JP2020006811A - Battery case - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池ケースに関する。 The present invention relates to a battery case.
従来、車両の動力用の二次電池を車体の床下に収納する車体の床構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a floor structure of a vehicle body in which a secondary battery for powering the vehicle is stored under the floor of the vehicle body (for example, see Patent Document 1).
ところで、二次電池等(以下、単に「電池」という)は、その使用に際し発熱し、冷却が求められることから、電池を板状の金属部材上に設置するとともに、電池の直下に冷媒を流す冷媒流路を設けた構造が検討されている。しかしながら、車体の床下に電池を設置する場合、ロッカやリンフォース等の車体の補強部材を介して路面の熱や外気の熱等の外部からの熱が電池を設置した金属部材に伝わり、冷媒流路を流れる冷媒の温度を上昇させることが懸念される。冷媒の温度が上昇すると、電池の冷却効果が低下する可能性がある。 By the way, secondary batteries and the like (hereinafter, simply referred to as "batteries") generate heat when used and require cooling. Therefore, the batteries are placed on a plate-shaped metal member and a refrigerant is flowed directly below the batteries. A structure provided with a coolant channel is under study. However, when a battery is installed under the floor of a vehicle body, heat from the outside such as road surface heat and heat of the outside air is transmitted to a metal member on which the battery is installed via a reinforcing member of the vehicle body such as a rocker or a reinforcement, and the refrigerant flow is reduced. There is a concern that the temperature of the refrigerant flowing through the path may be increased. When the temperature of the refrigerant increases, the cooling effect of the battery may decrease.
そこで、本明細書開示の電池ケースは、電池が設置される部材に設けられた冷媒流路を流れ、電池を冷却する冷媒の温度上昇を抑制することを課題とする。 Therefore, it is an object of the battery case disclosed in the present specification to suppress a rise in the temperature of a coolant that flows through a coolant passage provided in a member where a battery is installed and cools the battery.
本明細書に開示された電池ケースは、ロッカに沿って車体の前後方向に延びる側壁部と、電池が載置される底部とを含む電池ケースであって、前記底部は、前記電池が載置され、冷媒が流れる冷媒流路を有する上板と、路面側に配置される下板と、前記上板と前記下板とによって挟まれた断熱コア材と、を有し、前記側壁部は、前記上板の端面との間に隙間を設けた状態で前記底部に接続されている。 The battery case disclosed in the present specification is a battery case including a side wall portion extending in a front-rear direction of a vehicle body along a rocker, and a bottom portion on which a battery is mounted. An upper plate having a refrigerant flow path through which the refrigerant flows, a lower plate disposed on the road surface side, and a heat insulating core material sandwiched between the upper plate and the lower plate, the side wall portion includes: It is connected to the bottom part with a gap provided between it and the end face of the upper plate.
本明細書開示の電池ケースによれば、電池が設置される部材に設けられた冷媒流路を流れ、電池を冷却する冷媒の温度上昇を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the battery case disclosed by this specification, it can flow through the refrigerant | coolant flow path provided in the member in which a battery is installed, and can suppress the temperature rise of the refrigerant | coolant which cools a battery.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the drawings, dimensions, ratios, and the like of each part may not be illustrated so as to completely match actual ones. In some drawings, details are omitted.
(第1実施形態)
図1を参照すると、第1実施形態の電池ケース12は、電池10を収納し、車両100に搭載されている。車両100は、電気自動車であり、電池ケース12内に収納された電池10は、主として、車両100の走行用の電源として用いられる。なお、車両100は、いわゆるハイブリット車であってもよい。また、車両100は、燃料電池車であってもよい。車両100が燃料電池車である場合、電池ケース12内に収納される電池10は、燃料電池となる。
(1st Embodiment)
Referring to FIG. 1, a
車両100は、車体101と、前輪102と、後輪103と、モータジェネレータ(以下、「MG(Motor Generator)」という)104と、電力制御ユニット(以下、「PCU(Power Control Unit)」という)105を備える。前輪102は車体101の前方に設けられた前側ホイールアーチ101a内に取り付けられている。後輪103は、車体101の後方に設けられた後側ホイールアーチ101b内に取り付けられている。車両100は、電池10に蓄えられた電力を用いて走行する。
The
MG104は、例えば三相交流回転電機である。MG104の出力トルクは、減速機等によって構成された動力伝達ギアを介して駆動輪となる前輪102又は後輪103に伝達される。MG104は、車両100の回生制動動作時に、駆動輪の回転力によって発電することも可能である。
MG 104 is, for example, a three-phase AC rotating electric machine. The output torque of MG 104 is transmitted to
PCU105は、図示しないインバートとコンバートとを含む。電池10の放電時には、コンバータは、電池10から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電流を交流電流に変換してMG104を駆動する。一方、電池10の充電時には、インバータは、MG104によって発電された交流電流を直流電流に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を降圧して電池10に供給する。
PCU 105 includes an invert and a convert, not shown. When the
車体101は、前側ホイールアーチ101aと後側ホイールアーチ101bとの間に、車体101の前後方向に延びるロッカ106を備える。ロッカ106は、車体101の左右両側にそれぞれ設けられている。ここで、図2を参照すると、電池ケース12は、左右のロッカ106の間に配置されている。電池ケース12は、車体101が備える図示しないシャーシに取り付けられている。
The
図2乃至図5を参照すると、電池ケース12は、第1リンフォース12a、第2リンフォース12b及びロアパネル13を備える。図2は、アッパーカバーを取り外した状態の電池ケース12を上方から観た様子を示している。第1リンフォース12aは、ロッカ106に沿って車体101の前後方向に延びている。第1リンフォース12aは、側壁部に相当する。第2リンフォース12b、車体101の左右方向に延び、第1リンフォース12aと交差し、第1リンフォース12aと接合されている。電池ケース12は、第1リンフォース12aと第2リンフォース12bとの組み合わせによって、内部が複数の領域に区分けされている。本実施形態では、車体101の前後方向に沿って4つの領域が形成されている。第1リンフォース12aと第2リンフォース12bとの接合は、リベット接合、螺子接合、カシメ接合等の機械的接合や、溶接、溶着等の冶金的接合とすることができる。また、接着剤を用いた接合とすることもできる。
Referring to FIGS. 2 to 5, the
ロアパネル13は、電池ケース12の底部に相当する。ロアパネル13は、上板131、断熱コア材(以下、単に「コア材」という)132及び下板133を含む。ロアパネル13は、上板131と下板133でコア材132を挟んだサンドイッチ構造を有している。上板131、コア材132及び下板133については、後に詳述する。
The
ロアパネル13上には、第1リンフォース12aと第2リンフォース12bとによって区画された領域毎に電池10を形成する電池モジュールが載置されている。本実施形態の電池10は、電池モジュール10a〜10hを含んでおり、各領域に電池モジュールが2つずつ配置されている。各電池モジュール10a〜10hは、それぞれ組電池及びその付属品を含んで形成されている。組電池は、複数の電池セル(以下、単に「セル」という)11がスペーサを介して積層されて構成されている。組電池を形成するセル11は、1個ずつ向きを反転させて配列され、一のセル11の正極端子と、隣接する他の負極端子とは、図示しないバスバーによって電気的に接続されている。これにより、複数のセル11は、電気的に直列に接続されている。なお、組電池におけるセル11の接続態様は任意であり、例えば、複数のセル11は、電気的に並列に接続されていてもよい。本実施形態におけるセル11は、リチウムイオン電池であるが、例えば、ニッケル水素電池等の他の形式の二次電池を採用することもできる。なお、第1リンフォース12aと第2リンフォース12bとの組み合わせによって区分けされた領域の数や、電池モジュールの数は、これらに限定されるものではなく、車両100の寸法等に応じて、適宜、設定することができる。
On the
電池ケース12は、最も前側に配置されている第2リンフォース12bよりも前側にフロントカバー31を備えている。また、電池ケース12は、最も後側に配置されている第2リンフォース12bよりも後側にバックカバー32を備えている。フロントカバー31及びバックカバー32は、それぞれ溶接によって第2リンフォース12bに接合されている。なお、フロントカバー31及びバックカバー32は、例えばリベット接合のような機械的接合によって第2リンフォース12bに接合するようにしてもよい。
The
フロントカバー31によって覆われた領域には、冷媒導入口31aが設けられている。冷媒導入口31aには、図示しない冷媒供給装置が接続され、その冷媒供給装置から冷媒導入口31aを通じて冷媒がロアパネル13に設けられる冷媒流路131aに流れる。冷媒流路131aについては、後述する。本実施形態では、冷媒として冷却水を採用しているが、空気(冷風)を採用することもできる。バックカバー32には、冷媒流路131aと連通したダクト32aが設けられている。ダクト32aは、冷媒の排出口である。
In a region covered by the
つぎに、ロアパネル13に含まれる上板131、コア材132及び下板133について、詳細に、説明する。なお、図3では、第1リンフォース12aと第2リンフォース12bとによって区画された複数の領域のうち、一の領域のみを示しており、その領域内に配置される電池モジュール10a、10bの一部のみを描いている。また、図5は図3におけるA−A線に対応する位置で断面とし、第1リンフォース12aとロアパネル13との接合部分を拡大して示す説明図であるが、説明を分かりやすくするために、電池モジュール10a、10bと第2リンフォース12bは省略している。
Next, the
上板131は、サンドイッチ構造を有するロアパネル13の最も上側に位置する。上板131は、金属製の板状の部材であり、その内部に冷媒が流れる冷媒流路131aを備えている。上板131の上側には、電池10が載置される。上板131は、熱伝導率が高い材料によって形成されることが望ましく、アルミニウムや、銅等を用いることができる。本実施形態の上板131は、アルミ合金板である。上板131で熱を分散させて、冷却効果を高めるためには、熱伝導率50W/m・k以上の材料を用いることが好ましい。
The
コア材132は、発泡樹脂から構成される。発泡樹脂の例としては、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン、発泡ポリオレフィン、発泡エポキシ等の断熱性の高い樹脂が挙げられる。発泡樹脂は軽いため、コア材132が発泡樹脂を含むことで、ロアパネル13ひいては電池ケース12の軽量化が図られる。また、発泡樹脂は、断熱効果を得ることができ、コア材132によって外部からの入熱が抑制され易くなる。ここで、図3を参照すると、電池ケース12には、主として、図中、矢示H1で示すように、ロッカ106を介する熱の侵入と、矢示H2で示すように、路面側からの熱の侵入が想定される。これらの熱の侵入のうち、コア材132は、矢示H2で示す路面側からの熱の侵入を効果的に抑制することができる。
The
下板133は、サンドイッチ構造を有するロアパネル13の最も下側に位置する。下板133は、金属製の板状の部材である。下板133は、剛性が高い材料によって形成されることが望ましく、本実施形態では、鉄鋼板が用いられている。薄い板材で下板133の剛性を高めるためには、ヤング率100GPa以上の材料を採用することが好ましい。
The
上板131とコア材132、コア材132と下板133とは、それぞれ、コア材132を形成する発泡樹脂が備える接着性によって接合される。より詳細には、対向させて配置した上板131と下板133との間に充填した発泡樹脂を発泡させるとともにその接着性を発揮させて、上板131とコア材132、コア材132と下板133とを、それぞれ接合する。
The
ここで、主として図4及び図5を参照して、ロアパネル13と第1リンフォース12aとの接合について説明する。電池ケース12は、その左側方に前後方向に延びる第1リンフォース12aを備えている。そして、第1リンフォース12aのさらに左側方にロッカ106が位置している。ロアパネル13において、左側方における上板131の端面131bの位置、コア材132の側縁部132aの位置及び下板133の側縁部133aの位置は異なっている。具体的には、上板131の端面131bが最も電池ケース12の中心に近く(図中、最も右寄り)、下板133の側縁部133aが最も外側(図中、最も左寄り)に位置している。
Here, the joining of the
ロアパネル13と接合される第1リンフォース12aは、図5に示すその断面に着目すると、中心側に向かって突出した鍔状部12a2を備えている。鍔状部12a2の端面12a21は、上板131の端面131bと対向しており、鍔状部12a2の端面12a21と上板131の端面131bとの間には、隙間C1が設けられている。すなわち、上板131は、第1リンフォース12aと接触しないように配置されている。これにより、第1リンフォース12aから上板131への熱伝達が抑制される。上板131には、冷媒流路131aが設けられており、また、上板131には、電池10を形成する電池モジュール10a〜10hが載置されるが、隙間C1を設けることで、外部からの熱の侵入、特に、矢示H1で示すようなロッカ106及び第1リンフォース12aを介した熱の侵入を効果的に抑制することができる。
The
第1リンフォース12aは、鍔状部12a2の下側に設けられた切れ込み部12a3を備える。この切れ込み部12a3には、コア材132の側縁部132aが入り込んでいる。第1リンフォース12aとコア材132の側縁部132aとは、接着剤によって接合されている。コア材132の側縁部132aを切れ込み部12a3に咥え込ませ、両者が重なった状態としたことにより、ロアパネル13と第1リンフォース12aとの高い接合強度を得ることができる。
The
下板133の側縁部133aは、コア材132の側縁部132aよりも外側まで延びており、コア材132の側縁部132aよりも外側まで延びた部分に、第1リンフォース12aが接合され、さらにロッカ106が取り付けられている。第1リンフォース12aは、切れ込み部12a3よりも外側の部分が下板133と接し、この部分が接着剤によって下板133に接合されている。下板133の側縁部133aは、第1リンフォース12aの外側の側面12a4よりも、さらに外側に延びており、この部分にロッカ106がリベット40によって取り付けられている。ロッカ106と下板133との間に接着剤を塗布してもよい。なお、リベット40に替えて、ボルト及びナットを用いてもよい。
The
第1リンフォース12aとロッカ106とは、並列させて配置されているが、このとき、第1リンフォース12aの側面12a4とロッカ106との間に隙間C2が設けられている。これにより、ロッカ106から第1リンフォース12aへの熱伝達、ひいては、上板131への熱伝達が抑制される。
The
図6を参照すると、上板131は、第1リンフォース12a側に向かって延びる鍔状の接続部131cを備える。接続部131cは、隙間C1を跨ぎ、第1リンフォース12aが備える鍔状部12a2に重ねられ、ネジ14によって、鍔状部12a2に接合されている。これにより、ロアパネル13と第1リンフォース12aとの接合強度が向上している。
Referring to FIG. 6, the
なお、電池ケース12は、その右側方においても同様の構成を有する。また、第1リンフォース12aは、軽量化のために、内部に空洞部12a1を備えている。
The
ここで、図7を参照して、電池ケース12の外部からの入熱量(W)と電池10の温度(℃)との関係について説明する。図7を参照すると、外部からの入熱量(W)が大きくなるほど、電池温度(℃)が高くなることが分かる。本実施形態の電池ケース12は、冷媒流路131aを備えた上板131の端面131bと、ロッカ106に沿って車体101の前後方向に延びる第1リンフォース12aとの間に隙間C1を設けている。このため、第1リンフォース12aから上板131への熱伝達が抑制される。また、ロアパネル13は、樹脂製のコア材132を備えるため、路面側から上板131への熱伝達が抑制される。この結果、上板131に設けられた冷媒流路131a内を流れる冷媒の温度上昇を抑制し、ひいては、電池10の温度上昇を抑えることができる。
Here, the relationship between the amount of heat input (W) from the outside of the
このように、本実施形態の電池ケース12は、冷媒の温度上昇、電池10の温度上昇を抑制することができるので、冷媒の流量を少なくすることができる。このため、冷媒を流すためのポンプを小さくすることができ、この結果、車両100の軽量化、コスト低減をすることができる。
As described above, the
また、本実施形態の電池ケース12は、コア材132の側縁部132aを第1リンフォース12aが備える切れ込み部12a3に咥え込ませ、両者が重なった状態としている。また、接続部131cを介し、上板131と第1リンフォース12aとを接合して両者の接合強度を向上させている。ここで、図8を参照すると、本実施形態の電池ケース12と比較例の電池ケースに関し、電池ケース12への入力量(mm)とロアパネルの反力(N)との関係の一例が示されている。入力がされるのは、第1リンフォース12aや第2リンフォース12bの配置を考慮して、電池ケース12において、変形し易い箇所、例えば、図2中、Pで示す位置である。ここで、入力量(mm)とは、例えば、車両100の下部が路上の突起物に衝突してしまい、電池ケースが突き上げられたときの変位量である。
Further, in the
図9に示す比較例では、上板531、コア材532及び下板533を備えたサンドイッチ構造のロアパネル53と第1リンフォース52aとが接合されている。その接合部では、ロアパネル53の上板531が第1リンフォース52aの鍔状部52a2と重なり、その鍔状部52a2の端面52a21とコア材532の側縁部532aとが突き合わされている。比較例では、金属部材である上板531が第1リンフォース52aの鍔状部52a2と重なることでロアパネル53と第1リンフォース52aとの接合部の強度が確保されている。
In the comparative example shown in FIG. 9, the
これに対し、本実施形態の電池ケース12では、強度が確保しやすい金属部材である上板131と第1リンフォース12aとの間には隙間C1が形成されているため、上板131による接合強度の確保が困難である。そこで、本実施形態の電池ケース12は、コア材132が隙間C1を跨ぎ、第1リンフォース12aの切れ込み部12a3に咥え込ませ、第1リンフォース12aとコア材132とが重なった状態とすることで強度を確保している。また、本実施形態では、接続部131cによっても接合強度が向上している。これにより、図8に示すように、本実施形態では、比較例と同等以上の強度を確保することができている。
On the other hand, in the
なお、比較例は、上板531と第1リンフォース52とが接触しているので、第1リンフォース52を介して上板531に熱伝達され、上板531に設けられた冷媒流路531aを流れる冷媒が温められる。このため、電池の冷却能力が低下する可能性がある。
In the comparative example, since the
(第2実施形態)
つぎに、図10を参照して、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same reference numerals in the drawings denote the same components as in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
第2実施形態は、第1実施形態の第1リンフォース12aに替えて、第1リンフォース22aを備える。また、第2実施形態は、第1実施形態のロアパネル13に替えて、ロアパネル23を備える。
The second embodiment includes a
第1リンフォース22aは、空洞部22a1、鍔状部22a2を備える点において第1実施形態の第1リンフォース12aと共通であるが、切れ込み部を備えていない点で、第1実施形態の第1リンフォース12aと異なっている。また、ロアパネル23は、上板231、断熱コア材(以下、単に「コア材」という)232及び下板233を備えたサンドイッチ構造を有する点において第1実施形態のロアパネル13と共通であるが、コア材232の側縁部232aの位置が異なっている。具体的に、第1リンフォース22aが切れ込み部を備えていないことに起因して、側縁部232aは第1リンフォース22aが有する鍔状部22a2の端面22a21に当接させた状態となっている。
The
また、第2実施形態では、第1実施形態と異なり、接続部131cに相当する構成を備えていない。
Further, unlike the first embodiment, the second embodiment does not include a configuration corresponding to the
一方、下板233の側縁部233aは、ロッカ106の下側まで延びており、リベット40によりロッカ106と接合されている点は、第1実施形態と共通である。また、上板231が冷媒流路231aを備え、その端面231bと第1リンフォース22aが備える鍔状部22a2の端面22a21との間に隙間C1を備える点は、第1実施形態と同様である。このため、第2実施形態は、第1実施形態と同様に、第1リンフォース22aから上板231への熱伝達が抑制される。この結果、電池の温度上昇を抑えることができる。
On the other hand, the
なお、第2実施形態は、第1実施形態と異なり、第1リンフォース22aが切れ込み部を備えておらず、コア材232が第1リンフォース22aに咥え込まれた構造とはなっていないことから、強度が確保されにくい。また、第1実施形態における接続部131cに相当する構成を有していない点においても強度が確保されにくい。そこで、コア材232の厚みを厚くし、所望の強度を確保するようにしてもよい。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the
(第3実施形態)
つぎに、図11を参照して、第3実施形態について説明する。なお、第2実施形態と共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same reference numerals in the drawings denote the same components as in the second embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
第3実施形態は、隙間C1を跨ぎ、第1リンフォース22aとロアパネル23とを接続する補強部材50を備える。これにより、第1リンフォース22aとロアパネル23との接続部の強度を向上することができる。補強部材50の装着は、ボルトやリベットを用いてもよいが、本実施形態では、熱伝達を抑制すべく、接着剤を用いている。なお、本実施形態では、第2実施形態をベースとして補強部材50を装備した態様となっているが、第1実施形態をベースとして補強部材50を装備するようにしてもよい。
The third embodiment includes a reinforcing
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above embodiment is merely an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to these. Various modifications of these examples are within the scope of the present invention, and the present invention is further described. It is obvious from the above description that various other embodiments are possible within the scope.
10 電池
10a〜10h 電池モジュール
11 電池セル
12 電池ケース
12a、22a 第1リンフォース(側壁部)
12a1、22a1 空洞部
12a2、22a2 鍔状部
12a21、22a21 端面
12a3 切れ込み部
12a4 側面
12b 第2リンフォース
13、23 ロアパネル(底部)
131、231 上板
131a、231a 冷媒流路
131b、231b 端面
131c 接続部
132、232 断熱コア材
132a、232a 側縁部
133、233 下板
133a、233a 側縁部
50 補強部材
100 車両
101 車体
101a 前側ホイールアーチ
101b 後側ホイールアーチ
106 ロッカ
C1、C2 隙間
DESCRIPTION OF
12a1, 22a1 Cavity 12a2, 22a2 Flange 12a21, 22a21 End 12a3
131, 231
Claims (1)
前記底部は、前記電池が載置され、冷媒が流れる冷媒流路を有する上板と、路面側に配置される下板と、前記上板と前記下板とによって挟まれた断熱コア材と、を有し、
前記側壁部は、前記上板の端面との間に隙間を設けた状態で前記底部に接合された電池ケース。 A battery case including a side wall portion extending in the front-rear direction of the vehicle body along the rocker, and a bottom portion on which the battery is mounted,
The bottom portion, on which the battery is mounted, an upper plate having a refrigerant flow path through which a refrigerant flows, a lower plate disposed on the road surface side, and a heat insulating core material sandwiched between the upper plate and the lower plate, Has,
The battery case, wherein the side wall portion is joined to the bottom portion with a gap provided between the side wall portion and an end surface of the upper plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018129883A JP2020006811A (en) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | Battery case |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018129883A JP2020006811A (en) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | Battery case |
Publications (1)
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JP2020006811A true JP2020006811A (en) | 2020-01-16 |
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ID=69150344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020006811A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022032416A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-17 | 南京溧水高新创业投资管理有限公司 | Cooling device for novel power battery |
-
2018
- 2018-07-09 JP JP2018129883A patent/JP2020006811A/en active Pending
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WO2022032416A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-17 | 南京溧水高新创业投资管理有限公司 | Cooling device for novel power battery |
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