JP7416300B1 - 電気自動車 - Google Patents

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陽一郎 勇
賢治 水谷
裕貴 池上
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Abstract

【課題】モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制する。【解決手段】駆動軸に走行用のトルクを出力するモータと、運転者の操作により、走行に要求される要求トルクをモータから出力して走行するモータ走行モードと、運転者のシフト操作に基づいてモータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから1つの走行モードを選択するモード選択装置と、モード選択装置により選択された走行モードで走行するようにモータを制御する制御装置と、を備える電気自動車であって、制御装置は、ステアリングが把持されているときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可する。【選択図】図2

Description

本発明は、電気自動車に関する。
従来、この種の電気自動車としては、走行用の動力を出力するモータと、運転者の操作により、モータ走行モードと変速走行モードとを含む複数の走行モードから1つの走行モードを選択するモード選択装置と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。モータ走行モードは、走行に要求される要求トルクをモータから出力して走行する走行モードである。変速走行モードでは、運転者のシフト操作に基づいてモータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備える車両におけるトルクの挙動に近づけて走行させる走行モードである。
特開2022-036845号公報
上述の電気自動車では、走行モードは、運転者の操作により切り替えられる。しかし、誤操作などで運転者の意図に反して走行モードが切り替わることがある。運転者の意図に反して走行モードが切り替わると、自動車の挙動が運転者の意図とは異なるものとなり、運転者の対応が遅れてしまうことがある。
本発明の電気自動車は、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制することを主目的とする。
本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電気自動車は、
駆動軸に走行用のトルクを出力するモータと、
運転者の操作により、走行に要求される要求トルクを前記モータから出力して走行するモータ走行モードと、前記運転者のシフト操作に基づいて前記モータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから1つの前記走行モードを選択するモード選択装置と、
前記モード選択装置により選択された前記走行モードで走行するように前記モータを制御する制御装置と、
を備える電気自動車であって、
前記制御装置は、ステアリングが把持されているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
ことを要旨とする。
この本発明の電気自動車では、ステアリングが把持されているときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可する。ステアリングが把持されているときには、自動車の挙動に対して運転者が比較的迅速に対応できる状況にあると考えられる。したがって、ステアリングが把持されているときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して運転者の対応が遅れることを抑制できる。
こうした本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記ステアリングが把持されていないときであっても停車中は、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可してもよい。停車中は、走行モードを切り替えても自動車の挙動は変化しない。したがって、停車中はモータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替が許可される機会が増加する。これにより、利便性の向上を図れる。
また、本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可してもよい。こうすれば、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、駆動軸のトルクが出力されないようにモータが制御されることから、走行モードを切り替えても自動車の挙動は変化しない。したがって、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。
さらに、本発明の電気自動車において、前記エンジン車おけるクラッチペダルを模した疑似クラッチペダルを備え、前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、前記疑似クラッチペダルが踏まれているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可してもよい。疑似クラッチペダルが踏まれているときには、駆動軸に走行用のトルクが出力されないことから、運転者が意図しないトルクがモータから出力されても自動車の挙動は変化しない。したがって、疑似クラッチペダルが踏まれているときに、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。
本発明の一実施例としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット50により実行される許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の電気自動車20は、走行用のモータ32と、インバータ34と、バッテリ36と、電子制御ユニット50とを備える。
モータ32は、三相交流電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを備える。モータ32の回転子は、駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。
インバータ34は、モータ32の駆動に用いられる。インバータ34は、電力ライン38を介してバッテリ36に接続されており、6つのスイッチング素子としてのトランジスタT11~T16と、6つのトランジスタT11~T16のそれぞれに並列に接続された6つのダイオードD11~D16とを有する。トランジスタT11~T16は、それぞれ、電力ライン38の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように2つずつペアで配置されている。各ペアの2つのトランジスタの接続点は、それぞれ、モータ32の対応する相(U相、V相、W相)のコイルに接続されている。したがって、インバータ34に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット50によって、対となるトランジスタT11~T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ32が回転駆動される。
バッテリ36は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン38を介してインバータ34に接続されている。電力ライン38には、平滑用のコンデンサ39が取り付けられている。
電子制御ユニット50は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット50は、回転位置センサ32aからのモータ32の回転子の回転位置θm、電流センサ32u,32vからのモータ32のU相、V相の相電流Iu,Iv、電圧センサ36aからのバッテリ36の電圧Vb、電流センサ36bからのバッテリ36の電流Ib、電圧センサ39aからの電力ライン38(コンデンサ39)の電圧VLを入力する。スタートスイッチ60からのスタート信号、シフトポジションセンサ62からのシフトレバー61の操作位置であるシフトポジションSP、アクセルペダルセンサ64からのアクセルペダル63の踏込量であるアクセル開度Acc、ブレーキペダルセンサ66からのブレーキペダル65の踏込量であるブレーキペダルポジションBPも入力する。車速センサ67からの車速V、モード切替スイッチ68からのスイッチ信号、クラッチペダルセンサ71からのクラッチペダル(疑似クラッチペダル)70の踏込量Da、ステアリングが把持されていることを検出する把持センサ72からの把持信号も入力する。シフトレバー61は、手動変速機を搭載した車両が備えるシフト装置を模擬した構成となっている。シフトレバー61は、シフトポジションSPとして、模擬する手動変速機の変速段に対応する複数のシフトレンジ、例えば、模擬する1速レンジ~6速レンジおよびニュートラルレンジのうち1つのレンジを選択できる。モード切替スイッチ68は、オンされる毎に、モータ走行モードと変速走行モードとを切り替えるモード切替指示を出力する。モータ走行モード、変速走行モードについては後述する。クラッチペダル70は、模擬するエンジン車に搭載されるクラッチペダルを模擬した構成となっている。クラッチペダル70は、配置や操作感が、手動変速機を搭載した車両のクラッチペダルと同様に構成されている。
実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット50は、走行に要求される要求トルクをモータ32から出力して走行するモータ走行モードや、運転者のシフトレバー61の操作に基づいてモータ32から出力されるトルクの挙動をエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードで走行するように、モータ32(インバータ34)を制御する。
モータ走行モードでは、シフトポジションSPやクラッチペダル70の踏込量Daによらず、走行に要求される(駆動軸26に要求される)走行要求トルクTd*をモータ32のトルク指令Tm*に設定し、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34のトランジスタT11~T16を制御する。ここで、走行要求トルクTd*は、アクセル開度Accおよび車速Vに基づいて設定される。
変速走行モードでは、駆動軸26の回転数Np(モータ32の回転数Nm)と、シフトポジションSPに対応するギヤ比(変速比)rと、クラッチペダル70の踏込量Daに基づくクラッチペダル70のスリップ率slipを用いて、模擬するエンジン車におけるエンジン回転数としての仮想エンジン回転数Neを設定し、アクセル開度Accと仮想エンジン回転数Neとに基づいて模擬するエンジン車のエンジンから出力される仮想エンジン出力トルクTeoutを設定する。クラッチペダル70のスリップ率slipに基づいてエンジンから手動変速機へのトルクの伝達率であるトルク伝達ゲインkに仮想エンジン出力トルクTeoutを乗じて、変速機入力トルクTmtinを算出する。トルク伝達ゲインkは、クラッチペダル70の踏込量Daが大きいときには小さいときに比して小さく設定され、クラッチペダル70の踏込量Daがエンジンと手動変速機との間でのトルク伝達ゲインkが値0となる最大踏込量のときには値0になるように設定される。そして、変速機入力トルクTmtinにシフトポジションSPに対応するギヤ比(変速比)rを乗じて変速機出力トルクTmtoutを算出し、変速機出力Tmtouをモータ32のトルク指令Tm*に設定して、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34のトランジスタT11~T16を制御する。こうした制御により、運転者のシフトレバー61の操作に基づいてモータ32から出力されるトルクの挙動をエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行するようモータ32が制御される。即ち、エンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を模擬した走行が可能となり、運転者はエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を運転しているような感覚を実感できる。このとき、乗員室内に音を報知するスピーカを配置し、予め録音されているエンジンの回転数毎のエンジン音から仮想エンジン回転数Neに対応するエンジン音を再生してスピーカからエンジン音を流してもよい。なお、シフトポジションSPがニュートラルレンジであるときには、駆動軸26にトルクが出力されないようにモータ32が制御される。
次に、こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特に、モード切替スイッチ68により走行モードの切替指示がなされる際の動作について説明する。図2は、電子制御ユニット50により実行される許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、走行中にモード切替スイッチ68により走行モードの切替指示がなされたときに実行される。
本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50のCPUは、把持センサ72からの把持信号に基づいて、ステアリングが把持されているか否かを判定する(ステップS100)。ステアリングが把持されているときには、走行モードを切り替えることにより電気自動車20の挙動の変化に運転者が迅速に対応できると判断して、走行モードの切替を許可して(ステップS110)、本ルーチンを終了する。これにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制できる。
ステップS100でステアリングが把持されていないときには、走行モードを切り替えることにより電気自動車20の挙動の変化に運転者の対応が遅れることがあると判断して、走行モードの切替を不許可にして(ステップS120)、本ルーチンを終了する。これにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れることがあるときには、走行モードの切替を行わないから、より適正な走行を行なうことができる。
以上説明した実施例の電気自動車20によれば、ステアリングが把持されているときには、走行モードの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制できる。
実施例の電気自動車20では、走行中に、図2に例示する許否ルーチンを実行している。しかし、走行中であるか否かに拘らず、図3に例示する変形例の許否ルーチンを実行してもよい。変形例の許否ルーチンでは、ステアリングが把持されていないときは、停車中であるか否かを判定し(ステップS200)、停車中であるときには走行モードの切替を許可し(ステップS110)、停車中でないときには走行モードの切替を不許可にする(ステップS120)。停車中は、走行モードが切り替えられても自動車の挙動が変化しない。したがって、停車中はモータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替が許可される機会が増加する。これにより、利便性の向上を図れる。
実施例の電気自動車20では、ステップS100、S110で、ステアリングが把持されているときには、走行モードの切替を許可する。しかし、図4に例示する変形例の許否ルーチンに例示するように、ステップS100でステアリンが保持されている判定したときには、シフトポジションSPがニュートラル(N)レンジであるか否かを判定し(ステップS300)、シフトポジションSPがニュートラル(N)レンジであるときには走行モードの切替を許可し(ステップS110)、シフトポジションSPがニュートラル(N)レンジでないときには走行モードの切替を不許可にしてもよい(ステップS120)。シフトポジションSPがニュートラルレンジであるときには、駆動軸26にトルクが出力されないようモータ32が制御されることから、走行モードの切替により意図しないモータ32のトルクの変化があっても自動車の挙動は変化しない。したがって、シフトポジションSPがニュートラルレンジであるときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。
実施例の電気自動車20では、ステップS100、S110で、ステアリングが把持されているときには、走行モードの切替を許可する。しかし、図5に例示する変形例の許否ルーチンに例示するように、ステップS100でステアリンが保持されている判定したときには、シフトポジションSPがニュートラル(N)レンジであるか否かを判定し(ステップS300)、シフトポジションSPがニュートラル(N)レンジであるときには、クラッチペダルセンサ71からのクラッチペダル70の踏込量Daに基づいてクラッチペダル70が踏み込まれているか否か(クラッチペダル70の踏込量Daがエンジンと手動変速機との間でのトルク伝達ゲインkが値0となる最大踏込量であるか否か)を判定する(ステップS400)。そして、クラッチペダル70が踏み込まれているときには、走行モードの切替を許可する(ステップS110)。ステップS300でシフトポジションSPがニュートラル(N)レンジでないときや、ステップS400でクラッチペダル70が踏み込まれていないとには、走行モードの切替を不許可にしてもよい(ステップS120)。クラッチペダル70が踏まれているときには、クラッチペダル70の踏込量Daが最大のときにはトルク伝達ゲインkが値0になり、駆動軸22に走行用のトルクが出力されないようモータ32が制御されることから、走行モードを切り替えても、自動車の挙動は変化しない。したがって、疑似クラッチペダルが踏まれているときに、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。
実施例の電気自動車20では、シフトポジションSPを、運転者のシフトレバー61の操作により変更している。しかし、ステアリング近傍に配置された2つのパドルスイッチを備え、パドルスイッチからのパドル信号に基づいてアップシフトまたはダウンシフトすることでシフトポジションSPを変更する場合にも、本発明を適用することができる。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ32が「モータ」に相当し、モード切替スイッチ68が「モード選択装置」に相当し、電子制御ユニット50が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、電気自動車の製造産業に利用可能である。
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、32 モータ、34 インバータ、36 バッテリ、50 電子制御ユニット、68 モード切替スイッチ。

Claims (4)

  1. 駆動軸に走行用のトルクを出力するモータと、
    運転者の操作により、走行に要求される要求トルクを前記モータから出力して走行するモータ走行モードと、前記運転者のシフト操作に基づいて前記モータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから1つの前記走行モードを選択するモード選択装置と、
    前記モード選択装置により選択された前記走行モードで走行するように前記モータを制御する制御装置と、
    を備える電気自動車であって、
    前記制御装置は、ステアリングが把持されているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
    電気自動車。
  2. 請求項1記載の電気自動車であって、
    前記制御装置は、前記ステアリングが把持されていないときであっても停車中は、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
    電気自動車。
  3. 請求項1記載の電気自動車であって、
    前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
    電気自動車。
  4. 請求項1または2記載の電気自動車であって、
    前記エンジン車におけるクラッチペダルを模した疑似クラッチペダル
    を備え、
    前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、前記疑似クラッチペダルが踏まれているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
    電気自動車。
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