DE102017222432A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Offenbart werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeuges. Eine Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeuges kann Folgendes umfassen: einen Motorpositionsdetektor, der eine Position eines Motors erfasst; einen Luftmengendetektor, der eine in den Motor einströmende Luftmenge erfasst; einen Gaspedalpositionsdetektor, der eine Position eines Gaspedals erfasst; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor, der eine Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeuges erfasst; einen SOC-Detektor, der einen Ladezustand (SOC) einer Batterie erfasst; und eine Steuerung. Die Steuerung steuert den Betrieb eines Motors basierend auf der Position des Motors, der Luftmenge, der Position des Gaspedals, der Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs und dem SOC der Batterie.
Description
- Hintergrund der Offenbarung
- Gebiet der Offenbarung
- Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs.
- Beschreibung des Standes der Technik
- Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) einen Verbrennungsmotor und eine Batteriestromquelle zusammen verwendet. Mit anderen Worten, das Hybridelektrofahrzeug kombiniert und nutzt effizient die Kraft des Verbrennungsmotors und die Kraft eines Antriebsmotors. Da das Hybridelektrofahrzeug sowohl die mechanische Energie des Motors als auch die elektrische Energie der Batterie nutzt, dabei optimale Betriebsbereiche des Motors und des Antriebsmotors nutzt und beim Bremsen Energie zurückgewinnt, kann die Kraftstoffeffizienz verbessert und die Energie effizient genutzt werden.
- Das Hybridelektrofahrzeug ermöglicht das Fahren in einem Elektrofahrzeug-Modus (EV-Modus), in dem nur das Drehmoment des Antriebsmotors verwendet wird; in einem Hybridelektrofahrzeug-Modus (HEV-Modus), in dem das Drehmoment des Motors als Hauptmoment und das Drehmoment des Antriebsmotors als Hilfsmoment verwendet wird; und in einem regenerativen Bremsmodus, in dem Brems- und Trägheitsenergie durch elektrische Energieerzeugung des Antriebsmotors beim Bremsen des Fahrzeugs oder beim Abbremsen des Fahrzeugs durch ein Trägheitsmoment wiedergewonnen werden, womit die Batterie aufgeladen wird.
- Eine Vibration kann in einem Energiesystem des Hybridelektrofahrzeugs durch mehrere Faktoren hervorgerufen werden, wobei eine Vibrationskomponente meist mit Hilfe einer Frequenzanalysemethode extrahiert wird. Bei einer herkömmlichen Frequenzanalyse wird ein analoges Verfahren mit einem Bandpassfilter verwendet, bei dem eine Vibrationskomponente auf der Grundlage der Größe bzw. Betrages jedes Punktes in einem Frequenzband extrahiert wird. Allerdings sind eine charakteristische Vibrationskomponente eines Motors und eine Geräuschkomponente nicht klar voneinander getrennt, wobei eine übermäßige Vibrationsunterdrückung einen negativen Einfluss auf die Steuereffizienz und das Energiemanagement haben kann. Da ein Referenzsignal nur in einer bestimmten Frequenzkomponente erzeugt wird und nur ein Synchronisationssignal, das mit einem Vibrationssignal synchronisiert ist, das der charakteristischen Frequenzkomponente entspricht, auf Basis des Referenzsignals erzeugt wird, kann eine aktive Vibrationssteuerung anderer Frequenzkomponenten, die zusätzlich verursacht werden können, nicht durchgeführt werden.
- Die oben genannten Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur dazu, das Verständnis des Hintergrunds der Offenbarung zu verbessern, und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem hiesigen Fachmann bekannt ist.
- Zusammenfassung der Offenbarung
- Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben vorgenommen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs bereitzustellen, wobei die Vorteile darin bestehen, eine Vibration effizient kontrollieren zu können, indem eine Rechenlast einer Steuerung reduziert wird und eine Steuerzielfrequenz unter Verwendung der Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT) ausgewählt wird.
- Ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann Folgendes umfassen: Berechnen einer Motordrehzahl basierend auf der Position eines Motors; Einstellen eines Referenzwinkels auf der Grundlage der Position des Motors; Setzen eines Fensters für die Durchführung der Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT) basierend auf dem Referenzwinkel; Berechnen eines Betragsspektrums und eines Phasenspektrums durch Ausführen der WDFT auf der Grundlage der Motordrehzahl, des Referenzwinkels und des Fensters; Auswählen einer Steuerzielfrequenz basierend auf dem Betragsspektrum; Kompensieren eines Betrages der Steuerzielfrequenz; Erzeugen eines Referenzsignals basierend auf dem Betrag und einer Phase der Steuerzielfrequenz; Bestimmen eines Betragsverhältnisses des Referenzsignals auf der Grundlage der Motordrehzahl und einer Motorlast; Berechnen eines Befehlsdrehmoments durch Anwenden des Betragsverhältnisses und eines Motordrehmoments auf das Referenzsignal; Berechnen eines inversen Phasendrehmoments des Befehlsdrehmoments; Korrigieren des inversen Phasendrehmoments basierend auf einem Ladezustand (SOC) einer Batterie; und Steuern des Betriebs eines Motors zur Erzeugung des korrigierten inversen Phasendrehmoments.
- Das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments kann ein Verringern des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment umfassen, wenn der SOC der Batterie kleiner als ein vorbestimmter SOC ist.
- Das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments kann ein Erhöhen des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment umfassen, wenn der SOC der Batterie größer als ein vorgegebener SOC ist.
- Das Auswählen der Steuerzielfrequenz kann umfassen: Einstellen eines Referenzspektrums auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Motorlast; und Auswählen der Steuerzielfrequenz durch Vergleich des Referenzspektrums mit dem Betragsspektrum.
- Das Referenzspektrum kann ein Satz von Referenzwerten bei jeder Frequenz sein, und eine bestimmte Frequenz kann als Steuerzielfrequenz gewählt werden, wenn ein Betrag, der der spezifischen Frequenz entspricht, größer ist als der Referenzwert, der der spezifischen Frequenz entspricht.
- Die Größe der Steuerzielfrequenz kann durch Anwenden eines Skalierungsfaktors auf die Steuerzielfrequenz kompensiert werden.
- Das Erzeugen des Referenzsignals kann die Durchführung einer inversen Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (IWDFT) auf der Grundlage der Größe und der Phase der Steuerzielfrequenz umfassen.
- Das Verfahren kann weiterhin das Kompensieren der Phase der Steuerzielfrequenz durch Anwenden einer Kompensationsphase auf die Phase der Steuerzielfrequenz umfassen.
- Das Fenster kann nach der Anzahl der Zylinder und der Anzahl der Hübe des Motors bestimmt werden.
- Die Motorlast kann auf der Grundlage einer in den Motor einströmenden Luftmenge berechnet werden.
- Das Motordrehmoment kann auf der Grundlage einer Position eines Gaspedals und einer Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs berechnet werden.
- Ein Verfahren zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann umfassen: Berechnen einer Motordrehzahl basierend auf der Position eines Motors; Einstellen eines Referenzwinkels auf der Grundlage der Position des Motors; Einstellen eines Fensters für die Durchführung der Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT) basierend auf dem Referenzwinkel; Berechnen eines Betragsspektrums und eines Phasenspektrums durch Ausführen der WDFT auf der Grundlage der Motordrehzahl, des Referenzwinkels und des Fensters; Auswählen einer Steuerzielfrequenz basierend auf dem Betragsspektrum; Kompensieren eines Betrages der Steuerzielfrequenz durch Anwenden eines Skalierungsfaktors auf die Steuerzielfrequenz; Erzeugen eines Referenzsignals durch Ausführen einer inversen Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (IWDFT), basierend auf dem Betrag und einer Phase der Steuerzielfrequenz; Bestimmen eines Betragsverhältnisses des Referenzsignals auf der Grundlage einer Motordrehzahl und einer Motorlast; Berechnen eines Befehlsdrehmoments durch Anwenden des Betragsverhältnisses und eines Motordrehmoments auf das Referenzsignal; Berechnen eines inversen Phasendrehmoments des Befehlsdrehmoments; Korrigieren des inversen Phasendrehmoments des Befehlsdrehmoments basierend auf einem Ladezustand (SOC) einer Batterie; und Steuern des Motors zur Erzeugung des korrigierten inversen Phasendrehmoments.
- Das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments kann umfassen: Verringern des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment, wenn der SOC der Batterie kleiner als ein vorbestimmter SOC ist.
- Das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments kann umfassen: Erhöhen des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment, wenn der SOC der Batterie größer als ein vorgegebener SOC ist.
- Das Auswählen der Steuerzielfrequenz kann umfassen: Einstellen eines Referenzspektrums auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Motorlast; und Auswählen der Steuerzielfrequenz durch Vergleich des Referenzspektrums und des Betragsspektrums.
- Das Referenzspektrum kann ein Satz von Referenzwerten bei jeder Frequenz sein, und eine bestimmte Frequenz kann als Steuerzielfrequenz gewählt werden, wenn ein Betrag, der der spezifischen Frequenz entspricht, größer ist als ein Referenzwert, der der spezifischen Frequenz entspricht.
- Das Verfahren kann weiterhin das Kompensieren der Phase der Steuerzielfrequenz durch Anwenden einer Kompensationsphase auf die Phase der Steuerzielfrequenz umfassen.
- Das Fenster kann nach der Anzahl der Zylinder und der Anzahl der Hübe des Motors bestimmt werden.
- Die Motorlast kann auf der Grundlage einer in den Motor einströmenden Luftmenge berechnet werden.
- Das Motordrehmoment kann auf der Grundlage einer Position eines Gaspedals und einer Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs berechnet werden.
- Nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine Rechenlast einer Steuerung mit Hilfe der Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT) reduziert werden. Zusätzlich kann durch die Wahl einer Steuerzielfrequenz eine effiziente Vibrationssteuerung durchgeführt werden. Weiterhin wird ein inverses Phasendrehmoment vermindert oder erhöht, indem ein vorgegebener Offset auf das Inversphasendrehmoment angewendet wird, basierend auf einem Ladezustand (SOC) einer Batterie, wodurch die Energieeffizienz eines Hybridelektrofahrzeugs verbessert wird.
- Figurenliste
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1 ist ein Blockschaltbild, das ein Hybridelektrofahrzeug anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. -
2 ist ein Blockschaltbild, das eine Vorrichtung zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. -
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. -
4 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Einstellung eines Referenzwinkels und eines Fensters anhand einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert. -
5 ist eine Grafik, die eine Walsh-Funktion anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert. -
6 ist ein Diagramm, das ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum veranschaulicht, wenn eine diskrete Fourier-Transformation durchgeführt wird. -
7 ist ein Diagramm, das ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum veranschaulicht, wenn eine Walsh-basierte Diskrete Fourier-Transformation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird. -
8 ist ein Diagramm, das einen Vergleich der Ergebnisse veranschaulicht, die durch die Durchführung einer Walsh-basierten Diskreten Transformation und einer diskreten Fourier-Transformation nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzielt wurden. -
9 ist eine Grafik, die ein Referenzspektrum anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. -
10 ist eine Grafik, die ein inverses Phasendrehmoment anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. -
11 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Größenordnung einer Steuerzielfrequenz entsprechend einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung reduziert wird. -
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs anhand einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. - Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
- Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen exemplarische Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt sind, näher beschrieben. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf die hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen und kann auf verschiedene Arten und Weisen modifiziert werden.
- Die Zeichnungen und Beschreibungen sind als anschaulich und nicht einschränkend zu betrachten. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Spezifikation gleichartige Elemente.
- Die in den Zeichnungen dargestellten Konfigurationen werden willkürlich dargestellt, um ein besseres Verständnis und eine einfachere Beschreibung zu ermöglichen, wobei die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
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1 ist ein Blockschaltbild, das ein Hybridelektrofahrzeug anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. - Wie in
1 dargestellt ist, umfasst ein Hybridelektrofahrzeug nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Verbrennungsmotor10 , einen (elektrischen) Antriebsmotor20 , eine (Verbrennungs-)Motorkupplung 30, ein Getriebe40 , eine Batterie50 , einen Hybrid-Startergenerator (HSG)60 , ein Differentialgetriebe70 , ein Rad80 und eine Steuerung100 . - Der Motor
10 verbrennt einen Kraftstoff, um Drehmoment zu erzeugen, wobei verschiedene Motoren wie ein Benzinmotor und ein Dieselmotor als Motor10 verwendet werden können. Der Motor10 kann ein Zweizylinder-Viertaktmotor sein. Bei einem Zweizylindermotor kann durch die Verkleinerung des Motors10 der Kraftstoffverbrauch erhöht werden, aber da der Zweizylindermotor ein Problem dahingehend hat, dass Vibrationen übermäßig hoch sind, kann ein Verfahren zur Steuerung der Vibrationen nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die im Folgenden beschrieben wird, durchgeführt werden. - Der Motor
20 ist zwischen dem Getriebe40 und der Batterie 50 angeordnet und erzeugt aus dem Strom der Batterie50 ein Drehmoment. - Die Motorkupplung
30 ist zwischen Verbrennungsmotor10 und Antriebsmotor20 angeordnet und verbindet den Verbrennungsmotor10 wahlweise mit dem Antriebsmotor20 . - Das Hybridelektrofahrzeug bietet das Fahren in einem Elektrofahrzeug (EV)-Modus, in dem nur das Drehmoment des Antriebsmotors
20 verwendet wird, einen Hybridelektrofahrzeug (HEV)-Modus, in dem das Drehmoment des Verbrennungsmotors10 als Hauptmoment und das Drehmoment des Antriebsmotors20 als Hilfsmoment verwendet wird, und einen regenerativen Bremsmodus, in dem Brems- und Trägheitsenergie durch elektrische Energieerzeugung des Antriebsmotors20 beim Bremsen des Fahrzeugs oder beim Abbremsen des Fahrzeugs zurückgewonnen werden, durch ein Trägheitsmoment, um damit die Batterie50 aufzuladen. - Bei der Drehmomentübertragung des Hybridelektrofahrzeugs wird das vom Motor
10 und/oder dem Motor20 erzeugte Drehmoment auf eine Eingangswelle des Getriebes40 übertragen, und das von einer Ausgangswelle des Getriebes40 abgegebene Drehmoment über die Differentialgetriebeeinrichtung70 auf eine Achse übertragen. Die Achse dreht das Rad80 so, dass das Hybridelektrofahrzeug mit dem Drehmoment des Motors10 und/oder des Motors20 fährt. - Die Batterie
50 kann den Motor20 im EV-Modus und im HEV-Modus mit Strom versorgen, und kann mit Strom geladen werden, der durch den Motor20 im regenerativen Bremsmodus zurückgewonnen wird. - Der HSG
60 kann den Motor10 starten oder Strom gemäß einer Leistung des Motors10 erzeugen. - Die Steuerung
100 steuert die Betriebszustände des Verbrennungsmotors10 , des Antriebsmotors20 , der Motorkupplung30 , des Getriebes40 , der Batterie50 und des HSG60 . Die Steuerung100 kann mit mindestens einem Prozessor realisiert werden, der durch ein vorgegebenes Programm ausgeführt wird. Das vorgegebene Programm kann eine Reihe von Befehlen zur Durchführung jedes einzelnen Schrittes enthalten, der in einem Verfahren zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeuges nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, die im Folgenden beschrieben wird. - Das oben beschriebene Hybridelektrofahrzeug ist ein Beispiel, auf das der Gedanke der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wobei dieser Gedanke der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Hybridelektrofahrzeuge, wie auch auf das in
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2 ist ein Blockschaltbild, das eine Vorrichtung zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeuges nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. - Wie in
2 dargestellt ist, kann eine Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeuges nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Datendetektor90 , die Steuerung100 und den Motor20 umfassen. - Der Datendetektor
90 kann einen Verbrennungsmotor-Positionsdetektor91 , einen Antriebsmotor-Positionsdetektor 92, einen Luftmengendetektor93 , einen Gaspedalpositionsdetektor94 , einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor95 und einen SOC-Detektor 96 enthalten. Der Datendetektor90 kann auch andere Detektoren (z.B. ein Bremspedal-Positionsdetektor und dergleichen) zur Steuerung des Hybridelektrofahrzeugs enthalten. - Der Motorpositionsdetektor
91 erfasst eine Position des Motors10 und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerung100 . Der Motorpositionsdetektor91 kann ein Kurbelwellenpositionssensor sein, der einen Drehwinkel einer Kurbelwelle des Motors10 erfasst. Die Steuerung100 kann aus der Position des Motors10 eine Motordrehzahl berechnen. - Der Motorpositionsdetektor
92 erfasst eine Position des Motors20 und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerung100 . Der Motorpositionsdetektor92 kann ein Resolver sein, der einen Drehwinkel eines Rotors des Motors 20 erfasst. Die Steuerung100 kann aus der Position des Motors20 eine Motordrehzahl berechnen. - Der Luftmengendetektor
93 erfasst eine in den Motor10 einströmende Luftmenge und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerung100 . Die Steuerung100 kann aus der Luftmenge eine Motorlast berechnen. - Der Gas- bzw. Beschleunigungspedalstellungsdetektor
94 erfasst eine Position eines Gaspedals (d.h. ein Ausmaß, in dem das Gaspedal durchgetreten wird), und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerung100 . Wenn das Gaspedal ganz durchgedrückt wird, beträgt die Position des Gaspedals 100 %, und wenn das Gaspedal nicht durchgedrückt wird, beträgt die Position des Gaspedals 0 %. - Der Fahrgeschwindigkeitsdetektor
95 erfasst eine Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerung100 . Die Steuerung 100 kann ein Motordrehmoment berechnen, das auf der Geschwindigkeit des Gaspedals und der Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs basiert. - Der SOC-Detektor
96 erkennt einen Ladezustand (SOC) der Batterie50 und sendet ein entsprechendes Signal an die Steuerung100 . - Durch die Steuerung des Betriebszustands des Motors
20 auf der Grundlage der vom Datendetektor90 erfassten Daten kann die Steuerung100 eine Vibration des Motors10 steuern. - Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung anhand von
3 bis11 detailliert beschrieben. -
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.4 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Einstellung eines Referenzwinkels und eines Fensters anhand einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.5 ist eine Grafik, die eine Walsh-Funktion anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.6 ist ein Diagramm, das ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum veranschaulicht, wenn eine diskrete Fourier-Transformation durchgeführt wird.7 ist ein Diagramm, das ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum veranschaulicht, wenn eine Walsh-basierte Diskrete Fourier-Transformation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.8 ist ein Diagramm, das einen Vergleich der Ergebnisse veranschaulicht, die durch die Durchführung einer Walsh-basierten Diskreten Transformation und einer diskreten Fourier-Transformation nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzielt wurden.9 ist eine Grafik, die ein Referenzspektrum anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.10 ist eine Grafik, die ein inverses Phasendrehmoment anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.11 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Betrag einer Steuerzielfrequenz entsprechend einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung reduziert wird. - Wie in
3 dargestellt ist, berechnet die Steuerung100 in Schritt S101 eine Motordrehzahl basierend auf der Position des Motors10 . Die Steuerung100 kann die Position des Motors10 empfangen, die vom Motorpositionsdetektor91 erfasst wird, und die Motordrehzahl durch Differenzierung der Position des Motors10 berechnen. Wie in4 gezeigt ist, wenn der Motor10 ein Zweizylinder-Viertaktmotor ist, während der Motor10 zweimal dreht, kommt es in jedem Zylinder einmal zu einer Explosion. - Die Steuerung
100 stellt einen Referenzwinkel ein, der auf der Position des Motors10 in Schritt S102 basiert. Der Referenzwinkel ist ein Startpunkt für die Durchführung einer Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT), die im Folgenden beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Steuerung100 , wie in4 dargestellt ist, einen Winkel zwischen dem oberen Totpunkt (OT) und dem unteren Totpunkt (UT) eines ersten Zylinders10a zum Referenzwinkel einstellen. Alternativ kann ein Winkel zwischen dem oberen Totpunkt (OT) und dem unteren Totpunkt (UT) eines zweiten Zylinders10b auf den Referenzwinkel eingestellt werden. - Die Steuerung
100 setzt ein Fenster für die Durchführung der WDFT auf Basis des Referenzwinkels im Schritt S103. Das Fenster kann nach Angaben (z.B. Zylinderzahl und Hubzahl) des Motors10 bestimmt werden. Da die Explosion einmal in jedem Zylinder stattfindet, während sich der Motor10 zweimal dreht, kann das Fenster auf 720° eingestellt werden. In Bezug auf eine Frequenz können, weil zwei Spitzen innerhalb des Fensters existieren, zwei Explosionen, während der Motor10 zweimal dreht, durch 2 Hz ausgedrückt werden. Mit anderen Worten, eine primäre Vibrationskomponente (im Stand der Technik als „Cl“ bezeichnet), die der Frequenz von 2 Hz entspricht, kann die Hauptkomponente einer Vibration sein, die durch die Explosion des Motors10 entsteht. Die harmonischen Komponenten C0.5, C1.5, C2, C2.5, C3 und C3,5 der primären Vibrationskomponente können eine Ursache der Vibration sein. In dieser Spezifikation werden die harmonischen Komponenten C0.5, C1.5, C2, C2.5, C3 und C3.5 als vibrationsdämpfend betrachtet, wobei aber die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Mit anderen Worten, um die Vibration des Motors10 zu steuern, können andere harmonische Komponenten (z.B. C4, C4.5, C4.5, C5 und dergleichen) weiter berücksichtigt werden. - Durch die Durchführung der WDFT auf der Grundlage der Motordrehzahl, des Referenzwinkels und des Fensters berechnet die Steuerung
100 ein Betragsspektrum von MC0.5 bis MC3.5 und ein Phasenspektrum von θC0.5 bis θC3.5 bei Schritt S104. - Im Folgenden wird die WDFT beschrieben, indem man sie mit einer Diskreten Fourier-Transformation (DFT) vergleicht.
- Die DFT kann zur Berechnung eines Frequenzspektrums verwendet werden.
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- Wobei WN = e-j2πkn/N ist, und k eine Frequenz (k=1, 2, .... und N) ist.
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- Bei der Frequenzanalyse eines Frequenzspektrums erhöht sich bei Verwendung des DFT eine Rechenlast der Steuerung
100 , um eine Dreiecksfunktion zu verarbeiten, wobei viele Ressourcen der Steuerung100 verbraucht werden, um kontinuierliche Signale mit hoher Geschwindigkeit in Echtzeit zu verarbeiten. - Um also eine Rechenlast der Steuerung
100 zu reduzieren, kann eine Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Frequenzspektrum mit Hilfe der WDFT analysieren. - Wie in
5 dargestellt ist, ist eine Walsh-Funktion in einer Erhöhungsreihenfolge der Nulldurchgangszahl pro Zeiteinheit angeordnet. Die Walsh-Funktion bildet einen Satz mit einer Funktion von m = 2n (n = 1, 2, 3,...).5 stellt eine Walsh-Funktion dar, wenn m = 8 ist. Die Walsh-Funktion ist mit zwei Funktionen konfiguriert, die Eigenschaften der Sinuswellensymmetrie und der Cosinuswellensymmetrie wie eine Fourier-Funktion aufweisen, wobei ein Satz einer Walsh-Funktion der Sinuswellensymmetrie als eine SAL-Funktion und ein Satz einer Walsh-Funktion der Cosinuswellensymmetrie als CAL-Funktion bezeichnet wird. Mit anderen Worten, eine Sinus-Komponente von Gleichung 2 kann durch die SAL-Funktion ersetzt werden, und eine Cosinus-Komponente von Gleichung 2 kann durch die CAL-Funktion ersetzt werden. Die WDFT eines Analysezielsignals x[n] ist wie in Gleichung 5 definiert. - Da die Walsh-Funktion nur einen Wert von 1 oder -1 hat, kann die Frequenzspektrumanalyse mit einfacher Addition und Subtraktion durchgeführt werden.
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- Wie in
6 bis8 gezeigt ist, kann nachgewiesen werden, dass ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum, die durch die Durchführung der DFT berechnet wurden, und ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum, die durch die Durchführung der WDFT berechnet wurden, im Wesentlichen ähnlich sind. - Daher werden bei einem Verfahren zur Steuerung einer Vibration nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum berechnet, indem die WDFT anstelle der DFT durchgeführt wird. Eine Rechenlast der Steuerung
100 erhöht sich, um ein Betragsspektrum und ein Phasenspektrum durch die Ausführung der DFT zu berechnen, aber bei der Ausführung der WDFT kann die Steuerung100 schnell das Betragsspektrum und das Phasenspektrum berechnen. - Die Steuerung
100 stellt ein Referenzspektrum RefC0.5 bis RefC3.5 ein, basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast im Schritt S105. Die Steuerung100 kann die Motordrehzahl auf der Grundlage eines Signals des Motorpositionsdetektors91 und die Motorlast auf der Grundlage eines Signals des Luftmengendetektors93 berechnen. Das Referenzspektrum ist ein Satz von Referenzwerten RefC0.5 bis RefC3.5 bei jeder Frequenz, um zu bestimmen, ob eine bestimmte Frequenz als Steuerzielfrequenz ausgewählt werden soll. Beispielsweise kann die Steuerung 100 das Referenzspektrum über eine Kennfeldtabelle einstellen, in der ein Referenzspektrum entsprechend der Motordrehzahl und der Motorlast gesetzt ist. Wie in9 dargestellt ist, kann ein Referenzwert RefC1, der der primären Vibrationskomponente entspricht, und ein Referenzwert RefC2, der der sekundären Vibrationskomponente entspricht, unterschiedlich gesetzt sein. - Die Steuerung
100 vergleicht das Referenzspektrum und das Betragsspektrum, um im Schritt S106 eine Steuerzielfrequenz auszuwählen. Wenn ein Betrag M, der einer bestimmten Frequenz entspricht, größer ist als ein Referenzwert Ref, der der spezifischen (charakteristischen) Frequenz entspricht, wird die spezifische Frequenz als Steuerzielfrequenz gewählt. Wie in9 gezeigt ist, wird, wenn ein Betrag MC1, der C1 entspricht, größer als ein Referenzwert RefC1, der C1 entspricht, ist, C1 als Steuerzielfrequenz gewählt. Wenn ein Betrag MC1, der C2 entspricht, gleich oder kleiner ist als ein Referenzwert RefC2, der C2 entspricht, wird C2 nicht als Steuerzielfrequenz gewählt. Wenn ein Betrag MC3, der C3 entspricht, größer ist als ein Referenzwert RefC3, der C3 entspricht, wird C3 als Steuerzielfrequenz gewählt. - Die Steuerung
100 kann einen Betrag und eine Phase der Zielfrequenz der Steuerung in Schritt S107 kompensieren. Wie oben beschrieben, weil die Ergebnisse, die durch die Durchführung der WDFT und der DFT erzielt werden, ähnlich sind, aber nicht gleich sind, kann die Steuerung100 die Größe der Steuerzielfrequenz durch Anwendung eines Skalierungsfaktors FC0.5 bis FC3.5 auf den Betrag der Steuerzielfrequenz kompensieren. Zusätzlich kann die Steuerung100 die Phase der Steuerzielfrequenz kompensieren, indem sie eine Kompensationsphase PC0.5 bis PC3.5 auf die Phase der Steuerzielfrequenz anwendet. Der Skalierungsfaktor FC0.5 bis FC3.5 und die Kompensationsphase PC0.5 bis PC3.5 können zuvor vom Fachmann unter Berücksichtigung der Ergebnisse, die durch die Durchführung der WDFT und der DFT erzielt wurden, festgelegt werden. Da C1 und C3 im Schritt S106 als die Steuerzielfrequenz ausgewählt sind, wird ein kompensierter Betrag von C1 zu FC1×MC1, und eine kompensierte Phase davon wird zu θC1+PC1. Zusätzlich wird ein kompensierter Betrag von C3 zu FC3×MC3, und eine kompensierte Phase davon zu θC3+PC3. - [Die Steuerung
100 führt eine Inverse Walsh-basierte Diskrete Fourier-Transformation (IWDFT) aus, die auf einem Betrag und einer Phase der Steuerzielfrequenz basiert, um ein Referenzsignal Sy bei Schritt S108 zu erzeugen. Die IWDFT ist bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. - Die Steuerung
100 ermittelt aus der Motordrehzahl und der Motorlast in der Stufe S109 ein Betragsverhältnis Ay des Referenzsignals. Beispielsweise kann die Steuerung100 das Betragsverhältnis anhand einer Kennfeldtabelle ermitteln, in der ein Betragsverhältnis entsprechend der Motordrehzahl und der Motorlast eingestellt ist. Ein Betragsverhältnis zur Reduzierung einer Vibration des Motors10 ist zuvor in der Kennfeldtabelle eingestellt. - Durch Anwendung des Betragsverhältnisses Ay und des Motordrehmoments TEng auf das Referenzsignal Sy berechnet die Steuerung
100 ein Befehlsdrehmoment TMot = Ay×Sy×TEng bei Schritt S110. - Die Steuerung
100 berechnet ein inverses Phasendrehmoment - TMot des Befehlsdrehmoments bei Schritt S111. Die Steuerung 100 kann den Betrieb des Motors20 steuern, um das inverse Phasendrehmoment -TMot zu erzeugen, so dass die Vibration des Motors10 gesteuert wird. - Die Steuerung
100 kann unterdessen das inverse Phasendrehmoment -TMot basierend auf dem SOC der Batterie50 in Schritt S112 korrigieren. Im Detail, wie in10 gezeigt, kann die Steuerung100 , wenn der SOC der Batterie 50 kleiner als ein vorgegebener SOC ist, das inverse Phasendrehmoment verringern, indem sie einen vorbestimmten Offset auf das inverse Phasendrehmoment anwendet. Der vorgegebene Offset kann anhand des SOC der Batterie50 bestimmt werden. Mit anderen Worten, wenn der SOC-Wert der Batterie50 niedrig ist, wird das inverse Phasendrehmoment verringert und die Restenergie, die durch eine Verringerung des Drehmoments entsteht, wird zum Laden der Batterie verwendet. Im Gegensatz dazu, wenn der SOC der Batterie50 größer als der vorgegebene SOC ist, kann die Steuerung100 das inverse Phasendrehmoment erhöhen, indem sie den vorgegebenen Offset auf das inverse Phasendrehmoment -TMot anwendet. Mit anderen Worten, wenn der SOC-Wert der Batterie50 hoch ist, wird das inverse Phasendrehmoment erhöht und die Batterie50 entsprechend einer Erhöhung des Drehmoments entladen. Dementsprechend steuert die Steuerung 100 den Betrieb des Motors20 , um das korrigierte inverse Phasendrehmoment so zu erzeugen, dass die Vibration des Motors10 gesteuert und die Energieeffizienz des Hybridelektrofahrzeugs verbessert wird. - Nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie sie in
11 dargestellt ist, kann nachgewiesen werden, dass ein Betrag einer Steuerzielfrequenz (z.B. C1 und C3) reduziert wird. - Nachfolgend wird ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeuges nach einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf
12 beschrieben. -
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs anhand einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. - Unter Bezugnahme auf
12 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vergleichbar mit einem Verfahren zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, mit Ausnahme der Verwendung einer Position des Antriebsmotors20 anstelle einer Position des Verbrennungsmotors10 . - Wie in
12 dargestellt ist, berechnet die Steuerung100 eine Motordrehzahl basierend auf einer Position des Motors 20 im Schritt S201. Die Steuerung100 kann eine Position des Motors20 empfangen, die vom Motorpositionsdetektor92 erfasst wird, und eine Motordrehzahl berechnen, indem sie die Position des Motors20 ableitet. - Die Steuerung
100 setzt ein Referenzsignal basierend auf der Position des Motors20 im Schritt S202. Die Steuerung100 kann ein Signal des Motorpositionsdetektors92 entsprechend der Polzahl des Motors20 teilen. Wenn z.B. der Motor20 ein 16-poliger Motor ist, kann die Steuerung100 einen bestimmten Zeitpunkt auf den Referenzwinkel setzen, indem sie ein Signal des Motorpositionsdetektors92 in acht Abschnitte teilt. - In einem Zustand, in dem der Motor
10 über die Motorkupplung 30 mit dem Motor20 verbunden ist, weil der Motor20 sich entsprechend einer Umdrehung des Motors10 dreht, sind die Schritte S203 bis S212 gleichbedeutend mit den Schritten S103 bis S112, und daher entfällt hier eine detaillierte Beschreibung. - Wie oben beschrieben wurde, kann nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Rechenlast der Steuerung
100 mit Hilfe der WDFT reduziert werden. Zusätzlich kann durch die Wahl einer Steuerzielfrequenz eine effiziente Vibrationssteuerung durchgeführt werden. - Weiterhin wird das Drehmoment der inversen Phase verringert oder erhöht, indem der vorgegebene Offset auf das Drehmoment der inversen Phase angewendet wird, basierend auf dem SOC der Batterie
50 , wodurch die Energieeffizienz des Hybridelektrofahrzeugs verbessert wird. - Während diese Offenbarung im Zusammenhang mit dem, was derzeit als praktische exemplarische Ausführungsformen betrachtet wird, beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass sich die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und gleichwertige Regelungen abdecken soll, die im Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.
Claims (20)
- Verfahren zur Steuerung einer Vibration eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Berechnen einer Motordrehzahl basierend auf der Position eines Motors; Einstellen eines Referenzwinkels auf der Grundlage der Position des Motors; Setzen eines Fensters für die Durchführung der Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT) basierend auf dem Referenzwinkel; Berechnen eines Betragsspektrums und eines Phasenspektrums durch Ausführen der WDFT auf der Grundlage der Motordrehzahl, des Referenzwinkels und des Fensters; Auswählen einer Steuerzielfrequenz basierend auf dem Betragsspektrum; Kompensieren eines Betrages der Steuerzielfrequenz; Erzeugen eines Referenzsignals basierend auf dem Betrag und einer Phase der Steuerzielfrequenz; Bestimmen eines Betragsverhältnisses des Referenzsignals auf der Grundlage der Motordrehzahl und einer Motorlast; Berechnen eines Befehlsdrehmoments durch Anwenden des Betragsverhältnisses und eines Motordrehmoments auf das Referenzsignal; Berechnen eines inversen Phasendrehmoments des Befehlsdrehmoments; Korrigieren des inversen Phasendrehmoments basierend auf einem Ladezustand (SOC) einer Batterie; und Steuern des Betriebs eines Motors zur Erzeugung des korrigierten inversen Phasendrehmoments.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments umfasst: Verringern des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment, wenn der SOC der Batterie kleiner als ein vorbestimmter SOC ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments umfasst: Erhöhen des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment, wenn der SOC der Batterie größer als ein vorgegebener SOC ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Auswählen der Steuerzielfrequenz umfasst: Einstellen eines Referenzspektrums auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Motorlast; und Auswählen der Steuerzielfrequenz durch Vergleich des Referenzspektrums mit dem Betragsspektrum. - Verfahren nach
Anspruch 4 , wobei das Referenzspektrum ein Satz von Referenzwerten bei jeder Frequenz ist, und eine bestimmte Frequenz als Steuerzielfrequenz gewählt wird, wenn ein Betrag, der der spezifischen Frequenz entspricht, größer ist als der Referenzwert, der der spezifischen Frequenz entspricht. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die Größe der Steuerzielfrequenz durch Anwenden eines Skalierungsfaktors auf die Steuerzielfrequenz kompensiert wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Erzeugen des Referenzsignals die Durchführung einer inversen Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (IWDFT) auf der Grundlage der Größe und der Phase der Steuerzielfrequenz umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 1 , das weiterhin das Kompensieren der Phase der Steuerzielfrequenz durch Anwenden einer Kompensationsphase auf die Phase der Steuerzielfrequenz umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Fenster nach der Anzahl der Zylinder und der Anzahl der Hübe des Motors bestimmt wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , bei dem die Motorlast auf der Grundlage einer in den Motor einströmenden Luftmenge berechnet wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Motordrehmoment auf der Grundlage einer Position eines Gaspedals und einer Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs berechnet wird. - Verfahren zur Steuerung einer Vibration eines Hybridelektrofahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Berechnen einer Motordrehzahl basierend auf der Position eines Motors; Einstellen eines Referenzwinkels auf der Grundlage der Position des Motors; Einstellen eines Fensters für die Durchführung der Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (WDFT) basierend auf dem Referenzwinkel; Berechnen eines Betragsspektrums und eines Phasenspektrums durch Ausführen der WDFT auf der Grundlage der Motordrehzahl, des Referenzwinkels und des Fensters; Auswählen einer Steuerzielfrequenz basierend auf dem Betragsspektrum; Kompensieren eines Betrages der Steuerzielfrequenz durch Anwenden eines Skalierungsfaktors auf die Steuerzielfrequenz; Erzeugen eines Referenzsignals durch Ausführen einer inversen Walsh-basierten Diskreten Fourier-Transformation (IWDFT), basierend auf dem Betrag und einer Phase der Steuerzielfrequenz; Bestimmen eines Betragsverhältnisses des Referenzsignals auf der Grundlage einer Motordrehzahl und einer Motorlast; Berechnen eines Befehlsdrehmoments durch Anwenden des Betragsverhältnisses und eines Motordrehmoments auf das Referenzsignal; Berechnen eines inversen Phasendrehmoments des Befehlsdrehmoments; Korrigieren des inversen Phasendrehmoments des Befehlsdrehmoments basierend auf einem Ladezustand (SOC) einer Batterie; und Steuern des Motors zur Erzeugung des korrigierten inversen Phasendrehmoments.
- Verfahren nach
Anspruch 12 , wobei das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments umfasst: Verringern des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment, wenn der SOC der Batterie kleiner als ein vorbestimmter SOC ist. - Verfahren nach
Anspruch 12 , wobei das Korrigieren des inversen Phasendrehmoments umfasst: Erhöhen des inversen Phasendrehmoments durch Anwenden eines vorbestimmten Offsets auf das inverse Phasendrehmoment, wenn der SOC der Batterie größer als ein vorgegebener SOC ist. - Verfahren nach
Anspruch 12 , wobei das Auswählen der Steuerzielfrequenz umfasst: Einstellen eines Referenzspektrums auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Motorlast; und Auswählen der Steuerzielfrequenz durch Vergleich des Referenzspektrums und des Betragsspektrums. - Verfahren nach
Anspruch 15 , wobei das Referenzspektrum ein Satz von Referenzwerten bei jeder Frequenz ist, und eine bestimmte Frequenz als Steuerzielfrequenz gewählt wird, wenn ein Betrag, der der spezifischen Frequenz entspricht, größer ist als ein Referenzwert, der der spezifischen Frequenz entspricht. - Verfahren nach
Anspruch 12 , das weiterhin das Kompensieren der Phase der Steuerzielfrequenz durch Anwenden einer Kompensationsphase auf die Phase der Steuerzielfrequenz umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 12 , wobei das Fenster nach der Anzahl der Zylinder und der Anzahl der Hübe des Motors bestimmt wird. - Verfahren nach
Anspruch 12 , bei dem die Motorlast auf der Grundlage einer in den Motor einströmenden Luftmenge berechnet wird. - Verfahren nach
Anspruch 12 , wobei das Motordrehmoment auf der Grundlage einer Position eines Gaspedals und einer Geschwindigkeit des Hybridelektrofahrzeugs berechnet wird.
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