JP2014022366A - 二次電池とヒューズをブリッジ接続法で接続して構成される安全電池ユニット - Google Patents

二次電池とヒューズをブリッジ接続法で接続して構成される安全電池ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】正常な二次電池から、故障した二次電池を隔離可能であり、正常な二次電池を保護可能であり、単一の二次電池の故障により、電池ユニット全体が使用不能となることを回避可能な安全電池ユニットを提供する。
【解決手段】二次電池グループ(10、20)とヒューズグループ(40、50)をブリッジ接続法で接続し、且つ各二次電池の正極(111、211)及び負極(112、212)にヒューズ(41、42、51、52)がそれぞれ設けられ、何れかの二次電池(11、21)が故障して短絡したと、バイパス電路により、故障した二次電池に対応するヒューズを溶断可能である。
【選択図】図1

Description

本発明は、二次電池に関し、特に、二次電池とヒューズをブリッジ接続法で接続して構成される安全電池ユニットに関するものである。
現在、広汎に使用されている二次電池は、高出力電圧を得るために、多くの二次電池を直列接続して集合電池を構成することが一般的である。しかし、複数の二次電池を直列接続して構成される集合電池は、実際に使用されると、下記の欠点がある。
集合電池は、複数の二次電池を直列接続して構成されるため、使用の過程中に、単一の二次電池が故障したと、集合電池が使用不能となる。一方、正常な二次電池から、故障した二次電池を即時に隔離しないと、正常な二次電池も故障となり、更に、全部の二次電池が故障となる可能性がある。
なし
本発明の主な目的は、二次電池とヒューズをブリッジ接続法で接続し、且つ各二次電池の正極及び負極にヒューズがそれぞれ設けられ、何れかの二次電池が故障して短絡したと、バイパス電路により、故障した二次電池に対応するヒューズを溶断可能であり、このように、正常な二次電池から、故障した二次電池を隔離可能であり、正常な二次電池を保護可能である安全電池ユニットを提供することにある。
本発明の次の目的は、単一の二次電池の故障により、電池ユニット全体が使用不能となることを回避可能である安全電池ユニットを提供することにある。
本発明の安全電池ユニットによると、直列接続されている、第1二次電池と、第2二次電池と、を含み、第1二次電池は、第1正極と、第1負極と、を有し、第2二次電池は、第1負極と電気的に接続している第2正極と、第2負極と、を有する第1二次電池グループと、直列接続されている、第3二次電池と、第4二次電池と、を含み、第3二次電池は、第3正極と、第3負極と、を有し、第4二次電池は、第3負極と電気的に接続している第4正極と、第4負極と、を有する第2二次電池グループと、第1二次電池グループと第2二次電池グループの間に介在してそれらをブリッジ接続しており、第1負極と第2正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1前端部と、第3負極と第4正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1後端部と、を有する第1ブリッジ接続ワイヤーと、第1ヒューズと、第2ヒューズと、を含み、第1ヒューズは、第1正極又は第1負極と第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第2ヒューズは、第2負極又は第2正極と第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1ヒューズグループと、第3ヒューズと、第4ヒューズと、を含み、第3ヒューズは、第3正極又は第3負極と第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第4ヒューズは、第4負極又は第4正極と第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2ヒューズグループと、を含むことを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1二次電池の第1正極は、第3二次電池の第3正極と電気的に接続しており、第2二次電池の第2負極は、第4二次電池の第4負極と電気的に接続していることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1ヒューズは、第1負極と第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第2ヒューズは、第2正極と第11前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第3ヒューズは、第3負極と第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第4ヒューズは、第4正極と第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1ヒューズは第1二次電池の第1正極と電気的に接続しており、第2ヒューズは、第2正極と第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第3ヒューズは第3二次電池の第3正極と電気的に接続しており、第4ヒューズは、第4正極と第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1ヒューズは、第1負極と第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第2ヒューズは第2負極と電気的に接続しており、第3ヒューズは、第3負極と第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第4ヒューズは第4負極と電気的に接続していることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1ヒューズは第1二次電池の第1正極と電気的に接続しており、第2ヒューズは第2負極と電気的に接続しており、第3ヒューズは第3二次電池の第3正極と電気的に接続しており、第4ヒューズは第4負極と電気的に接続していることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、更に、第2ブリッジ接続ワイヤーを含み、第1二次電池グループは、更に、第5二次電池を含み、第2二次電池グループは、更に、第6二次電池を含み、第1ヒューズグループは、更に、第5ヒューズを含み、第2ヒューズグループは、更に、第6ヒューズを含み、第5二次電池は、第2負極と電気的に接続している第5正極と、第5負極と、を有し、第6二次電池は、第4負極と電気的に接続している第6正極と、第6負極と、を有し、第2ブリッジ接続ワイヤーは、第1二次電池グループと第2二次電池グループの間に介在してそれらをブリッジ接続しており、第2負極と第5正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2前端部と、第4負極と第6正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2後端部と、を有し、第5ヒューズは、第5負極又は第5正極と第2前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第6ヒューズは、第6負極又は第6正極と第2後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1二次電池の第1正極は、第3二次電池の第3正極と電気的に接続しており、第5二次電池の第5負極は、第6二次電池の第6負極と電気的に接続していることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、更に、第3二次電池グループと、第3ブリッジ接続ワイヤーと、第3ヒューズグループと、を含み、第3二次電池グループは、直列接続されている、第7二次電池と、第8二次電池と、を含み、第7二次電池は、第7正極と、第7負極と、を有し、第8二次電池は、第7負極と電気的に接続している第8正極と、第8負極と、を有し、第3ブリッジ接続ワイヤーは、第2二次電池グループと第3二次電池グループの間に介在してそれらをブリッジ接続しており、第3負極と第4正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第3前端部と、第7負極と第8正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第3後端部と、を有し、第3ヒューズグループは、第7ヒューズと、第8ヒューズと、を含み、第7ヒューズは、第7正極又は第7負極と第3後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、第8ヒューズは、第8負極又は第8正極と第3後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによると、第1二次電池の第1正極と第3二次電池の第3正極と第7二次電池の第7正極は電気的に接続しており、第2二次電池の第2負極と第4二次電池の第4負極と第8二次電池の第8負極は電気的に接続していることを特徴とする。
本発明の安全電池ユニットによれば、次のような効果がある。
(1)二次電池とヒューズをブリッジ接続法で接続し、且つ各二次電池の正極及び負極にヒューズがそれぞれ設けられ、何れかの二次電池が故障して短絡した、バイパス電路により、故障した二次電池に対応するヒューズを溶断可能であり、このように、正常な二次電池から、故障した二次電池を隔離可能であり、正常な二次電池を保護可能である。
(2)単一の二次電池の故障により、電池ユニット全体が使用不能となることを回避可能である。
本発明の実施例1を示す模式図である。 本発明の実施例2を示す模式図である。 本発明の実施例3を示す模式図である。 本発明の実施例4を示す模式図である。 本発明の実施例5を示す模式図である。 本発明の実施例6を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1を参照する。図1は本発明の実施例1を示す模式図である。本発明の実施例1の安全電池ユニットは、第1二次電池グループ10と、第2二次電池グループ20と、第1ブリッジ接続ワイヤー30と、第1ヒューズグループ40と、第2ヒューズグループ50と、から構成される。
第1二次電池グループ10は、直列接続されている、第1二次電池11と、第2二次電池12と、を含む。第1二次電池11は、第1正極111と、第1負極112と、を有する。第2二次電池12は、第1負極112と電気的に接続している第2正極121と、第2負極122と、を有する。
第2二次電池グループ20は、直列接続されている、第3二次電池21と、第4二次電池22と、を含む。第3二次電池21は、第1正極111と電気的に接続している第3正極211と、第3負極212と、を有する。第4二次電池22は、第3負極212と電気的に接続している第4正極221と、第2負極122と電気的に接続している第4負極222と、を有する第3正極211は電池ユニットの正極出力端とされ、第4負極222は電池ユニットの負極出力端とされる。
第1ブリッジ接続ワイヤー30は、第1二次電池グループ10と第2二次電池グループ20の間に介在してそれらをブリッジ接続しており、第1負極112と第2正極121の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続iされている第1前端部31と、第3負極212と第4正極221の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1後端部32と、を有する。
第1ヒューズグループ40は、第1ヒューズ41と、第2ヒューズ42と、を含む。第1ヒューズ41は、第1負極112と第1前端部31の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている。第2ヒューズ42は、第2正極121と第1前端部31の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている。
第2ヒューズグループ50は、第3ヒューズ51と、第4ヒューズ52と、を含む。第3ヒューズ51は、第3負極212と第1後端部32の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている。第4ヒューズ52は、第4正極221と第1後端部32の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている。
上記は本発明の実施例1の主な部材の構成及び態様の説明であり、二次電池とヒューズをブリッジ接続法で接続する他、各二次電池の正極と負極とにヒューズがそれぞれ設けられる。
本実施例では、第1ブリッジ接続ワイヤー30は、第1二次電池グループ10と第2二次電池グループ20の間に介在してそれらをブリッジ接続しており、電気回路が構成されるため、第1二次電池グループ10における第1二次電池11又は第2二次電池11のうちの一つ又は全部が故障して短絡し、或いは第2二次電池グループ20における第3二次電池21又は第4二次電池22のうちの一つ又は全部が故障して短絡して、極めて大きい電流が生じるときには、当該電流の電流値が、故障した二次電池に対応するヒューズの定格電流値を超える場合に、当該ヒューズが溶断されて、正常な二次電池から、故障した二次電池を隔離可能であり、正常な二次電池を保護可能である。
また、第1ブリッジ接続ワイヤー30は、第1二次電池グループ10と第2二次電池グループ20の間に介在してそれらをブリッジ接続しており、電気回路が構成されるため、第1二次電池グループ10における第1二次電池11又は第2二次電池11、或いは第2二次電池グループ20における第3二次電池21又は第4二次電池22のうちの一つが故障して短絡する場合には、故障していない二次電池グループ、すなわち、故障していない二次電池により、電力を出力可能である。例えば第1二次電池11が故障して短絡する場合には、第2二次電池グループ20の電力を出力する他、第2二次電池12は、第1ブリッジ接続ワイヤー30によって第2二次電池グループ20と電気的に接続しているため、電力を出力可能である。このように、単一の二次電池の故障により、電池ユニット全体が使用不能となることを回避可能である。
図2を参照する。図2は本発明の実施例2を示す模式図である。実施例2が実施例1と相違する点は、第1ヒューズグループ40と第2ヒューズグループ50との配置にあり、すなわち、第1ヒューズ41が第1二次電池11の第1正極111と電気的に接続しており、第3ヒューズ51が第3二次電池21の第3正極211と電気的に接続している。
図3は本発明の実施例3を示す模式図である、実施例3が実施例1と相違する点は、第1ヒューズグループ40と第2ヒューズグループ50との配置にあり、すなわち、第2ヒューズ42が第2二次電池12の第2負極122と電気的に接続しており、第4ヒューズ52が第4二次電池22の第4負極222と電気的に接続している。
図4は本発明の実施例4を示す模式図である。実施例4が実施例1と相違する点は、第1ヒューズグループ40と第2ヒューズグループ50との配置にあり、すなわち、第1ヒューズ41が第1二次電池11の第1正極111と電気的に接続しており、第2ヒューズ42が第2二次電池12の第2負極122と電気的に接続しており、第3ヒューズ51が第3二次電池21の第3正極211と電気的に接続しており、第4ヒューズ52が第4二次電池22の第4負極222と電気的に接続している。
図5は本発明の実施例5を示す模式図である。実施例5が実施例1と相違する点は、電池ユニットは、更に、第2ブリッジ接続ワイヤー60を含み、第1二次電池グループ10は、更に、第5二次電池13を含み、第2二次電池グループ20は、更に、第6二次電池23を含み、第1ヒューズグループ40は、更に、第5ヒューズ43を含み、第2ヒューズグループ50は、更に、第6ヒューズ53を含むことにある。
第5二次電池13は、第2負極122と電気的に接続している第5正極131と、第5負極132と、を有する。
第6二次電池23は、第4負極222と電気的に接続している第6正極231と、第5負極132と電気的に接続している第6負極232と、を有する。第6負極232は電池ユニットの負極出力端とされる。
第2ブリッジ接続ワイヤー60は、第1二次電池グループ10と第2二次電池グループ20の間に介在してそれらをブリッジ接続しており、第2負極122と第5正極131の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2前端部61と、第4負極222と第6正極231の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2後端部62と、を有する。このように、第2ヒューズ42は第2負極122と第2前端部61の間に位置し、第4ヒューズ52は第4負極222と第2後端部62の間に位置する。
第5ヒューズ43は、第5負極132又は第5正極131と第2前端部61の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており(図示せず)、第6ヒューズ53は、第6負極232又は第6正極231と第2後端部61の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている(図示せず)。
本実施例は、実施例1と同じ効果を有すると共に、電池ユニットの電圧を増加可能である。
図6は本発明の実施例6を示す模式図である。実施例6が実施例1と相違する点は、電池ユニットは、更に、第3二次電池グループ70と、第3ブリッジ接続ワイヤー80と、第3ヒューズグループ90と、を含むことにある。
第3二次電池グループ70は、直列接続されている、第7二次電池71と、第8二次電池72と、を含む。第7二次電池71は、第3正極211と電気的に接続している第7正極711と、第7負極712と、を有する。第8二次電池72は、第7負極712と電気的に接続している第8正極721と、第4負極222と電気的に接続している第8負極722と、を有する。
第3ブリッジ接続ワイヤー80は、第2二次電池グループ20と第3二次電池グループ70の間に介在してそれらをブリッジ接続しており、第3負極212と第4正極221の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第3前端部81と、第7負極712と第8正極721の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第3後端部82と、を有する。
第3ヒューズグループ90は、第7ヒューズ91と、第8ヒューズ92と、を含む。第7ヒューズ91は、第7負極712又は第7正極711と第3後端部82の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており(図示せず)、第8ヒューズ92は、第8正極721又は第8負極722と第3後端部82の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている(図示せず)。
本実施例は、実施例1と同じ効果を有すると共に、電池ユニットの電気量を増加可能である。
本発明は、二次電池ユニットに適用することができる。
10:第1二次電池グループ
11:第1二次電池
12:第2二次電池
13:第5二次電池
20:第2二次電池グループ
21:第3二次電池
22:第4二次電池
23:第6二次電池
30:第1ブリッジ接続ワイヤー
31:第1前端部
32:第1後端部
40:第1ヒューズグループ
41:第1ヒューズ
42:第2ヒューズ
43:第5ヒューズ
50:第2ヒューズグループ
51:第3ヒューズ
52:第4ヒューズ
53:第6ヒューズ
60:第2ブリッジ接続ワイヤー
61:第2前端部
62:第2後端部
70:第3二次電池グループ
71:第7二次電池
72:第8二次電池
80:第3ブリッジ接続ワイヤー
81:第3前端部
82:第3後端部
90:第3ヒューズグループ
91:第7ヒューズ
92:第8ヒューズ
111:第1正極
112:第1負極
121:第2正極
122:第2負極
131:第5正極
132:第5負極
211:第3正極
212:第3負極
221:第4正極
222:第4負極
231:第6正極
232:第6負極
711:第7正極
712:第7負極
721:第8正極
722:第8負極

Claims (10)

  1. 直列接続されている、第1二次電池と、第2二次電池と、を含み、前記第1二次電池は、第1正極と、第1負極と、を有し、前記第2二次電池は、前記第1負極と電気的に接続している第2正極と、第2負極と、を有する第1二次電池グループと、
    直列接続されている、第3二次電池と、第4二次電池と、を含み、前記第3二次電池は、第3正極と、第3負極と、を有し、前記第4二次電池は、前記第3負極と電気的に接続している第4正極と、第4負極と、を有する第2二次電池グループと、
    前記第1二次電池グループと前記第2二次電池グループの間に介在してそれらをブリッジ接続しており、前記第1負極と前記第2正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1前端部と、前記第3負極と前記第4正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1後端部と、を有する第1ブリッジ接続ワイヤーと、
    第1ヒューズと、第2ヒューズと、を含み、前記第1ヒューズは、前記第1正極又は前記第1負極と前記第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第2ヒューズは、前記第2負極又は前記第2正極と前記第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第1ヒューズグループと、
    第3ヒューズと、第4ヒューズと、を含み、前記第3ヒューズは、前記第3正極又は前記第3負極と前記第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第4ヒューズは、前記第4負極又は前記第4正極と前記第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2ヒューズグループと、
    を含むことを特徴とする安全電池ユニット。
  2. 前記第1二次電池の前記第1正極は、前記第3二次電池の前記第3正極と電気的に接続しており、前記第2二次電池の前記第2負極は、前記第4二次電池の前記第4負極と電気的に接続していることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  3. 前記第1ヒューズは、前記第1負極と前記第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第2ヒューズは、前記第2正極と前記第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第3ヒューズは、前記第3負極と前記第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第4ヒューズは、前記第4正極と前記第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  4. 前記第1ヒューズは前記第1二次電池の前記第1正極と電気的に接続しており、前記第2ヒューズは、前記第2正極と前記第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第3ヒューズは前記第3二次電池の前記第3正極と電気的に接続しており、前記第4ヒューズは、前記第4正極と前記第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  5. 前記第1ヒューズは、前記第1負極と前記第1前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第2ヒューズは前記第2負極と電気的に接続しており、前記第3ヒューズは、前記第3負極と前記第1後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第4ヒューズは前記第4負極と電気的に接続していることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  6. 前記第1ヒューズは前記第1二次電池の前記第1正極と電気的に接続しており、前記第2ヒューズは前記第2負極と電気的に接続しており、前記第3ヒューズは前記第3二次電池の前記第3正極と電気的に接続しており、前記第4ヒューズは前記第4負極と電気的に接続していることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  7. 前記安全電池ユニットは、更に、第2ブリッジ接続ワイヤーを含み、前記第1二次電池グループは、更に、第5二次電池を含み、前記第2二次電池グループは、更に、第6二次電池を含み、前記第1ヒューズグループは、更に、第5ヒューズを含み、前記第2ヒュー.ズグループは、更に、第6ヒューズを含み、前記第5二次電池は、前記第2負極と電気的に接続している第5正極と、第5負極と、を有し、前記第6二次電池は、前記第4負極と電気的に接続している第6正極と、第6負極と、を有し、前記第2ブリッジ接続ワイヤーは、前記第1二次電池グループと前記第2二次電池グループの間に介在してそれらをブリッジ接続しており、前記第2負極と前記第5正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2前端部と、前記第4負極と前記第6正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第2後端部と、を有し、前記第5ヒューズは、前記第5負極又は前記第5正極と前記第2前端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第6ヒューズは、前記第6負極又は前記第6正極と前記第2後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  8. 前記第1二次電池の前記第1正極は、前記第3二次電池の前記第3正極と電気的に接続しており、前記第5二次電池の前記第5負極は、前記第6二次電池の前記第6負極と電気的に接続していることを特徴とする、請求項7に記載の安全電池ユニット。
  9. 前記安全電池ユニットは、更に、第3二次電池グループと、第3ブリッジ接続ワイヤーと、第3ヒューズグループと、を含み、
    前記第3二次電池グループは、直列接続されている、第7二次電池と、第8二次電池と、を含み、前記第7二次電池は、第7正極と、第7負極と、を有し、前記第8二次電池は、前記第7負極と電気的に接続している第8正極と、第8負極と、を有し、
    前記第3ブリッジ接続ワイヤーは、前記第2二次電池グループと前記第3二次電池グループの間に介在してそれらをブリッジ接続しており、前記第3負極と前記第4正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第3前端部と、前記第7負極と前記第8正極の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されている第3後端部と、を有し、
    前記第3ヒューズグループは、第7ヒューズと、第8ヒューズと、を含み、前記第7ヒューズは、前記第7正極又は前記第7負極と前記第3後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されており、前記第8ヒューズは、前記第8負極又は前記第8正極と前記第3後端部の間に介在してそれらにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の安全電池ユニット。
  10. 前記第1二次電池の前記第1正極と前記第3二次電池の前記第3正極と前記第7二次電池の前記第7正極は電気的に接続しており、前記第2二次電池の前記第2負極と前記第4二次電池の前記第4負極と前記第8二次電池の前記第8負極は電気的に接続していることを特徴とする、請求項9に記載の安全電池ユニット。
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