JP2022052184A - Power supply system of moving body - Google Patents
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Abstract
Description
ここに開示された技術は、移動体の電源システムに関する技術分野に属する。 The technology disclosed herein belongs to the technical field relating to mobile power systems.
近年、自動車などの移動体には多数の電子機器が配置される。これに伴い、各電子機器への電源供給の構成が検討されている。 In recent years, a large number of electronic devices are arranged in moving objects such as automobiles. Along with this, the configuration of power supply to each electronic device is being studied.
例えば、特許文献1では、異なるネットワークのECU(演算装置)同士の通信を中継するゲートウェイECUを設け、全てのネットワークがスリープ状態になってから最初に送信を開始する送信対象ECUが存在するネットワークだけをウェイクアップさせる車載通信システムが開示されている。 For example, in Patent Document 1, only a network in which a gateway ECU for relaying communication between ECUs (computing devices) of different networks is provided and a transmission target ECU that first starts transmission after all networks are put into sleep state exists. An in-vehicle communication system that wakes up is disclosed.
ところで、各演算装置は、制御対象であるデバイスと同様にバッテリから電力が供給されることで作動する。このため、演算装置にショートなどの通電異常が発生した場合には、バッテリからの電力が無駄に消費されることになる。また、ショートした状態が長時間放置されると、演算装置が故障するおそれがある。したがって、演算装置に通電異常が生じたときには、当該演算装置に対する電力供給を出来限り迅速に遮断することが好ましい。 By the way, each arithmetic unit operates by being supplied with electric power from a battery like a device to be controlled. Therefore, when an energization abnormality such as a short circuit occurs in the arithmetic unit, the electric power from the battery is wasted. Further, if the short-circuited state is left for a long time, the arithmetic unit may break down. Therefore, when an energization abnormality occurs in the arithmetic unit, it is preferable to cut off the power supply to the arithmetic unit as quickly as possible.
特許文献1では、ゲートウェイECUによって各演算装置のウェイクアップ状態を制御することで電力の消費を抑制が期待できる。しかし、各演算装置に対する通電異常が生じたときの各演算装置に対する制御については考慮されていない。このため、移動体の電動化が進む近年において、移動体における電費を向上させるという観点からは改良の余地がある。 In Patent Document 1, power consumption can be expected to be suppressed by controlling the wake-up state of each arithmetic unit by the gateway ECU. However, the control for each arithmetic unit when an energization abnormality occurs for each arithmetic unit is not considered. Therefore, in recent years when the electrification of mobile bodies has progressed, there is room for improvement from the viewpoint of improving the electricity cost of mobile bodies.
ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、演算装置に通電異常が生じたときに、該演算装置に対する電力供給を出来限り迅速に遮断して、移動体における電費を向上させることにある。 The technology disclosed here has been made in view of these points, and the purpose thereof is to cut off the power supply to the arithmetic unit as quickly as possible when an energization abnormality occurs in the arithmetic unit. The purpose is to improve the electricity cost of the mobile body.
前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、移動体の電源システムを対象として、バッテリと、前記移動体が有するデバイスを制御可能な複数の演算装置と、前記バッテリ及び前記複数の演算装置の少なくとも1つにそれぞれ電気的に接続され、前記バッテリと前記少なくとも1つの演算装置との間の電源経路を中継する中継装置と、を備え、前記中継装置は、前記バッテリから前記少なくとも1つの演算装置への電力供給のオン/オフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有し、前記少なくとも1つの演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、自身の異常を検知したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にして、前記バッテリから自身への電力供給をオフ状態にするように前記中継装置に制御信号を出力する自己遮断機能を有する、という構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, in the technique disclosed herein, a battery, a plurality of arithmetic units capable of controlling a device possessed by the mobile body, the battery, and the plurality of units are targeted for a power supply system of the mobile body. A relay device that is electrically connected to at least one of the arithmetic devices and relays a power supply path between the battery and the at least one arithmetic device is provided, and the relay device comprises the relay device from the battery to the at least one. It has a switch system that controls on / off of power supply to each of the arithmetic devices, and the at least one arithmetic device can communicate with the relay device, and when an abnormality thereof is detected, the switch system is used. Has a self-cutting function to output a control signal to the relay device so as to turn off the power supply from the battery to itself.
この構成によると、演算装置は自身の異常を検知したときに、自身で電力供給をオフ状態にすることができる。このため、演算装置に異常が生じたときに、かなり迅速に電力供給を遮断することができる。これにより、移動体の電費を向上させることができる。 According to this configuration, the arithmetic unit can turn off the power supply by itself when it detects its own abnormality. Therefore, when an abnormality occurs in the arithmetic unit, the power supply can be cut off fairly quickly. This makes it possible to improve the electricity cost of the moving body.
前記移動体の電源システムにおいて、前記複数の演算装置は、前記デバイスに制御信号をそれぞれ送信可能な複数のサブ演算装置と、前記複数のサブ演算装置とそれぞれ通信接続され、該複数のサブ演算装置を統括制御する中央演算装置と、を含み、前記中央演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、前記自己遮断機能を有する、という構成でもよい。 In the mobile power supply system, the plurality of arithmetic units are communicatively connected to a plurality of sub-arithmetic devices capable of transmitting control signals to the devices and the plurality of sub-arithmetic units, respectively, and the plurality of sub-arithmetic units are connected to each other. The central processing unit may include a central processing unit that collectively controls the above, and the central processing unit may be configured to be able to communicate with the relay device and to have the self-blocking function.
すなわち、複数のサブ演算装置を統括して制御する中央演算装置は、サブ演算装置と比較して消費電力がかなり大きい。したがって、中央演算装置が自己遮断機能を有していれば、移動体の電費を効果的に向上させることができる。 That is, the central processing unit that collectively controls a plurality of sub-arithmetic units consumes considerably more power than the sub-arithmetic units. Therefore, if the central processing unit has a self-blocking function, the electricity cost of the moving body can be effectively improved.
サブ演算装置と中央演算装置とを有する移動体の電源システムにおいて、前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に通知するとともに、該通知の後に前記自己遮断機能を実行するように構成され、前記複数のサブ演算装置は、前記中央演算装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力する、という構成でもよい。 In a mobile power supply system having a sub-arithmetic unit and a central processing unit, when the central processing unit executes the self-blocking function, the central processing unit notifies the plurality of sub-arithmetic units and after the notification, the self-blocking device is notified. The plurality of sub-arithmetic units are configured to perform functions, and when the notification is received from the central processing unit, the plurality of sub-arithmetic units are respectively controlled by the device according to the scene of the moving body and the device controlled by itself. It may be configured to output a signal.
この構成によると、中央演算装置への電力供給が遮断されるときには、各サブ演算装置がデバイスを制御するため、移動体の操作を適切に維持することができる。 According to this configuration, when the power supply to the central arithmetic unit is cut off, each sub arithmetic unit controls the device, so that the operation of the moving body can be appropriately maintained.
サブ演算装置と中央演算装置とを有する移動体の電源システムにおいて、前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に、前記移動体のシーン及び前記各サブ制御装置が制御する前記デバイスに応じて制御信号をそれぞれ送信するとともに、該制御信号を送信した後に前記自己遮断機能を実行するように構成されている、という構成でもよい。 In a mobile power supply system having a sub-arithmetic unit and a central processing unit, when the central processing unit executes the self-blocking function, the plurality of sub-arithmetic units are subjected to the scene of the moving unit and each of the sub-controls. The control signal may be transmitted according to the device controlled by the device, and the self-blocking function may be executed after the control signal is transmitted.
この構成によると、例えば、移動体が自動車である場合に、中央演算装置は、自己遮断機能を実行するときには、自動車を路肩に停止させるための制御信号を各サブ制御装置に送信した後、自己遮断機能を実行することができる。これにより、移動体の安全性を向上させつつ、移動体の電費の向上を図ることができる。 According to this configuration, for example, when the moving body is a car, the central processing unit sends a control signal for stopping the car on the shoulder of the road when performing the self-blocking function, and then self. The blocking function can be executed. As a result, it is possible to improve the electricity cost of the moving body while improving the safety of the moving body.
サブ演算装置と中央演算装置とを有する移動体の電源システムにおいて、前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信して、前記スイッチシステムをオフ状態にするように構成され、さらに前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にする前に、前記複数のサブ演算装置に、前記中央演算装置が前記自己遮断機能を実行することを通知するように構成されており、前記複数のサブ演算装置は、前記中継装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力する、という構成でもよい。 In a mobile power supply system having a sub arithmetic unit and a central arithmetic unit, the relay device receives a control signal for executing the self-cutting function from the central processing unit to turn off the switch system. Further, when the relay device receives a control signal for executing the self-cutting function from the central processing unit, the relay device is connected to the plurality of sub-arithmetic units before turning off the switch system. The arithmetic unit is configured to notify that the self-blocking function is executed, and the plurality of sub arithmetic units are controlled by the moving body scene and itself when the notification is received from the relay device. A control signal may be output to each of the devices according to the device.
この構成によると、中継装置は中央演算装置への電力供給を遮断する前に、各サブ演算装置にそれぞれ通知するため、中央演算装置への電力供給が遮断されるときには、各サブ演算装置がデバイスを制御するようになる。これにより、移動体の操作を適切に維持することができる。 According to this configuration, the relay device notifies each sub-arithmetic unit before cutting off the power supply to the central processing unit. Therefore, when the power supply to the central processing unit is cut off, each sub-arithmetic logic unit is a device. Will be controlled. As a result, the operation of the moving body can be properly maintained.
以上説明したように、ここに開示された技術によると、演算装置に通電異常が生じたときに、該演算装置に対する電力供給を出来限り迅速に遮断して、移動体における電費を向上させることができる。 As described above, according to the technology disclosed here, when an energization abnormality occurs in the arithmetic unit, the power supply to the arithmetic unit can be cut off as quickly as possible to improve the electric power cost in the mobile body. can.
以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、図1は、実施形態1に係る電源システムが搭載された移動体の電力供給系統の構成を示す。本実施形態1において、移動体は自動車の車両1である。この車両1は、4つのサイドドアと1つのバックドアとを備える5ドア式の車両である。車両1は、運転者によるアクセル等の操作に応じて走行するマニュアル運転と、運転者の操作をアシストして走行するアシスト運転と、運転者の操作なしに走行する自動運転とが可能な車両である。以下の説明においては、移動体のこと単に車両1と表現することがある。また、「前」、「後」、「右」、及び「左」については、「車両1の前」、「車両1の後」、「車両1の右」、及び「車両1の左」を意味する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a power supply system of a mobile body on which the power supply system according to the first embodiment is mounted. In the first embodiment, the moving body is a vehicle 1 of an automobile. The vehicle 1 is a 5-door type vehicle having four side doors and one back door. The vehicle 1 is a vehicle capable of manual driving that runs according to the operation of the accelerator or the like by the driver, assisted driving that runs by assisting the driver's operation, and automatic driving that runs without the driver's operation. be. In the following description, the moving body may be simply referred to as the vehicle 1. For "front", "rear", "right", and "left", "front of vehicle 1", "rear of vehicle 1", "right of vehicle 1", and "left of vehicle 1" are used. means.
車両1は、図1に示すように、バッテリ2と、車両1が有するデバイスに制御信号を送信可能な第1~第6サブECU11~16(Electric Control Unit)と、第1~第6サブECU11~16とそれぞれ通信接続され、第1~第6サブECU11~16を統括制御する中央ECU20と、を備える。バッテリ2、第1~第6サブECU11~16、及び中央ECU20は、それぞれ電線を介してヒューズボックス30に接続されている。各電線は、電力が供給できる電線であればよく、例えばワイヤーハーネスで構成されている。尚、サブECUの数は6つ未満でも7つ以上でもよい。また、バッテリ2やヒューズボックス30が複数あってもよい。電線の数は、サブECUの数、バッテリ2の数、ヒューズボックス30の数に応じて増減される。
As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes a
第1~第6サブECU11~16により制御されるデバイスは複数ある。デバイスは、車両1の基本動作である、駆動、制動、及び操舵に関連しない所謂ボディ系デバイスも含まれる。尚、図1で示すデバイスは、車両1に搭載されたデバイスの一例であり、車両1が、図1に示すデバイス以外のデバイスを有することを排除しない。
There are a plurality of devices controlled by the first to
本実施形態において、デバイスは主に3つのタイプに分類される。第1のタイプは、車両1の基本動作に関するデバイスであり、緊急時においても連続的な制御の継続が求められるデバイスである。第2のタイプは、車両1の基本動作には関連しないデバイスであって、緊急時において、車両1の状態によって作動又は非作動を区別すべきデバイスである。第3のタイプは、車両1の基本動作には関連しないデバイスであって、緊急時において、作動又は非作動のいずれかの状態を継続すればよいデバイスである。以下、第1のタイプに属するデバイスを基本デバイスといい、第2のタイプに属するデバイスを選択型デバイスといい、第3のタイプに属するデバイスを固定型デバイスという。 In this embodiment, devices are mainly classified into three types. The first type is a device related to the basic operation of the vehicle 1, and is a device that is required to continue continuous control even in an emergency. The second type is a device that is not related to the basic operation of the vehicle 1 and should distinguish between operation and non-operation depending on the state of the vehicle 1 in an emergency. The third type is a device that is not related to the basic operation of the vehicle 1 and that may continue to be in an activated or non-operated state in an emergency. Hereinafter, the device belonging to the first type is referred to as a basic device, the device belonging to the second type is referred to as a selective device, and the device belonging to the third type is referred to as a fixed device.
基本デバイスとしては、例えば、電動パワーステアリング装置(EPS装置)の電動モータD11や、電動ブレーキ装置D12、エンジンのスロットル弁や燃料噴射弁が含まれる。選択型デバイスとしては、ブレーキランプD21やパワーウィンドウ装置D22、等が含まれる。固定型デバイスとしては、前照灯D31、オーディオ装置D32等が含まれる。 Examples of the basic device include an electric motor D11 of an electric power steering device (EPS device), an electric brake device D12, an engine throttle valve, and a fuel injection valve. Selective devices include a brake lamp D21, a power window device D22, and the like. The fixed device includes a headlight D31, an audio device D32, and the like.
中央ECU20は、車両1に搭載されたデバイスを作動させるための制御信号を生成する。車両1においては、各デバイスへの制御信号は、基本的には、中央ECU20で生成され、第1~第6サブECU11~16を経由して各デバイスに伝達される。
The
中央ECU20には、図1に示すように、車両1に搭載された複数のセンサ100からの信号が入力される。複数のセンサ100は、例えば、車両のボディ等に設けられかつ車外環境を撮影する複数のカメラ、車両のボディ等に設けられかつ車外の物標等を検知する複数のレーダ、全地球測位システム(Global Positioning System:GPS)を利用して、車両の位置(車両位置情報)を検出する位置センサ、車両の運転者によるブレーキペダルの踏み込み量を取得するブレーキペダルセンサ、車両の運転者によるステアリングの操舵角を取得する操舵角センサ、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を取得するアクセル開度センサ等を含む。また、センサ100は、パワーウィンドウ装置D22のスイッチ、前照灯D31のスイッチ、及びオーディオ装置D32のスイッチ等のスイッチ類を含む。尚、ここに例示するセンサ100は、中央ECU20に情報を入力するセンサの一例であり、本実施形態は、前記で列挙したセンサ100以外のセンサから中央ECU20に情報が入力されることを排除しない。
As shown in FIG. 1, signals from a plurality of
中央ECU20は、例えば、1つまたは複数のチップで構成されたプロセッサと、各種デバイスへの制御信号を生成するためのソフトウェアやモジュールが格納されたメモリとを有する。中央ECU20は、AI(Artificial Intelligence)機能を有している場合もある。
The
中央ECU20は、図2及び図3に示すように、マイクロコントロールユニット(以下MCU21という)と、第1~第6サブECU11~16(図2及び図3では、第1~第3サブECU11~13のみを示す)と通信するための通信部22とを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
MCU21は、車両1がマニュアル運転やアシスト運転を行っているときには、アクセル開度センサ、ブレーキペダルセンサ、及び操舵角センサ等の検知値に基づいて、各デバイスが出力すべき駆動力、制動力、及び操舵角を算出する。MCU21は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各デバイスにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標状態を表す目標信号を生成する。
When the vehicle 1 is in manual driving or assisted driving, the
MCU21は、車両1の自動運転やアシスト運転を可能にするために、複数のセンサ100からの情報を受けて、車両1が走行すべき経路を算出する。MCU21は、算出した経路を追従するための車両の目標運動を決定し、決定した目標運動を実現するための、駆動力、制動力、及び操舵角をそれぞれ算出する。MCU21は、算出した駆動力、制動力、及び操舵角、すなわち、各アクチュエータにより実現すべき駆動力、制動力、及び操舵角の目標状態を表す目標信号を生成する。
The
MCU21は、推定した車外環境や算出した走行経路に基づいて、車両1の駆動制御、制動制御、及び操舵制御に関わらないボディ系デバイスのアクチュエータへの制御信号を生成する。例えば、MCU21は、周囲が暗いと推定したときには、前照灯D31を点灯させるように、前照灯D31に送る制御信号を生成する。
The
MCU21は、乗員状態センサで得られた情報に基づいて、車室内の乗員の状態について、深層学習により生成した学習済みモデルを利用して推定する。乗員の状態とは、乗員の健康状態や感情を意味する。乗員の健康状態としては、例えば、健康、軽い疲労、体調不良、意識低下等がある。乗員の感情としては、例えば、楽しい、普通、退屈、イライラ、不快等がある。MCU21は、乗員の健康状態や乗員の感情も考慮して、各種制御信号を生成する。例えば、MCU21は、車室内の温度が高く、乗員の気分が優れないと推定したときには、窓を開けるように、パワーウィンドウ装置D22に送る制御信号を生成する。
The
MCU21は、ヒューズボックス30と通信可能である。MCU21は、ヒューズボックス30の作動を制御することで、第1~第6サブECU11~16及び中央ECU20(つまり、自身)への通電を制御することが可能である。MCU21による通電制御についての詳細は後述する。
The
MCU21は、自己の通電異常を診断する診断機能を有する。MCU21は、自身に流れる電流値等に基づいて、自身にショート等の通電異常が生じているか否かを診断する。MCU21は、通電異常が生じていると判断したときには、自身への電力供給を遮断するように、ヒューズボックス30における後述の中央半導体ヒューズ34を制御する自己遮断機能を有する。
The
通信部22は、MCU21が生成した制御信号を第1~第6サブECU11~16に送信するとともに、第1~第6サブECU11~16から作動状態についての情報を取得する。第1~第6サブECU11~16の作動状態とは、第1~第6サブECU11~16の通電状態を含む。通信部22と第1~第6サブECU11~16との間の通信方式は、CAN(Controller Area Network)、CAN-FD(CAN with Flexible Datarate)、イーサネット(登録商標)を用いることができる。通信部22と第1~第3サブECU11~13との間の通信方式は、無線方式でもよく、一部を無線方式にして、他を有線方式にしてもよい。通信部22は、中央ECU20のメモリに格納されたモジュールの一例である。
The
第1~第6サブECU11~16は、各デバイスの近傍に配置されている。本実施形態では、第1サブECU11は車両右中央に配置され、第2サブECU12は車両右後側に配置され、第3サブECU13は車両右前側に配置され、第4サブECU14は車両左中央に配置され、第5サブECU15は車両左後側に配置され、第6サブECU16は車両左後側に配置される。図示は省略しているが、第1~第6サブECU11~16は、該第1~第6サブECU11~16と中央ECU20の通信部22との通信規格と、第1~第6サブECU11~16と各デバイスとの通信規格とが異なるときに、プロトコル変換を行う機能がそれぞれ設けられている。
The first to
各サブECU11~16の構成について説明する。ここでは、図2を参照しながら、第1~第3サブECU11~13の構成を詳細に説明する。 The configuration of each of the sub-ECUs 11 to 16 will be described. Here, the configurations of the first to third sub-ECUs 11 to 13 will be described in detail with reference to FIG. 2.
図2に示すように、第1サブECU11は、例えば、EPS装置D11、電動ブレーキ装置D12、及びパワーウィンドウ装置D22と通信接続されている。第1サブECU11は、中央ECU20から送信された制御信号(目標信号)に基づいてEPS装置D11、電動ブレーキ装置D12、及びパワーウィンドウ装置D22を制御する。第1サブECU11は、複数のセンサ100のうちの一部から情報を取得可能に構成されている。本実施形態では、第1サブECU11は、少なくとも操舵角センサ、ブレーキペダルセンサ、パワーウィンドウ装置のスイッチの出力を取得可能に構成されている。
As shown in FIG. 2, the first sub-ECU 11 is communicatively connected to, for example, an EPS device D11, an electric brake device D12, and a power window device D22. The first sub-ECU 11 controls the EPS device D11, the electric brake device D12, and the power window device D22 based on the control signal (target signal) transmitted from the
第1サブECU11は、中央ECU20から伝達された目標操舵角の情報に基づいて、EPS装置D11が目標操舵角を実現するように、EPS装置D11の制御量(アシストモータに供給する電流量等)を算出する。第1サブECU11は、算出した制御量に基づく信号をEPS装置D11に出力する。
The first sub-ECU 11 controls the amount of control of the EPS device D11 (current amount supplied to the assist motor, etc.) so that the EPS device D11 realizes the target steering angle based on the information of the target steering angle transmitted from the
また、第1サブECUは、中央ECU20から伝達された目標制動力の情報に基づいて、電動ブレーキ装置D12が目標制動力を実現するように、電動ブレーキ装置D12の制御量(モータへの電流量など)を算出する。第1サブECU11は、算出した制御量に基づく信号を電動ブレーキ装置D12に出力する。
Further, the first sub-ECU has a control amount (current amount to the motor) of the electric brake device D12 so that the electric brake device D12 realizes the target braking force based on the information of the target braking force transmitted from the
第1サブECU11は、センサ100の出力に基づいてEPS装置D11の目標操舵角や電動ブレーキ装置D12の目標制動力を算出可能な予備演算部11aを有する。予備演算部11aは、中央ECU20への電力供給が遮断されたときには、該中央ECU20からの通知を受けて、EPS装置D11の目標操舵角及び電動ブレーキ装置D12の目標制動力を算出する。予備演算部11aは、第1サブECU11に入力されるセンサの情報に基づいて、EPS装置D11の目標操舵角及び電動ブレーキ装置D12の目標制動力を算出する。その後、第1サブECU11は、算出した目標操舵角を実現するためのEPS装置D11の制御量や算出した目標制動力を実現するための電動ブレーキ装置D12の制御量を算出して、算出した制御量に基づく信号をEPS装置D11及び電動ブレーキ装置D12に送信する。
The first sub-ECU 11 has a
予備演算部11aは、中央ECU20のように車外環境に合わせた制御を行わず、車両1の乗員の操作に基づくEPS装置D11及び電動ブレーキ装置D12の制御のみを行う。
Unlike the
また、第1サブECU11は、中央ECU20から伝達された窓の開閉情報に基づいて、パワーウィンドウ装置D22を作動させる。予備演算部11aは、中央ECU20への電力供給が遮断されたときには、該中央ECU20からの通知を受けて、車両1のシーンに応じてパワーウィンドウ装置D22のオン/オフを判定する。第1サブECU11は、判定結果に基づく制御信号をパワーウィンドウ装置D22に送信する。予備演算部11aは、例えば、車両1が停車中に中央ECU20への電力供給が遮断されるときには、窓を閉じるようにパワーウィンドウ装置D22に制御信号を出力する。
Further, the first sub-ECU 11 operates the power window device D22 based on the window opening / closing information transmitted from the
図2に示すように、第2サブECU12は、ブレーキランプD21と通信接続されている。第2サブECU12は、中央ECU20から送られたブレーキランプD21の情報を、そのままブレーキランプD21に伝達する。つまり、ブレーキランプD21は、基本的には、中央ECU20から送られかつ第2サブECU12を中継した制御信号に基づいて作動する。第2サブECU12は、複数のセンサ100のうちの一部から情報を取得可能に構成されている。本実施形態では、第2サブECU12は、少なくともブレーキペダルセンサからの出力を取得可能に構成されている。
As shown in FIG. 2, the second sub-ECU 12 is communicatively connected to the brake lamp D21. The second sub-ECU 12 transmits the information of the brake lamp D21 sent from the
第2サブECU12は、ブレーキランプD21を作動させるか否かを判定可能な予備判定部12aを有する。予備判定部12aは、中央ECU20への電力供給が遮断されたときには、該中央ECU20からの通知を受けて、ブレーキランプD21を作動させるか否かを判定する。予備判定部12aは、第2サブECU12に入力されるセンサの情報に基づいて、ブレーキランプD21を作動させるか否かを判定する。予備判定部12aは、ブレーキランプD21を制御するための制御信号を該ブレーキランプD21に送信する。
The second sub-ECU 12 has a
図2に示すように、第3サブECU13は、例えば、右側の前照灯D31やオーディオD32と通信接続されている。本実施形態では、第3サブECU13は、センサからの出力が入力されないようになっている。尚、他のデバイスについては図示を省略しているが、第3サブECU13は、基本デバイス及び選択型デバイスとは接続されず、固定型デバイスとのみ接続されている。 As shown in FIG. 2, the third sub-ECU 13 is, for example, communicatively connected to the right headlight D31 and the audio D32. In the present embodiment, the third sub-ECU 13 is designed so that the output from the sensor is not input. Although not shown for other devices, the third sub-ECU 13 is not connected to the basic device and the selective device, but is connected only to the fixed device.
第3サブECU13は、中央ECU20から送られた前照灯D31の情報やオーディオD32の情報を、そのまま前照灯D31やオーディオD32に伝達する。つまり、前照灯D31やオーディオD32は、基本的には、中央ECU20から送られかつ第3サブECU13を中継した制御信号に基づいて作動する。
The third sub-ECU 13 transmits the information of the headlight D31 and the information of the audio D32 sent from the
第3サブECU13は、前照灯D31を点灯状態に維持するためのオン信号を出力可能な固定信号出力部13aを有する。固定信号出力部13aは、中央ECU20への電力供給が遮断されたときには、該中央ECU20からの通知を受けて、前照灯D31にオン信号を出力する。これにより、中央ECU20に通電異常があるときには、前照灯D31は点灯した状態が維持されるようになる。
The third sub-ECU 13 has a fixed
また、固定信号出力部13aは、オーディオ装置D32をオフ状態に維持するためのオフ信号を出力可能に構成されている。固定信号出力部13aは、中央ECU20への電力供給が遮断されたときには、該中央ECU20からの通知を受けて、オーディオD32にオフ信号を出力する。これにより、中央ECU20に通電異常があるときには、オーディオ装置D32はオフ状態が維持されるようになる。
Further, the fixed
第4~第6サブECU14~16についても、第1~第3サブECU11~13と同等の設計方法で構成されている。すなわち、第4サブECU14のように基本デバイス(例えば、ブレーキ装置D12)が接続されているサブECUは、第1サブECU11のように、予備演算部11aを有している。第5サブECU15のように、選択型アクチュエータ(例えば、ブレーキランプD21)と接続されているサブECUは、第2サブECU12のように、予備判定部12aを有している。第6サブECU16のように、固定型デバイス(ここでは、前照灯D31)と接続されているサブECUは、第3サブECU13のように、固定信号出力部13aを有している。
The fourth to sixth sub-ECUs 14 to 16 are also configured by the same design method as the first to third sub-ECUs 11 to 13. That is, the sub-ECU to which the basic device (for example, the brake device D12) is connected like the fourth sub-ECU 14 has a
ヒューズボックス30は、図2及び図3に示すように、バッテリ2から第1~第3サブECU11~13への電力供給のオン/オフをそれぞれ制御する複数のスイッチシステムを有する。バッテリ2と第1~第3サブECU11~13との間のスイッチシステムは、ヒューズでそれぞれ構成されている。バッテリ2と第1サブECU11との間には第1ヒューズ31が設けられ、バッテリ2と第2サブECU12との間には第2ヒューズ32が設けられ、バッテリ2と第3サブECU13との間には第3ヒューズ33が設けられている。また、ヒューズボックス30は、バッテリ2から中央ECU20への電力供給のオン/オフを制御する中央半導体ヒューズ34を有する。尚、図示は省略しているが、ヒューズボックス30には、バッテリ2と第4~第6サブECU14~16との間のスイッチシステムである第4~第6ヒューズも設けられている。尚、第1~第6サブECU11~16に対するスイッチシステムは、それぞれ半導体ヒューズで構成されていてもよい。ヒューズボックス30は、中継装置の一例である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
中央半導体ヒューズ34は、MCU21と通信可能に構成されている。MCU21と中央半導体ヒューズ34との間の通信方式は、CAN、CAN-FD、イーサネット(登録商標)等を用いることができる。中央半導体ヒューズ34は、MCU21によってオン/オフ状態が制御される。例えば、MCU21により、中央半導体ヒューズ34がオン状態とされたときには、バッテリ2から中央ECU20に電力が供給される一方で、MCU21により、中央半導体ヒューズ34がオフ状態とされたときには、バッテリ2から中央ECU20への電力供給が遮断される。
The
ここで、従来のヒューズボックスでは、中央ECU20は、電線に過電流が流れたときにヒューズが断線ことで保護されていた。しかし、中央ECU20の内部にショートなどの通電異常が発生した場合には、従来のヒューズによる保護ができない。このため、通電異常状態の中央ECU20に電力が供給され続けて、通電状態が更に悪化して、故障してしまうおそれがある。また、通電異常状態の中央ECU20に電力を供給し続けると、必要以上に電流が消費されるようになり、車両1の電費が悪化することになる。中央ECU20は、各デバイスの目標制御量を算出するため、特に消費電力が大きく、また特に故障を抑制する重要性が高い。そこで、本実施形態1では、中央ECU20(特にMCU21)は、中央ECU20に流れる電流が過剰に大きくなっていることを検知するなどして、通電異常を検知したときには、バッテリ2から中央ECU20への電力供給をオフ状態にするように中央半導体ヒューズ34に制御信号を出力する自己遮断機能を有する構成とした。
Here, in the conventional fuse box, the
このように、中央ECU20自身で電力供給を遮断するようにすることで、中央ECU20に通電異常が発生したときには、かなり迅速に自身への電力供給を遮断することができる。これにより、車両1の電費を向上させるとともに、通電異常による中央ECU20の故障を効果的に抑制することができる。
In this way, by cutting off the power supply by the
次に、図3を参照しながら、中央ECU20の通電を遮断するまでのプロセスについて説明する。まず、中央ECU20の内部でショートが発生したとする。中央ECU20のMCU21は、通信部22介して、第1~第6サブECU11~16(図3では第1~第3サブECU11~13)に中央ECU20への電力供給を遮断することを通知する。通知の後、MCU21は、前記自己遮断機能を実行して、中央半導体ヒューズ34に制御信号を送信することで、中央半導体ヒューズ34をオフ状態にする。以上により、中央ECU20への電力供給が遮断される。
Next, with reference to FIG. 3, a process until the energization of the
一方で、中央ECU20からの通知を受けた第1~第6サブECU11~16は、中央ECU20を用いることなく、車両1のシーン(状況)及び通信接続されたデバイスのタイプに応じて各デバイスを制御する。すなわち、第1サブECU11は、センサ100からの信号に基づいて、目標操舵角を算出してEPS装置D11を制御しかつ目標制動力を算出して電動ブレーキ装置D12を制御し、第2サブECU12は、車両1の状態に応じてブレーキランプD21にオン/オフ信号を出力し、第3サブECU13は、車両1のシーンとは無関係に前照灯D31にオン信号を出力しかつオーディオD32にオフ信号を出力する。
On the other hand, the 1st to 6th sub-ECUs 11 to 16 receiving the notification from the
このように、中央ECU20は、第1~第6サブECU11~16に通知をしてから、自身への電力供給を遮断する。これにより、第1~第6サブECU11~16により各デバイスの制御を継続できるため、車両1が走行中であったとしても走行を継続できるとともに、車両1が停車中であるときには車両1の盗難防止を図ることができる。
In this way, the
したがって、本実施形態では、バッテリ2と、車両1が有するデバイスに制御可能な中央ECU20及び第1~第6サブECU11~16と、バッテリ2、中央ECU20及び第1~第6サブECU11~16に接続され、バッテリ2と中央ECU20及び第1~第6サブECU11~16との間の電源経路を中継するヒューズボックス30と、を備え、ヒューズボックス30は、バッテリ2から中央ECU20への電力供給のオン/オフをそれぞれ制御する中央半導体ヒューズ34を有し、中央ECU20は、中央半導体ヒューズ34と通信可能であるとともに、自身の通電異常を検知したときには、バッテリ2から自身への電力供給をオフ状態にするように中央半導体ヒューズ34に制御信号を出力する自己遮断機能を有する。これにより、中央ECU20は自身の通電異常を検知したときに、自ら電力供給をオフ状態にすることができるため、中央ECU20に通電異常が生じたときに、かなり迅速に電力供給を遮断することができる。これにより、車両1の電費を向上させることができる。また、通電異常が継続することによる中央ECU20の故障を効果的に抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、中央ECU20は、前記自己遮断機能を実行するときには、第1~第6サブECU11~16に通知するとともに、該通知の後に前記自己遮断機能を実行するように構成され、第1~第6サブECU11~16は、中央ECU20から前記通知を受信したときには、車両1のシーン及び自身が制御するデバイスのタイプに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力する。これにより、車両1の各デバイスの制御を適切に継続することができる。
Further, in the present embodiment, the
(実施形態2)
以下、実施形態2について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態1と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the parts common to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図4に示すように、本実施形態3では、車両201の電力供給系統は、相対的に電圧が低い電力を供給するための低圧バッテリ202と、相対的に電圧が高い電力を供給するための高圧バッテリ203とを有する。低圧バッテリ202は、例えば12Vバッテリであって、鉛蓄電池等で構成されている。高圧バッテリ203は、例えば48Vバッテリであって、リチウムイオン電池等で構成されている。
As shown in FIG. 4, in the third embodiment, the power supply system of the vehicle 201 is a low-
図5及び図6に示すように、高圧バッテリ203には、ISG50(Integrated Starter Generator)が接続されている。ISG50には、高圧バッテリ203からの電力が降圧されることなく供給される。
As shown in FIGS. 5 and 6, an ISG50 (Integrated Starter Generator) is connected to the
車両201の電力供給系統は、ヒューズボックス230とDCDCコンバータ240(以下、単にコンバータ240という)とを有する。低圧バッテリ202は、電線を介してヒューズボックス230に接続されるとともに、別の電線を介してコンバータ240と接続されている。高圧バッテリ203は、電線を介してコンバータ240と接続されている。
The power supply system of the vehicle 201 includes a
ヒューズボックス230は、低圧バッテリ202から第1~第6サブECU11~16への電力供給のオン/オフをそれぞれ制御する複数のスイッチシステムを有する。図示は省略するが、各スイッチシステムは、ヒューズでそれぞれ構成されている。
The
コンバータ240は、高圧バッテリ203から供給される電力の電圧を、低圧バッテリ202と同じ電圧(例えば、12V)に降圧する。コンバータ240は、降圧後の電力を中央ECU20に供給する。DCDCコンバータ240は、中継装置の一例である。
The
図5に示すように、コンバータ240は、2つのコンバータ回路241,242と、各コンバータ回路241,242を制御する2つのコントローラ243,244と、各コントローラ243,244に制御信号を出力するCPU245とを有する。各コンバータ回路241,242は、CPU245からの制御信号に基づいて、各コントローラ243,244により制御される。各コンバータ回路241,242は、高圧バッテリ203の電圧(例えば48V)を低圧バッテリ202と同程度の電圧(例えば12V)に低下させる。
As shown in FIG. 5, the
コンバータ240は、中央ECU20と通信するための通信IC246を有する。通信IC246は、中央ECU20の通信IC22から送られてくる信号を受信して、CPU245に送信する。コンバータ240の通信IC246と中央ECU20の通信IC22との間の通信方式は、例えば、CANやCAN-FDを採用することができる。
The
図6に示すように、コンバータ240は、高圧バッテリ203から中央ECU20への電力供給のオン/オフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有する。スイッチシステムは、半導体ヒューズ(以下、中央半導体ヒューズ247という)で構成されている。
As shown in FIG. 6, the
中央半導体ヒューズ247は、CPU245によってオン/オフ状態が制御される。CPU245は、通信IC246を介して中央ECU20から中央半導体ヒューズ247のオン/オフに関する制御信号を受信したときに、中央半導体ヒューズ247のオン/オフ状態を切り換える。結果的に、高圧バッテリ203と中央ECU20との間の通電状態は、中央ECU20自身により制御されている。
The on / off state of the
コンバータ240は、図6に示すように、第1~第3サブECU11~13と通信可能に構成されている。詳しくは後述するが、コンバータ240は、中央ECU20が自ら電力供給を遮断するとき(自己遮断機能を実行するとき)に、第1~第3サブECU11~13に中央ECU20が前記自己遮断機能を実行することを通知する。尚、図示は省略しているが、コンバータ240は、第4~第6サブECU14~16とも通信可能に構成されており、中央ECU20が前記自己遮断機能を実行するときには、第4~第6サブECU14~16にも中央ECU20が前記自己遮断機能を実行することを通知する。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態2でも、中央ECU20は、自身にショートなどの通電異常が発生したことを検知したときには、低圧及び高圧バッテリ202,203から中央ECU20への電力供給をオフ状態にするようにコンバータ240(厳密にはコンバータ240の半導体ヒューズ)に制御信号を出力する自己遮断機能を実行する。これについて、図6を参照しながら説明する。
Also in the second embodiment, the
まず、中央ECU20の内部でショートが発生したとする。中央ECU20のMCU21は、コンバータ240のCPU245に前記自己遮断機能を実行することを通知する。中央ECU20からの通知と受けたCPU245は、通信IC246を介して、第1~第6サブECU11~16(図6では第1~第3サブECU11~13)に、中央ECU20が前記自己遮断機能を実行することを通知する。CPU245は、各サブECU11~16に通知をした後、中央半導体ヒューズ247をオフ状態にする。以上により、中央ECU20への電力供給が遮断される。
First, it is assumed that a short circuit occurs inside the
一方で、CPU245からの通知を受けた第1~第6サブECU11~16は、中央ECU20を用いることなく、車両1のシーン(状況)及び通信接続されたデバイスのタイプに応じて各デバイスを制御する。すなわち、第1サブECU11は、センサ100からの信号に基づいて、目標操舵角を算出してEPS装置D11を制御しかつ目標制動力を算出して電動ブレーキ装置D12を制御し、第2サブECU12は、車両1の状態に応じてブレーキランプD21にオン/オフ信号を出力し、第3サブECU13は、車両1のシーンとは無関係に前照灯D31にオン信号を出力しかつオーディオD32にオフ信号を出力する。
On the other hand, the 1st to 6th sub-ECUs 11 to 16 receiving the notification from the
このように、本実施形態2では、コンバータ240が第1~第6サブECU11~16に通知をしてから、自身への電力供給を遮断する。このため、本実施形態2でも、中央ECU20の電力供給が遮断されたとしても、第1~第6サブECU11~16により各デバイスの制御を継続できるため、車両1が走行中には走行を継続させることができる。
As described above, in the second embodiment, after the
(その他の実施形態)
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
(Other embodiments)
The technique disclosed herein is not limited to the above-described embodiment, and can be substituted as long as it does not deviate from the gist of the claims.
例えば、実施形態1及び2では、中央ECU20の電力供給を遮断するときには、各サブECU11~16が各々に接続されているデバイスの制御を行っていた。これに限らず、中央ECU20は、該中央ECU20自身の通電異常を検知したときには、第1~第6サブECU11~16に車両1のシーン及び各サブECU11~16が制御するデバイスに応じて制御信号をそれぞれ送信してもよい。すなわち、中央ECU20は、自己遮断機能を実行する前に、例えば、第1サブECU11には、車両1を路肩に移動させるようにEPS装置D11を動作させる目標操舵角を送信しかつ車両1を路肩に停止させるように電動ブレーキ装置D12を動作させる目標制動力を送信し、第2サブECU12にはブレーキランプD21をオン状態にする制御信号を送信し、第3サブECU13には前照灯D31をオン状態にする制御信号を送信する。このように、中央ECU20は、自己遮断機能を実行する前に、運転者等の安全を得るための最低限の制御信号を各サブECU11~16に送信する。これにより、車両1の安全性を効果的に向上させつつ、差や量の電費の向上を図ることができる。
For example, in the first and second embodiments, when the power supply of the
また、中央ECU20の電力供給を遮断するときには、例えば、各サブECU11~16が、通信IC22を介してMCU21と通信することで、MCU21を用いて各デバイスに対する制御を生成してもよい。
Further, when the power supply of the
また、前述の実施形態2では、コンバータ240のCPU245は、中央ECU20が自己遮断機能を実行するときには、各サブECU11~16に通知するのみであった。これに限らず、中央ECU20が自己遮断機能を実行するときには、中央ECU20に代わって、コンバータ240のCPU245が各サブECU11~16に制御信号を出力するようにしてもよい。
Further, in the above-described second embodiment, the
また、前述の実施形態1及び2では、移動体として自動車の車両を対象としていたが、これに限らず、重機の車両等を対象としてもよい。 Further, in the above-described first and second embodiments, the moving body is a vehicle of an automobile, but the present invention is not limited to this, and a vehicle of a heavy machine or the like may be targeted.
前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。 The above embodiments are merely examples, and the scope of the present disclosure should not be construed in a limited manner. The scope of the present disclosure is defined by the scope of claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the scope of claims are within the scope of the present disclosure.
ここに開示された技術は、移動体の電源システムにおいて、移動体における電費を向上させるために有用である。 The techniques disclosed herein are useful in mobile power systems to improve electricity costs in mobiles.
1 車両(移動体)
2 バッテリ
11~16 第1~第6サブECU(演算装置、サブ演算装置)
20 中央ECU(演算装置、中央演算装置)
30 ヒューズボックス(中継装置)
201 車両(移動体)
202 低圧バッテリ
203 高圧バッテリ
240 DCDCコンバータ(中継装置)
247 中央半導体ヒューズ(スイッチシステム)
1 Vehicle (mobile body)
2
20 Central ECU (arithmetic logic unit, central processing unit)
30 Fuse box (relay device)
201 Vehicle (mobile body)
202
247 Central semiconductor fuse (switch system)
Claims (5)
バッテリと、
前記移動体が有するデバイスを制御可能な複数の演算装置と、
前記バッテリ及び前記複数の演算装置の少なくとも1つにそれぞれ電気的に接続され、前記バッテリと前記少なくとも1つの演算装置との間の電源経路を中継する中継装置と、を備え、
前記中継装置は、前記バッテリから前記少なくとも1つの演算装置への電力供給のオン/オフをそれぞれ制御するスイッチシステムを有し、
前記少なくとも1つの演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、自身の異常を検知したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にして、前記バッテリから自身への電力供給をオフ状態にするように前記中継装置に制御信号を出力する自己遮断機能を有することを特徴とする移動体の電源システム。 It ’s a mobile power system,
With the battery
A plurality of arithmetic units capable of controlling the device of the mobile body, and
A relay device that is electrically connected to at least one of the battery and the plurality of arithmetic units and relays a power supply path between the battery and the at least one arithmetic unit is provided.
The relay device has a switch system for controlling on / off of power supply from the battery to the at least one arithmetic unit.
The at least one arithmetic unit can communicate with the relay device, and when it detects its own abnormality, it turns off the switch system and turns off the power supply from the battery to itself. A mobile power supply system characterized by having a self-blocking function for outputting a control signal to the relay device.
前記複数の演算装置は、
前記デバイスに制御信号をそれぞれ送信可能な複数のサブ演算装置と、
前記複数のサブ演算装置とそれぞれ通信接続され、該複数のサブ演算装置を統括制御する中央演算装置と、
を含み、
前記中央演算装置は、前記中継装置と通信可能であるとともに、前記自己遮断機能を有することを特徴とする移動体の電源システム。 In the mobile power supply system according to claim 1,
The plurality of arithmetic units are
A plurality of sub-arithmetic units capable of transmitting control signals to the devices, and
A central processing unit that is connected to each of the plurality of sub-arithmetic units by communication and controls the plurality of sub-arithmetic units in an integrated manner.
Including
The central processing unit is a mobile power supply system characterized in that it can communicate with the relay device and has the self-blocking function.
前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に通知するとともに、該通知の後に前記自己遮断機能を実行するように構成され、
前記複数のサブ演算装置は、前記中央演算装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力することを特徴とする移動体の電源システム。 In the mobile power supply system according to claim 2.
When the central processing unit executes the self-blocking function, the central processing unit is configured to notify the plurality of sub-arithmetic units and execute the self-blocking function after the notification.
When the plurality of sub-arithmetic units receive the notification from the central processing unit, the plurality of sub-arithmetic units output control signals to the devices according to the scene of the moving body and the devices controlled by the sub-arithmetic unit. Mobile power system.
前記中央演算装置は、前記自己遮断機能を実行するときには、前記複数のサブ演算装置に、前記移動体のシーン及び前記各サブ制御装置が制御する前記デバイスに応じて制御信号をそれぞれ送信するとともに、該制御信号を送信した後に前記自己遮断機能を実行するように構成されていることを特徴とする移動体の電源システム。 In the mobile power supply system according to claim 2.
When the central processing unit executes the self-blocking function, the central processing unit transmits a control signal to the plurality of sub arithmetic units according to the scene of the moving body and the device controlled by each of the sub control devices. A mobile power supply system configured to perform the self-blocking function after transmitting the control signal.
前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信して、前記スイッチシステムをオフ状態にするように構成され、
さらに前記中継装置は、前記中央演算装置から前記自己遮断機能を実行する制御信号を受信したときには、前記スイッチシステムをオフ状態にする前に、前記複数のサブ演算装置に、前記中央演算装置が前記自己遮断機能を実行することを通知するように構成されており、
前記複数のサブ演算装置は、前記中継装置から前記通知を受信したときには、前記移動体のシーン及び自身が制御する前記デバイスに応じて、当該デバイスにそれぞれ制御信号を出力することを特徴とする移動体の電源システム。 In the mobile power supply system according to claim 2.
The relay device is configured to receive a control signal for executing the self-cutting function from the central processing unit to turn off the switch system.
Further, when the relay device receives a control signal for executing the self-cutting function from the central processing unit, the central processing unit is connected to the plurality of sub arithmetic units before turning off the switch system. It is configured to notify you that it will perform the self-blocking function.
When the plurality of sub-arithmetic devices receive the notification from the relay device, the plurality of sub-arithmetic devices output a control signal to the device according to the scene of the moving body and the device controlled by the mobile device. Body power system.
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