin。如果是,执行步骤208;如果否,执行步骤S209。
S208,前轴目标轮端扭矩为f%*整车实际分配扭矩。
S209,前轴目标轮端扭矩为0。
S210,判断前轴轴速是否小于或等于第三预设速度Vmax。如果是,返回步骤208;如果否,执行步骤S211。
S211,判断转速极差是否小于或等于V退出min,且前轴轴速是否大于V前轴退出,且后轴轴速是否大于V后轴退出。如果是,执行步骤212;如果否,返回步骤S201。
S212,退出扭矩转移策略。
S213,前电机控制器按普通策略执行。
由于混合动力汽车前轴处于打滑时的扭矩控制与后轴处于打滑时的扭矩控制过程相似的,这里就不再对图7进行描述。下面结合本发明的一个具体示例来进一步说明。
例如,当min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤2km/h,Vf-Vr≥10km/h,Vr≥5km/h,min(Vfl、Vfr)≥5km/h,S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%≥15%且持续200ms,这些条件均满足时,前电机控制器60判断混合动力汽车的前轴处于打滑状态。
然后前电机控制器60根据轴间滑移率对前后轴轮端扭矩进行分配,当轴间滑移率介于15%-25%之间时,前轴分配到的轮端扭矩从50%*T整车实际分配扭矩到10%*T整车实际分配扭矩线性变化,后轴分配到的轮端扭矩为前轴分配完后剩余扭矩;当轴间滑移率介于25%-50%之间时,前轴分配到的轮端扭矩为10%*T整车实际分配扭矩,后轴分配到的轮端扭矩为前轴分配完后剩余扭矩;当轴间滑移率大于50%时,前轴分配到的轮端扭矩为0,而扭矩全部分配到后轴,并通过调整前轴目标轮端扭矩来控制前轴轴速不超过10km/h,从而根据轴间滑移率对前后轴目标轮端扭矩进行动态分配,以满足实际路况需求,例如,在低速越野路况下,根据车辆附着状态及时调整前后轴目标轮端扭矩,以充分利用地面附着力来使车辆平稳顺利通过越野路况。
根据本发明实施例的四驱混合动力汽车的控制系统,前电机控制器根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,当前电机控制器识别出车辆处于打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,并根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制,同时将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以对混合动力汽车进行控制,使得混合动力汽车在低速越野路况下,当车辆出现悬空或遇到低洼路面等情况时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩,从而使得混合动力汽车很容易脱困或通过越野路况,而且该系统通用性好。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种四驱混合动力汽车,其包括上述的四驱混合动力汽车的控制系统。
本发明实施例的四驱混合动力汽车,通过上述的四驱混合动力汽车的控制系统,能够根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,当前电机控制器识别出车辆处于打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,并根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制,同时将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以对混合动力汽车进行控制,使得混合动力汽车在低速越野路况下,当车辆出现悬空或遇到低洼路面等情况时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩,从而使得混合动力汽车很容易脱困或通过越野路况。
图8是根据本发明一个实施例的四驱混合动力汽车的控制方法的流程图。其中,四驱混合动力汽车的控制系统包括对应混合动力汽车的前轴设置的前电机和发动机、对应混合动力汽车的后轴设置的后电机、对发动机进行控制的发动机控制模块、对后电机进行控制的后电机控制器、用于获取四个车轮的轮速和混合动力汽车的前后轴限制扭矩的ESP、前电机控制器。
如图8所示,四驱混合动力汽车的控制方法包括以下步骤:
S1,前电机控制器与ESP进行通信以接收四个车轮的轮速和前后轴限制扭矩。
S2,前电机控制器根据四个车轮的轮速计算混合动力汽车的前后轴轴速,并根据四个车轮的轮速和前后轴轴速计算混合动力汽车的轴间滑移率。
具体地,ESP可以通过轮速传感器获取四个车轮的轮速,分别为左前轮的轮速Vfl、右前轮的轮速Vfr、左后轮的轮速Vrl和右后轮的轮速Vrr,并通过CAN网络发送给前电机控制器,前电机控制器接收四个车轮的轮速,并根据四个车轮的轮速计算混合动力汽车的前轴轴速Vf和后轴轴速Vr,以及根据四个车轮的轮速和前后轴轴速计算混合动力汽车的轴间滑移率S轴间。
S3,前电机控制器根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别混合动力汽车的车辆附着状态,并根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩。
根据本发明的一个实施例,车辆附着状态包括混合动力汽车处于前轴打滑状态和混合动力汽车处于后轴打滑状态,其中,前电机控制器根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别混合动力汽车的车辆附着状态,具体包括:当四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速大于等于后轴轴速、且后轴轴速大于等于第二预设速度、且左前轮的轮速和右前轮的轮速中的较小轮速大于等于第二预设速度、以及轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,前电机控制器判断混合动力汽车处于前轴打滑状态;当四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速小于后轴轴速、且前轴轴速大于等于第二预设速度、且左后轮的轮速和右后轮的轮速中的较小轮速大于等于第二预设速度、以及轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,前电机控制器判断混合动力汽车处于后轴打滑状态。
其中,当前轴轴速大于等于后轴轴速时,前电机控制器根据上述公式(1)计算轴间滑移率;当前轴轴速小于后轴轴速时,前电机控制器根据上述公式(2)计算轴间滑移率。
简单的说,当min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤V1、且Vf≥Vr、且Vr≥V2、且min(Vfl、Vfr)≥V2以及S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%≥a%且持续Xms时,前电机控制器判断混合动力汽车处于前轴打滑状态;当min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤V1、且Vf≤Vr、且Vf≥V2、且min(Vrl、Vrr)≥V2以及S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%≥a%且持续Xms,则前电机控制器判断混合动力汽车处于后轴打滑状态。其中,V1为第一预设速度,V2为第二预设速度,a%为第一预设值,X为预设时间。
根据本发明的一个实施例,上述的四驱混合动力汽车的控制方法,还包括:混合动力汽车中的TCU与前电机控制器进行通信以接收前电机控制器发送的车辆附着状态,并根据车辆附着状态执行相应的换挡策略。
根据本发明的一个实施例,上述的四驱混合动力汽车的控制方法,还包括:ESP还通过与前电机控制器进行通信以接收前电机控制器发送的车辆附着状态,并根据车辆附着状态调整前后轴限制扭矩。
具体而言,前电机控制器可以通过CAN网络将车辆附着状态发送至其它接收点,如TCU和ESP。TCU在接收到车辆附着状态后,根据车辆附着状态执行相应的换挡策略,例如延迟换挡点,使整车保持1档位速比,以维持较大的扭矩。ESP在接收到车辆附着状态后,出于主动安全角度考虑对整车限制扭矩和后轴限制扭矩进行调节,其中,ESP可以采用现有技术对整车限制扭矩和后轴限制扭矩进行调整,例如适当增加打滑轮轴的制动压力,以使轮速得到控制。ESP在根据接收到的车辆附着状态对整车限制扭矩和后轴限制扭矩进行调节后,ESP将调整后的整车限制扭矩和后轴限制扭矩反馈给前电机控制器,以使前电机控制器能够根据车辆附着状态、轴间滑移率、整车限制扭矩和后轴限制扭矩分配混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩。
根据本发明的一个实施例,当混合动力汽车处于前轴打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,具体包括:前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对轴间滑移率进行判断;如果轴间滑移率大于等于第一预设值且小于等于第二预设值,前电机控制器根据整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果轴间滑移率大于第二预设值且小于等于第三预设值,前电机控制器根据整车实际分配扭矩和第二预设值获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;如果轴间滑移率大于第三预设值,前电机控制器分配给前轴的前轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴,同时通过调整分配到后轴的后轴目标轮端扭矩以控制前轴轴速小于等于第三预设速度。
具体而言,如图3所示,当混合动力汽车处于前轴打滑状态时,当a%≤S轴间≤b%时,前电机控制器将前轴目标轮端扭矩分配给前轴,并将min(剩余整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)分配给后轴,其中,前轴目标轮端扭矩从d%*T整车实际分配扭矩线性衰减至e%*T整车实际分配扭矩(单位为N·M);当b%≤S轴间≤c%时,前电机控制器将前轴目标轮端扭矩限制为e%*T整车实际分配扭矩,并将前轴目标轮端扭矩分配给前轴,以及将min(剩余整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)分配给后轴;当S轴间≥c%时,前电机控制器将前轴目标轮端扭矩限制为0,并将前轴目标轮端扭矩分配给前轴,以及将min(剩余整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)分配给后轴,同时当Vf≤Vmin时,调整前轴目标轮端扭矩为f%*T整车实际分配扭矩,当Vf>Vmax时,调整前轴目标轮端扭矩为0,以通过调整前轴目标轮端扭矩来使前轴轴速Vf在某一较小转速范围内。
其中,b%为第二预设值,c%为第三预设值,Vmax为第三预设速度,Vmin为第七预设速度,且Vmax≥Vmin。T整车实际分配扭矩为计算后的待分配的整车扭矩,即整车实际分配扭矩,T整车实际分配扭矩=min(T油门扭矩,TESP整车限扭),式中,T油门扭矩为根据油门大小确定的扭矩,TESP整车限扭为ESP对整车扭矩的限制,即整车限制扭矩。剩余整车实际分配扭矩为经打滑轮轴分配后剩余的轮端扭矩,TESP后轴限扭为ESP对后轴扭矩的限制,即后轴限制扭矩。
根据本发明的另一个实施例,当混合动力汽车处于后轴打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,具体包括:前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对轴间滑移率进行判断;如果轴间滑移率大于等于第一预设值且小于等于第二预设值,前电机控制器根据整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果轴间滑移率大于第二预设值且小于等于第三预设值,前电机控制器根据整车实际分配扭矩和第二预设值获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;如果轴间滑移率大于第三预设值,前电机控制器分配给后轴的后轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴,同时通过调整分配到前轴的前轴目标轮端扭矩以控制后轴轴速小于等于第三预设速度。
具体而言,如图4所示,当混合动力汽车处于后轴打滑状态时,当a%≤S轴间≤b%时,前电机控制器将后轴目标轮端扭矩分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩分配给前轴,其中,后轴目标轮端扭矩从min(d%*T整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭)线性衰减至min(e%*T整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭);当b%≤S轴间≤c%时,前电机控制器将后轴目标轮端扭矩限制为min(e%*T整车实际分配扭矩,TESP后轴限扭),并将后轴目标轮端扭矩分配给后轴,以及将剩余整车实际分配扭矩分配给前轴;当S轴间≥c%时,前电机控制器将后轴目标轮端扭矩限制为0,并将后轴目标轮端扭矩分配给后轴,以及将剩余整车实际分配扭矩分配给前轴,同时当Vr≤Vmin时,调整后轴目标轮端扭矩为f%*T整车实际分配扭矩,当Vr>Vmax时,调整后轴目标轮端扭矩为0,以通过调整后轴目标轮端扭矩来使后轴轴速Vr在某一较小转速范围内。
S4,前电机控制器通过与发动机控制模块进行通信以将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,并通过与后电机控制器进行通信以将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制。
具体而言,在前电机控制器计算出前后轴目标轮端扭矩后,前电机控制器还根据前轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩和发动机目标扭矩,并根据后轴目标轮端扭矩计算后电机目标扭矩,其中,前轴目标轮端扭矩=发动机目标扭矩*当前档位速比+前电机目标扭矩*前电机速比,后轴目标轮端扭矩=后电机目标扭矩*后电机速比。
根据本发明的一个实施例,分配到前轴的前轴目标轮端扭矩由前电机和发动机共同提供,其中,当发动机输出的扭矩达到最大允许扭矩时,余下的前轴目标轮端扭矩由前电机补充。
具体而言,前轴目标轮端扭矩由发动机和前电机提供,并且由发动机优先提供,当发动机达到当前扭矩输出最大能力时,余下的前轴目标轮端扭矩由前电机补充。例如,当前轴目标轮端扭矩为1000N·M时,发动机因需要调整节气门开度、进气压力等最快能响应600N·M,此时由前电机补充400N·M的扭矩,随着发动机的自身调整,发动机能够响应1000N·M,此时前电机输出的扭矩调整为0N·M。也就是说,在对前轴目标轮端扭矩进行分配时,优先由发动机提供,不足或暂时响应不及时的扭矩由前电机补充。
在前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩计算完成后,前电机控制器还将发动机目标扭矩通过CAN网络发送出给发动机控制模块,以使发动机控制模块控制发动机执行该目标扭矩,并将后电机目标扭矩通过CAN网络发送给后电机控制器,以使后电机控制器控制后电机执行该目标扭矩,而且前电机控制器还根据前电机目标扭矩对前电机进行控制。
此外,当四个车轮的轮速中的最大值与四个车轮的轮速中的最小值的差值小于或等于第四预设速度、且前轴轴速大于或等于第五预设速度、且后轴轴速大于或等于第六预设速度时,前电机控制器控制混合动力汽车退出扭矩转移。需要说明的是,前电机控制器控制混合动力汽车退出扭矩转移具体是指:当前混合动力汽车已经脱离打滑状态,前电机控制器不再按照本发明实施例的前轴和/或后轴处于打滑状态时的前后轴目标轮端扭矩分配策略来控制混合动力汽车,而是可以按照普通策略来控制混合动力汽车运转。
具体而言,当max(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)-min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤V退出min、且Vf≥V前轴退出、且Vr≥V后轴退出时,将按照普通策略对前电机、后电机和发动机进行控制,其中,V退出min为第四预设速度,V前轴退出为第五预设速度,V后轴退出为第六预设速度。
进一步地,混合动力汽车的控制流程如图5-7所示,这里不再详细描述。下面结合本发明的一个具体示例来进一步说明。
例如,min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr)≤2km/h,当Vf-Vr≥10km/h,Vr≥5km/h,min(Vfl、Vfr)≥5km/h,S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%≥15%且持续200ms,这些条件均满足时,前电机控制器判断混合动力汽车的前轴处于打滑状态。
然后前电机控制器根据轴间滑移率对前后轴轮端扭矩进行分配,当轴间滑移率介于15%-25%之间时,前轴分配到的轮端扭矩从50%T整车实际分配扭矩到10%T整车实际分配扭矩线性变化,后轴分配到的轮端扭矩为前轴分配完后剩余扭矩,当轴间滑移率介于25%-50%之间时,前轴分配到的轮端扭矩为10%T整车实际分配扭矩,后轴分配到的轮端扭矩为前轴分配完后剩余扭矩,当轴间滑移率大于50%时,前轴分配到的轮端扭矩为0,而扭矩全部分配到后轴,并通过调整前轴目标轮端扭矩来控制前轴轴速不超过10km/h,从而根据轴间滑移率对前后轴目标轮端扭矩进行动态分配,以满足实际路况需求,例如,在低速越野路况下,根据车辆附着状态及时调整前后轴目标轮端扭矩,以充分利用地面附着力来使车辆平稳顺利通过越野路况。
根据本发明实施例的四驱混合动力汽车的控制方法,前电机控制器根据四个车轮的轮速、前后轴轴速和轴间滑移率识别车辆附着状态,当前电机控制器识别出车辆处于打滑状态时,前电机控制器根据车辆附着状态、轴间滑移率和前后轴限制扭矩分配前后轴目标轮端扭矩,并根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,以及根据前电机目标扭矩对前电机进行控制,同时将发动机目标扭矩发送给发动机控制模块,将后电机目标扭矩发送给后电机控制器,以对混合动力汽车进行控制,使得混合动力汽车在低速越野路况下,当车辆出现悬空或遇到低洼路面等情况时,能够根据轴间滑移率动态调整前后轴目标轮端扭矩,从而使得混合动力汽车很容易脱困或通过越野路况。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (22)
1.一种四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,包括:
前电机和发动机,所述前电机和发动机对应混合动力汽车的前轴设置;
发动机控制模块,所述发动机控制模块用于对所述发动机进行控制;
后电机,所述后电机对应所述混合动力汽车的后轴设置;
后电机控制器,所述后电机控制器用于对所述后电机进行控制;
车身电子稳定模块ESP,所述ESP用于获取四个车轮的轮速和所述混合动力汽车的前后轴限制扭矩;
前电机控制器,所述前电机控制器与所述ESP进行通信以接收所述四个车轮的轮速和所述前后轴限制扭矩,并根据所述四个车轮的轮速计算所述混合动力汽车的前后轴轴速,以及根据所述四个车轮的轮速和所述前后轴轴速计算所述混合动力汽车的轴间滑移率,并且,所述前电机控制器还根据所述四个车轮的轮速、所述前后轴轴速和所述轴间滑移率识别所述混合动力汽车的车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩,并通过与所述发动机控制模块进行通信以将所述发动机目标扭矩发送给所述发动机控制模块、通过与所述后电机控制器进行通信以将所述后电机目标扭矩发送给所述后电机控制器,以及根据所述前电机目标扭矩对所述前电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,所述混合动力汽车的前轴对应设置开放式差速器,所述混合动力汽车的后轴对应设置锁止式差速器。
3.根据权利要求1所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,还包括自动变速箱控制单元TCU,所述TCU与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态执行相应的换挡策略。
4.根据权利要求1所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,所述ESP还通过与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态调整所述前后轴限制扭矩。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,所述车辆附着状态包括所述混合动力汽车处于前轴打滑状态和所述混合动力汽车处于后轴打滑状态,其中,
当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速大于等于后轴轴速、且所述后轴轴速大于等于第二预设速度、且左前轮的轮速和右前轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于前轴打滑状态;
当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于所述第一预设速度、且所述前轴轴速小于后轴轴速、且所述前轴轴速大于等于所述第二预设速度、且左后轮的轮速和右后轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于后轴打滑状态。
6.根据权利要求5所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,当所述前轴轴速大于等于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vf为所述前轴轴速,Vrl为所述左后轮的轮速,Vrr为所述右后轮的轮速。
7.根据权利要求5所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,当所述前轴轴速小于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vr为所述后轴轴速,Vfl为所述左前轮的轮速,Vfr为所述右前轮的轮速。
8.根据权利要求5所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,当所述混合动力汽车处于前轴打滑状态时,所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断,其中,
如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给前轴的前轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴,同时通过调整分配到后轴的后轴目标轮端扭矩以控制所述前轴轴速小于等于第三预设速度。
9.根据权利要求5所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,当所述混合动力汽车处于后轴打滑状态时,所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断,其中,
如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给后轴的后轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴,同时通过调整分配到前轴的前轴目标轮端扭矩以控制所述后轴轴速小于等于第三预设速度。
10.根据权利要求8或9所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,分配到前轴的前轴目标轮端扭矩由所述前电机和所述发动机共同提供,其中,当所述发动机输出的扭矩达到当前最大允许扭矩时,余下的前轴目标轮端扭矩由所述前电机补充。
11.根据权利要求5-10中任一项所述的四驱混合动力汽车的控制系统,其特征在于,当所述四个车轮的轮速中的最大值与所述四个车轮的轮速中的最小值的差值小于或等于第四预设速度、且所述前轴轴速大于或等于第五预设速度、且所述后轴轴速大于或等于第六预设速度时,所述前电机控制器控制所述混合动力汽车退出扭矩转移。
12.一种四驱混合动力汽车,其特征在于,包括根据权利要求1-11中任一项所述的四驱混合动力汽车的控制系统。
13.一种四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,所述四驱混合动力汽车的控制系统包括对应混合动力汽车的前轴设置的前电机和发动机、对应所述混合动力汽车的后轴设置的后电机、对所述发动机进行控制的发动机控制模块、对所述后电机进行控制的后电机控制器、用于获取四个车轮的轮速和所述混合动力汽车的前后轴限制扭矩的车身电子稳定模块ESP、前电机控制器,所述控制方法包括以下步骤:
所述前电机控制器与所述ESP进行通信以接收所述四个车轮的轮速和所述前后轴限制扭矩;
所述前电机控制器根据所述四个车轮的轮速计算所述混合动力汽车的前后轴轴速,并根据所述四个车轮的轮速和所述前后轴轴速计算所述混合动力汽车的轴间滑移率;
所述前电机控制器根据所述四个车轮的轮速、所述前后轴轴速和所述轴间滑移率识别所述混合动力汽车的车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,以及根据前后轴目标轮端扭矩计算前电机目标扭矩、发动机目标扭矩和后电机目标扭矩;
所述前电机控制器通过与所述发动机控制模块进行通信以将所述发动机目标扭矩发送给所述发动机控制模块,并通过与所述后电机控制器进行通信以将所述后电机目标扭矩发送给所述后电机控制器,以及根据所述前电机目标扭矩对所述前电机进行控制。
14.根据权利要求13所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,还包括:
所述混合动力汽车中的自动变速箱控制单元TCU与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态执行相应的换挡策略。
15.根据权利要求13所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,还包括:
所述ESP还通过与所述前电机控制器进行通信以接收所述前电机控制器发送的所述车辆附着状态,并根据所述车辆附着状态调整所述前后轴限制扭矩。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,所述车辆附着状态包括所述混合动力汽车处于前轴打滑状态和所述混合动力汽车处于后轴打滑状态,其中,所述前电机控制器根据所述四个车轮的轮速、所述前后轴轴速和所述轴间滑移率识别所述混合动力汽车的车辆附着状态,具体包括:
当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于第一预设速度、且前轴轴速大于等于后轴轴速、且所述后轴轴速大于等于第二预设速度、且左前轮的轮速和右前轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于前轴打滑状态;
当所述四个车轮的轮速中的最小值小于等于所述第一预设速度、且所述前轴轴速小于后轴轴速、且所述前轴轴速大于等于所述第二预设速度、且左后轮的轮速和右后轮的轮速中的较小轮速大于等于所述第二预设速度、以及所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且持续预设时间时,所述前电机控制器判断所述混合动力汽车处于后轴打滑状态。
17.根据权利要求16所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,当所述前轴轴速大于等于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vf-min{Vrl,Vrr}|/Vf×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vf为所述前轴轴速,Vrl为所述左后轮的轮速,Vrr为所述右后轮的轮速。
18.根据权利要求16所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,当所述前轴轴速小于所述后轴轴速时,所述前电机控制器根据以下公式计算所述轴间滑移率:
S轴间=|Vr-min{Vfl,Vfr}|/Vr×100%
其中,S轴间为所述轴间滑移率,Vr为所述后轴轴速,Vfl为所述左前轮的轮速,Vfr为所述右前轮的轮速。
19.根据权利要求16所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,当所述混合动力汽车处于前轴打滑状态时,所述前电机控制器根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,具体包括:
所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断;
如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取前轴目标轮端扭矩以分配给前轴,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给前轴的前轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和后轴限制扭矩中的较小扭矩分配给后轴,同时通过调整分配到后轴的后轴目标轮端扭矩以控制所述前轴轴速小于等于第三预设速度。
20.根据权利要求16所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,当所述混合动力汽车处于后轴打滑状态时,所述前电机控制器根据所述车辆附着状态、所述轴间滑移率和所述前后轴限制扭矩分配所述混合动力汽车的前后轴目标轮端扭矩,具体包括:
所述前电机控制器获取整车实际分配扭矩,并对所述轴间滑移率进行判断;
如果所述轴间滑移率大于等于所述第一预设值且小于等于第二预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和预设的线性关系获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第二预设值且小于等于第三预设值,所述前电机控制器根据所述整车实际分配扭矩和所述第二预设值获取后轴目标轮端扭矩以分配给后轴,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴;
如果所述轴间滑移率大于所述第三预设值,所述前电机控制器分配给后轴的后轴目标轮端扭矩为0,并将剩余整车实际分配扭矩和前轴限制扭矩中的较小扭矩分配给前轴,同时通过调整分配到前轴的前轴目标轮端扭矩以控制所述后轴轴速小于等于第三预设速度。
21.根据权利要求19或20所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,分配到前轴的前轴目标轮端扭矩由所述前电机和所述发动机共同提供,其中,当所述发动机输出的扭矩达到当前最大允许扭矩时,余下的前轴目标轮端扭矩由所述前电机补充。
22.根据权利要求16-21中任一项所述的四驱混合动力汽车的控制方法,其特征在于,还包括:
当所述四个车轮的轮速中的最大值与所述四个车轮的轮速中的最小值的差值小于或等于第四预设速度、且所述前轴轴速大于或等于第五预设速度、且所述后轴轴速大于或等于第六预设速度时,所述前电机控制器控制所述混合动力汽车退出扭矩转移。
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