WO2013061625A1 - 車両用の電池モジュール - Google Patents

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case
voltage wire
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松田紘子
山田彰浩
木野了太郎
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住友電装株式会社
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    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/218Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module for a vehicle, and more particularly, in a metal shield case for accommodating a battery pack mounted on an electric car or a hybrid car, a junction box incorporating a relay or the like connected to the battery pack side power supply. In the battery module housed and disposed, the height of the junction box is reduced.
  • a high voltage battery pack 100 is disposed on the rear side or the like in the vehicle interior. It is connected to the device 103 mounted in the engine room via the high voltage power cable 101. In the device 103, a fuse 104 is connected to a DC-DC module 105 integrally or closely disposed with a high voltage / low voltage junction box.
  • the relay 201 serving as a heating element is mounted on the upper surface of the upper case 202 of the junction box 200 to suppress overheating inside the junction box 200.
  • the relay 201 having a large height is mounted on the upper surface of the junction box 200, the height H2 of the relay 201 is added to the height H1 of the junction box 200, and the overall height becomes large.
  • the battery pack is disposed on the compartment side, and the junction box including the fuse and the like connected to the battery pack is disposed at a different position from the engine compartment side.
  • the junction box including the fuse and the like connected to the battery pack is disposed at a different position from the engine compartment side.
  • a junction box is also housed in a metal case (shield case) for housing a battery pack, and a shield wire is connected to the load side of a branch connection circuit including relays and fuses housed in the junction box, A battery module has been developed for drawing the shield wire outward from the shield case.
  • the shield case accommodating the battery pack
  • the shield case also needs to be raised. Therefore, the space for installing the battery module may be restricted, and the battery module may not be disposed at a desired position.
  • the low-voltage wires receive noise generated from the high-voltage wires, and noise is easily generated in the low-voltage wires connected to the load side is there.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and in the case of housing a junction box in a shield case for housing a battery pack, the height of the junction box is suppressed and the low voltage wire connected to the junction box is a high voltage The issue is to make sure that the wires are not affected by noise.
  • the present invention accommodates a junction box inside a metal shield case that accommodates a battery pack
  • the junction box fixes the resin case of the relay and the electric component having a large height to the bottom wall of the shield case or the surface of the metal plate fixed to the bottom wall, and either the low voltage wire or the high voltage wire Wire one end on a metal plate and connect it to the required terminals of the relay and electrical components
  • the relay made by fixing the resin case cover of the junction box on the bottom wall or the metal plate is covered in a state covering any one of the electric component and the low voltage wire and the high voltage wire, and the relay is provided from the opening provided in the case cover And expose the required contact portion of the electric component, and wire either the low voltage wire or the high voltage wire and place the bus bar on the case cover, and place the bus bar and / or the low voltage wire and the high voltage wire
  • a battery module for a vehicle characterized in that any one of the other is connected to the exposed contact portion.
  • the relay having a large height is directly fixed to the upper surface of the bottom wall of the shield case on which the junction box is installed or the upper surface of the metal plate fixed to the bottom wall.
  • the resin case cover of the junction box so as to cover the above, it is possible to suppress that the overall height of the junction box is increased by the relay.
  • the low-voltage wire or high-voltage wire below the case cover, or the other one above, and blocking the low-voltage wire from the high-voltage wire with the case cover noise received by the low-voltage wire from the high-voltage wire It can be reduced.
  • a low voltage wire is wired below the case cover, a high voltage wire is wired above, and contact points with the low voltage wires of the relay and the electric component disposed below are provided on the side surfaces of the relay and the electric component, the case While connected to low voltage wires wired through insertion holes provided on the side wall of the cover, It is preferable that a contact portion connected to the high voltage electric wire or the bus bar disposed on the case cover is provided on the upper surface of the relay and the electric component and connected to the bus bar and the high voltage electric wire disposed on the case cover.
  • the high voltage wire is arranged above the case cover, the power can be distributed by the case cover on the outside of the case, and there is an advantage that noises do not affect the devices inside the case. is there.
  • the low voltage wire is disposed below the case cover, even if noise occurs outside the case, a certain distance is secured in the case, and there is an advantage that it is not necessary to take noise measures.
  • case cover is fixed on the shield case by fastening a high voltage wire and a bus bar disposed on the case cover and a contact portion of a relay and an electric component fixed below the case cover.
  • the relay or the electric component having a large height is fixed on the bottom wall of the shield case or on the metal plate fixed to the bottom wall.
  • the case of the junction box which is fixed and holds the bus bar is a case cover which covers the relay and the electric parts. Therefore, the overall height of the junction box does not become the height obtained by adding the height of the relay to the case height of the junction box, and the enlargement of the junction box can be suppressed. Further, since the high voltage wire and the low voltage wire are shielded by the case cover of the junction box, it is possible to suppress the low voltage wire from receiving noise from the high voltage wire.
  • FIG. 6 is a perspective view of a junction box equipped with a conventional relay.
  • FIG. 1 shows a battery module 1 mounted on an electric vehicle.
  • a battery module 1 accommodates a battery pack 3 in a shield case 2 made of metal such as aluminum alloy.
  • a storage area X of the junction box is provided in a portion surrounded by the front wall 2 a and the right wall 2 b of the shield case 2, and the junction box 5 is disposed in the storage area X.
  • An ECU 4 is mounted on the battery pack 3.
  • a rectangular metal plate 6 is laid at the position where the junction box 5 is arranged, and the metal plate 6 is fixed to the bottom wall 2r of the shield case 2 by bolting.
  • a plurality of relays 10 (10A, 10B, 10C) having a large height and relays 11 (11A, 11B) for starting electrical parts are disposed on the upper surface of the metal plate 6 with a space between them.
  • the resin case of the electric component 11 is bolted to the metal plate 6.
  • a relay 10 fixed on the metal plate 6 and a low voltage wire 12 connected to the electric component 11 are wired on the metal plate 6.
  • the high voltage wire 30 is a wire connected to the ECU 4 mounted on the battery pack 3.
  • a case cover 20 made of resin is placed in a state of covering the plurality of relays 10 fixed on the metal plate 6, the electric component 11, and the low voltage wire 12.
  • the case cover 20 is the case body of the junction box 5.
  • a side wall 20b protrudes downward from the periphery of the upper wall 20a, and a lower end of the side wall 20b is in contact with a position along the outline of the metal plate 6.
  • the opening 20c for low voltage wire insertion is provided in the lower end of the left side wall 20b in the figure.
  • the opposite right side wall 20d is located on the inner surface side of the right side wall of the shield case 2, and the high voltage shield wire inserted from the through hole 2e drilled on the right side wall of the shield case 2 is put onto the upper wall 20a of the case cover 20. Wiring is done.
  • a bus bar and a guide wall 20g of a high voltage wire are provided on the upper wall 20a of the case cover 20, a bus bar and a guide wall 20g of a high voltage wire are provided.
  • the upper wall 20a is provided with an opening 20h at a position corresponding to the relay 10 and the electric component 11, respectively, and the high voltage wires and the connection terminals 10t and 11t of the relay 10 and the electric component 11 project upward through the opening 20h. doing.
  • terminal portions 10s and 11s connected to the relay 10 and the low voltage wire of the electric component 11 are protruded on the side surface of the case of the relay 10 and the electric component 11 and positioned below the case cover 20. There is.
  • the bus bar 22 is fitted and fixed in the passage divided by the guide wall 20g, and is fixed by a nut through a terminal portion 11t connected to the high voltage electric wire of the electric component 11 in a bolt hole provided in the bus bar 22. Further, the terminal portion 10t of the relay 10 is fitted with a bolted terminal 29 connected to the end of the high voltage wire 30 wired on the upper surface side of the case cover 20 and fixed by a nut.
  • the bus bar 22 is disposed, and the lid is not opened above the case cover 20 for wiring the high voltage wire 30, and the lid is closed by a lid 32 which covers the entire shield case 2.
  • the heat generated from the relay 10, the electric component 11, the bus bar 22, and the high voltage electric wire 30 is prevented from overheating in the junction box 5.
  • the relay 10 and the electrical component 11 are mounted on the metal plate 6 and fixed to the top surface of the bottom wall 2 r of the shield case 2.
  • the low voltage wire 12 connected to the ECU 4 on the battery pack 3 is wired on the upper surface of the metal plate 6 and connected to the electric component 11.
  • the case cover 20 in which the bus bar 22 is disposed is installed in a state of covering the relay 10 and the electric component 11.
  • the opening 20 c provided on the side wall of the case cover 20 is set so that the low voltage wire 12 is inserted.
  • the relay 10 and the electric component 11 are positioned at the opening 20 h of the upper wall 20 a of the case cover 20, and the terminal portions 10 t and 11 t are fastened to the bus bar 22 and the terminal portions of the high voltage wire 30.
  • the case cover 20 is fixed to the bottom wall 2 r of the shield case 2 via the metal plate 6.
  • the lid 32 is put on the shield case 2 to make the state shown in FIG.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and a low voltage wire may be wired on the upper surface side of the case cover 20 and a high voltage wire may be wired on the lower side.
  • the relay and the electric component are mounted on the metal plate, the relay and the electric component may be directly mounted and fixed on the bottom wall of the shield case without the intervention of the metal plate.

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Abstract

 電池パックおよびジャンクションボックスを収容する電池モジュールが高くなるのを防止する。電池パックを収容する金属製のシールドケースの内部にジャンクションボックスを収容しており、前記ジャンクションボックスは、前記シールドケースの底壁または該底壁に固定する金属板の表面に高さが大であるリレーおよび電気部品の樹脂ケースを固定し、かつ、低圧電線と高圧電線のいずれか一方を金属板上に配線して前記リレーおよび電気部品の所要の端子部と接続し、前記ジャンクションボックスの樹脂製のケースカバーを前記底壁または金属板上に固定したリレー、電気部品および低圧電線と高圧電線のいずれか一方を覆う状態で被せ、該ケースカバーに設けた開口から前記リレーおよび電気部品の所要の接点部を露出させ、該ケースカバー上に低圧電線と高圧電線のいずれか他方を配線すると共にバスバーを配置し、該バスバーまたは/および配線している低圧電線と高圧電線のいずれか他方を前記露出させた接点部と接続している。

Description

車両用の電池モジュール
 本発明は車両用の電池モジュールに関し、特に、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電池パックを収容する金属製のシールドケース内に、該電池パック側電源と接続するリレー等を内蔵するジャンクションボックスを収容配置する電池モジュールにおいて、ジャンクションボックスの低背化を図るものである。
 電気自動車やハイブリッド自動車においては、従来、特開2010-36594号公報のハイブリッド自動車で図6に示すように、高電圧の電池パック100を車室内のリヤ側等に配置し、該電池パック100を高圧電源ケーブル101を介してエンジンルーム内に搭載した機器103と接続している。該機器103内でヒューズ104、高圧・低圧のジャンクションボックスと一体または近接配置したDC-DCモジュール105と接続している。
 ジャンクションボックスにリレーを搭載する場合、通常、図7に示すように、発熱体となるリレー201はジャンクションボックス200のアッパーケース202の上面に搭載し、ジャンクションボックス200の内部で過熱を抑制している場合が多い。該ジャンクションボックス200の上面に高さが大であるリレー201を搭載すると、ジャンクションボックス200の高さH1にリレー201の高さH2が加わり、全体高さが大となる。
特開2010-36594号公報
 特許文献1に開示されたハイブリッド自動車等では、電池パックは車室側、該電池パックに接続されるヒューズ等を含むジャンクションボックスはエンジンルーム側と別位置に配置し、高圧電源ケーブル101を介して接続している。該構成とすると高圧電源ケーブルの配線長さが大きくなり、かつ、高圧電源ケーブル101と接続する機器103も金属製のシールドケースに収容し、該機器103内の高圧電線から生じるノイズを遮蔽する必要があり、機器や設備が大型化する問題がある。
 よって、近時、電池パックを収容する金属製ケース(シールドケース)内にジャンクションボックスも収容し、該ジャンクションボックスに収容するリレーやヒューズを含む分岐接続回路の負荷側にシールド電線を接続し、該シールド電線をシールドケースより外方へ引き出す電池モジュールが開発されている。
 しかしながら、図7に示すようにリレーを搭載して高さが大となるジャンクションボックスを電池パックを収容するシールドケース内に収容すると、シールドケースも高くする必要がある。よって、電池モジュールを設置するスペースに制約を受け、所望の位置に配置できなくなる恐れもある。
 また、ジャンクションボックスに搭載する電気機器に高圧電線と低圧電線とを接続すると、高圧電線から発生するノイズを低圧電線が受けることとなり、負荷側に接続される低圧電線にノイズが発生しやすい問題がある。
 本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、電池パックを収容するシールドケース内にジャンクションボックスを収容する場合に、ジャンクションボックスの高さを抑制し、かつ、ジャンクションボックスに接続する低圧電線が高圧電線からノイズの影響を受けないようにすることを課題としている。
 前記課題を解決するため、本発明は、電池パックを収容する金属製のシールドケースの内部にジャンクションボックスを収容しており、
 前記ジャンクションボックスは、前記シールドケースの底壁または該底壁に固定する金属板の表面に高さが大であるリレーおよび電気部品の樹脂ケースを固定し、かつ、低圧電線と高圧電線のいずれか一方を金属板上に配線して前記リレーおよび電気部品の所要の端子部と接続し、
 前記ジャンクションボックスの樹脂製のケースカバーを前記底壁または金属板上に固定したリレー、電気部品および低圧電線と高圧電線のいずれか一方を覆う状態で被せ、該ケースカバーに設けた開口から前記リレーおよび電気部品の所要の接点部を露出させ、該ケースカバー上に低圧電線と高圧電線のいずれか他方を配線すると共にバスバーを配置し、該バスバーまたは/および配線している低圧電線と高圧電線のいずれか他方を前記露出させた接点部と接続していることを特徴とする車両用の電池モジュールを提供している。
 前記のように、ジャンクションボックスに取り付ける電気機器のうちで高さが大であるリレーはジャンクションボックスを設置するシールドケースの底壁上または底壁に固定する金属板の上面に直接固定し、該リレーを覆うようにジャンクションボックスの樹脂製のケースカバーを被せることで、リレーによりジャンクションボックスの全体高さが大となることが抑制できる。また、ケースカバーの下方に低圧電線と高圧電線のいずれか一方、上方にいずれか他方を配線し、ケースカバーで低圧電線と高圧電線とを遮断することで、低圧電線が高圧電線から受けるノイズを低減できる。
 前記ケースカバーの下方に低圧電線を配線する一方、上方に高圧電線を配線し、下方に配置する前記リレーおよび電気部品の低圧電線との接点部は該リレーおよび電気部品の側面に設け、前記ケースカバーの側壁に設けた挿通穴を通して配線する低圧電線と接続する一方、
 前記ケースカバー上に配置する高圧電線またはバスバーと接続する接点部は該リレーおよび電気部品の上面に設け、前記ケースカバー上に配置するバスバーおよび高圧電線と接続していることが好ましい。
 このように、高圧電線をケースカバーの上方に配置すると、ケース外側にあるケースカバーにて電源を分配でき、かつ、ケース内部の機器へのノイズの影響を与えないようにすることができる利点がある。また、低圧電線をケースカバーの下方に配置すると、ケース外でノイズが発生しても、ケースで一定距離が確保され、ノイズ対策を実施しなくてよい利点がある。
 また、前記ケースカバー上に配置する高圧電線およびバスバーと前記ケースカバーの下方に固定するリレーおよび電気部品の接点部とを締結して前記ケースカバーを前記シールドケース上に固定している。
 該構成とすると、ジャンクションボックスのケースカバーをシールドケースに固定する手段を不要とでき、ケースカバーを簡単にできると共にケースカバーをシールドケースに固定する作業が不要になる。
 前記のように、電池パックを収容するシールドケース内にジャンクションボックスを収容する電池モジュールにおいて、高さが大であるリレーや電気部品をシールドケースの底壁または該底壁に固定する金属板上に固定し、バスバーを保持するジャンクションボックスのケースを前記リレーや電気部品を覆うケースカバーとしている。よって、ジャンクションボックスの全高さがジャンクションボックスのケース高さにリレーの高さを加えた高さにならず、ジャンクションボックスの大型化を抑制できる。
 また、ジャンクションボックスのケースカバーで高圧電線と低圧電線を遮蔽しているため、低圧電線が高圧電線からノイズを受けることを抑制できる。
本発明の実施形態の電池モジュールを示す概略図である。 前記電池モジュールに蓋を被せて閉鎖していない状態の斜視図である。 前記電池モジュールに蓋を被せて閉鎖している状態の斜視図である。 電池モジュールのシールドケース内にリレー等を搭載している状態を示す斜視図である。 前記リレー等のジョンクションボックスのケースカバーを被せた状態を示す斜視図である。 従来例を示す図面である。 従来のリレーを搭載したジョンクションボックスの斜視図である。
 以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
 図1乃至図5に本発明の実施形態を示す。
 図1に電気自動車に搭載する電池モジュール1を示す。
 電池モジュール1はアルミニウム合金等の金属製のシールドケース2内に電池パック3を収容している。シールドケース2の前壁2aと右側壁2bに囲まれた部分にジャンクションボックスの収容領域Xを設け、該収容領域Xにジャンクションボックス5を配置している。前記電池パック3上にはECU4を搭載している。
 図4に示すように、前記ジャンクションボックス5の配置位置に長方形状の金属板6を敷設し、該金属板6をシールドケース2の底壁2rにボルト締めを固定している。該金属板6の上面に高さが大である複数のリレー10(10A、10B、10C)および、電気部品のスタート用のリレー11(11A、11B)を間隔をあけて配置し、これらリレー10、電気部品11の樹脂製のケースを金属板6にボルト固定している。
 金属板6上に固定するリレー10、電気部品11と接続する低圧電線12を金属板6の上に配線している。該高圧電線30は前記電池パック3上に搭載したECU4と接続した電線である。
 図2および図5に示すように、前記金属板6上に固定した複数のリレー10、電気部品11および低圧電線12を覆う状態で樹脂製のケースカバー20を被せている。該ケースカバー20がジャンクションボックス5のケース本体となるものである。該ケースカバー20は上壁20aの周囲より側壁20bが下向きに突出し、該側壁20bの下端が金属板6の外形線に沿った位置に接するようにしている。また、図中、左側壁20bの下端に低圧電線挿入用の開口20cを設けている。対向する右側壁20dはシールドケース2の右側壁の内面側に位置し、該シールドケース2の右側壁に穿設する貫通穴2eから挿入する高圧シールド電線をケースカバー20の上壁20a上へと配線している。
 前記ケースカバー20の上壁20aにはバスバーおよび高圧電線のガイド壁20gを突設している。かつ、該上壁20aにはリレー10および電気部品11と対応する位置にそれぞれ開口20hを設け、前記リレー10および電気部品11の高圧電線と接続端子部10t、11tは開口20hを通して上向きに突設している。一方、図4に示すように、リレー10、電気部品11の低圧電線と接続する端子部10s、11sはリレー10および電気部品11のケース側面に突設し、ケースカバー20の下方に位置させている。
 前記ガイド壁20gで区画された通路にバスバー22を嵌合固定し、該バスバー22に設けたボルト穴に前記電気部品11の高圧電線と接続する端子部11tを通してナットで固定している。また、リレー10の端子部10tはケースカバー20の上面側に配線する高圧電線30の端末に接続したボルト止め端子29を嵌合し、ナットで固定している。
 前記バスバー22を配置すると共に高圧電線30を配線するケースカバー20の上方には蓋を被せずに開口とし、シールドケース2の全体に被せる蓋32で閉鎖している。該構成として、リレー10、電気部品11、バスバー22、高圧電線30から発生する熱がジャンクションボックス5の内部にこもって過熱するのを防止している。
 前記構成の電池モジュール1の組み立ては、まず、図4に示すように、金属板6上にリレー10、電気部品11を搭載して、シールドケース2の底壁2rの上面に固定する。該金属板6の上面に電池パック3上のECU4と接続する低圧電線12を配線し、電気部品11と接続する。
 その後、図2および図5に示すように、バスバー22を配置したケースカバー20をリレー10および電気部品11に被せる状態で設置する。その際、ケースカバー20の側壁に設けた開口20cを前記低圧電線12が挿通するようにセットする。
 この状態でケースカバー20の上壁20aの開口20hにリレー10、電気部品11を位置し、その端子部10t、11tをバスバー22および高圧電線30の端子部と締結する。この締結によりケースカバー20は金属板6を介してシールドケース2の底壁2rに固定される。これによりケースカバー20を金属板6またはシールドケース底壁2rに直接に固定する必要は無い。
 最後にシールドケース2に蓋32を被せ、図3に示す状態とする。
 本発明は前記実施形態に限定されず、ケースカバー20の上面側に低圧電線を配線し、下方に高圧電線を配線してもよい。
 さらにまた、金属板上にリレーや電気部品を搭載しているが、金属板を介さずにシールドケースの底壁上に前記リレーや電気部品を直接に搭載して固定してもよい。
 1 電池モジュール
 2 シールドケース
 3 電池パック
 5 ジャンクションボックス
 6 金属板
 10 リレー
  10t 端子部
 11 電気部品
  11t 端子部
 12 低圧電線
 20 ケースカバー
  20g ガイド壁
  20h 開口
 22 バスバー
 30 高圧電線

Claims (3)

  1.  電池パックを収容する金属製のシールドケースの内部にジャンクションボックスを収容しており、
     前記ジャンクションボックスは、前記シールドケースの底壁または該底壁に固定する金属板の表面に高さが大であるリレーおよび電気部品の樹脂ケースを固定し、かつ、低圧電線と高圧電線のいずれか一方を金属板上に配線して前記リレーおよび電気部品の所要の端子部と接続し、
     前記ジャンクションボックスの樹脂製のケースカバーを前記底壁または金属板上に固定したリレー、電気部品および低圧電線と高圧電線のいずれか一方を覆う状態で被せ、該ケースカバーに設けた開口から前記リレーおよび電気部品の所要の接点部を露出させ、該ケースカバー上に低圧電線と高圧電線のいずれか他方を配線すると共にバスバーを配置し、該バスバーまたは/および配線している低圧電線と高圧電線のいずれか他方を前記露出させた接点部と接続していることを特徴とする車両用の電池モジュール。
  2.  前記ケースカバーの下方に低圧電線を配線する一方、上方に高圧電線を配線し、
     下方に配置する前記リレーおよび電気部品の低圧電線との接点部は該リレーおよび電気部品の側面に設け、前記ケースカバーの側壁に設けた挿通穴を通して配線する低圧電線と接続する一方、
     前記ケースカバー上に配置する高圧電線またはバスバーと接続する接点部は該リレーおよび電気部品の上面に設け、前記ケースカバー上に配置するバスバーおよび高圧電線と接続している請求項1に記載の車両用の電池モジュール。
  3.  前記ケースカバー上に配置する高圧電線およびバスバーと前記ケースカバーの下方に固定するリレーおよび電気部品の接点部とを締結して前記ケースカバーを前記シールドケース上に固定している請求項2に記載の車両用の電池モジュール。
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