JP2023003821A - Mobile body control device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体用制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a mobile body control device and a program.
この種の制御装置としては、特許文献1に記載されているように、回転電機を備える電動車両に適用されるものが知られている。回転電機のロータが回転駆動させられることにより、駆動輪が回転し、車両が走行する。
As this type of control device, there is known one that is applied to an electric vehicle provided with a rotating electric machine, as described in
特許文献1に記載の制御装置は、回転電機を高負荷状態で駆動させている場合において、回転電機の温度検出値に基づいて、回転電機の温度が限界温度に到達するまでの時間を予測する。制御装置は、予測した時間が設定時間を下回ると判定した場合、回転電機の温度上昇が抑制されるように、回転電機のステータ巻線に流す電流を制限する。これにより、回転電機の温度が限界温度に到達する前に電流を制限でき、回転電機の出力が急激に0になることを防止し、車両の急停止の防止を図っている。
The control device described in
回転電機の動作点は、回転電機のトルク及び回転速度により定まる。ここで、動作点の動作領域のうち回転速度が高い高速領域において、ステータ巻線に流れる電流を制限できない場合がある。 The operating point of the rotating electrical machine is determined by the torque and rotation speed of the rotating electrical machine. Here, in the high-speed region where the rotation speed is high among the operating regions of the operating point, it may not be possible to limit the current flowing through the stator windings.
回転電機のロータは界磁極を含んでいるため、ロータが回転すると、ステータ巻線に逆起電圧が発生する。逆起電圧は、ロータの回転速度が高いほど高くなる。ここで、高速領域において、逆起電圧が発生する場合のステータ巻線の線間電圧が、インバータの入力側に設けられた蓄電部の電圧を超えることがある。この場合、電流を制限するために、インバータの上,下アームスイッチを全てオフするシャットダウン制御が実行されたとしても、ステータ巻線側から蓄電部の方向に電流が流れる現象である電力回生が発生し得る。この場合、ステータ巻線に流れる電流を制限することができず、回転電機及びインバータが過熱状態になる懸念がある。この場合、その後車両の退避走行を適正に実施できなくなる懸念がある。 Since the rotor of a rotating electrical machine includes field poles, when the rotor rotates, a back electromotive force is generated in the stator windings. The counter electromotive voltage increases as the rotation speed of the rotor increases. Here, in a high-speed region, the line voltage of the stator windings when a back electromotive force is generated may exceed the voltage of the storage unit provided on the input side of the inverter. In this case, even if shutdown control is executed to turn off the upper and lower arm switches of the inverter in order to limit the current, power regeneration, a phenomenon in which current flows from the stator winding side to the storage unit, occurs. can. In this case, it is not possible to limit the current flowing through the stator windings, and there is concern that the rotating electric machine and the inverter may overheat. In this case, there is a concern that the vehicle will not be able to properly carry out evacuation travel thereafter.
なお、車両に限らず、ロータから動力が伝達されることにより回転する回転部材を備え、回転部材が回転することにより移動する移動体であれば、上述した問題が同様に発生し得る。 It should be noted that the above-described problems can occur in the same manner as in vehicles, as long as the moving body includes a rotating member that rotates when power is transmitted from a rotor and moves as the rotating member rotates.
本発明は、インバータ及び回転電機が過熱状態になることを抑制できる移動体用制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION A main object of the present invention is to provide a moving body control device and a program that can prevent an inverter and a rotating electric machine from becoming overheated.
本発明は、界磁極を含むロータ及びステータ巻線を有する回転電機と、
蓄電部と、
上,下アームスイッチを有し、前記ステータ巻線と前記蓄電部とを電気的に接続するインバータと、
前記ロータから動力が伝達されることにより回転する回転部材と、
を備える移動体であって、前記回転部材が回転することにより移動する移動体に適用される移動体用制御装置において、
前記回転電機の指令トルクまたは指令回転速度のいずれかである指令値を算出する指令算出部と、
算出された前記指令値に基づいて、前記回転電機のトルクを前記指令トルクに制御すべく、前記上,下アームスイッチのスイッチング制御を行う回転電機制御部と、を備え、
前記回転電機のトルク及び回転速度により定まる動作点の動作領域において、第1領域と、該第1領域に隣接する第2領域とが設定され、
前記第2領域は、前記第1領域に対して高速側の高速領域を含み、
前記回転電機制御部は、現在の前記動作点が前記高速領域内であると判定した場合、前記回転電機のトルク制御を継続したときに前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方が過熱状態になるか否かを予測し、
前記指令算出部は、前記過熱状態になると予測された場合、前記回転電機及び前記インバータが過熱状態になることを抑制する保護処理を行う。
The present invention provides a rotating electrical machine having a rotor and stator windings including field poles;
a power storage unit;
an inverter having upper and lower arm switches and electrically connecting the stator winding and the power storage unit;
a rotating member that rotates when power is transmitted from the rotor;
In a moving body control device that is applied to a moving body that moves by rotating the rotating member, the moving body comprising:
a command calculation unit that calculates a command value that is either a command torque or a command rotation speed of the rotating electric machine;
a rotary electric machine control unit that performs switching control of the upper and lower arm switches in order to control the torque of the rotary electric machine to the command torque based on the calculated command value;
A first region and a second region adjacent to the first region are set in an operating region of an operating point determined by the torque and rotation speed of the rotating electric machine,
The second area includes a high-speed area on the high-speed side with respect to the first area,
When the rotating electrical machine control unit determines that the current operating point is within the high-speed region, whether or not at least one of the rotating electrical machine and the inverter will overheat when torque control of the rotating electrical machine is continued. predict whether or not
When the overheating state is predicted, the command calculation unit performs a protection process to prevent the rotating electrical machine and the inverter from overheating.
本発明の回転電機制御部は、現在の動作点が高速領域内であると判定した場合、回転電機のトルク制御を継続したときに回転電機及びインバータの少なくとも一方が過熱状態になるか否かを予測する。指令算出部は、過熱状態になると予測された場合、上記保護処理を行う。このため、回転電機及びインバータの少なくとも一方が実際に過熱状態になる前に上記保護処理を行うことができる。これにより、移動体のその後の移動を適正に実施できる。 The rotary electric machine control unit of the present invention determines whether or not at least one of the rotary electric machine and the inverter will overheat when torque control of the rotary electric machine is continued when it is determined that the current operating point is within the high speed region. Predict. The command calculation unit performs the above-described protection process when it is predicted that an overheating state will occur. Therefore, the protection process can be performed before at least one of the rotating electric machine and the inverter actually becomes overheated. As a result, subsequent movement of the moving body can be performed appropriately.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る制御装置を電動車両に搭載した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First embodiment>
A first embodiment in which a control device according to the present invention is mounted on an electric vehicle will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、車両10は、回転電機20を備えている。回転電機20は、3相の同期機であり、ステータ巻線として星形結線された各相の巻線21を備えている。各相の巻線21は、電気角で120°ずつずれて配置されている。本実施形態の回転電機20は、ロータ22に永久磁石(「界磁極」に相当)を備える永久磁石同期機である。
As shown in FIG. 1 ,
回転電機20は、車載主機であり、ロータ22が車両10の駆動輪11(「回転部材」に相当)と動力伝達可能とされている。回転電機20が電動機として機能することにより発生するトルクが、ロータ22から駆動輪11に伝達される。これにより、駆動輪11が回転駆動させられる。
The rotary
車両10は、インバータ30と、コンデンサ31(「蓄電部」に相当)と、蓄電池40とを備えている。インバータ30は、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとの直列接続体を3相分備えている。本実施形態において、各スイッチSWH,SWLは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはIGBTである。このため、各スイッチSWH,SWLの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチSWH,SWLには、フリーホイールダイオードDH,DLが逆並列に接続されている。
各相において、上アームスイッチSWHのエミッタと、下アームスイッチSWLのコレクタとには、巻線21の第1端が接続されている。各相の巻線21の第2端同士は、中性点で接続されている。なお、本実施形態において、各相の巻線21は、ターン数が同じに設定されている。
A first end of a winding 21 is connected to the emitter of the upper arm switch SWH and the collector of the lower arm switch SWL in each phase. The second ends of the
各相の上アームスイッチSWHのコレクタと、蓄電池40の正極端子とは、正極側母線Lpにより接続されている。各相の下アームスイッチSWLのエミッタと、蓄電池40の負極端子とは、負極側母線Lnにより接続されている。正極側母線Lpと負極側母線Lnとは、コンデンサ31により接続されている。なお、コンデンサ31は、インバータ30に内蔵されていてもよいし、インバータ30の外部に設けられていてもよい。
The collector of the upper arm switch SWH of each phase and the positive electrode terminal of the
蓄電池40は例えば組電池であり、蓄電池40の端子電圧は例えば数百Vである。蓄電池40は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の2次電池である。
The
車両10は、電流センサ32、電圧センサ33、回転角センサ34、モータ温度センサ35、及びMGCU36(Motor Generator Control Unit、「回転電機制御部」に相当)を備えている。電流センサ32は、各相のうち少なくとも2相分の巻線21に流れる電流を検出する。電圧センサ33は、コンデンサ31の端子電圧を検出する。回転角センサ34は、例えばレゾルバであり、ロータ22の回転角(電気角)を検出する。モータ温度センサ35は、回転電機20の温度をモータ温度Tmgdとして検出する。本実施形態において、モータ温度センサ35は、巻線21の温度をモータ温度Tmgdとして検出する。モータ温度センサ35は、例えばサーミスタである。各センサ32~35の検出値は、MGCU36に入力される。
The
MGCU36は、マイコン36a(「第1コンピュータ」に相当)を主体として構成され、マイコン36aは、CPUを備えている。マイコン36aが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン36aがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン36aは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、図2等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
The
MGCU36は、後述するEVCU55(Electric Vehicle Control Unit)から送信された指令トルクTrq*を受信する。MGCU36は、回転電機20のトルクを受信した指令トルクTrq*に制御すべく、インバータ30を構成する各スイッチSWH,SWLのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとは交互にオンされる。
The
MGCU36は、力行駆動制御を行う。力行駆動制御は、蓄電池40から出力された直流電力を交流電力に変換して巻線21に供給するためのインバータ30のスイッチング制御である。この制御が行われる場合、回転電機20は、電動機として機能し、力行トルクを発生する。また、MGCU36は、回生駆動制御を行う。回生駆動制御は、回転電機20で発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電池40に供給するためのインバータ30のスイッチング制御である。この制御が行われる場合、回転電機20は、発電機として機能し、回生トルクを発生する。
The
車両10は、冷却水が循環する循環経路50と、冷却装置として、電動式のウォータポンプ51、ラジエータ52及び電動式のファン53を備えている。ウォータポンプ51は、給電されて駆動されることにより冷却水を循環させる。循環経路50において、ウォータポンプ51の下流側には、順に、インバータ30、回転電機20が配置されている。ただし、循環経路50における回転電機20、インバータ30の配置順序は、上述した順序に限らない。
The
循環経路50においてインバータ30とウォータポンプ51との間には、ラジエータ52が設けられている。ラジエータ52は、循環経路50を介して流入する冷却水を冷却してウォータポンプ51へと供給する。車両10の走行に伴いラジエータ52に吹き付けられる走行風や、ファン53を回転駆動させることによりラジエータ52に吹き付けられる風により、ラジエータ52に流入する冷却水が冷却される。
A
車両10は、冷却水温センサ54と、EVCU55(「指令算出部」に相当)とを備えている。冷却水温センサ54は、循環経路50のうちインバータ30へ流れる冷却水の温度を検出する。
The
EVCU55は、マイコン55a(「第2コンピュータ」に相当)を主体として構成され、マイコン55aは、CPUを備えている。本実施形態において、EVCU55は、MGCU36及び後述するブレーキCU63の上位制御部に相当する。マイコン55aが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン55aがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン55aは、自身が備える記憶部に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、上記冷却装置の駆動処理と、図5等に示す処理とのプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
The
車両10は、ブレーキ装置60と、ブレーキセンサ61と、ブレーキランプ62と、ブレーキCU63とを備えている。ブレーキ装置60は、駆動輪11を含む車輪に摩擦力を付与することにより制動力を発生させる。ブレーキ装置60は、ブレーキペダルの踏込量に応じて動作するマスタシリンダ及びブレーキパッド等を含む。ブレーキセンサ61は、ドライバのブレーキ操作部材としてのブレーキペダルの踏込量であるブレーキストロークを検出する。ブレーキセンサ61の検出値は、ブレーキCU63に入力される。
The
ブレーキCU63は、マイコン63aを主体として構成され、マイコン63aは、CPUを備えている。マイコン63aが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン63aがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン63aは、自身が備える記憶部に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、ブレーキ装置60の制動力制御処理等のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
The
ブレーキCU63は、ブレーキペダルが踏み込まれていると判定した場合、ブレーキランプ62を点灯させる処理も行う。
The
EVCU55は、図示しない始動スイッチがオンに切り替えられたと判定した場合、図示しない低圧電源からMGCU36及びブレーキCU63への給電を開始する処理を行う。これにより、MGCU36及びブレーキCU63は起動し、動作可能な状態となる。始動スイッチは、車両10に備えられ、例えばイグニッションスイッチ又はプッシュ式のスタートスイッチであり、ドライバにより操作される。低圧電源の出力電圧(具体的には定格電圧)は、蓄電池40の出力電圧よりも低い。MGCU36、EVCU55及びブレーキCU63は、所定の通信形式(例えばCAN)により互いに情報のやりとりが可能になっている。
When the
車両10は、アクセルセンサ70と、操舵角センサ71とを備えている。アクセルセンサ70は、ドライバのアクセル操作部材としてのアクセルペダルの踏込量であるアクセルストロークを検出する。操舵角センサ71は、ドライバによるステアリングホイールの操舵角を検出する。アクセルセンサ70及び操舵角センサ71の検出値は、EVCU55に入力される。EVCU55は、アクセルセンサ70により検出されたアクセルストロークと、操舵角センサ71により検出された操舵角とに基づいて、ロータ22の指令回転速度Nm*を算出する。EVCU55は、ロータ22の回転速度を、算出した指令回転速度Nm*にフィードバック制御するための操作量として、指令トルクTrq*を算出する。EVCU55は、算出した指令トルクTrq*(「指令値」に相当)をMGCU36に送信する。なお、ロータ22の回転速度は、例えば、回転角センサ34の検出値に基づいて算出されればよい。また、自動運転機能が車両10に備えられている場合、EVCU55は、自動運転モードが実行されるときにおいて、例えば、車両10が備える自動運転CUにより設定される車両10の目標走行速度に基づいて、指令回転速度Nm*を算出してもよい。
The
ブレーキCU63は、ブレーキセンサ61により検出されたブレーキストロークに基づいて、車輪に対して付与すべき総制動トルクFbrkを算出する。ブレーキCU63は、回生可能制動トルクFgmaxをEVCU55から受信する。回生可能制動トルクFgmaxは、回生駆動制御によって車輪に付与可能な制動トルクの現状の最大値である。
The
ブレーキCU63は、回生可能制動トルクFgmaxと、総制動トルクFbrkとに基づいて、回生要求制動トルクFgbと、機械式要求制動トルクFmbとを算出する。例えば、ブレーキCU63は、総制動トルクFbrkから回生要求制動トルクFgbを差し引くことにより、機械式要求制動トルクFmbを算出する。 Brake CU63 calculates regenerative requested braking torque Fgb and mechanical requested braking torque Fmb based on regenerative braking torque Fgmax and total braking torque Fbrk. For example, the brake CU63 calculates the mechanical required braking torque Fmb by subtracting the regenerative required braking torque Fgb from the total braking torque Fbrk.
ブレーキCU63は、算出した回生要求制動トルクFgbをEVCU55に送信する。EVCU55は、受信した回生要求制動トルクFgbを指令トルクTrq*としてMGCU36に送信する。回生要求制動トルクFgbが大きいほど、回転電機20からインバータ30を介して蓄電池40へと供給される発電電力が大きくなる。
The
また、ブレーキCU63は、算出した機械式要求制動トルクFmbをブレーキ装置60に送信する。これにより、ブレーキ装置60により車輪へと付与される制動トルクが機械式要求制動トルクFmbに制御されるようになる。
Further, the
車両10は、加速度センサ72と、状況認識装置73とを備えている。加速度センサ72は、車両10の前後方向に発生する加減速度(前後G)と、横(左右)方向に発生する加減速度(横G)とを検出する。加速度センサ72の検出値は、EVCU55に入力される。
The
状況認識装置73は、ナビゲーション装置を含む。ナビゲーション装置は、GPS衛星から送信された信号に基づいて、車両10の現在位置、現在時刻、地図及び天候の情報を検出する。
Situation awareness device 73 includes a navigation device. The navigation device detects the current position of the
状況認識装置73は、自車両10の周囲の外気温や路面温度を検出する温度センサ、降雨を検出雨検出センサ、降雪を検出する雪検出センサ、及びカメラ装置等を含む。これにより、状況認識装置73は、自車両10の周囲の路面状況情報と、自車両10の周囲の車両との距離情報とを取得することができる。カメラ装置は、車両10の走行路面を含む周辺環境を撮像し、単眼カメラ又はステレオカメラである。
The situation recognition device 73 includes a temperature sensor that detects the outside air temperature and road surface temperature around the
状況認識装置73は、例えばナビゲーション装置及び傾斜角センサを備え、車両10付近の路面の勾配情報を検出する機能を有している。ナビゲーション装置は、地図情報及びGPS衛星から送信される測位情報に基づいて、車両10付近の路面勾配を検出する。傾斜角センサは、車両10付近の路面勾配を検出する。状況認識装置73の検出値は、EVCU55に入力される。
The situation recognition device 73 includes, for example, a navigation device and a tilt angle sensor, and has a function of detecting road gradient information near the
続いて、EVCU55及びMGCU36が行う過熱保護制御について説明する。
Next, the overheat protection control performed by the
まず、図2を用いて、MGCU36が行う過熱保護制御について説明する。図2に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。
First, the overheat protection control performed by the
ステップS10では、回転電機20の現在のトルクTrq及び回転速度Nmを取得し、現在の回転速度Nm及びトルクTrqから定まる動作点が保護対象領域(「第2領域」に相当)内であるか否かを判定する。トルクTrqが正の値の場合、力行駆動制御が行われる。一方、トルクTrqが負の値の場合、回生駆動制御が行われる。ちなみに、現在のトルクTrqは、例えば、電流センサ32及び回転角センサ34の検出値に基づいて算出されたトルクであってもよいし、指令トルクTrq*であってもよい。また、現在の回転速度Nmは、例えば回転角センサ34の検出値に基づいて算出されればよい。
In step S10, the current torque Trq and rotational speed Nm of the rotary
保護対象領域は、図3に示すように、高速領域Rhr、力行側高トルク領域Rhtm及び回生側高トルク領域Rhtgである。高速領域Rhrは、連続動作領域Rcc(「第1領域」に相当)に隣接して、かつ、連続動作領域Rccに対して高速側の領域である。本実施形態において、高速領域Rhrは、巻線21に弱め界磁電流を流す弱め界磁制御が行われる領域である。高速領域Rhrにおいて回転速度が高い側の境界が、回転速度Nmの最大値Nmaxである。 The areas to be protected are, as shown in FIG. 3, a high speed area Rhr, a power running side high torque area Rhtm, and a regeneration side high torque area Rhtg. The high speed region Rhr is a region adjacent to the continuous motion region Rcc (corresponding to the “first region”) and on the high speed side with respect to the continuous motion region Rcc. In the present embodiment, the high-speed region Rhr is a region in which field-weakening control is performed in which a field-weakening current is passed through the winding 21 . The boundary on the high rotational speed side of the high speed region Rhr is the maximum value Nmax of the rotational speed Nm.
連続動作領域Rccは、その領域内の回転速度及びトルクであれば、回転電機20及びインバータ30が過熱状態になることなく連続して駆動できる領域である。連続動作領域Rccにおいて高トルク側の境界が、力行駆動制御が行われる場合の連続トルクの上限値TmC、及び回生駆動制御が行われる場合の連続トルクの上限値TgCである。
The continuous operation region Rcc is a region in which the rotary
力行側高トルク領域Rhtm及び回生側高トルク領域Rhtgは、連続動作領域Rccに隣接して、かつ、連続動作領域Rccに対して高トルク側の領域である。また、力行側高トルク領域Rhtm及び回生側高トルク領域Rhtgの高速側は、高速領域Rhrに隣接している。各高トルク領域Rhtm,Rhtg及び連続動作領域Rccと、高速領域Rhrとの境界を規定する回転速度が高速側閾値Nthである。MGCU36は、回転速度Nmが高速側閾値Nth以上であると判定した場合、現在の動作点が高速領域Rhrであると判定する。
The powering side high torque region Rhtm and the regeneration side high torque region Rhtg are regions adjacent to the continuous operation region Rcc and on the high torque side with respect to the continuous operation region Rcc. Further, the high speed side of the powering side high torque region Rhtm and the regeneration side high torque region Rhtg are adjacent to the high speed region Rhr. A rotational speed defining a boundary between the high torque regions Rhtm, Rhtg and the continuous operation region Rcc and the high speed region Rhr is the high speed side threshold value Nth. When the
高速領域Rhr、力行側高トルク領域Rhtm及び回生側高トルク領域Rhtgは、その領域内の回転速度及びトルクであると、回転電機20及びインバータ30の少なくとも一方が過熱状態になるおそれがあるため、回転電機20を継続して駆動する時間が制約される領域である。
If the rotational speed and torque are within the high speed region Rhr, the powering side high torque region Rhtm, and the regeneration side high torque region Rhtg, at least one of the rotating
なお、図3において、TmLは、高速領域Rhr及び力行側高トルク領域Rhtmにおける正の上限トルクを示し、TgLは、高速領域Rhr及び回生側高トルク領域Rhtgにおける負の上限トルクを示す。 In FIG. 3, TmL indicates the positive upper limit torque in the high speed region Rhr and the powering side high torque region Rhtm, and TgL indicates the negative upper limit torque in the high speed region Rhr and the regeneration side high torque region Rhtg.
図2の説明に戻り、ステップS10において現在の動作点が保護対象領域外であると判定した場合には、ステップS11に進み、モータ温度センサ35により検出されたモータ温度Tmgdが制限開始温度TempHを超えたか否かを判定する。制限開始温度TempHは、回転電機20及びインバータ30の少なくとも一方が過熱状態であることを判定できる温度に設定されている。
Returning to the description of FIG. 2, if it is determined in step S10 that the current operating point is outside the protection target area, the process proceeds to step S11, where the motor temperature Tmgd detected by the
ステップS11においてモータ温度Tmgdが制限開始温度TempHを超えていると判定した場合には、ステップS12に進み、回転電機20のトルクが、EVCU55から受信した指令トルクTrq*よりも小さくなるように上,下アームスイッチSWH,SWLのスイッチング制御を行う。ここでは、例えば、図4に示すように、受信した指令トルクTrq*に制限係数Klimを乗算し、この乗算値に回転電機20のトルクを制御すべく上,下アームスイッチSWH,SWLのスイッチング制御を行えばよい。制限係数Klimは、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempH以下の場合に1となり、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHを超える場合、モータ温度Tmgdが高いほど小さい値になる。モータ温度Tmgdが最終制限温度THH(>TempH)になる場合、制限係数Klimが0になる。
When it is determined in step S11 that the motor temperature Tmgd exceeds the restriction start temperature TempH, the process proceeds to step S12, and the torque of the rotating
ステップS10において現在の動作点が保護対象領域内であると判定した場合には、ステップS13に進み、モータ温度Tmgdが通知温度TempL(<TempH)を超えているか否かを判定する。通知温度TempLは、回転電機20のトルク及び回転速度の制御を継続した場合に回転電機20及びインバータ30の少なくとも一方が過熱状態になるか否かを予測するための閾値である。通知温度TempLの設定手法については、後に詳述する。
When it is determined in step S10 that the current operating point is within the protection target region, the process proceeds to step S13 to determine whether the motor temperature Tmgd exceeds the notification temperature TempL (<TempH). Notification temperature TempL is a threshold value for predicting whether or not at least one of rotating
ステップS13においてモータ温度Tmgdが通知温度TempLを超えていると判定した場合には、ステップS14に進み、EVCU55に対して過熱予測通知を送信する。
When it is determined in step S13 that the motor temperature Tmgd exceeds the notification temperature TempL, the process proceeds to step S14 to transmit an overheating prediction notification to the
続いて、図5を用いて、EVCU55が行う過熱保護制御について説明する。図5に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、EVCU55の制御周期とMGCU36の制御周期とは、同じ周期であってもよいし、異なる周期であってもよい。
Next, the overheat protection control performed by the
ステップS20では、MGCU36から過熱予測通知を受信したか否かを判定する。
In step S<b>20 , it is determined whether or not an overheat prediction notification has been received from the
ステップS20において過熱予測通知を受信したと判定した場合には、ステップS21に進み、ドライバに対して、その後車両10の走行速度が低下させられる旨、又は回転電機20のトルクが低下させられる旨を通知する。これは、その旨をドライバに通知しておくことにより、後述するステップS22の処理が実行されたとしても、ドライバに違和感を与えることを極力防止するためである。
If it is determined in step S20 that the overheating prediction notification has been received, the process advances to step S21 to inform the driver that the running speed of the
ちなみに、ドライバに対しては、例えば、ナビゲーション装置等の表示部、光、振動、音及び匂いのうち、少なくとも1つにより通知すればよい。また、ステップS21において、ブレーキランプ62を点灯させる指示をブレーキCU63に対して行ってもよい。これにより、自車両10の後続車両等、自車両10がこれから減速することを自車両10の周囲の車両に対して知らせることができる。
Incidentally, the driver may be notified, for example, by at least one of a display unit such as a navigation device, light, vibration, sound, and smell. Further, in step S21, the
ステップS22では、現在の動作点が高速領域Rhr内であると判定した場合、動作点を高速領域Rhrから連続動作領域Rccに移行させるために、MGCU36に送信する指令トルクTrq*を低下させる。この場合、MGCU36の制御により、ロータ22の回転速度が低下させられ、車両10の走行速度が低下する。これにより、回転電機20及びインバータ30を過熱から保護する。本実施形態では、ステップS22において、車両10の減速度が所定の減速度以下となるように、送信する指令トルクTrq*を0に向かって漸減させる。これにより、車両10を安全な場所まで退避走行させて停車させるのに必要な時間を確保する。なお、所定の減速度は、車両10の乗員の安全を確保できる値(例えば、0.2G)に設定されている。
In step S22, when it is determined that the current operating point is within the high speed region Rhr, the command torque Trq* to be transmitted to the
ここで、ロータ22の回転速度を低下させるのは、以下に説明する理由のためである。高速領域Rhrでは弱め界磁制御が行われているため、所定トルクを発生させるために巻線21に流す電流ベクトルの大きさが、弱め界磁制御が行われていない場合よりも大きくなる。その結果、高速領域Rhrにおいて指令トルクTrq*を例えば0まで低下させたとしても、巻線21に流れる相電流の実効値[Arms]を回転電機20(具体的には巻線21)の常時許容電流以下にできないことがある。
The reason why the rotational speed of the
この場合、モータ温度Tmgdがさらに上昇してシャットダウン温度Tshut(>THH)に到達し、各相の上,下アームスイッチSWH,SWLを全てオフするシャットダウン制御がMGCU36により行われる。しかしながら、高速領域Rhrでは巻線21に発生する逆起電圧が高いため、電力回生が発生し、巻線21、上アームスイッチSWHのダイオードDH、コンデンサ31、及び下アームスイッチSWLのダイオードDLを含む閉回路に電流が流れる。その結果、回転電機20及びインバータ30の温度がさらに上昇し、回転電機20及びインバータ30が故障し得る。そこで、指令トルクTrq*を低下させることにより、逆起電圧を低下させ、電力回生が発生しないようにする。これにより、回転電機20及びインバータ30が過熱異常で故障することを防止する。
In this case, the motor temperature Tmgd further rises and reaches the shutdown temperature Tshut (>THH), and the
ステップS22において、現在の動作点が高速領域Rhr内であると判定した場合、指令トルクTrq*の低下処理に加えて、又はこの低下処理に代えて、ブレーキ装置60により車輪に制動力を付与する指示をブレーキCU63に行ってもよい。機械式のブレーキ装置60によれば、回生トルクを発生させるための電流を巻線21に流す必要がない。このため、回転電機20及びインバータ30の温度上昇を好適に抑制しつつ、ロータ22の回転速度を低下させることができる。また、ブレーキ装置60により車輪に制動力を付与する処理は、例えば以下の場合にも有効である。車両10の走行路面が下り勾配の場合、指令トルクTrq*を低下させたとしても、ロータ22の回転速度が低下しない場合があり得る。また、蓄電池40のSOCが規定量よりも高い高SOC状態の場合、蓄電池40の過充電を防止するために回生トルクが制限されたり、回生トルクを発生できなかったりする場合があり得る。これらの場合において、ブレーキ装置60により車輪に制動力を付与する処理が有効である。なお、下り勾配であるか否かは、状況認識装置73の検出値に基づいて判定されればよい。
If it is determined in step S22 that the current operating point is within the high speed region Rhr, in addition to or instead of the reduction processing of the command torque Trq*, braking force is applied to the wheels by the
一方、ステップS22において、現在の動作点が高トルク領域Rhtm,Rhtg内であると判定した場合、動作点を高トルク領域Rhtm,Rhtgから連続動作領域Rccに移行させるために、MGCU36に送信する指令トルクTrq*を徐々に低下させる。この場合、MGCU36の制御により、回転電機20のトルクが低下させられる。これにより、回転電機20及びインバータ30を過熱から保護する。
On the other hand, if it is determined in step S22 that the current operating point is within the high torque regions Rhtm, Rhtg, a command to be sent to the
続いて、図6及び図7を用いて、図2の処理で用いられた通知温度TempLについて説明する。 Next, the notified temperature TempL used in the process of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.
通知温度TempLは、動作点が高速領域Rhr内である場合においてモータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達する前に、車両10を所定の減速度で減速させて停止させるのに必要な時間を確保できるような値に設定されている。つまり、図7に示すように、車両10の走行速度Vsが高いほど、ステップS22の処理が開始されてから車両10を停止させるまでの時間が長くなる。このため、モータ温度Tmgdが通知温度TempLを超えてから制限開始温度TempHに到達するまでの所要時間を、走行速度Vsが高いほど長くする必要がある。したがって、走行速度Vsが高いほど、通知温度TempLを低く設定する。これにより、図6に示すように、走行速度が40km/hの場合における上記所要時間t1~t2が、走行速度が20km/hの場合における所要時間t3~t4よりも長くなる。例えば、動作点が高速領域Rhrとなる場合に想定される走行速度Vsに基づいて、通知温度TempLが設定されていればよい。
The notification temperature TempL secures the time necessary to decelerate and stop the
ちなみに、相電流の実効値がInとされる場合において、ステップS22の処理が開始されてから車両10を停止させるまでの時間Tnは、例えば、下式(eq1)を用いて概算してもよい。下式(eq1)において、Imaxは、相電流の実効値が取り得る最大値を示す。Tmaxは、相電流の実効値をImaxとして、かつ、車両10の走行速度を最高速度Vmaxとした場合において、ステップS22の処理が開始されてから車両10を停止させるまでの時間を示す。Kaは係数を示す。
Incidentally, when the effective value of the phase current is In, the time Tn from when the process of step S22 is started to when the
続いて、図8を用いて、比較例と対比しつつ、本実施形態の効果について説明する。 Next, using FIG. 8, the effect of this embodiment will be described while comparing with a comparative example.
まず、比較例について説明する。動作点が高速領域Rhr内の第1動作点P1である場合において、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達する。これにより、MGCU36において図4に示す態様でトルク制限が行われ、動作点が、トルクが0となる第2動作点P2となる。第2動作点P2において、さらにモータ温度Tmgdが上昇し、MGCU36においてその後シャットダウン制御が行われる。ただし、電力回生が発生するため、巻線21及びインバータ30には電流が流れ続ける。その結果、回転電機20及びインバータ30が過熱異常で故障し得る。
First, a comparative example will be described. When the operating point is the first operating point P1 within the high speed region Rhr, the motor temperature Tmgd reaches the limit start temperature TempH. As a result, torque is limited in the
これに対し、本実施形態では、第1動作点P1においてモータ温度Tmgdが通知温度TempLを超えた場合、MGCU36からEVCU55へと過熱予測通知が送信される。これにより、EVCU55は、回転電機20及びインバータ30が過熱状態となる前に、車両10の走行速度を低下させるために指令トルクTrq*を漸減させる。その結果、動作点が、連続動作領域Rcc内の第3動作点P3となる。このため、回転電機20及びインバータ30を過熱から保護しつつ、車両10を退避走行させることができる。図8に示す例では、車両10を停止させるために、EVCU55は、指令トルクTrq*を0まで漸減させ、動作点を、回転速度Nm及びトルクTrqが0となる第4動作点P4にしている。
In contrast, in the present embodiment, when the motor temperature Tmgd exceeds the notification temperature TempL at the first operating point P1, the
<第1実施形態の変形例>
・MGCU36は、図2のステップS13で用いる通知温度TempLを、固定値ではなく、車両10の駆動状態に基づいて可変としてもよい。例えば、MGCU36は、図9に示すように、巻線21に流れる相電流値の実効値又は振幅が大きかったり、車両10の現在の走行速度Vsが高かったりするほど、通知温度TempLを低く算出してもよい。相電流値の実効値又は振幅は、例えば電流センサ32の検出値に基づいて算出され、走行速度Vsは、例えば回転角センサ34の検出値に基づいて算出されればよい。また、通知温度TempLは、通知温度TempL、相電流の実効値又は振幅、及び走行速度Vsが関係付けられたマップ情報又は数式情報に基づいて算出されればよい。
<Modified Example of First Embodiment>
- MGCU36 is good also considering the notification temperature TempL used by FIG.2 S13 as variable based on the drive state of the
なお、通知温度TempLの設定には、車両10の1トリップの開始から現在までの期間における相電流の実効値又は振幅の最大値、又は1トリップの開始から現在までの期間において回転電機20の出力が最大となった動作点における相電流の実効値又は振幅が用いられてもよい。なお、本実施形態において、1トリップの開始とは、ドライバにより始動スイッチがオンに切り替えられることである。
Note that the setting of the notification temperature TempL includes the maximum value of the effective value or amplitude of the phase current in the period from the start of one trip of the
MGCU36は、図9に示すように、ステップS22の処理により車両10が減速させられる場合における車両10の減速度が大きいほど、通知温度TempLを高く算出してもよい。この場合、MGCU36は、例えば、1トリップの開始から現在までの期間に取得した減速度の最大値を通知温度TempLの算出に用いてもよい。これにより、車両10を減速させる場合におけるドライバのブレーキペダルの操作性向を反映しつつ、通知温度TempLを極力高めにすることができる。なお、通知温度TempLは、例えば、1トリップの開始から現在までの期間に取得した減速度の平均値であってもよい。また、減速度は、加速度センサ72により検出されればよい。また、通知温度TempLは、通知温度TempLと減速度とが関係付けられたマップ情報又は数式情報に基づいて算出されればよい。
As shown in FIG. 9, the
・CAN等を介した各CU36,55,63間の通信には遅れを伴う。このため、MGCU36は、通信遅れの影響を加味して、過熱予測通知を送信してもよい。例えば、ステップS22の処理が開始されてから車両10を停止させるまでの時間が通知温度TempLの算出に用いられるが、この時間を、通信遅れに対応した時間だけ短くすればよい。
- Communication between the CUs 36, 55, and 63 via CAN or the like is delayed. Therefore, the
・MGCU36は、図2のステップS13で用いる通知温度TempLを補正する処理を行ってもよい。MGCU36は、図10に示すように、自車両10と後続車両との距離が短いほど、通知温度TempLを低くしてもよい。これにより、後続車両が自車両10に衝突することを回避しつつ、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達するまでの時間を確保する。なお、後続車両との距離は、状況認識装置73により検出されればよい。
- The
MGCU36は、自車両10の投影面積が大きいほど、通知温度TempLを低くしてもよい。投影面積は、例えば、車両の空力係数を算出するために用いられる値である。投影面積の大きい車両(例えば大型トラック)の後続車両は、先行車両が投影面積の小さい車両の場合よりも空気抵抗が小さくなり、減速度が小さくなる。このため、自車両10の投影面積が大きいほど、通知温度TempLを低くすることにより、後続車両が自車両10に衝突することを回避しつつ、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達するまでの時間を確保する。
The
MGCU36は、車両10の走行路面の摩擦係数μが小さいほど、通知温度TempLを低くしてもよい。摩擦係数μが小さいと、車両10を停止させるまでに要する時間が長くなる。このため、摩擦係数μが小さいほど、通知温度TempLを低くすることにより、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達するまでの時間を確保する。なお、MGCU36は、例えば、状況認識装置73の検出値に基づいて現在の天候を判定し、判定した天候が雨天又は降雪の場合、晴天の場合よりも通知温度TempLを低くすればよい。
The
MGCU36は、車両10の積み荷の積載量が大きいほど、通知温度TempLを低くしてもよい。積載量が大きいと、車両10を停止させるまでに要する時間が長くなる。このため、積載量が大きいほど、通知温度TempLを低くすることにより、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達するまでの時間を確保する。
The
なお、MGCU36は、状況認識装置73の検出値に基づいて車両10の走行路面の勾配が上り勾配であると判定した場合、勾配が大きいほど、通知温度TempLを高くしてもよい。また、MGCU36は、車両10の走行路面の勾配が下り勾配であると判定した場合、勾配が大きいほど、通知温度TempLを低くしてもよい。
Note that, when the
・図11に示すように、モータ温度センサ35の応答遅れに起因して、モータ温度センサ35の検出対象の実際の温度Tmgrが変化する過渡状態において、実際の温度Tmgrと、モータ温度センサ35により検出されたモータ温度Tmgdとの間に誤差ΔTmgが発生し得る。また、ステップS22の処理が開始されてから車両10が停止するまでにはある程度の時間を要する。このため、通知温度TempLは、モータ温度センサ35の検出対象の許容上限温度(例えば180℃)から、誤差ΔTmgの最大値ΔCと、車両10が停止するまでに想定される上記検出対象の温度上昇量とを差し引いた値に設定されてもよい。
・As shown in FIG. 11, in a transient state in which the actual temperature Tmgr to be detected by the
なお、図12に示すように、相電流の実効値又は振幅が大きいほど、通知温度TempLの算出に用いる上記最大値ΔCを大きくしてもよい。例えば、回転電機がコアレスモータの場合、回転電機で発生する損失は、鉄損に比べて銅損の方が大きい。このため、コアレスモータを備えるシステムに対しては、相電流に基づいて上記最大値ΔCを可変とする構成を適用するメリットが大きい。 As shown in FIG. 12, the maximum value ΔC used for calculating the notification temperature TempL may be increased as the effective value or amplitude of the phase current increases. For example, if the rotating electrical machine is a coreless motor, copper loss is greater than iron loss in the rotating electrical machine. Therefore, for a system having a coreless motor, there is a great advantage in applying a configuration in which the maximum value ΔC is variable based on the phase current.
・MGCU36は、連続動作領域Rccから保護対象領域に移行した回数が多くなるほど、制限開始温度TempHを低下させてもよい。これは、回転電機20の経年劣化が進行すると、巻線21の冷却能力が低下することに基づく処理である。
- The
・MGCU36は、モータ温度Tmgdに代えて、電流センサ32の検出値に基づいて、図2のステップS12の処理を行ってもよい。詳しくは、MGCU36は、電流センサ32の検出値に基づく相電流の実効値Iと、巻線21の抵抗値Rと、「Wloss=R×I^2」の関係とに基づいて、回転電機20の損失Wlossを算出する。MGCU36は、制御周期毎に、「Wloss-Wcool」を算出する。Wcoolは、回転電機20の放熱能力である。MGCU36は、制御周期毎に算出した「Wloss-Wcool」の積算値が閾値Wfhを超えたと判定した場合、ステップS12の処理を行う。
- The
・MGCU36は、ステップS12の処理により開始したトルク制限を、例えば以下の(A)~(D)のいずれかの条件が成立した場合に解除してもよい。
- The
(A)モータ温度Tmgdが解除温度を下回ったとの条件。ここで、解除温度は、通知温度TempLから、モータ温度センサ35の上記誤差ΔTmg(例えば、上記最大値ΔC)を差し引いた値とすればよい。
(A) Condition that the motor temperature Tmgd is lower than the release temperature. Here, the release temperature may be a value obtained by subtracting the error ΔTmg (for example, the maximum value ΔC) of the
(B)トルクTrq及び回転速度Nmから定まる動作点が連続動作領域Rccに移行したとの条件。 (B) A condition that the operating point determined by the torque Trq and the rotational speed Nm has shifted to the continuous operating region Rcc.
(C)相電流の実効値が電流判定値以下になったとの条件。ここで、電流判定値は、例えば、回転電機20の常時許容電流以下の値とすればよい。
(C) A condition that the effective value of the phase current is equal to or less than the current judgment value. Here, the current determination value may be, for example, a value equal to or less than the constant allowable current of the rotary
(D)走行速度Vs又はロータ22の回転速度が判定速度以下になったとの条件。ここで、判定速度は、例えば、ロータ22の回転速度が高速側閾値Nthを下回ったことを判定できる値とすればよい。
(D) A condition that the travel speed Vs or the rotational speed of the
・図5のステップS21の処理は必須ではない。 - The process of step S21 of FIG. 5 is not essential.
・図5のステップS22において指令トルクTrq*を0ではなく、0よりも高い所定値まで低下させてもよい。 - In step S22 of FIG. 5, the command torque Trq* may be decreased to a predetermined value higher than 0 instead of 0.
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、各CU36,55,63が実行する過熱保護制御が変更されている。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, the overheat protection control executed by each
まず、図13を用いて、MGCU36が行う過熱保護制御について説明する。図13に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図13において、先の図2に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
First, the overheat protection control performed by the
ステップS11においてモータ温度Tmgdが通知温度TempLを超えたとして判定した場合には、ステップS15に進み、トルク制限処理を行うことなく、車速制限通知をブレーキCU63に送信する。
When it is determined in step S11 that the motor temperature Tmgd has exceeded the notification temperature TempL, the process advances to step S15 to transmit a vehicle speed limit notification to the
続いて、図14を用いて、EVCU55が行う過熱保護制御について説明する。図14に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図14において、先の図5に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
Next, the overheat protection control performed by the
本実施形態では、ステップS21の処理の後、ステップS22の処理を行うことなく、一連の処理を一旦終了する。 In this embodiment, after the process of step S21, the series of processes is temporarily terminated without performing the process of step S22.
続いて、図15を用いて、ブレーキCU63が行う過熱保護制御について説明する。図15に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、ブレーキCU63、EVCU55及びMGCU36の制御周期は、互いに同じ周期であってもよいし、互いに異なる周期であってもよい。
Next, the overheat protection control performed by the
ステップS30では、MGCU36から車速制限通知を受信したか否かを判定する。 In step S30, it is determined whether or not a vehicle speed limit notification has been received from the MGCU .
ステップS30において車速制限通知を受信したと判定した場合には、ステップS31に進み、ブレーキ装置60により駆動輪11に制動力を付与する。これにより、動作点を高速領域Rhrから連続動作領域Rccに移行させることができ、回転電機20及びインバータ30の過熱保護を行うことができる。
If it is determined in step S30 that the vehicle speed limit notification has been received, the process proceeds to step S31, and braking force is applied to the drive wheels 11 by the
<第3実施形態>
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、MGCU36が実行する過熱保護制御が変更されている。
<Third Embodiment>
The third embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, the overheat protection control executed by the
図16を用いて、MGCU36が行う過熱保護制御について説明する。図16に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。
Overheat protection control performed by the
ステップS40では、ステップS10と同様に、現在の回転速度Nm及びトルクTrqを取得し、現在の回転速度Nm及びトルクTrqから定まる動作点が保護対象領域内であるか否かを判定する。 In step S40, as in step S10, the current rotation speed Nm and torque Trq are acquired, and it is determined whether or not the operating point determined from the current rotation speed Nm and torque Trq is within the protection target area.
ステップS40において保護対象領域外であると判定した場合には、ステップS41に進み、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHを超えているか否かを判定する。ステップS41において制限開始温度TempHを超えていると判定した場合には、ステップS42に進み、ステップS22と同様に、トルク制限処理を行う。 If it is determined in step S40 that it is outside the protection target area, the process proceeds to step S41 to determine whether or not the motor temperature Tmgd exceeds the limit start temperature TempH. When it is determined in step S41 that the temperature exceeds the restriction start temperature TempH, the process proceeds to step S42, and torque restriction processing is performed in the same manner as in step S22.
一方、ステップS40において保護対象領域内であると判定した場合には、ステップS43に進み、モータ温度Tmgdが通知温度TempLを超えているか否かを判定する。ステップS43において通知温度TempLを超えていると判定した場合には、ステップS44に進み、EVCU55に対して過熱予測通知を送信する。
On the other hand, if it is determined in step S40 that it is within the protection target area, the process proceeds to step S43 to determine whether or not the motor temperature Tmgd exceeds the notification temperature TempL. If it is determined in step S<b>43 that the temperature exceeds the notification temperature TempL, the process proceeds to step S<b>44 to transmit an overheat prediction notification to the
ステップS44では、動作点が保護対象領域内になった後、最初にステップS44の処理を実行してからの経過時間をカウントする。 In step S44, the elapsed time from the first execution of the process of step S44 after the operating point is within the protection target area is counted.
ステップS45では、カウントした経過時間が判定時間Cjdeに到達したか否かを判定する。ステップS45において到達したと判定した場合には、ステップS42に進む。これにより、過熱予測通知が送信されてから判定時間Cjdeが経過した場合にトルク制限処理が行われることとなる。 In step S45, it is determined whether or not the counted elapsed time has reached the determination time Cjde. If it is determined in step S45 that it has reached, the process proceeds to step S42. As a result, the torque limiting process is performed when the determination time Cjde has passed since the overheating prediction notification was transmitted.
<第4実施形態>
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、MGCU36が実行する過熱保護制御が変更されている。
<Fourth Embodiment>
The fourth embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, the overheat protection control executed by the
図17を用いて、MGCU36が行う過熱保護制御について説明する。図17に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。
Overheat protection control performed by the
ステップS50では、ステップS10と同様に、動作点が保護対象領域内であるか否かを判定する。 In step S50, similarly to step S10, it is determined whether or not the operating point is within the protection target area.
ステップS50において保護対象領域外であると判定した場合には、ステップS51に進み、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHを超えているか否かを判定する。ステップS51において制限開始温度TempHを超えていると判定した場合には、ステップS52に進み、ステップS22と同様に、トルク制限処理を行う。 If it is determined in step S50 that it is outside the protection target area, the process advances to step S51 to determine whether or not the motor temperature Tmgd exceeds the limit start temperature TempH. If it is determined in step S51 that the temperature exceeds the restriction start temperature TempH, the process proceeds to step S52, and torque restriction processing is performed in the same manner as in step S22.
一方、ステップS50において保護対象領域内であると判定した場合には、ステップS53に進み、電流センサ32の検出値に基づいて算出した相電流の実効値が電流閾値Ithを超えているか否かを判定する。電流閾値Ithは、例えば、回転電機20の常時許容電流以下の値(例えば、70Arms)に設定されている。
On the other hand, if it is determined in step S50 that it is within the protection target region, the process proceeds to step S53, in which it is determined whether or not the effective value of the phase current calculated based on the detection value of the
ステップS53において相電流の実効値が電流閾値Ithを超えていると判定した場合には、ステップS54に進み、カウンタCCを第1所定値(例えば1)だけカウントアップする。一方、ステップS53において相電流の実効値が電流閾値Ith以下であると判定した場合には、ステップS55に進み、カウンタCCを第2所定値だけカウントダウンする。第2所定値は、第1所定値よりも小さい値(例えば0.5)であり、本実施形態では第1所定値の1/2の値である。 When it is determined in step S53 that the effective value of the phase current exceeds the current threshold value Ith, the process proceeds to step S54 to count up the counter CC by a first predetermined value (eg, 1). On the other hand, when it is determined in step S53 that the effective value of the phase current is equal to or less than the current threshold value Ith, the process proceeds to step S55 to count down the counter CC by the second predetermined value. The second predetermined value is a value (for example, 0.5) smaller than the first predetermined value, and in this embodiment, it is half the first predetermined value.
ステップS56では、カウンタCCが判定時間Cthに到達したか否かを判定する。ステップS56において到達したと判定した場合には、ステップS57に進み、EVCU55に対して過熱予測通知を送信する。その後、ステップS51に進む。
In step S56, it is determined whether or not the counter CC has reached the determination time Cth. If it is determined in step S<b>56 that the temperature has been reached, the process proceeds to step S<b>57 to transmit an overheat prediction notification to the
本実施形態では、動作点が保護対象領域内となった場合、例えば図18に示すように、カウンタCCが推移する。時刻t1以前の期間ではカウンタCCがカウントアップされ、時刻t1~t2の期間ではカウンタCCがカウントダウンされる。時刻t2以降からはカウンタCCが再度カウントアップされ、時刻t3においてカウンタCCが判定時間Cthに到達する。これにより、MGCU36からEVCU55に過熱予測通知が送信され、第1実施形態と同様に、回転電機20及びインバータ30の過熱保護を行うことができる。
In this embodiment, when the operating point is within the protection target area, the counter CC changes as shown in FIG. 18, for example. The counter CC is counted up during the period before time t1, and is counted down during the period from time t1 to t2. After time t2, the counter CC counts up again, and reaches the determination time Cth at time t3. As a result, the
ちなみに、MGCU36は、カウンタCCの情報をEVCU55に送信してもよい。この場合、EVCU55は、カウンタCCが判定時間Cthに到達するまでの残り時間を把握できるため、例えば、その後行うべき処理の準備を行うことができる。
Incidentally, the
<第5実施形態>
以下、第5実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、MGCU36及びEVCU55が実行する過熱保護制御が変更されている。
<Fifth Embodiment>
The fifth embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, the overheat protection control executed by the
まず、MGCU36が実行する過熱保護制御について説明する。MGCU36は、基本的には図2に示す処理を行う。ただし、ステップS13で用いる通知温度TempLの算出方法が変更されている。通知温度TempLは、トルク制限処理で用いられる制限開始温度TempHよりも低い値であり、ウォータポンプ51及びファン53による冷却能力を一時的に強化し始めることをEVCU55に通知するために設定されている。通知温度TempLは、例えば、回転電機20及びインバータ30の駆動が継続された場合におけるモータ温度センサ35の検出対象の温度上昇特性と、上記冷却能力を強化した場合における冷却力(例えば、冷却水の流量、温度、流速)とに基づいて、モータ温度Tmgdを制限開始温度TempHに到達させないとの観点で設定されればよい。具体的には例えば、MGCU36は、冷却水温センサ54により検出された冷却水温Thwが高かったり、ウォータポンプ51により循環経路50を循環させられる冷却水の流量が少なかったり、ファン53の風量が少なかったりするほど、通知温度TempLを低く設定すればよい。
First, the overheat protection control executed by the
図19を用いて、EVCU55が行う過熱保護制御について説明する。図19に示す処理は、例えば、所定の制御周期で繰り返し実行される。
Overheat protection control performed by the
ステップS60では、MGCU36から過熱予測通知を受信したか否かを判定する。
In step S<b>60 , it is determined whether or not an overheat prediction notification has been received from the
ステップS60において受信したと判定した場合には、ステップS62に進み、冷却強化処理を行う。詳しくは、ウォータポンプ51による冷却水の循環流量及びファン53の風量を、過熱予測通知を受信していない場合よりも多くする。本実施形態において、流量及び風量の増加は、所定時間(例えば10sec)にわたって継続され、所定時間経過後に解除される。これにより、回転電機20のトルクを極力制限することなく、回転電機20及びインバータ30の過熱保護を行うことができる。その結果、車両10の駆動力が制限されることを極力回避できる。
If it is determined in step S60 that the signal has been received, the process advances to step S62 to perform cooling enhancement processing. Specifically, the circulation flow rate of the cooling water by the
図20に、冷却強化処理が行われる場合におけるモータ温度Tmgdの推移を示す。なお、図20に示すTlimは、シャットダウン温度Tshutよりも高い温度であり、回転電機20及びインバータ30の少なくとも一方の信頼性を保証できなくなる温度である。
FIG. 20 shows changes in the motor temperature Tmgd when the enhanced cooling process is performed. Note that Tlim shown in FIG. 20 is a temperature higher than the shutdown temperature Tshut, and is a temperature at which the reliability of at least one of the rotating
時刻t1において、MGCU36は、モータ温度Tmgdが通知温度TempLを超えたと判定し、過熱予測通知をEVCU55に送信する。これにより、EVCU55は、冷却強化処理を開始する。EVCU55は、冷却強化処理を開始してから所定時間が経過する時刻t2において、冷却強化処理を終了し、流量及び風量の増加を解除する。冷却強化処理により、モータ温度Tmgdの上昇速度は徐々に低下し、モータ温度Tmgdが制限開始温度TempHに到達することを回避できる。
At time t<b>1 ,
ちなみに、EVCU55は、冷却強化処理の開始後、モータ温度Tmgdが強化解除温度Temp0(<TempL)まで低下したと判定した場合に冷却強化処理を終了してもよい。
Incidentally, the
また、通知温度TempLは、MGCU36ではなく、EVCU55が算出してもよい。この場合、図19に示す処理において、ステップS60の処理に代えて、図2のステップS13の処理が設けられればよい。
Also, the notified temperature TempL may be calculated by the
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
It should be noted that each of the above-described embodiments may be modified as follows.
・上記各実施形態の各処理において、モータ温度Tmgdに代えて、インバータ30の温度が用いられたり、モータ温度Tmgd及びインバータ30の温度のうち高い方の温度が用いられたりしてもよい。ここで、インバータ30の温度は、例えば、インバータ30を構成する上,下アームスイッチSWH,SWLの温度を検出するセンサ(例えば、感温ダイオード又はサーミスタ)により検出されればよい。
- In each process of each of the above embodiments, the temperature of the
EVCU55は、指令回転速度Nm*をMGCU36に送信してもよい。この場合、MGCU36は、ロータ22の回転速度を、受信した指令回転速度Nm*にフィードバック制御するための操作量として、指令トルクTrq*を算出すればよい。また、EVCU55は、図5のステップS22において、MGCU36に送信する指令回転速度Nm*を所定回転速度まで低下させればよい。ここで、所定回転速度は、0であってもよいし、0よりも高い値であってもよい。
The
・EVCU55、MGCU36及びブレーキCU63の演算機能が1つのCUに集約されていてもよい。
- The arithmetic functions of the
・インバータを構成する半導体スイッチとしては、IGBTに限らず、例えば、ボディダイオードを内蔵するNチャネルMOSFETであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。 - The semiconductor switch that constitutes the inverter is not limited to the IGBT, and may be, for example, an N-channel MOSFET with a built-in body diode. In this case, the high side terminal of the switch is the drain and the low side terminal is the source.
・回転電機等が搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。例えば、移動体が航空機の場合、回転電機は航空機の飛行動力源となり、ロータの回転駆動に伴い回転部材としてのプロペラが回転する。また、例えば、移動体が船舶の場合、回転電機は船舶の航行動力源となり、ロータの回転駆動に伴い回転部材としてのスクリューが回転する。 - The moving object on which the rotating electric machine is mounted is not limited to a vehicle, and may be an aircraft or a ship, for example. For example, if the mobile object is an aircraft, the rotating electric machine serves as a flight power source for the aircraft, and a propeller as a rotating member rotates as the rotor rotates. Further, for example, when the moving object is a ship, the rotating electric machine serves as a power source for sailing the ship, and a screw as a rotating member rotates as the rotor is driven to rotate.
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 - The controller and techniques described in this disclosure can be performed by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program; may be implemented. Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control units and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.
10…車両、20…回転電機、30…インバータ、36…MGCU、55…EVCU。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
蓄電部(31)と、
上,下アームスイッチ(SWH,SWL)を有し、前記ステータ巻線と前記蓄電部とを電気的に接続するインバータ(30)と、
前記ロータから動力が伝達されることにより回転する回転部材(11)と、
を備える移動体(10)であって、前記回転部材が回転することにより移動する移動体に適用される移動体用制御装置において、
前記回転電機の指令トルク(Trq*)または指令回転速度(Nm*)のいずれかである指令値を算出する指令算出部(55)と、
算出された前記指令値に基づいて、前記回転電機のトルクを前記指令トルクに制御すべく、前記上,下アームスイッチのスイッチング制御を行う回転電機制御部(36)と、を備え、
前記回転電機のトルク及び回転速度により定まる動作点の動作領域において、第1領域(Rcc)と、該第1領域に隣接する第2領域(Rhr,Rhtm,Rhtg)とが設定され、
前記第2領域は、前記第1領域に対して高速側の高速領域(Rht)を含み、
前記回転電機制御部は、現在の前記動作点が前記高速領域内であると判定した場合、前記回転電機のトルク制御を継続したときに前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方が過熱状態になるか否かを予測し、
前記指令算出部は、前記過熱状態になると予測された場合、前記回転電機及び前記インバータが過熱状態になることを抑制する保護処理を行う、移動体用制御装置。 a rotating electric machine (20) having a rotor (22) containing field poles and a stator winding (21);
a power storage unit (31);
an inverter (30) having upper and lower arm switches (SWH, SWL) and electrically connecting the stator winding and the power storage unit;
a rotating member (11) that rotates when power is transmitted from the rotor;
In a moving body control device applied to a moving body (10) that moves by rotating the rotating member,
a command calculation unit (55) for calculating a command value that is either a command torque (Trq*) or a command rotational speed (Nm*) of the rotating electric machine;
a rotary electric machine control section (36) that performs switching control of the upper and lower arm switches to control the torque of the rotary electric machine to the command torque based on the calculated command value;
A first region (Rcc) and second regions (Rhr, Rhtm, Rhtg) adjacent to the first region are set in the operating region of the operating point determined by the torque and rotation speed of the rotating electric machine,
The second region includes a high speed region (Rht) on the high speed side with respect to the first region,
When the rotating electrical machine control unit determines that the current operating point is within the high-speed region, whether or not at least one of the rotating electrical machine and the inverter will overheat when torque control of the rotating electrical machine is continued. predict whether or not
The control device for a moving body, wherein the command calculation unit performs protection processing to suppress overheating of the rotating electrical machine and the inverter when the overheating is predicted.
前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方の温度を取得し、取得した温度が制限開始温度(TempH)を超えたと判定した場合、前記回転電機のトルクを前記指令トルクよりも小さいトルクに制限する前記スイッチング制御を行い、
現在の前記動作点が前記高速領域内であると判定した場合において、取得した温度が、前記制限開始温度よりも低い通知温度(TempL)を超えたと判定したとき、前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方が過熱状態になると予測する、請求項1に記載の移動体用制御装置。 The rotating electric machine control unit
The switching for obtaining the temperature of at least one of the rotating electric machine and the inverter, and limiting the torque of the rotating electric machine to a torque smaller than the command torque when it is determined that the obtained temperature exceeds a limit start temperature (TempH). take control,
When it is determined that the current operating point is within the high-speed region, when it is determined that the acquired temperature exceeds a notification temperature (TempL) that is lower than the restriction start temperature, at least the rotating electric machine and the inverter 2. The vehicle controller of claim 1, which predicts that one will overheat.
前記指令算出部は、前記過熱状態になると予測された場合、前記保護処理として、前記ブレーキ装置により前記回転部材に制動力を付与して前記回転速度を低下させる処理を行う、請求項2又は3に記載の移動体用制御装置。 The moving body includes a mechanical braking device (60) that applies a braking force to the rotating member,
4. When the overheating state is predicted, the command calculation unit performs, as the protection process, a process of applying a braking force to the rotating member by the braking device to reduce the rotational speed. 3. The mobile body control device according to claim 1.
前記指令算出部は、前記保護処理を行うことにより前記車両を徐々に減速させて停止状態にする、請求項3又は4に記載の移動体用制御装置。 The moving body is a vehicle comprising a drive wheel (11) as the rotating member,
5. The mobile body control device according to claim 3, wherein the command calculation unit gradually decelerates the vehicle to stop the vehicle by performing the protection process.
蓄電部(31)と、
上,下アームスイッチ(SWH,SWL)を有し、前記ステータ巻線と前記蓄電部とを電気的に接続するインバータ(30)と、
前記ロータから動力が伝達されることにより回転する回転部材(11)と、
を備える移動体(10)であって、前記回転部材が回転することにより移動する移動体に適用される移動体用制御装置において、
前記回転電機の指令トルク(Trq*)または指令回転速度(Nm*)のいずれかである指令値を算出する指令算出部(55)と、
算出された前記指令値に基づいて、前記回転電機のトルクを前記指令トルクに制御すべく、前記上,下アームスイッチのスイッチング制御を行う回転電機制御部(36)と、を備え、
前記回転電機のトルク及び回転速度により定まる動作点の動作領域において、第1領域(Rcc)と、該第1領域に隣接する第2領域(Rhr,Rhtm,Rhtg)とが設定され、
前記第2領域は、前記第1領域に対して高トルク側の高トルク領域(Rhtm,Rhtg)を含み、
前記回転電機制御部は、
前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方の温度を取得し、取得した温度が制限開始温度(TempH)を超えたと判定した場合、前記回転電機のトルクを前記指令トルクよりも小さいトルクに制限する前記スイッチング制御を行い、
現在の前記動作点が前記高トルク領域内であると判定した場合において、取得した温度が、前記制限開始温度よりも低い通知温度(TempL)を超えたか否かを判定し、
前記指令算出部は、取得した温度が前記通知温度を超えたと判定された場合、前記回転電機制御部で用いられる前記指令トルクを低下させる保護処理を行う、移動体用制御装置。 a rotating electric machine (20) having a rotor (22) containing field poles and a stator winding (21);
a power storage unit (31);
an inverter (30) having upper and lower arm switches (SWH, SWL) and electrically connecting the stator winding and the power storage unit;
a rotating member (11) that rotates when power is transmitted from the rotor;
In a moving body control device applied to a moving body (10) that moves by rotating the rotating member,
a command calculation unit (55) for calculating a command value that is either a command torque (Trq*) or a command rotational speed (Nm*) of the rotating electric machine;
a rotary electric machine control section (36) that performs switching control of the upper and lower arm switches to control the torque of the rotary electric machine to the command torque based on the calculated command value;
A first region (Rcc) and second regions (Rhr, Rhtm, Rhtg) adjacent to the first region are set in the operating region of the operating point determined by the torque and rotational speed of the rotating electric machine,
The second region includes a high torque region (Rhtm, Rhtg) on the high torque side with respect to the first region,
The rotating electric machine control unit
The switching for obtaining the temperature of at least one of the rotating electric machine and the inverter, and limiting the torque of the rotating electric machine to a torque smaller than the command torque when it is determined that the obtained temperature exceeds a limit start temperature (TempH). take control,
When it is determined that the current operating point is within the high torque region, determining whether the acquired temperature exceeds a notification temperature (TempL) that is lower than the restriction start temperature,
The control device for a moving object, wherein the command calculation unit performs protection processing to reduce the command torque used by the rotating electric machine control unit when it is determined that the acquired temperature exceeds the notification temperature.
前記回転電機制御部は、前記車両の走行速度が高いほど、前記通知温度を低く算出する、請求項2~6のいずれか1項に記載の移動体用制御装置。 The moving body is a vehicle comprising a drive wheel (11) as the rotating member,
7. The mobile body control device according to claim 2, wherein said rotary electric machine control unit calculates said notification temperature lower as the running speed of said vehicle is higher.
前記指令算出部は、前記保護処理を行うことにより前記車両を徐々に減速させ、
前記回転電機制御部は、前記保護処理により前記車両を減速させる場合における前記車両の減速度が大きいほど、前記通知温度を高く算出する、請求項2~7のいずれか1項に記載の移動体用制御装置。 The moving body is a vehicle comprising a drive wheel (11) as the rotating member,
The command calculation unit gradually decelerates the vehicle by performing the protection process,
The moving body according to any one of claims 2 to 7, wherein the rotary electric machine control unit calculates the notification temperature higher as deceleration of the vehicle increases when the vehicle is decelerated by the protection process. control device.
前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方の温度を取得し、
現在の前記動作点が前記高速領域内であると判定した場合において、取得した温度が、通知温度(TempL)を超えたと判定したとき、前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方が過熱状態になると予測し、
取得した温度が前記通知温度を超えたと判定してから所定時間経過した後に、前記回転電機のトルクを前記指令トルクよりも小さいトルクに制限する前記スイッチング制御を行う、請求項1に記載の移動体用制御装置。 The rotating electric machine control unit
obtaining the temperature of at least one of the rotating electric machine and the inverter;
When it is determined that the current operating point is within the high-speed region, when it is determined that the acquired temperature exceeds the notification temperature (TempL), it is predicted that at least one of the rotating electric machine and the inverter will be in an overheated state. death,
2. The moving body according to claim 1, wherein the switching control is performed to limit the torque of the rotating electric machine to a torque smaller than the command torque after a predetermined time has elapsed since it was determined that the acquired temperature exceeded the notification temperature. control device.
蓄電部(31)と、
上,下アームスイッチ(SWH,SWL)を有し、前記ステータ巻線と前記蓄電部とを電気的に接続するインバータ(30)と、
前記ロータから動力が伝達されることにより回転する回転部材(11)と、
コンピュータ(36a,55a)と、
を備える移動体(10)に適用されるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記回転電機の指令トルク(Trq*)または指令回転速度(Nm*)のいずれかである指令値を算出する処理と、
算出した前記指令値に基づいて、前記回転電機のトルクを前記指令トルクに制御すべく、前記上,下アームスイッチのスイッチング制御を行う処理と、
前記回転電機のトルク及び回転速度により定まる動作点の動作領域において、第1領域(Rcc)と、該第1領域に隣接する第2領域(Rhr,Rhtm,Rhtg)とが設定され、前記第2領域が、前記第1領域に対して高速側の高速領域(Rht)を含む場合現在の前記動作点が前記高速領域内であると判定した場合、前記回転電機のトルク制御を継続したときに前記回転電機及び前記インバータの少なくとも一方が過熱状態になるか否かを予測する処理と、
前記過熱状態になると予測した場合、前記回転電機及び前記インバータが過熱状態になることを抑制する保護処理と、を実行させる、プログラム。 a rotating electric machine (20) having a rotor (22) containing field poles and a stator winding (21);
a power storage unit (31);
an inverter (30) having upper and lower arm switches (SWH, SWL) and electrically connecting the stator winding and the power storage unit;
a rotating member (11) that rotates when power is transmitted from the rotor;
a computer (36a, 55a);
A program applied to a mobile object (10) comprising
to the computer;
a process of calculating a command value that is either a command torque (Trq*) or a command rotation speed (Nm*) of the rotating electric machine;
a process of performing switching control of the upper and lower arm switches in order to control the torque of the rotating electric machine to the command torque based on the calculated command value;
A first region (Rcc) and second regions (Rhr, Rhtm, Rhtg) adjacent to the first region are set in the operating region of the operating point determined by the torque and rotational speed of the rotating electric machine. When the region includes a high-speed region (Rht) on the high-speed side with respect to the first region When it is determined that the current operating point is within the high-speed region, when the torque control of the rotating electrical machine is continued, the a process of predicting whether or not at least one of the rotating electric machine and the inverter will be overheated;
and a protection process for suppressing overheating of the rotating electric machine and the inverter when the overheating is predicted.
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