FR3029861A1 - Procede d'estimation d'un couple resistif global genere par un moteur a combustion interne hors injection pendant le fonctionnement d'un moteur electrique, procede de commande et vehicule associes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'estimation, dans un groupe motopropulseur hybride (1) comprenant un moteur à combustion interne (10) couplé à un moteur électrique (11), d'un couple résistif global (Cg) généré par le moteur à combustion interne hors injection pendant le fonctionnement du moteur électrique selon lequel, a) on détermine une position (φ) du moteur à combustion interne, une première pression d'admission (P1) des gaz circulant dans un conduit d'admission du moteur à combustion interne, et une deuxième pression carter (P2) des gaz contenus dans l'enceinte carter du moteur à combustion interne, b) on déduit le couple résistif global généré par le moteur à combustion interne en fonction de la position du moteur à combustion interne, de la première pression d'admission et de la deuxième pression carter déterminées à l'étape a). Elle concerne également un procédé de commande et un véhicule automobile associés.
Description
1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des 5 groupes motopropulseurs hybrides comprenant un moteur électrique et un moteur à combustion interne. Elle concerne plus précisément un procédé d'estimation, dans un groupe motopropulseur hybride comprenant un moteur à combustion interne couplé à un moteur électrique, d'un couple résistif global généré par le moteur à combustion 10 interne lors d'un fonctionnement de ce groupe motopropulseur hybride dans lequel le moteur électrique fonctionne et le moteur à combustion interne est hors injection. Elle trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride 15 comprenant un moteur à combustion interne couplé à un moteur électrique, lors d'un fonctionnement de ce groupe motopropulseur hybride dans lequel le moteur électrique fonctionne et le moteur à combustion interne est hors injection. Elle concerne enfin un véhicule automobile hybride comprenant une unité de commande pilotant un groupe motopropulseur hybride comportant un 20 moteur à combustion interne couplé à un moteur électrique. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les véhicules automobiles dits « hybrides » sont propulsés par des groupes motopropulseurs hybrides comprenant un moteur à combustion interne et un moteur électrique contrôlés par une unité de commande électronique. 25 L'unité de commande électronique permet d'interpréter les demandes d'accélération ou de freinage d'un conducteur du véhicule automobile, et de les traduire en termes de consignes de couples que doivent générer le moteur à combustion interne et le moteur électrique sur une même chaîne de transmission agencée pour faire tourner les roues dudit véhicule. 30 Pour des architectures de groupe motopropulseur hybride dans lesquelles le moteur à combustion interne et le moteur électrique sont couplés l'un à l'autre en amont de la chaîne de transmission entraînant les roues, le couple généré par le moteur électrique peut entraîner à la fois ladite chaîne de transmission et l'arbre moteur du moteur à combustion interne. 3029861 2 Ce phénomène est problématique lorsque l'on souhaite assurer le déplacement du véhicule automobile hybride en ne sollicitant que le moteur électrique, le moteur à combustion interne étant alors hors injection. En effet, le fonctionnement du moteur électrique, lorsqu'il entraîne la 5 chaîne de transmission pour faire avancer le véhicule, provoque également des mouvements relatifs des pièces internes du moteur à combustion interne, notamment un mouvement des pistons à l'intérieur des cylindres. Le mouvement relatif des pièces du moteur à combustion interne génère un couple résistif global sur la chaîne de transmission, qui s'oppose au couple 10 exercé par le moteur électrique pour faire avancer le véhicule. L'effet de ce couple résistif global sur la chaîne de transmission est désagréable pour le conducteur qui ressent des à-coups. En outre, ce couple résistif global peut rendre le véhicule automobile hybride difficilement contrôlable dans la mesure où il provoque de fortes variations de l'accélération. 15 Afin de permettre une gestion de ce couple résistif global par l'unité de commande électronique du véhicule, il est connu de déterminer une cartographie de ce couple résistif global en fonction de la position du moteur à combustion interne. Cette cartographie étant intégralement prédéterminée, le couple résistif 20 global cartographié ne tient pas compte des autres paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne. Le couple résistif global ne peut donc être déterminé avec précision. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la 25 présente invention propose un procédé d'estimation dudit couple résistif global, selon lequel ce couple résistif global est déterminé en tenant compte de différents paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé d'estimation, dans un groupe motopropulseur hybride comprenant un moteur à 30 combustion interne couplé à un moteur électrique, d'un couple résistif global généré par le moteur à combustion interne hors injection pendant le fonctionnement du moteur électrique selon lequel, a) on détermine une position du moteur à combustion interne, une première pression d'admission de gaz circulant dans une ligne d'admission du 3029861 3 moteur à combustion interne, et une deuxième pression carter des gaz contenus dans une enceinte carter du moteur à combustion interne, b) on déduit le couple résistif global généré par le moteur à combustion interne en fonction de la position du moteur à combustion interne, de la première pression d'admission et de la deuxième pression carter déterminées à l'étape a). Ainsi, le procédé d'estimation selon l'invention permet de tenir compte de la première pression d'admission de gaz dans les cylindres et de la pression dans l'enceinte carter du moteur à combustion interne. En particulier, le procédé d'estimation selon l'invention autorise une estimation du couple résistif global en temps réel, en tenant compte de l'évolution temporelle des paramètres du moteur, notamment de la première pression d'admission et de la deuxième pression carter. Le couple résistif global généré par le moteur à combustion interne est ainsi évalué avec plus de précision et de fiabilité.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé d'estimation conforme à l'invention sont les suivantes : - le moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre, on détermine, à l'étape b), un couple résistif généré par ledit au moins un cylindre et on en déduit le couple résistif global généré par le moteur à combustion interne ; - on détermine une position d'un piston dudit au moins un cylindre ainsi qu'une vitesse de déplacement associée à ce piston en fonction de la position du moteur à combustion interne déterminée à l'étape a), et on en déduit le couple résistif généré par ledit au moins un cylindre ; - la position du piston dudit au moins un cylindre est lue dans une cartographie en fonction de la position du moteur à combustion interne ; - la vitesse de déplacement associée au piston dudit au moins un cylindre est déterminée en dérivant par rapport au temps la position du piston ; - à l'étape b), on calcule une troisième pression des gaz dans ledit au moins un cylindre en fonction de ladite première pression d'admission déterminée à l'étape a), de la géométrie dudit au moins un cylindre, et de la position du piston dudit au moins un cylindre, et on en déduit le couple résistif généré par ledit au moins un cylindre ; - à l'étape a), on détermine un régime de fonctionnement du moteur à combustion interne et, à l'étape b), on corrige le couple résistif global à l'aide d'un 3029861 4 premier facteur correctif déterminé en fonction du régime de fonctionnement du moteur à combustion interne déterminé à l'étape a) ; - à l'étape a), on détermine, en outre, une température dans le moteur à combustion interne et, à l'étape b), on corrige le couple résistif global à l'aide d'un 5 second facteur correctif déterminé en fonction de ladite température déterminée à l'étape b). L'invention propose également un procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride comprenant un moteur à combustion interne couplé à un moteur électrique, lors d'un fonctionnement de ce groupe motopropulseur hybride 10 dans lequel le moteur électrique fonctionne et le moteur à combustion interne est hors injection, selon lequel, c) on estime le couple résistif global généré par le moteur à combustion interne hors injection pendant le fonctionnement du moteur électrique selon le procédé d'estimation tel que décrit précédemment, 15 d) on commande le moteur électrique selon une consigne de couple égale à un couple de traction auquel est soustrait ledit couple résistif global estimé à l'étape c). L'invention concerne également un véhicule automobile hybride comprenant une unité de commande pilotant un groupe motopropulseur hybride 20 comportant un moteur à combustion interne couplé à un moteur électrique, le moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre, un moyen de détermination d'une position du moteur à combustion interne, un moyen de détermination d'une première pression d'admission de gaz dans ledit au moins un cylindre, un moyen de détermination d'une deuxième pression des gaz dans une 25 enceinte carter entourant ledit au moins un cylindre, dans lequel l'unité de commande est programmée pour mettre en oeuvre le procédé d'estimation tel que décrit précédemment et/ou le procédé de commande tel que décrit précédemment. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION 30 La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'une chaîne de traction 3029861 5 comprenant un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile hybride selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale selon le plan P de la figure 1 d'un cylindre du moteur à combustion interne du groupe 5 motopropulseur hybride de la figure 1 ; - la figure 3 est un diagramme des étapes d'un procédé de commande conforme à l'invention mis en oeuvre pour piloter le groupe motopropulseur hybride de la figure 1 ; - la figure 4 est un diagramme des étapes d'un procédé d'estimation du 10 couple résistif global selon l'invention ; - la figure 5 représente l'évolution, en fonction du temps, des couples générés par le moteur à combustion interne (traits pointillés) et par le moteur électrique (trait plein) au cours d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de commande selon l'invention ; 15 - la figure 6 représente l'évolution, en fonction du temps, du régime de fonctionnement du moteur à combustion interne du groupe motopropulseur hybride de la figure 1 au cours de l'exemple de mise en oeuvre du procédé de commande de la figure 5; et - la figure 7 représente l'évolution, en fonction du temps, du paramètre 20 d'enfoncement de la pédale d'accélération du véhicule automobile hybride selon l'invention au cours de l'exemple de mise en oeuvre du procédé de commande de la figure 5. Dispositif Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une chaîne de traction 25 hybride 1000 d'un véhicule automobile hybride, qui comprend un groupe motopropulseur hybride 1, une unité de commande électronique 2, une chaîne de transmission mécanique 3, une batterie 4, et un circuit électronique de puissance 5. La chaîne de traction 1 permet la mise en mouvement du véhicule 30 automobile hybride correspondant conformément aux demandes d'accélération et de freinage du conducteur 8. Celui-ci interagit avec la chaîne de traction 1 par l'intermédiaire des pédales d'accélération 7 et de freinage (non représenté). Les demandes d'accélération ou de freinage du conducteur 8 sont transmises à l'unité de commande électronique 2 comme cela est représenté 3029861 6 schématiquement sur la figure 1. Cette unité de commande électronique 2 est programmée pour traduire ces demandes d'accélération ou de freinage en une consigne de couple de traction à produire par le groupe motopropulseur hybride 1. Le groupe motopropulseur hybride 1 est adapté à générer un couple de 5 traction Ct de manière à mettre en mouvement le véhicule automobile hybride par l'intermédiaire de la chaîne de transmission mécanique 3. Le groupe motopropulseur hybride 1 comprend un moteur thermique de type moteur à combustion interne 10, et un moteur électrique 11. Le moteur électrique 11 autorise la conversion d'une énergie électrique 10 en une énergie mécanique, et inversement, au moyen d'un premier arbre moteur 110 relié à la chaîne de transmission mécanique 3. Le moteur électrique 11 est alimenté électriquement par la batterie 4 comprenant une pluralité d'accumulateurs, par l'intermédiaire du circuit électronique de puissance 5. Cela correspond au fonctionnement en traction du 15 moteur électrique 11. C'est ce fonctionnement qui est représenté schématiquement par des flèches sur la figure 1. Lorsqu'il fonctionne comme un générateur, le moteur électrique 11 peut également charger la batterie 4 par l'intermédiaire du circuit électronique de puissance 5.
20 Le circuit électronique de puissance 5 comprend différents composants électroniques, réalisant par exemple une fonction hacheur, une fonction onduleur, ou toute autre fonction classique d'électronique de puissance. Le moteur à combustion interne 10 permet de convertir une énergie thermique en une énergie mécanique au moyen d'un second arbre moteur 104 25 relié à la chaîne de transmission mécanique 3. Comme représenté sur la figure 1, le moteur à combustion interne 10 est logé dans une enceinte 105 dite enceinte carter 105. Il est pourvu d'un vilebrequin 102 et de pistons 101 logés dans des cylindres 100.
30 Ici, le moteur à combustion interne 10 comprend quatre pistons 101 chacun logé dans un cylindre 100. En variante, le moteur à combustion interne peut comprendre un nombre différent de cylindre. Il en comporte au moins un. De manière classique, chaque cylindre 100 renferme une chambre de 3029861 7 combustion 106 délimitée d'un côté par une culasse 103, et de l'autre par une extrémité du piston 101. Cela est représenté schématiquement sur les figures 1 et 2. Chaque culasse 103 est munie d'une première soupape reliée à une 5 ligne d'admission permettant l'admission de gaz d'admission dans la chambre de combustion 106, d'une deuxième soupape reliée à une ligne d'injection permettant l'injection de carburant dans la chambre de combustion 106, et d'une troisième soupape reliée à une ligne d'échappement permettant l'évacuation des gaz brulés vers l'extérieur de la chambre de combustion 106. Les première, deuxième et 10 troisième soupapes ainsi que les lignes d'admission, d'injection, et d'échappement ne sont pas représentées ici. En variante, chaque culasse 103 peut être munie de deux soupapes : une première soupape permettant l'admission d'un mélange gaz d'admission/carburant dans la chambre de combustion 106, et une deuxième 15 soupape permettant l'évacuation des gaz brûlés vers la ligne d'échappement. Comme représenté schématiquement sur la figure 2, de façon classique, chaque piston 101 est adapté à se déplacer dans le cylindre 100 correspondant, de façon rectiligne, selon un axe de translation X, entre une position haute xh et une position basse xb, de sorte que le volume 01 de la chambre de combustion 20 106 varie au cours du temps. Le mouvement rectiligne de chaque piston 101 est traduit en un mouvement de rotation du vilebrequin 102 autour d'un axe de rotation Y par l'intermédiaire d'une bielle 1020 et d'une manivelle 1021 associées à chaque piston 101 de chaque cylindre 100.
25 La bielle 1020 est associée à l'une de ses extrémités au piston 101 et à l'autre extrémité à la manivelle 1021. La manivelle 1021 est reliée à l'une de ses extrémités à la bielle 1020 et à l'autre extrémité au vilebrequin 102. La trajectoire circulaire TC de l'extrémité commune E de la bielle 1020 et de la manivelle 1021 est représentée en pointillés sur la figure 2.
30 Ainsi, le mouvement des pistons 101 entraîne la rotation du vilebrequin 102 et inversement. Par ailleurs, le vilebrequin 102 étant relié audit second arbre moteur 104, le mouvement des pistons 101 entraîne la rotation du second arbre moteur 104, et inversement. En outre, le mouvement rectiligne de chaque piston 101 est associé à 3029861 8 une vitesse de déplacement V du piston 101. Ainsi, la vitesse de déplacement V des pistons 101 est corrélée à la vitesse de rotation w du vilebrequin 102 et du second arbre moteur 104, et inversement.
5 En outre, le mouvement de chaque piston 101 dans chaque cylindre 100 est déphasé en ce sens que, à un instant t, tous les pistons 101 ne sont pas nécessairement à la même position x le long de l'axe de translation X. On définit une position cp du moteur à combustion interne 10 comme l'angle cp décrit par la manivelle 1021 de l'un des cylindres 100 du moteur à 10 combustion interne lorsque le piston 101 associé passe de sa position haute xh à une position x quelconque, ce qui correspond à un mouvement de l'extrémité commune E de la manivelle 1021 et de la bielle 1020 entre la position de cette extrémité commune E appelée point mort haut PMH, qui correspond à la position haute xh du piston, et la position de cette extrémité commune E qui correspond à 15 la position x du piston. Ainsi, la position x du piston 101 et la position cp du moteur à combustion interne 10 sont reliées. En outre, les positions relatives des manivelles 1021 de chaque cylindre 100 du moteur à combustion interne 10 sont prédéterminées et fixes. La 20 détermination de la position cp du moteur à combustion interne 10 donne ainsi accès à la position angulaire de la manivelle 1021 de chaque cylindre 100 du moteur à combustion interne 10. Plus précisément, ici, les angles décrivant les positions des manivelles 1021 sont décalés d'un angle égal à -rr radians les uns par rapport aux autres le 25 long de l'axe Y de rotation du vilebrequin 102, de sorte que l'angle décrivant la position d'une manivelle 1021 est déphasé de ±-rr radians de l'angle décrivant la position de la manivelle 1021 voisine. Ainsi, pour un moteur à combustion interne comprenant n cylindres, les angles décrivant les positions des manivelles sont décalés de 4-rr/n radians les uns 30 par rapport aux autres le long de l'axe de rotation du vilebrequin, de sorte que l'angle décrivant la position d'une manivelle est déphasé de ±4-rrin radians de l'angle décrivant la position de la manivelle voisine. Ainsi, la position cp du moteur à combustion interne 10 est reliée à l'angle décrivant la position de chacune des manivelles 1021, et par conséquent à la 3029861 9 position x de chacun des pistons 101. D'autre part, dans la position haute xh de chaque piston 101 dans chaque cylindre 100, la chambre de combustion 106 présente un volume résiduel 02 correspondant au volume minimal de la chambre de combustion 106.
5 On peut ainsi définir le volume 01 de la chambre de combustion 106 pour la position x du piston 101 comme étant égal au volume résiduel 02 de la chambre de combustion 106 auquel on ajoute le produit de la position du piston x et du quart du carré du diamètre intérieur d du cylindre 100 multiplié par la constante Tr.
10 Autrement dit, on peut définir le volume 01 de la chambre de combustion 106 selon la formule : 01 = 02 + errd2/4. Egalement, chaque piston 101 est adapté à se déplacer dans un volume de déplacement 03. Le volume de déplacement 03 est déterminé par la 15 géométrie du cylindre 100, c'est-à-dire à l'aide d'au moins une caractéristique géométrique du cylindre 100. Par exemple, ici, la caractéristique géométrique du cylindre 100 est le diamètre interne d de ce cylindre 100. On peut aussi inclure dans les caractéristiques géométriques du cylindre 100 le rayon r de la trajectoire circulaire 20 TC décrit par la rotation de la manivelle 1021 associée à ce cylindre 100. Le volume de déplacement 03 est déterminé comme étant égal au double du produit du rayon r de la trajectoire circulaire TC décrit par la rotation de la manivelle 1021 et du quart du carré du diamètre interne d du cylindre 100 multiplié par la constante u.
25 Autrement dit, on peut déterminer le volume de déplacement 03 selon la formule : 03 = 2*r*Trd2/4. Par ailleurs, le groupe motopropulseur hybride 1 est agencé selon une architecture dite « parallèle », en ce sens que le moteur à combustion interne 10 30 et le moteur électrique 11 peuvent imposer simultanément un couple de traction sur la chaîne de transmission mécanique 3. En outre, dans l'exemple représenté ici, le moteur à combustion interne 10 et le moteur électrique 11 soient couplés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une courroie 111. Il s'agit ici d'un groupe motopropulseur hybride du type mild-hybrid 3029861 10 avec un alterno-démarreur entraîné par cette courroie 111. En variante, on pourrait envisager que le moteur à combustion interne 10 et le moteur électrique 11 sont couplés par l'intermédiaire d'une chaîne, ou d'un engrenage, ou par l'intermédiaire de tout autre moyen classique de couplage 5 connu de l'homme du métier. La chaîne de transmission mécanique 3 est positionnée entre le groupe motopropulseur 1 et les roues 6 du véhicule automobile hybride. La chaîne de transmission mécanique 3 fait partie d'une boîte de vitesse 30 du véhicule automobile hybride.
10 Ainsi, la chaîne de transmission mécanique 3 comprend différents rapports de réductions 31 permettant de mettre en rotation les roues 6 du véhicule automobile hybride, de moduler la vitesse de rotation de ces roues 6, et par suite de moduler la vitesse du véhicule automobile hybride. L'unité de commande électronique 2 est programmée pour traduire les 15 demandes d'accélération ou de freinage du conducteur 8 du véhicule automobile hybride en termes de couple de traction Ct à générer. Elle est également programmée pour répartir le couple de traction Ct à générer entre le moteur à combustion interne 10 et le moteur électrique 11 en fonction notamment de la charge de la batterie 4, des conditions de roulage, du régime de fonctionnement R 20 du moteur à combustion interne 10, et de paramètres de pression et de température du groupe motopropulseur hybride 1. L'unité de commande électronique 2 comprend à cet effet un calculateur ayant des interfaces d'entrée et des interfaces de sortie. Grâce aux interfaces d'entrée, le calculateur de l'unité de commande 25 électronique 2 est adapté à recevoir de différents capteurs des signaux d'entrée relatifs au fonctionnement du groupe motopropulseur hybride 1, et aux demandes du conducteur 8. Ainsi, l'unité de commande électronique 2 reçoit les informations suivantes : 30 - le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10, - la température T du moteur à combustion interne 10, - la première pression d'admission P1 de gaz dans les cylindres 100 du moteur à combustion interne 10, - la deuxième pression carter P2, c'est-à-dire la pression des gaz dans 3029861 11 l'enceinte carter 105 du moteur à combustion interne 10, - le paramètre d'enfoncement de la pédale d'accélération 7 du véhicule automobile hybride, paramètre qui rend compte des demandes du conducteur 8 (accélération, freinage... ).
5 Le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 correspond à la vitesse de rotation w du vilebrequin 102 exprimée en tours par minute. Le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 correspond également à la vitesse de rotation w du second arbre moteur 104 du moteur à combustion interne 10. On peut également définir un régime de 10 fonctionnement électrique Re du moteur électrique 11 qui correspond à la vitesse de rotation we du premier arbre moteur 110 du moteur électrique 11. S'agissant d'une architecture dite « parallèle », le régime de fonctionnement électrique Re du moteur électrique 11 et le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 sont liés l'un à l'autre.
15 La température T est mesurée à l'aide d'un capteur de température situé dans le moteur à combustion interne 10. La première pression d'admission P1 est mesurée à l'aide d'un capteur de pression situé sur la ligne d'admission des gaz dans les cylindres 100. La deuxième pression carter P2 est mesurée à l'aide d'un capteur de 20 pression situé dans l'enceinte carter 105 du moteur à combustion interne 10. En variante, la deuxième pression carter P2 pourrait aussi être estimée à partir du régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10, d'une valeur représentative de la température T du moteur à combustion interne 10, de la première pression d'admission P1 et/ou de la pression atmosphérique.
25 L'unité de commande électronique 2 est programmée pour produire des signaux de sortie, notamment une première consigne de couple de traction que doit générer le moteur électrique 11 et une seconde consigne de couple de traction que doit générer le moteur à combustion interne 10 pour que le couple de traction global Ct appliqué au roues 6 du véhicule automobile hybride réponde aux 30 demandes du conducteur 8. La première consigne de couple de traction à générer par le moteur électrique 11 est traduite en puissance électrique par le circuit électronique de puissance 5, ce dernier assurant l'élaboration de grandeurs électriques (tension et courant) permettant la commande dudit moteur électrique 11.
3029861 12 La seconde consigne de couple de traction à générer par le moteur à combustion interne 10 est traduite en termes de quantités de carburant et de gaz d'admission à injecter dans les cylindres 100. L'unité de commande électronique 2 est adaptée à transmettre ces 5 signaux de sortie aux différents organes de la chaîne de traction 1000, notamment aux soupapes de la culasse 103 de chaque cylindre 100 du moteur à combustion interne 10, et au moteur électrique 11 par l'intermédiaire du circuit électronique de puissance 5. Procédé 10 Sur les figures 5, 6 et 7, on a illustré le fonctionnement du véhicule automobile hybride selon l'invention pendant un exemple de mise en oeuvre d'un procédé de commande du groupe motopropulseur de ce véhicule selon l'invention. Cet exemple de mise en oeuvre comprend des première, deuxième, troisième et quatrième périodes de fonctionnement I, II, III, IV du véhicule 15 automobile hybride. Dans la suite de la description, nous nous intéresserons plus particulièrement à la commande du groupe motopropulseur hybride 1 du véhicule automobile hybride lors d'un fonctionnement dans lequel seul le moteur électrique 11 est sollicité par l'unité de commande électronique 2 en vue de la traction du 20 véhicule automobile hybride. Le moteur à combustion interne 10 est alors dit « hors injection », en ce sens qu'il ne reçoit pas d'apport de carburant. Le moteur électrique 11 fonctionne en traction. Un tel fonctionnement du véhicule automobile hybride est plus communément appelé le fonctionnement en mode « zéro émission » du véhicule 25 automobile hybride, puisque, en l'absence d'injection de carburant dans le moteur à combustion interne, aucun gaz d'échappement n'est émis par le véhicule. Ce mode zéro émission est illustré par les première, deuxième et troisième périodes de fonctionnement I, II et III des figures 5, 6 et 7. On peut envisager que ce fonctionnement en mode zéro émission soit 30 activé sur le véhicule automobile hybride en roulage ou à l'arrêt, lorsque le conducteur 8 souhaite faire des manoeuvres à basse vitesse. Le mode zéro émission est ici activé par l'unité de commande électronique 2 automatiquement, par exemple en fonction du régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10, par exemple pour un 3029861 13 régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 supérieur à 500 tours par minute. En variante, le mode zéro émission peut être activé par le conducteur 8, par exemple en appuyant sur un bouton.
5 La mise en oeuvre de ce mode zéro émission dans lequel le moteur électrique 11 assure seul le déplacement du véhicule automobile hybride présente un intérêt particulier lorsque la vitesse de celui-ci est faible, en particulier lorsque la vitesse du véhicule automobile hybride est inférieure à une vitesse seuil, ladite vitesse seuil étant par exemple inférieure à 10 kilomètres par heure.
10 Par exemple, au démarrage du véhicule, grâce à la chaîne de traction hybride 1000, il est possible d'assurer le déplacement du véhicule automobile hybride depuis une vitesse nulle au seul moyen du moteur électrique 11, le moteur électrique 11 pouvant fournir un couple de traction Ct à partir d'une vitesse de rotation we du premier arbre moteur 110 nulle.
15 Au contraire, le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 doit atteindre un certain seuil Rs avant que la combustion du carburant dans la chambre de combustion 106 de chaque cylindre 100 ne puisse être déclenchée. A cet effet, l'unité de commande électronique 2 du véhicule automobile 20 est programmée pour commander le groupe motopropulseur hybride 1 du véhicule automobile hybride pour déterminer, dans une première étape F1 représentée sur la figure 3, la demande de couple du conducteur 8, ainsi que le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10. Pour rappel, la demande de couple du conducteur 8 est déterminée par 25 l'unité de commande électronique 2 en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélération 7. Par exemple, lors de la première période de fonctionnement I représentée sur les figures 5, 6 et 7, le conducteur 8 ne demande aucune accélération : les couples générés par les moteurs thermique et électrique 10, 11, 30 le régime de fonctionnement R et le paramètre d'enfoncement de la pédale d'accélération 7 sont nuls. Par contre, lors de la deuxième période de fonctionnement II, le conducteur 8 appuie légèrement sur la pédale d'accélération 7 (figure 7) : les couples générés par les moteurs thermique et électrique 10, 11 (figure 5) et le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 3029861 14 varient pendant cette phase de transition (figure 6). Dans une deuxième étape F2, l'unité de commande électronique 2 détermine le couple de traction Ct que le groupe motopropulseur hybride 1 doit générer afin de répondre à la demande de couple du conducteur 8.
5 Dans cette deuxième étape F2, le couple de traction Ct que doit générer le groupe motopropulseur hybride 1 peut par exemple être lu dans une cartographie prédéterminée sur banc d'essais et mémorisée dans l'unité de commande électronique 2. Cette cartographie prédéterminée dépend par exemple uniquement du régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10.
10 Dans une troisième étape F3, l'unité de commande électronique 2 compare le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 au régime de fonctionnement seuil Rs. Lorsque le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 est inférieur au régime de fonctionnement seuil Rs, le moteur à combustion 15 interne 10 est « hors injection », c'est-à-dire que les chambres de combustion 106 des cylindres 100 ne reçoivent pas de carburant. Autrement dit, tant que la vitesse de rotation w du second arbre moteur 104 n'est pas supérieure à une vitesse de rotation seuil ws, le moteur à combustion interne 10 est « hors injection », c'est-à-dire que le moteur à 20 combustion interne 10 ne fournit pas de couple de traction. Le mode zéro émission est alors actif. Le régime de fonctionnement seuil Rs dépend du nombre de cylindres compris dans le moteur à combustion interne 10. Par exemple, pour un moteur à combustion interne 10 ayant quatre 25 cylindres, le régime de fonctionnement seuil Rs est de l'ordre de 600 tours par minute (tr/min). Ce régime de fonctionnement Rs est représenté sur la figure 6. Ainsi, pendant les deuxième et troisième périodes de fonctionnement II, III du groupe motopropulseur hybride 1 des figures 5, 6 et 7, le régime de fonctionnement R du 30 moteur à combustion interne 10 est en dessous dudit régime de fonctionnement seuil Rs. En dessous du régime de fonctionnement seuil Rs, le moteur à combustion interne 10 étant « hors injection », le second arbre moteur 104 du moteur à combustion interne 10 est uniquement entraîné en rotation par le premier 3029861 15 arbre moteur 110 du moteur électrique 11 au moyen de la courroie 111. Lorsque le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 est inférieur audit régime de fonctionnement seuil Rs, l'unité de commande électronique 2 est ainsi programmée pour imposer au moteur électrique 11 une 5 consigne de couple permettant au groupe motopropulseur hybride 1 de générer le couple de traction Ct déterminé en fonction de la demande de couple du conducteur 8. Or, la mise en rotation du second arbre moteur 104 met en mouvement les pistons 101 dans les cylindres 100 du moteur à combustion interne 10.
10 Les pistons 101 ainsi mis en mouvement mettent cycliquement en compression et en expansion les gaz admis dans les chambres de combustion 106 des cylindres 100. La compression et l'expansion des gaz admis dans les chambres de combustion 106 des cylindres 100 créent un couple résistif global Cg qui s'oppose 15 au couple de traction Ct alors fourni par le seul moteur électrique 11. Ce couple résistif global Cg est représenté par la courbe A (en traits pointillés) de la figure 5, pendant les deuxième et troisième périodes de fonctionnement II, III. On remarque que ce couple est globalement négatif, donc résistif.
20 De manière remarquable, selon le procédé de commande conforme à l'invention, l'unité de commande électronique 2 met en oeuvre, dans une quatrième étape F4, un procédé d'estimation du couple résistif global Cg selon l'invention. Le procédé d'estimation du couple résistif global Cg mis en oeuvre à la 25 quatrième étape F4 permet d'estimer ledit couple résistif global Cg créé par le moteur à combustion interne 10 « hors injection » entraîné par le moteur électrique 11, en temps réel. En pratique, lors de la mise en oeuvre de ce procédé d'estimation, l'unité de commande électronique 2 estime le couple résistif global Cg à un instant t 30 donné. Cette estimation est de préférence répétée pour une pluralité d'instants t séparés d'une durée Te appelée la période d'échantillonnage. Selon un premier mode de réalisation du procédé d'estimation du couple résistif global selon l'invention, illustré par la figure 4, pour estimer le couple résistif global Cg, l'unité de commande électronique 2 détermine, dans une 3029861 16 première étape El, la position (p(t) du moteur à combustion interne 10 à un instant t. La position (Kt) du moteur à combustion interne 10 est déterminée à partir d'un capteur placé sur le vilebrequin 102.
5 Les deuxième, troisième, quatrième, et cinquième étapes E2 à E5 qui suivent sont de préférence réalisées simultanément pour chaque cylindre 100 du moteur à combustion interne 10. Autrement dit, le calculateur de l'unité de commande électronique 2 est adapté à réaliser les étapes E2 à E5 suivantes en parallèle pour tous les cylindres 100 du moteur à combustion interne 10.
10 Sur la figure 4 et dans la suite de la description, les indices i, i variant de 1 à 4, associés aux grandeurs déterminées dans ces différentes étapes, indiquent leur relation à l'un des quatre cylindres 100 du moteur à combustion interne 10. Dans la deuxième étape E2, l'unité de commande électronique 2 détermine à l'instant t la position xi(t) de chaque piston 101 logé dans les cylindres 15 100 du moteur à combustion interne. Par exemple, la position x; du piston 101 est lue dans une cartographie prédéterminée sur banc d'essais, en fonction de la position (19 du moteur à combustion interne 10. Dans la troisième étape E3, on détermine à l'instant t la vitesse de 20 déplacement VO) du piston 101 associé à chaque cylindre 100. La vitesse de déplacement V1 du piston 101 est obtenue ici en dérivant par rapport au temps la position de ce piston 101. Par exemple, la vitesse de déplacement V1(t) du piston 101 d'un cylindre 100 donné, à l'instant t, est obtenue en soustrayant la position dudit piston 101 à 25 l'instant précédent l'instant t à la position dudit piston 101 à l'instant t, et en divisant l'ensemble par la période d'échantillonnage Te. Autrement dit, la vitesse de déplacement V1(t) du piston 101 d'un cylindre 100 donné, à l'instant t, est obtenue selon la formule suivante : = (Mt) - xi(t-Te)) / Te.
30 Dans la quatrième étape E4, on mesure la première pression d'admission P1 de gaz dans les cylindres 100, et on en déduit une troisième pression P31 des gaz dans chaque cylindre 100. La troisième pression P31 des gaz dans l'un des cylindres 100 dépend également des paramètres géométriques du cylindre 100 donné et du piston 101 302 986 1 17 associé. La troisième pression P3; des gaz dans le cylindre 100 considéré est déterminée en ajoutant le volume de déplacement 03; de ce cylindre 100 au volume résiduel 02; du cylindre 100 donné, en divisant cette somme par le volume 5 01; de la chambre de combustion 106 de ce cylindre 100, et en multipliant l'ensemble par la première pression d'admission P1 de gaz dans les cylindres 100. Autrement dit, la troisième pression P3; dans le cylindre 100 considéré est déterminée selon la formule suivante : 10 P3;(t) = P1(t)*(02; + 03;)/01;(t), avec 010) = 02; + x;(t)*Trd;2/4. Ainsi, avantageusement, le procédé d'estimation selon l'invention permet de tenir compte des évolutions dans le temps de la première pression d'admission P1 de gaz dans les cylindres 100, et de la troisième pression P3; associée à 15 chacun des cylindres 100. Dans la cinquième étape E5, l'unité de commande électronique 2 détermine la deuxième pression carter P2 dans le moteur à combustion interne 10, et en déduit un couple résistif Cg; généré par chaque cylindre 100. Ainsi, le couple résistif Cg; généré par chaque cylindre 100 est déterminé 20 à partir de la troisième pression P3;(t) des gaz à l'instant t dans le cylindre 100 considéré, à laquelle est soustrait la deuxième pression carter P2, l'ensemble étant multiplié par la vitesse de déplacement V;(t), à l'instant t, du piston 101 associé à ce cylindre 100, par le quart du carré du diamètre interne d; du cylindre 100, par la constante Tr, et divisé par la vitesse de rotation w(t) du vilebrequin 102 25 à l'instant t. Autrement dit, le couple résistif Cg; généré par le cylindre 100 considéré est déterminé selon la formule suivante : Cg;(t) = Trd;2/4*(P3;(t)-P2)*V;(t)/w(t). Avantageusement, le procédé d'estimation selon l'invention tient compte 30 de l'évolution de la deuxième pression carter P2 au cours du temps. Dans une sixième étape E6, on détermine le couple résistif global Cg en ajoutant les couples résistifs Cg; associés à chacun des cylindres 100 du moteur à combustion interne 10. Ainsi, pour cet exemple de réalisation, le moteur à combustion interne 10 3029861 18 comprenant quatre cylindres, le couple résistif global Cg est calculé comme la somme des quatre couples résistifs Cg1, Cg2, Cg3 et Cg4 associés aux quatre cylindres 100 du moteur à combustion interne 10. Le procédé d'estimation du couple résistif global Cg prend fin dès que 5 l'injection de carburant est déclenchée dans les chambres de combustion 106 des cylindres 100, ce qui correspond au passage de la troisième période III à la quatrième période IV des figures 5, 6 et 7. Selon un deuxième mode de réalisation du procédé d'estimation du couple résistif global selon l'invention, non représenté, il est possible de prendre 10 en compte des facteurs correctifs du couple résistif global Cg. Ainsi, selon ce deuxième mode de réalisation, un couple résistif global préliminaire Cg' est tout d'abord estimé selon les étapes décrites dans le premier mode de réalisation. Ensuite, dans une première étape additionnelle, l'unité de commande 15 électronique 2 détermine la température T du moteur à combustion interne 10. Ici, la température T est mesurée par les capteurs du groupe motopropulseur hybride 1, pour des raisons de sécurité, et sa valeur est transmise à l'unité de commande électronique 2. Dans une deuxième étape additionnelle, on détermine un premier facteur 20 correctif g1 en fonction du régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 déterminé à la première étape F1, et un second facteur correctif g2 en fonction de la température T déterminée précédemment. Ces premier et second facteurs correctifs g1 et g2 varient de 0 à 1 et sont adaptés à corriger le couple résistif global préliminaire Cg' en fonction des 25 conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne 10. Le couple résistif global Cg final est alors calculé en multipliant les premier et second facteurs correctifs g1 et g2 au couple résistif global préliminaire Cg'. Autrement dit, le couple résistif global Cg recherché est calculé selon la 30 formule : Cg = g1*g2*Cg'. Les facteurs correctifs g1 et g2 sont déterminés expérimentalement. Par exemple, si le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 est proche de 0 tr/min, le premier facteur correctif g1 est proche de 1. Si le régime de 3029861 19 fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 est proche du régime de fonctionnement seuil Rs, le premier facteur correctif g1 est proche de 0. Pour des valeurs de régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 comprises entre 0 et Rs, le premier facteur correctif g1 varie entre 1 et 0.
5 En effet, les pulsations du moteur à combustion interne 10 sont filtrées par l'inertie globale du groupe motopropulseur hybride 1. De même, si la température T du moteur à combustion interne 10 est proche de 0 degré Celsius (°C), le second facteur correctif g2 est proche de 0. Au contraire, si la température T du moteur à combustion interne 10 est supérieure à 10 50°C, le second facteur correctif g2 est proche de 1. Pour des températures T de moteur à combustion interne 10 comprises entre 0°C et 50°C, le second facteur correctif g2 varie entre une valeur minimale proche de 0, mais non nulle, et 1. Cela permet de tenir compte des échanges thermiques se produisant aux parois des cylindres 100 pendant les phases de compression des gaz dans 15 les chambres de combustion 106 des cylindres 100. Ainsi, avantageusement, le procédé d'estimation du couple résistif global Cg selon l'invention permet de tenir compte de paramètres additionnels relatifs au fonctionnement du moteur à combustion interne 10 afin d'estimer précisément le couple résistif global Cg à compenser.
20 En variante, il est évidemment possible d'estimer le couple résistif global Cg en ne tenant compte que de l'un des deux facteurs correctifs décrits ci-dessus. Dans une cinquième étape F5 du procédé de commande du groupe motopropulseur 1 selon l'invention, l'unité de commande électronique 2 impose au moteur électrique 11 une consigne de couple C égale au couple de traction Ct que 25 doit générer le groupe motopropulseur hybride 1 auquel est soustrait le couple résistif global Cg estimé à la quatrième étape F4 selon l'un ou l'autre des deux modes de réalisation décrits. Autrement dit, la consigne de couple C est calculée selon la formule suivante : C = Ct - Cg.
30 Cette consigne est envoyée au circuit électronique de puissance 5. Sur la figure 5, on remarque que, lors des deuxième et troisième périodes de fonctionnement II, III, le moteur électrique 11 génère un couple selon ladite consigne de couple C. Le couple généré (courbe B en trait plein sur la figure 5) est composé du couple de traction Ct positif auquel est soustrait le couple 3029861 20 résistif global Cg oscillant. Ainsi, grâce au procédé de commande selon l'invention, la transmission du couple résistif global Cg aux roues 6 du véhicule par la chaîne de transmission mécanique 3 est limitée.
5 Les à-coups désagréables pouvant être ressentis par le conducteur 8 en raison de la transmission de ce couple résistif global Cg sont fortement atténués, voire éliminés. Le confort de conduite est donc amélioré. A la troisième étape F3 du procédé de commande, lorsque le régime de 10 fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 est supérieur au régime de fonctionnement seuil Rs, l'unité de commande électronique 2 commande, dans une sixième étape F6, le groupe motopropulseur hybride 1 de façon classique en répartissant le couple de traction Ct à générer entre le moteur à combustion interne 10 et le moteur électrique 11.
15 Le fonctionnement classique du groupe motopropulseur hybride 1 dans lequel l'unité de commande électronique 2 répartit le couple de traction Ct à générer entre le moteur à combustion interne 10 et le moteur électrique 11 est connu de l'homme du métier et ne sera pas détaillé ici. Par exemple, lorsque le conducteur 8 du véhicule automobile hybride 20 appuie fortement sur la pédale d'accélération 7, l'unité de commande électronique 2 considère que le conducteur 8 demande à démarrer le moteur à combustion interne 10, c'est-à-dire qu'il demande à injecter le carburant dans les chambres de combustion 106 des cylindres 100. Le moteur électrique 11 fournit alors un couple de manière à ce que la 25 vitesse de rotation w du second arbre moteur 104 soit supérieure à la vitesse de rotation seuil ws (ou, ce qui est équivalent, de manière à ce que le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 soit supérieur au régime de fonctionnement seuil Rs). On peut voir sur la figure 7 que, lors de la quatrième période de 30 fonctionnement IV, le conducteur 8 demande une forte accélération. Le moteur électrique 11 réagit en générant un couple important se traduisant par un pic du couple généré (courbe B en trait plein sur la figure 5). Le régime de fonctionnement R du moteur à combustion interne 10 passe alors au dessus du régime de fonctionnement seuil Rs (figure 6). L'injection est ensuite déclenchée 3029861 21 dans les cylindres 100 dudit moteur à combustion interne 10 qui fournit un couple de traction en conséquence (courbe A en traits pointillés sur la figure 5). Ainsi, les procédés d'estimation et de commande selon l'invention permettent d'estimer précisément le couple résistif global et donc de compenser 5 de façon optimale le couple résistif global Cg généré par le moteur à combustion interne 10, ce qui a pour conséquence d'améliorer l'agrément du conducteur 8 conduisant le véhicule automobile hybride selon l'invention.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation, dans un groupe motopropulseur hybride (1) comprenant un moteur à combustion interne (10) couplé à un moteur électrique (11), d'un couple résistif global (Cg) généré par le moteur à combustion interne (10) hors injection pendant le fonctionnement du moteur électrique (11), selon lequel, a) on détermine une position ((p) du moteur à combustion interne (10), une première pression d'admission (P1) de gaz circulant dans une ligne d'admission du moteur à combustion interne (10), et une deuxième pression carter (P2) des gaz contenus dans une enceinte carter (105) du moteur à combustion interne (10), b) on déduit le couple résistif global (Cg) généré par le moteur à combustion interne (10) en fonction de la position ((p) du moteur à combustion interne (10), de la première pression d'admission (P1) et de la deuxième pression carter (P2) déterminées à l'étape a).
- 2. Procédé d'estimation selon la revendication 1, selon lequel, le moteur à combustion interne (10) comportant au moins un cylindre (100), on détermine, à l'étape b), un couple résistif (Cgi, Cg2, Cg3, Cg4) généré par ledit au moins un cylindre (100) et on en déduit le couple résistif global (Cg) généré par le moteur à combustion interne (10).
- 3. Procédé d'estimation selon la revendication 2, selon lequel, on détermine une position (x) d'un piston (101) dudit au moins un cylindre (100) ainsi qu'une vitesse de déplacement (V) associée à ce piston (101) en fonction de la position (cp) du moteur à combustion interne (10) déterminée à l'étape a), et on en déduit le couple résistif (Cgi, Cg2, Cg3, Cg4) généré par ledit au moins un cylindre (100).
- 4. Procédé d'estimation selon la revendication 3, selon lequel, la position (x) du piston (101) dudit au moins un cylindre (100) est lue dans une cartographie en fonction de la position ((p) du moteur à combustion interne (10).
- 5. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 3 et 4, selon lequel, la vitesse de déplacement (V) associée au piston (101) dudit au moins un cylindre (100) est déterminée en dérivant par rapport au temps la position (x) du 3029861 23 piston (101).
- 6. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 3 à 5, selon lequel, à l'étape b), on calcule une troisième pression (P3) des gaz dans ledit au moins un cylindre (100) en fonction de ladite première pression d'admission (P1) 5 déterminée à l'étape a), d'une géométrie dudit au moins un cylindre (100), et de la position (x) du piston (101) dudit au moins un cylindre (100), et on en déduit le couple résistif (Cg1, Cg2, Cg3, Cg4) généré par ledit au moins un cylindre (100).
- 7. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 1 à 6, selon lequel, à l'étape a), on détermine un régime de fonctionnement (R) du moteur à 10 combustion interne (10) et, à l'étape b), on corrige le couple résistif global (Cg) à l'aide d'un premier facteur correctif (g1) déterminé en fonction du régime de fonctionnement (R) du moteur à combustion interne (10) déterminé à l'étape a).
- 8. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 1 à 7, selon lequel, à l'étape a), on détermine, en outre, une température (T) dans le moteur à 15 combustion interne (10) et, à l'étape b), on corrige le couple résistif global (Cg) à l'aide d'un second facteur correctif (g2) déterminé en fonction de ladite température (T) déterminée à l'étape b).
- 9. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur hybride (1) comprenant un moteur à combustion interne (10) couplé à un moteur électrique 20 (11), lors d'un fonctionnement de ce groupe motopropulseur hybride (1) dans lequel le moteur électrique (11) fonctionne et le moteur à combustion interne (10) est hors injection, selon lequel, c) on estime le couple résistif global (Cg) généré par le moteur à combustion interne (10) hors injection pendant le fonctionnement du moteur 25 électrique (11) selon le procédé d'estimation selon l'une des revendications 1 à 8, d) on commande le moteur électrique (11) selon une consigne de couple égale à un couple de traction (Ct) auquel est soustrait ledit couple résistif global (Cg) estimé à l'étape c).
- 10. Véhicule automobile hybride comprenant une unité de commande (2) 30 pilotant un groupe motopropulseur hybride (1) comportant un moteur à combustion interne (10) couplé à un moteur électrique (11), le moteur à combustion interne (10) comprenant au moins un cylindre (100), un moyen de détermination d'une position ((p) du moteur à combustion interne, un moyen de détermination d'une première pression d'admission (P1) de gaz dans ledit au moins un cylindre (100), 3029861 24 un moyen de détermination d'une deuxième pression (P2) des gaz dans une enceinte carter (105) entourant ledit au moins un cylindre (100), caractérisé en ce que l'unité de commande est (2) programmée pour mettre en oeuvre le procédé d'estimation selon l'une des revendications 1 à 8 5 et/ou le procédé de commande selon la revendication 9.
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Citations (6)
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-
2014
- 2014-12-12 FR FR1462375A patent/FR3029861A1/fr active Pending
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