JP7375623B2 - バッテリパック - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリパックに関する。
自動車等の車両にあっては、複数のバッテリモジュールを備えるバッテリパックを搭載し、このバッテリパックの電力を走行用のモータに供給することがある。従来のバッテリパックとして、特許文献１に記載されるものが知られている。
特許文献１に記載のバッテリパックは、車両の側突に対するクラッシャブルストロークの確保とバッテリ搭載量の確保を両立しうる構造を有している。このバッテリパックにおいて、吸気ダクトと排気ダクトとの少なくとも一方のダクトの一部を、バッテリパックの車両幅方向の端部に配置している。
特開２０１３－０６７３３５号公報
しかしながら、従来のバッテリパックにあっては、車両の側突時に複数のバッテリモジュール同士が変位して強く接触するおそれがあった。
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、複数のバッテリモジュールが互いに接触することを防止できるバッテリパックを提供することを目的とするものである。
本発明は、底面と側壁とを少なくとも有するバッテリケースと、車両前後方向および車両幅方向に並べられた状態で前記バッテリケースの前記底面に載置された複数のバッテリモジュールからなるバッテリモジュール群と、前記バッテリモジュール群に空気を送る送風ファンと、前記バッテリモジュール群の外周に沿って配置され、前記送風ファンから送られる空気を前記バッテリモジュール群に導く送風ダクトと、を備え、前記バッテリモジュール群、前記送風ファンおよび前記送風ダクトが前記バッテリケースに収容されたバッテリパックであって、複数の前記バッテリモジュールは、前記バッテリケースの前記側壁と対向して配置された第１バッテリモジュールと、前記バッテリケースの前記側壁と対向し、かつ、前記第１バッテリモジュールに対して車両前後方向で前記送風ダクトより遠い側に隣り合って配置された第２バッテリモジュールと、を含み、前記送風ダクトは、前記バッテリケースの前記側壁と前記第１バッテリモジュールの側面との間を車両前後方向に延びる前後方向延伸部と、前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間に挟まれた状態で車両幅方向に延びる幅方向延伸部と、前記前後方向延伸部と前記幅方向延伸部とを連結する湾曲部と、を有し、前記幅方向延伸部の下流端部に、前記第１バッテリモジュールにおける前記前後方向延伸部に対向する側面とは反対側の側面に沿って延伸する空気吹き出し部が設けられていることを特徴とする。
このように上記の本発明によれば、複数のバッテリモジュールが互いに接触することを防止できるバッテリパックを提供することができる。
図１は、本発明の一実施例に係るバッテリパックを搭載する車両のフロアパネルの平面図である。 図２は、本発明の一実施例に係るバッテリパックの斜視図である。 図３は、本発明の一実施例に係るバッテリパックの内部の平面図である。 図４は、本発明の一実施例に係るバッテリパックの内部の後部の平面図である。 図５は、図４に示すバッテリパックのＶ－Ｖ方向の矢視断面図である。
本発明の一実施の形態に係るバッテリパックは、底面と側壁とを少なくとも有するバッテリケースと、車両前後方向および車両幅方向に並べられた状態でバッテリケースの底面に載置された複数のバッテリモジュールからなるバッテリモジュール群と、バッテリモジュール群に空気を送る送風ファンと、バッテリモジュール群の外周に沿って配置され、送風ファンから送られる空気をバッテリモジュール群に導く送風ダクトと、を備え、バッテリモジュール群、送風ファンおよび送風ダクトがバッテリケースに収容されたバッテリパックであって、複数のバッテリモジュールは、バッテリケースの側壁と対向して配置された第１バッテリモジュールと、バッテリケースの側壁と対向し、かつ、第１バッテリモジュールに対して車両前後方向で送風ダクトより遠い側に隣り合って配置された第２バッテリモジュールと、を含み、送風ダクトは、バッテリケースの側壁と第１バッテリモジュールの側面との間を車両前後方向に延びる前後方向延伸部と、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間に挟まれた状態で車両幅方向に延びる幅方向延伸部と、前後方向延伸部と幅方向延伸部とを連結する湾曲部と、を有することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るバッテリパックは、複数のバッテリモジュールが互いに接触することを防止できる。
以下、本発明の実施例に係るバッテリパックについて、図面を用いて説明する。図１から図５において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態のバッテリパックの上下前後左右方向とし、車両の前後方向に対して直交する方向が左右方向、バッテリパックの高さ方向が上下方向である。
図１から図５は、本発明の一実施例に係るバッテリパックを示す図である。
まず、構成を説明する。図１において、車両１は、車体２を備えている。車体２は、左右で一対のサイドメンバ２Ａと、一対のサイドメンバ２Ａに連結されるクロスメンバ２Ｂと、サイドメンバ２Ａおよびクロスメンバ２Ｂに連結されたフロアパネル２Ｃとを有している。フロアパネル２Ｃの後部には図示しないスペアタイヤ等を収容する図示しない凹部が形成されている。
フロアパネル２Ｃの下側にはバッテリパック２０が配置されている。なお、図１では、フロアパネル２Ｃを透過してバッテリパック２０を見た状態が表わされている。バッテリパック２０は、車両１の図示しないモータに電力を供給する。
図３において、バッテリパック２０は、車両前後方向および車両幅方向に並べられた複数のバッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７からなるバッテリモジュール群６０と、バッテリモジュール群６０の後方に配置された送風ファン５５とを備えている。
また、バッテリパック２０は、送風ファン５５から送られる空気をバッテリモジュール群６０に導く送風ダクト７０と、バッテリモジュール群６０、送風ファン５５および送風ダクト７０を収納するバッテリケース２１と、を備えている。送風ダクト７０はバッテリモジュール群６０の外周に沿って配置されている。
図２において、バッテリケース２１は、ロアケース４０とアッパケース３０とからなる。バッテリケース２１は、ロアケース４０の縁に形成されたフランジ部４１とアッパケース３０の縁に形成されたフランジ部３１とを付き合わせてボルト２７で締結することにより一体化される。ロアケース４０は、車体２に連結される取付部２２を有している。
取付部２２は、ロアケース４０の車両前後方向の中央部に近い位置に設けられている。また、取付部２２は、車両前方側で車両幅方向に並べて配置されたバッテリモジュール６１、６２、６３と、車両後方側で車両幅方向に並べて配置されたバッテリモジュール６４、６５、６６、６７と、の境界部分に車両幅方向で対向する位置に配置されている。バッテリパック２０は、取付部２２を含む複数の取付部位で車体２に固定されている。
図３において、ロアケース４０には、バッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７が固定されている。ロアケース４０は、バッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７の下面および側面を覆っている。アッパケース３０（図２参照）は、ロアケース４０を上方から塞いだ状態で、バッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７の上面を覆っている。
図２において、バッテリパック２０は、ジャンクションボックス６８、６９を有している。ジャンクションボックス６８はバッテリケース２１の前部における２つのバッテリモジュール６２、６３の間に配置されている。
ジャンクションボックス６９はバッテリケース２１の後部におけるバッテリモジュール６６、６７の後方に配置されている。これらのジャンクションボックス６８、６９は、バッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７と電気的に接続されている。
図４において、バッテリケース２１は、底面４２と側壁４３とを少なくとも有している。複数のバッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７は、車両前後方向および車両幅方向に並べられた状態でバッテリケース２１の底面４２に載置されている。
第１バッテリモジュールとしてのバッテリモジュール６７は、バッテリケース２１の側壁４３と対向して配置されており、第２バッテリモジュールとしてのバッテリモジュール６３は、バッテリケース２１の側壁４３と対向し、かつ、バッテリモジュール６７に対して車両前後方向で送風ダクト７０より遠い側に隣り合って配置されている。
送風ダクト７０は、バッテリケース２１の側壁４３とバッテリモジュール６７の側面６７Ａとの間を車両前後方向に延びる前後方向延伸部７１と、バッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３との間に挟まれた状態で車両幅方向に延びる幅方向延伸部７３と、前後方向延伸部７１と幅方向延伸部７３とを連結する湾曲部７２と、を有している。
幅方向延伸部７３の下流端部７４には、バッテリモジュール６７における前後方向延伸部７１に対向する側面６７Ａとは反対側の側面６７Ｂに沿って延伸する空気吹き出し部７４Ａが設けられている。空気吹き出し部７４Ａは第１空気吹き出し部を構成している。空気吹き出し部７４Ａから吹き出した空気は、バッテリモジュール６７とバッテリモジュール６６の間を通過し、バッテリモジュール６７、６６を冷却する。
幅方向延伸部７３の下流端部７４は、車両前後方向でバッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３の間であって、車両幅方向でバッテリモジュール６７とバッテリモジュール６６の間の位置に配置されている。
空気吹き出し部７４Ａには、この空気吹き出し部７４Ａの延伸方向（後方）に空気を吹き出す吹き出し口７４Ｂが形成されている。吹き出し口７４Ｂから吹き出した空気は、バッテリモジュール６３とジャンクションボックス６８の間を通過し、バッテリモジュール６３およびジャンクションボックス６８を冷却する。
また、幅方向延伸部７３の下流端部には、バッテリモジュール６３の側面６３Ｂに沿って延伸する空気吹き出し部７４Ｃが設けられている。空気吹き出し部７４Ｃには、この空気吹き出し部７４Ｃの延伸方向（前方）に空気を吹き出す吹き出し口７４Ｄが形成されている。吹き出し口７４Ｄは第２空気吹き出し部を構成している。なお、バッテリモジュール６３の側面６３Ｂは、バッテリモジュール６３におけるバッテリケース２１のロアケース４０の側壁４３に対向する側面６３Ａとは反対側の側面である。
図５において、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３は、互いに対向する側面６７Ｃ、６３Ｃに、これらの側面６７Ｃ、６３Ｃから側方に突出する台座部６７Ｄ、６３Ｄと、これらの台座部６７Ｄ、６３Ｄの上面に形成された電極端子６７Ｅ、６３Ｅと、を有している。
送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の車両前後方向を向く２つの側面は、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３の台座部６７Ｄ、６３Ｄに車両前後方向でそれぞれ当接している。そして、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の上端は、台座部６７Ｄ、６３Ｄの上面よりも高い位置に配置されている。
バッテリケース２１は、車両幅方向の両方の側壁４３に跨るクロスメンバ４５を底面４２に有している。クロスメンバ４５は、ロアケース４０の上面に設けられており、ロアケース４０を補強し、ロアケース４０の剛性を向上させている。
バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３のそれぞれ対向する側面６７Ｃ、６３Ｃを含む台座部６７Ｄ、６３Ｄ、および送風ダクト７０の幅方向延伸部７３は、クロスメンバ４５の上方に設けられている。
バッテリパック２０はバスバー８３を有しており、バスバー８３は、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３のそれぞれの電極端子６７Ｅ、６３Ｅの間を接続している。バスバー８３は、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の上面に沿うように形成されている。
バッテリパック２０はクッション材７５を有しており、このクッション材７５は、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３を覆っている。
ここで、本実施例のバッテリパック２０は、送風ダクト７０の構造に関して、車両幅方向に対称の構成を有している。送風ダクト７０は、前述したバッテリパック２０の車両幅方向の右半分と同様に左半分も構成されている。
なお、バスバー８３は、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３から見て上方に凹む凹部８３Ａを有し、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３は凹部８３Ａの中に入り込むように配置されている。
これにより、２つのバッテリモジュール６７、６３が近づくように変位してバスバー８３が圧縮される方向に変形する場合には、バスバー８３は上方に更に凹んで幅方向延伸部７３から上方に離れるように変形するので、バスバー８３の凹部８３Ａに強く挟まれることによる送風ダクト７０の損傷を抑制でき、送風ダクト７０の荷重吸収機能が阻害されることを防止できる。
以上説明したように、本実施例のバッテリパック２０において、複数のバッテリモジュール６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７は、バッテリケース２１の側壁４３と対向して配置された第１バッテリモジュールとしてのバッテリモジュール６７と、バッテリケース２１の側壁４３と対向し、かつ、バッテリモジュール６７に対して車両前後方向で送風ダクト７０より遠い側に隣り合って配置された第２バッテリモジュールとしてのバッテリモジュール６３と、を含んでいる。
また、送風ダクト７０は、バッテリケース２１の側壁４３とバッテリモジュール６７の側面との間を車両前後方向に延びる前後方向延伸部７１と、バッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３との間に挟まれた状態で車両幅方向に延びる幅方向延伸部７３と、前後方向延伸部７１と幅方向延伸部７３とを連結する湾曲部７２と、を有している。
この構成により、車両１の側突時の荷重Ｆ（図４参照）により、バッテリケース２１の側壁４３が内側に凹むように変形した場合、バッテリケース２１の側壁４３とバッテリモジュール６７の側面との間を車両前後方向に延びる前後方向延伸部７１が側壁４３の変形による荷重を吸収する。
また、車両１の前突または後突により、車両前後方向に並んだバッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３とが近づく方向に荷重が作用した場合、バッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３の間に挟まれるように配置される幅方向延伸部７３が緩衝材として機能し、バッテリモジュール６７、６３同士の接触を防ぐことができる。
この結果、複数のバッテリモジュールが互いに接触することを防止できる。
本実施例のバッテリパック２０において、幅方向延伸部７３の下流端部７４に、バッテリモジュール６７における前後方向延伸部７１に対向する側面とは反対側の側面に沿って延伸する空気吹き出し部７４Ａが設けられ、この空気吹き出し部７４Ａには、この空気吹き出し部７４Ａの延伸方向に空気を吹き出す吹き出し口７４Ｂが形成されている。
この構成により、前後方向延伸部７１、湾曲部７２、幅方向延伸部７３および空気吹き出し部７４Ａによって、バッテリモジュール６７を取り囲むように送風ダクト７０が配設される。
これにより、車両１の側突によりバッテリケース２１が前後方向に圧縮されるように変形した場合と、車両１の前突または後突によりバッテリケース２１が車両幅方向に圧縮されるように変形した場合の何れの場合においても、送風ダクト７０の湾曲部７２の周辺の部位がバッテリモジュール６７の角部に引っ掛かり、送風ダクト７０の変位が抑制されるので、より確実に送風ダクト７０による荷重吸収効果を得ることができる。
本実施例のバッテリパック２０において、空気吹き出し部７４Ａを第１空気吹き出し部とした場合、幅方向延伸部７３の下流端部７４に、バッテリモジュール６３の側面に沿って延伸する第２空気吹き出し部としての吹き出し部７４Ｃが設けられ、空気吹き出し部７４Ｃには、この空気吹き出し部７４Ｃの延伸方向に空気を吹き出す吹き出し口７４Ｄが形成されている。
この構成により、送風ダクト７０の下流端部７４が２つの空気吹き出し部７４Ａ、７４ＣからなるＴ字状に形成されるので、バッテリモジュール６７だけでなくバッテリモジュール６３における空気吹き出し部７４Ｃの近傍の角部にも送風ダクト７０の下流端部７４が引っ掛かることができる。
このため、送風ダクト７０の位置ずれをさらに抑制でき、かつ、バッテリモジュール６３の角部も保護することができる。また、送風ダクト７０の下流端部７４に作用する荷重がバッテリモジュール６７の角部とバッテリモジュール６３の角部とに分散されるので、下流端部７４の変形を抑制でき、下流端部７４が変形してバッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３との間から抜けてしまうことを抑制できる。
また、Ｔ字状の下流端部７４の２つの吹き出し口７４Ｂ、７４Ｄが車両前後方向を向いて開口しているので、空気を車両前後方向に供給することができる。
本実施例のバッテリパック２０において、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３は、互いに対向する側面６７Ｃ、６３Ｃに、これらの側面６７Ｃ、６３Ｃから側方に突出する台座部６７Ｄ、６３Ｄと、これらの台座部６７Ｄ、６３Ｄの上面に形成された電極端子６７Ｅ、６３Ｅと、を有している。
また、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の車両前後方向を向く２つの側面は、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３の台座部６７Ｄ、６３Ｄに車両前後方向でそれぞれ当接している。そして、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の上端は、台座部６７Ｄ、６３Ｄの上面よりも高い位置に配置されている。
この構成により、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の上端から下端の全体がバッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３の台座部６７Ｄ、６３Ｄと面接触することができ、より一層バッテリモジュール６７、６３と送風ダクト７０との位置ずれを抑制できる。また、送風ダクト７０の高さが台座部６７Ｄ、６３Ｄよりも高いことによって、台座部６７Ｄ、６３Ｄの上に設けられる電極端子６７Ｅ、６３Ｅの少なくとも基部を送風ダクト７０によって保護することができる。
本実施例のバッテリパック２０において、バッテリケース２１は、車両幅方向の両方の側壁４３に跨るクロスメンバ４５を底面４２に有している。また、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３のそれぞれ対向する側面６７Ｃ、６３Ｃを含む台座部６７Ｄ、６３Ｄおよび送風ダクト７０の幅方向延伸部７３が、クロスメンバ４５の上方に設けられている。
この構成により、バッテリケース２１の底面４２の剛性向上のために設けられたクロスメンバ４５の上にバッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３の車両前後方向の端部と送風ダクト７０の幅方向延伸部７３が設けられる。
このため、クロスメンバ４５の配置された部位でのバッテリケース２１の変形を抑制でき、車両１の側突時の荷重によりバッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３と送風ダクト７０の幅方向延伸部７３との３者の位置関係が変化することを防止でき、より確実に送風ダクト７０による荷重吸収効果を得ることができる。
本実施例のバッテリパック２０は、バッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３のそれぞれの電極端子６７Ｅ、６３Ｅの間を接続するバスバー８３を有しており、バスバー８３は、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３の上面に沿うように形成されている。
この構成により、バッテリモジュール６７とバッテリモジュール６３とを架け渡すバスバー８３によって送風ダクト７０を保持でき、送風ダクト７０の変位を規制することができる。
本実施例のバッテリパック２０において、送風ダクト７０の幅方向延伸部７３はクッション材７５に覆われている。
この構成により、送風ダクト７０とバスバー８３との間にクッション材７５が介在するので、バスバー８３の絶縁コーティングが剥がれることを回避できる。
また、送風ダクト７０とバッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３との間にクッション材７５が挟まれて圧接されることにより、より強固に送風ダクト７０とバッテリモジュール６７およびバッテリモジュール６３とを当接させることができ、送風ダクト７０の位置ずれを防止することができる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１...車両、２０...バッテリパック、２１...バッテリケース、４２...底面、４３...側壁、４５...クロスメンバ、５５...送風ファン、６０...バッテリモジュール群、６３...バッテリモジュール（第２バッテリモジュール）、６７...バッテリモジュール（第１バッテリモジュール）、６３Ａ...側面、６３Ｂ...側面、６７Ｃ...側面、６７Ｄ...台座部、６７Ｅ...電極端子、６７Ａ...側面、６７Ｂ...側面、６７Ｃ...側面、６７Ｄ...台座部、６７Ｅ...電極端子、７０...送風ダクト、７１...前後方向延伸部、７２...湾曲部、７３...幅方向延伸部、７４...下流端部、７４Ａ...空気吹き出し部、７４Ｂ...吹き出し口、７４Ｃ...空気吹き出し部、７４Ｄ...吹き出し口、７５...クッション材、８３...バスバー、８３Ａ...凹部

Claims (7)

  1. 底面と側壁とを少なくとも有するバッテリケースと、
    車両前後方向および車両幅方向に並べられた状態で前記バッテリケースの前記底面に載置された複数のバッテリモジュールからなるバッテリモジュール群と、
    前記バッテリモジュール群に空気を送る送風ファンと、
    前記バッテリモジュール群の外周に沿って配置され、前記送風ファンから送られる空気を前記バッテリモジュール群に導く送風ダクトと、を備え、
    前記バッテリモジュール群、前記送風ファンおよび前記送風ダクトが前記バッテリケースに収容されたバッテリパックであって、
    複数の前記バッテリモジュールは、
    前記バッテリケースの前記側壁と対向して配置された第１バッテリモジュールと、
    前記バッテリケースの前記側壁と対向し、かつ、前記第１バッテリモジュールに対して車両前後方向で前記送風ダクトより遠い側に隣り合って配置された第２バッテリモジュールと、を含み、
    前記送風ダクトは、
    前記バッテリケースの前記側壁と前記第１バッテリモジュールの側面との間を車両前後方向に延びる前後方向延伸部と、
    前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間に挟まれた状態で車両幅方向に延びる幅方向延伸部と、
    前記前後方向延伸部と前記幅方向延伸部とを連結する湾曲部と、を有し、
    前記幅方向延伸部の下流端部に、前記第１バッテリモジュールにおける前記前後方向延伸部に対向する側面とは反対側の側面に沿って延伸する空気吹き出し部が設けられていることを特徴とするバッテリパック。
  2. 前記空気吹き出し部に、当該空気吹き出し部の延伸方向に空気を吹き出す吹き出し口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
  3. 前記空気吹き出し部を第１空気吹き出し部とした場合、
    前記幅方向延伸部の前記下流端部に、前記第２バッテリモジュールの側面に沿って延伸する第２空気吹き出し部が設けられ、
    前記第２空気吹き出し部に、当該第２空気吹き出し部の延伸方向に空気を吹き出す吹き出し口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリパック。
  4. 前記第１バッテリモジュールおよび前記第２バッテリモジュールは、互いに対向する側面に、側方に突出する台座部と、前記台座部の上面に形成された電極端子と、を有し、
    前記幅方向延伸部の前記車両前後方向を向く２つの側面は、前記第１バッテリモジュールおよび前記第２バッテリモジュールの前記台座部に前記車両前後方向でそれぞれ当接し、
    前記幅方向延伸部の上端は、前記台座部の上面よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のバッテリパック。
  5. 前記バッテリケースは、車両幅方向の両方の前記側壁に跨るクロスメンバを、前記バッテリケースの前記底面に有し、
    前記第１バッテリモジュールおよび前記第２バッテリモジュールのそれぞれ対向する側面を含む前記台座部および前記幅方向延伸部が、前記クロスメンバの上方に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
  6. 前記第１バッテリモジュールおよび前記第２バッテリモジュールのそれぞれの前記電極端子の間を接続するバスバーが設けられ、前記バスバーは、前記幅方向延伸部の上面に沿うように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
  7. 前記幅方向延伸部はクッション材に覆われていることを特徴とする請求項６に記載のバッテリパック。
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