JP2019158070A - 車両の動力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの動力源の一方に失陥が発生した場合に、車両を停止させることなく、旋回中においても車両の安定した走行性を確保できる車両の動力装置を提供する。【解決手段】本発明による車両の動力装置１の遊星歯車装置ＰＧは、共線図において回転数が単一の直線上に並ぶ共線関係を満たす５つの回転要素を有し、これらのうち、第１及び第２外側回転要素（第１及び第２サンギヤＳ１、Ｓ２）は、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２にそれぞれ連結され、第１及び第２内側回転要素（第２及び第１リングギヤＲ２、Ｒ１）は、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲにそれぞれ連結されている。そして、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の一方が失陥した失陥状態が発生したときに、差動制限機構ＭＣを作動させ、第１及び第２外側回転要素の間を接続するとともに、車両の横滑りを防止するように駆動輪ＷＬ、ＷＲの制動トルクを制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、互いに差回転が可能な左右の駆動輪に動力を伝達する車両の動力装置に関し、特に差動制限機構を用いて動力を制御する車両の動力伝達装置に関する。

従来の車両の動力装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この動力装置は、第１及び第２モータ（電動機）の動力を、第１及び第２遊星歯車機構を介して左右の駆動輪に伝達するものである。第１遊星歯車機構は、第１サンギヤ、第１キャリア及び第１リングギヤを有し、第２遊星歯車機構は、第２サンギヤ、第２キャリア及び第２リングギヤを有する。第１キャリアは、第１モータと第２サンギヤに連結され、第２キャリアは、第２モータと第１サンギヤに連結されている。第１リングギヤは左駆動輪に連結され、第２リングギヤは右駆動輪に連結されている。また、第１モータと第２モータの間には、両者の間を機械的に接続することによって、左右の駆動輪の差動を制限するためのクラッチ機構から成る差動制限機構が設けられている。

この構成では、第１キャリア（第１モータ）、第１リングギヤ（左駆動輪）、第２リングギヤ（右駆動輪）及び第２キャリア（第２モータ）は、それらの回転数が共線図において１つの直線上に順に並ぶ共線関係にある。このため、第１及び第２モータの一方に出力不能などの機能の失陥が発生した場合には、車両の走行が困難になることから、上記の差動制限機構を用いた動力制御が行われる。

具体的には、一方のモータに失陥が発生したと判定されると、運転者にその旨を知らせ、車両の停止を促すとともに、正常な他方のモータの出力を停止し、車両を停止させる。その後、差動制限機構を作動させ、正常なモータの動力を失陥が発生したモータ側の駆動輪に伝達することで、直進走行を行えるようにしている。

国際公開第２０１７／１４５８７８号

しかし、従来の動力装置では、一方のモータに失陥が発生した場合、車両が停止することを条件として、差動制限機構が駆動される。このため、例えば高速道路での走行中に失陥が発生した場合には、高速走行状態から車両が実際に停止するまでの間、失陥状態に対応した動力制御がまったく行われないことになり、車両の安定した走行性を確保できないおそれがある。この問題は、特にモータの失陥が旋回中に発生した場合、車両のスピンや異常なアンダーステアに至ることがあるため、顕著になる。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、２つの動力源の一方に失陥が発生した場合に、車両を停止させることなく、旋回中においても車両の安定した走行性を確保することができる車両の動力装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、互いに差回転が可能な左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに動力を伝達する車両の動力装置１であって、第１動力源及び第２動力源（実施形態における（以下、本項において同じ）第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２）と、共線図において回転数が単一の直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成された４つ又は５つから成る複数の回転要素を有する歯車装置（遊星歯車装置ＰＧ）と、を備え、歯車装置の複数の回転要素のうち、共線図において両外側に位置する第１及び第２外側回転要素（第１及び第２サンギヤＳ１、Ｓ２）は、第１及び第２動力源にそれぞれ連結され、共線図において第１及び第２外側回転要素のすぐ内側に位置する第１及び第２内側回転要素（第２リングギヤ２及び第１リングギヤＲ１）は、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲにそれぞれ連結されており、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに要求される駆動輪要求トルクに基づいて、第１及び第２動力源の目標トルク（目標トルクＴＭ１、ＴＭ２）を設定する目標トルク設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１）と、第１及び第２外側回転要素の間を接続することによって、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの差動を制限するための差動制限機構ＭＣと、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲを互いに独立して制動する制動装置ＳＤと、第１及び第２動力源の一方が機能を失陥した失陥状態が発生したか否かを判定する失陥状態判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３）と、失陥状態が発生したと判定されたときに、差動制限機構ＭＣを作動させることによって、第１及び第２外側回転要素の間を接続させるとともに、車両の横滑りを防止するように、制動装置ＳＤによる左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの制動トルクを制御する制御手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１２、１３）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、車両の動力装置は、第１及び第２動力源と左右の駆動輪の間に設けられた歯車装置を備えている。この歯車装置は、共線図において回転数が共線関係を満たす４つ又は５つから成る複数の回転要素を有する。これらの複数の回転要素のうち、共線図において両外側に位置する第１及び第２外側回転要素は、第１及び第２動力源にそれぞれ連結され、第１及び第２外側回転要素のすぐ内側に位置する第１及び第２内側回転要素は、左右の駆動輪にそれぞれ連結されている。また、左右の駆動輪に要求される駆動輪要求トルクに基づいて、第１及び第２動力源の目標トルクが設定される。

以上の構成により、目標トルクに基づく第１及び第２動力源の動力が、歯車装置の第１及び第２外側回転要素にそれぞれ入力され、第１及び第２内側回転要素を介して左右の駆動輪にそれぞれ配分・伝達される。これにより、左右の駆動輪が駆動されるとともに、駆動輪のトルクが駆動輪要求トルクに制御される。

また、第１及び第２動力源の一方が機能を失陥した失陥状態が発生したと判定されたときには、差動制限機構を作動させ、第１及び第２外側回転要素の間を接続する。これにより、失陥していない動力源の動力が、失陥した動力源側の外側回転要素を介して駆動輪に伝達される。さらに、上記の失陥状態が判定したと判定されたときには、制動装置による左右の駆動輪の制動トルクを、車両の横滑りを防止するように制御する。このように、第１及び第２の動力源の一方が失陥したときに、失陥していない動力源の動力を左右の駆動輪の両方に伝達するとともに、左右の駆動輪の制動トルクを制御することによって車両の横滑りを防止するので、車両を停止させることなく、旋回中においても車両の安定した走行性を確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両の動力装置において、第１及び第２動力源の目標トルクに基づき、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲのトルクの差を、駆動輪トルク差ΔＴとして算出する駆動輪トルク差算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２）をさらに備え、目標トルク設定手段は、失陥状態が車両の旋回中に発生したときには、失陥状態の発生後、所定期間（所定時間ＴＭＲＥＦ）が経過するまでの間、第１及び第２動力源のうち、失陥していると判定された一方の動力源（失陥モータ）の目標トルクＴＭＧＮＧを０に設定し、失陥していないと判定された他方の動力源（非失陥モータ）の目標トルクＴＭＧＯＫを、失陥状態が発生する直前に算出された駆動輪トルク差ΔＴが得られるように設定することを特徴とする。

この構成によれば、失陥状態が車両の旋回中に発生したときには、その発生後、所定期間が経過するまでの間、失陥した一方の動力源の目標トルクは０に設定され、失陥していない他方の動力源の目標トルクは、失陥状態が発生する直前に算出された駆動輪トルク差が得られるように設定される。これにより、失陥状態が発生した直後において、左右の駆動輪間のトルク差が失陥状態の発生直前と同じ状態に保たれることによって、安定した旋回走行を行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の車両の動力装置において、目標トルク設定手段は、失陥状態が車両の直進中に発生したときには、失陥状態の発生後、所定期間が経過するまでの間、第１及び第２動力源の目標トルク（ＴＭＧＮＧ、ＴＭＧＯＫ）をいずれも０に設定することを特徴とする。

この構成によれば、失陥状態が車両の直進中に発生したときには、この失陥状態の発生後、所定期間が経過するまでの間、第１及び第２動力源の目標トルクがいずれも０に設定される。これにより、失陥状態が発生した直後において、左右の駆動輪の間にトルク差を生じさせることなく、惰性走行によって安定した直進走行を行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の車両の動力装置において、目標トルク設定手段は、所定期間が経過した後に、第１及び第２動力源のうち、失陥していると判定された一方の動力源の目標トルクＴＭＧＮＧを０に設定し、失陥していないと判定された他方の動力源の目標トルクＴＭＧＯＫを、駆動輪要求トルクに基づいて設定することを特徴とする。

この構成によれば、失陥状態が発生してから所定期間が経過した後には、失陥した一方の動力源の目標トルクは０に設定され、失陥していない他方の動力源の目標トルクは、駆動輪要求トルクに基づいて設定される。これにより、その時点で要求されている駆動輪のトルクが確保されるとともに、それと並行して、差動制限機構による差動制限と横滑り防止のための制動トルクの制御が行われることによって、運転者のトルク要求に応えながら、安定した走行を行うことができる。

本発明の第１実施形態による車両の動力装置を、左右の駆動輪とともに示すスケルトン図である。 図１の遊星歯車装置の第１ピニオンギヤ、第２ピニオンギヤ及びキャリアを平面的に見たスケルトン図である。 動力装置の制御装置を、関連するデバイスとともに示すブロック図である。 制御装置によって実行される動力制御処理を示すフローチャートである。 直進加速中における動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 右旋回加速中で第１及び第２モータが失陥していない場合の、目標トルクの設定状況、動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 右旋回加速中に第２モータが失陥した場合の、失陥直後における目標トルクの設定状況、動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 右旋回加速中に第１モータが失陥した場合の、失陥直後における目標トルクの設定状況、動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 図７又は図８の後に差動制限及び横滑り防止制御が行われた場合における動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 右旋回減速中で第１及び第２モータが失陥していない場合の、目標トルクの設定状況、動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 図１０の後に第１及び第２モータの一方が失陥し、差動制限及び横滑り防止制御が行われた場合における動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。 本発明の第２実施形態による車両の動力装置を、左右の駆動輪とともに示すスケルトン図である。 直進加速中における図１２の動力装置の回転要素間の回転数の関係、及びトルクの釣り合い関係を示す共線図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、第１実施形態による車両の動力装置１を示す。この動力装置１は、四輪の車両（図示せず）に搭載されており、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２の動力を、左右の駆動軸ＳＬ、ＳＲを介して、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに配分し、伝達するためのものである。

動力装置１は、上記第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２、遊星歯車装置ＰＧ、差動制限機構ＭＣ及び制動装置ＳＤを備えている。第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２と遊星歯車装置ＰＧは、左右の駆動軸ＳＬ、ＳＲと同軸状に配置されている。

第１モータＭＧ１は、例えばＡＣモータで構成されており、複数の鉄芯やコイルなどから成る第１ステータ１１ａと、複数の磁石などから成る第１ロータ１１ｂを有する。第１ステータ１１ａは、不動のケースＣＡに固定され、第１ロータ１１ｂは、第１ステータ１１ａに対向するように配置されている。第１ステータ１１ａに電力が供給されると、この電力は動力に変換され、第１ロータ１１ｂに出力される（力行）。また、第１ロータ１１ｂに動力が入力されると、この動力は電力に変換され、第１ステータ１１ａに出力される（回生）。

また、第１ステータ１１ａは、第１パワードライブユニット（以下「第１ＰＤＵ」という）２１を介して、充電及び放電が可能なバッテリ２３に接続されており、バッテリ２３との間で電気エネルギの授受が可能である。図３に示すように、第１ＰＤＵ２１はＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２により、第１ＰＤＵ２１を制御することによって、第１モータＭＧ１のトルク（力行トルク及び回生トルク）が制御される。

第２モータＭＧ２は、第１モータＭＧ１と同様に構成されており、第２ステータ１２ａ及び第２ロータ１２ｂを有する。ＥＣＵ２により第２ＰＤＵ２２を制御することによって、第２モータＭＧ２のトルクが制御される。

遊星歯車装置ＰＧは、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の動力を左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに配分しながら伝達するためのものである。遊星歯車装置ＰＧは、複数の第１ピニオンギヤＰ１及び第２ピニオンギヤＰ２と、これらの第１及び第２ピニオンギヤＰ１、Ｐ２を支軸１３、１４をそれぞれ介して回転自在に支持するキャリアＣと、複数の第１ピニオンギヤＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１及び第１リングギヤＲ１と、複数の第２ピニオンギヤＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２を有する。

図２に示すように、第１及び第２ピニオンギヤＰ１、Ｐ２は、駆動軸ＳＬ、ＳＲを中心とする周方向において互いに部分的に重なるように配置されるとともに、互いに噛み合っている。また、第１ピニオンギヤの歯数ＺＰ１は、第２ピニオンギヤＰ２の歯数ＺＰ２と等しく、第１サンギヤＳ１の歯数ＺＳ１及び第１リングギヤＲ１の歯数ＺＲ１は、第２サンギヤＳ２の歯数ＺＳ２及び第２リングギヤＲ２の歯数ＺＲ２とそれぞれ等しい。

また、第１サンギヤＳ１は、第１連結軸１５を介して第１モータＭＧ１のロータ１１ｂに連結され、第２サンギヤＳ２は、第２連結軸１６を介して第２モータＭＧ２のロータ１２ｂに連結され、第２リングギヤＲ２は、左駆動軸ＳＬを介して左駆動輪ＷＬに連結され、第１リングギヤＲ１は、右駆動軸ＳＲを介して右駆動輪ＷＲに連結されている。また、キャリアＣにはパーキング機構ＭＰが設けられている。パーキング機構ＭＰは、車両のシフトレバー（図示せず）が操作されるのに応じ、キャリアＣをロックすることによって、車両を駐車状態に保持するためのものである。

以上の動力装置１では、遊星歯車装置ＰＧが上述したように構成され、その回転要素が、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲ及びパーキング機構ＭＰに上述したように連結されていることから、回転要素の間の回転数の関係は、例えば図５の共線図のように表される。

すなわち、第１サンギヤＳ１（第１モータＭＧ１のロータ１１ｂ）、第２リングギヤＲ２（左駆動輪ＷＬ）、キャリアＣ（パーキング機構ＭＰ）、第１リングギヤＲ１（右駆動輪ＷＲ）及び第２サンギヤＳ２（第２モータＭＧ２のロータ１２ｂ）は、それらの回転数が共線図において単一の直線上にその順に並ぶ１共線５要素の共線関係を満たすように構成されている。したがって、図５に示すように、この共線図上の両外側の第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２は、本発明の第１及び第２外側回転要素にそれぞれ相当し、それらのすぐ内側の第２リングギヤＲ２及び第１リングギヤＲ１は、第１及び第２内側回転要素にそれぞれ相当する。

また、図５のα１及びβ１はそれぞれ、第２リングギヤＲ２−第１リングギヤＲ１間を基準（＝１）とする第１レバー比及び第２レバー比であり、回転要素の歯数Ｚを用い、次式（１）及び（２）で表される。
α１＝ＺＲ１（ＺＲ２−ＺＳ１）／ＺＳ１（ＺＲ２＋ＺＲ１） ・・・（１）
β１＝ＺＲ２（ＺＲ１−ＺＳ２）／ＺＳ２（ＺＲ２＋ＺＲ１） ・・・（２）

また、前述したように、本実施形態では、第１及び第２リングギヤＲ１、Ｒ２の歯数ＺＲ１、ＺＲ２が互いに等しく、第１及び第２サンギヤＳ１、Ｓ２の歯数ＺＳ１、ＺＳ２が互いに等しいので、第１及び第２レバー比α１、β１は互いに等しくなる。さらに、第１及び第２ピニオンギヤＰ１、Ｐ２の歯数ＺＰ１、ＺＰ２が互いに等しいので、共線図におけるキャリアＣから第２リングギヤ（左駆動輪ＷＬ）までの距離と、キャリアＣから第１リングギヤ（右駆動輪ＷＲ）までの距離は、互いに等しくなる。

以上のような１共線５要素の共線関係が成立するとともに、第１サンギヤＳ１（第１外側回転要素）及び第２サンギヤＳ２（第２外側回転要素）に、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２がそれぞれ連結され、第２リングギヤＲ２（第１内側回転要素）及び第１リングギヤＲ１（第２内側回転要素）に、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲがそれぞれ連結されている。したがって、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２のトルクを、遊星歯車装置ＰＧを介して、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに伝達するとともに、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２のトルクを互いに異ならせることにより、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの間にトルク差を生じさせ、トルク配分を行うことができる。

差動制限機構ＭＣは、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの間の差回転を制限するためのものである。差動制限機構ＭＣは、例えば油圧式の摩擦クラッチで構成されており、ドーナッツ板状のインナー及びアウター（いずれも図示せず）を有する。インナーは、第１モータＭＧ１のロータ１１ｂと第１サンギヤＳ１を連結する第１連結軸１５に連結され、アウターは、第２モータＭＧ２のロータ１２ｂと第２サンギヤＳ２を連結する第２連結軸１６に連結されている。

また、差動制限機構ＭＣは油圧回路２５（図３参照）に接続されている。この油圧回路２５を後述するＥＣＵ２で制御することによって、差動制限機構ＭＣの締付度合が制御され、それにより、第１サンギヤＳ１（第１モータＭＧ１）と第２サンギヤＳ２（第２モータＭＧ２）の間が接続／遮断されるとともに、接続時に両者間に伝達される差動制限トルクが制御される。

制動装置ＳＤは、駆動輪ＷＬ、ＷＲにそれぞれ設けられた油圧ブレーキ２６、２６で構成され、各油圧ブレーキ２６は、油圧回路（図示せず）を介して油圧モータ２７（図３参照）に接続されている。ＥＣＵ２により油圧モータ２７を制御し、駆動輪ＷＬ、ＷＲのホイールシリンダ圧を制御することによって、駆動輪ＷＬ、ＷＲの制動トルクが互いに独立して制御される。

図３に示すように、ＥＣＵ２には、車輪速センサ３１から駆動輪ＷＬ、ＷＲを含む４つの車輪の速度である車輪速ＶＷ１〜４を表す検出信号が、アクセル開度センサ３２から車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ入力される。ＥＣＵ２は、車輪速ＶＷ１〜４に基づき、車速ＶＰを算出する。

また、ＥＣＵ２には、ヨーレートセンサ３３から車両のヨーレートＹを表す検出信号が、操舵角センサ３４から車両のステアリングホイール（図示せず）の操舵角θを表す検出信号が、横Ｇセンサ３５から車両の横加速度Ｇｙを表す検出信号が、前後Ｇセンサ３６から車両の前後加速度Ｇｘを表す検出信号が、それぞれ入力される。さらに、ＥＣＵ２には、電流センサ３７及び電圧センサ３８から、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２における電流ＩＭ、電圧ＶＭを表す検出信号が入力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ３１〜３８の検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２、差動制限機構ＭＣ及び制動装置ＳＤを制御する。本実施形態では、ＥＣＵ２が、目標トルク設定手段、失陥状態判定手段、制御手段及び駆動輪トルク差算出手段に相当する。

図４は、ＥＣＵ２によって実行される動力制御処理を示す。この動力制御処理は、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の失陥状態を判定するとともに、その判定結果に応じ、上記のデバイスを介して、駆動輪ＷＬ、ＷＲのトルクを制御するものである。本処理は、所定の周期で繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、検出された操舵角θ、車速ＶＰ及びアクセル開度ＡＰなどに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに要求される駆動輪要求トルクを算出するとともに、この駆動輪要求トルクに基づき、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２から出力するトルクの目標値である目標トルクＴＭ１、ＴＭ２を算出する。

この場合、車両の直進時で、かつ定速走行中又は加速走行中のときには、例えば図５に示すように、目標トルクＴＭ１、ＴＭ２は、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲを前進方向に駆動する力行トルクとして算出されるとともに、互いに等しい値に設定される。図５は、この場合における５つの回転要素の間の回転数の関係及びトルクの釣り合い関係を示している。同図中のＲＬＥ及びＲＲＥは、目標トルクＴＭ１、ＴＭ２の入力に伴って左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲにそれぞれ作用する反力トルクであり、目標トルクＴＭ１＝ＴＭ２であることから、互いに等しい（ＲＬＥ＝ＲＲＥ）。また、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに伝達されるトルク（以下「左駆動輪トルク」「右駆動輪トルク」という）はそれぞれ、−ＲＬＥ及び−ＲＲＥで表される。以上の結果、左右の駆動輪トルクの差である駆動輪トルク差ΔＴは０になり、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲが互いに等しいトルクで駆動されることで、直進走行が行われる。

また、車両の右旋回時で、加速走行中のときには、例えば図６に示すように、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭ１、ＴＭ２は、力行トルクとして算出されるとともに、目標トルクＴＭ１は目標トルクＴＭ２よりも大きな値に設定される。これにより、左駆動輪ＷＬの反力トルクＲＬＥが右駆動輪ＷＲの反力トルクＲＲＥよりも大きくなり、駆動輪トルク差ΔＴが発生する。その結果、車両を右回りに旋回させるヨーモーメントが発生することによって、右旋回走行が行われる。

図４の上記ステップ１に続くステップ２では、目標トルクＴＭ１、ＴＭ２に基づいて、駆動輪トルク差ΔＴを算出する。駆動輪トルク差ΔＴは、車両の直進中のときには、上述したように０に等しく、車両の旋回中には、次式（３）によって算出される。
ΔＴ＝ＲＬＥ−ＲＲＥ＝ＴＭ１（１．０＋２α１）−ＴＭ２（１．０＋２β１）
・・・（３）
なお、この式（３）は、例えば図６における左駆動輪ＷＬ回りのモーメントの釣り合いを表す次式（４）及び（５）と、右駆動輪ＷＲ回りのモーメントの釣り合いを表す次式（６）及び（７）から導かれる。
ＲＲＥ×１．０＋ＴＭ１×α１＝ＴＭ２×（１．０＋β１） ・・・（４）
ＲＲＥ＝ＴＭ２×（１．０＋β１）−ＴＭ１×α１ ・・・（５）
ＲＬＥ×１．０＋ＴＭ２×β１＝ＴＭ１×（１．０＋α１） ・・・（６）
ＲＬＥ＝ＴＭ１×（１．０＋α１）−ＴＭ２×β１ ・・・（７）

次に、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の失陥状態を判定する（ステップ３）。この判定は、例えば以下のように行われる。まず、電流センサ３７及び電圧センサ３８で検出された電流ＩＭ及び電圧ＶＭなどに基づき、モータＭＧ１、ＭＧ２から実際に出力されている実トルクＴＭＡ１、ＴＭＡ２を算出する。また、モータごとに、前記ステップ１で算出された目標トルクＴＭ１、ＴＭ２と実トルクＴＭＡ１、ＴＭＡ２とのトルク偏差ΔＴＭ１（＝ＴＭ１−ＴＭＡ１）及びΔＴＭ２（＝ＴＭ２−ＴＭＡ２）を算出する。

そして、これらのトルク偏差ΔＴＭ１及びΔＴＭ２の一方が所定範囲外にあるときには、そのモータにトルクを出力できないなどの機能の失陥が発生していると判定する。その場合には、モータの失陥状態の発生を表すモータ失陥フラグＦ＿ＭＯＴＮＧを「１」にセットするとともに、失陥状態の発生を運転者に警告するために、警告灯２９（図３参照）を点灯させる。なお、説明の便宜上、以下、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２のうち、失陥していると判定されたモータを「失陥モータ」といい、失陥していないと判定されたモータを「非失陥モータ」という。

上記ステップ３に続くステップ４では、モータ失陥フラグＦ＿ＭＯＴＮＧが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、モータの失陥状態が発生していないときには、アップカウント式のタイマの値ＴＭ＿ＴＤＲを「０」にリセットし（ステップ５）、本処理を終了する。すなわち、この場合には、ステップ１で設定された第１及び第２モータＭＧ１及びＭＧ２の目標トルクＴＭ１、ＴＭ２が、そのまま用いられる。

一方、前記ステップ４の答えがＹＥＳで、モータの失陥状態が発生しているときには、モータ失陥フラグの前回値Ｆ＿ＭＯＴＮＧＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答えがＮＯのとき、すなわち今回の処理サイクルが、失陥状態が発生した直後に相当するときには、車両が直進中であるか否かを判別する（ステップ７）。この判別は、例えば、検出されたヨーレートＹが所定値以下であるときには直進中と判定し、所定値よりも大きいときには旋回中と判定することによって行われる。

ステップ７の判別の結果、車両が直進中のときには、失陥モータの目標トルクＴＭＧＮＧ及び非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫを、いずれも０に設定し（ステップ８、９）、後述するステップ１２に進む。この設定により、車両の惰性走行によって、直進走行状態が維持される。

これに対し、車両が旋回中のときには、失陥モータの目標トルクＴＭＧＮＧを０に設定する（ステップ１０）一方、非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫを算出する（ステップ１１）。この場合、目標トルクＴＭＧＯＫは、前記ステップ２で算出された駆動輪トルク差ΔＴが得られるように算出される。具体的には、第２モータＭＧ２が失陥した場合には次式（８）によって算出され、第１モータＭＧ１が失陥した場合には次式（９）によって算出される。
ＴＭＧＯＫ＝ΔＴ／（１．０＋２α１） ・・・（８）
ＴＭＧＯＫ＝−ΔＴ／（１．０＋２β１） ・・・（９）

式（８）は、前述した駆動輪トルク差ΔＴの算出式（３）において、第２モータＭＧ２の目標トルクＴＭ２＝０とするとともに、第１モータＭＧ１の目標トルクＴＭ１をＴＭＧＯＫに置き換えることによって導かれる。同様に、式（９）は、式（３）において、目標トルクＴＭ１＝０とするとともに、目標トルクＴＭ２をＴＭＧＯＫに置き換えることによって導かれる。

図７は、図６に示される車両の右旋回加速中に第２モータＭＧ２が失陥した場合の第１及び第２モータＭＧ１の目標トルクＴＭ１、ＴＭ２の設定状況を示す。この場合には、失陥モータである第２モータＭＧ２の目標トルクＴＭ２（＝ＴＭＧＮＧ）が０に設定されるとともに、非失陥モータである第１モータＭＧ１の目標トルクＴＭ１（＝ＴＭＧＯＫ）は、式（８）により、力行トルクとして算出される。これにより、失陥直前に設定されていた駆動輪トルク差ΔＴが維持された状態で、右旋回走行が行われる。

また、図８は、図６に示される車両の右旋回加速中に第１モータＭＧ１が失陥した場合の第１及び第２モータＭＧ１の目標トルクＴＭ１、ＴＭ２の設定状況を示す。この場合には、失陥モータである第１モータＭＧ１の目標トルクＴＭ１（ＴＭＧＮＧ）が０に設定されるとともに、非失陥モータである第２モータＭＧ２の目標トルクＴＭ２（ＴＭＧＯＫ）は、式（９）により、回生トルクとして算出される。これにより、失陥直前に設定されていた駆動輪トルク差ΔＴが維持された状態で、右旋回走行が行われる。

前記ステップ９又はステップ１１に続くステップ１２では、車両の横滑り防止制御（ＶＳＡ制御）を開始する。この横滑り防止制御は、例えば以下のように行われる。まず、検出された車速ＶＰ及び操舵角θに基づいて目標ヨーレートＹＣＭＤを設定するとともに、この目標ヨーレートＹＣＭＤとヨーレートセンサ３３で検出された実ヨーレートＹとの偏差を、ヨーレート偏差ΔＹとして算出する。また、車速ＶＰ及操舵角θに基づいて目標横滑り角ＢＣＭＤを設定し、車速ＶＰ、実ヨーレートＹ、及び横Ｇセンサ３５で検出された横加速度Ｇｙに基づいて実横滑り角Ｂを算出するとともに、目標横滑り角ＢＣＭＤと実横滑り角Ｂとの偏差を、横滑り角偏差ΔＢとして算出する。

そして、ヨーレート偏差ΔＹがその所定のしきい値を超えたとき、及び／又は横滑り角偏差ΔＢがその所定のしきい値を超えたときに、車両の横滑りが発生するおそれがあるとして、制動装置ＳＤの油圧ブレーキ２７により、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの制動トルクを制御することによって、車両の横滑りが防止される。

次に、ステップ１３において、油圧回路２５を駆動することによって、差動制限機構ＭＣの作動を開始するとともに、ステップ１４において、差動制限機構ＭＣを介して伝達される差動制限トルクＴＤＲを０に設定し、本処理を終了する。

一方、前記ステップ６の答えがＹＥＳのとき、すなわち今回の処理サイクルが、モータの失陥状態が発生した２回目以降に相当するときには、前記ステップ５でリセットしたタイマ値ＴＭ＿ＴＤＲが所定時間ＴＭＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ１５）。この答えがＮＯのとき、すなわち失陥状態の発生後、所定時間ＴＭＲＥＦが経過していないときには、そのまま本処理を終了する。すなわち、この場合には、前記ステップ７〜１４による制御が引き続き行われる。

上記ステップ１５の答えがＹＥＳで、失陥状態の発生後、所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときには、失陥モータの目標トルクＴＭＧＮＧを０に設定する（ステップ１６）とともに、非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫを、前記ステップ１で設定された第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭ１、ＴＭ２の和（＝ＴＭ１＋ＴＭ２）に設定する（ステップ１７）。

また、差動制限トルクＴＤＲを、非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫに応じて算出し、例えば目標トルクＴＭＧＯＫの約１／２に設定する（ステップ１８）。これにより、図９に示すように、非失陥モータ（例えば第１モータＭＧ１）のトルクの約１／２が、差動制限機構ＭＣを介して失陥モータ（例えば第２モータＭＧ２）側に伝達されることによって、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに入力されるトルクはほぼ等しくなる。

また、図９は、図６と同様の車両の右旋回加速中の状況を示しており、横滑り防止制御により、車両の横滑りが発生するおそれがあると判定されたときには、右駆動輪ＷＲに横滑り防止用の制動トルクＴＢＲが付加される。これにより、横滑りを適切に防止しながら、右旋回走行を行うことができる。

上記ステップ１８に続くステップ１９では、車両の安定走行状態を判定する。この判定は、例えば、前述した目標ヨーレートＹＣＭＤと実ヨーレートＹとのヨーレート偏差ΔＹを所定のしきい値と比較することによって行われる。その結果、車両の安定走行状態が確認されないときには、そのまま本処理を終了し、横滑り防止制御を継続する。一方、車両の安定走行状態が確認されたときには、横滑り防止制御を解除し（ステップ２０）、本処理を終了する。

また、図１０に示すように、車両が右旋回時の減速走行中で、モータの失陥状態が発生していないときには、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭ１、ＴＭ２は、回生トルクとして算出されるとともに、目標トルクＴＭ２が目標トルクＴＭ１よりも絶対値として大きくなるように設定される。これにより、右駆動輪ＷＲの反力トルクＲＲＥが左駆動輪ＷＬの反力トルクＲＬＥよりも大きくなり、駆動輪トルク差ΔＴが発生する。その結果、車両を右回りに旋回させるヨーモーメントが発生することによって、右旋回走行が行われる。

この状態から、モータの失陥状態が発生した場合には、図４のステップ１０及び１１が実行されることによって、目標トルクＴＭ１、ＴＭ２は、前述した加速走行中の場合とまったく同様に、第２モータＭＧ２が失陥したときには図７のように設定され、第１モータＭＧ１が失陥したときには図８のように設定され、それにより、失陥直前に設定されていた駆動輪トルク差ΔＴが維持された状態で、右旋回走行が行われる。

また、その後、図４のステップ１６〜１８が実行されることによって、図１１に示すように、非失陥モータ（例えば第１モータＭＧ１）のトルク（回生トルク）の約１／２が、差動制限機構ＭＣを介して失陥モータ（例えば第２モータＭＧ２）側に伝達され、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに入力されるトルクがほぼ等しくなる。さらに、車両の横滑りが発生するおそれがあるときには、横滑り防止制御により、右駆動輪ＷＲに横滑り防止用の制動トルクＴＢＲが付加される。これにより、旋回時の減速走行中においても、車両の横滑りを適切に防止しながら、旋回走行を行うことができる。

以上のように、本実施形態の動力装置１によれば、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の一方が失陥したときに、差動制限機構ＭＣを作動させることで、非失陥モータの動力を左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの両方に伝達するとともに、駆動輪ＷＬ、ＷＲの制動トルクを制御することで、車両の横滑りを防止する。これにより、失陥状態の発生時に、車両を停止させることなく、旋回中においても車両の安定した走行性を確保することができる。

また、失陥状態が車両の旋回中に発生したときには、その発生後、所定時間ＴＭＲＥＦが経過するまでの間、失陥モータの目標トルクＴＭＧＮＧを０に設定するとともに、非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫを、失陥状態が発生する直前に算出された駆動輪トルク差ΔＴが得られるように設定する。これにより、失陥状態が発生した直後において、駆動輪ＷＬ、ＷＲの間のトルク差が失陥状態の発生直前と同じ状態に保たれることによって、安定した旋回走行を行うことができる。

一方、失陥状態が車両の直進中に発生したときには、その発生後、所定時間ＴＭＲＥＦが経過するまでの間、失陥モータの目標トルクＴＭＧＮＧ及び非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫをいずれも０に設定する。これにより、失陥状態が発生した直後において、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲの間にトルク差を生じさせることなく、惰性走行によって安定した直進走行を行うことができる。

また、上記所定時間ＴＭＲＥＦが経過した後には、失陥モータの目標トルクＴＭＧＮＧを０に設定するとともに、非失陥モータの目標トルクＴＭＧＯＫを、駆動輪要求トルクに基づいて設定された目標トルクＴＭ１、ＴＭ２の和に設定する。これにより、その時点で要求されている駆動輪ＷＬ、ＷＲのトルクが確保されるとともに、それと並行して、差動制限機構ＭＣによる差動制限と横滑り防止制御による制動トルクの制御が行われることによって、運転者のトルク要求に応えながら、安定した走行を行うことができる。

次に、図１２を参照しながら、本発明の第２実施形態による車両の動力装置について説明する。この動力装置５１は、第１実施形態の動力装置１と比較し、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２の動力を左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに伝達する歯車装置の構成が異なるものである。したがって、図１２において、第１実施形態と同じ又は同等の構成要素に同じ符号を付するとともに、以下、第１実施形態と異なる点を中心として説明を行うものとする。

同図に示すように、本実施形態の歯車装置ＧＳは、複数の３連ピニオンギヤＰＥと、複数の３連ピニオンギヤＰＥを回転自在に支持するキャリアＣ２と、第１〜第３サンギヤＳ２１〜Ｓ２３を有する。各３連ピニオンギヤＰＥは、第１〜第３ピニオンギヤＰ２１〜Ｐ２３を一体に有し、これらの第１〜第３ピニオンギヤＰ２１〜Ｐ２３に第１〜第３サンギヤＳ２１〜Ｓ２３がそれぞれ噛み合っている。第１〜第３ピニオンギヤＰ２１〜Ｐ２３の噛合い径ＲＰ２１〜ＲＰ２３は、この順に小さく、これに対応して、第１〜第３サンギヤＳ２１〜Ｓ２３の噛合い径ＲＳ２１〜ＲＳ２３は、この順に大きい。

また、第３サンギヤＳ２３は、連結軸１７を介して第１モータＭＧ１のロータ１１ｂに連結され、キャリアＣは、第２モータＭＧ２のロータ１２ｂに連結され、第２サンギヤＳ２２は、左駆動軸ＳＬを介して左駆動輪ＷＬに連結され、第１サンギヤＳ２１は、右駆動軸ＳＲを介して右駆動輪ＷＲに連結されている。

以上の構成の動力装置５１では、３連ピニオンギヤＰＥを有する歯車装置ＧＳの回転要素が、上述したように第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２と左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲに連結されていることから、回転要素の間の回転数の関係は、例えば図１３の共線図のように表される。

すなわち、第３サンギヤＳ２３（第１モータＭＧ１のロータ１１ｂ）、第２サンギヤＳ２２（左駆動輪ＷＬ）、第１サンギヤＳ２１（右駆動輪ＷＲ）及びキャリアＣ２（第２モータＭＧ２のロータ１２ｂ）は、それらの回転数が共線図において単一の直線上にその順に並ぶ１共線４要素の共線関係を満たすように構成されている。したがって、図１３に示すように、この共線図上の両外側の第３サンギヤＳ２３及びキャリアＣ２は、本発明の第１及び第２外側回転要素にそれぞれ相当し、それらのすぐ内側の第２リングギヤＳ２２及び第１サンギヤＳ２１は、第１及び第２内側回転要素にそれぞれ相当する。

また、図１３のα２及びβ２はそれぞれ、第２サンギヤＳ２２−第１サンギヤＳ２１間を基準（＝１）とする第１レバー比及び第２レバー比であり、回転要素の歯数Ｚを用い、次式（１０）及び（１１）で表される。
α２＝{1-(ZP22/ZS22)×(ZS23/ZP23)}
／{(ZP22/ZS22)×(ZS23/ZP23)-(ZP21/ZS21)×(ZS23/ZP23)} ・・・（１０）
β２＝（ＺＰ２１×ＺＳ２２）
／（ＺＳ２１×ＺＰ２２−ＺＰ２１×ＺＳ２２） ・・・（１１）

以上のような１共線４要素の共線関係が成立するとともに、第３サンギヤＳ２３（第１外側回転要素）及びキャリアＣ２（第２外側回転要素）に、第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２がそれぞれ連結され、第２サンギヤＳ２２（第１内側回転要素）及び第１サンギヤＳ２１（第２内側回転要素）に、左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲがそれぞれ連結されている。

また、差動制限機構ＭＣは、第１モータＭＧ１のロータ１１ｂと第３サンギヤＳ２３を連結する連結軸１７と、第２モータＭＧ２のロータ１２ｂに連結されたキャリアＣ２との間に設けられている。

以上のように、本実施形態の動力装置５１は、歯車装置ＧＳにおいて１共線４要素の共線関係が成立する一方、それらの回転要素のうち、第１及び第２外側回転要素に第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２がそれぞれ連結され、第１及び第２内側回転要素に左右の駆動輪ＷＬ、ＷＲがそれぞれ連結され、第１及び第２外側回転要素の間に差動制限機構が設けられるという関係において、第１実施形態の動力装置１とまったく同じである。

したがって、この構成の動力装置５１に対し、図４の動力制御処理を実行することによって、前述した第１実施形態による動作及び効果を同様に得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、歯車装置として、第１実施形態では、第１及び第２ピニオンギヤＰ１、Ｐ２が噛み合うタイプの遊星歯車装置を、第２実施形態では、３連ピニオンギヤＰＥとこれに噛み合う複数のサンギヤＳ２１〜Ｓ２３及びキャリアＣ２などを組み合わせたタイプの歯車装置を、それぞれ用いている。本発明は、これに限らず、１共線５要素又は１共線４要素の共線関係が成立するとともに、その複数の回転要素と第１及び第２モータＭＧ１、ＭＧ２及び駆動輪ＷＬ、ＷＲとの接続関係が本発明の要件を満たす限り、他の構成の歯車装置を採用することができる。

また、図４の動力制御処理では、モータの失陥状態の発生時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過した時点で、ステップ８〜１１による制御からステップ１６〜１８による制御に切り替えているが、これに限らず、例えば油圧回路２５の油圧などに応じて差動制限機構ＭＣの立ち上がりを監視し、立ち上がりが確認された時点で、制御の切替を行ってもよい。さらに、図４の動力制御処理では、モータの失陥状態の発生時に開始した横滑り防止制御を、車両の安定走行状態が確認された時点で解除しているが、これに限らず、例えばモータの失陥状態が解消されるまで、横滑り防止制御を継続してもよい。

また、実施形態では、差動制限機構ＭＣは、油圧式の摩擦クラッチで構成されているが、動力の伝達及びその遮断の切り替えと差動制限トルクの変更が可能である限り、電磁式などの他のタイプのクラッチや、クラッチ以外の機構で構成してもよい。

さらに、実施形態では、動力装置の動力源は電動機であるが、動力を出力可能な他の装置、例えば内燃機関や油圧モータなどを用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 動力装置
ＰＧ 遊星歯車装置（歯車装置）
Ｓ１ 第１サンギヤ（第１外側回転要素）
Ｓ２ 第２サンギヤ（第２外側回転要素）
Ｒ１ 第１リングギヤ（第２内側回転要素）
Ｒ２ 第２リングギヤ（第１内側回転要素）
５１ 動力装置
ＧＳ 歯車装置
Ｓ２１ 第１サンギヤ（第２内側回転要素）
Ｓ２２ 第２サンギヤ（第１内側回転要素）
Ｓ２３ 第３サンギヤ（第１外側回転要素）
Ｃ２ キャリア（第２外側回転要素）
ＷＬ 左駆動輪
ＷＲ 右駆動輪
ＭＧ１ 第１モータ（第１動力源）
ＭＧ２ 第２モータ（第２動力源）
ＴＭ１ 第１モータの目標トルク（第１動力源の目標トルク）
ＴＭ２ 第２モータの目標トルク（第２動力源の目標トルク）
ＭＣ 差動制限機構
ＳＤ 制動装置
ΔＴ 駆動輪トルク差
ＴＭＲＥＦ 所定時間（所定期間）
ＴＭＧＮＧ 失陥モータの目標トルク（失陥していると判定された動力源の目標トルク）
ＴＭＧＯＫ 非失陥モータの目標トルク（失陥していないと判定された動力源の目標トル ク）

Claims (4)

1. 互いに差回転が可能な左右の駆動輪に動力を伝達する車両の動力装置であって、
   第１動力源及び第２動力源と、
   共線図において回転数が単一の直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成された４つ又は５つから成る複数の回転要素を有する歯車装置と、を備え、
   前記歯車装置の前記複数の回転要素のうち、前記共線図において両外側に位置する第１及び第２外側回転要素は、前記第１及び第２動力源にそれぞれ連結され、前記共線図において前記第１及び第２外側回転要素のすぐ内側に位置する第１及び第２内側回転要素は、前記左右の駆動輪にそれぞれ連結されており、
   前記左右の駆動輪に要求される駆動輪要求トルクに基づいて、前記第１及び第２動力源の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
   前記第１及び第２外側回転要素の間を接続することによって、前記左右の駆動輪の差動を制限するための差動制限機構と、
   前記左右の駆動輪を互いに独立して制動する制動装置と、
   前記第１及び第２動力源の一方が機能を失陥した失陥状態が発生したか否かを判定する失陥状態判定手段と、
   前記失陥状態が発生したと判定されたときに、前記差動制限機構を作動させることによって、前記第１及び第２外側回転要素の間を接続させるとともに、前記車両の横滑りを防止するように、前記制動装置による前記左右の駆動輪の制動トルクを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両の動力装置。
2. 前記第１及び第２動力源の目標トルクに基づき、前記左右の駆動輪のトルクの差を、駆動輪トルク差として算出する駆動輪トルク差算出手段をさらに備え、
   前記目標トルク設定手段は、前記失陥状態が車両の旋回中に発生したときには、前記失陥状態の発生後、所定期間が経過するまでの間、前記第１及び第２動力源のうち、失陥していると判定された一方の動力源の目標トルクを０に設定し、失陥していないと判定された他方の動力源の目標トルクを、前記失陥状態が発生する直前に算出された前記駆動輪トルク差が得られるように設定することを特徴とする、請求項１に記載の車両の動力装置。
3. 前記目標トルク設定手段は、前記失陥状態が車両の直進中に発生したときには、前記失陥状態の発生後、所定期間が経過するまでの間、前記第１及び第２動力源の目標トルクをいずれも０に設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両の動力装置。
4. 前記目標トルク設定手段は、前記所定期間が経過した後に、前記第１及び第２動力源のうち、失陥していると判定された一方の動力源の目標トルクを０に設定し、失陥していないと判定された他方の動力源の目標トルクを、前記駆動輪要求トルクに基づいて設定することを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両の動力装置。

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