JP5929642B2 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、機関を切り離すクラッチを備えたハイブリッド車両が公知である。例えば、特許文献１には、内燃エンジンと出力軸との間にクラッチが配設され、出力軸とケーシングとの間に制動手段としてのワンウェイクラッチが配設されたハイブリッド型車両が開示されている。

特開平８−２９５１４０号公報

機関を切り離すクラッチを備えたハイブリッド車両において、機関を始動するときの応答性を向上できることが望まれている。例えば、クラッチを介して伝達するトルクによって機関を始動するときの応答性を向上できることが好ましい。

本発明の目的は、機関を始動するときの応答性を向上することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、第一回転機と、第二回転機と、前記第一回転機に接続された第一回転要素と、前記機関に接続された第二回転要素と、前記第二回転機および出力軸に接続された第三回転要素とを有する差動部と、前記第二回転要素と前記機関とを断続するクラッチと、を備え、前記クラッチを解放し、かつ前記第二回転機を動力源とする走行状態から、前記クラッチを係合し前記機関と前記第二回転機を動力源とする走行状態へと遷移する際に実行する前記第一回転機の回転制御を有し、前記回転制御が実行される際に、前記クラッチを半係合状態とする係合制御を並行して実行する手段を有し、前記回転制御における前記第一回転機の回転数変化の方向は、車速に応じて異なり、前記車速が高車速である場合は、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を負方向に変化させ、前記車速が低車速である場合は、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を正方向に変化させることを特徴とする。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を負方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第一の回転数以下となると前記第一回転機の回転数変化を停止し、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を正方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第二の回転数以上となると前記第一回転機の回転数変化を停止することが好ましい。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、第一回転機と、第二回転機と、前記第一回転機に接続された第一回転要素と、前記機関に接続された第二回転要素と、前記第二回転機および出力軸に接続された第三回転要素とを有する差動部と、前記第二回転要素と前記機関とを断続するクラッチと、を備え、前記クラッチを解放し、かつ前記第二回転機を動力源とする走行状態から、前記クラッチを係合し前記機関と前記第二回転機を動力源とする走行状態へと遷移する際に実行する前記第一回転機の回転制御を有し、前記回転制御における前記第一回転機の回転数変化の方向は、車速に応じて異なり、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を負方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第一の回転数以下となると前記第一回転機の回転数変化を停止し、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を正方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第二の回転数以上となると前記第一回転機の回転数変化を停止し、前記第一の回転数は、前記機関の燃料噴射を許可する回転数に基づいており、前記第二の回転数は、前記クラッチを完全係合させるまでに要する時間、あるいは前記クラッチにおいて許容される差回転数の上限の少なくともいずれか一方に基づいていることを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、クラッチを解放し、かつ第二回転機を動力源とする走行状態からクラッチを係合し機関と第二回転機を動力源とする走行状態へと遷移する際に実行する第一回転機の回転制御を有し、回転制御における第一回転機の回転数変化の方向は、車速に応じて異なる。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、機関を始動するときの応答性を向上することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図３は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。 図４は、クラッチ解放ＥＶ走行に係る共線図である。 図５は、高車速時のクラッチ解放ＥＶ走行を示す共線図である。 図６は、高車速時の所定始動制御を示す共線図である。 図７は、高車速時の所定始動制御のＭＧ１回転数固定を示す共線図である。 図８は、高車速時の所定始動制御におけるクラッチの完全係合を示す共線図である。 図９は、高車速時の所定始動制御のエンジン始動を示す共線図である。 図１０は、高車速時の所定始動制御完了後のＨＶ走行を示す共線図である。 図１１は、低車速時のクラッチ解放ＥＶ走行を示す共線図である。 図１２は、低車速時の所定始動制御を示す共線図ある。 図１３は、低車速時の所定始動制御のＭＧ１回転数固定を示す共線図である。 図１４は、低車速時の所定始動制御におけるクラッチの完全係合を示す共線図である。 図１５は、低車速時の所定始動制御のエンジン始動を示す共線図である。 図１６は、低車速時の所定始動制御完了後のＨＶ走行を示す共線図である。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図１６を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図３は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図、図４は、クラッチ解放ＥＶ走行に係る共線図である。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン切り離しクラッチ（クラッチＫ０）を有するハイブリッドシステムにおいて、クラッチＫ０を解放し、かつエンジン１および第一回転機ＭＧ１を停止し、第二回転機ＭＧ２を動力源として走行するＥＶ走行状態からエンジン始動する際、第一回転機ＭＧ１の回転数を正回転方向あるいは負回転方向へ変化させる制御と、クラッチＫ０を滑らせながらの係合制御とを同時に実施しながらエンジン１を始動させる始動方法を有する。また、エンジン始動時の第一回転機ＭＧ１の回転数の変化方向（正方向／負方向）は、車速に応じて異なる。これにより、エンジン始動の応答性向上と、クラッチＫ０の保護とを両立することができる。

本実施形態に係る車両１００は、図２に示すように、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド（ＨＶ）車両である。車両１００は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両であってもよい。車両１００は、上記の動力源に加えて、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、クラッチＫ０、ＥＣＵ５０を含んで構成されている。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、第一遊星歯車機構１０、クラッチＫ０を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、ＥＣＵ５０等の制御装置を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。

機関であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸１ａの回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸１ａは、クラッチＫ０を介して入力軸２と接続されている。入力軸２は、エンジン１の出力軸１ａと同軸上かつ出力軸１ａの延長線上に配置されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の第一キャリア１４と接続されている。

本実施形態の第一遊星歯車機構１０は、エンジン１および第一回転機ＭＧ１が接続された差動部である。第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の動力を第一回転機ＭＧ１側と出力軸４０側とに分配する動力分配機構としての機能を有している。つまり、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、二つの遊星歯車機構１０，２０のうち、前段の第一遊星歯車機構１０において動力分割がなされる。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、分配された動力によって第一回転機ＭＧ１に発電を行わせ、発生した電力により第二回転機ＭＧ２を力行させることができる。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギヤ１１、第一ピニオンギヤ１２、第一リングギヤ１３および第一キャリア１４を有する。

第一リングギヤ１３は、第一サンギヤ１１と同軸上であってかつ第一サンギヤ１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギヤ１２は、第一サンギヤ１１と第一リングギヤ１３との間に配置されており、第一サンギヤ１１および第一リングギヤ１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギヤ１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。第一キャリア１４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。従って、第一ピニオンギヤ１２は、第一キャリア１４と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第一キャリア１４によって支持されて第一ピニオンギヤ１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

第一サンギヤ１１には第一回転機ＭＧ１の回転軸３３が接続されている。第一回転機ＭＧ１の回転軸３３は、入力軸２と同軸上に配置されており、第一サンギヤ１１と一体回転する。本実施形態の第一サンギヤ１１は、第一回転機ＭＧ１に接続された第一回転要素に対応している。また、第一キャリア１４は、エンジン１に接続された第二回転要素に対応している。また、第一リングギヤ１３は、第二回転機ＭＧ２および出力軸４０に接続された第三回転要素に対応している。

クラッチＫ０は、第一キャリア１４とエンジン１とを断続するクラッチである。クラッチＫ０は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができる。クラッチＫ０は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは解放する。完全係合状態のクラッチＫ０は、エンジン１の出力軸１ａと第一キャリア１４とを連結し、出力軸１ａと第一キャリア１４とを一体回転させることができる。一方、解放状態のクラッチＫ０は、エンジン１の出力軸１ａと第一キャリア１４とを切り離し、出力軸１ａと第一キャリア１４との相対回転を許容する。なお、クラッチＫ０は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のクラッチＫ０は、出力軸１ａと第一キャリア１４との相対回転を許容する。

第二遊星歯車機構２０は、第二回転機ＭＧ２の回転を減速して出力する減速機構としての機能を有する。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギヤ２１、第二ピニオンギヤ２２、第二リングギヤ２３および第二キャリア２４を有する。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構１０を挟んでエンジン１と互いに対向している。

第二リングギヤ２３は、第二サンギヤ２１と同軸上であってかつ第二サンギヤ２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギヤ２２は、第二サンギヤ２１と第二リングギヤ２３との間に配置されており、第二サンギヤ２１および第二リングギヤ２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギヤ２２は、第二キャリア２４によって回転自在に支持されている。第二キャリア２４は、車体側と連結されており、回転が規制されている。第二ピニオンギヤ２２は、第二キャリア２４によって支持されて第二ピニオンギヤ２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

第二サンギヤ２１には、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４が接続されている。第二回転機ＭＧ２の回転軸３４は、入力軸２と同軸上に配置されており、第二サンギヤ２１と一体回転する。第二リングギヤ２３は、第二遊星歯車機構２０の出力要素であり、第二回転機ＭＧ２から第二サンギヤ２１に入力された回転を出力軸４０に出力する。

出力軸４０は、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０の出力軸である。出力軸４０は、円筒形状をなしており、入力軸２と同軸上に回転自在に支持されている。第一リングギヤ１３および第二リングギヤ２３は、出力軸４０の内周面に配置された内歯歯車である。従って、第一リングギヤ１３と第二リングギヤ２３とは常時連結されており、一体回転する。

カウンタドライブギヤ２５は、出力軸４０の外周面に配置された外歯歯車である。第一遊星歯車機構１０を介して伝達されたエンジン１のトルク、および第二遊星歯車機構２０を介して伝達された第二回転機ＭＧ２のトルクは、カウンタドライブギヤ２５から図示しない駆動輪に出力される。

第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

ＥＣＵ５０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、車両１００全体を統合制御する機能を有している。ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を制御することができる。ＥＣＵ５０は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対して供給する電流値を調節し、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを制御すること、および第二回転機ＭＧ２に対して供給する電流値を調節し、第二回転機ＭＧ２の出力トルクを制御することができる。

ＥＣＵ５０は、エンジン１を制御することができる。ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン１の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン１の点火制御を行うこと、エンジン１に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。ＥＣＵ５０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１の出力トルクを制御することができる。

ＥＣＵ５０には、エンジン回転数センサ、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、入力軸回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅ、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数（以下、「ＭＧ１回転数」とも記載する。）Ｎｇ、第二回転機ＭＧ２の回転数（以下、「ＭＧ２回転数」とも記載する。）Ｎｍ、入力軸２の回転数（以下、「入力軸回転数」とも記載する。）Ｎｉ、出力軸４０の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得することができる。なお、入力軸回転数Ｎｉは、第一キャリア１４の回転数でもある。

ＥＣＵ５０は、取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。ＥＣＵ５０は、算出した要求値に基づいて、第一回転機ＭＧ１の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」とも記載する。）およびエンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」とも記載する。）を決定する。ＥＣＵ５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値に基づいて各回転機ＭＧ１，ＭＧ２に対する供給電流を制御する。また、ＥＣＵ５０は、エンジントルクの指令値に基づいてエンジン１の燃料噴射量や噴射タイミング、点火タイミング等を制御する。

ＥＣＵ５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＫ０を制御する。ＥＣＵ５０は、クラッチＫ０に対する供給油圧の指令値を出力する。図示しない油圧制御装置は、供給油圧の指令値に応じてクラッチＫ０に対する供給油圧を制御する。

車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１と第二回転機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。ＨＶ走行では、第二回転機ＭＧ２を空転させることや第二回転機ＭＧ２に発電を行わせることも可能である。ＥＶ走行は、第二回転機ＭＧ２を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。

図３の係合表において、クラッチＫ０の欄の「○」は係合を示し、「−」は解放を示す。車両１００では、ＥＶ走行として、クラッチ解放ＥＶ走行、あるいはクラッチ係合ＥＶ走行（通常ＥＶ走行）を選択的に実行することができる。

クラッチ解放ＥＶ走行は、図３に示すように、クラッチＫ０を解放し、かつ第二回転機ＭＧ２を動力源として走行するＥＶモードである。クラッチ解放ＥＶ走行に係る共線図は、図４に示されている。図４において、左側の軸は、第一サンギヤ１１の回転数およびＭＧ１回転数Ｎｇを示し、中央の軸は、入力軸回転数Ｎｉおよびエンジン回転数Ｎｅを示し、右側の軸は、第一リングギヤ１３の回転数を示す。図４では、黒三角がＭＧ１回転数Ｎｇを、黒四角が入力軸回転数Ｎｉを、黒丸がエンジン回転数Ｎｅをそれぞれ示す。なお、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０の回転方向において、正方向とは車両１００が前進するときの出力軸４０の回転方向であり、負方向とは、正方向と反対の回転方向を示すものとする。

クラッチ解放ＥＶ走行では、クラッチＫ０が解放されていることにより、エンジン１が第一キャリア１４から切り離されている。従って、エンジン回転数Ｎｅは０となる。クラッチ解放ＥＶ走行では、第二回転機ＭＧ２を動力源とし、ＭＧ２トルクによって車両１００を駆動する。クラッチ解放ＥＶ走行では、ＭＧ１回転数Ｎｇを低回転、例えば０回転に制御して走行するようにしてもよい。これにより、第一回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減することができる。また、ＭＧ１トルクを０としてもコギングトルクを利用してＭＧ１回転数Ｎｇを０に維持できるときは、ＭＧ１トルクを加えないようにしてもよい。あるいは、第一回転機ＭＧ１のｄ軸ロックによってＭＧ１回転数Ｎｇを０としてもよい。

クラッチ係合ＥＶ走行（通常ＥＶ走行）では、図３に示すように、クラッチＫ０を係合してＥＶ走行を行う。クラッチ係合ＥＶ走行では、第二回転機ＭＧ２を動力源とし、ＭＧ２トルクによって車両１００を駆動する。クラッチ係合ＥＶ走行では、エンジン回転数Ｎｅおよび入力軸回転数Ｎｉは０となり、第一回転機ＭＧ１は負回転する。

ＨＶ走行では、図３に示すように、クラッチＫ０が係合され、エンジン１と第一キャリア１４とが接続される。エンジン１が出力するトルクは、第一キャリア１４に入力される。第一回転機ＭＧ１は、エンジントルクに対する反力トルクとして負トルクを発生させ、エンジントルクを第一リングギヤ１３から出力させる。これにより、エンジントルクは出力軸４０から差動装置等を介して駆動輪に伝達され、車両１００を前進駆動する駆動力を発生させる。

ＥＣＵ５０は、例えば、走行状態やバッテリの充電状態ＳＯＣ等に基づいて、ＥＶ走行時にクラッチ係合ＥＶ走行あるいはクラッチ解放ＥＶ走行のいずれかを選択することができる。また、ＥＣＵ５０は、要求駆動力や車速、バッテリの充電状態ＳＯＣ等に基づいて、ＥＶ走行あるいはＨＶ走行のいずれかを選択することができる。

ここで、クラッチ解放ＥＶ走行中にエンジン１を始動するときには、手順が多くなり応答性が低下しやすいという問題がある。例えば、クラッチ解放ＥＶ走行においてエンジン始動を行う場合、以下のような方法が考えられる。

（１−１）第一回転機ＭＧ１によりクラッチＫ０の差回転数を０（あるいは略０）とする回転同期操作を行う。
（１−２）クラッチＫ０の係合操作を行う。
（１−３）第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数Ｎｅを上昇させ、点火し、エンジン１を始動する。

上記（１−１）から（１−３）を順に行う始動方法では、始動シーケンスが多く、エンジン始動時間や加速トルクの立ち上がり時間が長くなり、ドライバビリティが低下する可能性がある。

また、ＭＧ１回転数Ｎｇや第一ピニオンギヤ１２の自転回転数が大きくなり、過回転の発生や損失の増大が生じる可能性がある。また、ＭＧ１回転数Ｎｇが高回転であると、第一回転機ＭＧ１の発電力が大きくなり、バッテリの受け入れ制限が発生することがある。その結果、第一回転機ＭＧ１の最大トルクの不足によりエンジン始動時に第一回転機ＭＧ１が必要トルクを発生することができない可能性がある。こうした問題は、高車速時に顕著に発生する。

また、クラッチ解放ＥＶ走行においてエンジン始動を行う場合、以下のような方法も考えられる。

（２−１）クラッチＫ０を滑らせながら係合し、エンジン回転数Ｎｅを上昇させる。
（２−２）点火してエンジン１を始動する。

上記（２−１）および（２−２）の始動方法の場合、クラッチＫ０が完全係合したときにエンジン回転数Ｎｅが不足し、燃料の噴射が許可されない可能性がある。クラッチＫ０の完全係合時のエンジン回転数Ｎｅが、燃料噴射を許可する下限の回転数よりも低い場合、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数Ｎｅを更に上昇させてからエンジン１を始動することになり、エンジン始動時の応答性が低下することになる。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、以下に説明するように、クラッチ解放ＥＶ走行からＨＶ走行へ遷移するときに、第一回転機ＭＧ１の回転制御（以下、「始動時ＭＧ１回転制御」とも記載する。）と、クラッチＫ０を半係合させた後に完全係合させる制御（以下、「始動時係合制御」とも記載する。）と、を並行して実行する所定始動制御を有する。

始動時ＭＧ１回転制御における第一回転機ＭＧ１の回転数変化の方向は、車速に応じて異なる。これにより、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、エンジン始動時の応答性を向上させることができる。

本実施形態では、車速Ｖが車速閾値Ｖｔ以上である場合、図６に示すように、ＭＧ１回転数Ｎｇは負方向に変化させられる。高車速においては、エンジン始動開始時のクラッチＫ０の差回転が大きい。これに対して、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させることにより、クラッチＫ０の差回転数を低減させることができ、クラッチＫ０の摩擦エネルギー低減やクラッチＫ０の完全係合までの時間短縮を図ることができる。

一方、車速Ｖが車速閾値Ｖｔ未満である場合、図１２に示すように、ＭＧ１回転数Ｎｇは正方向に変化させられる。低車速においては、エンジン始動開始時の入力軸回転数Ｎｉが小さい。このため、クラッチＫ０を完全係合させてもエンジン回転数Ｎｅが十分に上昇せず、燃料噴射を行えない可能性がある。これに対して、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させることにより、入力軸回転数Ｎｉを上昇させることができる。従って、クラッチＫ０が完全係合したときのエンジン回転数Ｎｅの不足が抑制される。よって、クラッチＫ０の完全係合後に第一回転機ＭＧ１によりエンジン回転数Ｎｅを上昇させる手順の発生が抑制され、エンジン始動時間の短縮が可能となる。

以下に、車速Ｖが車速閾値Ｖｔ以上である場合（高車速時）と、車速Ｖが車速閾値Ｖｔ未満である場合（低車速時）とに分けて、本実施形態の所定始動制御について詳細に説明する。

（Ｖ≧Ｖｔの場合）
図５は、高車速時のクラッチ解放ＥＶ走行を示す共線図、図６は、高車速時の所定始動制御を示す共線図、図７は、高車速時の所定始動制御のＭＧ１回転数固定を示す共線図、図８は、高車速時の所定始動制御におけるクラッチＫ０の完全係合を示す共線図、図９は、高車速時の所定始動制御のエンジン始動を示す共線図、図１０は、高車速時の所定始動制御完了後のＨＶ走行を示す共線図である。

図５に示す走行状態では、車速Ｖは車速閾値Ｖｔ以上であり、入力軸回転数Ｎｉとエンジン回転数Ｎｅとの差回転、すなわちクラッチＫ０の差回転が大きい。この場合、ＥＣＵ５０は、図６に示すように、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させ、これと並行してクラッチＫ０を滑らせながら係合する。ＥＣＵ５０は、０もしくは略０であったＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させ、入力軸回転数Ｎｉを低下させる。

また、ＥＣＵ５０は、クラッチＫ０に対して油圧を供給し、クラッチＫ０を半係合状態とする。クラッチＫ０の係合により、クラッチＫ０を介して伝達されるトルクにより、エンジン回転数Ｎｅは上昇する。入力軸回転数Ｎｉの低下とエンジン回転数Ｎｅの上昇により、クラッチＫ０の差回転数が低減する。また、ＥＣＵ５０は、クラッチＫ０に対する供給油圧を徐々に増加させてトルク容量を増加させる。なお、始動時係合制御におけるクラッチＫ０に対する供給油圧の増加速度は、最大速度よりも小さい。クラッチＫ０に対する供給油圧の増加速度は、例えば、クラッチＫ０の係合により発生する車速を低下させる向きのトルク（反力トルク）に対して、第二回転機ＭＧ２がこれを補償する反力キャンセルトルクを出力可能な範囲の速度とされることが好ましい。

ＥＣＵ５０は、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させる場合、入力軸回転数Ｎｉが第一の回転数Ｎｉｔ＿１以下となるとＭＧ１回転数Ｎｇの変化を停止する。図７には、入力軸回転数Ｎｉが第一の回転数Ｎｉｔ＿１以下となり、ＭＧ１回転数Ｎｇの変化が停止された状態が示されている。ＭＧ１回転数Ｎｇを停止することで、ＭＧ１回転数Ｎｇを負回転方向に操作し続けることによりクラッチＫ０が完全係合するときのエンジン回転数Ｎｅが低くなりすぎることを抑制することができる。

第一の回転数Ｎｉｔ＿１は、例えば、エンジン回転数Ｎｅがエンジン噴射許可回転数未満となることを規制するように定められる。本実施形態の第一の回転数Ｎｉｔ＿１は、エンジン１の燃料噴射を許可するエンジン回転数Ｎｅに基づいており、燃料噴射を許可する下限の回転数以上の回転数である。これにより、クラッチＫ０が完全係合するときのエンジン回転数Ｎｅが低すぎて燃料の噴射を行えなくなるという問題の発生が抑制される。

よって、本実施形態の所定始動制御によれば、クラッチＫ０が完全係合した後に低下しすぎたエンジン回転数Ｎｅを第一回転機ＭＧ１によって持上げる制御を不要とすることが可能であり、エンジン始動時間の短縮を図ることができる。

図８には、クラッチＫ０が完全係合したときの共線図が示されている。このときの入力軸回転数Ｎｉおよびエンジン回転数Ｎｅは、第一の回転数Ｎｉｔ＿１以上であり、エンジン１の燃料噴射及び点火が許可される。つまり、本実施形態の所定始動制御によれば、クラッチＫ０が完全係合した時点で燃料噴射および着火を開始することができる。ＥＣＵ５０は、エンジン１の燃料噴射を指令し、図９に示すようにエンジン１の着火を行ってエンジン１を始動させる。

エンジン１の始動が完了すると、ＥＣＵ５０は、ＨＶ走行を開始する（図１０参照）。ＥＣＵ５０は、要求駆動力に基づいて決定されたエンジントルクを出力させるようにエンジン１を制御する。また、ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１に負トルクを出力させて反力受けとして機能させ、エンジントルクを第一リングギヤ１３から出力軸４０に出力させる。

（Ｖ＜Ｖｔの場合）
図１１は、低車速時のクラッチ解放ＥＶ走行を示す共線図、図１２は、低車速時の所定始動制御を示す共線図、図１３は、低車速時の所定始動制御のＭＧ１回転数固定を示す共線図、図１４は、低車速時の所定始動制御におけるクラッチＫ０の完全係合を示す共線図、図１５は、低車速時の所定始動制御のエンジン始動を示す共線図、図１６は、低車速時の所定始動制御完了後のＨＶ走行を示す共線図である。

図１１に示す走行状態では、車速Ｖは車速閾値Ｖｔ未満であり、入力軸回転数Ｎｉとエンジン回転数Ｎｅとの差回転、すなわちクラッチＫ０の差回転は小さい。入力軸回転数Ｎｉが小さいため、そのままクラッチＫ０を完全係合させたとしても、エンジン回転数Ｎｅは燃料噴射が許可される回転数まで上昇しない可能性が高い。この場合、ＥＣＵ５０は、図１２に示すように、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させ、これと並行してクラッチＫ０を滑らせながら係合する。ＥＣＵ５０は、０もしくは略０であったＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させ、入力軸回転数Ｎｉを上昇させる。

また、ＥＣＵ５０は、クラッチＫ０に対して油圧を供給し、クラッチＫ０を半係合状態とする。クラッチＫ０の係合により、エンジン回転数Ｎｅは上昇する。ＥＣＵ５０は、クラッチＫ０に対する供給油圧を徐々に増加させてトルク容量を増加させる。供給油圧の増加による係合度合の増加に応じて、入力軸回転数Ｎｉとエンジン回転数Ｎｅとの差回転は低下する。

ＥＣＵ５０は、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させる場合、入力軸回転数Ｎｉが第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上となるとＭＧ１回転数Ｎｇの変化を停止する。図１３には、入力軸回転数Ｎｉが第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上となり、ＭＧ１回転数Ｎｇの変化が停止された状態が示されている。ＭＧ１回転数Ｎｇを停止することで、ＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に操作し続けることにより入力軸回転数Ｎｉが必要以上に上昇することを抑制することができる。これにより、クラッチＫ０が完全係合するまでの時間の短縮や、クラッチＫ０の摩擦エネルギー低減を図ることができる。

第二の回転数Ｎｉｔ＿２は、例えば、クラッチＫ０を完全係合させるまでに要する時間、あるいはクラッチＫ０において許容される差回転数の上限の少なくともいずれか一方に基づく回転数であることが好ましい。言い換えると、第二の回転数Ｎｉｔ＿２は、エンジン始動の応答性を向上させる観点、あるいはクラッチＫ０の耐性の少なくともいずれか一方に基づいて定められることが好ましい。第二の回転数Ｎｉｔ＿２は、例えば、適合試験により、クラッチＫ０の差回転が許容される上限回転数未満となり、かつクラッチＫ０の係合を開始してから完全係合するまでの時間を短縮できるように定めることができる。クラッチＫ０において許容される差回転数は、例えば、クラッチＫ０の発熱量に基づいて定められてもよい。

なお、第二の回転数Ｎｉｔ＿２は、エンジン１の燃料噴射を許可する回転数とされてもよい。このようにすれば、クラッチＫ０が完全係合した後、速やかに燃料噴射および着火を行ってエンジン１を始動することができる。

図１４には、クラッチＫ０が完全係合したときの共線図が示されている。始動時ＭＧ１回転制御によって入力軸回転数Ｎｉが上昇しているため、クラッチＫ０の完全係合後に速やかにエンジン１の燃料噴射および着火を行うことができる。クラッチＫ０が完全係合した時点でエンジン回転数Ｎｅが燃料噴射を許可する回転数に達していない場合、ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数Ｎｅを上昇させる。エンジン回転数Ｎｅが、燃料噴射を許可する回転数に達している場合、燃料の噴射が実行され、図１５に示すように、エンジン１の着火が行われてエンジン１が始動される。

エンジン１の始動が完了すると、ＥＣＵ５０は、ＨＶ走行を開始する（図１６参照）。ＥＣＵ５０は、要求駆動力に基づいて決定されたエンジントルクを出力させるようにエンジン１を制御する。また、ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１に負トルクを出力させて反力受けとして機能させ、エンジントルクを出力軸４０に出力させる。

図１を参照して、本実施形態の所定始動制御の流れについて説明する。図１に示す制御フローは、走行中に実行され、例えば所定の間隔で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ５０により、クラッチ解放ＥＶ走行中であるか否かが判定される。その判定の結果、クラッチ解放ＥＶ走行中であると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ５０により、エンジン始動判断がなされたか否かが判定される。その判定の結果、エンジン始動判断がなされたと判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ３０では、ＥＣＵ５０により、車速Ｖが車速閾値Ｖｔ以上であるか否かが判定される。その判定の結果、車速Ｖが車速閾値Ｖｔ以上であると判定された場合（ステップＳ３０−Ｙ）にはステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ３０−Ｎ）にはステップＳ６０に進む。

ステップＳ４０では、ＥＣＵ５０により、ＭＧ１回転数Ｎｇを負回転側に操作しクラッチＫ０を係合する操作がなされる。ＥＣＵ５０は、ＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させ、これと並行してクラッチＫ０の係合度合を高めて行く制御を行う。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、ＥＣＵ５０により、入力軸回転数Ｎｉが第一の回転数Ｎｉｔ＿１以下であるか否かが判定される。その判定の結果、入力軸回転数Ｎｉが第一の回転数Ｎｉｔ＿１以下であると判定された場合（ステップＳ５０−Ｙ）には、ステップＳ８０に進み、そうでない場合（ステップＳ５０−Ｎ）にはステップＳ４０に移行する。

ステップＳ６０では、ＥＣＵ５０により、ＭＧ１回転数Ｎｇを正回転側に操作しクラッチＫ０を係合する操作がなされる。ＥＣＵ５０は、ＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させ、これと並行してクラッチＫ０の係合度合を高めていく制御を行う。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、ＥＣＵ５０により、入力軸回転数Ｎｉが第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上であるか否かが判定される。その判定の結果、入力軸回転数Ｎｉが第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上であると判定された場合（ステップＳ７０−Ｙ）にはステップＳ８０に進み、そうでない場合（ステップＳ７０−Ｎ）にはステップＳ６０に移行する。

ステップＳ８０では、ＥＣＵ５０により、ＭＧ１回転数Ｎｇが固定される。ＥＣＵ５０は、ＭＧ１回転数Ｎｇの変化を停止し、ＭＧ１回転数Ｎｇを一定に維持する。なお、クラッチＫ０がまだ完全係合していない場合、ＭＧ１回転数Ｎｇは固定されるが、供給油圧を増加させてクラッチＫ０を完全係合させる動作は継続される。ステップＳ８０が実行され、クラッチＫ０が完全係合すると、ステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０では、ＥＣＵ５０により、エンジン始動が完了される。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅが燃料噴射を許可する回転数にある場合、燃料噴射および着火を実行してエンジン１を始動させる。また、エンジン回転数Ｎｅが燃料噴射を許可する回転数に達していない場合、第一回転機ＭＧ１によってエンジン回転数Ｎｅを上昇させてから燃料噴射および着火を実行してエンジン１を始動させる。ステップＳ９０が実行されると、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、ＥＣＵ５０により、ＨＶ走行が実行される。ステップＳ１００が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、クラッチ解放ＥＶ走行からエンジン１を始動するときに、始動時ＭＧ１回転制御と始動時係合制御とが並行して実行される。また、始動時ＭＧ１回転制御におけるＭＧ１回転数Ｎｇの変化の方向は、車速Ｖに応じて異なる。よって、エンジン始動の応答性を向上させることができる。

なお、始動時ＭＧ１回転制御と始動時係合制御とを並行して実行する場合に、始動時ＭＧ１回転制御の実行期間と始動時係合制御の実行期間とが重なりを有していればよく、いずれか一方の制御が先に開始されても、先に終了されてもよい。本実施形態では、始動時ＭＧ１回転制御と始動時係合制御とが同時に開始される。

また、本実施形態の所定始動制御では、高車速時には、クラッチＫ０の差回転数を低減するようにＭＧ１回転数Ｎｇが負方向に変化し、低車速時には、入力軸回転数Ｎｉを上昇させるようにＭＧ１回転数Ｎｇが正方向に変化する。よって、高車速時にはクラッチＫ０が完全係合するまでの時間を短縮してエンジン始動の応答性を向上させることができる。また、低車速時にはクラッチＫ０が完全係合するときのエンジン回転数Ｎｅの不足を抑制し、エンジン始動の応答性を向上させることができる。

また、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させる場合、第一キャリア１４（入力軸２）の回転数が第一の回転数Ｎｉｔ＿１以下となるとＭＧ１回転数Ｎｇの変化が停止され、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させる場合、第一キャリア１４の回転数が第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上となるとＭＧ１回転数Ｎｇの変化が停止される。従って、始動時ＭＧ１回転制御によって入力軸回転数Ｎｉが低くなりすぎることや高くなりすぎることが抑制される。

第一の回転数Ｎｉｔ＿１は、エンジンの燃料噴射を許可する回転数に基づいている。従って、クラッチＫ０の完全係合時のエンジン回転数Ｎｅを燃料噴射が許可されるエンジン回転数Ｎｅとすることができる。第二の回転数Ｎｉｔ＿２は、クラッチＫ０を完全係合させるまでに要する時間、あるいはクラッチＫ０において許容される差回転数の上限の少なくともいずれか一方に基づいている。従って、クラッチＫ０の差回転数が大きくなりすぎることが抑制され、クラッチＫ０を完全係合させるまでに要する時間を短縮することや、クラッチＫ０の摩擦エネルギーを低減することが可能となる。

なお、第一の回転数Ｎｉｔ＿１は、第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上の回転数であることが好ましい。これは、高車速域では、低車速域に比べて要求パワーが大きくなることが多いためである。要求パワーが大きいと、エンジン始動後のエンジン１の目標動作点は、高回転の動作点となる。エンジン始動時のエンジン回転数Ｎｅが低いと、エンジン始動後に目標とする動作点まで移行するために要する時間が増加し、またエンジン回転数Ｎｅの変化によるイナーシャ損失が増加することからドライバビリティが低下する可能性がある。これに対して、第一の回転数Ｎｉｔ＿１を第二の回転数Ｎｉｔ＿２以上としておくことで、所定始動制御によりエンジン１を始動するときの要求パワーに対する応答性を高めることができる。

なお、本実施形態では、第一回転機ＭＧ１に接続された第一回転要素が第一サンギヤ１１、エンジン１に接続された第二回転要素が第一キャリア１４、第二回転機ＭＧ２および出力軸４０に接続された第三回転要素が第一リングギヤ１３であったが、これには限定されない。第一回転機ＭＧ１と、エンジン１と、第二回転機ＭＧ２および出力軸４０とが差動部のそれぞれ異なる回転要素に接続されていればよい。

所定始動制御において、始動時係合制御が省略されてもよい。つまり、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、少なくとも始動時ＭＧ１回転制御を有するものであればよい。始動時ＭＧ１回転制御は、クラッチＫ０の係合開始前に開始されても、クラッチＫ０の係合開始と同時に開始されてもよい。始動時係合制御が実行されない場合であっても、始動時ＭＧ１回転制御によって、エンジン１を始動するときの応答性を向上することが可能である。始動時ＭＧ１回転制御が実行される際に、クラッチが半係合とされた後に完全係合される場合には、ショックが抑制される等の更なる利点がある。

［実施形態の第１変形例］
上記実施形態において、車速Ｖに代えて、ＭＧ２回転数Ｎｍに基づいて、始動時ＭＧ１回転制御におけるＭＧ１回転数Ｎｇの変化方向を異ならせるようにしてもよい。例えば、下記式（１）のように、ＭＧ２回転数Ｎｍの絶対値が、閾値Ｎｍｔの絶対値以上である場合、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させる。
｜Ｎｍ｜≧｜Ｎｍｔ｜…（１）

一方、下記式（２）のように、ＭＧ２回転数Ｎｍの絶対値が、閾値Ｎｍｔの絶対値未満である場合、始動時ＭＧ１回転制御においてＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させる。
｜Ｎｍ｜＜｜Ｎｍｔ｜…（２）

なお、車両１００の前進時にＭＧ２回転数Ｎｍが正回転となるギヤトレーンでは、絶対値を用いずに、ＭＧ２回転数Ｎｍと正の閾値Ｎｍｔとの比較結果に基づいて始動時ＭＧ１回転制御におけるＭＧ１回転数変化の方向を定めるようにしてもよい。一般に、車速センサよりも回転機ＭＧ１，ＭＧ２の回転数センサの方がセンサの検知精度が高い。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍに基づいて始動時ＭＧ１回転制御のＭＧ１回転数Ｎｇを異ならせるようにする場合、閾値付近の検知精度が向上し、誤検知等のリスクが低減される。

［実施形態の第２変形例］
上記実施形態において、入力軸回転数Ｎｉに基づいてＭＧ１回転数Ｎｇの変化を停止することに代えて、ＭＧ１回転数Ｎｇに基づいてＭＧ１回転数Ｎｇの変化を停止するようにしてもよい。

例えば、始動時ＭＧ１回転制御において、ＭＧ１回転数Ｎｇを負方向に変化させているときに、ＭＧ１回転数Ｎｇが第一のＭＧ１回転数Ｎｇｔ＿１以下となるとＭＧ１回転数Ｎｇの変化が停止される。また、始動時ＭＧ１回転制御において、ＭＧ１回転数Ｎｇを正方向に変化させているときに、ＭＧ１回転数Ｎｇが第二のＭＧ１回転数Ｎｇｔ＿２以上となるとＭＧ１回転数Ｎｇの変化が停止される。第一のＭＧ１回転数Ｎｇｔ＿１および第二のＭＧ１回転数Ｎｇｔ＿２は、車速あるいはＭＧ２回転数Ｎｍに応じて可変とされる。すなわち、車速あるいはＭＧ２回転数Ｎｍと、入力軸回転数Ｎｉの閾値（Ｎｉｔ＿１，Ｎｉｔ＿２）とに基づいて、ＭＧ１回転数Ｎｇの閾値である第一のＭＧ１回転数Ｎｇｔ＿１および第二のＭＧ１回転数Ｎｇｔ＿２が定められる。

このように、ＭＧ１回転数Ｎｇに基づいて、始動時ＭＧ１回転制御におけるＭＧ１回転数Ｎｇの変化を停止する方法によれば、既存のＭＧ１回転数センサを使用することができ、新たに入力軸回転数センサ等を設ける必要がない。また、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍから入力軸回転数Ｎｉを計算するロジックを省略でき、ＥＣＵ５０の計算負荷を軽減することができる。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン
２ 入力軸
１０ 第一遊星歯車機構
１１ 第一サンギヤ
１２ 第一ピニオンギヤ
１３ 第一リングギヤ
１４ 第一キャリア
２０ 第二遊星歯車機構
４０ 出力軸
１００ 車両
Ｋ０ クラッチ
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機
Ｎｅ エンジン回転数
Ｎｉ 入力軸回転数
Ｎｇ ＭＧ１回転数
Ｎｍ ＭＧ２回転数

Claims (3)

1. 機関と、
   第一回転機と、
   第二回転機と、
   前記第一回転機に接続された第一回転要素と、前記機関に接続された第二回転要素と、前記第二回転機および出力軸に接続された第三回転要素とを有する差動部と、
   前記第二回転要素と前記機関とを断続するクラッチと、
   を備え、
   前記クラッチを解放し、かつ前記第二回転機を動力源とする走行状態から、前記クラッチを係合し前記機関と前記第二回転機を動力源とする走行状態へと遷移する際に実行する前記第一回転機の回転制御を有し、
   前記回転制御が実行される際に、前記クラッチを半係合状態とする係合制御を並行して実行する手段を有し、
   前記回転制御における前記第一回転機の回転数変化の方向は、車速に応じて異なり、
   前記車速が高車速である場合は、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を負方向に変化させ、前記車速が低車速である場合は、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を正方向に変化させる
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記回転制御において前記第一回転機の回転数を負方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第一の回転数以下となると前記第一回転機の回転数変化を停止し、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を正方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第二の回転数以上となると前記第一回転機の回転数変化を停止する
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 機関と、
   第一回転機と、
   第二回転機と、
   前記第一回転機に接続された第一回転要素と、前記機関に接続された第二回転要素と、前記第二回転機および出力軸に接続された第三回転要素とを有する差動部と、
   前記第二回転要素と前記機関とを断続するクラッチと、
   を備え、
   前記クラッチを解放し、かつ前記第二回転機を動力源とする走行状態から、前記クラッチを係合し前記機関と前記第二回転機を動力源とする走行状態へと遷移する際に実行する前記第一回転機の回転制御を有し、
   前記回転制御における前記第一回転機の回転数変化の方向は、車速に応じて異なり、
   前記回転制御において前記第一回転機の回転数を負方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第一の回転数以下となると前記第一回転機の回転数変化を停止し、前記回転制御において前記第一回転機の回転数を正方向に変化させる場合、前記第二回転要素の回転数が第二の回転数以上となると前記第一回転機の回転数変化を停止し、
   前記第一の回転数は、前記機関の燃料噴射を許可する回転数に基づいており、
   前記第二の回転数は、前記クラッチを完全係合させるまでに要する時間、あるいは前記クラッチにおいて許容される差回転数の上限の少なくともいずれか一方に基づいている
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。

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