JP6943185B2 - Vehicle information detector - Google Patents
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Description
本発明は、車両に関する情報を検出する車両情報検出装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of a vehicle information detection device that detects information about a vehicle.
軌道に沿って敷設されたコイルを用いて、車両に非接触給電を行う技術が知られている。このような技術では、適切なタイミングで給電を行うために、車両の位置(具体的には、敷設された送電コイルと、車両に設けられた受電コイルとの相対的な位置)や速度を検出することが要求される。例えば特許文献1では、コイルと車両との間に発生している磁界強度に基づいて、車両の軌道からの横ずれ量を検出するという技術が開示されている。特許文献2では、X軸方向及びY軸方向の磁界の強さを検出する2つの磁気センサを用いて、車両の速度を測定する技術が開示されている。
A technique for non-contact power supply to a vehicle using a coil laid along a track is known. In such a technology, the position (specifically, the relative position between the laid power transmission coil and the power receiving coil provided in the vehicle) and speed of the vehicle are detected in order to supply power at an appropriate timing. Is required to do. For example,
上述した特許文献1及び2に記載されている技術には、車両の位置や速度の検出精度を向上させるという点において改善の余地がある。
The techniques described in
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両の位置や速度を精度良く検出することが可能な車両情報検出装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, for example, and an object of the present invention is to provide a vehicle information detection device capable of accurately detecting the position and speed of a vehicle.
本発明に係る車両情報検出装置の一態様では、車両が走行する道路に敷設された複数の検出コイルと、前記複数の検出コイルの電圧に関する情報を取得する取得手段と、前記複数の検出コイルの電圧に関する情報に基づいて、前記車両の位置及び速度の少なくとも一方を推定する推定手段とを備え、前記複数の検出コイルは、前記車両が前記複数の検出コイルの上を通過する際に、前記車両に設けられたコイルと前記複数の検出コイルのうち2以上のコイルとが重なるように、前記車両の進行方向に対して交わる方向に並んで配置されており、前記推定部は、前記車両に設けられたコイルと、前記複数の検出コイルのうちいずれのコイルとが重なっているかを判定することで、前記車両の位置及び速度の少なくとも一方を推定する。 In one aspect of the vehicle information detection device according to the present invention, a plurality of detection coils laid on the road on which the vehicle travels, an acquisition means for acquiring information on the voltages of the plurality of detection coils, and the plurality of detection coils. The plurality of detection coils include an estimation means for estimating at least one of the position and speed of the vehicle based on information about the voltage, and the plurality of detection coils are used as the vehicle passes over the plurality of detection coils. The coils provided in the vehicle and two or more of the plurality of detection coils are arranged side by side in a direction intersecting the traveling direction of the vehicle, and the estimation unit is provided in the vehicle. At least one of the position and speed of the vehicle is estimated by determining which of the plurality of detection coils overlaps with the obtained coil.
以下、図面を参照して車両情報検出装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the vehicle information detection device will be described with reference to the drawings.
<非接触給電システム>
まず、車両に電力を供給する非接触給電システムの構成と、非接触給電システムにおいて起こり得る問題点について、図1を参照して説明する。図1は、非接触給電システムの構成を示す概略図である。
<Non-contact power supply system>
First, the configuration of the non-contact power supply system that supplies electric power to the vehicle and the problems that may occur in the non-contact power supply system will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a non-contact power feeding system.
図1に示すように、非接触給電システムでは、車両10に設けられた受電コイルCRと、道路に敷設された複数の送電コイルCTとの間で電力が授受される。具体的には、高速で移動する車両10の通過に合わせて、送電コイルCTから、受電コイルCRに対して電力が送電されることで、車両10への給電が実現される。
As shown in FIG. 1, the contactless power supply system, a power receiving coil C R of a
このような非接触給電システムでは、効率的な給電を行うために、車両の位置や速度を正確に検出できることが好ましい。しかしながら、車両10は、常に送電コイルCTに対して同じ位置を通過するとは限らないし、その速度もドライバの操作によって変動する。よって、車両の位置や速度を正確に検出することは決して容易なことではない。
In such a non-contact power feeding system, it is preferable that the position and speed of the vehicle can be accurately detected in order to perform efficient power feeding. However, the
本実施形態に係る車両情報検出装置は、上述した問題点を解消するために、複数の検出コイルを利用して、車両の位置及び速度を検出可能に構成されている。 The vehicle information detection device according to the present embodiment is configured to be able to detect the position and speed of the vehicle by using a plurality of detection coils in order to solve the above-mentioned problems.
<第1実施形態>
第1実施形態に係る車両情報検出装置について、図1から図7を参照して説明する。
<First Embodiment>
The vehicle information detection device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
<コイルの配置構成>
まず、第1実施形態に係る車両情報検出装置におけるコイルの配置構成について、図2及び図3を参照して説明する。図2は、第1実施形態に係る複数の検出コイルの構成を示す平面図である。図3は、車両に搭載される受電コイルの構成を示す平面図である。
<Coil layout>
First, the coil arrangement configuration in the vehicle information detection device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a plurality of detection coils according to the first embodiment. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of a power receiving coil mounted on a vehicle.
図2に示すように、第1実施形態に係る車両情報検出装置は、複数の送電コイルCT(L(m)×L(m))とは別に、複数の検出コイルCSを備えて構成されている。検出コイルCSは、送電コイルCTからM(m)離れた位置に配置されている。また、検出コイルCSは、車両10の進行方向と交わる方向(言い換えれば、車幅方向)に並ぶように配置されている。
As shown in FIG. 2, the vehicle information detecting apparatus according to the first embodiment, the plurality of power transmission coils C T (L (m) × L (m)) Separately, a plurality of detection coils C S configuration Has been done. Detection coil C S is disposed in M (m) away from the power transmission coil C T. The detection coil C S is (in other words, the vehicle width direction) direction intersecting the traveling direction of the
複数の検出コイルCSは、その長さ(即ち、車両10の進行方向に沿った大きさ)が互いに異なるものとして構成されている。具体的には、最も長い検出コイルCS2、CS8、及びCS13の長さをO(m)とすると、2番目に長い検出コイルCS2、CS4、CS7、CS9、CS12、及びCS14の長さがO/2(m)、最も短い検出コイルCS1、CS5、CS6、CS10、CS11、及びCS15の長さがO/4(m)となるように構成されている。なお、複数の検出コイルCSの幅(即ち、車幅方向に沿った大きさ)は、それぞれN(m)とされている。 The plurality of detection coils CS are configured so that their lengths (that is, the sizes along the traveling direction of the vehicle 10) are different from each other. Specifically, assuming that the lengths of the longest detection coils CS2 , CS8 , and CS13 are O (m), the second longest detection coils CS2 , CS4 , CS7 , CS9 , CS12 , And the length of CS14 is O / 2 (m), and the length of the shortest detection coils CS1 , CS5 , CS6 , CS10 , CS11 , and CS15 is O / 4 (m). It is configured. The width of the plurality of detection coils C S (i.e., the size along the vehicle width direction) is respectively N (m).
図3に示すように、車両10に設けられる受電コイルCRは、幅がA(m)、長さがB(m)となるように構成されている。受電コイルCRの幅Aは、検出コイルCSの幅Nより大きくなるように設定されている。このため、車両10が、検出コイルCSの上を通過する際には、受電コイルCRが複数の検出コイルCSと重なることになる(例えば、図2ではCS9からCS14に重なっている)。また、受電コイルCRの長さBと検出コイルCSの長さOとの間には、B<O/4の関係が成立するように設定されている。
As shown in FIG. 3, the power receiving coil C R provided in a
<位置・速度検出部の構成>
次に、上述した検出コイルCSを用いて車両10の位置及び速度を検出する位置・速度検出部の構成について、図4を参照して説明する。図4は、第1実施形態に係る検出コイル及び位置・速度検出部の構成を示すブロック図である。
<Structure of position / speed detector>
Next, the configuration of the position-speed detector for detecting the position and speed of the
図4に示すように、検出コイルCSは、交流電源50に接続されている。また、検出コイルCSと交流電源50との間には、検出用抵抗RSが設けられている。検出用抵抗RSに印加される電圧VSは、位置・速度検出部100による車両10の位置及び速度を検出する動作に利用される。
As shown in FIG. 4, the detection coil CS is connected to the
位置・速度検出部100は、その機能を実現する処理ブロックとして、取得部110及び推定部120を備えている。
The position /
取得部110は、後述する付記における「取得手段」の一具体例であり、検出用抵抗RSに印加される電圧VSの値を取得する。取得部110で取得された電圧VSに関する情報は、推定部120に出力される構成となっている。
推定部120は、後述する付記における「推定手段」の一具体例であり、取得部110で取得された電圧VSに関する情報に基づいて、車両10の位置及び速度を推定する。推定部120において推定された位置情報(即ち、車両10の位置を示す情報)及び速度情報(即ち、車両10の速度を示す情報)は、非接触給電システムにおける送電コイルCT及び受電コイルCR間の電力授受に用いられる。具体的には、例えば送電コイルCTの駆動タイミングや駆動周波数を決定するために用いられる。
Estimator 120 is one specific example of the "estimating device" of the note that will be described later, based on the information on the voltage V S that has been acquired by the
<位置・速度検出動作>
次に、第1実施形態に係る車両情報検出装置による位置・速度検出動作(即ち、車両10の位置及び速度を検出する動作)について、図5を参照して説明する。図5は、第1実施形態に係る複数の検出コイルと受電コイルとの重なりを示す平面図である。
<Position / speed detection operation>
Next, the position / speed detection operation (that is, the operation of detecting the position and speed of the vehicle 10) by the vehicle information detection device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view showing the overlap of the plurality of detection coils and the power receiving coil according to the first embodiment.
図5に示すように、車両10が、検出コイルCSが敷設された位置に向けて、速度Vで走行しているものとする。この場合、車両10が検出コイルCSの敷設された位置に到達すると、受電コイルCRと検出コイルCSとが重なり合う面積が拡大し、その結果として、各検出コイルCSにおける電圧VSが低下する。この時、受電コイルCRは、長い検出コイルCSと早く重なり合うことになるため、より長い検出コイルCSであるほど、早いタイミングで電圧VSが低下する。
As shown in FIG. 5, it is assumed that the
以下では、受電コイルCRと重なり合う複数の検出コイルCS3からCS7の電圧VS3からVS7の変動について、図6を参照して具体的に説明する。図6は、第1実施形態に係る複数の検出コイルにおいて検出される電圧の変化を示すタイムチャートである。 Hereinafter, the variation of V S7 from the voltage V S3 of C S7 from a plurality of detection coils C S3 overlapping the receiving coil C R, specifically described with reference to FIG. FIG. 6 is a time chart showing changes in voltage detected in the plurality of detection coils according to the first embodiment.
図6に示すように、車両10が検出コイルCSに近づくと、最初に最も長い検出コイルCS3(長さO(m))と受電コイルCRとが重なり合うことになる。このため、まずは検出コイルCS3の電圧VS3が低下する。続いて、2番目に長い検出コイルCS4及びCS7(長さO/2(m))と受電コイルCRとが重なり合うことになる。このため、検出コイルCS4及びCS7の電圧VS4及びVS7が低下する。最後に、最も短い検出コイルCS6及びCS6(長さO/4(m))と受電コイルCRとが重なり合うことになる。このため、検出コイルCS5及びCS6の電圧VS5及びVS6が低下する。
As shown in FIG. 6, when the
なお、受電コイルCRと重なり合う複数の検出コイルCSのうち、両端に位置する検出コイルCS3及びCS7については、受電コイルCRと重なり合う領域が一部のみとなる。即ち、両端に位置する検出コイルCS3及びCS7については、両端以外に位置する検出コイルCS4からCS6と比べると、受電コイルCRと重なる領域が小さい。よって、両端に位置する検出コイルCS3及びCS7の電圧VS4及びVS7は、両端以外に位置する検出コイルCS4からCS6の電圧VS4からVS6と比べると、低下幅が小さくなる。具体的には、両端以外に位置する検出コイルCS4からCS6の電圧VS4からVS6は、いずれもVC低下する。一方で、両端に位置する検出コイルCS3及びCS7の電圧VS4及びVS7は、それぞれVA又はVBしか低下しない。なお、VA及びVBは、検出コイルCSと受電コイルCRとが重なり合う領域の大きさによって変動する。 Among the plurality of detection coils C S overlapping the receiving coil C R, for the detection coil C S3 and C S7 located at both ends, a region overlapping with the power receiving coil C R is only partially. That is, for the detection coil C S3 and C S7 located at both ends, compared with C S6 from the sensor coil C S4 located other than at both ends, a small area overlapping with the power receiving coil C R. Therefore, the voltage V S4 and V S7 detection coil C S3 and C S7 located at both ends, compared from the detection coil C S4 located other than at both ends with V S6 from the voltage V S4 of C S6, reduced width is reduced .. Specifically, V S6 from the voltage V S4 of C S6 from the sensor coil C S4 located other than both ends, both of which decrease V C. On the other hand, voltage V S4 and V S7 detection coil C S3 and C S7 located at both ends are only reduced V A or V B, respectively. Incidentally, V A and V B varies depending on the size of the region where the detection coil C S and the power receiving coil C R overlap.
上述した変動するVSを用いれば、車両10の位置及び速度を推定することができる。具体的には、車速Vは、下記数式(1)を利用して算出することができる。
V=1000×O/2tO/2 ・・・(1)
なお、tO/2は、車両がO/2(m)進むために要した時間(即ち、VS3が低下するタイミングと、VS4及びVS7が低下するタイミングとの差)である。
With the V S that varies mentioned above, it is possible to estimate the position and speed of the
V = 1000 × O / 2t O / 2 ... (1)
Incidentally, t O / 2 is a vehicle O / 2 (m) proceeds takes time to (i.e., the difference between the timing at which V S3 is reduced, the timing of V S4 and V S7 is lowered).
車両の位置a(即ち、複数の検出コイルCSの端部から車両10の端部までの距離:図2参照)は、車両10に設けられた受電コイルCRと重なり合う検出コイルCSのうち、両端に位置する検出コイルCS3及びCS7の電圧低下幅VA及びVBと、両端以外に位置する検出コイルCS4からCS6の電圧低下幅VS4からVS6との比率から算出できる。具体的には、車両の位置aは、下記数式(2)を利用して算出することができる。
a=x×N+(1−VA/VB)×N ・・・(2)
なお、xは、複数の位置検出コイルCSのうち電圧低下がない(言い換えれば、受電コイルCRと重なり合わない)コイルの番号を示す数値である。例えば、図5の例ではx=2となる。
Position of the vehicle a (i.e., the distance from the end portion of the plurality of detection coils C S to the end of the
a = x × N + (1- VA / V B ) × N ・ ・ ・ (2)
Incidentally, x is, there is no voltage drop of the plurality of position detecting coils C S (in other words, non-overlapping with the power receiving coil C R) is a number indicating the number of coils. For example, in the example of FIG. 5, x = 2.
<送電コイルの動作>
次に、上述したように車両の位置及び速度を検出した後の送電コイルCTの動作について、図7を参照して説明する。図7は、結合係数の分布の一例を示す3次元グラフである。
<Operation of power transmission coil>
Next, the operation of the power transmission coil C T after the detection of the position and speed of the vehicle as described above will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a three-dimensional graph showing an example of the distribution of coupling coefficients.
車両10が検出コイルCSを通過してから(より具体的には、受電コイルCRが検出コイルCSの終端を越えてから)、送電コイルCTに到達するまでの時間TMは、下記数式(3)を利用して算出できる。
TM=M/V ・・・(3)
From the
TM = M / V ・ ・ ・ (3)
よって、車両10が検出コイルCSを通過してからTM後に送電コイルCTを駆動開始すれば、好適に給電を行うことができる。ただし、図2のように、複数の送電コイルCTが車両10の進行方向に沿って並んでいる場合には、各送電コイルCTの位置を考慮してTMを算出する。なお、TMは、上記数式(3)で算出された値に対して、送電コイルCTのディレイ時間dを加算した値であってもよい。
Therefore, if the drive start power transmission coil C T after T M from the
送電コイルCTの駆動周波数fSは、予め送電コイルCTと受電コイルCRの位置関係に応じて測定しておいた結合係数kを用いて算出できる。具体的には、駆動周波数fSは、下記数式(4)を利用して算出することができる
fS=1/(2π{(1−k2)L2C2}−2)+fa・・・(4)
なお、faは所定の調整値である。
The driving frequency f S of the power transmission coil C T can be calculated using the coupling coefficient k which has been determined according to the positional relationship of the pre-transmission coil C T and the receiving coil C R. Specifically, the drive frequency f S is, f S = 1 / (2π {(1-k 2) L 2 C 2} -2) can be calculated using the following formula (4) + f a ·・ ・ (4)
Incidentally, f a is a predetermined adjustment value.
図7に示すように、結合係数kは、送電コイルCTと受電コイルCRの中心間の距離に応じて変動する。このため、上述したように、結合係数kに応じて変化する駆動周波数fSで送電コイルCTを駆動すれば、電力伝送効率を効果的に高めることが可能である。 As shown in FIG. 7, the coupling coefficient k varies depending on the distance between the centers of the power transmission coil C T and the receiving coil C R. Therefore, as described above, by driving the transmitting coil C T at the driving frequency f S which changes according to the coupling coefficient k, it is possible to effectively improve the power transmission efficiency.
<技術的効果>
次に、第1実施形態に係る車両情報検出装置によって得られる技術的効果について説明する。
<Technical effect>
Next, the technical effect obtained by the vehicle information detection device according to the first embodiment will be described.
図2から図7を参照して説明したように、第1実施形態に係る車両情報検出装置によれば、複数の検出コイルCSを利用することで、車両10の位置及び速度を精度良く検出することができる。このようにして検出した車両10の位置及び速度に関する情報を利用すれば、車両10に対する非接触給電を効率的に実行することが可能となる。
From Figure 2, as described with reference to FIG. 7, according to the vehicle information detecting apparatus according to the first embodiment, by using a plurality of detection coils C S, accurately detect the position and speed of the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る車両情報検出装置について、図8を参照して説明する。図8は、第2実施形態に係る複数の検出コイルと受電コイルとの重なりを示す平面図である。
<Second Embodiment>
Next, the vehicle information detection device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view showing the overlap of the plurality of detection coils and the power receiving coil according to the second embodiment.
なお、第2実施形態は、上述した第1実施形態と比べて一部の構成が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。 It should be noted that the second embodiment is different from the above-described first embodiment only in a part of the configuration, and the other parts are substantially the same. Therefore, in the following, the parts different from the first embodiment will be described in detail, and the overlapping parts will be omitted as appropriate.
図8に示すように、第2実施形態に係る検出コイルCSは互いに同じ長さのコイルとして構成されている。このように構成した場合、第1実施形態のように各検出コイルCSの電圧VSの低下するタイミングに差が生じない。即ち、第2実施形態に係る複数の検出コイルCSの電圧VSは概ね同じタイミングで低下する。 As shown in FIG. 8, the detection coil C S according to the second embodiment is constructed as a coil of one another the same length. In such a structure, the difference in drop timing of the voltage V S of each detection coil C S as in the first embodiment does not occur. That is, the voltage V S of the plurality of detection coils C S according to the second embodiment is reduced approximately at the same timing.
しかしながら、第2実施形態に係る検出コイルCSにおいても、電圧VSが低下する検出コイルCSを検出して、車両10がどの位置を走行しているかを検出することができる。よって、車両の位置を精度よく検出することができる。また、このようにして検出した正確な位置情報を利用すれば、車両の速度を推定する際の精度も向上する。
However, even in the detection coil C S according to the second embodiment, it is possible to detect the detection coil C S of the voltage V S decreases, detects whether the
<付記>
以上説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。
<Additional notes>
Various aspects of the invention derived from the embodiments described above will be described below.
(付記1)
付記1に記載の車両情報検出装置は、車両が走行する道路に敷設された複数の検出コイルと、前記複数の検出コイルの電圧に関する情報を取得する取得手段と、前記複数の検出コイルの電圧に関する情報に基づいて、前記車両の位置及び速度の少なくとも一方を推定する推定手段とを備え、前記複数の検出コイルは、前記車両が前記複数の検出コイルの上を通過する際に、前記車両に設けられたコイルと前記複数の検出コイルのうち2以上のコイルとが重なるように、前記車両の進行方向に対して交わる方向に並んで配置されており、前記推定部は、前記車両に設けられたコイルと、前記複数の検出コイルのうちいずれのコイルとが重なっているかを判定することで、前記車両の位置及び速度の少なくとも一方を推定する。
(Appendix 1)
The vehicle information detection device according to
付記1に記載の車両情報検出装置によれば、車両に設けられたコイルと、道路に敷設された複数の検出コイルのうちいずれのコイルが重なっているかを判定することで、車両の位置及び速度の少なくとも一方が推定される。よって、例えば単一のコイルを利用して車両の位置や速度を推定する場合と比較して、推定精度(言い換えれば、検出精度)を高めることができる。
According to the vehicle information detection device described in
本態様では特に、複数の検出コイルは、車両が複数の検出コイルの上を通過する際に、車両に設けられたコイルと複数の検出コイルのうち2以上のコイルとが重なるように、車両の進行方向に対して交わる方向(言い換えれば、車幅方向)に並んで配置されている。このように複数の検出コイルを配置すれば、上述したように、車両に設けられたコイルと検出コイルとの重なりに応じて、車両の位置及び速度を好適に検出することができる。 In this embodiment, in particular, the plurality of detection coils are such that when the vehicle passes over the plurality of detection coils, the coils provided in the vehicle and two or more of the plurality of detection coils overlap each other. They are arranged side by side in a direction that intersects the traveling direction (in other words, in the vehicle width direction). By arranging the plurality of detection coils in this way, as described above, the position and speed of the vehicle can be suitably detected according to the overlap between the coils provided in the vehicle and the detection coils.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両情報検出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of claims and within a range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and a vehicle information detection device accompanied by such a modification. Is also included in the technical scope of the present invention.
10 車両
50 交流電源
100 位置・速度検出部
110 取得部
120 推定部
CR 受電コイル
CT 送電コイル
CS 検出コイル
RS 検出用抵抗
10
Claims (2)
前記複数の検出コイルの電圧に関する情報を取得する取得手段と、
前記複数の検出コイルの電圧に関する情報に基づいて、前記車両の位置及び速度の少なくとも一方を推定する推定手段と
を備え、
前記複数の検出コイルは、前記車両が前記複数の検出コイルの上を通過する際に、前記車両に設けられたコイルと前記複数の検出コイルのうち2以上のコイルとが重なるように、前記車両の進行方向に対して交わる方向に並んで配置されており、
前記推定部は、前記車両に設けられたコイルと、前記複数の検出コイルのうちいずれのコイルとが重なっているかを判定することで、前記車両の位置及び速度の少なくとも一方を推定する
ことを特徴とする車両情報検出装置。 Multiple detection coils laid on the road on which the vehicle travels,
An acquisition means for acquiring information on the voltages of the plurality of detection coils, and
It is provided with an estimation means for estimating at least one of the position and speed of the vehicle based on the information on the voltages of the plurality of detection coils.
The plurality of detection coils are such that when the vehicle passes over the plurality of detection coils, the coils provided in the vehicle and two or more of the plurality of detection coils overlap each other. They are arranged side by side in the direction of intersection with the direction of travel of
The estimation unit is characterized in that at least one of the position and speed of the vehicle is estimated by determining which coil of the plurality of detection coils overlaps with the coil provided in the vehicle. Vehicle information detection device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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