JP2002247774A - 車両用空調充電制御装置および車載電池の充電管理装置 - Google Patents

車両用空調充電制御装置および車載電池の充電管理装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の充電残量確保と空調機能の発揮のため
に有利な、車両用空調充電制御装置を提供する。 【解決手段】 車両搭載機器に電力を供給する電池６
と、この電池６に充電する発電装置５とを備え、電池６
の充電残量が第１所定値（例えば、５０％）に低下した
ときに発電指令を出して、エンジン１を作動状態にして
発電装置５を作動させる車両において、電池６の充電残
量が第２所定値（例えば、１０％）に低下すると、空調
装置１１の複数の空調電気機器の作動を同時に停止し、
この作動停止後に、電池６の充電残量が第２所定値以上
に上昇すると、複数の空調電気機器を時間差を持たせて
順次起動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載電池の充電残
量を確保するための制御機能を発揮できる車両用空調充
電制御装置および車載電池の充電管理装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、走行用駆動源として少なくとも走
行用モータを搭載した車両（具体的には、ハイブリッド
車等）においては、走行用モータに電力を供給する電池
の充電残量が少ない場合に、車載電気機器の消費電力の
多い状態、すなわち、電池からの放電量の多い状態を継
続すると、電池の過放電状態が発生して、モータ駆動に
よる車両走行が不能となる場合がある。
【０００３】ところで、特開平８−２４４３９号公報で
は、電動圧縮機を有するヒートポンプサイクルに、補助
暖房熱源をなす複数の電気ヒータを組み合わせた電気自
動車用空調装置において、電池の充電残量を判定して、
充電残量の減少に応じて複数の電気ヒータの使用個数を
減少させるとともに、充電残量の減少に応じて電動圧縮
機の作動回転数を低下させることが記載されている。
【０００４】この従来技術では、電池の充電残量の減少
に応じて空調側の消費電力を減少させ、それにより、電
気自動車の走行距離を延ばすようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両用空調
装置には、上記した電動圧縮機および電気ヒータの他
に、室内側の電動送風機、室外側の電動送風機等の種々
な電気機器が具備されており、これらの電気機器による
消費電力も電池の充電残量に影響してくる。しかるに、
従来技術には、電池の充電残量に応じて電動圧縮機およ
び電気ヒータの通電制御を行うことが記載されているの
みであって、車両用空調装置に具備される種々な電気機
器を具体的にどのように通電制御すべきか開示されてい
ない。
【０００６】また、従来技術は電気自動車用空調装置に
関するものであって、電池充電用発電装置を備えていな
いので、電池充電用発電装置の作動との関連で、車両用
空調装置の種々な電気機器を具体的にどのように通電制
御すべきか開示されていない。
【０００７】そこで、本発明は上記点に鑑みて、電池充
電用発電装置を具備し、電池の充電残量が所定値に低下
すると、発電装置を少なくとも作動させ、電池に充電す
る車両において、電池の充電残量確保と空調機能の発揮
のために有利な、車両用空調充電制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】また、本発明は電池の充電残量確保と空調
機能の発揮のために有利な、車載電池の充電管理装置を
提供することを他の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車両搭載機器に電力を
供給する電池（６、７）と、この電池（６、７）に充電
する発電装置（５）とを備える車両に適用される空調充
電制御装置であって、電池（６、７）の充電残量が所定
値に低下すると、車室内の空調を行うための複数の空調
電気機器（１６、２０、２７、３１、３６）の作動を同
時に停止するとともに、電池（６、７）の充電残量が少
なくとも所定値に低下した状態では、発電装置（５）に
発電指令を出して発電装置（５）を作動させるようにな
っており、複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３
１、３６）の作動停止後に、電池（６、７）の充電残量
が所定値以上に上昇すると、複数の空調電気機器（１
６、２０、２７、３１、３６）を時間差を持たせて順次
起動することを特徴とする。
【００１０】これにより、複数の空調電気機器（１６、
２０、２７、３１、３６）の作動の同時停止により電池
（６、７）の充電残量が過放電状態まで減少するのを未
然に防止でき、電池過放電による走行不能を未然に防止
できる。
【００１１】また、電池（６、７）の充電残量が所定値
以上に上昇して、複数の空調電気機器を再起動するとき
に、複数の空調電気機器を時間差を持たせて順次起動す
るから、複数の空調電気機器による消費電力が一挙に急
増することがない。そのため、空調電気機器の再起動に
伴って充電残量が再び所定値以下に低下することがな
く、その結果、電池充電残量の管理のために空調電気機
器の作動が断続されること（ハンチング現象）を防止し
て、空調電気機器をスムースに再起動できる。
【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、
３６）を小能力状態にて起動させることを特徴とする。
【００１３】これによると、複数の空調電気機器の時間
差を持たせた順次起動と、小能力状態での起動とを組み
合わせることにより、複数の空調電気機器の再起動時に
おける電力消費をより一層徐々に立ち上げることがで
き、請求項１の効果を一層良好に発揮できる。
【００１４】請求項３に記載の発明では、車両搭載機器
に電力を供給する電池（６、７）と、この電池（６、
７）に充電する発電装置（５）とを備える車両に適用さ
れる空調充電制御装置であって、電池（６、７）の充電
残量が所定値に低下すると、車室内の空調を行うための
複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３６）
の作動を同時に停止するとともに、電池（６、７）の充
電残量が少なくとも所定値に低下した状態では、発電装
置（５）に発電指令を出して発電装置（５）を作動させ
るようになっており、複数の空調電気機器（１６、２
０、２７、３１、３６）の作動停止後に、電池（６、
７）の充電残量が所定値以上に上昇すると、複数の空調
電気機器（１６、２０、２７、３１、３６）を小能力状
態にて同時に起動することを特徴とする。
【００１５】これにより、複数の空調電気機器（１６、
２０、２７、３１、３６）の作動の同時停止により電池
（６、７）の充電残量が過放電状態まで減少するのを未
然に防止でき、電池過放電による走行不能を未然に防止
できる。
【００１６】また、電池（６、７）の充電残量が所定値
以上に上昇して、複数の空調電気機器を再起動するとき
に、複数の空調電気機器を小能力状態にて同時に起動す
るから、複数の空調電気機器による消費電力が一挙に急
増することがない。そのため、空調電気機器の再起動に
伴って充電残量が再び所定値以下に低下することがな
く、その結果、電池充電残量の管理のために空調電気機
器の作動が断続されること（ハンチング現象）を防止し
て、空調電気機器をスムースに再起動できる。
【００１７】しかも、複数の空調電気機器を同時に起動
するから、小能力状態であっても完全な空調機能を起動
当初から発揮できる。
【００１８】請求項４に記載の発明では、請求項２また
は３において、複数の空調電気機器（１６、２０、２
７、３１、３６）の能力を小能力状態から空調機能発揮
のために必要な定常能力に向かって徐々に増加させるこ
とを特徴とする。
【００１９】これにより、空調電気機器による消費電力
の急増を起こすことなく、空調電気機器を小能力状態か
ら定常状態へとスムースに移行できる。
【００２０】請求項５に記載の発明では、請求項１ない
し４のいずれか１つにおいて、電池（６、７）の充電残
量が所定値より大きい別の所定値まで低下したときに、
発電装置（５）に発電指令を出して発電装置（５）を作
動させることを特徴とする。
【００２１】これにより、電池充電残量が上記別の所定
値（第１所定値）まで低下し発電装置（５）を作動させ
ても、なお、電池充電残量が上記別の所定値（第１所定
値）より小さい所定値（第２所定値）まで低下するとい
う緊急時のみ、複数の空調電気機器（１６、２０、２
７、３１、３６）の作動を同時に停止するという制御を
行うことができる。従って、空調機能の停止を特定の緊
急時のみに限定できる。
【００２２】請求項６に記載の発明では、請求項１ない
し５のいずれか１つにおいて、複数の空調電気機器（１
６、２０、２７、３１、３６）の作動停止後の作動制限
期間であることを表示する表示手段（５０）を備えるこ
とを特徴とする。
【００２３】これにより、乗員は表示手段（５０）の表
示機能により複数の空調電気機器の作動停止後の作動制
限期間を知ることができる。従って、乗員が空調電気機
器の作動制限期間を空調装置の故障ではないかと心配す
ることがない。
【００２４】請求項７に記載の発明では、請求項１ない
し６のいずれか１つにおいて、電池（６、７）から電力
供給を受けて車両走行用の動力を発生するモータ（２）
と、発電指令により作動状態となり、発電装置（５）を
駆動するエンジン（１）とを備える車両に搭載されるこ
とを特徴とする。
【００２５】このように、車両走行用モータ（２）と、
発電装置（５）の駆動機能を兼ねる車両走行用のエンジ
ン（１）とを備える車両において、本発明は前述の目的
を好適に達成できる。
【００２６】請求項８に記載の発明では、請求項１ない
し６のいずれか１つにおいて、発電指令により作動状態
となり、発電装置（５）を駆動するエンジン（１）を備
え、発電装置（５）として電池（６、７）から電力供給
を受けて車両走行用の動力を発生するモータ機能を兼務
するモータジェネレータを用いる車両に搭載されること
を特徴とする。
【００２７】このように、車両走行用のモータ機能を兼
務するモータジェネレータからなる発電装置（５）をエ
ンジン（１）により駆動する車両においても、本発明は
前述の目的を好適に達成できる。
【００２８】請求項９に記載の発明では、車両搭載機器
に電力を供給する電池（６、７）と、この電池（６、
７）に充電する発電装置（５）と、電池（６、７）から
電力供給を受けて車両走行用の動力を発生するモータ
（２）と、電池（６、７）から電力供給を受けて車室内
の空調を行う複数の空調電気機器（１６、２０、２７、
３１、３６）を有する空調装置（１１）とを備える車両
において、電池（６、７）の充電残量が所定値に低下す
ると、複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、
３６）の作動を同時に停止するとともに、電池（６、
７）の充電残量が少なくとも所定値に低下した状態で
は、発電装置（５）に発電指令を出して発電装置（５）
を作動させるようになっており、複数の空調電気機器
（１６、２０、２７、３１、３６）の作動停止後に、電
池（６、７）の充電残量が所定値以上に上昇すると、複
数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３６）を
時間差を持たせて順次起動することを特徴とする。
【００２９】これにより、車載電池の充電管理に当た
り、請求項１と同様の作用効果を発揮できる。
【００３０】請求項１０に記載の発明では、車両搭載機
器に電力を供給する電池（６、７）と、この電池（６、
７）に充電する発電装置（５）と、電池（６、７）から
電力供給を受けて車両走行用の動力を発生するモータ
（２）と、電池（６、７）から電力供給を受けて車室内
の空調を行う複数の空調電気機器（１６、２０、２７、
３１、３６）を有する空調装置（１１）とを備える車両
において、電池（６、７）の充電残量が所定値に低下す
ると、複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、
３６）の作動を同時に停止するとともに、電池（６、
７）の充電残量が少なくとも所定値に低下した状態で
は、発電装置（５）に発電指令を出して発電装置（５）
を作動させるようになっており、複数の空調電気機器
（１６、２０、２７、３１、３６）の作動停止後に、電
池（６、７）の充電残量が所定値以上に上昇すると、複
数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３６）を
小能力状態にて同時に起動することを特徴とする。
【００３１】これにより、車載電池の充電管理に当た
り、請求項３と同様の作用効果を発揮できる。
【００３２】請求項１１に記載の発明では、請求項１０
において、複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３
１、３６）の能力を小能力状態から空調機能発揮のため
に必要な定常能力に向かって徐々に増加させることを特
徴とする。
【００３３】これにより、請求項４と同様に、空調機能
を小能力状態から定常状態へとスムースに移行させるこ
とができる。
【００３４】請求項１２に記載の発明では、請求項９な
いし１１のいずれか１つにおいて、電池（６、７）の充
電残量が所定値より大きい別の所定値まで低下したとき
に、発電装置（５）に発電指令を出して発電装置（５）
を作動させることを特徴とする。
【００３５】これにより、電池充電残量が上記別の所定
値（第１所定値）まで低下し発電装置（５）を作動させ
ても、なお、電池充電残量が上記別の所定値（第１所定
値）より小さい所定値（第２所定値）まで低下するとい
う緊急時のみに空調機能の停止を限定できる。
【００３６】請求項１３に記載の発明のように、請求項
９ないし１２のいずれか１つにおいて、発電装置（５）
は車両走行用の動力を発生するエンジン（１）により駆
動されるようになっており、発電指令が出るとエンジン
（１）を作動状態にして発電装置（５）をエンジン
（１）により駆動するようにしてよい。
【００３７】請求項１４に記載の発明のように、請求項
９ないし１３のいずれか１つにおいて、発電装置（５）
とモータ（２）を、発電機能とモータ機能を兼務するモ
ータジェネレータにより構成してもよい。
【００３８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【００３９】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明の
第１実施形態による車両用空調装置を含む全体システム
構成図であり、第１実施形態は本発明をハイブリッド自
動車に適用した例を示す。ハイブリッド自動車は、車両
走行用駆動源として、エンジン（内燃機関）１と走行用
モータ（電動機）２の両方を備えている。
【００４０】そして、動力切替機構３は、エンジン１お
よびモータ２と、車軸４との間での動力の伝達方向を切
り替える機能を有する。具体的には、エンジン１の動力
のみを車軸４に伝達する状態、モータ２の動力のみを車
軸４に伝達する状態、エンジン１およびモータ２の両方
の動力を車軸４に伝達する状態に切替可能になってい
る。
【００４１】また、エンジン１の出力軸には発電装置５
が連結され、エンジン１の作動により発電装置５が回転
駆動され発電作用を発揮するようになっている。この発
電装置５の発電作用により走行用電池６を充電するよう
になっている。この走行用電池６は走行用モータ２に駆
動電力を供給するもので、その充電電圧は３００Ｖ程度
の高電圧となっている。
【００４２】高電圧の走行用電池６の他に低電圧の補機
電池７が車両に搭載されており、この補機電池７は高電
圧の走行用電池６からＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して
所定の低電圧（例えば、１２Ｖ）に充電されるようにな
っている。補機電池７は後述する空調用電気機器等の車
両補機類に電力を供給するものである。
【００４３】電池制御装置（以下電池ＥＣＵという）９
は、走行用電池６の充電残量を判定して、発電装置５の
駆動源であるエンジン１の作動等を制御し、これによ
り、走行用電池６の充電残量を管理するものである。
【００４４】電池ＥＣＵ９による、走行用電池６の充電
残量の判定方法は、具体的には、電池６の電解液の比重
変化を検出するセンサを設け、この比重検出センサの検
出信号に基づいて充電残量の判定する方法とか、あるい
は電池６の充電・放電の各電流値と、充電時間・放電時
間とを積算することにより充電残量を算出（推定）する
方法等を用いることができる。
【００４５】空調制御装置（以下空調ＥＣＵという）１
０は、空調装置１１に具備される種々な空調用電気機器
（アクチュエータ部）を制御するものであって、空調操
作パネル１２上の各操作部材からの操作信号および後述
のセンサ群４０〜４４等からのセンサ信号が入力され
る。更に、電池ＥＣＵ９からは作動禁止信号が入力され
るようになっている。電池ＥＣＵ９および空調ＥＣＵ１
０は、マイクロコンピュータとその周辺回路とから構成
されている。電池ＥＣＵ９および空調ＥＣＵ１０を１つ
のマイクロコンピュータにて一体に構成することも可能
である。
【００４６】次に、空調装置１１の構成を説明すると、
空調装置１１の構成は、車室内通風系と、冷凍サイクル
系と、温水回路系の３つに大別される。最初に、車室内
通風系をなす室内空調ユニット部１３を説明すると、室
内空調ユニット部１３は、通常、車室内前方の計器盤内
側に配置されて、車室内に空調空気を導く空気通路を形
成する空調ケース１３ａを有する。空調ケース１３ａの
空気流れの最上流側には内外気切替箱１４が設けられ、
内外気切替ドア１５によって内気と外気を切替導入す
る。この内外気切替ドア１５はサーボモータ等のアクチ
ュエータ１５ａにより駆動される。
【００４７】内外気切替箱１４から導入された空気は遠
心式の電動室内送風機１６により空調ケース１３ａ内の
空気通路を車室内へ向かって送風される。室内送風機１
６の下流側には冷房用熱交換器として、冷凍サイクル１
７の蒸発器１８が配置されている。この蒸発器１８の下
流側には暖房用熱交換器として温水を熱源とするヒータ
コア１９が配置され、このヒータコア１９の直後には補
助暖房熱源として電気ヒータ２０が配置されている。
【００４８】ヒータコア１９および電気ヒータ２０の側
方にはバイパス通路２１が形成され、このバイパス通路
２１を通過する冷風とヒータコア１９を通過する温風と
の割合を調節するエアミックスドア２２がヒータコア１
９の上流側に回動自在に配置されている。エアミックス
ドア２２は、冷温風の風量割合の調節により車室内への
吹出空気温度を調節する温度調節手段であり、サーボモ
ータ等のアクチュエータ２２ａにより駆動される。
【００４９】空調ケース１３ａの空気流れの最下流側に
は、車両のフロントガラスの内面に向かって空調空気を
吹き出すデフロスタ開口部２３、乗員の上半身に向かっ
て空調空気を吹き出すフェイス開口部２４、および乗員
の足元部に向かって空調空気を吹き出すフット開口部２
５が形成されている。これらの各開口部２３、２４、２
５はそれぞれ吹出モードドア２３ａ、２４ａ、２５ａに
より開閉される。この吹出モードドア２３ａ、２４ａ、
２５ａは図示しないリンク機構等を介してサーボモータ
等のアクチュエータ２６により駆動され、吹出モードと
して、周知のフェイスモード、バイレベルモード、フッ
トモード、フットデフモード、およびデフロスタモード
等を選択できるようになっている。
【００５０】次に、冷凍サイクル１７を説明すると、冷
媒を圧縮し吐出する圧縮機２７を有し、この圧縮機２７
は電磁クラッチ２８、ベルト２９等を介してエンジン１
により駆動される。圧縮機２７から吐出された高圧ガス
冷媒は凝縮器３０で外気と熱交換して冷却され凝縮す
る。凝縮器３０には電動室外送風機３１により外気が送
風される。
【００５１】凝縮器３０で凝縮した冷媒は受液器（気液
分離器）３２において気液分離され、受液器３２から液
冷媒のみが下流側へ流出する。この高圧液冷媒は次に温
度式膨張弁等から構成される減圧装置３３により減圧膨
張して、低圧の気液２相状態となる。この減圧膨張した
低圧冷媒は蒸発器１８にて空調空気とを熱交換（吸熱）
して蒸発し、空調空気を冷却する。蒸発器１８で蒸発し
たガス冷媒は圧縮機２７に吸入され、再度圧縮される。
【００５２】次に、ヒータコア１９の温水回路３４は、
エンジン１を包含する車両側温水回路３５に結合されて
いる。この車両側温水回路３５にて加熱された温水を電
動温水ポンプ３６によりヒータコア１９に循環させるよ
うになっている。従って、エンジン１は温水加熱源とし
ての役割も兼ねている。
【００５３】空調の自動制御のためのセンサ群として、
本例では、外気温ＴＡＭを検出する外気温センサ４０、
車室内の内気温ＴＲを検出する内気温センサ４１、車室
内への日射量ＴＳを検出する日射センサ４２、蒸発器１
８の吹出温度ＴＥを検出する蒸発器吹出温度センサ（蒸
発器冷却度合い検出手段）４３、ヒータコア１９に循環
する温水温度ＴＷを検出する水温センサ４４等が備えら
れている。
【００５４】また、空調操作パネル１２には周知のよう
に、冷凍サイクル１７（圧縮機２７）の起動および停止
を指令するためのエアコンスイッチ、内外気切替箱１４
の内外気吸込モードを切り替えるための内外気切替スイ
ッチ、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度
設定スイッチ、送風機１６の送風量を切り替えるための
風量切替スイッチ、および吹出モードを切り替えるため
の吹出モード切替スイッチ等の操作部材が備えられてい
る。
【００５５】また、空調操作パネル１２には後述する空
調作動制限期間を表示する表示器５０が設けてある。こ
の表示器５０は具体的には上記空調作動制限期間中に点
灯する発光ダイオード等にて構成できる。
【００５６】なお、空調ユニット１２は前席用のもので
あって、第１実施形態では後席側にも後席用空調ユニッ
ト（図示せず）を配置し、後席用空調ユニットで温度調
節された空調風が後席側の車室内空間へ吹き出すように
なっている。後席用空調ユニットにも送風機、蒸発器、
ヒータコア等が装備され、電気機器としては送風機、ド
アアクチュエータ等が装備される。
【００５７】次に、第１実施形態の作動を説明する。最
初に、走行用電池６の充電残量と、この充電残量を判定
する電池ＥＣＵ９の制御出力との関係を説明すると、本
例では電池ＥＣＵ９の制御出力を充電残量の変化に対し
て図２に示すように設定している。
【００５８】図２の例では、走行用電池６の充電残量の
変化に対して電池ＥＣＵ９は次の４つのしきい値を設定
して制御出力を出すようにしている。すなわち、走行用
電池６の充電残量が５０％以下に低下すると、発電指示
信号を出力し、そして、発電装置５の発電による充電作
用の結果、充電残量が８０％以上に回復すると、発電指
示信号を解除する。
【００５９】ここで、発電指示信号の出力によりエンジ
ン１の制御装置（エンジンＥＣＵ、図示せず）に作動指
令を出してエンジン１を作動状態として発電装置５を駆
動し、発電装置５に発電作用を行わせる。また、発電指
示信号の解除により、電池残量管理のためのエンジン作
動指令は無くなる。
【００６０】また、走行用電池６の充電残量が１０％以
下に低下すると、車両走行不能状態を防止する緊急避難
信号（エマージェンシー信号）として空調作動禁止信号
を出力し、空調装置１１の種々な電気機器の作動を同時
に禁止して、その電力消費を停止させる。そして、走行
用電池６の充電残量が２０％以上に上昇（回復）する
と、空調作動禁止信号を解除して空調電気機器を作動状
態に復帰させる。
【００６１】次に、第１実施形態の具体的作動を図３に
より説明すると、図３は空調ＥＣＵにより実行される制
御ルーチンであり、先ずステップＳ１０にてセンサ群４
０〜４４のセンサ信号、空調操作パネル１２の操作信号
等を読み込む。次に、ステップＳ１０にて空調装置１１
が起動したか判定する。具体的には、空調操作パネル１
２の風量切替スイッチの投入信号等により空調装置１１
の起動を判定する。空調装置１１が起動していないとき
はステップＳ３０に進み、後述のタイマーを初期化し、
制御ルーチンを終了する。
【００６２】一方、空調装置１１が起動しているときは
ステップＳ４０に進み、上記空調作動禁止信号が電池Ｅ
ＣＵ９から出力されていないか判定する。ここで、空調
作動禁止信号は、空調装置１１の種々な電気機器の作動
を同時に禁止するための信号である。
【００６３】つまり、空調電気機器の電源である補機電
池７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して走行用電池２
から充電されるので、空調電気機器にて大量の電力を消
費すると、補機電池７の充電残量が減少するので、走行
用電池２から補機電池７に充電を行う。これにより、走
行用電池２の充電残量が減少し、車両が走行不能な状態
に至ることがある。そこで、走行用電池２の充電残量を
電池ＥＣＵ９にて判定し、走行用電池２の充電残量が所
定値（例えば、１０％）以下になると、空調作動禁止信
号を電池ＥＣＵ９から出力するようになっている。
【００６４】通常時は空調作動禁止信号が出力されてい
ないので、ステップＳ５０に進み、通常の空調制御を行
う。具体的には、前席側室内送風機１６の風量制御：
送風機１６の駆動用モータの印加電圧レベルＢＬＷを多
段階に切り替える制御、後席側室内送風機（図示せ
ず）の風量制御：駆動用モータの印加電圧レベルＢＬＷ
を多段階に切り替える制御、室外送風機３１の風量制
御：停止（ＯＦＦ）、低風量（ＬＯ）、高風量（ＨＩ）
の決定、電気ヒータ２０の発熱制御：停止（ＯＦ
Ｆ）、低発熱量（ＬＯ）、高発熱量（ＨＩ）の決定、
圧縮機２７の制御：停止状態（ＯＦＦ）、作動状態（Ｏ
Ｎ）の決定、電動温水ポンプ３６のの制御：停止状態
（ＯＦＦ）、作動状態（ＯＮ）の決定等を行う。
【００６５】上記からの空調制御は空調操作パネル
１２からの操作信号に基づくマニュアル設定による場合
と、オート制御による場合の両方がある。後者のオート
制御の場合は、通常、車室内に吹き出す空気の目標吹出
温度ＴＡＯを算出し、このＴＡＯを制御の基本目標値と
し、このＴＡＯに基づいて上記からの空調制御状態
を決定する。
【００６６】なお、この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負
荷変動にかかわらず、車室内の温度を乗員により設定さ
れた設定温度Ｔｓｅｔに維持するに必要な温度であり、
空調熱負荷に関係する内気温度ＴＲ、外気温ＴＡＭ、日
射量ＴＳと、設定温度Ｔｓｅｔとに基づいて算出でき
る。
【００６７】また、上記ステップＳ５０では説明を省略
したが、内外気切替ドア１５による内外気吸い込みモー
ドの決定、エアミックスドア２２による車室内吹出空気
の温度制御、吹出モードドア２３ａ、２４ａ、２５ａに
よる吹出モード切替制御等も実際にはステップＳ５０で
行われる。
【００６８】次のステップＳ６０では空調作動禁止フラ
グ＝１であるか判定する。ここで、空調作動禁止フラグ
は、ステップＳ４０の判定がＹＥＳのときのみ後述のス
テップＳ７０で「１」となり、それ以外では「０」にリ
セットされているので、ステップＳ６０の判定はＮＯと
なり、ステップＳ３０に進む。ここで、後述のタイマー
を初期化し、制御ルーチンを終了する。
【００６９】一方、走行用電池２の充電残量が所定値以
下になって、電池ＥＣＵ９から空調作動禁止信号が出力
されると、ステップＳ４０の判定がＹＥＳとなり、ステ
ップＳ７０にて複数の空調電気機器を全て停止し、空調
作動を停止する。すなわち、、室内送風機１６、室外送
風機３１、電気ヒータ２０、圧縮機２７、および電動温
水ポンプ３６等をすべて停止状態（ＯＦＦ）とする。ま
た、ステップＳ７０では、空調作動禁止フラグ＝１とす
る。
【００７０】このようにして空調作動が停止されると、
補機電池７の放電量を低下させて走行用電池２の放電量
を低下させることができる。つまり、空調作動禁止信号
を出力して空調電気機器の電力消費を停止することによ
り、走行用電池２の充放電収支が改善され、走行用電池
２の充電残量を回復できる。その結果、走行用電池２の
過放電状態の発生を未然に防止できる。
【００７１】そして、ステップＳ７０にて空調作動を停
止した後に、走行用電池２の充電残量が所定値（本例で
は、２０％）以上に回復すると、電池ＥＣＵ９は空調作
動禁止信号の出力を解除（ＯＦＦ）するので、ステップ
Ｓ４０の判定が再度ＮＯとなり、ステップＳ５０にて通
常の空調状態を決定し、ステップＳ６０に進む。このと
きは既に空調作動禁止フラグ＝１になっているので、ス
テップＳ６０の判定はＹＥＳとなり、ステップＳ８０に
進み、タイマーのカウントをスタートさせる。その後
に、ステップＳ９０に進み、空調作動禁止信号の出力停
止後の経過時間ｔに基づいて「複数の空調電気機器の起
動タイミングのずれ制御」を行う。
【００７２】図４はこのステップＳ９０の具体的一例を
示すものであり、横軸の経過時間ｔは空調作動禁止信号
の出力停止後、ステップＳ８０のタイマーによりカウン
トされる時間であり、経過時間ｔ＝３秒になると、先
ず、前席側室内送風機１６の作動を許可し、前席側室内
送風機１６をステップＳ５０で決定された風量にて再起
動させる。
【００７３】次に、経過時間ｔ＝４秒になると、圧縮機
２７の作動を許可し、圧縮機２７を再起動させる。次
に、経過時間ｔ＝６秒になると、後席側室内送風機の作
動を許可し、後席側室内送風機をステップＳ５０で決定
された風量にて再起動させる。
【００７４】次に、経過時間ｔ＝８秒になると、凝縮器
冷却用の室外送風機３１の作動を許可し、この室外送風
機３１をステップＳ５０で決定された風量にて再起動さ
せる。次に、経過時間ｔ＝１０秒になると、電動温水ポ
ンプ３６の作動を許可し、電動温水ポンプ３６を再起動
させる。最後に、経過時間ｔ＝２０秒になると、電気ヒ
ータ２０の作動を許可し、電気ヒータ２０をステップＳ
５０で決定された発熱量にて再起動させる。つまり、上
記した各空調電気機器は、ステップＳ５０で決定された
通常制御の能力にて再起動する。
【００７５】このように複数の空調電気機器を同時に再
起動せず、起動タイミングをずらして順番に起動するか
ら、電池ＥＣＵ９による空調作動禁止信号の解除後に空
調電気機器の電力消費が急激に増大することがない。従
って、空調電気機器の再起動→電力消費の急増→走行用
電池６の充電残量の再度の低下→空調電気機器の再度の
作動禁止という繰り返し（ハンチング）が生じることを
確実に回避できる。
【００７６】ステップＳ９０の次のステップＳ１００で
は、経過時間ｔが全空調電気機器を起動するに必要な所
定時間ｔ０（本例では＝２０秒）を経過したか判定す
る。ステップＳ９０の判定がＹＥＳになると、ステップ
Ｓ１１０に進み、空調作動禁止フラグ＝０にリセットす
る。
【００７７】なお、図４に示す「複数の空調電気機器の
起動タイミングのずれ制御」においては、前席側の空調
機能を優先的に発揮させるために、前席側室内送風機１
６をまず最初に起動し、その次に圧縮機２７を起動し、
その後に、種々な空調電気機器を順次起動するようにし
ている。
【００７８】また、空調操作パネル１２に、経過時間ｔ
が所定時間ｔ０以上となるまでの空調作動制限期間を表
示する表示器５０が設けてあるので、乗員が空調作動制
限期間中であることを表示器５０の作動（発光ダイオー
ドの点灯等）により知ることができる。従って、空調作
動制限期間中に故障ではないかと乗員が心配することが
ない。
【００７９】（第２実施形態）第１実施形態では、ステ
ップＳ９０において、図４に示す「複数の空調電気機器
の起動タイミングのずれ制御」を実行しているが、第２
実施形態では、空調作動禁止信号が解除されると、複数
の空調電気機器を同時に起動する。その際に、各空調電
気機器を制限された所定の小能力状態から起動し、そし
て、起動後、各空調電気機器の能力を空調機能から要求
される本来の能力値に向かって時間経過とともに徐々に
増加させるものである。
【００８０】図５は第２実施形態による具体的制御を例
示するもので、図３のステップＳ９０で実行される処理
である。前席側室内送風機１６および後席側室内送風機
の風量レベルは本例では、最小値「１レベル」と最大値
「３１レベル」との間で３１段階に切替可能になってい
る。この場合に、前席側室内送風機１６および後席側室
内送風機はともに最小値の「１」の風量レベル、すなわ
ち、最小能力（最小消費電力）で起動させる。
【００８１】起動後、経過時間ｔが５秒経過するまで前
席側室内送風機１６および後席側室内送風機は、最小値
の「１」の風量レベルを維持し、その後は最大値「３
１」に向かって風量レベルを時間ｔの経過とともに徐々
に増加させ、経過時間ｔ＝１１秒にて前席側室内送風機
１６および後席側室内送風機の風量レベルを最大値「３
１」にする。
【００８２】なお、空調作動禁止信号の出力により空調
機能が一時的に中断されているので、再起動後、空調機
能から要求される本来の能力値は、最大能力となる場合
が多い。そのため、図５では各空調電気機器の能力を小
能力状態から最大能力状態へ向かって増加させる場合を
示している。
【００８３】凝縮器冷却用の室外送風機３１の風量レベ
ルは本例では低風量ＬＯと高風量ＨＩの２段階に切替可
能になっているので、低風量ＬＯで室外送風機３１を起
動し、起動後、時間ｔが８秒経過するまで、室外送風機
３１の低風量ＬＯ状態を維持し、その後、室外送風機３
１を高低風量ＨＩの状態に切り替える。
【００８４】電気ヒータ２０は、本例では低発熱量ＬＯ
と高発熱量ＨＩの２段階に切替可能になっているので、
低発熱量ＬＯで電気ヒータ２０を起動し、起動後、時間
ｔが２０秒経過するまで、電気ヒータ２０の低発熱量Ｌ
Ｏの状態を維持し、その後、電気ヒータ２０を高発熱量
ＨＩの状態に切り替える。
【００８５】なお、圧縮機２７および電動温水ポンプ３
６は、本例ではＯＮ−ＯＦＦ制御になっており、能力切
替を行わない構成となっているから、通常能力で起動
し、その後、通常能力の作動状態を継続する。
【００８６】このように、第２実施形態では、空調作動
禁止信号の解除後に、複数の空調電気機器を同時に起動
する際に、各空調電気機器を制限された所定の小能力状
態から必ず起動し、そして、起動後、各空調電気機器の
能力を空調機能から要求される本来の能力値に向かって
時間経過とともに徐々に増加させる制御を行うから、空
調作動禁止信号の解除後における起動時に空調電気機器
の電力消費が急激に増大することがない。従って、第２
実施形態によっても第１実施形態と同様に、空調電気機
器の起動後に再度の作動禁止というハンチングが生じる
ことを確実に回避できる。
【００８７】なお、第２実施形態において、各空調電気
機器の小能力状態は最小能力状態だけに限定されもので
はなく、電池２の充電残量への影響度からみて各空調電
気機器の起動時突入電流を電池残量への影響度が小さく
なる所定レベル以下に抑える範囲内にて、各空調電気機
器の起動時能力を最小能力よりある程度大きい能力とし
ても良い。
【００８８】（第３実施形態）第３実施形態は、第１実
施形態による「複数の空調電気機器の起動タイミングの
ずれ制御」と、第２実施形態による「複数の空調電気機
器を所定の小能力状態から同時に起動する制御」とを組
み合わせている。
【００８９】図６は第３実施形態による具体的制御を例
示するもので、図３のステップＳ９０で実行される処理
である。経過時間ｔ＝３秒にて前席側室内送風機１６を
起動し、経過時間ｔ＝４秒にて圧縮機２７を起動し、経
過時間ｔ＝５秒にて室外送風機３１を起動し、経過時間
ｔ＝６秒にて後席側室内送風機を起動し、経過時間ｔ＝
１０秒にて電動温水ポンプ３６を起動し、経過時間ｔ＝
１５秒にて電気ヒータ２０を起動する。すなわち、複数
の空調電気機器の起動タイミングを第１実施形態と同様
にずらしている。
【００９０】そして、前席側室内送風機１６、後席側室
内送風機、室外送風機３１および電気ヒータ２０につい
ては第２実施形態と同様に所定の小能力状態から起動さ
せて、その後、時間ｔの経過とともに徐々に能力を増加
させている。
【００９１】このように、第３実施形態によると、複数
の空調電気機器の起動タイミングをずらす制御と、複数
の空調電気機器を所定の小能力状態から起動させ、起動
後、各空調電気機器の能力を本来の能力値に向かって時
間経過とともに徐々に増加させる制御とを組み合わせる
ことにより、空調作動禁止信号の解除後における起動時
に空調電気機器の電力消費が急激に増大することをより
確実に防止できる。
【００９２】（第４実施形態）第１〜第３実施形態で
は、圧縮機２７として、車両エンジン１によりベルト駆
動されるタイプの圧縮機を用いており、そのため、圧縮
機２７は電磁クラッチ２８によりＯＮ−ＯＦＦ制御して
いる。
【００９３】これに対して、第４実施形態では、図７に
示すように電動圧縮機２７０を上記ベルト駆動タイプの
圧縮機２７の代わりに用いている。この電動圧縮機２７
０は周知のように駆動モータ（三相交流モータ）と一体
に構成され、走行用電池６から高電圧の直流電源がイン
バータ２７１により三相交流に変換されて電動圧縮機２
７０に供給される。そして、インバータ２７１による周
波数制御によって電動圧縮機２７０の回転数を連続的に
制御できるようになっている。
【００９４】図８は第４実施形態による具体的制御を例
示するもので、図３のステップＳ９０で実行される処理
である。図８の制御は、第２実施形態による図５の制御
に対して電動圧縮機２７０の回転数制御が相違している
のみである。
【００９５】すなわち、電動圧縮機２７０を経過時間ｔ
＝０にて他の空調電気機器と同時に起動するのである
が、その際、電動圧縮機２７０を起動可能な最小回転数
である制限値Ｎ１で起動し、その後、電動圧縮機２７０
の回転数を最大回転数Ｎ２（例えば、９０００ｒｐｍ）
に向かって連続的に上昇させる。
【００９６】（第５実施形態）第５実施形態は第４実施
形態と同様に電動圧縮機２７０を用いる場合において、
図６の第３実施形態による制御を組み合わせるものであ
る。
【００９７】図９は第５実施形態による具体的制御を例
示するもので、図３のステップＳ９０で実行される処理
である。図９の制御は、図６の第３実施形態による制御
に対して電動圧縮機２７０の回転数制御が相違している
のみである。そして、電動圧縮機２７０の回転数制御
は、経過時間ｔ＝４秒にて他の空調電気機器と同時に、
電動圧縮機２７０を起動可能な最小回転数である制限値
Ｎ１で起動し、その後、電動圧縮機２７０の回転数を最
大回転数Ｎ２（例えば、９０００ｒｐｍ）に向かって連
続的に上昇させる。
【００９８】第４、第５実施形態によると、特に電動圧
縮機２７０の消費電力を抑制した状態で空調機能の再起
動を行うことができる。
【００９９】（他の実施形態）なお、図２に基づいて説
明した走行用電池６の充電残量に対する電池ＥＣＵ９の
制御出力のしきい値は一例であり、車種等に応じてこの
制御出力のしきい値を種々変更可能であることはもちろ
んである。例えば、発電指令を出すときの充電残量の値
を、空調電気機器の同時作動停止の指令を出すときの充
電残量の値と同一にして、発電装置５の発電作動と、空
調電気機器の作動停止とを同時に行うようにしてもよ
い。
【０１００】また、図１、７に示すように、走行用モー
タ２と、発電装置５を別体として構成する場合について
説明したが、モータ機能と発電機能を兼ね備えるモータ
ジェネレータ（電動発電機）を搭載して、この１個のモ
ータジェネレータに走行用モータ２と発電装置５の役割
を兼務させても良い。
【０１０１】つまり、このモータジェネレータに、エ
ンジン１により回転駆動されて走行用電池６を充電する
発電機能、走行用電池６から電力を供給されて車両走
行用の動力を発揮するモータ機能、エンジン１始動用
のスタータ機能を兼務させることができる。
【０１０２】また、発電装置５として燃料電池を搭載
し、この燃料電池から走行用電池６に充電を行う車両に
本発明を適用することができる。この燃料電池搭載車両
においては、走行用電池６の充電残量が所定値（例え
ば、５０％）以下に低下すると、燃料電池に対して発電
指令を出すことになる。
【０１０３】また、冷凍サイクルとして、冷房機能およ
び暖房機能を切替可能なヒートポンプサイクルを構成す
る場合にも、本発明を同様に適用できることはもちろん
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体システムの概要を
示す模式図である。
【図２】第１実施形態における電池ＥＣＵの制御出力の
説明図である。
【図３】第１実施形態による空調制御の制御処理を示す
フローチャートである。
【図４】第１実施形態による空調作動禁止信号解除後の
制御を例示する説明図である。
【図５】第２実施形態による空調作動禁止信号解除後の
制御を例示する説明図である。
【図６】第３実施形態による空調作動禁止信号解除後の
制御を例示する説明図である。
【図７】第４実施形態の全体システムの概要を示す模式
図である。
【図８】第４実施形態による空調作動禁止信号解除後の
制御を例示する説明図である。
【図９】第５実施形態による空調作動禁止信号解除後の
制御を例示する説明図である。
【符号の説明】
１…走行用エンジン、２…走行用モータ、５…発電装
置、６…走行用電池、７…補機電池、９…電池ＥＣＵ、
１０…空調ＥＣＵ、１６、２０、２７、３１、３６…空
調電気機器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 穂満 敏伸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 中村 洋貴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 中川 正 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA04 AA07 BA02 CA06 EA05 FA06 5H030 AA00 AA04 AS08 BB10 FF41

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両搭載機器に電力を供給する電池
    （６、７）と、この電池（６、７）に充電する発電装置
    （５）とを備える車両に適用される空調充電制御装置で
    あって、 前記電池（６、７）の充電残量が所定値に低下すると、
    車室内の空調を行うための複数の空調電気機器（１６、
    ２０、２７、３１、３６）の作動を同時に停止するとと
    もに、前記電池（６、７）の充電残量が少なくとも前記
    所定値に低下した状態では、前記発電装置（５）に発電
    指令を出して前記発電装置（５）を作動させるようにな
    っており、 前記複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３
    ６）の作動停止後に、前記電池（６、７）の充電残量が
    前記所定値以上に上昇すると、前記複数の空調電気機器
    （１６、２０、２７、３１、３６）を時間差を持たせて
    順次起動することを特徴とする車両用空調充電制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記複数の空調電気機器（１６、２０、
    ２７、３１、３６）を小能力状態にて起動させることを
    特徴とする請求項１に記載の車両用空調充電制御装置。
  3. 【請求項３】 車両搭載機器に電力を供給する電池
    （６、７）と、この電池（６、７）に充電する発電装置
    （５）とを備える車両に適用される空調充電制御装置で
    あって、 前記電池（６、７）の充電残量が所定値に低下すると、
    車室内の空調を行うための複数の空調電気機器（１６、
    ２０、２７、３１、３６）の作動を同時に停止するとと
    もに、前記電池（６、７）の充電残量が少なくとも前記
    所定値に低下した状態では、前記発電装置（５）に発電
    指令を出して前記発電装置（５）を作動させるようにな
    っており、 前記複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３
    ６）の作動停止後に、前記電池（６、７）の充電残量が
    前記所定値以上に上昇すると、前記複数の空調電気機器
    （１６、２０、２７、３１、３６）を小能力状態にて同
    時に起動することを特徴とする車両用空調充電制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記複数の空調電気機器（１６、２０、
    ２７、３１、３６）の能力を前記小能力状態から空調機
    能発揮のために必要な定常能力に向かって徐々に増加さ
    せることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用
    空調充電制御装置。
  5. 【請求項５】 前記電池（６、７）の充電残量が前記所
    定値より大きい別の所定値まで低下したときに、前記発
    電装置（５）に発電指令を出して前記発電装置（５）を
    作動させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
    か１つに記載の車両用空調充電制御装置。
  6. 【請求項６】 前記複数の空調電気機器（１６、２０、
    ２７、３１、３６）の作動停止後の作動制限期間である
    ことを表示する表示手段（５０）を備えることを特徴と
    する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空
    調充電制御装置。
  7. 【請求項７】 前記電池（６、７）から電力供給を受け
    て車両走行用の動力を発生するモータ（２）と、 前記発電指令により作動状態となり、前記発電装置
    （５）を駆動するエンジン（１）とを備える車両に搭載
    されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１
    つに記載の車両用空調充電制御装置。
  8. 【請求項８】 前記発電指令により作動状態となり、前
    記発電装置（５）を駆動するエンジン（１）を備え、 前記発電装置（５）として、前記電池（６、７）から電
    力供給を受けて車両走行用の動力を発生するモータ機能
    を兼務するモータジェネレータを用いる車両に搭載され
    ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに
    記載の車両用空調充電制御装置。
  9. 【請求項９】 車両搭載機器に電力を供給する電池
    （６、７）と、 この電池（６、７）に充電する発電装置（５）と、 前記電池（６、７）から電力供給を受けて車両走行用の
    動力を発生するモータ（２）と、 前記電池（６、７）から電力供給を受けて車室内の空調
    を行う複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、
    ３６）を有する空調装置（１１）とを備える車両におい
    て、 前記電池（６、７）の充電残量が所定値に低下すると、
    前記複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３
    ６）の作動を同時に停止するとともに、前記電池（６、
    ７）の充電残量が少なくとも前記所定値に低下した状態
    では、前記発電装置（５）に発電指令を出して前記発電
    装置（５）を作動させるようになっており、 前記複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３
    ６）の作動停止後に、前記電池（６、７）の充電残量が
    前記所定値以上に上昇すると、前記複数の空調電気機器
    （１６、２０、２７、３１、３６）を時間差を持たせて
    順次起動することを特徴とする車載電池の充電管理装
    置。
  10. 【請求項１０】 車両搭載機器に電力を供給する電池
    （６、７）と、 この電池（６、７）に充電する発電装置（５）と、 前記電池（６、７）から電力供給を受けて車両走行用の
    動力を発生するモータ（２）と、 前記電池（６、７）から電力供給を受けて車室内の空調
    を行う複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、
    ３６）を有する空調装置（１１）とを備える車両におい
    て、 前記電池（６、７）の充電残量が所定値に低下すると、
    前記複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３
    ６）の作動を同時に停止するとともに、前記電池（６、
    ７）の充電残量が少なくとも前記所定値に低下した状態
    では、前記発電装置（５）に発電指令を出して前記発電
    装置（５）を作動させるようになっており、 前記複数の空調電気機器（１６、２０、２７、３１、３
    ６）の作動停止後に、前記電池（６、７）の充電残量が
    前記所定値以上に上昇すると、前記複数の空調電気機器
    （１６、２０、２７、３１、３６）を小能力状態にて同
    時に起動することを特徴とする車載電池の充電管理装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記複数の空調電気機器（１６、２
    ０、２７、３１、３６）の能力を前記小能力状態から空
    調機能発揮のために必要な定常能力に向かって徐々に増
    加させることを特徴とする請求項１０に記載の車載電池
    の充電管理装置。
  12. 【請求項１２】 前記電池（６、７）の充電残量が前記
    所定値より大きい別の所定値まで低下したときに、前記
    発電装置（５）に発電指令を出して前記発電装置（５）
    を作動させることを特徴とする請求項９ないし１１のい
    ずれか１つに記載の車載電池の充電管理装置。
  13. 【請求項１３】 前記発電装置（５）は車両走行用の動
    力を発生するエンジン（１）により駆動されるようにな
    っており、 前記発電指令が出ると前記エンジン（１）を作動状態に
    して前記発電装置（５）を前記エンジン（１）により駆
    動することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか
    １つに記載の車載電池の充電管理装置。
  14. 【請求項１４】 前記発電装置（５）と前記モータ
    （２）を、発電機能とモータ機能を兼務するモータジェ
    ネレータにより構成することを特徴とする請求項９ない
    し１３のいずれか１つに記載の車載電池の充電管理装
    置。
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