DE102014002998A1 - Method for determining range of motor vehicle, involves determining energy consumption based on vehicle parameters, and implying influence of traffic flow on energy consumption in calculation of range - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Reichweite eines Kraftfahrzeugs, das wenigstens einen Energiespeicher aufweist, beispielsweise einen Kraftstofftank und/oder einen elektrischen Energiespeicher.The invention relates to a method for determining the range of a motor vehicle which has at least one energy store, for example a fuel tank and / or an electrical energy store.
Verfahren der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Die Bestimmung der Restreichweite eines Kraftfahrzeugs ist notwendig, um dem Kraftfahrzeugführer anzuzeigen, welche Distanz er mit der im Kraftfahrzeug verfügbaren Energie noch zurücklegen kann. Bei Kraftfahrzeugen mit flüssigem oder gasförmigem Energiespeicher kann rechtzeitig eine Tankstelle angefahren werden, bei Kraftfahrzeugen mit ausschließlich elektrischen Energiespeichern kann nach Erschöpfung der Reichweite eine längere Pause bedingt sein, da das Nachladen elektrischer Energiespeicher einen größeren Zeitbedarf hat als das Tanken eines Tanks mit einem Treibstoff. Eine möglichst verlässliche Vorhersage ist daher von entscheidender Bedeutung.Methods of the type mentioned are known in the art. The determination of the remaining range of a motor vehicle is necessary in order to indicate to the motor vehicle driver which distance he can still cover with the energy available in the motor vehicle. In motor vehicles with liquid or gaseous energy storage can be started in time a gas station, in motor vehicles with only electrical energy storage after exhaustion of the range may be a longer break due to the recharge electrical energy storage has a greater time than refueling a tank with a fuel. As reliable a forecast as possible is therefore crucial.
Die Reichweite lässt sich im Wesentlichen aus der vorhandenen Energiemenge, beispielsweise dem verbliebenen Volumen Kraftstoffs und dem zu erwartenden Verbrauch auf der vorausliegenden Strecke berechnen. Der zu erwartende Verbrauch hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Zunächst einmal sind die Fahrgewohnheiten des Fahrers wichtig, aber auch der Streckentyp, zum Beispiel Autobahn, Landstraße oder Stadt, sowie der vorausliegende Verkehr. Stockender Verkehr verursacht häufiges Bremsen und Beschleunigen, was einen höheren Verbrauch verglichen mit konstanter Fahrt mit derselben Durchschnittsgeschwindigkeit verursacht.The range can be calculated essentially from the available amount of energy, for example, the remaining volume of fuel and the expected consumption on the route ahead. The expected consumption depends on a variety of factors. First of all, the driving habits of the driver are important, but also the route type, for example motorway, country road or city, as well as the traffic ahead. Clogging traffic causes frequent braking and acceleration, causing higher consumption compared to constant travel at the same average speed.
Aus der
Der bekannte Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass die Auflösung der Daten relativ gering ist, wodurch die Genauigkeit der Vorhersage insbesondere für elektrisch betriebene Fahrzeuge zu gering sein kann.However, the prior art has the disadvantage that the resolution of the data is relatively low, whereby the accuracy of the prediction can be too low, especially for electrically powered vehicles.
Es ist damit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine genauere Prognose der Restreichweite eines Kraftfahrzeugs möglich ist.It is therefore an object of the invention to develop a method of the type mentioned in that a more accurate forecast of the remaining range of a motor vehicle is possible.
Die Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention is achieved by a method according to
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der Reichweite eines Kraftfahrzeugs, das wenigstens einen Energiespeicher aufweist, sieht vor, dass eine in dem wenigstens einen Energiespeicher befindliche Kraftstoff- oder Energiemenge bestimmt und anhand von Fahrzeugparametern ein Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei eine Route bestimmt wird, entlang derer das Kraftfahrzeug fahren wird.A method according to the invention for determining the range of a motor vehicle which has at least one energy store provides that a fuel or energy quantity located in the at least one energy store is determined and an energy consumption of the motor vehicle is determined on the basis of vehicle parameters, a route being determined along which will drive the vehicle.
Als Energiespeicher können Tanks für Verbrennungskraftstoffe eingesetzt werden, beispielsweise für flüssige oder gasförmige Kraftstoffe und/oder elektrische Energiespeicher, beispielsweise Akkumulatoren oder andere elektrische Energiespeicher. Mehrere dieser Energiespeicher können kombiniert in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, beispielsweise bei einem sogenannten Hybridfahrzeug.As energy storage tanks for combustion fuels can be used, for example, for liquid or gaseous fuels and / or electrical energy storage, for example, accumulators or other electrical energy storage. Several of these energy stores can be combined in a motor vehicle, for example in a so-called hybrid vehicle.
Fahrzeugparameter können beispielsweise spezifische Kraftstoffverbrauche, historische Kraftstoffverbrauche sowie den Fahrstil des Fahrers betreffen. Des Weiteren sind andere typische Fahrzeugparameter denkbar, die die Umgebung des Fahrzeuges betreffen und die einen Einfluss auf den Verbrauch haben können. Hierzu zählen beispielsweise Umgebungstemperatur, Höhe über dem Meeresspiegel oder äquivalente Höhenbeschreibungen etc..Vehicle parameters may include, for example, specific fuel consumption, historical fuel consumption, and the driving style of the driver. Furthermore, other typical vehicle parameters are conceivable which relate to the environment of the vehicle and which may have an influence on the consumption. These include, for example, ambient temperature, altitude above sea level or equivalent altitude descriptions etc.
Die Route kann beispielsweise mittels eines Navigationssystems bestimmt werden, das eine Ortungsvorrichtung, beispielsweise GPS, sowie eine Recheneinheit aufweist, mittels derer eine Route berechnet werden kann. Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Route neu bestimmt wird und die Reichweite des Kraftfahrzeugs neu berechnet wird, wenn der Fahrer ein andere als die gespeicherte Route wählt.The route can be determined, for example, by means of a navigation system which has a location device, for example GPS, as well as a computing unit, by means of which a route can be calculated. In the context of the invention it can be provided that the route is redetermined and the range of the motor vehicle is recalculated when the driver selects a route other than the stored route.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Einfluss des vor dem Kraftfahrzeug auf der Route liegenden Verkehrsflusses auf den Energieverbrauch in die Berechnung der Reichweite einbezogen wird. Durch die Einbeziehung des Verkehrsflusses anstatt relativ abstrakter Verkehrsinformationen kann eine wesentlich bessere Bestimmung des zu erwartenden Verbrauchs erfolgen, da der Verkehrsfluss eine dynamischere Aussage darstellt als eine relativ pauschale Angabe über den Verkehrszustand, der im Stand der Technik nur mehrere Klassen von Verkehrszuständen kennt, beispielsweise freie Fahrt, Stau oder stockender Verkehr.According to the invention, it is provided that the influence of the traffic flow ahead of the motor vehicle on the route is included in the calculation of the range on the energy consumption. By including the flow of traffic rather than relatively abstract traffic information, a much better determination of the expected consumption can be made since the flow of traffic is a more dynamic statement than a relatively general indication of the traffic condition, which in the prior art knows only several classes of traffic conditions, for example free ones Drive, traffic jam or stagnant traffic.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zu erwartende Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen auf vor dem Kraftfahrzeug liegenden Streckenabschnitten der Route in die Berechnung des Energieverbrauchs einbezogen werden. Mit zu erwartenden Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen auf vor dem Kraftfahrzeug liegenden Streckenabschnitten der Route lässt sich eine relativ genaue Vorhersage des zu erwartenden Energieverbrauchs treffen.According to one embodiment of the invention can be provided that expected speeds and / or accelerations to before the motor vehicle lying sections of the route are included in the calculation of energy consumption. With expected speeds and / or accelerations on lying in front of the motor vehicle sections of the route can be made a relatively accurate prediction of the expected energy consumption.
Durch Ausdrücken des auf der Route liegenden Verkehrsflusses durch Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen auf den Streckenabschnitten der Route wird der Verkehrsfluss relativ feinteilig aufgegliedert.By expressing the traffic flow on the route through speeds and / or accelerations on the route sections of the route, the traffic flow is split up relatively finely.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zu erwartenden Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen von vorausfahrenden Fahrzeugen ermittelt werden. Durch die Ermittlung von Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigung von vorausfahrenden Fahrzeugen kann die reale Verkehrssituation auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt auf der Route bestimmt werden. Hierzu können reale Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der vorausfahrenden Fahrzeuge gemessen und mittels geeigneter Algorithmen Vorhersagen über die zu erwartenden Geschwindigkeiten des betreffenden Kraftfahrzeugs, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, berechnet werden. Solche Algorithmen sind vergleichsweise robust und zuverlässig, wobei die Genauigkeit mit zunehmender Distanz bzw. zunehmender Zeit bis zum Erreichen des entsprechenden Streckenabschnitts zunimmt.According to another possible embodiment of the invention can be provided that the expected speeds and / or accelerations are determined by preceding vehicles. By determining speeds and / or acceleration of vehicles in front, the real traffic situation on a route ahead on the route can be determined. For this purpose, real speeds and / or accelerations of the preceding vehicles can be measured and predictions about the expected speeds of the relevant motor vehicle, in which the method according to the invention is performed, can be calculated by means of suitable algorithms. Such algorithms are comparatively robust and reliable, the accuracy increasing with increasing distance or increasing time until reaching the corresponding route section.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung können die Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten von einem Zentralrechner empfangen werden. Bei einem solchen Zentralrechner können die Daten von einer Vielzahl von Rechnern und Streckenabschnitten zusammenlaufen. Hierdurch lassen sich genauere Vorhersagen erreichen.According to another possible embodiment of the invention, the speed data and / or acceleration data can be received by a central computer. In such a central computer, the data from a variety of computers and sections can converge. This makes it possible to achieve more accurate forecasts.
Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass aus den Daten eine Geschwindigkeits-/Beschleunigungsmatrix für einen vorausliegenden Streckenabschnitt erstellt wird. Eine solche Geschwindigkeits-/Beschleunigungsmatrix lässt sich gut mit spezifischen Verbräuchen des Kraftfahrzeugs korrelieren und daraus ein Energieverbrauch berechnen.Furthermore, in one embodiment of the invention, it may be provided that a speed / acceleration matrix for a section of track ahead is created from the data. Such a speed / acceleration matrix can be well correlated with specific consumptions of the motor vehicle and used to calculate energy consumption.
Gemäß einem weiterführenden Aspekt kann vorgesehen sein, dass zu erwartende Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen anhand von historischen Verkehrsflüssen auf der Route ermittelt werden. Solche historischen Verkehrsflüsse können eine gute Aussage darüber darstellen, wie der Verkehrsfluss in Abwesenheit besonderer Umstände, beispielsweise Unfällen, zu bestimmten Zeiten aussehen wird. So ist im Berufsverkehr ein anderer Verkehrsfluss zu erwarten als außerhalb solcher Stoßzeiten. Die Stoßzeiten lassen sich mit historischen Daten gut vorhersagen.According to a further aspect, it can be provided that expected speeds and / or accelerations are determined on the basis of historical traffic flows. Such historical traffic flows can be a good indication of how traffic will flow in the absence of special circumstances, such as accidents, at specific times. Thus, in traffic, a different traffic flow is expected than outside such peak hours. The peak times can be well predicted with historical data.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine auf das Kraftfahrzeug bezogene Verbrauchsmatrix in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zur Berechnung des zu erwartenden Verbrauchs verwendet wird. Eine solche Verbrauchsmatrix kann vorgegeben und/oder aktuell erstellt bzw. aktualisiert werden. Durch ein aktuelles Erstellen einer Verbrauchsmatrix können beispielsweise verschleißbedingte Einflüsse auf den Kraftfahrzeugverbrauch, zum Beispiel höhere Innenreibung des Motors, Zustand der Reifen sowie andere verbrauchsbeeinflussende Faktoren, beispielsweise Fahrten mit einem Anhänger, verwendete Reifen, Verwendung einer Dachbox und dergleichen, bei der Verbrauchsberechnung berücksichtigt werden.Furthermore, it can be provided that a consumption matrix related to the motor vehicle is used as a function of the speed and / or acceleration of the motor vehicle for calculating the expected consumption. Such a consumption matrix can be predefined and / or currently created or updated. By currently creating a consumption matrix, for example, wear-related influences on the motor vehicle consumption, for example higher internal friction of the engine, condition of the tires and other factors influencing consumption, for example driving with a trailer, used tires, use of a roof box and the like, can be taken into account in the consumption calculation.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten des Kraftfahrzeugs für einen befahrenen Streckenabschnitt an einen Zentralrechner übermittelt werden. Auf diese Weise kann die Information des Kraftfahrzeugs für weitere, nachfolgende Kraftfahrzeuge zur Durchführung des gleichen Verfahrens verwendet werden, was die Datenbasis verbreitert und die Zuverlässigkeit der Vorhersage erhöht.Furthermore, it can be provided that speed data and / or acceleration data of the motor vehicle are transmitted to a central computer for a traveled section of the route. In this way, the information of the motor vehicle can be used for further, subsequent motor vehicles for carrying out the same method, which widens the database and increases the reliability of the prediction.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann ein geografisches Profil der Route berücksichtigt werden. Steigungen und Gefälle haben einen großen Einfluss auf den zu erwartenden Verbrauch, da neben den reinen Fahrwiderständen möglicherweise Energie benötigt wird, um eine Höhendifferenz zu überwinden.In a further possible embodiment, a geographical profile of the route can be taken into account. Slopes and gradients have a major impact on the expected consumption, since in addition to the pure driving resistance energy may be needed to overcome a height difference.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:The invention will be explained with reference to an embodiment. Here are shown schematically:
Auf der Abszisse ist die Geschwindigkeit aufgetragen, auf der Ordinate die Beschleunigung von 6 m/s2 bis –6 m/s2. Der Verbrauch des Kraftfahrzeugs ist als Punktwolke mit unterschiedlichen Helligkeiten codiert dargestellt.On the abscissa the speed is plotted, on the ordinate the acceleration from 6 m / s 2 to -6 m / s 2 . The consumption of the motor vehicle is shown coded as a point cloud with different brightnesses.
Bei negativen Beschleunigungen, also beim Abbremsen, ist der Verbrauch eines Kraftfahrzeugs nahezu null. Für den Betrieb eines Verbrennungsmotors wird nahezu keine Energie verbraucht, die zum Betrieb der elektrischen Systeme des Kraftfahrzeugs notwendige Energie kann über die Lichtmaschine aus der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs gewonnen werden. Bei Beschleunigungen mit positiven Werten wird Energie verbraucht und zwar je mehr, desto höher die Beschleunigung ist. Auch zeigt sich in der Matrix, dass der Verbrauch mit zunehmender Geschwindigkeit ansteigt, sodass sich ein Graph konstanten Verbrauchs in einer Kurve abfallender Steigung von unten links nach oben rechts erstreckt. Dies ist an dem hellen Korridor der Matrix zu erkennen.In negative accelerations, ie when braking, the consumption of a motor vehicle is almost zero. For the operation of an internal combustion engine almost no energy is consumed, the energy necessary for the operation of the electrical systems of the motor vehicle can be obtained via the generator from the kinetic energy of the motor vehicle. In accelerations with positive values, energy is consumed and the more, the higher the acceleration. The matrix also shows that consumption increases with increasing speed, so that a graph of constant consumption in a curve of decreasing slope extends from bottom left to top right. This can be recognized by the bright corridor of the matrix.
Der Graph ist in der Darstellung nicht eineindeutig, da mehrere Phasen gleicher Geschwindigkeit und gleicher Beschleunigung zu unterschiedlichen Zeiten stattfinden können und die Zeiten in der Darstellung in der Länge des Graphen codiert sind.The graph is not ambiguous in the diagram because several phases of equal velocity and acceleration can take place at different times and the times in the representation are coded in the length of the graph.
Zu erkennen ist, dass ein Kraftfahrzeug häufig beschleunigt und abbremst. Durch Addition bzw. Integration der jeweiligen spezifischen Verbräuche lässt sich ein Gesamtverbrauch auf der Strecke, die das Kraftfahrzeug zurücklegt, ermitteln.It can be seen that a motor vehicle frequently accelerates and decelerates. By adding or integrating the respective specific consumption, it is possible to determine a total consumption on the route traveled by the motor vehicle.
In einem Bereich negativer Beschleunigungen wird ein elektrischer Energiespeicher des Hybridfahrzeugs geladen (rekuperiert), indem Bewegungsenergie des Fahrzeuges in elektrische Energie umgewandelt und in einem Energiespeicher gespeichert wird.In an area of negative accelerations, an electrical energy store of the hybrid vehicle is charged (recuperated) by converting kinetic energy of the vehicle into electrical energy and storing it in an energy store.
In einem Bereich positiver Beschleunigungen, aber unterhalb einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit – hier 40 km/h – wird ein elektrischer Antrieb belastet und der Energiespeicher zu diesem Zweck entladen.In a range of positive accelerations, but below a certain limit speed - here 40 km / h - an electric drive is loaded and discharged the energy storage for this purpose.
Oberhalb von 40 km/h wird lediglich ein herkömmlicher Antrieb betätigt, der elektrische Energiespeicher wird nicht mehr belastet. Überlagert man einen Graphen einer realen Fahrt mit der Matrix aus
Im Rahmen der Erfindung wird das zuvor beschriebene Verfahren verwendet, um den zukünftigen Energieverbrauch zu ermitteln, indem nicht ein Graph einer tatsächlichen Fahrt mit der Verbrauchsmatrix überlagert wird, sondern ein für den vorausliegenden Streckenabschnitt zu erwartender Graph. Durch Korrelation mit dem Zustand des Energiespeichers und dem aus der Faltung des Graphs mit der Matrix ermittelten zu erwartenden gesamten Energieverbrauchs auf dem vorausliegenden Streckenabschnitt kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden, welche Reichweite das Kraftfahrzeug auf der aktuellen Route bei dem zu erwartenden Verkehrsaufkommen hat. Das Verfahren ist damit erheblich genauer als die bislang bekannten Verfahren.In the context of the invention, the method described above is used to determine the future energy consumption by not superimposing a graph of an actual trip with the consumption matrix, but a graph to be expected for the preceding link segment. By correlation with the state of the energy store and the total energy consumption to be expected on the route section determined from the convolution of the graph with the matrix, it can be determined by the method according to the invention which range the motor vehicle has on the current route in the expected traffic volume. The method is thus considerably more accurate than the previously known methods.
Die
Die Daten betreffend Geschwindigkeit und Beschleunigung werden an einen Zentralrechner übermittelt und zur Erstellung einer Prognose für nachfolgende Fahrzeuge verwendet.The speed and acceleration data are transmitted to a central computer and used to generate a forecast for subsequent vehicles.
Es ist dabei anzumerken, dass der Graph gemäß
Die
Es zeigt sich, dass sich die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsmuster sehr ähnlich sind, jedoch nur zeitlich zueinander versetzt. Dies ist beispielhaft durch die jeweiligen Ovale dargestellt.It turns out that the acceleration and speed patterns are very similar, but only temporally offset. This is exemplified by the respective ovals.
Aus den Daten des früheren Kraftfahrzeugs bzw. einer Mehrzahl von früheren Kraftfahrzeugen, aus denen mittlere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen ermittelt werden, lassen sich daher mit guter Zuverlässigkeit Vorhersagen treffen über zu erwartende Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des betreffenden Kraftfahrzeugs.From the data of the earlier motor vehicle or of a plurality of earlier motor vehicles, from which average speeds and accelerations are determined, predictions can therefore be made with good reliability about the expected speeds and accelerations of the relevant motor vehicle.
In einem ersten Schritt wird eine Route berechnet.In a first step, a route is calculated.
In einem zweiten Schritt wird eine Energiemenge im Kraftfahrzeug ermittelt. Dies kann die Ladekapazität eines Akkumulators darstellen, aber auch der Füllstand eines Kraftstofftanks eines herkömmlichen Fahrzeugs. Bei Kraftfahrzeugen, in denen beide Arten von Energiespeichern vorhanden sind, können beide Berechnungen parallel stattfinden.In a second step, an amount of energy in the motor vehicle is determined. This can represent the charge capacity of a rechargeable battery, but also the fill level of a fuel tank of a conventional vehicle. In motor vehicles where both types of energy storage are present, both calculations can take place in parallel.
In einem dritten Schritt wird eine Prognose über Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsverlauf auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt bzw. einer Mehrzahl an vorausliegenden Streckenabschnitten abgerufen. Die Schritt 2 und 3 können zeitlich auch in umgekehrter Reihenfolge stattfinden.In a third step, a forecast of the speed and / or acceleration course on a preceding route section or a plurality of preceding route sections is retrieved. The
Im Anschluss wird eine Verbrauchsmatrix mit einem zu erwartenden Geschwindigkeits-Zeit-Graphen überlagert. Aus der Überlagerung wird durch Integrieren bzw. Summieren von Inkrementen ein zu erwartender Energieverbrauch für den Streckenabschnitt berechnet. Durch Differenzbildung mit dem vorhandenen Energiespeicher kann somit die Energie nach dem Streckenabschnitt berechnet werden. Dies kann so lange erfolgen, bis die berechnete Speicherkapazität einen Grenzwert unterschreitet. Der Grenzwert kann null sein, er kann jedoch auch über null liegen, sofern ein gewisser Puffer gegeben werden soll. Danach kann das Verfahren von vorne wiederholt werden.Subsequently, a consumption matrix is overlaid with an expected speed-time graph. From the overlay, by integrating or summing increments, an expected energy consumption for the route section is calculated. By subtraction with the existing energy storage thus the energy can be calculated after the stretch. This can be done until the calculated storage capacity falls below a limit. The limit can be zero, but it can be above zero if you want to give some buffer. After that, the procedure can be repeated from the beginning.
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DE102009048821A1 (en) | 2009-10-09 | 2011-04-14 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Method for determining range of vehicle, particularly electric vehicle, involves considering parameter during determination of range, which is obtained from information relating to scheduled or actually traveled driving route |
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2014
- 2014-02-28 DE DE201410002998 patent/DE102014002998A1/en not_active Withdrawn
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