DE102020206707A1 - Method for influencing the driving behavior of a motor vehicle while cornering and motor vehicle for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs (100) während einer Kurvenfahrt, wobei erfasst wird, ob sich das Kraftfahrzeug (100) im Fahrzustand einer Kurvenfahrt befindet und ob während der Kurvenfahrt eine Laständerung des Kraftfahrzeugs (100) stattfindet. In Abhängigkeit des erfassten Fahrzustandes wird eine Beeinflussung des Fahrverhaltens durchgeführt.Erfindungsgemäß wird die Beeinflussung des Fahrverhaltens bei einer Laständerung zumindest auch in Abhängigkeit eines von einem Fahrzeugführer auswählbaren oder ausgewählten Fahrprofils derart durchgeführt, dass eine auf die Laständerung erfolgende Laständerungsreaktion des Kraftfahrzeugs (100) in ihrer Wirkung vermindert oder verstärkt wird.The invention relates to a method for influencing the driving behavior of a motor vehicle (100) while cornering, whereby it is detected whether the motor vehicle (100) is in the driving state of cornering and whether a load change of the motor vehicle (100) takes place while cornering. The driving behavior is influenced as a function of the detected driving state. According to the invention, the driving behavior is influenced in the event of a load change at least also as a function of a driving profile that can be selected or selected by a vehicle driver in such a way that a load change reaction of the motor vehicle (100) to the load change occurs in its Effect is reduced or increased.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Zusatzvorrichtung zum Einbau in ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for influencing the driving behavior of a motor vehicle while cornering with the features from the preamble of
Aus der
Sportliche Fahrzeuge besitzen häufig einen sogenannten ESC Off-Modus (ESC = Electronic Stability Control) mit der eine Fahrzeugstabilisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise abgeschaltet oder in ihrer Funktionsfähigkeit eingeschränkt werden kann. In Abhängigkeit einer vorliegenden Fahrwerksabstimmung kann eine während einer Kurvenfahrt erfolgende Laständerung, welche beispielsweise als ein vom Zug- in den Schubbetrieb (sogenanntes Power-Off) auftretender Lastwechsel ausgebildet sein kann, unter Umständen eine Fahrsituation hervorrufen, die für manche Fahrzeugführer nicht einfach zu handhaben ist. Darüber hinaus kann bei frontangetriebenen Fahrzeugen bei einer Laständerung hin zu mehr Vortrieb oder sogar bei einem Lastwechsel vom Schub- in den Zugbetrieb (sogenanntes Power-On) ein Untersteuern auftreten, was bei sportlicher Fahrweise nicht zum Charakter des Fahrzeuges passt und ebenfalls zu erschwerten Fahrzuständen führen kann.Sports vehicles often have a so-called ESC Off mode (ESC = Electronic Stability Control) with which a vehicle stabilization device of the motor vehicle can at least partially be switched off or its functionality can be restricted. Depending on an existing chassis setting, a load change that occurs while cornering, which can be configured as a load change from pulling to pushing operation (so-called power-off), can under certain circumstances cause a driving situation that is not easy to handle for some vehicle drivers . In addition, understeering can occur in front-wheel drive vehicles when the load changes towards more propulsion or even when the load changes from pushing to pulling (so-called power-on), which does not match the character of the vehicle when driving in a sporty manner and also lead to difficult driving conditions can.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, mit dem einerseits das Fahrerlebnis bei Kurvenfahrten für einen Fahrzeugführer intensiviert werden kann und mit dem andrerseits auch eine Vermeidung von schwer händelbaren Fahrsituationen möglich ist.The present invention is based on the object of proposing a method for influencing the driving behavior of a motor vehicle with which, on the one hand, the driving experience for a vehicle driver when cornering can be intensified and, on the other hand, it is also possible to avoid difficult driving situations.
Des Weiteren hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein geeignetes Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Schließlich soll mit der Erfindung auch eine geeignete Zusatzvorrichtung vorgeschlagen werden, die in ein Kraftfahrzeug einbaubar ist und die zur Durchführung des Verfahrens beitragen kann.Another object of the invention is to provide a suitable motor vehicle for carrying out the method. Finally, the invention is also intended to propose a suitable additional device which can be installed in a motor vehicle and which can contribute to the implementation of the method.
Vorgenannte Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 7 und durch eine Zusatzvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 11 gelöst.The aforementioned objects are achieved by a method with the features of
Vorteilhafte Ausbildungen beziehungsweise Weiterbildungen sind den jeweils abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Advantageous designs or further developments can be found in the respective dependent claims.
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt aus, bei dem erfasst wird, ob sich das Kraftfahrzeug im Fahrzustand einer Kurvenfahrt befindet und ob während der Kurvenfahrt eine Laständerung des Kraftfahrzeugs stattfindet. In Abhängigkeit des erfassten Fahrzustandes wird eine Beeinflussung des Fahrverhaltens durchgeführt.The invention is based on a method for influencing the driving behavior of a motor vehicle while cornering, in which it is detected whether the motor vehicle is in the driving state of cornering and whether a load change of the motor vehicle takes place while cornering. The driving behavior is influenced as a function of the detected driving condition.
Die Erfindung schlägt nun vor, dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens bei einer Laständerung zumindest auch in Abhängigkeit eines von einem Fahrzeugführer auswählbaren oder ausgewählten Fahrprofils derart durchgeführt wird, dass eine auf die Laständerung erfolgende Laständerungsreaktion des Kraftfahrzeugs in ihrer Wirkung vermindert oder verstärkt wird.The invention now proposes that the influencing of the driving behavior in the event of a load change is carried out at least also as a function of a driving profile that can be selected or selected by a vehicle driver in such a way that the effect of a load change reaction of the motor vehicle to the load change is reduced or increased.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist also nicht lediglich ein Ausgleich einer Lastwechselreaktion möglich, sondern es erfolgt eine gezielte Beeinflussung/Veränderung des Fahrverhaltens gemäß einer aktiven Vorgabe eines Fahrzeugführers. Somit erfolgt die Beeinflussung nicht in einer fest vorgegebenen, unveränderlichen Art und Weise, beispielsweise nur als Reaktion auf einen Lastwechsel vom Zug- in den Schubbetrieb. Vielmehr wird die Art und Weise der Beeinflussung des Fahrverhaltens während einer Kurvenfahrt äußerst flexibel gestaltet.In contrast to the prior art, it is not only possible to compensate for a load change reaction, but rather a targeted influencing / change of the driving behavior takes place in accordance with an active specification by a vehicle driver. Thus, the influencing does not take place in a fixed, fixed, unchangeable manner, for example only as a reaction to a load change from pulling to pushing operation. Rather, the way in which driving behavior is influenced during cornering is designed to be extremely flexible.
Unter Laständerung im Sinne der vorliegenden Erfindung soll in erster Linie eine Änderung in der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Eine derartige Laständerung kann beispielsweise durch ein Beschleunigen (Betätigen des Fahrpedals) oder auch durch ein Verlangsamen (Freigeben des Fahrpedals) ausgelöst werden können. Die Laständerung kann auch einen Lastwechsel beinhalten, nämlich vom Zug- in den Schubbetrieb oder vom Schub- in den Zugbetrieb. Derartige Lastwechsel treten bei einem schlagartigen Freigeben des Fahrpedals nach vorherigem „Gasgeben“ oder bei einer schlagartigen Betätigung des Fahrpedals nach vorheriger Freigabe des Fahrpedals auf.A change in load within the meaning of the present invention is primarily intended to be a change in the longitudinal acceleration of the motor vehicle be understood. Such a change in load can be triggered, for example, by accelerating (actuating the accelerator pedal) or also by slowing down (releasing the accelerator pedal). The load change can also include a load change, namely from pulling to pushing operation or from pushing to pulling operation. Such load changes occur when the accelerator pedal is suddenly released after “accelerating” beforehand or when the accelerator pedal is suddenly actuated after the accelerator pedal has been released.
Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise können folgende Vorteile erzielt werden:
- • Erhöhung der Vielfalt des möglichen Fahrzeugführerlebnisses
- • höherer Fahrkomfort bei gestiegener Sicherheit
- • definiertere Abstimmbarkeit des grundsätzlichen Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann ein notwendiger Kompromiss in der Fahrwerksgrundabstimmung zwischen Komfort und Stabilität einerseits sowie Sportlichkeit und Agilität andrerseits gelockert werden, so dass eine agilere Fahrwerksgrundabstimmung des Fahrwerks möglich ist.
- • Erhöhung der Stabilität des Kraftfahrzeugs und somit Hinausschieben eines Eingriffszeitpunktes eines ESC-Systems (ESC = Electronic Stability Control)
- • Increasing the diversity of the possible vehicle driving experience
- • greater driving comfort with increased safety
- • more defined adaptability of the basic driving behavior of the motor vehicle. In particular, a necessary compromise in the basic chassis tuning between comfort and stability on the one hand and sportiness and agility on the other hand can be relaxed, so that a more agile basic chassis tuning of the chassis is possible.
- • Increasing the stability of the motor vehicle and thus postponing an intervention time of an ESC system (ESC = Electronic Stability Control)
Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass vor einer Beeinflussung des Fahrverhaltens auf Basis einer erfassten Quer- und/oder Längsbeschleunigung ein Reibwertausnutzungsgrad des Kraftfahrzeugs ermittelt oder abgeleitet wird. Die Beeinflussung des Fahrverhaltens erfolgt dann zumindest auch in Abhängigkeit des Reibwertausnutzungsgrades.According to a first further development of the invention, it is proposed that a coefficient of friction utilization of the motor vehicle be determined or derived before influencing the driving behavior on the basis of a detected lateral and / or longitudinal acceleration. The driving behavior is then influenced at least also as a function of the degree of utilization of the coefficient of friction.
Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zu Grunde, dass ein Reifen während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs auf Grund physikalischer Gesetzmäßigkeiten nur einen bestimmten Höchstbetrag einer Haftreibung auf die Fahrbahn übertragen kann. Dieser Betrag ist abhängig von einer auf die Fahrbahn durch den Reifen wirkenden Radlast und von einem Reibwert. Der Reibwert hängt wiederum von der vorliegenden Materialpaarung Autoreifen/Fahrbahn ab, wie die nachstehend gezeigte Formel zeigt:
- FR = übertragbare Haftreibung,
- FN = auf die Fahrbahn wirkende Radlast
- µR = Reibwert (der Reibwert für die Materialpaarung Reifen/trockener Asphalt liegt in etwa zwischen 0,5 und 0,6.
- F R = transferable static friction,
- F N = wheel load acting on the roadway
- µ R = coefficient of friction (the coefficient of friction for the tire / dry asphalt material pairing is roughly between 0.5 and 0.6.
Wie hoch bei vorliegenden Quer- und/oder Längsbeschleunigungen eine Ausnutzung des Reibwertes ausfällt, kann aufgrund komplizierter, empirisch ermittelter Formeln berechnet werden. Dies ist jedoch im Grunde bekannt und braucht daher hier nicht weiter vertieft zu werden.How high a utilization of the coefficient of friction turns out to be with existing lateral and / or longitudinal accelerations can be calculated on the basis of complicated, empirically determined formulas. However, this is basically known and therefore does not need to be further elaborated here.
Wesentlich ist jedoch, dass bei der gezielten Beeinflussung des Fahrverhaltens ein solcher Reibwertausnutzungsgrad zumindest auch berücksichtigt wird. Hierdurch wird eine genauere Abstimmung der gezielten Beeinflussung des Fahrverhaltens auf den jeweiligen Fahrzustand ermöglicht.It is essential, however, that such a coefficient of friction utilization factor is at least also taken into account when specifically influencing driving behavior. This enables a more precise coordination of the targeted influencing of the driving behavior with the respective driving state.
Aus gemessenen Längs- und/oder Querbeschleunigungen des Kraftfahrzeugs können beispielsweise resultierende Wankwinkel berechnet und sich einstellende Achsbeziehungsweise Radlasten abgeleitet werden. Mit Hilfe eines geschätzten Reibwertes kann dann errechnet werden, wie viel von diesem geschätzten Reibwertes auf Grund der gemessenen Längs- und/oder Querbeschleunigungen gerade an den Rädern ausgenutzt wird. Mit anderen Worten ist der Reibwertausnutzungsgrad ein Maß dafür, wie nah man sich bei einem bestimmten Fahrzustand an den physikalischen Grenzbereich der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs gerade heranbewegt und wie viel „Sicherheitsabstand“ noch verbleibt, bis durch einen eventuellen Eingriff in das Fahrverhalten ein solcher Grenzbereich erreicht würde.For example, resulting roll angles can be calculated from measured longitudinal and / or transverse accelerations of the motor vehicle, and axle or wheel loads that arise can be derived. With the help of an estimated coefficient of friction it can then be calculated how much of this estimated coefficient of friction is currently being used on the wheels due to the measured longitudinal and / or transverse accelerations. In other words, the coefficient of friction utilization is a measure of how close one is currently moving to the physical limit range of the vehicle's driving dynamics in a certain driving condition and how much “safety margin” remains until such a limit range would be reached through a possible intervention in the driving behavior .
Daher erfolgt der Grad der Beeinflussung des Fahrverhaltens zumindest auch in Abhängigkeit des Reibwertausnutzungsgrades.The degree of influencing the driving behavior is therefore at least also dependent on the degree of utilization of the coefficient of friction.
Insbesondere ist es dabei zweckmäßig, dass mit steigendem Reibwertausnutzungsgrad der Grad der Beeinflussung des Fahrverhaltens zumindest hinsichtlich einer gewünschten Verstärkung einer erfolgenden Laständerungsreaktion vermindert wird.In particular, it is expedient here that, as the degree of utilization of the coefficient of friction increases, the degree of influencing the driving behavior is reduced, at least with regard to a desired amplification of a load change reaction that is taking place.
Neigt also das Kraftfahrzeug beispielsweise bei einer schlagartigen Freigabe des Fahrpedals und der damit verbundenen Verschiebung der Radlasten dazu, sich in die Kurve zu drehen (Übersteuerung), so wird eine gewünschte Verstärkung dieser Laständerungsreaktion vermindert oder sogar gänzlich unterlassen, wenn sich das Kraftfahrzeug bereits in der Nähe seines Grenzbereichs befindet, also bereits eine weitgehende Ausnutzung des Reibwertes vorliegt.If, for example, the motor vehicle tends to turn into the curve (oversteer) when the accelerator pedal is suddenly released and the wheel loads are shifted associated with it, the desired amplification of this load change reaction is reduced or even completely omitted when the motor vehicle is already in the Is close to its limit area, so the coefficient of friction has already been largely utilized.
Hierdurch kann vermieden werden, dass das Kraftfahrzeug durch die gezielte Beeinflussung des Fahrverhaltens aktiv in einen ESC-Betrieb manövriert wird, der in aller Regel vermieden werden soll und von einem Fahrzeugführer als unangenehm empfunden wird.This can prevent the motor vehicle from deliberately influencing the Driving behavior is actively maneuvered into an ESC mode, which should be avoided as a rule and is perceived as unpleasant by a vehicle driver.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des Verfahrens wird auf Basis einer erfassten Quer- und/oder Längsbeschleunigung, einer ermittelten Kurvenrichtung und auf Basis eines im Kraftfahrzeug abgelegten, physikalischen Datenmodells des Kraftfahrzeugs ein laständerungsbedingtes Reaktions-Giermoment des Kraftfahrzeugs berechnet. Durch das physikalische Datenmodell wird vorzugsweise zumindest das dynamische Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt abgebildet oder ist dadurch abbildbar.According to another development of the method, a load change-related yaw moment of the motor vehicle is calculated on the basis of a detected lateral and / or longitudinal acceleration, a determined curve direction and on the basis of a physical data model of the motor vehicle stored in the motor vehicle. At least the dynamic driving behavior of the motor vehicle during cornering is preferably mapped by the physical data model or can be mapped as a result.
Unter zusätzlicher Berücksichtigung des ermittelten Reibwertausnutzungsgrades, der vorliegenden Fahrgeschwindigkeit und des ausgewählten Fahrprofils wird daraus ein Zusatz-Giermoment berechnet, durch welches das Reaktions-Giermoment des Kraftfahrzeugs in seiner Wirkung vermindert oder verstärkt werden kann.Taking into account the determined coefficient of friction utilization, the current driving speed and the selected driving profile, an additional yaw moment is calculated therefrom, through which the reaction yaw moment of the motor vehicle can be reduced or increased in its effect.
Insbesondere wird dabei je nach ausgewähltem Fahrprofil eines aus mehreren im Kraftfahrzeug hinterlegten Kennfeldern appliziert, also angewendet. Das heißt, das eingangs berechnete Reaktions-Giermoment, der vorliegende Reibwertausnutzungsgrad und die Fahrgeschwindigkeit dienen als Eingangsgrößen, um über das fahrprofilbedingte Kennfeld wiederum das Zusatz-Giermoment als Ausgangsgröße zu berechnen.In particular, depending on the selected driving profile, one of several characteristic diagrams stored in the motor vehicle is applied, that is to say used. This means that the initially calculated reaction yaw moment, the existing coefficient of friction utilization and the driving speed serve as input variables in order to calculate the additional yaw moment as an output variable via the driving profile-related characteristic field.
Schließlich wird in Abhängigkeit des berechneten Zusatz-Giermomentes wenigstens ein Stellsignal zur Ansteuerung eines oder mehrerer Aktoren erzeugt und/oder ausgegeben. Auf diese Weise kann das Lastwechselverhalten des Kraftfahrzeugs bei Kurvenfahrt gezielt und zuverlässig beeinflusst werden.Finally, as a function of the calculated additional yaw moment, at least one control signal for controlling one or more actuators is generated and / or output. In this way, the load change behavior of the motor vehicle when cornering can be influenced in a targeted and reliable manner.
Es wird sich bei der Durchführung des Verfahrens durchaus ergeben können, dass ein berechnetes Zusatz-Giermoment nur mit Hilfe eines bestimmten oder mehrerer bestimmter Aktoren tatsächlich auch erzeugt werden kann. Daher wird es in einer Ausbildung des Verfahrens zweckmäßig sein, dass auf Basis des berechneten Zusatz-Giermomentes eine Auswahl eines oder mehrerer geeigneter Aktoren aus einer Gesamtmenge an verfügbaren Aktoren erfolgt und an den ausgewählten Aktor oder an die ausgewählten Aktoren das wenigstens eine Stellsignal ausgegeben wird. Mit anderen Worten erfolgt eine Arbitrierung des oder der jeweils geeigneten Aktoren.When carrying out the method, it may well be the case that a calculated additional yaw moment can actually only be generated with the aid of one or more specific actuators. In one embodiment of the method, it will therefore be expedient for one or more suitable actuators to be selected from a total of available actuators on the basis of the calculated additional yaw moment and for the at least one control signal to be output to the selected actuator or actuators. In other words, the respective suitable actuator or actuators are arbitrated.
Wie anfangs erwähnt wurde, soll mit der vorliegenden Erfindung auch ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden. Ein solches Kraftfahrzeug weist Sensoren zur Erfassung von Längs- und Querbeschleunigungen, zur Erfassung eines Lenkwinkels sowie zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit auf. Geeignet hierzu sind beispielsweise handelsübliche Beschleunigungssensoren, Winkelsensoren und Raddrehzahlsensoren.As mentioned at the beginning, the present invention is also intended to provide a motor vehicle for carrying out the method. Such a motor vehicle has sensors for detecting longitudinal and transverse accelerations, for detecting a steering angle and for detecting a driving speed. Commercially available acceleration sensors, angle sensors and wheel speed sensors, for example, are suitable for this purpose.
Das Kraftfahrzeug ist mit wenigstens einer Zusatzvorrichtung ausgestattet, in der wenigstens ein physikalisches Datenmodell des Kraftfahrzeugs zur Abbildung seines dynamischen Fahrverhaltens während einer Kurvenfahrt digital abgelegt ist. So ist auf Basis einer erfassten Längsbeschleunigung ein laständerungsbedingtes Reaktions-Giermoment des Kraftfahrzeugs berechenbar.The motor vehicle is equipped with at least one additional device in which at least one physical data model of the motor vehicle for mapping its dynamic driving behavior while cornering is digitally stored. A yaw moment of reaction of the motor vehicle caused by load changes can be calculated on the basis of a detected longitudinal acceleration.
In der Zusatzvorrichtung sind ferner mehrere Kennfelder digital abgelegt. Diese Kennfelder sind auf Basis des berechneten Reaktions-Giermomentes, auf Basis eines ermittelten Reibwertausnutzungsgrades sowie auf Basis einer erfassten Fahrgeschwindigkeit derart applizierbar (also anwendbar), dass daraus ein Zusatz-Giermoment berechnet wird, durch welches die Wirkung des Reaktions-Giermomentes vermindert oder verstärkt werden kann.In addition, several characteristic maps are digitally stored in the additional device. These maps can be applied (i.e. applicable) on the basis of the calculated reaction yaw moment, on the basis of a determined coefficient of friction utilization and on the basis of a recorded driving speed in such a way that an additional yaw moment is calculated therefrom, which reduces or increases the effect of the reaction yaw moment can.
In Abhängigkeit des berechneten Zusatz-Giermomentes ist wenigstens ein Stellsignal zur Ansteuerung eines oder mehrerer Aktoren erzeugbar und ausgebbar, durch den oder durch die das Zusatz-Giermoment erzeugbar ist.As a function of the calculated additional yaw moment, at least one control signal for controlling one or more actuators can be generated and output, by means of which or by which the additional yaw moment can be generated.
Es ist ferner wenigstens eine Eingabevorrichtung im Innenraum des Kraftfahrzeugs vorhanden, über die die Auswahl eines gewünschten Fahrprofils möglich ist, derart, dass in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrprofils eines der Kennfelder zur Berechnung des Zusatz-Giermomentes applizierbar ist oder appliziert wird, also anwendbar ist oder angewendet wird.There is also at least one input device in the interior of the motor vehicle, via which the selection of a desired driving profile is possible, in such a way that, depending on the selected driving profile, one of the maps for calculating the additional yaw moment can be applied or is applied, i.e. is applicable or used will.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann eine Fahrdynamik-Regeleinheit zur allgemeinen Regelung einer Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs (also nicht nur während einer Kurvenfahrt) in Ergänzung zu einer Antiblockier-Einrichtung und einer Fahrzeug-Stabilisierungseinrichtung vorhanden sein. Dabei weist die Fahrdynamik-Regeleinheit wenigstens eine Schnittstelle zu Sensoren auf, mit denen Längs- und Querbeschleunigungen, ein Lenkwinkel sowie eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfassbar sind. Die Fahrdynamik-Regeleinheit weist ferner wenigstens eine Schnittstelle zu dem wenigstens einen Aktuator (bzw. zu einer diesen ansteuernde Steuereinheit) auf, mit dem das Zusatz-Giermoment erzeugbar ist.In an expedient embodiment of the motor vehicle, a driving dynamics control unit for general control of driving dynamics of the motor vehicle (i.e. not only while cornering) can be present in addition to an anti-lock device and a vehicle stabilization device. The driving dynamics control unit has at least one interface to sensors with which longitudinal and transverse accelerations, a steering angle and a driving speed of the motor vehicle can be detected. The driving dynamics control unit also has at least one interface to the at least one actuator (or to a control unit which controls it) with which the additional yaw moment can be generated.
Die zuvor beschriebene Zusatzvorrichtung ist in die Fahrdynamik-Regeleinheit integriert. Das heißt, die Zusatzvorrichtung und die Fahrdynamik-Regeleinheit sind in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefasst.The additional device described above is integrated into the driving dynamics control unit. That means the additional device and the driving dynamics Control units are combined in a common housing.
Abweichend davon ist es jedoch auch denkbar, dass eine Fahrdynamik-Regeleinheit zur allgemeinen Regelung einer Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs in Ergänzung zu einer Antiblockier-Einrichtung und einer Fahrzeug-Stabilisierungseinrichtung vorhanden ist, wobei die Zusatzvorrichtung als eigenständige, von der Fahrdynamik-Regeleinheit getrennte Vorrichtung ausgebildet ist. Das heißt, dass die Zusatzvorrichtung in einem separat von der Fahrdynamik-Regeleinheit montierbaren Gehäuse untergebracht ist.In contrast to this, however, it is also conceivable that a driving dynamics control unit for general control of driving dynamics of the motor vehicle is present in addition to an anti-lock device and a vehicle stabilization device, the additional device being designed as an independent device separate from the driving dynamics control unit . This means that the additional device is accommodated in a housing that can be mounted separately from the driving dynamics control unit.
In diesem Fall ist die Zusatzvorrichtung vorzugsweise über ein separates Netzwerk wenigstens mit den Sensoren zur Erfassung von Längs- und Querbeschleunigungen, zur Erfassung eines Lenkwinkels sowie zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit verbunden. Es besteht auch wenigstens eine signaltechnische Verbindung mit dem wenigstens einen Aktor bzw. mit dessen zugeordneter Steuereinheit zur Erzeugung des Zusatz-Giermomentes. Auf diese Weise kann die Wartbarkeit oder Austauschbarkeit der Zusatzvorrichtung erleichtert werden.In this case, the additional device is preferably connected via a separate network to at least the sensors for detecting longitudinal and transverse accelerations, for detecting a steering angle and for detecting a driving speed. There is also at least one signaling connection with the at least one actuator or with its associated control unit for generating the additional yaw moment. In this way, the maintainability or exchangeability of the additional device can be made easier.
Um jederzeit eine bedarfsgerechte Erzeugung des Zusatz-Giermomentes zu gewährleisten ist das Kraftfahrzeug bevorzugt mit mehreren Aktoren ausgestattet, die zur Erzeugung des Zusatz-Giermomentes geeignet sind. Dabei können die Aktoren radindividuell ansteuerbare Bremsen und/oder radindividuell ansteuerbare Kupplungen und/oder ein elektronisch regelbares Sperrdifferential umfassen. Es ist alternativ oder zusätzlich auch denkbar, dass die Aktoren durch einen Allradantrieb mit einem regelbaren Mittendifferential oder mit einer regelbaren Mittenkupplung ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Aktoren als aktive (also einzeln ansteuerbare) Stoßdämpfer ausgebildet sein.In order to ensure that the additional yaw moment is generated as required at all times, the motor vehicle is preferably equipped with several actuators that are suitable for generating the additional yaw moment. The actuators can include brakes that can be controlled individually for each wheel and / or clutches that can be controlled individually for each wheel and / or an electronically controllable locking differential. As an alternative or in addition, it is also conceivable that the actuators are formed by an all-wheel drive with a controllable center differential or with a controllable center clutch. Alternatively or additionally, the actuators can be designed as active (that is to say individually controllable) shock absorbers.
Dabei weist die Zusatzvorrichtung eine Arbitrierungseinheit auf, in der die Identität mehrerer Steuereinheiten abgelegt ist, die jeweils zur Ansteuerung eines der Aktoren dienen. Die Identität der Steuereinheiten kann beispielsweise jeweils über eine Netzwerkadresse eines Fahrzeugnetzwerkes angegeben werden, an dem die Steuereinheiten über einen Datenbus angeschlossen sind. In der Arbitrierungseinheit ist eine Auswahllogik abgelegt, mit der aus der Gesamtmenge der bekannten Steuereinheiten in Abhängigkeit des berechneten Zusatz-Giermomentes eine oder mehrere der Steuereinheiten auswählbar und mit der jeweils ein Stellsignal an das oder die ausgewählten Steuereinheiten ausgebbar ist.The additional device has an arbitration unit in which the identity of a plurality of control units is stored, each of which is used to control one of the actuators. The identity of the control units can, for example, be specified in each case via a network address of a vehicle network to which the control units are connected via a data bus. A selection logic is stored in the arbitration unit with which one or more of the control units can be selected from the total number of known control units depending on the calculated additional yaw moment and with which an actuating signal can be output to the selected control unit or units.
Schließlich soll mit der vorliegenden Erfindung auch eine Zusatzvorrichtung unter Schutz gestellt werden, welche in ein vorstehend beschriebenes Kraftfahrzeug einbaubar ist. Eine solche Zusatzvorrichtung weist ein Gehäuse auf, welches wenigstens mit einer Schnittstelle zum mittel- oder unmittelbaren Datenaustausch mit Sensoren versehen ist, die zur Erfassung von Längs- und Querbeschleunigungen, zur Erfassung eines Lenkwinkels sowie zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs dienen.Finally, the present invention is also intended to protect an additional device which can be installed in a motor vehicle described above. Such an additional device has a housing which is provided with at least one interface for direct or indirect data exchange with sensors which are used to detect longitudinal and transverse accelerations, to detect a steering angle and to detect a driving speed of a motor vehicle.
Die Schnittstelle kann beispielsweise zur Verbindung mit einem Datenbus (beispielsweise CAN-Bus) oder auch zur direkten Verbindung über ein Subnetzwerk mit den einzelnen Sensoren dienen.The interface can be used, for example, to connect to a data bus (for example CAN bus) or also to connect directly to the individual sensors via a subnetwork.
Das Gehäuse der Zusatzvorrichtung ist ferner mit wenigstens einer Schnittstelle zur mittel- oder unmittelbaren Kommunikation mit wenigstens einer Steuereinheit eines Aktors des Kraftfahrzeugs versehen, welcher zur Erzeugung eines Zusatz-Giermomentes dient. Ferner ist die Zusatzvorrichtung mit wenigstens einer Schnittstelle zum mittel- oder unmittelbaren Datenaustausch mit einer Eingabevorrichtung zur Auswahl eines Fahrprofils versehen.The housing of the additional device is also provided with at least one interface for direct or indirect communication with at least one control unit of an actuator of the motor vehicle, which is used to generate an additional yaw moment. Furthermore, the additional device is provided with at least one interface for the direct or indirect exchange of data with an input device for selecting a driving profile.
In der Zusatzvorrichtung ist ferner wenigstens physikalisches Datenmodell zur Abbildung des dynamischen Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs währen einer Kurvenfahrt abgelegt. So ist auf Basis einer erfassten Längsbeschleunigung ein laständerungsbedingtes Reaktions-Giermoment des Kraftfahrzeugs berechenbar.Furthermore, at least a physical data model for mapping the dynamic driving behavior of the motor vehicle during cornering is stored in the additional device. A yaw moment of reaction of the motor vehicle caused by load changes can be calculated on the basis of a detected longitudinal acceleration.
Des Weiteren sind in der Zusatzvorrichtung mehrere Kennfelder digital abgelegt. Diese Kennfelder sind auf Basis des berechneten Reaktions-Giermomentes, auf Basis eines ermittelten Reibwertausnutzungsgrades sowie auf Basis einer ermittelten Fahrgeschwindigkeit derart applizierbar (also anwendbar), dass daraus ein Zusatz-Giermoment berechnet wird, durch welches die Wirkung des Reaktions-Giermomentes vermindert oder verstärkt werden kann.In addition, several characteristic maps are digitally stored in the additional device. These maps can be applied (i.e. applicable) on the basis of the calculated reaction yaw moment, on the basis of a determined coefficient of friction utilization and on the basis of a determined driving speed in such a way that an additional yaw moment is calculated therefrom, which reduces or increases the effect of the reaction yaw moment can.
Die Zusatzvorrichtung ist dadurch und durch eine in ihr abgelegte Steuerlogik derart hergerichtet, dass durch sie auf Grund des Datenaustauschs mit den Sensoren das sich in einer Kurvenfahrt bei einer Laständerung einstellende Reaktions-Giermoment berechenbar ist. Darauf aufbauend ist durch die Zusatzvorrichtung wenigstens ein Stellsignal für wenigstens einen Aktor erzeugbar, mit dem das Zusatz-Giermoment erzeugt werden kann.The additional device is set up by means of this and by a control logic stored in it in such a way that it can be used to calculate the yaw moment reaction that occurs when cornering when there is a load change on the basis of the data exchange with the sensors. Building on this, the additional device can generate at least one control signal for at least one actuator with which the additional yaw moment can be generated.
Die Zusatzvorrichtung kann derart weitergebildet sein, dass sie eine Arbitrierungseinheit aufweist, in der die Identität mehrerer Steuereinheiten abgelegt ist, die jeweils zur Ansteuerung eines Aktors dienen, welcher zur Erzeugung eines Zusatz-Giermomentes geeignet ist. In der Arbitrierungseinheit ist eine Auswahllogik abgelegt, mit der aus der Gesamtmenge der bekannten Steuereinheiten in Abhängigkeit des berechneten Zusatz-Giermomentes eine oder mehrere der Steuereinheiten auswählbar sind, wobei an diese Steuereinheiten jeweils ein Stellsignal ausgebbar ist.The additional device can be developed in such a way that it has an arbitration unit in which the identity of a plurality of control units is stored, each of which is used to control an actuator which is suitable for generating an additional yaw moment. In the Arbitration unit stores a selection logic with which one or more of the control units can be selected from the total number of known control units as a function of the calculated additional yaw moment, a control signal being able to be output to each of these control units.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dadurch werden auch noch weitere Vorteile der Erfindung deutlich. Gleiche Bezugszeichen, auch in unterschiedlichen Figuren, beziehen sich auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile. Dabei werden entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht, auch wenn eine wiederholte Beschreibung oder Bezugnahme darauf nicht erfolgt. Die Figuren sind nicht oder zumindest nicht immer maßstabsgetreu. In manchen Figuren können Proportionen oder Abstände übertrieben dargestellt sein, um Merkmale eines Ausführungsbeispiels deutlicher hervorheben zu können.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the figures and are explained in more detail in the following description with reference to the figures. This also makes further advantages of the invention clear. The same reference symbols, even in different figures, relate to the same, comparable or functionally identical components. Corresponding or comparable properties and advantages are achieved, even if a repeated description or reference is not made. The figures are not, or at least not always, to scale. In some figures, proportions or distances can be exaggerated in order to be able to emphasize features of an exemplary embodiment more clearly.
Es zeigen, jeweils schematisch
-
1 ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens, während einer Kurvenfahrt, -
2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens, -
3 das Kraftfahrzeug gemäß 1 , während einer Kurvenfahrt mit Erzeugung eines Zusatz-Giermomentes, -
4 die nähere Darstellung eines Teilschrittes des Ablaufdiagramms gemäß2 , -
5 die nähere Darstellung eines weiteren Teilschrittes gemäß Ablaufdiagramm aus2 , -
6 die nähere Darstellung eines weiteren Teilschrittes gemäß Ablaufdiagramm aus2 , -
7 die Darstellung eines Momentendiagramms zur Veranschaulichung denkbarer Momentenverläufe, -
8 die Darstellung eines Funktionsschaubildes einer ESC-Einheit des Kraftfahrzeugs mit einer integrierten Zusatzvorrichtung zur Berechnung eines Zusatz-Giermomentes und -
9 die Darstellung eines Funktionsschaubildes einer separaten Zusatzvorrichtung zur Berechnung des Zusatz-Giermomentes.
-
1 a motor vehicle to carry out the procedure while cornering, -
2 a flow chart to explain the process, -
3 the motor vehicle according to1 , during cornering with generation of an additional yaw moment, -
4th the detailed representation of a sub-step of the flowchart according to2 , -
5 the detailed representation of a further sub-step according to theflowchart 2 , -
6th the detailed representation of a further sub-step according to theflowchart 2 , -
7th the representation of a moment diagram to illustrate conceivable moment curves, -
8th the representation of a functional diagram of an ESC unit of the motor vehicle with an integrated additional device for calculating an additional yaw moment and -
9 the representation of a functional diagram of a separate additional device for calculating the additional yaw moment.
Zunächst wird auf die
Das Kraftfahrzeug
Die ESC-Einheit
Ein Fahrzeugführer des Kraftfahrzeugs
Das Kraftfahrzeug
Alternativ oder ergänzend kann auch ein Aktor
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Kraftfahrzeug
In der dargestellten Figur bewegt sich das Kraftfahrzeug
- Ein Fahrzeugführer betätigt in der Kurve schlagartig das Fahrpedal, beschleunigt also zusätzlich. Hierdurch entstehen Veränderungen in den Radlasten, welche zu einem Reaktions-Giermoment führen, welches bei einem beispielsweise frontangetriebenen Kraftfahrzeug kurvenauswärts gerichtet ist.
Das Kraftfahrzeug 100 antwortet auf die Laständerung also mit einer Untersteuerung und treibt auf einer TrajektorieTu in Richtung kurvenaußen.
- A vehicle driver suddenly presses the accelerator pedal in the curve, i.e. accelerates additionally. This results in changes in the wheel loads which lead to a reaction yaw moment which, in a front-wheel drive motor vehicle, for example, is directed out of the curve. The
car 100 responds to the load change with an understeer and drifts on a trajectoryDo towards the outside of the curve.
Tritt hingegen der umgekehrte Lastfall auf, also wenn der Fahrzeugführer schlagartig das Fahrpedal freigibt, antwortet das Kraftfahrzeug
Die geschilderten Laständerungen führen zu auftretenden Änderungen in den Längs- und/oder Querbeschleunigungen
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens soll der Fahrzeugführer die Möglichkeit erhalten, das fahrdynamische Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs
Anhand des in der
So erfolgt in einem Verfahrensschritt
In einem Verfahrensschritt
In einem Verfahrensschritt
Um auf die jeweils denkbare, längsbeschleunigungsabhängige Laständerungsreaktion (wie bereits beschrieben) in geeigneter beziehungsweise gewünschter Weise zu antworten, wird in einem Verfahrensschritt
In Abhängigkeit des berechneten Zusatz-Giermomentes wird in einem Verfahrensschritt
Dies führt schließlich dazu, dass durch die Verstellung des oder der Aktuatoren
Anhand der
Bedingt durch die Laständerung wird beim Kraftfahrzeug
Je nachdem, welches Fahrprofil nun vom Fahrzeugführer ausgewählt wurde, sind folgende Fälle denkbar:
- • Es wird durch das Kraftfahrzeug ein Zusatz-Giermoment erzeugt, welches dem Reaktions-Giermoment
MGR entgegenwirkt und somit die Laständerungsreaktion desKraftfahrzeugs 100 in ihrer Wirkung vermindert. Beispielsweise können ein Zusatz-GiermomentMGZ1 oder ein Zusatz-GiermomentMGZ2 berechnet werden. Das Zusatz-GiermomentMGZ1 vermindert das Reaktions-GiermomentMGR soweit, dass dieses ausgeglichen wird. Das Zusatz-GiermomentMGZ2 gleicht die Wirkung der Laständerungsreaktion nur teilweise aus. - • Es wird ein Zusatz-Giermoment
MGZ3 erzeugt, welches in Richtung des Reaktions-GiermomentesMGR gerichtet ist. Hierdurch kann also die Laständerungsreaktion desKraftfahrzeugs 100 in ihrer Wirkung sogar noch verstärkt werden.
- • An additional yaw moment is generated by the motor vehicle, which is the reaction yaw moment
MGR counteracts and thus the load change reaction of themotor vehicle 100 diminished in their effect. For example, an additional yaw momentMGZ1 or an additional yaw momentMGZ2 be calculated. The additional yaw momentMGZ1 reduces the yaw moment of reactionMGR to the extent that this is compensated for. The additional yaw momentMGZ2 only partially offsets the effect of the load change response. - • There is an additional yaw moment
MGZ3 generated, which in the direction of the reaction yaw momentMGR is directed. As a result, the load change reaction of the motor vehicle can100 their effect can even be enhanced.
Anhand der
So erfolgt in einem Verfahrensschritt
In einem Verfahrensschritt
Mit Hilfe der erfassten Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs
Die Reibwertausnutzung ist ein Maß dafür, wie viel Prozent von der an den Rädern
Die Berechnung einer solchen Reibwertausnutzung beruht auf komplizierten, empirischen Formeln und ist an sich bekannt. Sie braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden.The calculation of such a coefficient of friction utilization is based on complex, empirical formulas and is known per se. It therefore does not need to be explained in more detail here.
Schließlich wird in einem Verfahrensschritt
Die Berechnung des Reaktions-Giermomentes
Anhand der
So erfolgt in einem Verfahrensschritt S4-1 zunächst eine Abfrage, welches Fahrprofil vom Fahrzeugführer ausgewählt wurde. Es ist beispielsweise denkbar, dass der Fahrzeugführer die Möglichkeit hat, über die Eingabevorrichtung
Je nach ausgewähltem Fahrprofil erfolgt in einem Verfahrensschritt
Daraus wird im Verfahrensschritt S4-3 ein fahrprofilabhängiges Zusatz-Giermoment
In einem Verfahrensschritt S4-4 erfolgt eine Abfrage, ob der ermittelte Radwertausnutzungsgrad angesichts des einzustellenden Zusatz-Giermomentes
Die
In einem Verfahrensschritt
Entsprechend des Ergebnisses erfolgt im Verfahrensschritt S5-3 eine Auswahl eines oder mehrerer der Aktoren
Der Verfahrensschritt
Anhand der
Auf Grund einer durchgeführten Fahrprofilauswahl des Fahrzeugführers können rein beispielhaft folgende Zusammenhänge in den Momentenverläufen auftreten:
- So sind eine Momentenkennlinie
N für das ausgewählte Fahrprofil „Normal“, eine MomentenkennlinieK für das ausgewählte Fahrprofil „Komfort“ und zwei MomentenkennlinienSP1 undSP2 für ein ausgewähltes Fahrprofil „Sport“ eingezeichnet.
- Such are a torque curve
N for the selected driving profile "normal", a torque characteristicK for the selected "Comfort" driving profile and two torque characteristicsSP1 andSP2 drawn in for a selected “Sport” driving profile.
Es ist ersichtlich, dass bei der Momentenkennlinie
Bei der Momentenkennlinie
Schließlich wird im Falle der Momentenkennlinie
Bei der der Momentenkennlinie
Mit Hilfe der
Dazu weist die Fahrdynamik-Regeleinheit
Die Zusatzvorrichtung
Auf Grund von Sensorsignalen
Die Arbitrierungseinheit
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel einer in die ESC-Einheit
Wie anhand von
Die Zusatzvorrichtung
Auf Basis von den Sensoren
Eine Kommunikation der Zusatzgiermoment-Berechnungsvorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ESC-EinheitESC unit
- 22
- BeschleunigungssensorenAccelerometers
- 33
- RaddrehzahlsensorenWheel speed sensors
- 44th
- LenkwinkelsensorSteering angle sensor
- 55
- HydraulikleitungenHydraulic lines
- 6a-6d6a-6d
- Aktoren (Bremsen)Actuators (brakes)
- 77th
- Aktor (elektronisch regelbare Differentialsperre)Actuator (electronically controllable differential lock)
- 88th
- Fahrzeug-BordsystemVehicle on-board system
- 8a8a
- EingabevorrichtungInput device
- 99
- Schwerpunktmain emphasis
- 1010
- Antiblockiereinheit (ABS)Anti-lock unit (ABS)
- 1111
- StabilisierungseinheitStabilization unit
- 1212th
- Fahrdynamik-RegeleinheitDriving dynamics control unit
- 12a12a
- Hilfsgrößen-BereitstellungseinheitAuxiliary quantities provision unit
- 12b12b
- integrierte Zusatzvorrichtungintegrated additional device
- 12c12c
- AktuatorschnittstelleActuator interface
- 1313th
- Datenbus (CAN)Data bus (CAN)
- 1414th
- separate Zusatzvorrichtungseparate additional device
- 1515th
- Subnetzwerk (LIN)Subnetwork (LIN)
- 1616
- Subnetzwerk (LIN)Subnetwork (LIN)
- 100100
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 120120
- SensorsignaleSensor signals
- 121121
- HilfsgrößenAuxiliary variables
- 122122
- SpeichereinheitStorage unit
- 123123
- LogikeinheitLogic unit
- 124124
- ArbitrierungseinheitArbitration unit
- 125125
- StellsignaleControl signals
- 140140
- SpeichereinheitStorage unit
- 141141
- LogikeinheitLogic unit
- 142142
- AktuatorschnittstelleActuator interface
- ayay
- QuerbeschleunigungLateral acceleration
- axax
- LängsbeschleunigungLongitudinal acceleration
- KK
- Momentenkennlinie bei ausgewähltem Fahrprofil „Komfort‟ Torque characteristic with the selected driving profile "Comfort"
- MGRMGR
- Reaktions-GiermomentReaction yaw moment
- MGZMGZ
- Zusatz-GiermomentAdditional yaw moment
- MGZ1MGZ1
- ausgleichendes Zusatz-Giermomentcompensating additional yaw moment
- MGZ2MGZ2
- verminderndes Zusatz-Giermomentreducing additional yaw moment
- MGZ3MGZ3
- verstärkendes Zusatz-Giermomentreinforcing additional yaw moment
- NN
- Momentenkennlinie bei ausgewähltem Fahrprofil „Normal“Torque characteristic with the selected driving profile "Normal"
- RARA
- Reibwertausnutzungsgrad Coefficient of friction utilization
- SP1, SP2SP1, SP2
- Momentenkennlinien bei ausgewähltem Fahrprofil „Sport“Torque characteristics with the "Sport" driving profile selected
- S1-S6S1-S6
- VerfahrensschritteProcedural steps
- S3-1 bis S3-3S3-1 to S3-3
- VerfahrensschritteProcedural steps
- S4-1 bis S4-5S4-1 to S4-5
- VerfahrensschritteProcedural steps
- S4-2a bis S4-2cS4-2a to S4-2c
- VerfahrensschritteProcedural steps
- S5-1 bis S5-3S5-1 to S5-3
- Verfahrensschritte Procedural steps
- TT
- gewünschte Trajektoriedesired trajectory
- TuDo
- Trajektorie beim UntersteuernUndersteer trajectory
- TüDoor
- Trajektorie beim ÜbersteuernOversteer trajectory
- VRVR
- VorderräderFront wheels
- HRMR
- HinterräderRear wheels
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 0792782 A1 [0002]EP 0792782 A1 [0002]
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-
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