JP2019129055A - 蓄電モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】片面フレキシブルプリント基板の実装面をコネクタの導電面に接続できる蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュール1は、蓄電セル11と、実装面6eのみにヒューズ8が実装されたフレキシブルプリント基板6と、コネクタ101とを備える。フレキシブルプリント基板6は、蓄電セル11の配列方向D1に延在する第1の部分61と、第1の部分61に接続される第2の部分62とを備える。第2の部分62の端部62eは、フレキシブルプリント基板6が折り曲げられていない状態で配列方向D1と交差する方向に突出している。端部62eにおける実装面6eがコネクタ101の導電面101pに対向して接続されるように、フレキシブルプリント基板6が折り曲げられている。【選択図】図1
Description
本発明の一側面は、蓄電モジュールに関する。
配列された複数の蓄電セルに接続されたフレキシブルプリント基板(FPC)を備える蓄電モジュールが知られている(例えば特許文献1)。このフレキシブルプリント基板は、各蓄電セルの電圧を監視する監視ユニットのコネクタに接続される。
フレキシブルプリント基板には、例えばヒューズ等の部品が両面に実装された両面フレキシブルプリント基板と、部品が片面のみに実装された片面フレキシブルプリント基板とがある。片面フレキシブルプリント基板は、部品が実装された実装面と、部品が実装されていない非実装面とを有する。配列された複数の蓄電セル上に片面フレキシブルプリント基板を配置する場合、非実装面が複数の蓄電セルと対向し、実装面が複数の蓄電セルとは反対側を向くように、片面フレキシブルプリント基板を配置することが考えられる。
ところで、フレキシブルプリント基板をコネクタに接続する場合、接続作業の容易性を考慮すると、コネクタの導電面が見えるように、コネクタの導電面が上を向くように、コネクタを配置することが考えられる。そうすると、配列された複数の蓄電セル上に片面フレキシブルプリント基板を配置する場合、コネクタの導電面は片面フレキシブルプリント基板の実装面と同じ方向を向くことになる。その結果、コネクタの導電面はフレキシブルプリント基板の非実装面と対向するので、そのままではフレキシブルプリント基板の実装面をコネクタの導電面に接続することができない。
本発明の一側面は、配列された複数の蓄電セル上に片面フレキシブルプリント基板を配置する場合であっても、片面フレキシブルプリント基板の実装面をコネクタの導電面に接続できる蓄電モジュールを提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、配列された複数の蓄電セルと、前記複数の蓄電セルに接続され、一方の面のみに部品が実装されたフレキシブルプリント基板であり、前記部品と前記複数の蓄電セルとの間に配置され前記複数の蓄電セルの配列方向に延在する第1の部分と、前記第1の部分に接続される第2の部分とを備える前記フレキシブルプリント基板と、前記配列方向において一端に位置する蓄電セルの外側に配置され、前記第2の部分の端部に接続されるコネクタと、を備え、前記第2の部分の前記端部は、前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態で前記配列方向と交差する方向に突出しており、前記第2の部分の前記端部における前記一方の面が反転するように前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられることによって、前記第2の部分の前記端部における前記一方の面が前記コネクタの導電面に対向して接続される。
上記蓄電モジュールによれば、フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態でフレキシブルプリント基板の非実装面がコネクタの導電面に対向する場合であっても、第2の部分の端部における実装面(一方の面)が反転するようにフレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、フレキシブルプリント基板の第2の部分の端部における実装面をコネクタの導電面に対向させ、接続することができる。そのため、配列された複数の蓄電セル上に片面フレキシブルプリント基板を配置する場合であっても、フレキシブルプリント基板の実装面をコネクタの導電面に接続できる。
前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態において、前記第1の部分における前記一方の面は、前記配列方向に延在すると共に前記第2の部分の前記端部側に位置する第1の辺を有しており、前記第2の部分における前記一方の面は、前記第1の辺に接続される第2の辺を有しており、前記フレキシブルプリント基板は、前記第1の辺と前記第2の辺との交点を始点とする折り曲げ線に沿って折り曲げられてもよい。この場合、フレキシブルプリント基板を折り曲げた状態において、配列方向に直交するフレキシブルプリント基板の最大幅を小さくできる。そのため、配列方向に直交する幅が狭い領域内にもフレキシブルプリント基板を配置できる。
前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態において、前記フレキシブルプリント基板の前記一方の面は、L字形状を有し、前記第1の部分では前記配列方向に直交する第1の幅を有し、前記第2の部分では前記配列方向に直交する第2の幅を有し、前記第2の幅は前記第1の幅の2倍であってもよい。この場合、矩形形状を有する1つの大型フレキシブルプリント基板から同じL字形状の一方の面を有する2つのフレキシブルプリント基板を切り出すことができる。そのため、フレキシブルプリント基板の材料の廃棄量を少なくできる。また、第2の部分の端部の幅をコネクタの幅に合わせて任意に調整することもできる。
本発明の一側面によれば、配列された複数の蓄電セル上に片面フレキシブルプリント基板を配置する場合であっても、片面フレキシブルプリント基板の実装面をコネクタの導電面に接続できる蓄電モジュールが提供され得る。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には必要に応じてXYZ直交座標系が示される。
図1は、一実施形態に係る蓄電モジュールを模式的に示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図(XZ断面図)である。図3は、フレキシブルプリント基板とコネクタとの接続関係を模式的に示す断面図である。図1〜図3に示されるように、蓄電モジュール1は、配列体2と、弾性部材3と、拘束部材4と、排煙ダクト5と、フレキシブルプリント基板6と、監視装置100とを備え得る。
蓄電モジュール1は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電モジュール1は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。
配列体2は、配列された複数(本実施形態では7つ)の蓄電セル11を備える。各蓄電セル11は、例えば矩形箱状のケース内に電極組立体が収容された単電池である。複数の蓄電セル11は、配列方向D1(Y方向)に配列されている。各蓄電セル11は、樹脂製のセルホルダ(不図示)に保持される。蓄電セル11の上面11dには、正極端子11a及び負極端子11bが互いに離間して設けられている。正極端子11aは、電極組立体の正極に接続された電極端子であり、負極端子11bは、電極組立体の負極に接続された電極端子である。隣り合う蓄電セル11は、正極端子11aと負極端子11bとが互いに隣り合うように配列され、隣り合う正極端子11aと負極端子11bとがバスバー12によって互いに電気的に接続されている。これにより、隣り合う蓄電セル11が電気的に直列に接続されている。正極端子11a及び負極端子11bは、ボルトによってバスバー12に接続されてもよいし、溶接によってバスバー12に接続されてもよい。蓄電セル11の配列方向D1において、一端の蓄電セル11の負極端子11b及び他端の蓄電セル11の正極端子11aには、例えば板状の導電部材である外部接続端子13がそれぞれ接続されている。
各蓄電セル11は、安全弁11cを有している。安全弁11cは、例えば蓄電セル11の上面11dに設けられる。安全弁11cは、蓄電セル11内のガス圧力が予め定められた値を超えた場合にガスを外部に放出する。安全弁11cは、蓄電セル11の上面11dにおいて、正極端子11aと負極端子11bとの間に配置される。よって、複数の安全弁11cが配列方向D1に沿って配列される。
弾性部材3は、蓄電セル11の配列方向D1において、配列体2の一端に配置されている。弾性部材3は、拘束荷重による蓄電セル11の破損を防止する目的で用いられる部材であり、例えばウレタン製のゴムスポンジから構成されている。弾性部材3は、矩形の板状部材である。弾性部材3の材料としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、及びシリコンゴム等が挙げられる。弾性部材3は、ゴムに限られず、バネ材等であってもよい。弾性部材3は、配列方向D1における配列体2の両端に配置されていてもよく、互いに隣り合う蓄電セル11,11間に配置されていてもよい。
拘束部材4は、配列体2に対して配列方向D1に拘束荷重を付加するための部材である。拘束部材4は、一対のエンドプレート41と、複数の連結部材42と、を備えている。一対のエンドプレート41は、配列体2を配列方向D1の両側から挟持するための部材である。エンドプレート41は、鉄等の金属材料からなる板状部材である。
連結部材42は、一対のエンドプレート41同士を連結する。連結部材42は、例えば鉄等の金属から構成されたボルト及びナットによって構成されている。各連結部材42のボルトは、一方のエンドプレート41の挿通孔、各セルホルダの挿通孔、及び他方のエンドプレート41の挿通孔に順次挿通され、他方のエンドプレート41の外側でナットにより締結されている。この締結によって配列体2に対して配列方向D1に拘束荷重が付加される。
排煙ダクト5は、安全弁11cを覆う。排煙ダクト5は、正極端子11aと負極端子11bとの間に配置され得る。排煙ダクト5は、例えば樹脂製の部材である。排煙ダクト5は、側板51と側板52と上板53とを有する。側板51、側板52及び上板53は、配列方向D1に延在している。上板53は、安全弁11cと対向配置される。安全弁11cから放出されるガスは、排煙ダクト5の側板51,52及び上板53と、蓄電セル11の上面11dとによって囲まれる空間を通って外部に排出される。配列方向D1に直交する排煙ダクト5の断面(図2の断面)における空間領域は、例えば矩形状であるが、上板53から蓄電セル11の上面11dに向かうに連れて幅が広がる台形状であってもよい。排煙ダクト5は、側板51の下端から外側に広がる底板54と、側板52の下端から外側に広がる底板55とを有してもよい。底板54,55は、それぞれ側板51,52と交差する方向に延在し、蓄電セル11の上面11d上に載置される。底板54,55によって、排煙ダクト5は、蓄電セル11の上面11d上に安定して載置され得る。
フレキシブルプリント基板6は、例えば排煙ダクト5の上板53上に設けられる。フレキシブルプリント基板6は複数の蓄電セル11に接続される。フレキシブルプリント基板6は、例えばヒューズ8等の部品が実装された実装面6eと、そのような部品が実装されていない非実装面6fとを有する。フレキシブルプリント基板6は、一方の面である実装面6eのみにヒューズ8が実装された片面FPCである。
フレキシブルプリント基板6は、複数の蓄電セル11の配列方向D1に延在する第1の部分61と、第1の部分61に接続される第2の部分62とを備える。第1の部分61は、ヒューズ8と複数の蓄電セル11との間に配置される。すなわち、第1の部分61の非実装面6fは蓄電セル11の上面11dに対向し、第1の部分61の実装面6eは蓄電セル11とは反対側を向く。第1の部分61は、例えば接着剤等により排煙ダクト5の上板53に固定される。第2の部分62は、監視装置100のコネクタ101に接続される端部62eを有する。フレキシブルプリント基板6は、第2の部分62の端部62eにおける実装面6eが反転するように折り曲げられている。これにより、第2の部分62の端部62eにおける実装面6eが、コネクタ101の導電面101p(図3参照)に対向して接続される。フレキシブルプリント基板6は、第1の部分61から分岐する複数の分岐部63を備え得る。各分岐部63の根元は第1の部分61に接続される。各分岐部63は、フレキシブルプリント基板6(図4参照)の一部を切り取って折り曲げられた部分であってもよい。フレキシブルプリント基板6は、図1及び図3に示されるように、複数の絶縁フィルム6b,6c間に挟まれた複数(本実施形態では10本)の配線6aを有している。配線6aは例えば銅配線である。絶縁フィルム6bが非実装面6fを有し、絶縁フィルム6cが実装面6eを有する。各配線6aは、第1の部分61では配列方向D1に延在し、フレキシブルプリント基板6の折り曲げ部では配列方向D1に交差する方向D2(X方向)に延在し、第2の部分62では配列方向D1に延在する。
第1の部分61には、複数のヒューズ8が実装され得る。各ヒューズ8は、第1の部分61の実装面6eにおいて絶縁フィルム6cに形成された開口から露出した各配線6aに接続される(図3参照)。ヒューズ8は、分岐部63の根元の隣に配置される。各蓄電セル11について、1つのヒューズ8が正極端子11aに電気的に接続され、もう1つのヒューズ8が負極端子11bに電気的に接続される。ヒューズ8に電気的に接続された各配線6aは、各分岐部63の先端における実装面6eにおいて露出しており、例えばリベット接続、溶接又は半田接続等によってバスバー12又は外部接続端子13に接続される。ヒューズ8に電気的に接続されていない各配線6aは、分岐部63の先端における実装面6eにおいて露出している。当該配線6aにはサーミスタ81が実装され得る。サーミスタ81は、分岐部63の先端を介して蓄電セル11の上面11dに取り付けられる。第1の部分61及び第2の部分62においては、実装面6eのみにおいて配線6aが露出するが、分岐部63の先端においては、実装面6eに加えて非実装面6fにおいても配線6aが露出してもよい。
監視装置100は、配列方向D1において一端に位置するエンドプレート41の外側に位置する。監視装置100は、フレキシブルプリント基板6の第2の部分62の端部62eに接続されるコネクタ101と、蓄電セル11の電圧又は温度を監視する監視回路103と、監視回路103に電力を供給する電源回路104とを備える。監視回路103は、複数の配線101aによりコネクタ101と接続される。フレキシブルプリント基板6の配線6aの本数は、配線101aの本数と対応している。
監視回路103、電源回路104及び配線101aは、図3に示されるように、監視基板110と、監視基板110に実装された部品(例えば半導体チップ)とによって構成される。監視基板110は、例えばリジッドプリント配線板である。コネクタ101は、監視基板110の端部に位置する。
コネクタ101は、監視基板110の主面に設けられる導電層111と、第2の部分62の端部62eに嵌合される絶縁嵌合部112とを有している。導電層111は、導電面101pを有している。導電層111は例えばコネクタピンである。絶縁嵌合部112は例えばコネクタハウジングである。上述のように、フレキシブルプリント基板6が折り曲げられることによって、第2の部分62の端部62eにおける実装面6eはコネクタ101の導電面101pに対向して接続される。実装面6eは導電面101pに接触している。導電面101pは、上(蓄電セル11の上面11dと同じ方向)を向いているため、導電面101pが見える状態でコネクタ101にフレキシブルプリント基板6を接続することができる。導電面101pは、XY平面に沿って延在してもよいし、XZ平面に沿って延在してもよい。導電面101pがXZ平面に沿って延在する場合、導電面101pは配列方向D1において蓄電セル11とは反対側を向く。フレキシブルプリント基板6は、第2の部分62の端部62eがZ方向に突出するように曲げられる。この場合でも、導電面101pが見える状態でコネクタ101にフレキシブルプリント基板6を接続することができる。
上述の構成により、蓄電セル11の電圧に関する信号が、フレキシブルプリント基板6を通して監視装置100に送られる。ヒューズ8に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板6の配線6aは、蓄電セル11の電圧に関する信号を監視装置100に伝達する。これにより、蓄電セル11の電圧を監視することができる。ヒューズ8によって、過大電流が監視装置100とフレキシブルプリント基板6の配線6aに流れることが抑制される。ヒューズ8が分岐部63の根元の隣に配置されることにより、過大電流がヒューズ8よりも監視装置100側の配線6aに流れることを抑制できる。その結果、過大電流により、第1の部分61及び第2の部分62におけるその他の配線6aに影響を及ぼすことが抑制される。また、サーミスタ81に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板6の配線6aは、蓄電セル11の温度に関する信号を監視装置100に伝達する。これにより、蓄電セル11の温度を監視することができる。
図4は、折り曲げられていない状態のフレキシブルプリント基板を示す平面図である。図4に示されるように、フレキシブルプリント基板6の第2の部分62の端部62eは、フレキシブルプリント基板6が折り曲げられていない状態で配列方向D1と交差する方向D2に突出している。方向D2は、フレキシブルプリント基板6の実装面6eにおいて例えば配列方向D1と直交する。フレキシブルプリント基板6が折り曲げられていない状態において、第1の部分61における実装面6eは、配列方向D1に延在すると共に第2の部分62の端部62e側に位置する辺61s(第1の辺)と、第1の部分61を挟んで辺61sの反対側に位置する辺61tとを有する。辺61s及び辺61tのそれぞれにおいてフレキシブルプリント基板6の一部を切り取ることにより、分岐部63が形成される。分岐部63は、例えば配列方向D1に延在する矩形形状を有する。第2の部分62における実装面6eは、第1の部分61の辺61sに接続される辺62s(第2の辺)と、第1の部分61の辺61tに接続される辺62tとを有する。辺62s及び辺62tは方向D2に沿って延在する。辺61sと辺62sは交点6pにおいて接続される。辺61sは辺62sよりも長い。フレキシブルプリント基板6は、交点6pを始点とする折り曲げ線6qに沿って折り曲げられる(図1参照)。これにより、第2の部分62の端部62eにおける実装面6eは、第1の部分61における実装面6eとは反対側を向き、第2の部分62の端部62eは配列方向D1に突出する。第2の部分62の端部62eにおける実装面6eは、第1の部分61における非実装面6fと同じ方向を向く。折り曲げ線6qは山折り線であってもよいし、谷折り線であってもよい。折り曲げ線6qと辺61sとのなす角度θは30〜60°であってもよく、例えば45°である。折り曲げ線6qは例えば第1の部分61に形成される。この場合、第2の部分62の端部62eの幅W3(配列方向D1における長さ)が大きくなっても、折り曲げた状態で第2の部分62の端部62eにおける実装面6eがフレキシブルプリント基板6に重なって覆われることを抑制できる。特に、W3≧(W2−W1)である場合に、折り曲げ線6qが第1の部分61に形成されることで、折り曲げた状態で第2の部分62の端部62eにおける実装面6eがフレキシブルプリント基板6に重なって覆われることを抑制できる。折り曲げ線6qは交点6pを始点として第2の部分62に形成されてもよい。この場合、折り曲げ線6qと辺62sとのなす角度θは30〜60°であってもよく、例えば45°である。また、W3<(W2−W1)である場合には、折り曲げ線6qが第2の部分62に形成されていても、折り曲げた状態で第2の部分62の端部62eにおける実装面6eがフレキシブルプリント基板6に重なって覆われることを抑制できる。
フレキシブルプリント基板6が折り曲げられていない状態において、フレキシブルプリント基板6の実装面6eは、例えばL字形状を有する。第1の部分61における実装面6eは矩形形状を有する。実装面6eは、第1の部分61では配列方向D1に直交する第1の幅W1を有する。第1の幅W1は方向D2における第1の部分61の最大幅である。第2の部分62における実装面6eも矩形形状を有する。実装面6eは、第2の部分62では配列方向D1に直交する第2の幅W2を有する。第2の幅W2は方向D2における第2の部分62の最大幅である。第2の幅W2は例えば第1の幅W1の2倍である。第2の部分62の端部62eの幅W3は、コネクタ101の幅に対応しており、例えば第1の幅W1と同じである。
図5は、複数のフレキシブルプリント基板を示す平面図である。図5に示されるように、矩形形状を有する1つの大型フレキシブルプリント基板から同じL字形状の実装面6eを有する複数のフレキシブルプリント基板6を切り出すことができる。同じL字形状の実装面6eを有する2つのフレキシブルプリント基板6を組み合わせることによって1つの矩形領域を形成できるため、任意の偶数のフレキシブルプリント基板6を作製することができる。得られたフレキシブルプリント基板6は、図1及び図4に示されるように折り曲げ線6qに沿って折り曲げられる。フレキシブルプリント基板6が折り曲げられた状態で、第2の部分62の端部62eにおける実装面6eをコネクタ101の導電面101pに接続する。これにより、蓄電モジュール1を製造できる。
以上説明したように、蓄電モジュール1によれば、フレキシブルプリント基板6が折り曲げられていない平坦な状態でフレキシブルプリント基板6の非実装面6fがコネクタ101の導電面101pに対向する場合であっても、第2の部分62の端部62eにおける実装面6eが反転するようにフレキシブルプリント基板6を折り曲げることによって、フレキシブルプリント基板6の第2の部分62の端部62eにおける実装面6eをコネクタ101の導電面101pに対向させ、接続することができる(図1及び図3参照)。そのため、配列された複数の蓄電セル11上にフレキシブルプリント基板6を配置する場合であっても、フレキシブルプリント基板6の実装面6eをコネクタ101の導電面101pに接続できる。
フレキシブルプリント基板6が折り曲げ線6qに沿って折り曲げられる場合、フレキシブルプリント基板6を折り曲げた状態において、配列方向D1に直交するフレキシブルプリント基板6の最大幅を小さくできる。そのため、例えば正極端子11aと負極端子11bとの間の狭い領域といった、配列方向D1に直交する幅が狭い領域内にもフレキシブルプリント基板6を配置できる。
フレキシブルプリント基板6が折り曲げられていない状態において、フレキシブルプリント基板6の実装面6eがL字形状を有し、第2の部分62における第2の幅W2が第1の部分61における第1の幅W1の2倍である場合、矩形形状を有する1つの大型フレキシブルプリント基板から同じL字形状の実装面6eを有する2つのフレキシブルプリント基板6を切り出すことができる(図5参照)。そのため、フレキシブルプリント基板6の材料の廃棄量を少なくできる。その結果、フレキシブルプリント基板6の材料の使用効率が上がるので、材料費を抑制することができる。また、第2の部分62の端部62eの幅W3をコネクタ101の幅に合わせて任意に調整することもできる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、折り曲げ線6qは交点6pを通らなくてもよい。折り曲げ線6qは、辺61s上の任意の点又は辺62s上の任意の点を始点とする線であってもよい。
1…蓄電モジュール、6…フレキシブルプリント基板、6e…実装面(一方の面)、6p…交点、6q…折り曲げ線、8…ヒューズ(部品)、11…蓄電セル、61…第1の部分、61s…第1の辺、62s…第2の辺、62…第2の部分、62e…端部、101…コネクタ、101p…導電面、D1…配列方向、W1…第1の幅、W2…第2の幅。
Claims (3)
- 配列された複数の蓄電セルと、
前記複数の蓄電セルに接続され、一方の面のみに部品が実装されたフレキシブルプリント基板であり、前記部品と前記複数の蓄電セルとの間に配置され前記複数の蓄電セルの配列方向に延在する第1の部分と、前記第1の部分に接続される第2の部分とを備える前記フレキシブルプリント基板と、
前記配列方向において一端に位置する蓄電セルの外側に配置され、前記第2の部分の端部に接続されるコネクタと、
を備え、
前記第2の部分の前記端部は、前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態で前記配列方向と交差する方向に突出しており、
前記第2の部分の前記端部における前記一方の面が反転するように前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられることによって、前記第2の部分の前記端部における前記一方の面が前記コネクタの導電面に対向して接続される、蓄電モジュール。 - 前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態において、前記第1の部分における前記一方の面は、前記配列方向に延在すると共に前記第2の部分の前記端部側に位置する第1の辺を有しており、
前記第2の部分における前記一方の面は、前記第1の辺に接続される第2の辺を有しており、
前記フレキシブルプリント基板は、前記第1の辺と前記第2の辺との交点を始点とする折り曲げ線に沿って折り曲げられている、請求項1に記載の蓄電モジュール。 - 前記フレキシブルプリント基板が折り曲げられていない状態において、前記フレキシブルプリント基板の前記一方の面は、L字形状を有し、前記第1の部分では前記配列方向に直交する第1の幅を有し、前記第2の部分では前記配列方向に直交する第2の幅を有し、前記第2の幅は前記第1の幅の2倍である、請求項1又は2に記載の蓄電モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018009603A JP2019129055A (ja) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 蓄電モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
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2018
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