JP2003168410A - 電池モジュール及び電池モジュールを備えた車両 - Google Patents
電池モジュール及び電池モジュールを備えた車両Info
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラミネート電池内部でのガス発生により膨張
したとしても、確実にラミネートを破断し、かつ、発生
したガスを外部空間に逃がすことのできる電池モジュー
ルを提供すること。 【解決手段】 内側に電極、活物質、電解質等の電池要
素を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、該
電池を収納するケースとを有する電池モジュールにおい
て、前記ケースは電池を電池前面または一部を支持する
構造を有し、かつ前記ケースは突起物を有し、該突起物
は先端からケース外部へ通じる貫通孔を有することとし
た。
したとしても、確実にラミネートを破断し、かつ、発生
したガスを外部空間に逃がすことのできる電池モジュー
ルを提供すること。 【解決手段】 内側に電極、活物質、電解質等の電池要
素を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、該
電池を収納するケースとを有する電池モジュールにおい
て、前記ケースは電池を電池前面または一部を支持する
構造を有し、かつ前記ケースは突起物を有し、該突起物
は先端からケース外部へ通じる貫通孔を有することとし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラミネートフィル
ムで密閉された電池をケースに収納した構造の電池モジ
ュールに関する。
ムで密閉された電池をケースに収納した構造の電池モジ
ュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池の外装は主に金属缶が用いら
れていたが、近年、携帯電話やノートパソコンのように
重量増を抑制する必要がある適用例が飛躍的に増大して
おり、比較的軽量で形状の自由度が高いラミネートフィ
ルムを用いて、電極，活物質，電解質等の電池要素を密
閉した、いわゆるラミネート電池が採用され始めてい
る。ラミネートフィルムは柔軟性に富むため、ラミネー
ト電池は通常、樹脂や金属等で成型されたケースに入れ
て、電池モジュールとして使用される。
れていたが、近年、携帯電話やノートパソコンのように
重量増を抑制する必要がある適用例が飛躍的に増大して
おり、比較的軽量で形状の自由度が高いラミネートフィ
ルムを用いて、電極，活物質，電解質等の電池要素を密
閉した、いわゆるラミネート電池が採用され始めてい
る。ラミネートフィルムは柔軟性に富むため、ラミネー
ト電池は通常、樹脂や金属等で成型されたケースに入れ
て、電池モジュールとして使用される。
【０００３】このようなラミネート電池にあっては、過
充電などの異常な動作がなされると、例えばリチウムイ
オンを発電物質とした二次電池では、電解質が分解して
炭酸ガスやエチレンガス等が発生し、ラミネートフィル
ムを膨張させ、ケースの破裂、ガスや電解質の噴出等に
至る可能性がある。この対策のため、従来技術として、
例えば特開平１０−２０８７２０号公報に記載の技術が
知られている。この公報には、ケースの内面凹部に突起
物を設け、電池が膨張したときにフィルムが突起物によ
り破断されガスを抜くことで上記問題を解決している。
充電などの異常な動作がなされると、例えばリチウムイ
オンを発電物質とした二次電池では、電解質が分解して
炭酸ガスやエチレンガス等が発生し、ラミネートフィル
ムを膨張させ、ケースの破裂、ガスや電解質の噴出等に
至る可能性がある。この対策のため、従来技術として、
例えば特開平１０−２０８７２０号公報に記載の技術が
知られている。この公報には、ケースの内面凹部に突起
物を設け、電池が膨張したときにフィルムが突起物によ
り破断されガスを抜くことで上記問題を解決している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ラミネ
ート電池の内部でガスが発生すると、通常は液体である
電解質の部分を伝わってガスが移動するため、電池の中
央部でなく、電解質が多い端部から膨張する。したがっ
て従来技術のように電池中央部付近のケース内面に設け
られた突起物によって電池を押さえる構成となっていて
も端部の膨張には効果が小さく、確実にガスを抜けない
可能性がある。またケースを密閉したままでは結局ケー
ス内に気体が充満し、ケースから急激にガスが噴出して
しまう可能性がある。さらに繰り返し振動を受けるよう
な用途の場合、従来技術のように電池とケースの間に空
間があり電池を保持しないと、電池とケースとの摩擦に
よりラミネートが損傷する可能性がある等の問題があっ
た。
ート電池の内部でガスが発生すると、通常は液体である
電解質の部分を伝わってガスが移動するため、電池の中
央部でなく、電解質が多い端部から膨張する。したがっ
て従来技術のように電池中央部付近のケース内面に設け
られた突起物によって電池を押さえる構成となっていて
も端部の膨張には効果が小さく、確実にガスを抜けない
可能性がある。またケースを密閉したままでは結局ケー
ス内に気体が充満し、ケースから急激にガスが噴出して
しまう可能性がある。さらに繰り返し振動を受けるよう
な用途の場合、従来技術のように電池とケースの間に空
間があり電池を保持しないと、電池とケースとの摩擦に
よりラミネートが損傷する可能性がある等の問題があっ
た。
【０００５】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、ラミネート電池内部
でのガス発生により膨張したとしても、確実にラミネー
トを破断し、かつ、発生したガスを外部空間に逃がすこ
とのできる電池モジュールを提供することを目的とす
る。
もので、その目的とするところは、ラミネート電池内部
でのガス発生により膨張したとしても、確実にラミネー
トを破断し、かつ、発生したガスを外部空間に逃がすこ
とのできる電池モジュールを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、内側に電極、活物質、電解質等の電池
要素を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、
該電池を収納するケースとを有する電池モジュールにお
いて、前記ケースは電池を電池全面または一部を支持す
る構造を有し、かつ前記ケースは突起物を有し、該突起
物は先端からケース外部へ通じる貫通孔を有することと
した。
め、本発明では、内側に電極、活物質、電解質等の電池
要素を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、
該電池を収納するケースとを有する電池モジュールにお
いて、前記ケースは電池を電池全面または一部を支持す
る構造を有し、かつ前記ケースは突起物を有し、該突起
物は先端からケース外部へ通じる貫通孔を有することと
した。
【０００７】
【発明の作用】本願発明にあっては、何らかの理由によ
りラミネート電池内でガスが発生した場合、電池のラミ
ネートが膨張し、通常の使用では接触しなかったケース
上に設けられた突起物に接触し、最終的には内圧の上昇
によりラミネートが突起物との接触点から破断する。こ
の際、突起物に設けられた貫通孔により、電池内部から
発生したガスがケースの外部に誘導される。また、電池
モジュールを備えた車両に設けられた電池モジュール制
御手段において、電池のガスが抜けたことを検知したと
きは、ガスの発生を防ぐとともに、緊急避難的充放電制
御を行うことが望ましい。
りラミネート電池内でガスが発生した場合、電池のラミ
ネートが膨張し、通常の使用では接触しなかったケース
上に設けられた突起物に接触し、最終的には内圧の上昇
によりラミネートが突起物との接触点から破断する。こ
の際、突起物に設けられた貫通孔により、電池内部から
発生したガスがケースの外部に誘導される。また、電池
モジュールを備えた車両に設けられた電池モジュール制
御手段において、電池のガスが抜けたことを検知したと
きは、ガスの発生を防ぐとともに、緊急避難的充放電制
御を行うことが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】（実施例）以下、本発明における
組電池の実施形態について実施例をもとに説明するが、
本発明は実施例に限定されるものではない。図１は本発
明における電池モジュールの第1の実施例として、ラミ
ネート電池にリチウムイオン二次電池を用いた場合の内
部構造を表す断面図である。
組電池の実施形態について実施例をもとに説明するが、
本発明は実施例に限定されるものではない。図１は本発
明における電池モジュールの第1の実施例として、ラミ
ネート電池にリチウムイオン二次電池を用いた場合の内
部構造を表す断面図である。
【０００９】リチウムイオン二次電池はその主な構成要
素として正負の電極、正負の電極活物質、セパレータ、
電解質等からなる。例えば正極材料としてはアルミニウ
ムを主成分とする基材が、また負極材料としては銅もし
くはニッケルを主成分とする基材が好適に用いられる。
素として正負の電極、正負の電極活物質、セパレータ、
電解質等からなる。例えば正極材料としてはアルミニウ
ムを主成分とする基材が、また負極材料としては銅もし
くはニッケルを主成分とする基材が好適に用いられる。
【００１０】正極基材の表面に形成される正極活物質と
しては、マンガン酸リチウム（LiMn 2O4）やコバルト酸
リチウム（LiCoO2）、ニッケル酸リチウム（LiNiO2）と
いったリチウム遷移金属化合物系の正極活物質に、アセ
チレンブラックやグラファイト粉末等のカーボン粉末を
混合して導電性を向上させたものが好適に用いられる。
しては、マンガン酸リチウム（LiMn 2O4）やコバルト酸
リチウム（LiCoO2）、ニッケル酸リチウム（LiNiO2）と
いったリチウム遷移金属化合物系の正極活物質に、アセ
チレンブラックやグラファイト粉末等のカーボン粉末を
混合して導電性を向上させたものが好適に用いられる。
【００１１】また負極基材の表面に形成される負極活物
質としては、ソフトカーボンやハードカーボンといった
アモルファス系炭素質材料や天然黒鉛等の炭素質粉末と
いった負極活物質粉末から構成される。特に、結晶内で
のリチウムイオンの拡散が容易であり、比重が大きく、
単位重量当たりに保持できる充放電に寄与するリチウム
イオンの割合が大きい黒鉛もしくは人造黒鉛等の高黒鉛
化炭素材料を使用することが好ましい。
質としては、ソフトカーボンやハードカーボンといった
アモルファス系炭素質材料や天然黒鉛等の炭素質粉末と
いった負極活物質粉末から構成される。特に、結晶内で
のリチウムイオンの拡散が容易であり、比重が大きく、
単位重量当たりに保持できる充放電に寄与するリチウム
イオンの割合が大きい黒鉛もしくは人造黒鉛等の高黒鉛
化炭素材料を使用することが好ましい。
【００１２】セパレータとしては、マイクロポアを有す
るリチウムイオン透過性のポリエチレンフィルムを、多
孔性のリチウムイオン透過性ポリプロピレンフィルムで
挟んだ三層構造としたフィルムが好ましい。このような
セパレータを使用した場合には、リチウムイオン伝導体
としての電解液が必要とされ、この電解液としては、Li
PF6電解質をエチレンカーボネート（EC）とジエチルカ
ーボネート（DEC）との混合溶液に溶解したもの等が好
適に使用される。
るリチウムイオン透過性のポリエチレンフィルムを、多
孔性のリチウムイオン透過性ポリプロピレンフィルムで
挟んだ三層構造としたフィルムが好ましい。このような
セパレータを使用した場合には、リチウムイオン伝導体
としての電解液が必要とされ、この電解液としては、Li
PF6電解質をエチレンカーボネート（EC）とジエチルカ
ーボネート（DEC）との混合溶液に溶解したもの等が好
適に使用される。
【００１３】一方、電解液を用いる代わりに箔状あるい
は板状の固体電解質を用いることも可能である。この固
体電解質としては、上述した電解液をポリマー化あるい
はゲル化させた疑似固体電解質や、リチウムイオン伝導
性有機固体電解質、あるいはリチウム硫化物ガラスとい
った無機固体電解質が挙げられる。
は板状の固体電解質を用いることも可能である。この固
体電解質としては、上述した電解液をポリマー化あるい
はゲル化させた疑似固体電解質や、リチウムイオン伝導
性有機固体電解質、あるいはリチウム硫化物ガラスとい
った無機固体電解質が挙げられる。
【００１４】（実施例１）本実施例におけるラミネート
電池であるところのリチウムイオン二次電池は、上述の
電池構成要素を適切に組み合わせた積層体６と、この積
層体６をラミネートにより封緘する外装ラミネート５
と、この外装ラミネート５の外部に導出し、電池ケース
１に設けられた電流を取り出すためのターミナル（図示
しない）に接続された電極端子７と、外装ラミネート５
内部に満たされた電解液８から構成されている。
電池であるところのリチウムイオン二次電池は、上述の
電池構成要素を適切に組み合わせた積層体６と、この積
層体６をラミネートにより封緘する外装ラミネート５
と、この外装ラミネート５の外部に導出し、電池ケース
１に設けられた電流を取り出すためのターミナル（図示
しない）に接続された電極端子７と、外装ラミネート５
内部に満たされた電解液８から構成されている。
【００１５】本実施例１は、このラミネート電池９の外
周封緘部９'以外の大部分を動かないように支持する支
持構造部４と、ラミネート電池９の端部、すなわち電極
をたばねる空間を確保し、誤封緘を避けるために内部に
電池要素がほとんどない部分において、電池が膨張した
場合にラミネート５を破断するための突起物２と、突起
物からガスを逃がすための貫通孔３とを備えたケース１
により、ラミネート電池９を保持する構成となってい
る。
周封緘部９'以外の大部分を動かないように支持する支
持構造部４と、ラミネート電池９の端部、すなわち電極
をたばねる空間を確保し、誤封緘を避けるために内部に
電池要素がほとんどない部分において、電池が膨張した
場合にラミネート５を破断するための突起物２と、突起
物からガスを逃がすための貫通孔３とを備えたケース１
により、ラミネート電池９を保持する構成となってい
る。
【００１６】次に本実施例１の作用について説明する。
何らかの理由によりラミネート電池９内でガスが発生し
た場合、図２に示すように電池のラミネート５'の特に
外周封緘部９'近傍が膨張し、通常の使用では接触しな
かった、ケース１上に設けられた突起物２に接触する。
最終的には内圧の上昇によりラミネート５'が突起物２
との接触点１０から破断する。この際、突起物２に設け
られた貫通孔３により、電池内部から発生したガスがケ
ース1の外部に誘導される。
何らかの理由によりラミネート電池９内でガスが発生し
た場合、図２に示すように電池のラミネート５'の特に
外周封緘部９'近傍が膨張し、通常の使用では接触しな
かった、ケース１上に設けられた突起物２に接触する。
最終的には内圧の上昇によりラミネート５'が突起物２
との接触点１０から破断する。この際、突起物２に設け
られた貫通孔３により、電池内部から発生したガスがケ
ース1の外部に誘導される。
【００１７】（実施例２）図３は本発明における実施例
２を示す断面図であり、ラミネート５を破断する突起物
２の部分を拡大してある。本実施例２は、電気自動車な
どの車両への適用を想定している。
２を示す断面図であり、ラミネート５を破断する突起物
２の部分を拡大してある。本実施例２は、電気自動車な
どの車両への適用を想定している。
【００１８】ラミネート５'を破断する突起物２に導通
を検出するための端子１１が備えられており、この端子
１１は導通を検知するための検知回路１２に接続され、
さらに車両動力を制御するための制御回路１３、運転者
等に電池の状態を知らせるための表示回路１４に接続さ
れている。
を検出するための端子１１が備えられており、この端子
１１は導通を検知するための検知回路１２に接続され、
さらに車両動力を制御するための制御回路１３、運転者
等に電池の状態を知らせるための表示回路１４に接続さ
れている。
【００１９】次に本実施例の作用について説明する。電
池内部のガス発生によりアルミ箔を含むラミネート５'
が膨張し、突起物２と接触することで端子１１が導通す
る。それを検知回路１２が検知して制御回路１３に信号
を送り、車両に電池の異常を知らせ、ガスの発生を防ぐ
制御に切り替えるとともに、表示回路１４に信号を送
り、運転者に異常を知らせる。
池内部のガス発生によりアルミ箔を含むラミネート５'
が膨張し、突起物２と接触することで端子１１が導通す
る。それを検知回路１２が検知して制御回路１３に信号
を送り、車両に電池の異常を知らせ、ガスの発生を防ぐ
制御に切り替えるとともに、表示回路１４に信号を送
り、運転者に異常を知らせる。
【００２０】次にガス放出が終わり、ラミネート電池が
再度収縮すると、端子１１の導通が遮断されるので、検
知回路１２から制御回路１３へ再度信号を送り、残った
電解質を使った緊急避難的充放電が可能な対応をする。
更に、表示回路１４から運転者に適切な対応を促す。
再度収縮すると、端子１１の導通が遮断されるので、検
知回路１２から制御回路１３へ再度信号を送り、残った
電解質を使った緊急避難的充放電が可能な対応をする。
更に、表示回路１４から運転者に適切な対応を促す。
【００２１】また本実施例では貫通孔３に逆流防止弁
（閉状態）１５が備えられており、平常時は閉じていて
外部から電池ケース内への異物の流入を防いでいる。ガ
ス発生時にはガスの圧力によって開状態１５'になりガ
スをケース外へ逃散させる。
（閉状態）１５が備えられており、平常時は閉じていて
外部から電池ケース内への異物の流入を防いでいる。ガ
ス発生時にはガスの圧力によって開状態１５'になりガ
スをケース外へ逃散させる。
【００２２】（実施例３）図４は本発明における第３の
実施例を示す内部構造を表す断面図である。電池と支持
構造部４の間に若干の空間を設けた以外の構造は実施例
１と同じである。この場合にも実施例１と同様の作用が
得られるものである。
実施例を示す内部構造を表す断面図である。電池と支持
構造部４の間に若干の空間を設けた以外の構造は実施例
１と同じである。この場合にも実施例１と同様の作用が
得られるものである。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とによって、内側に電極、活物質、電解質等の電池要素
を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、該電
池を収納するケースとを有する電池モジュールにおい
て、前記ケースは電池を支持する構造を有し、かつ前記
ケースは突起物を有し、この突起物は先端からケース外
部へ通じる貫通孔を有することで、ラミネート電池内部
でのガスの発生により膨張した場合、確実にラミネート
を破断し、かつ、発生したガスを外部空間に逃がすこと
ができる。
とによって、内側に電極、活物質、電解質等の電池要素
を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、該電
池を収納するケースとを有する電池モジュールにおい
て、前記ケースは電池を支持する構造を有し、かつ前記
ケースは突起物を有し、この突起物は先端からケース外
部へ通じる貫通孔を有することで、ラミネート電池内部
でのガスの発生により膨張した場合、確実にラミネート
を破断し、かつ、発生したガスを外部空間に逃がすこと
ができる。
【００２４】また、電池モジュールは、電気自動車、ハ
イブリッド自動車、燃料電池自動車の電源として、又は
自動車用12V,42Vバッテリーとして備えた車両の制御回
路において、電池のガスが抜けたことを検知したとき
は、ガスの発生を防ぐとともに、緊急避難的充放電制御
を行い、表示回路・表示素子により、運転者に電池の異
常を知らせることで、安全性の高い電気自動車、ハイブ
リット自動車、燃料電池自動車、一般自動車を提供でき
る。
イブリッド自動車、燃料電池自動車の電源として、又は
自動車用12V,42Vバッテリーとして備えた車両の制御回
路において、電池のガスが抜けたことを検知したとき
は、ガスの発生を防ぐとともに、緊急避難的充放電制御
を行い、表示回路・表示素子により、運転者に電池の異
常を知らせることで、安全性の高い電気自動車、ハイブ
リット自動車、燃料電池自動車、一般自動車を提供でき
る。
【図１】実施例１における、ラミネート電池にリチウム
イオン二次電池を用いた場合の内部構造を表す断面図で
ある。
イオン二次電池を用いた場合の内部構造を表す断面図で
ある。
【図２】実施例１における、ラミネート電池にリチウム
イオン二次電池を用いた場合に、ガスが発生したときの
内部構造を表す断面図である。
イオン二次電池を用いた場合に、ガスが発生したときの
内部構造を表す断面図である。
【図３】実施例２における、ラミネート電池にリチウム
イオン二次電池を用いた場合の内部構造を表す断面図で
あって、特に突起物周辺の拡大図である。
イオン二次電池を用いた場合の内部構造を表す断面図で
あって、特に突起物周辺の拡大図である。
【図４】実施例３における、ラミネート電池にリチウム
イオン二次電池を用いた場合の内部構造を表す断面図で
ある。
イオン二次電池を用いた場合の内部構造を表す断面図で
ある。
１ 電池ケース
２ 突起物
３ 貫通孔
４ 支持構造部
５ ラミネート外装
５' 膨張時のラミネート外装
６ 積層体
７ 電極
８ 電解液
９ ラミネート電池
９' ラミネート電池の封緘部
１０ 破断部位
１１ 端子
１２ 検知回路
１３ 制御回路
１４ 表示回路・表示素子
１５ 逆流防止弁（閉状態）
１５' 逆流防止弁（開状態）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 嶋村 修
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Ｆターム(参考） 3D035 AA05
5H011 AA13 BB04 CC02 CC06 CC10
5H012 AA03 BB01 EE01 FF02 JJ08
JJ09
5H029 AJ12 AK03 AL06 AM03 AM05
AM07 BJ04 BJ27 DJ02
5H030 AA07 AS11 AS14 FF31
Claims (8)
- 【請求項１】 内側に電極、活物質、電解質等の電池要
素を内包しラミネートフィルムで密閉された電池と、該
電池を収納するケースとを有する電池モジュールにおい
て、 前記ケースは電池を電池前面または一部を支持する構造
を有し、かつ前記ケースは突起物を有し、該突起物は先
端からケース外部へ通じる貫通孔を有することを特徴と
する電池モジュール。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電池モジュールにおい
て、 前記突起物は電池端部付近に設置されることを特徴とす
る電池モジュール。 - 【請求項３】 請求項1ないし２に記載の電池モジュー
ルにおいて、前記突起物に電池のガスが抜けたことを検
知する端子を備えたことを特徴とする電池モジュール。 - 【請求項４】 請求項１ないし３いずれかに記載の電池
モジュールにおいて、 前記電池を、充放電可能な二次電池としたことを特徴と
する電池モジュール。 - 【請求項５】 請求項１ないし４いずれかに記載の電池
モジュールにおいて、 前記電池の発電物質を、リチウムイオンとしたことを特
徴とする電池モジュール。 - 【請求項６】 請求項１ないし５いずれかに記載の電池
モジュールを備えたことを特徴とする電池モジュールを
備えた車両。 - 【請求項７】 請求項６に記載の電池モジュールを備え
た車両において、 請求項３に記載の電池モジュールを備え、電池のガスが
抜けたことを検知したときは、ガスの発生を防ぐととも
に、緊急避難的充放電制御を行う電池モジュール制御手
段を設けたことを特徴とする電池モジュールを備えた車
両。 - 【請求項８】 請求項７に記載の電池モジュールを備え
た車両において、 前記電池モジュール制御手段は、電池のガスが抜けたこ
とを検知したときは、運転者に電池の異常を知らせる表
示手段を設けたことを特徴とする電池モジュールを備え
た車両。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001368419A JP4154888B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 電池モジュール及び電池モジュールを備えた車両 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001368419A JP4154888B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 電池モジュール及び電池モジュールを備えた車両 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003168410A true JP2003168410A (ja) | 2003-06-13 |
| JP4154888B2 JP4154888B2 (ja) | 2008-09-24 |
Family
ID=19178011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001368419A Expired - Fee Related JP4154888B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 電池モジュール及び電池モジュールを備えた車両 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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