CN104777424B - 用于执行车辆中的交流发电机的诊断测试的方法、测试布置和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于执行交流发电机(2)的诊断测试的方法(100)、测试布置(1)和车辆(5)。所述方法(100)包括：运行(101)发动机(6)；向所述交流发电机(2)提供(102)表示预定环境条件的信号；基于所述预定环境条件向电池(3)提供(103)输出电压和输出电流；确定(104)以下参数的至少其中之一：完整的电池电压、相应电池单元的电压和电流负载；将所确定的电池电压与表示所述预定环境条件的预先定义的参考电压进行比较(105)；以及如果所述所确定的电池电压与所述预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则输出(106)核准的测试结果。

Description

用于执行车辆中的交流发电机的诊断测试的方法、测试布置 和车辆
技术领域
本文中的实施例涉及用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的方法。本文中的实施例还涉及用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的测试布置以及包括这种测试布置的车辆。
背景技术
配备有内燃机的车辆通常包括交流发电机和电池。在运行时，内燃机驱动交流发电机，并且交流发电机被布置为对电池进行充电。电池可以用于向诸如火花塞、前灯、气候控制系统、娱乐系统和外部充电器之类的一些耗电装置供电。
在交流发电机-电池-链的部件发生故障时，耗电装置可能无法接收足够的电力来正常运行。例如，交流发电机可能无法为电池充电，电池可能无法在足够长的时间内在一个或多个电池单元中存储电力，和/或部件之间的连接可能发生故障。为了排除故障的起因，通常必须在例如车间中测试不同部件中的全部或一些部件。
US2006119365A1描述了用于测试车辆的充电系统的方法和设备。测试模块连接到远程装置，例如电池测试器、扫描工具、个人计算机或个人数字助理。远程装置连接到电源，电源经由远程装置向测试模块额外提供功率。交流发电机和/或起动电动机组件连接到测试模块。测试模块能够控制交流发电机的励磁电流并且在车辆起动和充电系统中的规定测试点执行电压和电流测量。
在一些情况下，诸如手持式车间测试设备之类的测试设备不正确地指示交流发电机被破坏或无法向电池供应足够量的电力。这可能是由于例如电压测量的不准确、车辆电气系统中的影响测试结果的电气负载、和/或诸如车间操作员未遵守正确指令之类的人为因素而造成的。
如果测试装备不正确地指示交流发电机故障，则可能会在车间中不必要地更换交流发电机。这将为客户和保修供应商带来高成本。
显然，仍然需要消除或减少不必要的交流发电机更换的次数。
发明内容
本文中的实施例旨在提供用于执行车辆的交流发电机的诊断测试、消除或至少减少上述问题和/或缺点的方法。
根据实施例，这由用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的方法实现，所述车辆包括被布置为驱动交流发电机的内燃机和被布置为经由与电池的电连接来为电池充电的被驱动的交流发电机，其中所述方法包括：以空转速度运行内燃机；由控制单元向交流发电机提供表示预定环境条件的信号；由交流发电机基于预定环境条件向电池提供输出电压和输出电流；由连接到电池的传感器确定以下参数的至少其中之一：完整的电池电压、相应电池单元的电压和电流负载；以及向控制单元提供所确定的电池电压和电流负载；由控制单元将所确定的电池电压与表示预定环境条件的预先定义的参考电压进行比较；以及如果所确定的电池电压和预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则由控制单元输出核准的测试结果。
由于如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内则输出核准的测试结果，所以确定了交流发电机在所选预定环境条件下的性能。诸如车间的技工之类的完成用于执行交流发电机的诊断测试的方法的用户由此被告知交流发电机在所选预定环境条件下是否如预期的那样运行。
由于控制单元向交流发电机提供表示预定环境条件的输入信号，所以可以在没有连接到交流发电机的任何外部手持式测试设备的情况下执行方法。归功于所述方法，可以采用非常可靠并且经济有效的方式测试车辆的交流发电机。此外，消除或至少减小了与人为因素相关的错误风险，其中人为因素例如是外部手持式测试设备的不正确使用，这可能导致交流发电机或其它车辆部分的不必要的更换和/或修理。
因此，由此提供了用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的方法，从而消除或至少减少了上述问题和/或缺点。
根据一些实施例，针对多个不同预定环境条件执行上述方法步骤。所述方法还可以包括：仅在针对多个不同的预定环境条件中的每个预定环境条件均实现了核准的测试结果时才由控制单元输出核准的总测试结果。
由于针对多个不同预定环境条件执行步骤并且仅在针对多个不同预定环境条件中的每个预定环境条件均实现了核准的测试结果时才输出核准的总测试结果，所以允许针对许多不同的预先定义的环境条件采用简单、可靠并且成本高效的方式来测试交流发电机。由此可以针对整个范围的预先定义的环境条件来测试并评估交流发电机的操作性，从而可以测试该范围上的交流发电机的总的可操作性。
根据一些实施例，所述方法还包括：选择表示预定温度和预定温度范围的至少其中之一的预定环境条件。
由于一个或多个预定环境条件可以表示预定温度和预定温度范围的至少其中之一，所以可以测试不同温度下的交流发电机的操作性。
可以将预定环境条件视为“有效值”，其替代了电池的温度。可以针对不同温度利用不同电压为电池充电。例如利用比热电池的充电电压高的电压为冷电池充电可以改进充电。
例如，控制单元可以首先为交流发电机提供表示例如+60摄氏度的预定温度的信号。执行确定、比较和输出测试结果的方法步骤。仅在所确定的电池电压与+60摄氏度的预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内时才输出针对+60摄氏度的预定环境条件的核准的测试结果。预定范围例如可以小于一或两伏(V)。根据一些实施例，仅在所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差小于0.5V时才输出核准的测试结果。根据一些实施例，所述范围例如是+/-0.4V、+/-0.3V或+/-0.2V。较小的范围暗示对交流发电机的较高的需求。
当已经针对例如+60摄氏度的预定温度执行方法步骤时，控制单元向交流发电机提供表示例如+50摄氏度的第二预定温度的第二信号。执行确定、比较和输出测试结果的方法步骤。仅在所确定的电池电压与+50摄氏度的预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内时才输出针对+50摄氏度的预定环境条件的核准的测试结果。
控制单元可以继续向交流发电机提供表示一些预定温度的信号。根据一些实施例，信号表示+60、+50、+40、+30、+20、+10和0摄氏度。这七个预定温度可能适用于一些应用中。在一些实施例中，选择更少的温度，例如四个、五个或六个不同温度。在一些实施例中，选择更大数量，例如八个、九个或十个不同温度。可以选择任何温度以及不同温度的数量，并且任何温度以及不同温度的数量可以取决于车辆型号、市场等。
当已经针对所有预定温度输出核准的测试结果时，可以输出核准的总测试结果。然后认为交流发电机正常运行并且不需要修理或更换。
根据一些实施例，所述方法包括：在向交流发电机提供表示预定环境条件的信号之前，在预定量的时间内以空转速度运行内燃机。由于在从控制单元向交流发电机发送信号之前内燃机在预定量的时间内保持空转，所以可以终止在起动内燃机之后可以在短时间内激活的任何特定控制单元/交流发电机设置。由此，可以在控制单元/交流发电机处于正常充电模式时执行所述方法。
根据一些实施例，所述方法包括：在向交流发电机提供表示预定环境条件的信号之前，使电气负载和耗电装置最小化。由于将电气负载设置为最小，并且关断诸如除霜器、座位加热器和外部充电器之类的任何耗电装置，所以在执行方法时可以实现更准确的测试结果。此外，减小了满载交流发电机的风险并且因此减小了饱和的交流发电机的风险。因此，大大增加了交流发电机能够保持正确输出电压的概率。
根据一些实施例，所述方法包括：控制电池充电水平以超过第一预先定义的水平。由于电池充电水平被控制为超过第一预先定义的水平，所以可以确保不论电池温度如何，电池都将接受充电电流。通常，冷电池与热电池相比具有较低的充电接受能力。此外，在执行方法时可以实现更准确的测试结果。例如，可以将第一预预先定义的水平设置为至少40-60％的充电水平。
根据一些实施例，所述方法包括：检查电池电流是否超过预先定义值，并且根据一些实施例，所述方法包括：检查交流发电机负载是否超过预先定义值。
如果电池电流超过预先定义值，例如50安培(A)，并且交流发电机负载超过预先定义值，例如50瓦(W)，则可以认为电池被过度放电以至于无法开始或继续所述方法。由于检查电池电流是否超过预先定义值，所以用户可以在需要时为电池充电。
如果电池电流低于预先定义值，例如50A，但是高于另一个预先定义值，例如0A，并且交流发电机负载低于预先定义值，例如50W，则可以将交流发电机加载到较高程度。然后可能必需检查电气负载是否被正确调整。还可能必需使冷却风扇降低发动机的温度。然后可以开始或继续用于执行交流发电机的诊断测试的方法。
如果电池电流低于预先定义水平，例如0A，并且交流发电机负载超过预先定义值，例如50W，则可能需要暂时中止所述方法。可能必需检查电池和交流发电机是否正确连接。
如果电池电流低于预先定义水平，例如接近0A，并且交流发电机负载低于预先定义值，例如50W，则交流发电机不产生电力或产生不充足量的电力。然后可以从电池汲取电力。
这可能由有缺陷的交流发电机导致，或由于交流发电机与充电调节器之间的有缺陷的连接导致。
根据一些实施例，所述方法包括：节流内燃机，以使其在预定量的时间内超过预定rpm。由于将内燃机调节加速，所以内燃机能够产生更多电流并且允许交流发电机自磁化。通过在测试期间增大每分钟转数(rpm)，可以排除缺乏来自交流发电机的输出电流是rpm不充足的结果。额外的优点是，如果交流发电机未接收到正确的起动信号，则交流发电机将自动起动并且产生超过预定rpm的电流。因此交流发电机将进入默认的备份充电状态。通过节流发动机，车间技工能够检查是否交流发电机正在充电而电气系统的不同部分之间的通信有缺陷，例如交流发电机主节点与交流发电机调节器之间的通信有缺陷。如果交流发电机正在为电池充电但是没有对来自交流发电机主节点的控制信号做出响应，可以指示这种情况。
因此，由此提供了用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的方法，从而消除或至少减少了上述问题和/或缺点。
本文中的实施例还旨在提供用于在没有上述问题或缺点的情况下执行交流发电机的诊断测试的测试布置。
根据实施例，这由用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的测试布置实现，所述车辆包括被布置为驱动交流发电机的内燃机、以及被布置为经由与电池的电连接来为电池充电的被驱动的交流发电机，其中电池连接到用于确定电池电压、相应电池单元的电压和电流负载的至少其中之一的电池传感器。控制单元被布置为向交流发电机提供表示预定环境条件的信号。交流发电机在由空转的内燃机驱动时被布置为基于预定环境条件向电池提供输出电压和输出电流。传感器被布置为确定电池电压、相应电池单元的电压、电流负载的至少其中之一并且被布置为向控制单元提供所确定的电池电压和电流负载。控制单元被布置为将所确定的电池电压与表示预定环境条件的预先定义的参考电压进行比较，并且被布置为如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则输出核准的测试结果。
由于测试布置被布置为如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内则输出核准的测试结果，所以确定了交流发电机在所选预定环境条件下的性能。
因此，由此提供了用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的测试布置，从而消除或至少减少了上述问题和/或缺点。
本文中的实施例还旨在提供用于在没有上述问题或缺点的情况下执行交流发电机的诊断测试的车辆。
根据实施例，这由包括根据本文中的实施例的测试布置的车辆实现。
由于车辆包括根据本文中的实施例的测试布置，其车辆测试布置被布置为如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内则输出核准的测试结果，所以确定了交流发电机在所选预定环境条件下的性能。
因此，由此提供了消除或至少减少上述问题和/或缺点的车辆。
在研究所附权利要求和以下的具体实施方式时，本文中的实施例的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
根据以下具体实施方式和附图，将更容易理解本文中的实施例的各方面，包括其特定特征和优点，附图中：
图1示出了用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的方法。图2示出了根据一些实施例的方法。
图3示出了车辆和测试布置。
具体实施方式
现在将参考附图来更全面地描述本文中的实施例，附图中示出了示例性实施例。给定特定电压、电流和/或时间量的描述中的示例并不是要进行限制，而是仅用于示出一些示例性实施例。如本申请所属领域中的普通技术人员所容易理解的，示例性实施例的公开特征可以进行组合。在整个说明书中，采用相似的附图标记表示相似的元件。
为简洁和/或清晰起见，不会不必要地对公知的功能或构造进行详细描述。
图1示出了用于执行车辆的交流发电机的诊断测试的方法100。车辆包括被布置为驱动交流发电机的内燃机。车辆可以例如是小汽车、休闲车、卡车、公共汽车、全地形车辆或摩托车。可以在包括内燃机、电池和交流发电机的大体上任何车辆上执行所述方法。
车辆中的交流发电机是将来自车辆内燃机的机械能转换成电能的机电设备。可以以交流电的形式提供电能。交流发电机可以使用具有固定电枢的旋转磁场或具有恒定磁场的旋转电枢。由空转速度下的内燃机驱动的交流发电机的充电输出可以用于经由交流发电机与电池之间的电连接来为电池充电。
交流发电机的输出电流在12V下可以例如是50-100A，取决于车辆电气系统中的负载。这对于诸如小汽车之类的一些车辆而言可能是足够的。如果车辆配备有各种耗电装置，例如空调、座椅取暖器和电动转向辅助，则可能需要较高的电压/电流。商用车辆通常具有在柴油机上运行的内燃机，可能需要24V。
在图1中所示的方法100中，内燃机以空转速度运行101。在空转期间，发动机与车辆传动系统断开连接。小汽车的内燃机的空转速度通常在500-1000rpm之间，但是空转速度在不同车辆型号之间可以变化。在商用车辆中，空转速度通常在500-600rpm之间。
车辆的控制单元向交流发电机提供102表示预定环境条件的信号。表示诸如所选温度之类的预定环境条件的信号可以包括例如充电电压信息。控制单元可以包括具有相关联的软件的一个或多个处理器以及与一个或多个处理器通信的一个或多个存储器单元。控制单元还可以包括应用编程接口API，其指定软件部件可以如何与彼此交互。控制单元可以被布置为控制一些车辆功能和布置，并且控制单元可以例如经由板上诊断(OBD)连接而连接到外部测试布置。
交流发电机基于预定环境条件向电池提供103输出电压和输出电流。
电池可以包括传感器。替代地，电池连接到传感器。
传感器确定104以下参数的至少其中之一：完整的电池电压、相应电池单元的电压和电流负载。传感器还向控制单元提供所确定的电池电压和电流负载。
控制单元将所确定的电池电压与表示预定环境条件的预先定义的参考电压进行比较105。如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则控制单元还输出106核准的测试结果。例如，如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差在+/-0.2V或+/-0.3V内，则控制单元仅针对所选预定条件输出核准的测试结果。
图2示出了根据一些实施例的方法100。可以执行利用虚线指示的方法步骤中的全部或一些方法步骤。
根据一些实施例，方法100包括选择90表示预定温度和预定温度范围的至少其中之一的预定环境条件。然后由指示物理电池温度的有效值替代物理电池温度。由于交流发电机可以取决于电池温度而利用不同电压为电池充电，所以可以使用有效值来控制交流发电机，使交流发电机利用其在特定温度下正常为电池充电的电压来为电池充电。
根据一些实施例，方法100包括在向交流发电机提供表示预定环境条件的信号之前，至少在预定量的时间内以空转速度运行91内燃机。在空转期间，可以使耗电装置最少并且交流发电机可以有时间在起动内燃机之后返回到正常“充电模式”。预定量的时间可以例如是30-120秒。
图2中示出，方法100可以包括在向交流发电机提供表示预定环境条件的信号之前，使电气负载和耗电装置最少92。此外，可以检查部件之间没有坏的或中间触点，并且电气连接彼此正确地连接。如果检测到任何交流发电机故障代码，则可以在执行方法100之前对交流发电机进行恢复和/或修复。
方法100可以包括控制93电池充电水平以超过第一预先定义水平。较高充电水平可以使测试结果更可靠，并且根据一些实施例，电池充电水平应超过50％。否则可以中止方法100并且在再次开始方法100之前为电池充电。
根据一些实施例，方法100包括检查94电池电流是否超过预先定义值。在向交流发电机提供102表示预定环境条件的信号之前或在方法100的其它步骤期间，获得针对各种调试活动的电池电流水平的信息可能是有价值的。
如图2中所示，方法100可以包括检查95交流发电机负载是否超过预先定义值。如上所述，该信息可以用于检查电池是否被过度放电、交流发电机是否大体上满载、是否正确地调整了电气负载、和/或电气系统的不同部分是否彼此正确连接。
根据一些实施例，方法100包括节流96内燃机，以使其在预定量的时间内超过预定rpm，从而允许交流发电机进行自磁化。
根据一些实施例，针对多个不同预定环境条件重复执行方法100。然后仅在针对上述多个不同预定环境条件中的每个预定环境条件均实现了核准的测试结果的情况下，控制单元才输出107核准的总测试结果。由此可以例如针对多个不同温度来控制交流发电机的功能，并且仅在交流发电机针对所有测试温度均被核准的情况下，交流发电机才被总体上核准。如果交流发电机针对一个或多个温度未被核准，则可能需要进一步测试和/或更换交流发电机。
图3中示出了用于执行交流发电机2的诊断测试的测试布置1。测试布置1、交流发电机2和具有电池传感器4的电池3包括在车辆5中。车辆5还包括被布置为驱动交流发电机2的内燃机6、以及控制单元7。被驱动的交流发电机2被布置为经由电气连接来为电池3充电。
电池传感器4可以包括在电池3中或可以连接到电池3。电池传感器4被布置为确定电池电压、相应电池单元的电压和电流负载的至少其中之一。传感器4还被布置为向控制单元7提供所确定的电池电压和电流负载。控制单元7被布置为向交流发电机2提供表示预定环境条件的信号。
交流发电机2在由空转的内燃机6驱动时被布置为基于预定环境条件向电池3提供输出电压和输出电流。
控制单元7被布置为将所确定的电池电压与表示预定环境条件的预先定义的参考电压进行比较，并且如果所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则控制单元7输出核准的测试结果。预先定义的参考电压可以是针对特定温度的理想电压，即，假设交流发电机正常运行时交流发电机在特定温度下正常为电池充电所使用的电压。
如图3中所示，控制单元7可以连接到外部测试布置8。外部测试布置8可以包括一个或多个处理单元和用户接口。处理单元可以是中央处理单元CPU，也被称为中央处理器单元。CPU是计算机内的硬件，在通过运行基本算术、逻辑和输入/输出操作来执行计算机程序/软件时，CPU完成计算机程序/软件的指令。测试布置8还可以包括加速处理单元APU，也被称为高级处理单元。APU是包括附加处理能力的处理单元，附加处理能力被设计为加速CPU外部的一种或多种类型的计算。测试布置8还可以包括应用编程接口API，其指定软件部件可以如何与彼此交互。
测试布置8可以包括与一个或多个处理器通信的一个或多个存储器单元。测试布置8可以允许用户经由测试布置8的用户接口向控制单元7输入指令。例如，用户可以经由测试布置8来开始和/或中止方法100，并且可以经由测试布置8向用户传输方法100的结果。测试布置8可以连接到远程服务器，从而可以在车辆与远程服务器之间传送信息。测试布置8可以被布置在车辆车间，并且可以经由布置在车辆5中的OBD连接来进行连接。
如本文中所使用的，术语“包括”是开放式的，并且包括一个或多个所陈述的特征、元件、步骤、部件或功能，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、元件、步骤、部件、功能或它们的组合。

Claims (10)

1.一种用于执行车辆(5)的交流发电机(2)的诊断测试的方法(100)，所述车辆(5)包括被布置为驱动所述交流发电机(2)的内燃机(6)和被布置为经由与电池(3)的电连接来为所述电池(3)充电的被驱动的所述交流发电机(2)，所述方法(100)的特征在于，所述方法(100)包括：
-以空转速度运行(101)所述内燃机(6)，
-由控制单元(7)向所述交流发电机(2)提供(102)多个信号，每个信号表示不同的预定环境条件，
-响应于每个信号，由所述交流发电机(2)基于所述预定环境条件向所述电池(3)提供(103)输出电压和输出电流，
-针对由所述交流发电机提供的每个输出电压和输出电流，由连接到所述电池(3)的传感器(4)确定(104)包括完整的电池电压以及相应电池单元的电压中的至少一个的电池电压，并且向所述控制单元(7)提供所确定的电池电压，
-由所述控制单元(7)将每个所确定的电池电压与表示所述不同的预定环境条件中的一个的预先定义的参考电压进行比较(105)，以及
-针对所述不同的预定环境条件中的每个，如果每个所确定的电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则由所述控制单元(7)输出(106)核准的总测试结果。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-选择(90)表示预定温度和预定温度范围的至少其中之一的所述预定环境条件。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-在向所述交流发电机(2)提供表示预定环境条件的所述信号之前，在预定量的时间内以空转速度运行(91)所述内燃机(6)。
4.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-在向所述交流发电机(2)提供表示预定环境条件的所述信号之前，使电气负载和耗电装置最少(92)。
5.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-控制(93)所述电池的充电水平以超过第一预先定义水平。
6.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-检查(94)所述电池的电流是否超过预先定义值。
7.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-检查(95)交流发电机负载是否超过预先定义值。
8.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)还包括：
-对所述内燃机(6)进行节流(96)，以使其在预定量的时间内超过预定rpm。
9.一种用于执行车辆(5)的交流发电机(2)的诊断测试的测试布置(1)，所述车辆(5)包括被布置为驱动所述交流发电机(2)的内燃机(6)和被布置为经由与电池(3)的电连接来为所述电池(3)充电的被驱动的所述交流发电机(2)，所述测试布置(1)的特征在于，
-所述电池(3)连接到用于确定完整的电池电压以及相应电池单元的电压中的至少一个的电池传感器(4)，
-控制单元(7)被布置为向所述交流发电机(2)提供多个信号，每个信号表示不同的预定环境条件，
-所述交流发电机(2)在由空转的所述内燃机(6)驱动时被布置为响应于每个信号基于所述预定环境条件向所述电池(3)提供输出电压和输出电流，
-针对由所述交流发电机提供的每个输出电压和输出电流，所述传感器(4)被布置为确定包括所述完整的电池电压以及相应电池单元的电压中的至少一个的电池电压，并且向所述控制单元(7)提供所确定的电池电压，
-针对所述不同的预定环境条件中的每个，所述控制单元(7)被布置为将每个所确定的电池电压与表示所述不同的预定环境条件中的一个的预先定义的参考电压进行比较，并且如果每个所确定电池电压与预先定义的参考电压之间的差落在预定范围内，则输出核准的总测试结果。
10.一种车辆(5)，其特征在于，所述车辆(5)包括根据权利要求9所述的测试布置(1)。
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