CN217642763U - 放电控制电路、电池管理电路及储能设备 - Google Patents

Abstract

本申请属于放电回路控制领域，提供一种放电控制电路、电池管理电路及储能设备，放电控制电路包括输入电路、隔离控制电路及回路控制电路，输入电路用于接收外部控制信号，并在外部控制信号的电压大于预设阈值电压时生成开启控制信号，隔离控制电路与输入电路连接，用于对开启控制信号进行隔离后生成放电控制信号，回路控制电路与隔离控制电路连接，用于接收放电控制信号和主控电路发送的主控信号，并在接收到放电控制信号时，根据主控信号生成放电驱动信号并输出至放电开关电路，回路控制电路仅在接收到主控信号和外部控制信号时才对放电回路进行导通，解决了放电回路的控制芯片发生故障时电池组件会发生过放的问题。

Description

放电控制电路、电池管理电路及储能设备

技术领域

本申请属于放电回路控制领域，尤其涉及一种放电控制电路、电池管理电路及储能设备。

背景技术

一般的电池模组的充电电路需要由电池管理系统来进行控制，电池管理系统用于对电池模组进行电池均衡、过流过压保护等控制，并实现电池的充放电开关的控制。

然而，传统的电池管理系统中，若电源管理芯片发生故障则容易出现过放的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种放电控制电路、电池管理电路及储能设备，旨在解决现有的放电回路控制方案会出现控制芯片发生故障后依然持续放电进而导致过放的问题。

本申请在一方面提供一种放电控制电路，放电控制电路连接于主控电路和放电开关电路之间，包括输入电路，用于接收外部控制信号，并在所述外部控制信号的电压大于预设阈值电压时生成开启控制信号；

隔离控制电路，与所述输入电路连接，用于对所述开启控制信号进行隔离后生成放电控制信号；

回路控制电路，与所述隔离控制电路连接，用于接收所述放电控制信号和所述主控电路发送的主控信号，并在接收到所述放电控制信号时，根据所述主控信号生成放电驱动信号并将所述放电驱动信号输出至所述放电开关电路，在未接收到所述放电控制信号时，停止生成所述放电驱动信号。

在一个实施例中，所述输入电路包括稳压单元和第一限流单元，所述稳压单元的输入端串联所述第一限流单元，所述稳压单元的输出端用于连接所述隔离控制电路，所述稳压单元的导通电压为所述预设阈值电压，所述第一限流单元用于对所述外部控制信号进行限流。

在一个实施例中，所述第一限流单元包括第一电阻和第二电阻，所述稳压单元包括第一稳压二极管；其中，所述第一电阻的第一端用于接收所述外部控制信号，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一稳压二极管的阴极，所述第一稳压二极管的阳极连接所述隔离控制电路。

在一个实施例中，所述隔离控制电路包括光电隔离器；其中，

所述光电隔离器的第一端连接所述输入电路，所述光电隔离器的第二端接地，所述光电隔离器的第三端接地，所述光电隔离器的第四端连接所述回路控制电路。

在一个实施例中，所述回路控制电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第一开关管；其中，

所述第三电阻的第一端连接所述隔离控制电路，所述第三电阻的第二端连接所述第一开关管的控制端，所述第四电阻连接于所述第一开关管的第二端和所述第一开关管的控制端之间，所述第一电容连接于所述第一开关管的第二端和所述第一开关管的控制端之间，所述第五电阻的第一端用于接收所述主控信号，所述第五电阻的第二端连接所述第一开关管的第二端，所述第一开关管的第一端连接所述放电开关电路。

在一个实施例中，所述回路控制电路还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极连接所述第一开关管的第二端，所述第二稳压二极管的阳极连接所述第一开关管的控制端。

在一个实施例中，所述放电控制电路还包括第二限流电路，所述第二限流电路连接于所述回路控制电路和所述放电开关电路之间，所述第二限流电路用于对所述放电驱动信号进行限流。

在一个实施例中，所述放电控制电路还包括滤波电路，所述滤波电路连接所述输入电路的输入端，用于对所述外部控制信号进行滤波。

本申请在另一方面提供了一种电池管理电路，所述电池管理电路用于对电池组件的放电回路进行控制，包括主控电路、放电开关电路、主控限流电路以及上述任意一项实施例所述的放电控制电路；其中，

所述主控限流电路连接所述电池组件的正极，用于接收所述电池组件输出的供电信号并对供电信号进行限流；

所述主控电路连接所述主控限流电路，用于在接收到所述供电信号时生成所述主控信号；

所述放电开关电路设置于所述放电回路中，用于在接收到所述放电控制电路输出的放电驱动信号时导通所述放电回路，并在未接收到所述放电驱动信号时关断所述放电回路。

本申请在最后提供一种储能设备，所述储能设备包括电池组件以及上述任意一项实施例所述的放电控制电路或者上述任意一项实施例所述的电池管理电路。

放电控制电路包括输入电路、隔离控制电路及回路控制电路，输入电路用于接收的外部控制信号，并在外部控制信号的电压大于预设阈值电压时生成开启控制信号，隔离控制电路与输入电路连接，用于对开启控制信号进行隔离后生成放电控制信号，回路控制电路与隔离控制电路连接，用于接收放电控制信号和主控电路发送的主控信号，并在接收到放电控制信号时，根据主控信号生成放电驱动信号并将放电驱动信号输出至放电开关电路，在未接收到放电控制信号时，停止放电驱动信号，回路控制电路仅在接收到主控信号和外部控制信号信号时才对放电回路进行导通，解决了放电回路的控制芯片发生故障时电池组件会发生过放的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的放电控制电路的功能框图；

图2为本申请实施例提供的输入电路的电路原理示意图；

图3为本申请实施例提供的隔离控制电路的电路原理示意图；

图4为本申请实施例提供的回路控制电路的电路原理示意图；

图5为本申请实施例提供的放电控制电路的电路原理示意图；

图6为本申请实施例提供的电池管理电路的功能框图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

电池组件对负载的供电回路中通常需要电池管理系统来控制电池组件是否向负载进行供电，电池组件同时给电池管理系统进行供电，电池管理系统中的控制芯片在获取到电池组件的电源信号时会上电开始工作，进而能够对放电回路上的放电开关的通断进行控制。例如控制芯片控制放电回路上的放电开关导通，从而控制电池组件向负载进行供电，控制芯片也可以控制放电回路中的放电开关进行断开，从而控制电池组件停止向负载进行供电。

在电池管理系统中，控制芯片可控制放电开关的导通和关断，但在控制芯片发生故障时，放电开关无法被关断，此时电池组件会一直处于放电状态，发生过放的风险。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种放电控制电路，参见图1所示，该放电控制电路100连接于主控电路400和放电开关电路200之间，用于控制放电开关电路200的关断和导通，从而控制放电回路的关断和导通。放电控制电路100包括输入电路110、隔离控制电路120和回路控制电路130。

其中，输入电路110用于接收外部控制信号ExWP，并在外部控制信号 ExWP的电压大于预设阈值电压时生成开启控制信号Vg。隔离控制电路120与输入电路110连接，用于对开启控制信号Vg进行隔离后生成放电控制信号Ve。回路控制电路130与隔离控制电路120连接，用于接收放电控制信号Ve和主控电路400发送的主控信号DSG，并在接收到放电控制信号Ve时，根据主控信号DSG生成放电驱动信号Do并将放电驱动信号Do输出至放电开关电路200，此时，放电开关电路200导通，电池组件向负载供电，在未接收到放电控制信号Ve时，停止生成放电驱动信号Do，此时，放电开关电路200关断，电池组件停止向负载供电。

具体的，继续参见图1所示，输入电路110用于接收外部控制信号ExWP，该外部控制信号ExWP可以为高电平信号或者低电平信号。

具体应用中，外部控制信号ExWP可以由上拉电路、下拉电路、控制按键或者触控屏来控制生成，也可以由用户通过应用程序下发软件指令进行控制生成。

在其它的实施例中，该外部控制信号ExWP也可以由同一设备的其它控制器根据接收到的指令来完成。在外部控制信号ExWP的电压高于设置的预设阈值电压时，外部控制信号ExWP使输入电路110生成开启控制信号Vg，隔离控制电路120接收开启控制信号Vg并对开启控制信号Vg进行电气隔离后生成放电控制信号Ve。回路控制电路130接收到放电控制信号Ve时导通，此时如果回路控制电路130还接收到来自主控电路400的主控信号DSG，回路控制电路130将输出放电驱动信号Do至放电开关电路200，放电开关电路200接收到放电驱动信号Do时会进行导通从而使电池组件对负载进行供电，回路控制电路130未接收到放电控制信号Ve时关断，此时回路控制电路130不输出放电驱动信号Do至放电开关电路200，放电开关电路200关断，电池组件不向负载进行供电。

在本实施例中，放电控制电路100仅在同时接收到主控信号DSG和外部控制信号ExWP时才会使放电回路中的放电开关电路200进行导通，从而使电池组件对负载进行供电。当主控电路400中的控制芯片被损坏时，外部控制信号 ExWP可输入低电平的电信号，从而使放电控制电路100不向放电开关电路200 输出放电驱动信号Do，也即放电控制电路100控制电池组件停止放电，解决了电池管理系统中的控制芯片发生故障时电池组件会发生过放的问题。上述实施例中，由于电池管理电路的主控电路400只需要发出主控信号DSG，因此对主控电路400的性能要求较低，有利于实现产品的低成本。

在一个实施例中，结合图2所示，输入电路110包括稳压单元112和第一限流单元111，稳压单元112的输入端串联第一限流单元111，稳压单元112 的输出端连接隔离控制电路120，稳压单元112的导通电压为预设阈值电压，第一限流单元111用于对外部控制信号ExWP进行限流。

具体的，在本实施例中，结合图1和图2所示，第一限流单元112接收外部控制信号ExWP，并对外部控制信号ExWP进行限流后输出至稳压单元112，稳压单元112具有预设阈值电压，当外部控制信号ExWP电压大于预设阈值电压时，外部控制信号ExWP通过稳压单元112后生成电压在预设阈值电压以上的开启控制信号Vg，隔离控制电路120对开启控制信号Vg进行电气隔离后生成放电驱动信号Do，以使电池组件对外放电。

在一个实施例中，结合图1和图2所示，第一限流单元111包括第一电阻 R1和第二电阻R2，稳压单元112包括第一稳压二极管D1。其中，第一电阻 R1的第一端用于接收外部控制信号ExWP，第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接第一稳压二极管D1的阴极，第一稳压二极管D1的阳极连接隔离控制电路120。

具体的，继续结合图1和图2所示，第一电阻R1和第二电阻R2用于对外部控制信号ExWP进行限流。第一稳压二极管D1设置有阈值导通电压作为预设阈值电压，当外部控制信号ExWP的电压大于预设阈值电压时，第一稳压二极管D1导通，第一稳压二极管D1的阳极输出具有稳定电压的开启控制信号 Vg。

在本实施例中，第一电阻R1用于防止外部控制信号ExWP所产生的大电流而损坏放电控制电路100中的电路元器件。第一稳压二极管D1设置预设阈值电压，并在外部控制信号ExWP的电压大于预设阈值电压时，输出开启控制信号Vg。

在一个实施例中，参见图3所示，隔离控制电路120包括光电隔离器U1。其中，光电隔离器U1的第一端连接输入电路110，光电隔离器U2的第二端接地GND，光电隔离器U1的第三端接地GND，光电隔离器U1的第四端连接回路控制电路130。

具体的，在本实施例中，参见图3和图4所示，光电隔离器U1的第一端在接收输入电路110输出的开启控制信号Vg时导通，并输出放电控制信号Ve，光电隔离器U1输出放电控制信号Ve至回路控制电路130以使回路控制电路 130输出放电驱动信号Do，从而使电池组件放电。

在一个实施例中，结合图1和图4所示，回路控制电路130包括第三电阻 R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1和第一开关管Q1。其中，第三电阻R3的第一端连接隔离控制电路120，第三电阻R3的第二端连接第一开关管Q1的控制端，第四电阻R4连接于第一开关管Q1的第二端和第一开关管 Q1的控制端之间，第一电容C1连接于第一开关管Q1的第二端和第一开关管 Q1的控制端之间，第五电阻R5的第一端用于接收主控信号DSG，第五电阻 R5的第二端连接第一开关管Q1的第二端，第一开关管Q1的第一端连接放电开关电路200。

具体的，继续结合图1和图5所示，第三电阻R3的第一端接收来自隔离控制电路的放电控制信号Ve，放电控制信号Ve通过第三电阻R3控制第一开关管Q1进行导通，此时第一开关管Q1的第二端通过第五电阻R5接收主控信号DSG，并根据主控信号DSG将放电驱动信号Do通过第一开关管Q1的第一端输出到放电开关电路200以使放电开关电路200进行导通，此时电池组件的放电回路导通，电池组件放电。

在本实施例中，第一开关管Q1在接收到放电控制信号Ve时导通，并在导通时将放电驱动信号Do输出到放电开关电路中200以使电池组件进行放电。当产生主控信号DSG的控制芯片发生故障时，外部控制信号ExWP使第一开关管Q1关断，此时第一开关管Q1不输出放电驱动信号Do到放电开关电路200，放电开关电路200为关断状态，电池组件无法继续放电，第一开关管Q1的导通由外部控制信号ExWP进行控制，解决了放电回路中的控制芯片发生故障时电池组件存在过放的问题。

在一个实施例中，参见图4所示，回路控制电路130还包括第二稳压二极管D2，第二稳压二极管D2的阴极连接第一开关管Q1的第二端，第二稳压二极管D2的阳极连接第一开关管Q1的控制端。

具体的，在本实施例中，第二稳压二极管D2连接在第一开关管Q1的第二端和第一开关管Q1的控制端，在主控信号DSG的电压过大时，第二稳压二极管Q2可稳定第一二极管Q1第二端和控制端之间的电压，防止具有高电压的主控信号DSG损坏电路元器件。

在一个实施例中，结合图1和图5所示，放电控制电路100还包括第二限流电路140，第二限流电路140连接于回路控制电路130和放电开关电路200 之间，第二限流电路140用于对放电驱动信号Do进行限流，第二限流电路140 包括多个并联设置的电阻，电阻数量根据放电开关电路200所需电流值进行设置。

在一个具体的实施例中，参见图5所示，第二限流电路140包括第六电阻 R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7之间采用并联设置，并连接在回路控制电路130和放电开关电路200之间。

在本实施例中，第二限流电路140对放电驱动信号Do进行限流，使放电驱动信号Do的电流值达到放电开关电路200所需电流值。放电开关电路200 根据限流过后的放电驱动信号Do进行导通，从而使电池组件对负载进行放电。当控制芯片故障时，放电驱动信号Do不通过第二限流电路140，放电开关电路 200无法接收放电驱动信号Do进行导通，此时放电回路关断，电池组件不向负载进行供电。

在一个实施例中，结合图1和图5所示，放电控制电路100还包括滤波电路150，滤波电路150连接输入电路110的输入端，用于对外部控制信号ExWP 进行滤波。

在一个具体的实施例中，结合图1和图5所示，滤波电路150包括第二电容C2，第二电容C2的第一端连接输入电路110的输入端，并接收外部控制信号ExWP，第二电容C2的另一端接地GND，第二电容C2可对外部控制信号 ExWP中的干扰信号进行消除，防止干扰信号影响放电控制电路100的工作。

本申请在另一方面提供了一种电池管理电路，参见图6所示，电池管理电路用于对电池组件BAT的放电回路的导通和关断进行控制，电池管理电路包括主控电路400、放电开关电路200、主控限流电路300以及上述任意一项实施例所述的放电控制电路100。其中，主控限流电路300连接电池组件BAT的正极，用于接收电池组件BAT输出的供电信号并对供电信号进行限流。主控电路400 连接主控限流电路300，用于在接收到供电信号时生成主控信号DSG。放电开关电路200设置于放电回路中，用于在接收到放电控制电路100输出的放电驱动信号Do时导通放电回路，在未接收到放电控制电路100输出的放电驱动信号Do时关断放电回路。

在本实施例中，主控电路400直接由电池组件BAT经过主控限流电路300 进行限流后供电，主控电路400包括控制芯片，当控制芯片处于上电状态时，控制芯片持续输出主控信号DSG，放电控制电路100连接在主控电路400和放电开关电路200之间，接收主控电路400输出的主控信号DSG及外部控制信号 ExWP，并根据外部控制信号ExWP将放电驱动信号Do输出到放电开关电路 200以控制电池组件BAT的放电回路的导通，使电池组件BAT通过电压变换电路500向负载600进行供电。在主控电路400中的控制芯片出现故障而无法控制电池组件BAT停止放电时，外部控制信号ExWP控制放电控制电路100 停止向放电开关电路200输入放电驱动信号Do，从而使电池组件BAT停止通过电压变换电路500向负载600进行供电。

在一个实施例中，结合图6所示，放电开关管电路200包括放电开关管，放电开关管串联在电池组件BAT的放电回路中，放电开关管的控制端连接放电控制电路100的输出端。当放电开关管的控制端接收到放电驱动信号Do时，放电开关管将导通，从而使电池组件BAT进行放电。

本申请在最后提供了一种储能设备，结合图6所示，储能设备包括电池组件以及上述任意一项实施例所描述的放电控制电路100或者包括上述任意一项实施例所描述的电池管理电路。电池管理电路中的放电开关设置在电池组件的放电回路中，电池管理系统中的放电开关用于控制放电回路的导通和关断，从而控制电池组件是否为负载进行供电。电池管理电路由外部控制信号ExWP进行控制，电池管理电路只有接收到外部控制信号ExWP和控制芯片发出的主控信号DSG时才对放电回路进行导通，解决了一旦电池管理电路中的控制芯片发生故障时电池组件会发生过放的问题。

放电控制电路包括输入电路、隔离控制电路及回路控制电路，输入电路用于接收的外部控制信号，并在外部控制信号的电压大于预设阈值电压时生成开启控制信号，隔离控制电路与输入电路连接，用于对开启控制信号进行隔离后生成放电控制信号，回路控制电路与隔离控制电路连接，用于接收放电控制信号和主控电路发送的放电驱动信号，并在接收到放电控制信号时，根据主控信号生成放电驱动信号并将放电驱动信号输出至放电开关电路，在未接收到放电控制信号时，停止生成放电驱动信号，回路控制电路仅在接收到主控信号和外部控制信号时才对放电回路进行导通，解决了放电回路的控制芯片发生故障时电池组件会发生过放的问题。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放电控制电路，连接于主控电路和放电开关电路之间，其特征在于，所述放电控制电路包括：

输入电路，用于接收外部控制信号，并在所述外部控制信号的电压大于预设阈值电压时生成开启控制信号；

隔离控制电路，与所述输入电路连接，用于对所述开启控制信号进行隔离后生成放电控制信号；

回路控制电路，与所述隔离控制电路连接，用于接收所述放电控制信号和所述主控电路发送的主控信号，并在接收到所述放电控制信号时根据所述主控信号生成放电驱动信号并将所述放电驱动信号输出至所述放电开关电路，在未接收到所述放电控制信号时，停止生成所述放电驱动信号。

2.如权利要求1所述的放电控制电路，其特征在于，所述输入电路包括稳压单元和第一限流单元，所述稳压单元的输入端串联所述第一限流单元，所述稳压单元的输出端用于连接所述隔离控制电路，所述稳压单元的导通电压为所述预设阈值电压，所述第一限流单元用于对所述外部控制信号进行限流。

3.如权利要求2所述的放电控制电路，其特征在于，所述第一限流单元包括第一电阻和第二电阻，所述稳压单元包括第一稳压二极管；其中，所述第一电阻的第一端用于接收所述外部控制信号，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一稳压二极管的阴极，所述第一稳压二极管的阳极连接所述隔离控制电路。

4.如权利要求1所述的放电控制电路，其特征在于，所述隔离控制电路包括光电隔离器；其中，

所述光电隔离器的第一端连接所述输入电路，所述光电隔离器的第二端接地，所述光电隔离器的第三端接地，所述光电隔离器的第四端连接所述回路控制电路。

5.如权利要求1所述的放电控制电路，其特征在于，所述回路控制电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第一开关管；其中，

所述第三电阻的第一端连接所述隔离控制电路，所述第三电阻的第二端连接所述第一开关管的控制端，所述第四电阻连接于所述第一开关管的第二端和所述第一开关管的控制端之间，所述第一电容连接于所述第一开关管的第二端和所述第一开关管的控制端之间，所述第五电阻的第一端用于接收所述主控信号，所述第五电阻的第二端连接所述第一开关管的第二端，所述第一开关管的第一端连接所述放电开关电路。

6.如权利要求5所述的放电控制电路，其特征在于，所述回路控制电路还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极连接所述第一开关管的第二端，所述第二稳压二极管的阳极连接所述第一开关管的控制端。

7.如权利要求1所述的放电控制电路，其特征在于，还包括：

第二限流电路，连接于所述回路控制电路和所述放电开关电路之间，所述第二限流电路用于对所述放电驱动信号进行限流。

8.如权利要求1所述的放电控制电路，其特征在于，还包括：

滤波电路，所述滤波电路连接所述输入电路的输入端，用于对所述外部控制信号进行滤波。

9.一种电池管理电路，用于对电池组件的放电回路进行控制，其特征在于，所述电池管理电路包括主控电路、放电开关电路、主控限流电路以及如权利要求1-8任一项所述的放电控制电路；其中，

所述主控限流电路连接所述电池组件的正极，用于接收所述电池组件输出的供电信号并对供电信号进行限流；

所述主控电路连接所述主控限流电路，用于在接收到所述供电信号时生成所述主控信号；

所述放电开关电路设置于所述放电回路中，用于在接收到所述放电控制电路输出的放电驱动信号时导通所述放电回路，并在未接收到所述放电驱动信号时关断所述放电回路。

10.一种储能设备，其特征在于，包括：

电池组件；以及

如权利要求1-8任一项所述的放电控制电路或者如权利要求9所述的电池管理电路。

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