DE102010033535A1 - Method for operating vehicle e.g. hybrid vehicle, involves recuperating energy produced during braking of vehicle and using energy for driving internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The energy produced during the braking of vehicle is recuperated, and used for driving an internal combustion engine (607). The power transmission in the engine is detected for determining the friction of the combustion engine while propelling the combustion engine. The electric power is not supplied to the combustion engine when the recuperated energy is not larger than the predetermined energy value. An independent claim is included for system for operating vehicle.

Description

Verfahren und System zum Betreiben eines FahrzeugsMethod and system for operating a vehicle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuerprogramm.The invention relates to a method and a system for operating a vehicle. The invention further relates to a control program.

Es ist bekannt, dass Elektrofahrzeuge, welche in der Regel eine Batterie und mindestens einen elektrischen Motor als Antrieb aufweisen, ein System umfassen, mittels welchen das Elektrofahrzeug beim Bremsen einen Teil der Bewegungsenergie rekuperieren kann. In einer solchen Bremsphase wird der Antriebsmotor oder die Antriebsmotoren als Generator betrieben. Hierbei können Situationen auftreten, in denen die mittels der Rekuperation gewonnene elektrische Leistung eine Leistungsaufnahmefähigkeit der Batterie deutlich überschreitet. Beispielsweise kann die Batterie bereits komplett geladen sein oder aber während der Bremsung überhitzen. In einem solchen Fall muss das Überangebot der rekuperierten elektrischen Energie reduziert oder an andere Verbraucher abgeführt werden. Hierbei beeinflusst eine Reduzierung der Rekuperationsleistung aber eine Gesamtbremswirkung des Fahrzeugs und führt insofern zu komfort- und regelungstechnischen Problemen. Insbesondere in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen treten erhebliche Bremskomfortprobleme auf. Bezüglich der regelungstechnischen Probleme muss insbesondere eine schnelle und präzise Regelbarkeit eines Drehmomentes des Elektromotors gewährleistet sein.It is known that electric vehicles, which as a rule have a battery and at least one electric motor as the drive, comprise a system by means of which the electric vehicle can recuperate a part of the kinetic energy during braking. In such a braking phase of the drive motor or the drive motors is operated as a generator. In this case, situations may occur in which the electrical power obtained by means of the recuperation significantly exceeds a power consumption capacity of the battery. For example, the battery may already be fully charged or may overheat during braking. In such a case, the oversupply of recuperated electrical energy must be reduced or dissipated to other consumers. In this case, however, a reduction in the recuperation power influences a total braking effect of the vehicle and thus leads to comfort and control engineering problems. Particularly in connection with driver assistance systems, significant brake comfort problems occur. With regard to the control engineering problems, in particular a fast and precise controllability of a torque of the electric motor must be ensured.

Es wurde daher vorgeschlagen, dass bei einer stark begrenzten Energieaufnahmefähigkeit der Batterie die elektrische Bremsung deaktiviert wird. Die nun fehlende Bremswirkung wird durch eine Reibungsbremse übernommen. Allerdings setzt diese Vorgehensweise eine sehr feinfühlig regelbare Reibungsbremse voraus, was nur mit zusätzlichen Kosten und einem erheblichen Aufwand zu realisieren ist.It has therefore been proposed that with a very limited energy absorption capacity of the battery, the electrical braking is deactivated. The now missing braking effect is taken over by a friction brake. However, this approach requires a very finely adjustable friction brake, which can only be achieved with additional costs and a considerable effort.

Es wurde auch vorgeschlagen, Bremswiderstände einzusetzen, um die überschüssige Energie in Wärme umzuwandeln, so dass die elektrische Bremswirkung mit ihren regelungstechnischen Vorteilen jederzeit zur Verfügung steht.It has also been proposed to use braking resistors to convert the excess energy into heat, so that the electrical braking effect is available at any time with their control engineering advantages.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs anzugeben, welches elektrisch rekuperierte Energie abführt, ohne dass Fahrerassistenzsysteme oder eine elektrische und/oder mechanische Bremswirkung negativ beeinflusst werden.The object underlying the invention can therefore be seen to provide a method for operating a vehicle, which dissipates electrically recuperated energy without driver assistance systems or an electrical and / or mechanical braking effect are adversely affected.

Weiterhin kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch darin gesehen werden, ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs anzugeben, welches ein einfaches und kostengünstiges Abführen von rekuperierter Energie ermöglicht.Furthermore, the object underlying the invention can also be seen to provide a system for operating a vehicle, which allows a simple and cost-effective removal of recuperated energy.

Diese Aufgaben werden mittels des Verfahrens nach Anspruch 1, mittels des Systems nach Anspruch 8 und mittels des Steuerprogramms nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.These objects are achieved by means of the method according to claim 1, by means of the system according to claim 8 and by means of the control program according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of each dependent subclaims.

Die Erfindung umfasst den Gedanken, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen, wobei Energie elektrisch rekuperiert wird. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die rekuperierte Energie während einer Bremsung des Fahrzeugs erzeugt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Rekuperationsbremse vorgesehen ist, welche derart gebildet ist, während einer Bremsung des Fahrzeugs elektrische Energie zu rekuperieren.The invention includes the idea of providing a method for operating a vehicle, wherein energy is electrically recuperated. In this case, provision can be made, in particular, for the recuperated energy to be generated during braking of the vehicle. In a preferred embodiment it can be provided that a recuperation brake is provided, which is formed so as to recuperate electrical energy during a braking of the vehicle.

Erfindungsgemäß wird die rekuperierte elektrische Energie zumindest teilweise zum Antreiben eines Verbrennungsmotors zum Verbrauchen der rekuperierten elektrischen Energie verwendet.According to the invention, the recuperated electrical energy is at least partially used to drive an internal combustion engine to consume the recuperated electrical energy.

Das Antreiben des Verbrennungsmotors kann auch als ein Schleppen bezeichnet werden.The driving of the internal combustion engine may also be referred to as towing.

Ein solcher Verbrennungsmotor kann vorzugsweise in einer Reichweitenverlängerungseinrichtung („Range extender”) integriert sein. Die Reichweitenverlängerungseinrichtung kann insbesondere weiterhin einen Generator aufweisen, welcher mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Hierbei wird dann die rekuperierte elektrische Energie dem Generator zugeführt, welcher dann in einem Antriebsmodus betrieben wird. Beispielsweise kann ein Schalter vorgesehen sein, welcher mit dem Generator zum Schalten des Generators in einen Antriebs- oder einen Generatormodus verbunden ist. Der nun als Antrieb arbeitende Generator treibt jetzt den Verbrennungsmotor an. Dadurch, dass die rekuperierte elektrische Energie verwendet wird, um den Verbrennungsmotor anzutreiben, wird die rekuperierte elektrische Energie verbraucht, ohne dass hierbei beispielsweise auf eine elektrische Bremse verzichtet werden oder ohne dass eine Reibungsbremse eingesetzt werden muss.Such an internal combustion engine may preferably be integrated in a range extender device. The range extension device may in particular continue to have a generator which is connected to the internal combustion engine. Here, the recuperated electrical energy is then supplied to the generator, which is then operated in a drive mode. For example, a switch may be provided, which is connected to the generator for switching the generator in a drive or a generator mode. The now working as a drive generator now drives the engine. Characterized in that the recuperated electrical energy is used to drive the engine, the recuperated electrical energy is consumed, without this, for example, be dispensed with an electric brake or without a friction brake must be used.

Die Erfindung bietet hier insbesondere den Vorteil, dass aufgrund der Tatsache, dass in der Regel elektrisch angetriebene Fahrzeuge bereits eine Reichweitenverlängerungseinrichtung aufweisen, diese in vorteilhafter Weise genutzt wird, um überschüssige rekuperierte elektrische Energie abzuführen bzw. zu verbrauchen. Ein Generator einer Reichweitenverlängerungseinrichtung kann in einem Normalbetrieb, d. h. wenn er keine rekuperierte elektrische Energie abführt, derart betrieben werden, dass der Verbrennungsmotor den Generator antreibt, so dass dieser einen Strom zum Laden einer Batterie und/oder zum Antreiben eines Elektromotors erzeugen kann. Hierbei ist der Generator gleichzeitig ein Starter für den Verbrennungsmotor. Die hierfür notwendige Energie bezieht der Generator beispielsweise aus der Batterie selber.The invention offers the particular advantage that due to the fact that usually electrically powered vehicles already have a range extension device, this is used advantageously to dissipate excess recuperated electrical energy or to consume. A range extender generator may be in normal operation, ie, when it is not recuperating dissipates electrical energy, operated such that the internal combustion engine drives the generator so that it can generate a current for charging a battery and / or for driving an electric motor. Here, the generator is also a starter for the internal combustion engine. The energy required for this purpose, the generator, for example, from the battery itself.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die rekuperierte Energie dem Verbrennungsmotor zugeführt, wenn ein mittels der rekuperierten Energie zur Verfügung gestellter Batterieladestrom größer wird als ein vorbestimmter maximaler Batterieladestrom. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die rekuperierte Energie dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, wenn ein vorbestimmter Batterieladezustandswert überschritten wird. Vorzugsweise wird die rekuperierte elektrische Energie in einen Strom umgewandelt, mittels welchem die Batterie geladen werden kann. Da üblicherweise eine Batterie nur einen begrenzten Ladestrom verträgt, wird erfindungsgemäß die rekuperierte elektrische Energie dem Verbrennungsmotor zugeführt, wenn der mittels der rekuperierten Energie zur Verfügung gestellte Ladestrom größer wird als der zulässige Batterieladestrom. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass eine Beschädigung der Batterie vermieden werden kann. Weiterhin bietet dies insbesondere den Vorteil, dass eine Batterie nicht überladen werden kann, da in diesem Fall die rekuperierte elektrische Energie nicht mehr dazu verwendet wird, die Batterie zu laden, sondern erfindungsgemäß dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the recuperated energy is supplied to the internal combustion engine when a provided by the recuperated energy battery charging current is greater than a predetermined maximum battery charging current. In particular, it can be provided that the recuperated energy is supplied to the internal combustion engine when a predetermined battery state of charge value is exceeded. Preferably, the recuperated electrical energy is converted into a current by means of which the battery can be charged. Since usually a battery tolerates only a limited charging current, according to the invention the recuperated electrical energy is supplied to the internal combustion engine when the charging current provided by the recuperated energy becomes greater than the permissible battery charging current. This offers the particular advantage that damage to the battery can be avoided. Furthermore, this offers the particular advantage that a battery can not be overcharged, since in this case the recuperated electrical energy is no longer used to charge the battery, but is supplied to the internal combustion engine according to the invention.

In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die rekuperierte Energie dem Verbrennungsmotor zugeführt, wenn ein erfasstes Bremswunschsignal größer ist als ein vorbestimmtes Bremswunschsignal. Hierbei wird also beispielsweise direkt erkannt, wie stark ein Fahrer das Bremspedal durchdrückt. Ein starkes Durchdrücken des Bremspedals deutet insbesondere darauf hin, dass aufgrund der zu erwartenden intensiven Bremsung ein Überangebot an rekuperierter elektrischer Energie vorliegen wird. Dieses Überangebot an rekuperierter elektrischer Energie wird vorzugsweise dem Verbrennungsmotor zugeführt.In a further exemplary embodiment of the invention, the recuperated energy is supplied to the internal combustion engine when a detected brake request signal is greater than a predetermined brake request signal. In this case, it is thus for example directly recognized how much a driver presses the brake pedal. A strong depression of the brake pedal indicates in particular that due to the expected intensive braking an oversupply of recuperated electrical energy will be present. This oversupply of recuperated electrical energy is preferably supplied to the internal combustion engine.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass während des Antreibens des Verbrennungsmotors eine Leistungsübertragung von dem Generator zu dem Verbrennungsmotor zum Ermitteln einer Reibung des Verbrennungsmotors erfasst wird. Es wird also die Leistung, die der Generator dem Verbrennungsmotor zur Verfügung stellt, mit der durch den Verbrennungsmotor erbrachten Leistung verglichen. Sollte sich diese Leistungsübertragung, insbesondere innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches, während der Dauer der Leistungsübertragung stark ändern oder sich außerhalb eines vorbestimmten Leistungsbereiches bewegen, so ist eine Diagnose der Reibung des Verbrennungsmotors möglich. Diese Diagnose ermöglicht insofern Hinweise auf einen Verschleiß oder Anhaftungen. Hierbei kann bevorzugterweise auch vorgesehen sein, dass die Leistungsübertragung über mehrere Schleppphasen überwacht wird. Eine Änderung über diesen Überwachungszeitraum oder eine Bewegung der Leistungsübertragung außerhalb eines vorbestimmten Bereiches ermöglicht wiederum eine Diagnose der Reibung des Verbrennungsmotors. Hierbei bezeichnet die Schleppphase den Zeitraum, in welchem der Verbrennungsmotor angetrieben bzw. geschleppt wird, beispielsweise mittels des Generators.According to another preferred embodiment of the invention, it can be provided that, during the driving of the internal combustion engine, a power transmission from the generator to the internal combustion engine for determining a friction of the internal combustion engine is detected. Thus, the power which the generator makes available to the internal combustion engine is compared with the power produced by the internal combustion engine. Should this power transmission, in particular within a predetermined temperature range, change greatly during the duration of the power transmission or move outside of a predetermined power range, a diagnosis of the friction of the internal combustion engine is possible. This diagnosis allows indications of wear or adhesions. In this case, it can preferably also be provided that the power transmission is monitored over several drag phases. A change over this monitoring period or a movement of the power transmission outside a predetermined range in turn allows a diagnosis of the friction of the internal combustion engine. Here, the drag phase refers to the period in which the internal combustion engine is driven or towed, for example by means of the generator.

Gemäß einer anderen beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung wird während des Antreibens des Verbrennungsmotors ein Funktionstest des Verbrennungsmotors durchgeführt. Ein Verbrennungsmotor weist in der Regel eine Vielzahl an beweglichen Teilen und Elementen auf, welche zumindest teilweise mit Fluiden, insbesondere Hydraulikfluiden, gefüllt bzw. betrieben werden können. Bei einem längeren Stillstand können dann solche Verbrennungsmotoren darunter leiden, dass diese beweglichen Teile eine größere Haftreibung aufweisen und eventuell korrodieren und Flüssigkeiten bzw. Fluide abgestanden sind. Da der Verbrennungsmotor der Reichweitenverlängerungseinrichtung in der Regel nur dann betrieben wird, wenn die Batterie des Elektrofahrzeugs nicht mehr ausreichend Kapazität aufweist, wird ein Einsatzprofil einer Reichweitenverlängerungseinrichtung größere inaktive Phasen aufweisen als Verbrennungsmotoren, die den Hauptantrieb eines Fahrzeugs stellen. Das kann insofern dazu führen, dass ein Verbrennungsmotor einer Reichweitenverlängerungseinrichtung beim Einsatz nach einer längeren inaktiven Phase gar nicht erst startet oder wenn, dann nur mit einer eingeschränkten Funktion. Erfindungsgemäß kann also die elektrische rekuperierte Energie auch dazu verwendet werden, einen Funktionstest des Verbrennungsmotors durchzuführen. Dadurch wird nicht nur überschüssige elektrische Energie verbraucht, sondern diese wird auch noch nutzbringend dazu verwendet, den Verbrennungsmotor zu testen. Beispielsweise können die einzelnen Komponenten des Verbrennungsmotors einzeln oder in ihrer Gesamtheit betätigt werden. Insbesondere können hierbei Ventile geöffnet und geschlossen werden. Vorzugsweise können die Hydraulikfluide oder die Betriebsfluide vorgeheizt und/oder durch die entsprechenden Fluidleitungen gepumpt werden. Alle diese Tests beziehen ihre hierfür benötigte elektrische Energie aus dem Überschuss an rekuperierter elektrischer Energie, insbesondere bei einer intensiven Bremsenergierückgewinnung.According to another exemplary embodiment of the invention, during the driving of the internal combustion engine, a functional test of the internal combustion engine is performed. An internal combustion engine generally has a multiplicity of moving parts and elements which can be filled or operated at least partially with fluids, in particular hydraulic fluids. At a longer standstill then such internal combustion engines may suffer that these moving parts have greater friction and possibly corrode and liquids or fluids are stale. Since the internal combustion engine of the range extension device is usually operated only when the battery of the electric vehicle is no longer sufficient capacity, a deployment profile of a range extension device will have greater inactive phases than internal combustion engines, which provide the main drive of a vehicle. This may lead to the fact that an internal combustion engine of a range extension device does not even start when used after a long inactive phase or if, then only with a limited function. According to the invention, therefore, the electrical recuperated energy can also be used to perform a functional test of the internal combustion engine. This not only consumes excess electrical energy, but it is also useful in testing the engine. For example, the individual components of the internal combustion engine can be actuated individually or in their entirety. In particular, in this case valves can be opened and closed. Preferably, the hydraulic fluids or the operating fluids may be preheated and / or pumped through the respective fluid conduits. All of these tests draw their electrical energy required for this purpose from the surplus of recuperated electrical energy, in particular in the case of intensive braking energy recovery.

Nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Verbrennungsmotor nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt, wenn die rekuperierte Energie kleiner wird als ein vorbestimmter Energieminimalwert. Der Verbrennungsmotor wird insofern angehalten. Dadurch, dass der Motor wieder angehalten wird, wenn ein Überangebot an rekuperativer Energie wegfällt, wird vermieden, dass Energie aus der Batterie zum Antreiben des Verbrennungsmotors verwendet wird. According to another exemplary embodiment of the invention, the internal combustion engine is no longer supplied with electrical energy when the recuperated energy is less than a predetermined minimum energy value. The internal combustion engine is stopped in this respect. The fact that the engine is stopped again when an excess supply of recuperative energy is eliminated, it is avoided that energy from the battery is used to drive the internal combustion engine.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind Mittel zum Erfassen eines Bremswunschsignals und/oder der rekuperierten elektrischen Energie vorgesehen, die mit einem Schalter zum Übermitteln eines Schaltsignals zum Schalten des Generators verbunden sind. Insbesondere kann ein Regler vorgesehen sein, welcher den Verbrennungsmotor auf eine bestimmte Drehzahl regelt.In a further exemplary embodiment of the invention, means for detecting a braking request signal and / or the recuperated electrical energy are provided, which are connected to a switch for transmitting a switching signal for switching the generator. In particular, a controller may be provided which controls the internal combustion engine to a certain speed.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to figures. Hereby show:

1 einen zeitlichen Verlauf einer einer Batterie zur Verfügung gestellter Energie, wobei der Verbrennungsmotor nicht angetrieben wird, 1 a time course of a battery provided energy, wherein the internal combustion engine is not driven,

2 einen zeitlichen Verlauf einer einer Batterie zur Verfügung gestellter Energie, wenn der Verbrennungsmotor angetrieben wird, 2 a time course of a battery provided energy when the internal combustion engine is driven,

3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens, 3 a flowchart of an embodiment of the method,

4 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens, 4 a flowchart of a further embodiment of the method,

5 ein Ablaufdiagramm einer anderen Ausführungsform des Verfahrens und 5 a flowchart of another embodiment of the method and

6 eine Ausführungsform des Systems. 6 an embodiment of the system.

In den in 1 und 2 gezeigten Graphen ist eine Energie E über eine Zeit t aufgetragen. Die jeweils in den Graphen in 1 und 2 eingezeichnete Kurve 101 stellt den zeitlichen Verlauf einer Energie dar, welche einer Batterie zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere wird die Energie in einen Ladestrom umgewandelt. Diese Energie wird mittels Rekuperation einer Bewegungsenergie eines Fahrzeugs gewonnen. Hierbei bedeuten negative Werte, dass der Batterie elektrische Energie entnommen wird. Die Batterie wird insofern entladen. Positive Werte bedeuten, dass Energie rekuperiert wird, mittels welcher die Batterie geladen wird. Die gestrichelt gezeichnete Kurve 103 zeigt die mittels einer Reichweitenverlängerungseinrichtung gelieferte Energie über die Zeit. Hierbei bedeuten negative Werte, dass die Reichweitenverlängerungseinrichtung elektrische Energie verbraucht. Positive Werte bedeuten, dass die Reichweitenverlängerungseinrichtung elektrische Energie liefert bzw. zur Verfügung stellt.In the in 1 and 2 shown graphs, an energy E is plotted over a time t. The respectively in the graphs in 1 and 2 drawn curve 101 represents the time course of an energy, which is provided to a battery. In particular, the energy is converted into a charging current. This energy is obtained by recuperation of a kinetic energy of a vehicle. In this case, negative values mean that electrical energy is taken from the battery. The battery is discharged in this way. Positive values mean that energy is recuperated by means of which the battery is charged. The dashed curve 103 shows the energy delivered by a range extender over time. Here, negative values mean that the range extender consumes electrical energy. Positive values mean that the range extender supplies or provides electrical energy.

Bis zu einem Zeitpunkt t1 verbraucht die Batterie elektrische Energie. Insbesondere wird diese elektrische Energie dazu verwendet, um einen Elektromotor des Fahrzeugs zwecks Antriebs des Fahrzeuges anzutreiben. Ab dem Zeitpunkt t1 wird Energie des Fahrzeugs elektrisch rekuperiert, beispielsweise während einer Bremsung des Fahrzeugs. Diese elektrisch rekuperierte Energie wird vorzugsweise dazu verwendet, die Batterie zu laden. Allerdings kann die Batterie nur mittels eines maximalen Ladestroms geladen werden. Dieser maximal zulässige Ladestrom ist mittels einer gestrichelten Linie 105 gekennzeichnet. Bis zu einem Zeitpunkt t2 ist nun ein mittels der rekuperierten Energie zur Verfügung gestellter Batterieladestrom kleiner als der maximal zulässige Batterieladestrom. Dann allerdings liegt ein Überangebot an rekuperierter Energie vor, welches abgeführt werden muss. Erst zu einem Zeitpunkt t3 ist es wieder möglich, die elektrisch rekuperierte Energie über das Laden der Batterie vollständig abzuführen, da kein Überangebot an rekuperierter Energie mehr vorliegt. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 kann das Überangebot an rekuperierter elektrischer Energie zu einer Beschädigung der Batterie führen.Until a time t 1 , the battery consumes electrical energy. In particular, this electrical energy is used to drive an electric motor of the vehicle to drive the vehicle. From the time t 1 energy of the vehicle is electrically recuperated, for example, during braking of the vehicle. This electrically recuperated energy is preferably used to charge the battery. However, the battery can only be charged by means of a maximum charging current. This maximum permissible charging current is by means of a dashed line 105 characterized. Up to a time t 2 , a battery charging current provided by means of the recuperated energy is now smaller than the maximum permissible battery charging current. But then there is an oversupply of recuperated energy, which must be dissipated. Only at a time t 3 is it again possible to completely dissipate the electrically recuperated energy via the charging of the battery, since there is no longer any surplus of recuperated energy. Between the times t 2 and t 3 , the oversupply of recuperated electrical energy can lead to damage to the battery.

Erfindungsgemäß wird zum Zeitpunkt t2 die rekuperierte elektrische Energie zumindest teilweise dazu verwendet, einen Verbrennungsmotor einer Reichweitenverlängerungseinrichtung anzutreiben. Wie der Graph in 2 deutlich zeigt, führt das Zuschalten der Reichweitenverlängerungseinrichtung dazu, dass ein mittels der rekuperierten Energie der Batterie zur Verfügung gestellter Ladestrom kleiner bleibt als der maximal zulässige Batterieladestrom. Zum Zeitpunkt t3 kann dann der Verbrennungsmotor angehalten werden. Er wird also nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt, da kein Überangebot an rekuperierter Energie vorliegt, welcher die Batterie während des Ladevorgangs schädigen kann. Die rekuperierte Energie wird insofern vollständig zum Laden der Batterie verwendet.According to the invention, the recuperated electrical energy is at least partially used at the time t 2 to drive an internal combustion engine of a range extension device. Like the graph in 2 clearly shows, the connection of the range extension device means that a provided by means of the recuperated energy of the battery charging current remains smaller than the maximum allowable battery charging current. At time t 3 , the internal combustion engine can then be stopped. He is therefore no longer supplied with electrical energy, since there is no oversupply of recuperated energy, which can damage the battery during the charging process. The recuperated energy is so far completely used to charge the battery.

Es soll angemerkt sein, dass anstelle oder zusätzlich des bzw. zum maximal zulässigen Batterieladestroms auch ein vorbestimmter Batterieladezustandswert zur Entscheidung darüber herangezogen werden kann, ob rekuperierte elektrische Energie dem Verbrennungsmotor zugeführt werden soll, um rekuperierte elektrische Energie zu verbrauchen.It should be noted that instead of or in addition to the maximum permissible battery charging current, a predetermined battery state of charge value may also be used to decide whether recuperated electrical energy should be supplied to the internal combustion engine to consume recuperated electrical energy.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs. Hierbei wird in einem ersten Schritt 301 Energie elektrisch rekuperiert. Beispielsweise wird Energie mittels einer Rekuperationsbremse elektrisch rekuperiert. 3 shows a flowchart of a preferred embodiment of the method according to the invention for operating a vehicle. This will be done in a first step 301 Energy electric recuperated. For example, energy is recuperated electrically by means of a recuperation brake.

In einem nächsten Schritt 303 wird ein Bremswunschsignal eines Fahrers erfasst. Im darauf folgenden Schritt 305 wird dann ermittelt, ob das erfasste Bremswunschsignal größer ist als ein vorbestimmtes Bremswunschsignal. Ein Bremswunschsignal, welches größer ist als ein vorbestimmtes Bremswunschsignal, deutet insbesondere auf eine besonders intensive Bremsung hin, was ein Überangebot an rekuperierter Energie erwarten lässt. Wenn im Schritt 305 festgestellt wird, dass das erfasste Bremswunschsignal kleiner ist als ein vorbestimmtes Bremswunschsignal, wird in einem Schritt 307 die Batterie mittels der rekuperierten elektrischen Energie geladen. Ein Antreiben des Verbrennungsmotors zum Verbrauchen der rekuperierten elektrischen Energie findet nicht statt. Wenn aber im Schritt 305 festgestellt wird, dass das erfasste Bremswunschsignal größer ist als das vorbestimmte Bremswunschsignal, wird der Verbrennungsmotor in einem Schritt 309 zum Verbrauchen der rekuperierten elektrischen Energie angetrieben. Hierbei kann vorgesehen sein, dass nur ein Teil der rekuperierten elektrischen Energie zum Antreiben des Verbrennungsmotors verwendet wird. Ein weiterer Teil kann vorzugsweise dazu verwendet werden, um die Batterie zu laden.In a next step 303 a driver's brake request signal is detected. In the following step 305 is then determined whether the detected brake request signal is greater than a predetermined braking request signal. A braking request signal, which is greater than a predetermined braking request signal, in particular indicates a particularly intense braking, which can expect an oversupply of recuperated energy. When in step 305 it is determined that the detected brake request signal is smaller than a predetermined brake request signal is in one step 307 the battery is charged by means of the recuperated electrical energy. Driving the internal combustion engine to consume the recuperated electrical energy does not take place. But if in step 305 it is determined that the detected brake request signal is greater than the predetermined brake request signal, the internal combustion engine is in one step 309 powered to consume the recuperated electrical energy. It can be provided that only a portion of the recuperated electrical energy is used to drive the internal combustion engine. Another part may preferably be used to charge the battery.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wiederum wird in einem ersten Schritt 401 Energie elektrisch rekuperiert. In einem Schritt 403 wird dann ein Batterieladezustandswert erfasst. 4 shows a flowchart of another exemplary embodiment of the method according to the invention. Again, in a first step 401 Energy recuperated electrically. In one step 403 then a battery state of charge value is detected.

In einem nächsten Schritt 405 wird ermittelt, ob ein vorbestimmter Batterieladezustandswert überschritten ist. Wenn dies nicht der Fall ist, beispielsweise weil die Batterie erst zu 50% geladen ist, wird die rekuperierte elektrische Energie dazu verwendet, um die Batterie in einem Schritt 407 zu laden.In a next step 405 it is determined whether a predetermined battery state of charge value is exceeded. If this is not the case, for example because the battery is only 50% charged, the recuperated electrical energy is used to power the battery in one step 407 to load.

Sofern im Schritt 405 aber festgestellt wird, dass ein vorbestimmter Batterieladezustandswert überschritten ist, beispielsweise weil die Batterie bereits zu 95% geladen ist, wird zumindest teilweise die rekuperierte elektrische Energie in einem Schritt 409 einem Verbrennungsmotor zugeführt, damit dieser angetrieben werden kann, um die rekuperierte elektrische Energie zu verbrauchen.Unless in step 405 but it is determined that a predetermined battery state of charge value is exceeded, for example because the battery is already 95% charged, at least in part, the recuperated electrical energy becomes at one step 409 supplied to an internal combustion engine, so that it can be driven to consume the recuperated electrical energy.

5 zeigt noch eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs. Wiederum wird in einem ersten Schritt 501 Energie elektrisch rekuperiert. 5 shows yet another preferred embodiment of the method according to the invention for operating a vehicle. Again, in a first step 501 Energy recuperated electrically.

In einem Schritt 503 wird mittels der rekuperierten elektrischen Energie der Verbrennungsmotor zum Verbrauchen der rekuperierten elektrischen Energie angetrieben. Während des Antreibens des Verbrennungsmotors wird in einem Schritt 505 ermittelt, ob die rekuperierte elektrische Energie kleiner wird als ein vorbestimmter Energieminimalwert. Beispielsweise kann der vorbestimmte Energieminimalwert null sein. D. h., dass keine Energie mehr elektrisch rekuperiert wird. Sofern die rekuperierte Energie kleiner wird als ein vorbestimmter Energieminimalwert, wird in einem Schritt 507 der Verbrennungsmotor nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt. Er wird insofern angehalten, damit der Verbrennungsmotor nicht elektrische Energie aus der Batterie verbraucht.In one step 503 is driven by the recuperated electrical energy of the internal combustion engine to consume the recuperated electrical energy. During the driving of the internal combustion engine is in one step 505 determines whether the recuperated electrical energy is less than a predetermined minimum energy value. For example, the predetermined minimum energy value may be zero. This means that no energy is recuperated electrically. If the recuperated energy is less than a predetermined minimum energy value, is in one step 507 the internal combustion engine is no longer supplied with electrical energy. It is stopped so that the internal combustion engine does not consume electrical energy from the battery.

Sollte aber weiterhin ausreichend rekuperierte elektrische Energie zur Verfügung stehen, wird ein Funktionstest in einem Schritt 509 des Verbrennungsmotors durchgeführt. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, eine Leistungsübertragung von einem Generator zu dem Verbrennungsmotor zum Ermitteln einer Reibung des Verbrennungsmotors zu erfassen. Nachdem ein Funktionstest durchgeführt wurde, wird wieder im Schritt 505 ermittelt, ob noch ausreichend rekuperierte elektrische Energie für weitere Funktionstests zur Verfügung steht. Wenn dies der Fall ist, wird ein weiterer Funktionstest durchgeführt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird kein weiterer Funktionstest mehr durchgeführt. Stattdessen wird der Verbrennungsmotor nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt, er wird insofern angehalten.However, if sufficient recuperated electrical energy is still available, a functional test will be carried out in one step 509 performed the internal combustion engine. In this case, it may be provided, in particular, to detect a power transmission from a generator to the internal combustion engine for determining a friction of the internal combustion engine. After a bump test has been performed, it will be back in step 505 Determines whether sufficient recuperated electrical energy is still available for further functional tests. If so, another bump test is performed. If this is not the case, no further bump test will be performed. Instead, the internal combustion engine is no longer supplied with electrical energy, it is so far stopped.

Nach einer nicht gezeigten Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor beim Antreiben mittels der rekuperierten elektrischen Energie nicht noch zusätzlich mit einem Kraftstoff versorgt wird. Es kann allerdings in einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass während des Antreibens des Verbrennungsmotors mittels der rekuperierten elektrischen Energie der Verbrennungsmotor noch mit einem Kraftstoff versorgt wird. Insbesondere kann dadurch auch eine zuverlässige Kraftstoffversorgung getestet werden.According to an embodiment, not shown, it may further be provided that the internal combustion engine is not additionally supplied with fuel when driving by means of the recuperated electrical energy. However, it may also be provided in another embodiment, not shown, that during the driving of the internal combustion engine by means of the recuperated electrical energy of the internal combustion engine is still supplied with a fuel. In particular, this can also be used to test a reliable fuel supply.

6 zeigt ein System 601 zum Betreiben eines Fahrzeugs. Das System 601 umfasst eine Rekuperationsbremse 603, welche derart gebildet ist, während einer Bremsung des Fahrzeugs elektrische Energie zu rekuperieren. Ferner umfasst das System 601 eine Reichweitenverlängerungseinrichtung 605, welche einen Verbrennungsmotor 607 und einen mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Generator 609 aufweist. Ferner umfasst die Reichweitenverlängerungseinrichtung 605 einen Schalter 611, welcher mit dem Generator 609 zum Schalten des Generators 609 in einen Antriebs- oder einen Generatormodus verbunden ist. In einem Antriebsmodus treibt der Generator 609 den Verbrennungsmotor 607 an. In einem Generatormodus treibt der Verbrennungsmotor 607 den Generator 609 an, so dass der Generator 609 Strom erzeugt, welcher beispielsweise zum Laden einer Batterie (nicht gezeigt) oder zum Antreiben eines Elektromotors (nicht gezeigt) des Fahrzeugs verwendet werden kann. 6 shows a system 601 to operate a vehicle. The system 601 includes a recuperation brake 603 , which is formed so as to recuperate electrical energy during a braking of the vehicle. Furthermore, the system includes 601 a range extension device 605 , which is an internal combustion engine 607 and a generator connected to the internal combustion engine 609 having. Furthermore, the range extension device comprises 605 a switch 611 , which with the generator 609 for switching the generator 609 is connected in a drive or a generator mode. In a drive mode, the generator drives 609 the internal combustion engine 607 at. In a generator mode drives the internal combustion engine 607 the generator 609 on, leaving the generator 609 Generates electricity, which can be used for example for charging a battery (not shown) or for driving an electric motor (not shown) of the vehicle.

Erfindungsgemäß ist die Rekuperationsbremse 603 mit dem Generator 609 zum Antreiben des Verbrennungsmotors 607 mittels rekuperierter elektrischer Energie verbunden, so dass elektrische rekuperierte Energie dem Generator 609 zugeführt werden kann.According to the invention, the recuperation brake 603 with the generator 609 for driving the internal combustion engine 607 connected by recuperated electrical energy, so that electrical recuperated energy to the generator 609 can be supplied.

Des Weiteren umfasst das System 601 mit der Rekuperationsbremse 603 verbundene Mittel 613 zum Erfassen eines Bremswunschsignals und der rekuperierten elektrischen Energie, wobei die Mittel mit dem Schalter 611 zum Übermitteln eines Schaltsignals zum Schalten des Generators 609 verbunden sind.Furthermore, the system includes 601 with the recuperation brake 603 associated funds 613 for detecting a desired braking signal and the recuperated electrical energy, wherein the means with the switch 611 for transmitting a switching signal for switching the generator 609 are connected.

Ferner weist das System 601 noch ein Steuergerät 615 auf, in welchem ein Steuerprogramm mit Programmcode zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens abgespeichert ist. Das Steuergerät 615 ist mit der Rekuperationsbremse 603, mit der Reichweitenverlängerungseinrichtung 605 und mit den Mitteln 613 zum Erfassen eines Bremswunschsignals und der rekuperierten elektrischen Energie verbunden.Further, the system rejects 601 another control unit 615 in which a control program with program code for carrying out the method according to the invention is stored. The control unit 615 is with the recuperation brake 603 , with the range extension device 605 and with the means 613 connected to detect a brake request signal and the recuperated electrical energy.

Die Mittel 613 erfassen beispielsweise, ob ein Bremswunschsignal vorliegt und ob ausreichend rekuperierte elektrische Energie vorhanden ist. Diese Informationen können die Mittel 613 vorzugsweise dem Steuergerät 615 übermitteln. Insbesondere wenn ausreichend rekuperierte elektrische Energie zur Verfügung steht, kann das Steuergerät 615 einen Steuerbefehl an die Mittel 613 senden, so dass die Mittel 613 ein entsprechendes Schaltsignal an den Schalter 611 übermitteln. Der Schalter 611 schaltet dann den Generator 609 von dem Generator- in den Antriebsmodus, so dass der Verbrennungsmotor 607 angetrieben wird. Auf diese Art und Weise wird rekuperierte elektrische Energie verbraucht. Während des Antreibens des Verbrennungsmotors 607 kann beispielsweise das Steuergerät 615 weitere Steuersignale an die Reichweitenverlängerungseinrichtung 605 zum Durchführen von einem oder mehreren Funktionstest des Verbrennungsmotors 607 übermitteln.The means 613 capture, for example, whether a brake request signal is present and whether sufficient recuperated electrical energy is available. This information can be the means 613 preferably the control unit 615 to transfer. In particular, if sufficient recuperated electrical energy is available, the control unit 615 a control command to the means 613 send, so the funds 613 a corresponding switching signal to the switch 611 to transfer. The desk 611 then turns on the generator 609 from the generator to the drive mode, so that the internal combustion engine 607 is driven. In this way recuperated electrical energy is consumed. While driving the internal combustion engine 607 For example, the controller 615 additional control signals to the range extension device 605 for performing one or more functional tests of the internal combustion engine 607 to transfer.

Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, dass ohne weitere zusätzliche Komponenten bei einem Überangebot von rekuperierter elektrischer Energie, insbesondere einer Batteriebeladungsenergie, die Reichweitenverlängerungseinrichtung auf eine Funktionstüchtigkeit überprüft werden kann, um den durch eine längere Inaktivität entstehenden eventuellen Schaden zu minimieren oder zu eliminieren. Hierdurch lassen sich stillstandsbedingte Wartungen der Reichweitenverlängerungseinrichtung reduzieren oder sogar komplett eliminieren. Eventuelle Fehler können frühzeitig diagnostiziert werden, bevor die Reichweitenverlängerungseinrichtung zur Aufladung oder zu einem Antrieb gebraucht werden sollte.In particular, the invention offers the advantage that, without additional additional components in the event of an oversupply of recuperated electrical energy, in particular a battery charge energy, the range extension device can be checked for functionality in order to minimize or eliminate the possible damage resulting from prolonged inactivity. As a result, standby maintenance of the range extension device can be reduced or even completely eliminated. Any errors can be diagnosed early, before the range extension device should be used for charging or for a drive.

Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil, dass über die Verteilung der Bremsleistung auf mehrere Komponenten, insbesondere Reibungsbremse, Bremswiderstand, Reichweitenverlängerungseinrichtung, die Verfügbarkeit des Gesamtsystems erhöht und ein Bremsfading, d. h. eine übertemperaturbedingte Reduzierung der verfügbaren Bremsleistung, vermieden werden. Die Erfindung ermöglicht insofern gleichzeitig auch noch eine Vereinfachung der Einzelkomponenten, da deren zu erbringende Leistung sich verringert.Furthermore, the invention offers the advantage that the distribution of the braking power to a plurality of components, in particular friction brake, braking resistor, range extension device increases the availability of the entire system and a brake fading, d. H. an over-temperature-related reduction in available braking power can be avoided. The invention thus also allows at the same time a simplification of the individual components, since their performance is reduced.

Insbesondere kann die Reichweitenverlängerungseinrichtung als Energieverbraucher zur Unterstützung der Bremsfunktionalität verwendet werden. Sie ermöglicht eine sehr dynamische Energiedissipation. Insbesondere ist die Reichweitenverlängerungseinrichtung dazu geeignet, über eine innere Reibung mit einer gezielten Ventil- und/oder anderer Komponentenstellung des Verbrennungsmotors auch dauerhaft elektrische Energie in Wärme zu verwandeln. Der Vorgang, wobei Bewegungsenergie ohne die Reibungsbremse abgebaut wird, ist bei Fahrzeugen als Dauerbremse oder Retarder-Funktion bekannt, wodurch insbesondere bei längeren Bergabfahrten das sicherheitsrelevante Reibungsbremssystem nicht aktiviert oder vom Retarder unterstützt wird. Bei einem Elektrofahrzeug mit einer Reichweitenverlängerungseinrichtung wird allerdings die Retarder-Funktion ohne zusätzliche Komponenten erreicht, wohingegen im Stand der Technik zusätzliche Komponenten wie beispielsweise Bremswiderstände verwendet werden müssen.In particular, the range extension device can be used as an energy consumer to support the brake functionality. It enables a very dynamic energy dissipation. In particular, the range extension device is suitable for permanently converting electrical energy into heat via internal friction with a targeted valve and / or other component position of the internal combustion engine. The process, whereby kinetic energy is reduced without the friction brake, is known in vehicles as a retarder or retarder function, whereby the safety-related friction brake system is not activated or supported by the retarder, especially for longer descents. In an electric vehicle with a range extension device, however, the retarder function is achieved without additional components, whereas in the prior art additional components such as braking resistors must be used.

Vorzugsweise können das Verfahren und das System in Elektrofahrzeugen, insbesondere Hybridfahrzeuge, d. h. Elektrofahrzeuge mit einem zusätzlichen Verbrennungsmotor, verwendet werden.Preferably, the method and system may be used in electric vehicles, particularly hybrid vehicles, i. H. Electric vehicles with an additional internal combustion engine, to be used.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei Energie elektrisch rekuperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die rekuperierte elektrische Energie zumindest teilweise zum Antreiben eines Verbrennungsmotors (607) zum Verbrauchen der rekuperierten elektrischen Energie verwendet wird.Method for operating a vehicle, wherein energy is electrically recuperated, characterized in that the recuperated electrical energy at least partially for driving an internal combustion engine ( 607 ) is used to consume the recuperated electrical energy. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die rekuperierte Energie während einer Bremsung des Fahrzeugs erzeugt wird.The method of claim 1, wherein the recuperated energy is generated during braking of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die rekuperierte Energie dem Verbrennungsmotor (607) zugeführt wird, wenn ein mittels der rekuperierten Energie zur Verfügung gestellter Batterieladestrom größer wird als ein vorbestimmter maximaler Batterieladestrom und/oder ein vorbestimmter Batterieladezustandswert überschritten wird. Method according to claim 1 or 2, wherein the recuperated energy is supplied to the internal combustion engine ( 607 ) is supplied when a provided by the recuperated energy battery charging current is greater than a predetermined maximum battery charging current and / or a predetermined battery state of charge value is exceeded. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die rekuperierte Energie dem Verbrennungsmotor (607) zugeführt wird, wenn ein erfasstes Bremswunschsignal größer ist als ein vorbestimmtes Bremswunschsignal.Method according to one of the preceding claims, wherein the recuperated energy of the internal combustion engine ( 607 ) is supplied when a detected brake request signal is greater than a predetermined brake request signal. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des Antreibens des Verbrennungsmotors (607) eine Leistungsübertragung von einem Generator (609) zu dem Verbrennungsmotor (607) zum Ermitteln einer Reibung des Verbrennungsmotors (607) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein during the driving of the internal combustion engine ( 607 ) a power transmission from a generator ( 609 ) to the internal combustion engine ( 607 ) for determining a friction of the internal combustion engine ( 607 ) is detected. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des Antreibens des Verbrennungsmotors (607) ein Funktionstest des Verbrennungsmotors (607) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein during the driving of the internal combustion engine ( 607 ) a functional test of the internal combustion engine ( 607 ) is carried out. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor (607) nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn die rekuperierte Energie kleiner wird als ein vorbestimmter Energieminimalwert.Method according to one of the preceding claims, wherein the internal combustion engine ( 607 ) is no longer supplied with electrical energy when the recuperated energy is less than a predetermined minimum energy value. System (601) zum Betreiben eines Fahrzeugs, mit: – einer Rekuperationsbremse (603), welche derart gebildet ist, während einer Bremsung des Fahrzeugs elektrische Energie zu rekuperieren, – einer Reichweitenverlängerungseinrichtung (605) umfassend einen Verbrennungsmotor (607) und einen mit dem Verbrennungsmotor (607) verbundenen Generator (609) und – einem Schalter (611), welcher mit dem Generator (609) zum Schalten des Generators (609) in einen Antriebs- oder einen Generatormodus verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekuperationsbremse (603) mit dem Generator (609) zum Antreiben des Verbrennungsmotors (607) mit rekuperierter Energie verbunden ist.System ( 601 ) for operating a vehicle, comprising: - a recuperation brake ( 603 ), which is so formed, during a braking of the vehicle to recuperate electrical energy, - a range extension device ( 605 ) comprising an internal combustion engine ( 607 ) and one with the internal combustion engine ( 607 ) connected generator ( 609 ) and - a switch ( 611 ), which with the generator ( 609 ) for switching the generator ( 609 ) is connected in a drive or a generator mode, characterized in that the recuperation brake ( 603 ) with the generator ( 609 ) for driving the internal combustion engine ( 607 ) is associated with recuperated energy. System nach Anspruch 8, wobei Mittel (613) zum Erfassen eines Bremswunschsignals und/oder der rekuperierten elektrischen Energie vorgesehen sind, die mit dem Schalter (611) zum Übermitteln eines Schaltsignals zum Schalten des Generators (609) verbunden sind.The system of claim 8, wherein means ( 613 ) are provided for detecting a braking request signal and / or the recuperated electrical energy, which with the switch ( 611 ) for transmitting a switching signal for switching the generator ( 609 ) are connected. Steuerprogramm mit Programmcode zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Steuerprogramm auf einem Steuergerät (615) ausgeführt wird.Control program with program code for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, when the control program is stored on a control unit ( 615 ) is performed.
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