KR20200084404A - Cooling panel for battery module of electric vehicles - Google Patents

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battery module
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손성만
박병학
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주식회사 성우하이텍
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Abstract

A cooling panel for a battery module of an electric vehicle is disclosed. The cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is a battery module that is applied as a power source of an electric vehicle by assembling a plurality of battery cells. A coolant flow path is formed by welding through a cross section between coolant grooves on a lower surface of a case of the battery module while a coolant groove of a certain pattern starting from a coolant inlet formed on one side of a tip of a sheet of panel and ending at a coolant outlet formed on the other side of the panel is molded so as to protrude downward on the cross section.

Description

전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널{COOLING PANEL FOR BATTERY MODULE OF ELECTRIC VEHICLES}Cooling panel for battery modules in electric vehicles {COOLING PANEL FOR BATTERY MODULE OF ELECTRIC VEHICLES}

본 발명은 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈의 하부에 직접적으로 냉각수 유로를 형성하여 냉각효율을 향상시키는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling panel for a battery module of an electric vehicle, and more particularly, to a cooling panel for a battery module of an electric vehicle to improve cooling efficiency by directly forming a cooling water flow path under the battery module.

일반적으로 하이브리드 자동차, 전기 자동차와 같은 친환경 자동차에는 구동모터에 전원을 인가하기 위한 배터리 팩이 장착된다. In general, eco-friendly vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles are equipped with a battery pack for applying power to a driving motor.

상기 배터리 팩은 복수의 단위 배터리 모듈로 이루어지고, 하나의 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀로 이루어진다. The battery pack is composed of a plurality of unit battery modules, and one battery module is composed of a plurality of battery cells.

이러한 배터리 팩은 가동에 따라 발열되게 되므로 배터리 팩이 적정온도를 유지하도록 냉각이 필요하다. Since such a battery pack generates heat according to operation, it is necessary to cool the battery pack to maintain an appropriate temperature.

상기 배터리 팩을 냉각하는 방식은 공랭식과 수냉식이 있다. The method of cooling the battery pack is air-cooled and water-cooled.

그러나, 최근에는 하이브리드 자동차에서 플러그인 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차로 개발이 진행되면서, 배터리의 용량은 더욱 고용량화가 되어가고 있으며, 공랭식으로는 배터리 냉각에 한계가 있어 수냉식의 적용이 확대되어 가고 있다. However, in recent years, as development has progressed from a hybrid vehicle to a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle, the capacity of the battery is becoming higher, and the cooling of the battery is limited by air cooling, and the application of the water cooling method is expanding.

상기 수냉식은 다시 직접 수냉식과 간접 수냉식으로 나뉠 수 있는데, 상기 간접 수냉식은 냉각수가 직접 배터리 셀을 냉각시키기 않고, 냉각 플레이트를 매개로 냉각시키는 방식이다. The water cooling type may be divided into a direct water cooling type and an indirect water cooling type. The indirect water cooling type is a method in which cooling water does not directly cool the battery cell but cools through a cooling plate.

이러한 수냉식 또한, 상기 배터리가 고용량화됨에 따라 냉각 성능의 향상을 필요로 한다. This water cooling type also requires an improvement in cooling performance as the battery becomes high capacity.

이에 따라, 고용량화가 이루어지는 상기 배터리를 냉각하는 방법에 대한 연구개발이 필요하다. Accordingly, there is a need for research and development on a method of cooling the battery with high capacity.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The items described in the background art section are written to improve the understanding of the background of the invention, and may include matters that are not known to those skilled in the art to which this technology belongs.

본 발명의 실시 예는 배터리 모듈의 하부에 직접적으로 접촉되는 냉각수 유로를 형성하여 냉각효율을 향상시키는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a cooling panel for a battery module of an electric vehicle that improves cooling efficiency by forming a cooling water channel directly contacting a lower portion of the battery module.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 다수개의 배터리 셀을 조립하여 전기자동차의 동력원으로 적용되는 배터리 모듈에 있어서, 한 장의 패널 상의 일 선단의 일측에 형성된 냉각수 유입구로부터 시작하여 일 선단의 타측에 형성된 냉각수 배출구에서 끝나는 일정패턴의 냉각수 홈을 단면 상에 하향 돌출되도록 성형한 상태로, 상기 배터리 모듈의 케이스 하면에 상기 냉각수 홈 사이의 단면을 통하여 용접 접합하여 냉각수 유로를 형성하는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널을 제공할 수 있다. In one or more embodiments of the present invention, in a battery module applied as a power source for an electric vehicle by assembling a plurality of battery cells, starting from a cooling water inlet formed on one side of one end on a panel, formed on the other side of one end For a battery module of an electric vehicle that forms a cooling water flow path by welding welding through a cross section between the cooling water grooves to a lower surface of the case of the battery module in a state in which a cooling water groove having a predetermined pattern ending at a cooling water outlet is projected downward on a cross section. A cooling panel can be provided.

또한, 상기 일정패턴의 냉각수 홈은 상기 패널의 길이방향을 따라 복수개의 일자형 홈과, 이웃한 상기 일자형 홈의 선단을 라운드 형상으로 연결하는 복수개의 라운드형 홈으로 이루어지며, 일측과 타측의 각 일자형 홈의 선단이 외측으로 개구되어 냉각수 유입구와 냉각수 배출구를 형성할 수 있다. In addition, the cooling water groove of the predetermined pattern is composed of a plurality of flat grooves along the longitudinal direction of the panel, and a plurality of round grooves connecting the ends of the adjacent flat grooves in a round shape, and each flat of one side and the other side The tip of the groove may be opened outward to form a coolant inlet and a coolant outlet.

또한, 상기 냉각수 홈은 프레스 성형을 형성될 수 있다. In addition, the cooling water groove may be formed by press molding.

또한, 상기 냉각수 유입구와 냉각수 배출구에는 패킹부재를 개재하여 각각 연결용 니플이 장착될 수 있다. In addition, nipples for connection may be mounted to the cooling water inlet and the cooling water outlet through a packing member.

또한, 상기 패널은 알루미늄 판재로 이루어질 수 있다. In addition, the panel may be made of an aluminum plate.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈용 냉각패널은 배터리 모듈의 하부에 직접적으로 접촉되는 냉각수 유로를 형성하여 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다. The cooling panel for a battery module according to an embodiment of the present invention has an effect of improving cooling efficiency by forming a cooling water channel directly contacting a lower portion of the battery module.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈용 냉각패널은 한 장의 패널에 냉각수 홈을 형성하는 간단한 구조에 의해 배터리 모듈의 방열을 이룸으로써, 부품수를 줄이고, 경량화가 가능한 효과도 있다. In addition, the cooling panel for a battery module according to an embodiment of the present invention achieves heat dissipation of the battery module by a simple structure of forming a cooling water groove in one panel, thereby reducing the number of parts and reducing the weight.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects obtained or predicted due to embodiments of the present invention will be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to embodiments of the present invention will be disclosed within a detailed description to be described later.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널의 장착 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널의 개략적인 장착 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널의 개략적인 장착 평면도이다. 1 is a perspective view of an installation of a cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic mounting cross-sectional view of a cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic mounting plan view of a cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are applied to the same or similar elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널의 장착 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널의 개략적인 장착 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널의 개략적인 장착 평면도이다. 1 is a mounting perspective view of a cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic mounting cross-sectional view of a cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 Is a schematic mounting plan view of a cooling panel for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈용 냉각패널은 친환경 자동차의 배터리 팩에 적용될 수 있다. The cooling panel for a battery module for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention may be applied to a battery pack of an eco-friendly vehicle.

이때, 상기 친환경 자동차는 저장된 전력을 이용하여 전적으로 동작하는 전기 차량뿐만 아니라, 연소화 저장된 전력을 모두 이용하여 동작하는 하이브리드 차량을 포함할 수 있다. In this case, the eco-friendly vehicle may include not only an electric vehicle that operates entirely using stored power, but also a hybrid vehicle that operates using all of the stored and stored power.

이러한 배터리 팩은 복수개의 단위 배터리 모듈로 이루어지고, 하나의 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀로 이루어진다. The battery pack is composed of a plurality of unit battery modules, and one battery module is composed of a plurality of battery cells.

상기 배터리 셀은 상기 배터리 팩에 사용되는 임의 종류의 각 배터리 요소를 지칭하기 위해 교환되어 사용될 수 있다. The battery cells can be used interchangeably to refer to each type of battery element used in the battery pack.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀은 전기 차량에 사용될 수 있는 일반적인 리튬계 배터리들을 포함하지만, 철인산염(iron phosphate), 메탈 옥사이드(metal oxide), 리튬 이온 폴리머(lithium-ion polymer), 니켈 메탈 하이브리드(nickel metal hydride), 니켈 카드뮴(nickel cadmium, 니켈 배터리(수소, 아연, 카드뮴 등)을 포함하는 다양한 화학 물질 구성 및 전기 차량과 호환 가능한 다른 배터리 종류들을 포함할 수 있다. The battery cell according to an embodiment of the present invention includes general lithium-based batteries that can be used in electric vehicles, but iron phosphate, metal oxide, lithium-ion polymer, and nickel metal It can include a variety of chemical compositions, including hybrid metal hydride, nickel cadmium, and nickel batteries (hydrogen, zinc, cadmium, etc.) and other battery types compatible with electric vehicles.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀은 원통형 또는 각형 전지를 모두 적용할 수 있다. In addition, the battery cell according to an embodiment of the present invention can be applied to both cylindrical or prismatic cells.

상기와 같은 배터리 팩은 가동에 따라 발열되게 되므로, 상기 배터리 팩이 적정 온도를 유지하도록 냉각이 필요하다. Since the battery pack as described above generates heat according to operation, cooling is required to maintain the battery pack at an appropriate temperature.

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 냉각패널은, 도 1과 도 2를 참조하면, 배터리 모듈(1)의 케이스(3) 하면에 직접적으로 용접 접합된다. To this end, referring to FIGS. 1 and 2, the cooling panel of the battery module according to an embodiment of the present invention is directly welded to the lower surface of the case 3 of the battery module 1.

상기 배터리 모듈의 냉각패널(10)은 한 장의 패널 상에 프레스 성형을 통해 일정패턴의 냉각수 홈(11)을 성형하여 이루어진다. The cooling panel 10 of the battery module is formed by forming a cooling pattern groove 11 of a predetermined pattern through press molding on a single panel.

상기 냉각수 홈(11)은 상기 한 장의 패널의 길이방향을 따라 형성된 복수개의 일자형 홈(11a)과, 이웃한 상기 일자형 홈(11a)의 선단을 라운드 형상으로 연결하는 복수개의 라운드형 홈(11b)을 포함하여 이루어진다. The coolant groove 11 includes a plurality of straight grooves 11a formed along the longitudinal direction of the one panel, and a plurality of round grooves 11b connecting the ends of the adjacent straight grooves 11a in a round shape. It is made including.

상기 일자형 홈(11a)은 상기 패널의 길이방향을 따라 복수개 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 일자형 홈(11a)은 폭 방향을 따라 복수개 형성될 수도 있다. Although it has been described as an example that the plurality of flat grooves 11a are formed along the longitudinal direction of the panel, the present invention is not limited thereto, and the flat grooves 11a may be formed along the width direction.

이러한 냉각수 홈(11)은 일측과 타측의 각 일자형 홈(11a)의 선단이 외측으로 개구되어 냉각수 유입구(13a)와 냉각수 배출구(13b)를 형성한다. In these coolant grooves 11, the ends of the flat grooves 11a on one side and the other side are opened outward to form a coolant inlet 13a and a coolant outlet 13b.

즉, 상기 냉각수 홈(11)은 상기 한 장의 패널 상의 일 선단의 일측에 형성된 냉각수 유입구(13a)로부터 시작하여 일 선단의 타측에 형성된 냉각수 배출구(13b)에서 끝나도록 형성된다. That is, the cooling water groove 11 is formed to start from the cooling water inlet 13a formed on one side of one end on the panel and end at the cooling water outlet 13b formed on the other side of the one end.

상기 냉각수 홈(11)은 상기 한 장의 패널 상에서 전면적에 걸쳐 고르게 분포될 수 있다. The coolant groove 11 may be evenly distributed over the entire area on the single panel.

그리고 상기 냉각수 유입구(13a)와 냉각수 배출구(13b)에는 연결용 니플(20)이 장착된다. In addition, a nipple 20 for connection is mounted to the cooling water inlet 13a and the cooling water outlet 13b.

이러한 연결용 니플(20)은 냉각수 유입구(13a)와 냉각수 배출구(13b)와의 사이에 각각 패킹부재(30)를 개재한 상태로 장착된다. The connection nipples 20 are mounted with a packing member 30 interposed between the cooling water inlet 13a and the cooling water outlet 13b, respectively.

이때, 상기 패킹부재(30)는 고무재질로 이루어진 것으로, 상기 냉각수 홈(11)의 수밀을 위한 것이다. At this time, the packing member 30 is made of a rubber material, and is for watertightness of the cooling water groove 11.

상기 연결용 니플(20)과 패킹부재(30)는 전주용접으로 상기 냉각수 유입구(11a)와 냉각수 배출구(11b)에 각각 접합된다. The connecting nipple 20 and the packing member 30 are respectively joined to the cooling water inlet 11a and cooling water outlet 11b by electroforming.

그리고 상기 한 장의 패널은 알루미늄 판재로 이루어질 수 있다. In addition, the single panel may be made of an aluminum plate.

또한, 상기 한 장의 패널은 상기 냉각수 홈(11)이 형성된 상태의 넓이가 상기 배터리 모듈(1)의 케이스(3) 하면과 동일한 넓이를 가지도록 형성될 수 있다. In addition, the one panel may be formed to have the same width as the lower surface of the case 3 of the battery module 1 in the area where the coolant groove 11 is formed.

상기와 같이 형성된 한 장의 패널은 상기 배터리 모듈(1)의 케이스(3) 하면에 상기 냉각수 홈(11) 사이의 단면을 통하여 용접 접합된다. One panel formed as described above is welded to the lower surface of the case 3 of the battery module 1 through a cross section between the coolant grooves 11.

즉, 상기 한 장의 패널은 상기 냉각수 홈(11)을 제외한 나머지 영역을 따라 상기 배터리 모듈(1)의 케이스(3) 하면에 용접 접합된다. That is, the one panel is welded to the lower surface of the case 3 of the battery module 1 along the rest of the area except for the coolant groove 11.

이때, 상기 접합은 레이저 용접 또는 브레이징 용접 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. In this case, the joining may include at least one of laser welding or brazing welding.

또는, 상기 한 장의 패널은 접착제나, 접착패드를 통해 상기 배터리 모듈에 접합될 수도 있다. Alternatively, the one panel may be bonded to the battery module through an adhesive or an adhesive pad.

이에 따라, 상기 냉각수 홈(11)은 상기 배터리 모듈(1)의 케이스(2) 하면에 의해 폐쇄되어 냉각수 유로(15)로 형성된다. Accordingly, the cooling water groove 11 is closed by the lower surface of the case 2 of the battery module 1 to form a cooling water flow path 15.

도 3을 참조하면, 상기 냉각수 유입구(13a)의 연결용 니플(20)을 통해 유입된 냉각수는 상기 냉각수 유로(15)를 지나면서 상기 배터리 모듈(1)의 구동에 의해 발생하는 열과 함께, 냉각수 배출구(13b)의 연결용 니플(20)을 통해 배출된다. Referring to FIG. 3, the cooling water introduced through the nipple 20 for connection of the cooling water inlet 13a passes through the cooling water flow path 15 and together with heat generated by driving the battery module 1, cooling water It is discharged through the nipple 20 for connection of the discharge port 13b.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널(10)은 상기 배터리 모듈(1)의 하부에 직접적으로 냉각수가 흐르는 구조를 적용하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다. Therefore, the cooling panel 10 for a battery module of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can improve cooling efficiency by applying a structure in which cooling water flows directly under the battery module 1.

더불어, 상기 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널(10)은 간단한 구조를 적용하여 배터리 모듈(1)을 냉각시킬 수 있어 부품수를 줄이고, 중량을 절감하면서도 냉각효율은 향상시킬 수 있다. In addition, the cooling panel 10 for the battery module of the electric vehicle can cool the battery module 1 by applying a simple structure, thereby reducing the number of parts and reducing the weight while improving the cooling efficiency.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art can vary the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and changes can be made.

1: 배터리 모듈
3: 케이스
10: 냉각패널
11: 냉각수 홈
11a: 일자형 홈
11b: 라운드형 홈
13a: 냉각수 유입구
13b: 냉각수 배출구
15: 냉각수 유로
20: 연결용 니플
30: 패킹부재1: Battery module
3: Case
10: cooling panel
11: Coolant groove
11a: straight groove
11b: Round groove
13a: coolant inlet
13b: cooling water outlet
15: coolant flow path
20: Connecting nipple
30: packing member

Claims (5)

다수개의 배터리 셀을 조립하여 전기자동차의 동력원으로 적용되는 배터리 모듈에 있어서,
한 장의 패널 상의 일 선단의 일측에 형성된 냉각수 유입구로부터 시작하여 일 선단의 타측에 형성된 냉각수 배출구에서 끝나는 일정패턴의 냉각수 홈을 단면 상에 하향 돌출되도록 성형한 상태로, 상기 배터리 모듈의 케이스 하면에 상기 냉각수 홈 사이의 단면을 통하여 용접 접합하여 냉각수 유로를 형성하는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널. In a battery module that is applied as a power source for an electric vehicle by assembling a plurality of battery cells,
The cooling water groove of a predetermined pattern starting from the cooling water inlet formed on one side of one end on one panel and ending at the cooling water outlet formed on the other side of one end is formed so as to protrude downwardly on the cross section, and is formed on the lower surface of the case of the battery module. A cooling panel for a battery module of an electric vehicle that is welded and joined through a cross section between coolant grooves to form a coolant flow path. 제1항에 있어서,
상기 일정패턴의 냉각수 홈은
상기 패널의 길이방향을 따라 복수개의 일자형 홈과, 이웃한 상기 일자형 홈의 선단을 라운드 형상으로 연결하는 복수개의 라운드형 홈으로 이루어지며, 일측과 타측의 각 일자형 홈의 선단이 외측으로 개구되어 냉각수 유입구와 냉각수 배출구를 형성하는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널. According to claim 1,
The cooling water groove of the predetermined pattern
It consists of a plurality of straight grooves along the longitudinal direction of the panel and a plurality of round grooves connecting the ends of the adjacent straight grooves in a round shape, and the tips of each straight groove on one side and the other side are opened to the outside to cool water. Cooling panel for a battery module of an electric vehicle forming an inlet and a cooling water outlet. 제1항에 있어서,
상기 냉각수 홈은
프레스 성형을 형성되는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널. According to claim 1,
The cooling water groove
Cooling panel for the battery module of the electric vehicle to form a press molding. 제1항에 있어서,
상기 냉각수 유입구와 냉각수 배출구에는 패킹부재를 개재하여 각각 연결용니플이 장착되는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널. According to claim 1,
A cooling panel for a battery module of an electric vehicle in which a connection nipple is mounted on the cooling water inlet and the cooling water outlet through a packing member. 제1항에 있어서,
상기 패널은
알루미늄 판재로 이루어지는 전기자동차의 배터리 모듈용 냉각패널. According to claim 1,
The panel
Cooling panel for battery modules in electric vehicles made of aluminum plates.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102269221B1 (en) 2021-01-20 2021-06-24 황채익 Electric vehicle battery cooling system

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