JP4645343B2 - 車両の操舵アシスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを用いて操舵ハンドルの操舵操作をアシストする車両の操舵アシスト装置に関する。

従来、この種の装置において、例えば下記特許文献１に示されているように、車両前方の障害物の存在、操舵ハンドルの急操舵操作などを条件に、障害物への衝突を回避するための運転者による衝突回避操舵を判定し、この衝突回避操舵の判定時には、操舵ハンドルの回動操作に応じて電動モータに流す電流量を増加させるようにしていた。そして、運転者による操舵ハンドルの操舵操作がより軽快になるようにして、車両の障害物への衝突を回避し易くしている。また、例えば、下記特許文献２に示されているように、運転者による操舵ハンドルの操舵操作に応じて決定されて電動モータに流す電流の大きさを、電動モータの温度上昇に伴う異常を回避するために制限するようにした車両の操舵アシスト装置も知られている。
特開平２０００−４３７４１号公報 特開平２００１−１７１５４０号公報

しかし、上記前者の従来装置では、電動モータに大きな電流が流れ過ぎて、過熱によって電動モータに異常が発生するおそれがある。また、後者の従来装置においては、障害物との衝突を回避するための衝突回避操舵についてなんら考慮されていない。

本発明は、上記両問題に対処するためになされたもので、電動モータの保護と衝突回避操舵の両立を図るようにした車両の操舵アシスト装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータと、車両の運転状態に応じて電動モータに流す目標アシスト電流を決定する目標アシスト電流決定手段と、前記決定された目標アシスト電流の大きさを電動モータまたは同電動モータを制御するための回路装置の過熱保護のために制限する電流制限手段と、電流制限手段によって制限された目標アシスト電流を電動モータに流して電動モータを駆動制御する駆動制御手段とを備えた車両の操舵アシスト装置において、障害物の衝突を回避するための運転者による衝突回避操舵を操舵速度の微分値または操舵トルクの微分値に基づいて判定する衝突回避操舵判定手段と、衝突回避操舵判定手段によって衝突回避操舵が判定されたとき電流制限手段による目標アシスト電流の大きさの制限条件を緩和する制限緩和手段とを設けたことにある。

この場合、衝突回避操舵判定手段は、例えば、障害物を検出する障害物検出手段を有し、障害物検出手段による障害物の検出と、操舵速度の微分値または操舵トルクの微分値が所定値以上であることとを条件に衝突回避操舵を判定する。また、電流制限手段は、例えば、電動モータの温度または電動モータを制御するための回路装置の温度を検出する温度検出手段を有し、前記検出された温度が高くなるに従って目標アシスト電流を小さく制限する。

上記のように構成した本発明においては、運転者が障害物との衝突を回避するために操舵ハンドルを急操舵した際には、衝突回避操舵判定手段がこの衝突回避操舵を判定して、制限緩和手段が電流制限手段による目標アシスト電流の大きさの制限条件を緩和する。したがって、運転者は操舵ハンドルを軽快に操舵操作することができ、車両が障害物へ衝突することを回避し易くなる。一方、制限緩和手段は、電動モータに流す電流制限を緩和するだけで、電動モータに流れる電流を無制限に大きくするものではないので、電動モータまたは電動モータを制御するための回路装置の極端な過熱を避けることができ、電動モータまたは電動モータを制御するための回路装置が過熱のために異常になることもない。

また、本発明の他の特徴は、制限緩和手段が、既に目標アシスト電流の大きさの制限条件が緩和されている状態で、衝突回避操舵判定手段によってさらに衝突回避操舵が判定された場合には、既に緩和されている制限条件に比べて厳しい制限条件のもとで目標アシスト電流の大きさの制限条件を緩和するようにしたことにある。これによれば、１回の衝突回避操舵によって障害物との障害が回避されずに、再度衝突回避操舵が行われた場合でも、電動モータに流れる電流が大きく緩和され続けることがなく、電動モータまたは電動モータを制御するための回路装置の過度の過熱が適切に防止される。

また、本発明の他の特徴は、さらに、衝突回避操舵判定手段によって衝突回避操舵が判定された回数が所定回数以上になったとき、車両走行を制限する走行制限手段を設けたことにある。この場合、走行制限手段は、例えば、車両を制動させ、または車両の駆動力を減少させるものである。これによれば、運転者による衝突回避操舵では車両と障害物との衝突が避けられない場合には、車両の走行が制限されるので、車両と障害物との衝突がより回避され易くなる。また、これと同時に、電動モータまたは電動モータを制御するための回路装置の過熱も避けられ、電動モータまたは電動モータを制御するための回路装置の過熱による異常発生が確実に回避される。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、本発明に係る操舵アシスト装置を含む車両の操舵装置の全体を示す概略図である。

この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。

ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をアシストする。なお、電動モータ１５としては、本実施形態では直流モータであるが、３相交流モータを利用することもできる。ボールねじ機構１６は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。なお、電動モータ１５をラックバー１４に組み付けるのに代えて、電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けて、電動モータ１５の回転を減速器を介してステアリングシャフト１２に伝達して同シャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。

次に、電動モータ１５の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、環境温度センサ２３、基板温度センサ２４および車速センサ２５を備えている。操舵角センサ２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられて、同シャフト１２の回転角を検出することにより操舵ハンドル１１の操舵角θを検出する。操舵角θは、正負の値により操舵ハンドル１１の右方向および左方向の操舵時における操舵角θの大きさをそれぞれ表す。操舵トルクセンサ２２は、ステアリングシャフト１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクＴｒを検出する。操舵トルクＴｒも、正負の値により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右方向および左方向の操舵時における操舵トルクＴｒの大きさをそれぞれ表す。また、これらの操舵角センサ２１および操舵トルクセンサ２２をステアリングシャフト１２に組み付けるのに代え、ラックバー１４に組み付けて、ラックバー１４の軸線方向の変位量および歪み量から操舵角θおよび操舵トルクＴｒをそれぞれ検出するようにしてもよい。

環境温度センサ２３は、電動モータ１５のハウジングに組み付けられ、同ハウジングの温度を環境温度Ｔｃとして検出する。また、この環境温度センサ２３を電動モータ１５のハウジング以外の電動モータ１５の近傍に配置し、電動モータ１５の環境温度Ｔｃを検出するようにしてもよい。基板温度センサ２４は、操舵アシスト電子制御ユニット３０（以下、操舵アシストＥＣＵ３０という），駆動回路３１および昇圧回路３３の配置されている基板の温度Ｔｂを検出する。車速センサ２５は、車速Ｖを検出する。これらのセンサ２１〜２５は、操舵アシストＥＣＵ３０に接続されている。

操舵アシストＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするとともに、Ａ／Ｄ変換器を含むもので、図２に示すアシスト制御プログラム、図３に示す昇圧制御プログラムおよび図４に示す衝突回避操舵判定プログラムを所定の短時間ごとに並行して繰り返し実行する。これらのプログラムの繰り返し実行により、操舵アシストＥＣＵ３０は、駆動回路３１を介して電動モータ１５を駆動制御する。駆動回路３１は、インバータ回路で構成され、操舵アシストＥＣＵ３０に制御されて電動モータ１５に目標出力電流Ｉout＊を流す。また、駆動回路３１には電流センサ３１ａも内蔵されており、電流センサ３１ａは電動モータ１５に流れるモータ実電流Ｉｍを検出して操舵アシストＥＣＵ３０に供給する。

駆動回路３１は、バッテリ３２から昇圧回路３３を介して直流電力を入力する。昇圧回路３３は、操舵アシストＥＣＵ３０に制御されて、バッテリ３２からの入力電源電圧Ｅinを昇圧比Ｅｐに応じて昇圧して駆動回路３１に供給する。バッテリ３２から昇圧回路３３に供給される入力電源電圧Ｅinは、昇圧制御のために操舵アシストＥＣＵ３０に供給される。

操舵アシストＥＣＵ３０には、周辺監視電子制御ユニット４１（以下、周辺監視ＥＣＵ４１）、エンジン制御用電子制御ユニット４２（以下、エンジン制御ＥＣＵ４２）およびブレーキ制御用電子制御ユニット４３（以下、ブレーキ制御ＥＣＵ４３）が接続されている。

周辺監視ＥＣＵ４１は、レーザレーダ、超音波センサなどからなる周辺監視センサ４４からの前方障害物の検出信号を入力して、前方障害物までの距離および前方障害物の自車両中心線に対するヨー角ずれ量を計算する。エンジン制御ＥＣＵ４２は、エンジン装置４５の出力を制御するもので、操舵アシストＥＣＵ３０からの指示により、車両に対する駆動力を低減するためにエンジン装置４５によるエンジン出力を低減制御する。ブレーキ制御ＥＣＵ４３は、ブレーキ装置４６を制御するもので、操舵アシストＥＣＵ３０からの指示により、車両に対する制動力を発生するためにブレーキ装置４６を作動させる。なお、これらのエンジン制御ＥＣＵ４２およびブレーキ制御ＥＣＵ４３は、いずれも車両の走行を制限する本発明の走行制限手段を構成する。

次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。操舵アシストＥＣＵ３０は、イグニッションスイッチの投入後、図２のアシスト制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。このアシスト制御プログラムはステップＳ１０にて開始され、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１１にて、操舵トルクセンサ２２によって検出された操舵トルクＴｒ、環境温度センサ２３によって検出された環境温度Ｔｃ、基板温度センサ２４によって検出された基板温度Ｔｂ、車速センサ２５によって検出された車速Ｖ、および電流センサ３１ａによって検出されたモータ実電流Ｉｍを入力する。

前記ステップＳ１１の処理後、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１２にて、目標アシスト電流テーブルを参照して、前記入力した操舵トルクＴｒおよび車速Ｖに応じた目標アシスト電流Ｉas＊を計算する。目標アシスト電流テーブルは、操舵アシストＥＣＵ３０のＲＯＭ内に設けられたもので、図５に示すように、操舵トルクＴｒの増加に従って増加する目標アシスト電流Ｉas＊を記憶している。また、この目標アシスト電流Ｉas＊は、同一の操舵トルクＴｒに対して、車速Ｖが低くなるに従って大きな値を示す。なお、この目標アシスト電流テーブルを利用するのに代え、操舵トルクＴｒおよび車速Ｖに応じて変化する目標アシスト電流Ias＊を規定した関数を予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行により操舵トルクＴｒおよび車速Ｖに応じた目標アシスト電流Ｉas＊を計算するようにしてもよい。

次に、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１３にて、環境温度Ｔｃおよびモータ実電流Ｉｍを用いて、電動モータ１５の温度Ｔｍ（以下、単にモータ温度Ｔｍという）を推定演算する。このモータ温度Ｔｍは、詳しくは電動モータ１５のコイルの温度であり、電動モータ１５の故障（例えば、断線、短絡など）の原因となるものである。このモータ温度Ｔｍの推定演算について簡単に説明しておくと、基本的には、モータ実電流Ｉｍの２乗値を用いてコイルの発熱量を時間積分すると同時に、コイルの放熱および環境温度Ｔｃを考慮してモータ温度Ｔｍを推定する。

前記ステップＳ１３の処理後、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１４にて、第１電流制限テーブルを参照し、前記計算したモータ温度Ｔｍおよび衝突回避回数カウント値Ｎ（＝０〜Ｎmax）に応じて第１最大許容電流Ｉmax1を計算する。第1電流制限テーブルは、操舵アシストＥＣＵ３０のＲＯＭ内に設けられたもので、図６に示すように、衝突回避回数カウント値Ｎ（＝０〜Ｎmax）ごとに、電動モータ１５に流すことが可能な第１最大許容電流Ｉmax1を規定している。すなわち、第１最大許容電流Ｉmax1は、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(０)，Ｔmo(１)，Ｔmo(２)・・Ｔmo(Ｎmax)以下であれば所定の大きな値にそれぞれ設定され、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(０)，Ｔmo(１)，Ｔmo(２)・・Ｔmo(Ｎmax)を越えると徐々に減少するように設定されている。なお、制限開始温度Ｔmo(０)，Ｔmo(１)，Ｔmo(２)・・Ｔmo(Ｎmax)においては、Ｔmo(１)が最大で、Ｔmo(２)・・Ｔmo(Ｎmax)の順に小さくなり、Ｔmo(０)が最小である。衝突回避回数カウント値Ｎは、詳しくは後述するが、運転者が障害物との衝突を回避するために操舵ハンドル１１を緊急で操舵した回数を表すもので、初期には「０」に設定されている。

したがって、運転者による衝突回避操舵が行われていない状態では、衝突回避回数カウント値Ｎは「０」に設定されており、前記第１最大許容電流Ｉmax1の計算においては、第１最大許容電流Ｉmax1は、図６のグラフ中の通常操舵時（Ｎ＝０）によって規定される特性線に従ってモータ温度Ｔｍに対応した電流値に設定される。なお、この第１電流制限テーブルを利用するのに代え、モータ温度Ｔｍおよび衝突回避回数カウント値Ｎ（＝０〜Ｎmax）に応じて変化する第１最大許容電流Ｉmax1を規定した関数を予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行によりモータ温度Ｔｍおよび衝突回避回数カウント値Ｎに応じた第１最大許容電流Ｉmax1を計算するようにしてもよい。

次に、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１５にて、第２電流制限テーブルを参照し、前記入力した基板温度Ｔbおよび前述した衝突回避回数カウント値Ｎ（＝０〜Ｎmax）に応じて第２最大許容電流Ｉmax2を計算する。第２電流制限テーブルは、操舵アシストＥＣＵ３０のＲＯＭ内に設けられたもので、図７に示すように、衝突回避回数カウント値Ｎ（＝０〜Ｎmax）ごとに、電動モータ１５に流すことが可能な第２最大許容電流Ｉmax2を規定している。すなわち、第２最大許容電流Ｉmax2は、基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(０)，Ｔbo(１)，Ｔbo(２)・・Ｔbo(Ｎmax)以下であれば所定の大きな値にそれぞれ設定され、基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(０)，Ｔbo(１)，Ｔbo(２)・・Ｔbo(Ｎmax)を越えると徐々に減少するように設定されている。なお、制限開始温度Ｔbo(０)，Ｔbo(１)，Ｔbo(２)・・Ｔbo(Ｎmax)においては、Ｔbo(１)が最大で、Ｔbo(２)・・Ｔbo(Ｎmax)の順に小さくなり、Ｔbo(０)が最小である。

したがって、この場合も、運転者による衝突回避操舵が行われていない状態では、衝突回避回数カウント値Ｎは「０」に設定されており、前記第２最大許容電流Ｉmax2の計算においては、第２最大許容電流Ｉmax2は、図７のグラフ中の通常操舵時（Ｎ＝０）によって規定される特性線に従って基板温度Ｔbに対応した電流値に設定される。なお、この第２電流制限テーブルを利用するのに代え、基板温度Ｔbおよび衝突回避回数カウント値Ｎ（＝０〜Ｎmax）に応じて変化する第２最大許容電流Ｉmax2を規定した関数を予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行により基板温度Ｔbおよび衝突回避回数カウント値Ｎに応じた第２最大許容電流Ｉmax2を計算するようにしてもよい。

前記ステップＳ１５の処理後、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１６にて、第１最大許容電流Ｉmax1と第２最大許容電流Ｉmax2とを比較する。第１最大許容電流Ｉmax1が第２最大許容電流Ｉmax2以下であれば、ステップＳ１７にて、最大許容電流Ｉmaxを第１最大許容電流Ｉmax1に設定するとともに、テーブルフラグＴＢＬを“１”に設定する。一方、第１最大許容電流Ｉmax1が第２最大許容電流Ｉmax2よりも大きければ、ステップＳ１８にて、最大許容電流Ｉmaxを第２最大許容電流Ｉmax2に設定するとともに、テーブルフラグＴＢＬを“２”に設定する。なお、テーブルフラグＴＢＬは、“１”により第１電流制限テーブルによって規定される第１最大許容電流Ｉmax1が最大許容電流Ｉmaxとして採用されたことを表し、“２”により第２電流制限テーブルによって規定される第２最大許容電流Ｉmax2が最大許容電流Ｉmaxとして採用されたことを表す。これらのステップＳ１６〜Ｓ１８の処理により、最大許容電流Ｉmaxは第１最大許容電流Ｉmax1および第２最大許容電流Ｉmax2のうちの小さな側の値に設定されるとともに、最大許容電流Ｉmaxを規定するために現在採用されている電流制限テーブルの種類がテーブルフラグＴＢＬによって示される。

前記ステップＳ１７，Ｓ１８の処理後、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ１９〜Ｓ２１の処理により、電動モータ１５に流される電流を最大許容電流Ｉmax以下に制限する。すなわち、目標アシスト電流Ｉas＊が最大許容電流Ｉmax以下であれば、目標アシスト電流Ｉas＊がそのまま目標出力電流Ｉout＊として設定される。一方、目標アシスト電流Ｉas＊が最大許容電流Ｉmaxよりも大きいと、最大許容電流Ｉmaxが目標出力電流Ｉout＊として設定される。

次に、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ２２にて電動モータ１５に目標出力電流Iout＊が流れるように駆動回路３１を制御して、ステップＳ２３にてこのアシスト制御プログラムの実行を一旦終了する。なお、この駆動回路３１の制御においては、後述する昇圧制御により昇圧回路３３にて昇圧されて駆動回路３１に供給される昇圧電圧Ｅout（目標昇圧電圧Ｅout＊）が考慮される。この目標出力電流Iout＊に応じた電動モータ１５の駆動制御により、電動モータ１５はボールねじ機構１６を介してラックバー１４を軸線方向に目標出力電流Iout＊に応じた駆動力で駆動する。一方、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作は、ステアリングシャフト１２およびピニオンギヤ１３を介してラックバー１４に伝達され、ラックバー１４を軸線方向に駆動する。これにより、運転者が操舵ハンドル１１を回動操作して左右前輪ＦＷ１,ＦＷ２を操舵しようとすると、電動モータ１５により前記運転者による操舵ハンドル１１の回動操作がアシストされる。

このような操舵アシスト制御により、操舵トルクＴｒが大きくなるに従って目標出力電流Iout＊（目標アシスト電流Ｉas＊）は大きくなるので、運転者は小さな操舵力で左右前輪ＦＷ１,ＦＷ２を操舵することができる。また、車速Ｖが低くなるに従って目標出力電流Iout＊（目標アシスト電流Ｉas＊）は大きくなるので、高速走行時における車両の走行安定性が良好に保たれるとともに、低速走行時の車両の小回り性能も良好となる。さらに、電動モータ１５に流れる電流は前記目標出力電流Iout＊に規定され、この目標出力電流Iout＊はモータ温度Ｔｍおよび基板温度Ｔｂに応じて制限されているので、電動モータ１５、操舵アシストＥＣＵ３０、駆動回路３１、昇圧回路３３などに過熱による異常が発生することもない。

このようなアシスト制御プログラムの実行と並行して、操舵アシストＥＣＵ３０は、図３の昇圧制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この昇圧制御プログラムはステップＳ３０にて開始され、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ３１にて、バッテリ３２から昇圧回路３３に供給される入力電源電圧Ｅinを入力するとともに、操舵角センサ２１によって検出された操舵角θを入力する。なお、入力電源電圧Ｅinは、操舵アシストＥＣＵ内のＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換される。

次に、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ３２にて操舵角θを時間微分演算して、操舵速度ωを計算する。そして、ステップＳ３３〜Ｓ３５の処理により、前記計算した操舵速度ωが所定操舵速度ω１未満であれば高速操舵フラグＦＳＦを“０”に設定し、操舵速度ωが所定操舵速度ω１以上であれば高速操舵フラグＦＳＦを“１”に設定する。次に、ステップＳ３６，Ｓ３７の判定処理を実行する。ステップＳ３６の判定処理は、今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewにより操舵ハンドル１１が障害物との衝突を回避するための衝突回避操舵状態にあるかを判定するものである。なお、この今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewは、後述する衝突回避操舵判定プログラムの実行によって“１”または“０”に設定されるもので、“１”により衝突回避状態にあることを表し、“０”によりそれ以外の状態にあることを表す。ステップＳ３７の判定処理は、前記設定した高速操舵フラグＦＳＦにより操舵ハンドル１１が高速操舵状態にあるかを判定するものである。

そして、今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewおよび高速操舵フラグＦＳＦが共に“０”であって操舵ハンドル１１が通常操舵状態にあれば、ステップＳ３６，Ｓ３７にて共に「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３８にて、通常操舵時における入力電源電圧Ｅinに対する目標昇圧電圧Ｅout＊を規定した第１目標昇圧テーブル（図８の実線）を参照し、入力電源電圧Ｅinに応じた目標昇圧電圧Ｅout＊を計算する。今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewおよび高速操舵フラグＦＳＦがそれぞれ“０”，“１”であって操舵ハンドル１１が高速操舵状態にあれば、ステップＳ３６，Ｓ３７にて「Ｎｏ」、「Ｙｅｓ」とそれぞれ判定して、ステップＳ３９にて、高速操舵時における入力電源電圧Ｅinに対する目標昇圧電圧Ｅout＊を規定した第２目標昇圧テーブル（図８の破線）を参照し、入力電源電圧Ｅinに応じた目標昇圧電圧Ｅout＊を計算する。

今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが“１”であって操舵ハンドル１１が衝突回避操舵状態にあれば、ステップＳ３６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０にて、衝突回避操舵時における入力電源電圧Ｅinに対する目標昇圧電圧Ｅout＊を規定した第３目標昇圧テーブル（図８の一点鎖線）を参照し、入力電源電圧Ｅinに応じた目標昇圧電圧Ｅout＊を計算する。なお、これらの第１ないし第３目標昇圧テーブルを利用するのに代え、入力電源電圧Ｅinに応じて変化する目標昇圧電圧Ｅout＊をそれぞれ規定した関数を予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行により入力電源電圧Ｅinに応じた目標昇圧電圧Ｅout＊をそれぞれ計算するようにしてもよい。

前記ステップＳ３８〜Ｓ４０の処理後、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ４１にて、前記計算した目標昇圧電圧Ｅout＊を入力電源電圧Ｅinで除算することにより、昇圧比Ｅｐ（＝Ｅout＊／Ｅin）を計算する。そして、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ４２にて、昇圧回路３３における昇圧比を前記計算した昇圧比Ｅｐに制御して、ステップＳ４３にてこの昇圧制御プログラムを一旦終了する。なお、入力電源電圧Ｅinが所定の小さな電圧Ｅo以下であるとき（図８参照）、目標昇圧電圧Ｅout＊および昇圧比Ｅｐは共に「０」になり、この場合には昇圧回路３３の昇圧制御が行われない。

このような昇圧制御においては、操舵ハンドル１１の通常操舵状態、高速操舵状態および衝突回避操舵状態の順に昇圧比Ｅpが大きくなり、昇圧回路３３から駆動回路３１に供給される出力電源電圧がこの順に高くなる。したがって、操舵ハンドル１１の高速操舵時および衝突回避操舵時に電動モータ１５に流す電流量の増加にも対処できる。

さらに、前述のようなアシスト制御プログラムおよび昇圧制御プログラムの実行と並行して、操舵アシストＥＣＵ３０は、図４の衝突回避判定プログラムを所定の短時間ごとに実行している。この衝突回避プログラムの実行はステップＳ５０にて開始され、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ５１にて、操舵角センサ２１によって検出された操舵角θ、操舵トルクセンサ２２によって検出された操舵トルクＴｒ、前記計算されたモータ温度Ｔｍ、基板温度センサ２４によって検出された基板温度Ｔb、車速センサ２５によって検出された車速Ｖ、ならびに周辺監視ＥＣＵ４１によって計算された前方障害物までの距離および前方障害物の自車両中心線に対するヨー角ずれ量を入力する。そして、ステップＳ５２にて、前方障害物の検出および操舵ハンドルの操舵操作状況に基づいて、運転者が前方障害物への衝突を回避するための衝突回避操舵操作を行っているかを判定する。

この衝突回避操舵操作の判定においては、まず、次のような判定要素が計算される。すなわち、操舵アシストＥＣＵ３０は、周辺監視ＥＣＵ４１から入力した前方障害物までの距離を時間微分して自車両に対する前方障害物の相対速度を計算し、この相対速度と前方障害物までの距離とから自車両が前方障害物に衝突するまでの衝突余裕時間を計算する。また、前記入力した操舵角θおよび車速Ｖを用いて自車両の予測進路を推定し、この予測進路、前記入力した前方障害物までの距離および前方障害物のヨー角ずれ量を用いて、前方障害物の自車両の予測進路に対する横ずれ量を計算する。また、前記横ずれ量は運転者による操舵ハンドル１１の衝突回避操舵時には増加することに鑑みて、前記横ずれ量を時間微分して横ずれ量の変化率を計算する。また、運転者は衝突回避操舵時には操舵ハンドル１１を急に操舵操作することに鑑みて、前記入力した操舵角θおよび操舵トルクＴｒを微分演算することにより操舵速度ωおよび操舵トルクＴｒの微分値を計算する。

そして、操舵アシストＥＣＵ３０は、前記ステップＳ５２にて、前記計算結果に基づいて、運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作が前方障害物との衝突を回避するための衝突回避操舵であることを判定する。例えば、前記計算した衝突予測時間および横ずれ量がそれぞれ所定値未満であり、かつ前記計算した横ずれ量の変化率、操舵速度ωおよび操舵トルクＴｒの微分値がそれぞれ所定値以上であるとき、運転者によって操舵ハンドル１１が衝突回避操舵されたことが判定される。なお、これらの全ての判定要素は同時に成立しなくても、それらの一部の条件が成立したとき、前記衝突回避操舵ありと判定してもよい。また、これらの全ての判定要素のうちの一部の判定要素を省略して、前記衝突回避操舵を判定するようにしてもよい。そして、ステップＳ５２においては、この衝突回避操舵の判定がなされた場合には、前述した今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewを“１”に設定し、衝突回避操舵の判定がなされない場合には今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewを“０”に設定する。

前記ステップＳ５２の処理後、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ５３にて、今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが“１”であるかを判定する。いま、衝突回避操舵が判定されていなくて今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが“０”であれば、ステップＳ５３にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ５４〜Ｓ５７に進む。ステップＳ５４においては、前記図２のステップＳ１７の処理によって設定されているテーブルフラグＴＢＬが“１”であるかが判定され、テーブルフラグＴＢＬが“１”であれば、ステップＳ５５の判定処理を実行する。また、テーブルフラグＴＢＬが“１”でなければ、ステップＳ５６の判定処理を実行する。なお、この場合、テーブルフラグＴＢＬはモータ温度Ｔmおよび基板温度Ｔbのうちのいずれが最大許容電流Ｉmaxを現在規定しているかを表しており、モータ温度Ｔmが最大許容電流Ｉmaxを現在規定していれば、ステップＳ５５の判定処理が実行されることになる。一方、基板温度Ｔbが最大許容電流Ｉmaxを現在規定していれば、ステップＳ５６の判定処理が実行されることになる。

ステップＳ５５においては、前記入力したモータ温度Ｔｍが図６の制限開始温度Ｔmo(Ｎ)未満であるかを判定する。ステップＳ５６においては、前記入力した基板温度Ｔbが図７の制限開始温度Ｔbo(Ｎ)未満であるかを判定する。なお、この場合、変数「Ｎ」は前述した衝突回避回数カウント値である。衝突回避操舵が行われなければ、モータ温度Ｔｍは制限開始温度Ｔmo(Ｎ)未満であり、または基板温度Ｔbは制限開始温度Ｔbo(Ｎ)未満であり、ステップＳ５５またはＳ５６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５７にて衝突回避回数カウント値Ｎは「０」にクリアされる。なお、ステップＳ５５またはＳ５６にて「Ｎｏ」と判定されれば、ステップＳ６５の処理後、ステップＳ６６にてこの衝突回避操舵判定プログラムの実行を一旦終了する。ステップＳ６５においては、次回の衝突回避操舵判定プログラムの実行時に今回の操舵状態を利用するために、前回の操舵状態を表す前回衝突回避操舵フラグＫＳＦoldを今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが示す値に設定しておく。

一方、ステップＳ５２にて、前方障害物への衝突を回避するために操舵ハンドル１１が衝突回避操舵されて今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが“１”に設定されると、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ５３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５８に進む。ステップＳ５８においては、前回衝突回避操舵フラグＫＳＦoldが“０”であるかを判定する。このステップＳ５８の判定処理は、前記ステップＳ５３との判定処理と合わせて、操舵ハンドル１１の衝突回避操舵が続行中であるか、新たに開始されたかを判定するものである。すなわち、操舵ハンドル１１の衝突回避操舵が新たに開始された場合には、今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが“１”であり、かつ前回衝突回避操舵フラグＫＳＦoldが“０”であるので、ステップＳ５３，Ｓ５８にてそれぞれ「Ｙｅｓ」と判定され、ステップＳ５９〜Ｓ６１の判定処理が実行される。なお、衝突回避操舵が続行中である場合には、今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewおよび前回衝突回避操舵フラグＫＳＦoldは共に“１”であるので、ステップＳ５８にて「Ｎｏ」と判定されて、プログラムはステップＳ６５に進められる。

ステップＳ５９の判定処理は、前記ステップＳ５４の判定処理と同様に、テーブルフラグＴＢＬにより、モータ温度Ｔmおよび基板温度Ｔbのうちのいずれが最大許容電流Ｉmaxを現在規定しているかを判定するものである。モータ温度Ｔmが最大許容電流Ｉmaxを規定していて、テーブルフラグＴＢＬが“１”であれば、ステップＳ５９に「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ６０の判定処理を実行する。一方、基板温度Ｔbが最大許容電流Ｉmaxを規定していて、テーブルフラグＴＢＬが“２”であれば、ステップＳ５９に「Ｎｏ」と判定してステップＳ６１の判定処理を実行する。ステップＳ６０においては、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)以上であるかを判定する。ステップＳ６１においては、基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)以上であるかを判定する。モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)未満であり、または基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)未満であれば、ステップＳ６０またはＳ６１にて「Ｎｏ」と判定されて、前述したステップＳ６５の処理後、ステップＳ６６にてこの衝突回避操舵判定プログラムの実行が終了される。したがって、この場合には、前述した操舵アシスト制御が続行する。

しかし、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)以上であり、または基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)以上であれば、操舵アシストＥＣＵ３０は、ステップＳ６０またはＳ６１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６２にて衝突回避回数カウント値Ｎに「１」を加算する。そして、衝突回避回数カウント値Ｎが所定の最大値Ｎmax以下であることを条件にステップＳ６３にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ６５の処理を経てステップＳ６６にてこの衝突回避操舵判定プログラムの実行を終了する。

この衝突回避回数カウント値Ｎの増加は、前記図２のアシスト制御プログラムのステップＳ１４，Ｓ１５の処理によってモータ温度Ｔｍおよび基板温度Ｔｂに応じた第１および第２最大許容電流Ｉmax1，Ｉmax2の決定時に用いられる第１および第２電流制限テーブルの特性の切り換えを意味する。具体的には、この衝突回避回数カウント値Ｎが「０」から「１」に変化すると、最大許容電流Ｉmaxの特性（すなわち第１および第２最大許容電流Ｉmax1，Ｉmax2）は、通常操舵時（Ｎ＝０）の特性線から初回衝突回避操舵時（Ｎ＝１）の特性線に従ったものに切換えられる（図６，７参照）。その結果、電動モータ１５への最大許容電流Ｉmaxが大きく緩和され、電動モータ１５に大きな回転トルクを発生させることができ、運転者は操舵ハンドル１１を軽快に操舵操作できるようになるので、自車両が前方障害物に衝突することを回避し易くなる。

この点についてさらに説明を加えると、前方障害物への衝突回避のために操舵ハンドル１１が急操舵されると、操舵トルクＴｒの上昇に伴って目標アシスト電流Ｉas＊が大きな値に設定されて電動モータ１５に大きな電流が流れる結果、モータ温度Ｔｍおよび基板温度Ｔｂは上昇する。このモータ温度Ｔｍおよび基板温度Ｔｂの上昇によっても、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)未満であり、または基板温度Ｔｂが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)未満であれば、ステップＳ６２の処理は実行されないので、衝突回避回数カウント値Ｎは増加することはなく、最大許容電流Ｉmaxの特性線は切換えられずに最大許容電流Ｉmaxは緩和されない。しかし、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)以上になり、または基板温度Ｔｂが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)以上になって、目標アシスト電流Ｉas＊すなわち電動モータ１５に流す必要のある電流が制限されることが生じる場合には、衝突回避回数カウント値Ｎが増加して、最大許容電流Ｉmaxの特性線は切換えられて最大許容電流Ｉmaxは緩和される。したがって、運転者は操舵ハンドル１１を軽快に操舵操作することができ、車両が障害物へ衝突することを回避し易くなる。一方、この最大許容電流Ｉmaxの緩和は、電動モータ１５に流れる電流を無制限に大きく許容するものではないので、電動モータ１５、操舵アシストＥＣＵ３０、駆動回路３１、昇圧回路３３などの極端な過熱を避けることができ、電動モータ１５、操舵アシストＥＣＵ３０、駆動回路３１、昇圧回路３３などが過熱のために異常になることもない。

なお、前記緊急の衝突回避操舵が継続している状態では、前述のようにステップＳ５３にて「Ｙｅｓ」と判定されるが、ステップＳ５８にて「Ｎｏ」と判定されるので、ステップＳ５９〜Ｓ６３の処理が実行されることはなく、衝突回避回数カウント値Ｎは増加されない。一方、前記緊急の衝突回避操舵が一旦終了すると、ステップＳ５２にて今回衝突回避操舵フラグＫＳＦnewが“１”に設定されるので、ステップＳ５３の「Ｎｏ」との判定の結果、プログラムはステップＳ５４〜Ｓ５７に進められる。この場合、前述のように、モータ温度Ｔｍは制限開始温度Ｔmo(Ｎ)以上であり、または基板温度Ｔbは制限開始温度Ｔbo(Ｎ)以上であれば、ステップＳ５５またはＳ５６にて「Ｎｏ」と判定されて、衝突回避回数カウント値Ｎは以前の値に維持される。しかし、前記緊急の衝突回避操舵によって自車両と前方障害物との衝突が回避され、しばらくの間、操舵ハンドル１１が衝突回避操舵されるようなことがなければ、モータ温度Ｔｍおよび基板温度Ｔｂは低下して、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)未満になり、または基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)未満になり、この場合には、ステップＳ５５にて衝突回避回数カウント値Ｎは「０」にクリアされる。

また、前述した衝突回避操舵では、自車両と前方障害物との衝突を回避できない場合には、運転者は操舵ハンドル１１をふたたび衝突回避操舵する。なお、この場合、衝突回避回数カウント値Ｎは「０」に未だクリアされていないものとする。再度の衝突回避操舵は、ステップＳ５２，Ｓ５３，Ｓ５８の処理により検出され、モータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)以上であり、または基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)以上であることを条件に、ステップＳ６２，Ｓ６３の処理により、衝突回避回数カウント値Ｎは最大値Ｎmaxに達するまで増加する。したがって、電動モータ１５に対する最大許容電流Ｉmaxは、初回衝突回避操舵時（Ｎ＝１）の特性線から順次図６，７の左側の特性線に切換えられる。その結果、この場合には、電動モータ１５の最大許容電流Ｉmaxは通常操舵時に比べれば緩和されるが、前回の衝突回避操舵時に比べて厳しく制限される側に切換えられる。

すなわち、１回の衝突回避操舵によって電動モータ１５に対する最大許容電流Ｉmaxの制限が既に通常操舵時に比べて緩和されている状態で、さらに衝突回避操舵が１回または複数回行われた場合には、既に緩和されている制限条件に比べて厳しい制限条件のもとで電動モータ１５に対する最大許容電流Ｉmaxが緩和される。したがって、１回の衝突回避操舵によって障害物との障害が回避されずに、再度衝突回避操舵が行われた場合でも、電動モータ１５に流れる電流が大きく緩和され続けることがなく、電動モータ１５、操舵アシストＥＣＵ、駆動回路３１、昇圧回路３３などの過度の過熱が適切に防止される。

そして、衝突回避回数カウント値Ｎが増加し続けた後においても、緊急の衝突回避操舵が一旦終了し、かつモータ温度Ｔｍが制限開始温度Ｔmo(Ｎ)未満になり、または基板温度Ｔbが制限開始温度Ｔbo(Ｎ)未満になれば、ステップＳ５２〜Ｓ５７の処理により、衝突回避回数カウント値Ｎは「０」にクリアされる。しかし、緊急の衝突回避操舵が繰り返し行われて、ステップＳ５２，Ｓ５３，Ｓ５８〜Ｓ６２の処理により、衝突回避回数カウント値Ｎが増加して最大値Ｎmaxを超えると、ステップＳ６３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６４においては、操舵アシストＥＣＵ３０は、エンジン制御ＥＣＵ４２およびブレーキ制御ＥＣＵ４３に走行制限の指示を出力する。

エンジン制御ＥＣＵ４２は、エンジン装置４５の出力を制御して、車両に対する駆動力を低減するためにエンジン装置４５によるエンジン出力を低減制御する。ブレーキ制御ＥＣＵ４３は、ブレーキ装置４６を制御して、車両に対する制動力を発生するためにブレーキ装置４６を作動させる。そして、この場合には、電動モータ１５に対する最大許容電流Ｉmaxの特性はこれ以上切換えられない。なお、これらのエンジン制御ＥＣＵ４２およびブレーキ制御ＥＣＵ４３による走行制限に関しては、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。

このように、運転者が操舵ハンドル１１を何回も衝突回避操舵したにもかかわらず、前方障害物への衝突を回避できず、ふたたび衝突回避操舵がなされた場合には、車両の走行が制限される。そして、この場合には、電動モータ１５に対する最大許容電流Ｉmaxがさらに緩和されることはないので、電動モータ１５、操舵アシストＥＣＵ３０、駆動回路３１、昇圧回路３３などの過熱が避けられ、電動モータ１５、操舵アシストＥＣＵ３０、駆動回路３１、昇圧回路３３などの過熱による異常発生が確実に回避される。

さらに、本発明は上記実施形態およびその変形例に限定されることなく、本発明の目的の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

たとえば、上記実施形態においては、推定したモータ温度Ｔmおよび基板温度Ｔbに応じて電動モータ１５に流れる電流を制限するようにした。しかし、モータ温度Ｔmおよび基板温度Ｔbのうちの一方のみの温度に応じて電動モータ１５に流れる電流を制限するようにしてもよい。この場合、図２のアシスト制御プログラムにおいては、ステップＳ１４またはＳ１５の処理の一方を省略するとともに、ステップＳ１６の処理も省略し、ステップＳ１７またはＳ１８の一方の処理により最大許容電流Ｉmaxを設定するようにすればよい。また、図４の衝突回避操舵判定プログラムにおいても、ステップＳ５４，Ｓ５９の処理を省略するとともに、ステップＳ５５，Ｓ５６のうちの一方およびステップＳ６０，Ｓ６１の一方の処理を省略するようにすればよい。

また、モータ温度Ｔmおよび基板温度Ｔbに代えまたは加えて、電動モータ１５を制御するための回路装置の温度に応じても電動モータ１５に流れる電流を制限するようにしてもよい。すなわち、駆動回路３１を構成する回路素子としてのパワートランジスタ、昇圧回路３３を構成する回路素子としての昇圧コイルおよびパワートランジスタの温度に応じて電動モータ１５に流れる電流を制限するようにしてもよい。この場合、図６，７の第１および第２最大許容電流テーブルと同様に形成されて、これらの回路素子の温度に応じた最大許容電流を規定する最大許容電流テーブルを用意しておくとともに、これらの回路素子の温度を検出して、上記図２のアシスト制御プログラムにおいては、ステップＳ１４，Ｓ１５と同様な処理により、これらの回路素子の温度に応じた最大許容電流を計算する。そして、ステップＳ１６〜S１８と同様な処理により、前記計算された最大許容電流のうちで最も小さな最大許容電流を最大許容電流Ｉmaxとして設定するとともに、採用した最大許容テーブルの表す変数を設定しておく。そして、図４の衝突回避操舵判定プログラムにおいては、ステップＳ５４〜Ｓ５６およびステップＳ５９〜Ｓ６１と同様な処理により、採用した最大許容電流テーブルの表す変数により規定される最大許容電流テーブルの制限開始温度と、同最大許容電流テーブルに関係した検出温度とを比較して、衝突回避回数カウント値Ｎのクリアおよびカウントアップを制御するようにすればよい。

本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。 図１の操舵アシストＥＣＵにより実行されるアシスト制御プログラムを示すフローチャートである。 図１の操舵アシストＥＣＵにより実行される昇圧制御プログラムを示すフローチャートである。 図１の操舵アシストＥＣＵにより実行される衝突回避操舵判定プログラムを示すフローチャートである。 図１の操舵アシストＥＣＵに設けられた目標アシスト電流テーブルに記憶されている操舵トルク、車速および目標アシスト電流の関係を示すグラフである。 図１の操舵アシストＥＣＵに設けられた第１電流制限テーブルに記憶されているモータ温度と最大許容電流との関係を示すグラフである。 図１の操舵アシストＥＣＵに設けられた第２電流制限テーブルに記憶されている基板温度と最大許容電流との関係を示すグラフである。 図１の操舵アシストＥＣＵに設けられた第１ないし第３目標昇圧テーブルに記憶されている入力電源電圧と目標昇圧電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオンギヤ、１４…ラックバー、１５…電動モータ、２１…操舵角センサ、２２…操舵トルクセンサ、２５…車速センサ、３０…操舵アシストＥＣＵ、３１…駆動回路、４１…周辺監視ＥＣＵ、４２…周辺監視センサ、４２…エンジン制御ＥＣＵ，４３…ブレーキ制御ＥＣＵ

Claims (6)

1. 操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータと、
   車両の運転状態に応じて前記電動モータに流す目標アシスト電流を決定する目標アシスト電流決定手段と、
   前記決定された目標アシスト電流の大きさを前記電動モータまたは同電動モータを制御するための回路装置の過熱保護のために制限する電流制限手段と、
   前記電流制限手段によって制限された目標アシスト電流を前記電動モータに流して前記電動モータを駆動制御する駆動制御手段とを備えた車両の操舵アシスト装置において、
   障害物との衝突を回避するための運転者による衝突回避操舵を操舵速度の微分値または操舵トルクの微分値に基づいて判定する衝突回避操舵判定手段と、
   前記衝突回避操舵判定手段によって衝突回避操舵が判定されたとき前記電流制限手段による目標アシスト電流の大きさの制限条件を緩和する制限緩和手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
2. 前記衝突回避操舵判定手段は、
   前方障害物を検出する障害物検出手段を有し、
   前記障害物検出手段による前方障害物の検出と、前記操舵速度の微分値または操舵トルクの微分値が所定値以上であることとを条件に前記衝突回避操舵を判定する請求項１に記載した車両の操舵アシスト装置。
3. 前記電流制限手段は、
   前記電動モータまたは同電動モータを制御するための回路装置の温度を検出する温度検出手段を有し、
   前記検出された温度が高くなるに従って目標アシスト電流を小さく制限する請求項１または２に記載した車両の操舵アシスト装置。
4. 前記制限緩和手段は、既に目標アシスト電流の大きさの制限条件が緩和されている状態で、前記衝突回避操舵判定手段によってさらに衝突回避操舵が判定された場合には、前記既に緩和されている制限条件に比べて厳しい制限条件のもとで前記目標アシスト電流の大きさの制限条件を緩和する請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵アシスト装置。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、さらに
   前記衝突回避操舵判定手段によって衝突回避操舵が判定された回数が所定回数以上になったとき、車両走行を制限する走行制限手段を設けたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
6. 前記走行制限手段は、車両を制動させ、または車両の駆動力を減少させるものである請求項５に記載した車両の操舵アシスト装置。

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