CN215244378U - 一种可变电压平台充放电***及汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可变电压平台充放电***,包括动力电池组、模式转换单元和车载电源单元;动力电池组包括至少两动力电池;模式转换单元包括串联控制开关、并联控制开关、直流充电正负控开关和正负极导电线;车载电源单元包括DC‑AC模块;通过串联控制开关连接使所有动力电池串联为充放电串接支路;在充放电串接支路中,通过并联控制开关使所有动力电池均并接在正负极导电线之间,并控制各串联控制开关、各并联控制开关、直流充电正控开关及直流充电负控开关的开闭状态,实现充放电及其电压范围的控制。实施本实用新型,可实现多电压平台充放电功能,不仅占用空间小,还能降低能耗及发热量,从而减少整车热管理负荷及客户充电成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域,尤其涉及一种可变电压平台充放电***及汽车。
背景技术
现阶段纯电动车的电压平台一般由动力电池串联的节数来决定,一旦电压平台限定,就限制了车辆上某些高压电器的选型,例如高电压平台为800V的电动车,限定了压缩机、加热器等部件选型就必须符合这个电压范围。除此之外,现在市面上的直流充电设备输出电压范围区别较大,使得高电压平台的电动车可能无法选用电压500V以下的充电桩进行充电。
基于上述问题,现有的直流充电桩兼容方案一般采用大功率DC-DC模块将车辆的电压调整至充电桩的范围内,但是由于大功率DC-DC模块工作时存在转换效率的问题,因能量损耗较大而易导致发热量增大,从而增加了整车热管理负荷及客户的充电成本。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于,提供一种可变电压平台充放电***及汽车,可实现多电压平台充放电功能,不仅占用空间小,还能降低能耗及发热量,从而减少整车热管理负荷及客户充电成本。
为了解决上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种可变电压平台充放电***,包括依序连接的动力电池组、模式转换单元和车载电源单元;
所述动力电池组包括至少两个可充放电的动力电池;
所述模式转换单元包括至少一个串联控制开关和至少一对并联控制开关,以及直流充电正控开关、直流充电负控开关、正极导电线和负极导电线;
所述车载电源单元包括DC-AC模块,所述DC-AC模块形成有与所述模式转换单元相连的两输入端以及与车内指定的高压电器相连的两输出端;
其中,将每一动力电池的正极均与其相邻一动力电池的负极通过相应的一串联控制开关进行连接,以使得所述动力电池组中所有动力电池串联为充放电串接支路;以及
在所述充放电串接支路中,将首尾两个动力电池之其中一个动力电池的正极直连在所述正极导电线上且负极通过一并联控制开关连接在所述负极导电线上,将首尾两个动力电池之其中另一个动力电池的负极直连在所述负极导电线上且正极通过另一并联控制开关连接在所述正极导电线上,还将除首尾两个动力电池之外的其余动力电池的正极和负极均通过一对并联控制开关对应连接在所述正极导电线及所述负极导电线上,以使得所述动力电池组中所有动力电池均并接在所述正极导电线和所述负极导电线之间;
所述正极导电线和所述负极导电线直连所述DC-AC模块的两输入端,且所述正极导电线和所述负极导电线分别对应通过所述直流充电正控开关和所述直流充电负控开关连接外部直流充电设备的两端;
其中,控制各串联控制开关、各并联控制开关、所述直流充电正控开关及所述直流充电负控开关的开闭状态,实现充放电及其电压范围的控制。
其中,所述模式转换单元还包括电压瞬降及稳定电路;其中,
所述电压瞬降及稳定电路设置于所述正极导电线并位于所述动力电池组和所述直流充电正控开关之间,或设置于所述负极导电线上并位于所述动力电池组和所述直流充电负控开关之间;
所述电压瞬降及稳定电路包括预充电阻和设有一常闭接点及一常开接点的延时继电器;其中,所述延时继电器的常闭接点与所述预充电阻串接在所述正极导电线或所述负极导电线上,并形成为电压瞬降电路;所述延时继电器的常开接点并接在其常闭接点与所述预充电阻串接而成的电压瞬降电路的两端,形成为电压稳定电路;
所述延时继电器上预设有延时时间,并在延时时间到达后,自动断开常闭接点及闭合常开接点,使电压瞬降电路转为电压稳定电路。
其中,所述模式转换单元还包括保险丝;其中,所述保险丝设置于所述正极导电线或所述负极导电线上,并靠近所述动力电池组一侧。
其中,所述车载电源单元还包括DC-DC模块;其中,所述DC-DC模块形成有与所述模式转换单元相连的两输入端以及与车内指定的蓄电池相连的两输出端。
其中,所述车载电源单元还包括AC-DC模块;其中,所述AC-DC模块形成有与所述模式转换单元相连的两输入端以及与外部交流充电设备相连的两输出端。
其中,所述模式转换单元还分别通过所述正极导电线和所述负极导电线直连车内指定的电机控制器。
其中,所述DC-AC模块给车内指定的高压电器提供220V交流电;所述DC-DC模块给车内指定的蓄电池提供12V直流电;所述AC-DC模块将外部交流充电设备的220V交流电转换成直流电给所述动力电池组充电。
本实用新型实施例还提供了一种汽车,其包括前述的可变电压平台充放电***。
实施本实用新型实施例,具有如下有益效果:
1、与传统的可变电压平台充放电***相对比,本实用新型实施例的可变电压平台充放电***,可对电池包的电压进行灵活切换,提供不同范围的电压,使得车辆可实现不同电压平台下的充放电(包括500V、700V以及500V以下),提高充放电性能,从而减少了客户的充电成本;
2、本实用新型实施例的可变电压平台充放电***,采用DC-AC模块工作,使得车用高压电器不用转换能量,不仅降低了损耗及发热量,减少了整车热管理负荷,还解决了由于电压平台的变更而带来的高压电器重新选型的问题;
3、本实用新型实施例的可变电压平台充放电***,使得电机控制器能通过与动力电池组之间的模式转换单元实现不同电压的输入,有利于提高驱动效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
图1为本实用新型实施例一提供的可变电压平台充放电***的结构示意图;
图2为图1中动力电池组与模式转换单元之间的连接结构示意图;
图3为图1中模式转换单元与车载电源单元之间的连接结构示意图;
图4为本实用新型实施例一提供的可变电压平台充放电***中模式转换单元的应用场景图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
如图1至图3所示,为本实用新型实施例一中,提供的一种可变电压平台充放电***,包括依序连接的动力电池组1、模式转换单元2和车载电源单元3;
动力电池组1包括至少两个可充放电的动力电池;
模式转换单元2包括至少一个串联控制开关21和至少一对(即两个)并联控制开关22,以及直流充电正控开关23、直流充电负控开关24、正极导电线L+和负极导电线L-;
车载电源单元3包括DC-AC模块31、DC-DC模块32和AC-DC模块33;其中,DC-AC模块31形成有与模式转换单元2相连的两输入端以及与车内指定的高压电器T相连的两输出端,且该DC-AC模块31给车内指定的高压电器T提供220V交流电,使得高压电器T不用转换能量,从而降低了损耗及发热量,减少了整车热管理负荷,还解决了由于电压平台的变更而带来的高压电器T重新选型的问题;DC-DC模块21形成有与模式转换单元2相连的两输入端以及与车内指定的蓄电池U相连的两输出端,使得该DC-DC模块32能给车内指定的蓄电池U提供12V直流电;AC-DC模块33形成有与模式转换单元2相连的两输入端以及与外部交流充电设备相连的两输出端,使得该AC-DC模块33可以实现将外部交流充电设备的220V交流电转换成直流电给动力电池组1充电;
其中,将每一动力电池的正极+均与其相邻一动力电池的负极-通过相应的一串联控制开关21进行连接,以使得动力电池组1中所有动力电池串联为充放电串接支路;以及
在该充放电串接支路中,将首尾两个动力电池之其中一个动力电池的正极+直连在正极导电线L+上且负极-通过一并联控制开关22连接在负极导电线L-上,将首尾两个动力电池之其中另一个动力电池的负极-直连在负极导电线上L-且正极+通过另一并联控制开关22连接在正极导电线L+上,还将除首尾两个动力电池之外的其余动力电池的正极+和负极-均通过一对并联控制开关22对应连接在正极导电线L+及负极导电线L-上,以使得动力电池组1中所有动力电池均并接在正极导电线L+及负极导电线L-之间;可以理解的是,在该充放电串接支路中,串联控制开关21比并联控制开关22更靠近动力电池侧设置,即并联控制开关22的开闭状态不会影响充放电串接支路的连通;
正极导电线L+及负极导电线L-直连DC-AC模块31的两输入端,且正极导电线L+及负极导电线L-分别对应通过直流充电正控开关23和直流充电负控开关24连接外部直流充电设备M的两端;
其中,控制各串联控制开关21、各并联控制开关22、直流充电正控开关23及直流充电负控开关24的开闭状态,实现充放电及其电压范围的控制。
应当说明的是,各串联控制开关21、各并联控制开关22、直流充电正控开关23及直流充电负控开关24都可以是触控式开关或电磁式开关,能够灵活选择并控制,从而实现对该可变电压平台充放电***的充放电及其电压范围的控制。
同时,还需要说明的是,使用AC-DC模块33将外部交流充电设备的220V交流电转换成直流电给动力电池组1充电时,需具体根据判定AC-DC模块33最终转换的DC电压来选择动力电池的数量,以此对串联控制开关21、并联控制开关22、直流充电正控开关23及直流充电负控开关24的相应控制。
在本实用新型实施例一中,该可变电压平台充放电***可以实现多种电压平台充放电,包括低电压平台放电、高电压平台放电、低电压平台充电、高电压平台充电和整体下电。
例如,仅闭合充放电串接支路中首个动力电池连接的并联控制开关22,同时该可变电压平台充放电***中其它剩余开关都断开(包括所有串联控制开关21、剩余的全部并联控制开关22、直流充电正控开关23及直流充电负控开关24),实现低电压平台放电,此时输出的电压仅为一个动力电池的电压。
又如,闭合充放电串接支路中所有串联控制开关21,同时该可变电压平台充放电***中其它剩余开关都断开(包括所有并联控制开关22、直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24),实现高电压平台放电,此时输出的电压为所有动力电池的电压之和。
当然,还可以根据实际需要,在充放电串接支路中灵活选择一组或多组连续的几个动力电池之间的串联控制开关21进行闭合控制,且每一组所选的首尾动力电池连接的并联控制开关22均闭合,而其它剩余开关都断开(包括未选动力电池之间的串联控制开关21及并联控制开关22,所选动力电池除首尾之外所连的并联控制开关22、直流充电正控开关23及直流充电负控开关24),实现高电压平台放电,此时输出的电压为一组动力电池的电压之和。
又如,仅闭合充放电串接支路中首个动力电池连接的并联控制开关22,还闭合直流充电正控开关23和直流充电负控开关24,同时该可变电压平台充放电***中其它剩余开关都断开(包括所有串联控制开关21、剩余的全部并联控制开关22),实现低电压平台充电,此时给一个动力电池进行充电,充电电压仅为一个动力电池的电压。
又如,闭合充放电串接支路中所有串联控制开关21,还闭合直流充电正控开关23和直流充电负控开关24,同时该可变电压平台充放电***中其它剩余开关都断开(包括所有并联控制开关22),实现高电压平台充电,此时给所有动力电池进行充电,充电电压为所有动力电池的电压之和。
当然,还可以根据实际需要,在充放电串接支路中灵活选择一组或多组连续的几个动力电池之间的串联控制开关21进行闭合控制,且每一组所选的首尾动力电池连接的并联控制开关22均闭合,同时闭合直流充电正控开关23和直流充电负控开关24,而其它剩余开关都断开(包括未选动力电池之间的串联控制开关21及并联控制开关22,所选动力电池除首尾之外所连的并联控制开关22),实现高电压平台充电,此时给每一组动力电池进行充电,充电电压为一组动力电池的电压之和。
又如,控制所有开关都断开,包括断开所有串联控制开关21、断开所有并联控制开关22、断开直流充电正控开关23以及断开直流充电负控开关24,则实现整体下电。
在本实用新型实施例一中,模式转换单元2还分别通过正极导电线L+和负极导电线L-直连车内指定的电机控制器C,这样就可以实现电机控制器C不同电压的输入,有利于提高驱动效率。
在本实用新型实施例一中,该可变电压平台充放电***中模式转换单元2还包括电压瞬降及稳定电路;其中,
电压瞬降及稳定电路设置于正极导电线L+并位于动力电池组1和直流充电正控开关23之间,或设置于负极导电线L-上并位于动力电池组1和直流充电负控开关24之间;
电压瞬降及稳定电路包括预充电阻25和设有一常闭接点251及一常开接点252的延时继电器;其中,延时继电器的常闭接点251与预充电阻25串接在正极导电线L+或负极导电线L-上,并形成为电压瞬降电路;延时继电器的常开接点252并接在其常闭接点251与预充电阻25串接而成的电压瞬降电路的两端,形成为电压稳定电路;
延时继电器上预设有延时时间,并在延时时间到达后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,使电压瞬降电路转为电压稳定电路。
应当说明的是,延时继电器可以是触控式或电磁式,能够灵活选择并控制,并在投入使用时设置有一定的延时时间,使得该可变电压平台充放电***在充放电过程中先进行降压实现过压或过流保护,然后在进行充放电,这样有效的保护了动力电池使用寿命。
在本实用新型实施例一中,该可变电压平台充放电***中模式转换单元2还包括保险丝26;其中,保险丝26设置于正极导电线L+或负极导电线L-上,并靠近动力电池组1一侧,这样就可以进一步对该可变电压平台充放电***进行电流和电压保护。
如图4所示,以两个动力电池形成动力电池组为例,对本实用新型实施例一中的可变电压平台充放电***的应用场景做进一步说明:
(1)模式A(低电压平台放电):模式转换单元2切换至低电压放电模式。此时,串联控制开关21断开,负极导电线L-侧的并联控制开关22闭合,动力电池组1中输出单个动力电池的电压为U,进一步经延时继电器的常闭接点251导通预充电阻25进行过压及过流保护,待在预定延时时间到达之后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,同时保持直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都断开,用于给电机控制器C供电,并还通过车载电源单元3实现给高压电器T供电及蓄电池U供电。
当然,还可以在串联控制开关21断开时,同时控制正极导电线L+侧的并联控制开关22和负极导电线L-侧的并联控制开关22都闭合,使得动力电池组1中两个动力电池并联输出的电压为U,然后再经延时继电器的常闭接点251导通预充电阻25进行过压及过流保护,并在预定延时时间到达之后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,同时保持直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都断开,用于给电机控制器C供电,并还通过车载电源单元3实现给高压电器T供电及蓄电池U供电。
(2)模式B(高电压平台放电):模式转换单元2切换至高电压放电模式。此时,串联控制开关21闭合,正极导电线L+侧的并联控制开关22和负极导电线L-侧的并联控制开关22都断开,使得动力电池组1中两个动力电池串联输出电压为2U,然后再经延时继电器的常闭接点251导通预充电阻25进行过压及过流保护,并在预定延时时间到达之后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,同时保持直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都断开,用于给电机控制器C供电,并还通过车载电源单元3实现给高压电器T供电及蓄电池U供电。
(3)模式C(低电压平台充电):模式转换单元2切换至低电压充电模式。此时,串联控制开关21断开,负极导电线L-侧的并联控制开关22闭合,动力电池组1中仅有单个动力电池所需充电电压为U,让直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都闭合,进一步经延时继电器的常闭接点251导通预充电阻25进行过压及过流保护,待在预定延时时间到达之后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,使得外部直流充电设备能给整车进行充电。
同理,还可以在串联控制开关21断开时,同时控制正极导电线L+侧的并联控制开关22和负极导电线L-侧的并联控制开关22都闭合,使得动力电池组1中两个动力电池并联所需充电电压为U,让直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都闭合,进一步经延时继电器的常闭接点251导通预充电阻25进行过压及过流保护,待在预定延时时间到达之后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,使得外部直流充电设备能给整车进行充电。可以理解的是,在充电过程中,还同时给电机控制器C供电、给高压电器T供电及蓄电池U供电。
(4)模式D(高电压平台充电):模式转换单元2切换至高电压充电模式。此时,串联控制开关21闭合,正极导电线L+侧的并联控制开关22和负极导电线L-侧的并联控制开关22都断开,使得动力电池组1中两个动力电池串联所需充电电压为2U,让直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都闭合,然后再经延时继电器的常闭接点251导通预充电阻25进行过压及过流保护,并在预定延时时间到达之后,自动断开常闭接点251及闭合常开接点252,使得外部直流充电设备能给整车进行充电。可以理解的是,在充电过程中,还同时给电机控制器C供电、给高压电器T供电及蓄电池U供电。
(5)模式E(整车下电):模式转换单元2切换到整车下电模式,则保持串联控制开关21,正极导电线L+侧的并联控制开关22、负极导电线L-侧的并联控制开关22、直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都断开。
(6)还有另一种特定的交流充电模式:模式转换单元2切换到交流充电模式。根据AC-DC模块33输出的DC大小来判定串联控制开关21,正极导电线L+侧的并联控制开关22和负极导电线L-侧的并联控制开关22的开闭状态,同时保持直流充电正控开关23以及直流充电负控开关24都断开。如,AC-DC模块33转换为单个动力电池所需充电电压U,则可以参考模式C相类似的技术手段,在此不再赘述;又如,AC-DC模块33转换为两个动力电池所需充电电压2U,则可以参考模式D相类似的技术手段,在此不再赘述。
相应于本实用新型实施例一中的可变电压平台充放电***,本实用新型实施例二还提供了一种汽车,其包括本实用新型实施例一中的可变电压平台充放电***。由于本实用新型实施例二中的可变电压平台充放电***与本实用新型实施例一中的可变电压平台充放电***具有相同的结构及连接关系,具体请参见本实用新型实施例一中的可变电压平台充放电***的相关内容,因此在此不再一一赘述。
实施本实用新型实施例,具有如下有益效果:
1、与传统的可变电压平台充放电***相对比,本实用新型实施例的可变电压平台充放电***,可对电池包的电压进行灵活切换,提供不同范围的电压,使得车辆可实现不同电压平台下的充放电(包括500V、700V以及500V以下),提高充放电性能,从而减少了客户的充电成本;
2、本实用新型实施例的可变电压平台充放电***,采用DC-AC模块工作,使得车用高压电器不用转换能量,不仅降低了损耗及发热量,减少了整车热管理负荷,还解决了由于电压平台的变更而带来的高压电器重新选型的问题;
3、本实用新型实施例的可变电压平台充放电***,使得电机控制器能通过与动力电池组之间的模式转换单元实现不同电压的输入,有利于提高驱动效率。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种可变电压平台充放电***,其特征在于,包括依序连接的动力电池组、模式转换单元和车载电源单元;
所述动力电池组包括至少两个可充放电的动力电池;
所述模式转换单元包括至少一个串联控制开关和至少一对并联控制开关,以及直流充电正控开关、直流充电负控开关、正极导电线和负极导电线;
所述车载电源单元包括DC-AC模块,所述DC-AC模块形成有与所述模式转换单元相连的两输入端以及与车内指定的高压电器相连的两输出端;
其中,将每一动力电池的正极均与其相邻一动力电池的负极通过相应的一串联控制开关进行连接,以使得所述动力电池组中所有动力电池串联为充放电串接支路;以及
在所述充放电串接支路中,将首尾两个动力电池之其中一个动力电池的正极直连在所述正极导电线上且负极通过一并联控制开关连接在所述负极导电线上,将首尾两个动力电池之其中另一个动力电池的负极直连在所述负极导电线上且正极通过另一并联控制开关连接在所述正极导电线上,还将除首尾两个动力电池之外的其余动力电池的正极和负极均通过一对并联控制开关对应连接在所述正极导电线及所述负极导电线上,以使得所述动力电池组中所有动力电池均并接在所述正极导电线和所述负极导电线之间;
所述正极导电线和所述负极导电线直连所述DC-AC模块的两输入端,且所述正极导电线和所述负极导电线分别对应通过所述直流充电正控开关和所述直流充电负控开关连接外部直流充电设备的两端;
其中,控制各串联控制开关、各并联控制开关、所述直流充电正控开关及所述直流充电负控开关的开闭状态,实现充放电及其电压范围的控制。
2.如权利要求1所述的可变电压平台充放电***,其特征在于,所述模式转换单元还包括电压瞬降及稳定电路;其中,
所述电压瞬降及稳定电路设置于所述正极导电线并位于所述动力电池组和所述直流充电正控开关之间,或设置于所述负极导电线上并位于所述动力电池组和所述直流充电负控开关之间;
所述电压瞬降及稳定电路包括预充电阻和设有一常闭接点及一常开接点的延时继电器;其中,所述延时继电器的常闭接点与所述预充电阻串接在所述正极导电线或所述负极导电线上,并形成为电压瞬降电路;所述延时继电器的常开接点并接在其常闭接点与所述预充电阻串接而成的电压瞬降电路的两端,形成为电压稳定电路;
所述延时继电器上预设有延时时间,并在延时时间到达后,自动断开常闭接点及闭合常开接点,使电压瞬降电路转为电压稳定电路。
3.如权利要求2所述的可变电压平台充放电***,其特征在于,所述模式转换单元还包括保险丝;其中,所述保险丝设置于所述正极导电线或所述负极导电线上,并靠近所述动力电池组一侧。
4.如权利要求3所述的可变电压平台充放电***,其特征在于,所述车载电源单元还包括DC-DC模块;其中,所述DC-DC模块形成有与所述模式转换单元相连的两输入端以及与车内指定的蓄电池相连的两输出端。
5.如权利要求4所述的可变电压平台充放电***,其特征在于,所述车载电源单元还包括AC-DC模块;其中,所述AC-DC模块形成有与所述模式转换单元相连的两输入端以及与外部交流充电设备相连的两输出端。
6.如权利要求5所述的可变电压平台充放电***,其特征在于,所述模式转换单元还分别通过所述正极导电线和所述负极导电线直连车内指定的电机控制器。
7.如权利要求6所述的可变电压平台充放电***,其特征在于,所述DC-AC模块给车内指定的高压电器提供220V交流电;所述DC-DC模块给车内指定的蓄电池提供12V直流电;所述AC-DC模块将外部交流充电设备的220V交流电转换成直流电给所述动力电池组充电。
8.一种汽车,其特征在于,其包括如权利要求1-7中所述的可变电压平台充放电***。
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CN202120919426.2U CN215244378U (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 一种可变电压平台充放电***及汽车 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114268157A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-01 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种动力电池、动力电池串并联的控制方法及汽车 |
WO2023141838A1 (zh) * | 2022-01-26 | 2023-08-03 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池管理方法和电池管理装置 |
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2021
- 2021-04-29 CN CN202120919426.2U patent/CN215244378U/zh active Active
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