CN116325297A - 电池组件 - Google Patents

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Abstract

一种电池组件，包括多个电池单元(U)，每个所述电池单元(U)包括一个或多个电池(30)，相邻的所述电池单元(U)能拆卸地连接且彼此电连接，所述电池单元(U)内形成有供冷却液通过的冷却液流道(C)，且多个所述电池单元(U)的冷却液流道(C)彼此导通。

Description

电池组件 技术领域
本发明涉及电池领域，且特别地涉及一种电池组件。
背景技术
对于例如混合动力车辆或者纯电动车辆，其通常需要使用高电压的电池。
一种可能的提供高电压电池的方法是将多个低电压的电池(也称为电芯)串并联，从而形成一个高电压的电池组件。通常对于生产而言，需要先根据需要使用导线将合适数量的电芯串并联，之后将串并联在一起的多个电芯收容于一个的框架(或者说壳体)内，以方便使用。该电池组件存在如下缺点：
(i)例如当电池由于老化或发生故障而需要更换时，需要拆开、甚至是以破坏性的方式拆开外部的壳体，工序复杂、成本高；
(ii)壳体的形状是固定的，这在很大程度上限制了电池组件的形状，例如当车辆用于安装电池组件的空间有限时，很难改变电池组件的形状以适应安装的实际需求；
(iii)为满足电池组件的散热需要，通常需要为电池组件额外设置散热系统，这将占用很多的空间。
发明内容
本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种电池组件。
本发明提供一种电池组件，包括多个电池单元，每个所述电池单元包括 一个或多个电池，相邻的所述电池单元能拆卸地连接且彼此电连接，所述电池单元内形成有供冷却液通过的冷却液流道，且多个所述电池单元的冷却液流道彼此导通。
在至少一个实施方式中，所述多个电池单元以首尾相接的方式串联地连接在一起。
在至少一个实施方式中，相邻的所述电池单元能够相对转动。
在至少一个实施方式中，所述电池单元包括壳体和基座，所述壳体安装于所述基座，所述冷却液能在所述壳体和所述基座之间流动，
相邻的所述电池单元的所述基座彼此相连，所述电池被收容于所述壳体。
在至少一个实施方式中，所述基座包括基座主体，相邻所述电池单元的连接方向为第一方向，在所述第一方向上，所述基座主体的两个端部分别形成基座凸部和基座凹部，两个相邻的所述基座主体中一者的所述基座凸部嵌入另一者的所述基座凹部而彼此连接。
在至少一个实施方式中，在与所述第一方向相垂直的第二方向上，铰接销穿过彼此嵌合的所述基座凸部和所述基座凹部而使相邻的两个所述基座主体能够相对转动地连接。
在至少一个实施方式中，每个所述电池单元的所述基座凸部和所述基座凹部在所述第一方向上间隔开地设置，所述壳体夹设在所述基座凸部和所述基座凹部之间。
在至少一个实施方式中，所述基座凸部内形成有作为所述冷却液流道的一部分的基座第一通道，所述基座第一通道在所述基座主体的表面形成有基座第一通道外开口和基座第一通道内开口，
所述基座凹部内形成有作为所述冷却液流道的一部分的基座第二通道， 所述基座第二通道在所述基座主体的表面形成有基座第二通道外开口和基座第二通道内开口，
两个相邻的所述基座主体中一者的所述基座第一通道外开口与另一者的基座第二通道外开口相连接，
每个所述基座主体的所述基座第一通道内开口和基座第二通道内开口相对地设置，并向位于所述壳体的所述冷却液流道开放。
在至少一个实施方式中，所述壳体包括壳主体，所述壳主体内形成有作为所述冷却液流道的一部分的壳体通道，
在所述第一方向上，所述壳体通道向位于所述壳主体的两侧的所述基座凸部和所述基座凹部分别开放而形成壳通道第一口和壳通道第二口。
在至少一个实施方式中，在所述第一方向上，所述壳主体的分别朝向两侧的所述基座凸部和所述基座凹部的两个面部分地向内凹进而分别形成第一槽和第二槽，
所述基座凸部部分地嵌入所述第一槽，所述基座凹部部分地嵌入所述第二槽。
在至少一个实施方式中，所述基座还包括基座嵌件，所述基座嵌件夹设在所述基座主体和所述壳主体之间，所述基座嵌件用于安装实现电连接的部件。
在至少一个实施方式中，所述壳体内形成有用于容纳所述电池的电池腔，所述电池腔与所述冷却液流道不导通。
在至少一个实施方式中，所述壳体还包括壳端盖，所述壳端盖用于在所述电池腔的一端封闭所述电池腔。
在至少一个实施方式中，所述壳体还包括锁扣组件，所述锁扣组件用于控制所述壳端盖的开闭。
在至少一个实施方式中，相邻的所述电池单元通过柔性连接件实现电连接。
在至少一个实施方式中，在相邻所述电池单元的连接方向上，所述电池组件的位于两个端部的电池单元分别与入口模块和出口模块相连，
所述入口模块用于使冷却液流入所述冷却液流道，所述出口模块用于使冷却液流出所述冷却液流道。
根据本发明的电池组件结构简单、模块化程度高、散热性好。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的电池组件的示意图。
图2是根据本发明的一个实施方式的电池组件的一个电池单元的分解示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式的包括两个电池单元的电池组件的剖视图。
图4是根据本发明的一个实施方式的电池单元的壳主体的剖视图。
图5是根据本发明的一个实施方式的电池单元的基座主体的剖视图。
附图标记说明：
10壳体；11壳主体；111电池腔；112壳通道；112a壳通道第一口；112b壳通道第二口；113第一槽；114第二槽；115底槽；116锁扣槽；116a锁止孔；11a凹部；
12壳端盖；120电触点；121第一半盖；122第二半盖；123盖销；
13锁扣组件；131基片；132活动扣；132a螺钉孔；133弹性件；
20基座；21基座主体；21a基座凸部；21b基座凹部；21d基座底部；
211基座第一通道；211a基座第一通道内开口；211b基座第一通道外开口；212基座第二通道；212a基座第二通道内开口；212b基座第二通 道外开口；
213内销孔；214外销孔；214b内螺纹；215阶梯孔；216侧孔；
22基座嵌件；220嵌件主体；221嵌件凸台；22a嵌件孔；
23基座密封盖；24电连接端子；25弹簧；
30电池；40铰接销；40b外螺纹；50柔性连接件；60外端子；
U电池单元；W1入口模块；W2出口模块；W10冷却液流入口；W20冷却液流出口；C冷却液流道；
D1第一方向；D2第二方向。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
参照图1至图5，介绍根据本发明的电池组件。
首先，参照图1，根据本发明的电池组件包括入口模块W1、出口模块W2和多个电池单元U。相邻的电池单元U首尾相连而形成链状的电池组件。链状的电池组件的长度方向，或者说是相邻的电池单元U的连接方向在本文中也被称为第一方向D1。电池组件在第一方向D1上的两个端部分别为入口模块W1和出口模块W2。
电池组件集成有用于蓄电的电芯(在下文中也被称为电池30)和用于供冷却液通过的冷却液流道C(参照例如图3)。
电池30安装于每个电池单元U内，且位于每个电池单元U的冷却液流道C是互相导通的。冷却液可以从入口模块W1进入电池组件，在流经每个电池单元U后从出口模块W2流出；例如，可以在入口模块W1和出口模块W2之间 设置用于泵送冷却液的泵以促进冷却液的流动，或者可以在入口模块W1的上游或在出口模块W2的下游设置泵。
在本实施方式中，相邻的电池单元U能相对转动地连接，从而能够根据需要调整整个电池组件的形状，使电池组件适应实际安装空间。
此外，由于电池单元U以模块化的形式例如彼此串联而形成电池组件，因此可以根据需要灵活地使用不同数量的电池单元U，以构成具有不同电压值的电池组件。
图2是单个电池单元U的分解图。参照图2，电池单元U包括壳体10、基座20、电池30和铰接销40。电池30容纳于壳体10内，基座20用于固定壳体10，相邻的电池单元U相连于基座20。
壳体10包括壳主体11以及安装于壳主体11的壳端盖12和锁扣组件13。
同时结合图3和图4，壳主体11呈大致长方体形状，壳主体11的内部形成有电池腔111和壳通道112。
电池腔111用于容纳电池30。在本实施方式中，每个电池单元U具有两个电池30、相应具有两个电池腔111。电池腔111在与第一方向D1相垂直的第二方向D2上贯通。
壳通道112参与构成电池单元U的冷却液流道C。壳通道112在壳主体11的第一方向D1的两个端部分别形成一个开口，即壳通道第一口112a和壳通道第二口112b，这两个开口用于与下文将进一步介绍的位于基座主体21的开口相导通，以实现冷却液在壳主体11和基座主体21内的流通。
优选地，壳通道112对每个电池腔111均形成环绕，以提高对电池30的冷却效果。
接下来介绍形成于基座20的冷却液流道C的部分区段及其与壳通道112的配合关系。
同时参照图2、图3和图5，基座20包括基座主体21以及安装于基座主体21的基座嵌件22、基座密封盖23、电连接端子24和弹簧25。
基座主体21具有基座底部21d、以及在第一方向D1上位于基座底部21d的两端的基座凸部21a和基座凹部21b。基座底部21d、基座凸部21a和基座凹部21b形成框架结构而能夹持壳主体11。具体地，在第一方向D1上，壳主体11被夹设在基座凸部21a和基座凹部21b之间。
优选地，壳主体11的分别朝向基座凸部21a和基座凹部21b的面部分地向内凹进而分别形成第一槽113和第二槽114，且第一槽113和第二槽114均向壳主体11的朝向基座底部21d的端部开放。从而在壳主体11被夹设在基座凸部21a和基座凹部21b之间的同时，基座凸部21a被部分地嵌入第一槽113、基座凹部21b部分地嵌入第二槽114，一方面确保了壳主体11相对于基座主体21在周向上的定位，另一方面也增加了壳主体11与基座主体21的配合的紧密程度、增强了分别位于壳主体11和位于基座主体21的冷却液流道C的对接区段的密封程度。
相邻的基座主体21以一者的基座凸部21a嵌入另一者的基座凹部21b的形式连接在一起。
在本实施方式中，基座凸部21a内形成有在第二方向D2上贯通的内销孔213，基座凹部21b内形成有在第二方向D2上贯通的外销孔214，当一个基座主体21的基座凸部21a嵌入另一个基座主体21的基座凹部21b后，内销孔213和外销孔214彼此对齐且导通成一个完整的销孔。铰接销40伸入上述销孔内，使相邻的两个基座主体21形成铰接、或者说可相对转动的连接结构。
优选地，在第二方向D2上，外销孔214内部分地形成有内螺纹214b，相应地，铰接销40也部分地形成有外螺纹40b，通过外螺纹40b和内螺纹214b的螺合，实现铰接销40与基座主体21的固定。
基座凸部21a内形成有基座第一通道211，基座凹部21b内形成有基座第二通道212，基座第一通道211和基座第二通道212均是冷却液流道C的一部分。
基座第一通道211在基座凸部21a的表面形成基座第一通道内开口211a和基座第一通道外开口211b，基座第二通道212在基座凹部21b的表面形成基座第二通道内开口212a和基座第二通道外开口212b。
基座第一通道内开口211a和基座第二通道内开口212a相对地设置，分别用于与嵌设在该基座主体21内的壳主体11的壳通道第一口112a和壳通道第二口112b相导通地对接。从而能实现冷却液在壳体10和基座20之间的流动。
优选地，在基座第一通道内开口211a与壳通道第一口112a相对接的区域的外周、在壳主体11和基座主体21之间设有第一密封圈S1，在基座第二通道内开口212a与壳通道第二口112b相对接的区域的外周、在壳主体11和基座主体21之间设有第二密封圈S2。
基座第一通道外开口211b用于与位于相邻的基座主体21的基座第二通道外开口212b导通，以实现冷却液在相邻的电池单元U之间的流通。
在本实施方式中，基座第一通道外开口211b位于基座凸部21a的在第二方向D2上的两个端面，即，在每个基座凸部21a上形成有两个彼此背向的基座第一通道外开口211b。基座第一通道外开口211b呈环形且环绕内销孔213。相应地，基座第二通道外开口212b有两个，且分别位于基座凹部21b的凹进区域上的两个彼此相对的面上。基座第二通道外开口212b呈环形且环绕外销孔214。
优选地，在基座凸部21a与基座凹部21b之间、在基座第一通道外开口211b(或者说基座第二通道外开口212b)的内周侧和外周侧分别设有第三密封圈S3和第四密封圈S4。
参照上文介绍的相邻的基座主体21之间的转动连接结构以及冷却液流道C的设置方式，位于电池组件的两个端部的入口模块W1和出口模块W2具有类似的连接结构和流道设置方式。可以简单地理解为，入口模块W1和出口模块W2的与相邻基座主体21的连接部分的结构分别类似于基座凹部21b和基座凸部21a，在此不作赘述。入口模块W1和出口模块W2还分别提供了冷却液流入口W10和冷却液流出口W20，以方便电池组件与外部的冷却液循环系统对接。
接下来，介绍电池组件内部的电连接结构和其它辅助结构。
参照图2至图5，基座嵌件22夹设在壳主体11和基座主体21之间，且基座嵌件22部分地嵌设在壳主体11内、部分地嵌设在基座底部21d内。
基座嵌件22包括嵌件主体220和朝背离壳主体11的方向凸出于嵌件主体220的两个嵌件凸台221，从而使得基座嵌件22具有阶梯结构。
基座底部21d内形成在第二方向D2上贯通的阶梯孔215，嵌件凸台221以及嵌件主体220的部分嵌入阶梯孔215而相对于基座主体21得到定位。
优选地，通过穿过基座底部21d而伸入基座嵌件22的螺钉b1实现基座嵌件22和基座主体21的固定。
壳主体11的朝向基座底部21d的面部分地内凹而形成底槽115。嵌件主体220部分地嵌入底槽115而相对于壳主体11得到定位。
优选地，通过穿过基座嵌件22而伸入壳主体11的螺钉b2实现基座嵌件22和壳主体11的固定。
于是，通过基座嵌件22与壳主体11和基座主体21的连接，也实现了壳主体11与基座主体21的固定。
基座嵌件22内形成有两个在第二方向D2上贯通的嵌件孔22a，嵌件孔22a用于安装弹簧25。
嵌件凸台221的背离嵌件主体220的面例如通过螺钉b3固定有两个电连接端子24。弹簧25容纳于嵌件孔22a内并与电连接端子24相连。在自然状态下，弹簧25部分地伸至电池腔111，从而当电池30置入电池腔111后，电池30能压缩弹簧25而使电池30与电路连接更可靠。
在本实施方式中，电连接端子24部分地容纳在阶梯孔215内，并部分地从分别位于基座底部21d的两个侧壁的侧孔216伸出，以与相邻的电池单元U实现电连接。
阶梯孔215的背离壳主体11的端部由基座密封盖23封闭以确保例如绝缘等安全性。例如，使用螺钉b4连接基座密封盖23和基座主体21。优选地，基座密封盖23和基座主体21之间设有第五密封件S5。
而对于电池单元U在第二方向D2上的另一个端部，即壳主体11的背离基座底部21d的一端，该端部设有用于封闭电池腔111的壳端盖12和控制壳端盖12的开闭的锁扣组件13。
壳端盖12包括两个半盖(第一半盖121和第二半盖122)和盖销123。盖销123固定于壳主体11，第一半盖121和第二半盖122均通过盖销123实现与壳主体11的铰接。每个半盖用于覆盖一个电池腔111。每个半盖内形成有一个与电池30的正极或负极相接触的电触点120，位于两个半盖的两个电触点120电连接。例如，两个半盖的制作材料均包括金属片，两个金属片在铰接部位相接触而实现电连接。当然，为保证电池组件相对于外部的绝缘，可以在壳端盖12的朝向外部的面上覆盖绝缘层。当两个半盖均闭合，一个电池单元U内的两个电池被串联在一起。
每个半盖的闭合受一个锁扣组件13的控制，锁扣组件13包括基片131、活动扣132和弹性件133。
壳主体11在第一方向D1上的两个端部分别形成一个用于容纳锁扣组件 13的锁扣槽116。
基片131例如通过螺钉b5固定于壳主体11，基片131和活动扣132通过弹性件133(例如弹簧)连接在一起。在自然状态下，弹性件133处于轻微的压缩状态、并向活动扣132施加弹力，使得活动扣132向着半盖所在的一侧部分地伸出锁扣槽116而将半盖扣住。当需要打开半盖时，可以拨动活动扣132、使弹性件133进一步压缩，从而使活动扣132与半盖分离。
优选地，为了在使用过程中确保半盖的闭合，在活动扣132上设置螺钉孔132a，并在壳主体11上设置锁止孔116a，锁止孔116a与螺钉孔132a在活动扣132对半盖锁止的状态下对齐。通过使用穿过锁止孔116a和螺钉孔132a的螺钉b6，可以将活动扣132固定在锁止位置。当需要打开半盖时，可以卸下螺钉b6。
优选地，在每个电池30的外周、在壳端盖12和壳主体11之间设有第六密封圈S6。
相邻的电池单元U之间通过柔性连接件50实现电连接。柔性连接件50将相邻的电池单元U的相邻的两个电连接端子24连接在一起，从而实现相邻的电池单元U的电池30的串联。
位于电池组件的两个端部的两个电连接端子24可以通过柔性连接件50分别与一个外端子60相连，两个外端子60分别用作为电池组件的正极端子和负极端子。
优选地，柔性连接件50包括导体和表面的绝缘层，以保证电池组件与外部的绝缘。柔性连接件50所具有的柔性使其能适应相邻的电池单元U所形成的不同角度。
可选地，柔性连接件50也具有一定的刚性，使得其在能够被弯折的情况下，还能抵抗一定的形变，以辅助相邻的两个电池单元U保持在一定的角度， 从而使整个电池组件具有较稳定的形状。
优选地，为方便壳体10与基座20的安装与拆卸，壳主体11的表面部分地凹进而形成方便作业者抓持的凹部11a。
下面简单说明本发明的上述实施方式的部分有益效果。
(i)电池30能容易地装入壳体10或从壳体10内取出，从而例如当电池30老化或发生故障而需要更换电池30时，操作非常方便。
(ii)用于容纳电池30的框架(包括壳体10和基座20等)不仅能为多个电池30提供结构上的(机械的)连接，还实现了多个电池30的电连接。
(iii)用于容纳电池30的框架(包括壳体10和基座20等)不仅为电池30提供了结构上的(机械的)连接，而且在框架中集成了冷却液流道，在可以有效冷却电池30的情况下，减小了整个电池组件的体积。
(iv)壳端盖12的两个半盖相连，可以实现对单个电池单元U内的两个电池30的电连接。
(v)电池组件所包括的电池单元U的数量可以根据需要灵活调整，以满足不同的电压或电流的需要。
(vi)电池组件呈链状而能改变外形，可以适应不同的安装空间的需要。
应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。例如，
虽然在图示的实施方式中，每个电池单元U包括两个串联的电池30，这样的设置方式能方便相邻的电池单元U以正负极相连的方式串联在一起，然而，每个电池单元U内不限于布置两个电池30。在其它可能的实施方式中，电池30的正负极也可以通过其它结构相连。

Claims (16)

  1. 一种电池组件，其特征在于，包括多个电池单元(U)，每个所述电池单元(U)包括一个或多个电池(30)，相邻的所述电池单元(U)能拆卸地连接且彼此电连接，所述电池单元(U)内形成有供冷却液通过的冷却液流道，且多个所述电池单元(U)的冷却液流道彼此导通。
  2. 根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述多个电池单元(U)以首尾相接的方式串联地连接在一起。
  3. 根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于，相邻的所述电池单元(U)能够相对转动。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的电池组件，其特征在于，所述电池单元(U)包括壳体(10)和基座(20)，所述壳体(10)安装于所述基座(20)，所述冷却液能在所述壳体(10)和所述基座(20)之间流动，
    相邻的所述电池单元(U)的所述基座(20)彼此相连，所述电池(30)被收容于所述壳体(10)。
  5. 根据权利要求4所述的电池组件，其特征在于，所述基座(20)包括基座主体(21)，相邻所述电池单元(U)的连接方向为第一方向(D1)，在所述第一方向(D1)上，所述基座主体(21)的两个端部分别形成基座凸部(21a)和基座凹部(21b)，两个相邻的所述基座主体(21)中一者的所述基座凸部(21a)嵌入另一者的所述基座凹部(21b)而彼此连接。
  6. 根据权利要求5所述的电池组件，其特征在于，在与所述第一方向(D1)相垂直的第二方向(D2)上，铰接销(40)穿过彼此嵌合的所述基座凸部(21a)和所述基座凹部(21b)而使相邻的两个所述基座主体(21)能够相对转动地连接。
  7. 根据权利要求5所述的电池组件，其特征在于，每个所述电池单元(U)的所述基座凸部(21a)和所述基座凹部(21b)在所述第一方向(D1)上间 隔开地设置，所述壳体(10)夹设在所述基座凸部(21a)和所述基座凹部(21b)之间。
  8. 根据权利要求7所述的电池组件，其特征在于，所述基座凸部(21a)内形成有作为所述冷却液流道的一部分的基座第一通道(211)，所述基座第一通道(211)在所述基座主体(21)的表面形成有基座第一通道外开口(211a)和基座第一通道内开口(211b)，
    所述基座凹部(21b)内形成有作为所述冷却液流道的一部分的基座第二通道(212)，所述基座第二通道(212)在所述基座主体(21)的表面形成有基座第二通道外开口(212a)和基座第二通道内开口(212b)，
    两个相邻的所述基座主体(21)中一者的所述基座第一通道外开口(211a)与另一者的基座第二通道外开口(212a)相连接，
    每个所述基座主体(21)的所述基座第一通道内开口(211b)和基座第二通道内开口(212b)相对地设置，并向位于所述壳体(10)的所述冷却液流道开放。
  9. 根据权利要求7所述的电池组件，其特征在于，所述壳体(10)包括壳主体(11)，所述壳主体(11)内形成有作为所述冷却液流道的一部分的壳体通道(112)，
    在所述第一方向(D1)上，所述壳体通道(112)向位于所述壳主体(11)的两侧的所述基座凸部(21a)和所述基座凹部(21b)分别开放而形成壳通道第一口(112a)和壳通道第二口(112b)。
  10. 根据权利要求9所述的电池组件，其特征在于，在所述第一方向(D1)上，所述壳主体(11)的分别朝向两侧的所述基座凸部(21a)和所述基座凹部(21b)的两个面部分地向内凹进而分别形成第一槽(113)和第二槽(114)，
    所述基座凸部(21a)部分地嵌入所述第一槽(113)，所述基座凹部(21b)部分地嵌入所述第二槽(114)。
  11. 根据权利要求9或10所述的电池组件，其特征在于，所述基座(20)还包括基座嵌件(22)，所述基座嵌件(22)夹设在所述基座主体(21)和所述壳主体(11)之间，所述基座嵌件(22)用于安装实现电连接的部件。
  12. 根据权利要求4至10中任一项所述的电池组件，其特征在于，所述壳体(10)内形成有用于容纳所述电池(30)的电池腔(111)，所述电池腔(111)与所述冷却液流道不导通。
  13. 根据权利要求12所述的电池组件，其特征在于，所述壳体(10)还包括壳端盖(11)，所述壳端盖(11)用于在所述电池腔(111)的一端封闭所述电池腔(111)。
  14. 根据权利要求13所述的电池组件，其特征在于，所述壳体(10)还包括锁扣组件(13)，所述锁扣组件(13)用于控制所述壳端盖(11)的开闭。
  15. 根据权利要求1至14中任一项所述的电池组件，其特征在于，相邻的所述电池单元(U)通过柔性连接件(50)实现电连接。
  16. 根据权利要求1至15中任一项所述的电池组件，其特征在于，在相邻所述电池单元(U)的连接方向上，所述电池组件的位于两个端部的电池单元(U)分别与入口模块(W1)和出口模块(W2)相连，
    所述入口模块(W1)用于使冷却液流入所述冷却液流道，所述出口模块(W2)用于使冷却液流出所述冷却液流道。
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