KR20220064530A - Battery cooling apparatus of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리를 효율적으로 냉각시키기 위해 열교환 구조가 개선된 전기자동차용 배터리냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cooling device for an electric vehicle having an improved heat exchange structure to efficiently cool a battery.
차량은 현재 석유와 같은 화석에너지를 동력원으로 사용하고 있으나, 화석에너지는 점차적으로 매장량이 감소되고 있으며 배기가스로 인한 환경오염을 야기하므로, 전기를 동력원으로 사용하는 전기자동차가 개발되고 있다.Vehicles currently use fossil energy such as petroleum as a power source, but fossil energy reserves are gradually decreasing and cause environmental pollution due to exhaust gas, so electric vehicles using electricity as a power source are being developed.
전기자동차에 사용되는 배터리의 구조는 통상적으로 리튬이온 이차전지 등으로 구성된 복수 개의 배터리 셀(battery cell)과, 상기 베터리 셀이 복수 개 연결된 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈을 직렬 및/또는 병렬로 연결한 판상의 배터리 팩(battery pack)으로 구성된다.The structure of a battery used in an electric vehicle typically includes a plurality of battery cells composed of a lithium ion secondary battery, etc., a battery module to which a plurality of the battery cells are connected, and the battery modules are connected in series and/or in parallel. It consists of a single plate battery pack.
배터리 모듈은 충전 또는 방전시 열이 발생하므로 전자자동차에는 통상적으로 배터리를 배터리냉각장치 위에 장착하고 있으며, 상기 배터리냉각장치는 냉각수가 유동될 수 있는 구조를 가지고 있다.Since the battery module generates heat during charging or discharging, a battery is typically mounted on a battery cooling device in an electronic vehicle, and the battery cooling device has a structure through which coolant can flow.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2014-0138412호(발명의 명칭: 전기 자동차의 배터리 냉각 장치)는 상, 하 플레이트가 브레이징 용접되어 내부에 유로가 형성된 배터리냉각장치를 게재하고 있다.For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0138412 (Title of Invention: Battery Cooling Device for Electric Vehicle) discloses a battery cooling device in which upper and lower plates are brazed and welded to form a flow path therein.
그러나, 이러한 종래의 배터리냉각장치는 냉각수 유입 방향에서 배출 방향으로 단순한 유로를 구성하여 상측에 배치된 배터리 각 부분에 대한 균등한 냉각효율을 기대할 수 없으며, 유로에 다수 개의 돌기 형상인 스페이서를 두어 난류를 야기시키므로 빠른 냉각수 순환을 도모할 수 없는 문제가 있다.However, such a conventional battery cooling device constitutes a simple flow path from the cooling water inflow direction to the discharge direction, so it is not possible to expect equal cooling efficiency for each part of the battery disposed on the upper side. There is a problem that rapid cooling water circulation cannot be promoted because it causes
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 상측에 배치되는 배터리에서 발생하는 열을 효과적으로 저감시키기 위한 구조를 가진 배터리냉각장치를 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery cooling device having a structure for effectively reducing heat generated in a battery disposed on the upper side.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 일측에 냉각수가 유입되는 유입홀과 유동된 냉각수가 배출되는 배출홀이 형성되고, 상측면에 배터리가 안치되는 적어도 한 개 이상의 안치부가 형성되는 상부판; 및 상기 상부판과 체결되어 내부에 냉각수가 순환되는 유로부를 형성하는 하부판;을 포함하고, 상기 유로부는 일단이 상기 유입홀과 연통되어 상기 유입홀으로부터 유입된 냉각수가 상기 안치부의 일부분을 지나가도록 형성되는 제1 유로와, 일단이 상기 제1 유로의 타단과 연통되고 타단이 상기 배출홀과 연통되어 냉각수가 상기 안치부의 남은 부분을 지나가서 상기 배출홀으로 배출되도록 형성되는 제2 유로를 포함하는 전기자동차용 배터리냉각장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an upper plate having an inlet hole through which cooling water is introduced and an outlet hole through which the flowed cooling water is discharged, and at least one mounting portion on the upper side of which a battery is placed; and a lower plate coupled to the upper plate to form a flow passage through which cooling water is circulated, wherein one end of the flow passage communicates with the inlet hole and the coolant introduced from the inlet hole passes through a portion of the seating portion. Electricity comprising a first flow path that becomes a first flow path, and a second flow path formed such that one end communicates with the other end of the first flow path and the other end communicates with the discharge hole so that the cooling water passes through the remaining portion of the seating portion and is discharged to the discharge hole A battery cooling system for automobiles is provided.
또한, 상기 안치부는 배터리의 하측면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the seating portion may be formed in a shape corresponding to the lower surface of the battery.
또한, 상기 상부판에는 적어도 두 개 이상의 배터리가 안치되고, 개별 배터리는 두 개의 상기 안치부에 각각 안치될 수 있다.In addition, at least two or more batteries may be mounted on the upper plate, and individual batteries may be respectively mounted on the two mounting units.
또한, 상기 안치부는 배터리 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.In addition, the seating portion may be formed to protrude toward the battery.
또한, 상기 유로부는 상기 하부판에 요입되어 형성될 수 있다.In addition, the flow path portion may be formed to be recessed into the lower plate.
또한, 상기 상부판과 하부판이 형성하는 상기 유로부의 높이는 일정하게 형성될 수 있다.In addition, the height of the flow path formed by the upper plate and the lower plate may be uniformly formed.
또한, 상기 유로부는 냉각수의 유동방향으로 길이 방향을 가지고 상기 상부판에 접하도록 돌출 형성되는 유동가이드돌기를 포함할 수 있다.In addition, the flow path portion may include a flow guide protrusion that has a longitudinal direction in the flow direction of the coolant and is formed to protrude in contact with the upper plate.
또한, 상기 유동가이드돌기는 냉각수의 유동방향으로 복수 개가 상호 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.In addition, a plurality of the flow guide projections may be formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the flow direction of the coolant.
또한, 상기 유동가이드돌기는 길이 방향과 수직한 절단면이 아치형으로 형성될 수 있다.In addition, the flow guide projection may be formed in an arcuate cross section perpendicular to the longitudinal direction.
또한, 상기 제1 유로의 일단은 상기 제2 유로의 타단보다 넓은 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.In addition, one end of the first flow path may be formed to have a larger cross-sectional area than the other end of the second flow path.
본 발명은 냉각수의 유입유로인 제1 유로와 냉각수의 배출유로인 제2 유로가 인접하게 형성되어 하나의 배터리 하부를 지나가도록 유로부가 형성되기 때문에 전구역에 걸처서 매우 균일한 방열을 도모할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, since the first flow path, which is the inflow path of the cooling water, and the second flow path, which is the cooling water discharge path, are formed adjacent to each other, and the flow path part is formed to pass through the lower part of one battery, it is possible to achieve very uniform heat dissipation over the entire area. There is an advantage.
또한, 본 발명은 유동가이드돌기의 배치구조 및 형상으로 인해 와류 발생을 저감시킴과 동시에 균일한 유속을 보전하여 매우 효과적인 방열을 도모함과 동시에 강도보강을 도모할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of reducing the occurrence of vortices due to the arrangement structure and shape of the flow guide protrusion, and at the same time maintaining a uniform flow rate, thereby promoting very effective heat dissipation and at the same time enhancing strength.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치에 배터리가 안치된 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치의 부분 절단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치에서 냉각수 유동을 개략적으로 도시한 도면.1 is a view in which a battery is placed in a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view of a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
4 is a partial cross-sectional view of a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram schematically illustrating a coolant flow in a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.Unless otherwise specified, all terms herein have the same general meaning as understood by those skilled in the art, and if a term used in this specification conflicts with the general meaning of the term, the definition used herein shall govern.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.However, the invention to be described below is only for explaining the embodiments of the present invention, not for limiting the scope of the present invention, and the same reference numbers used throughout the specification indicate the same components.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치에 배터리가 안치된 도면이다.1 is a view showing a battery mounted in a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치(100)는 상측에 안치된 배터리(10)의 방열 성능을 극대화하기 위한 구조를 포함하는 바, 이하 상세하게 설명한다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치의 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치의 분해사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치의 부분 절단면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치에서 냉각수 유동을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a perspective view of a battery cooling apparatus for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view of a battery cooling apparatus for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an electric vehicle according to an embodiment of the present invention 5 is a partial cross-sectional view of a battery cooling device for a vehicle, and FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a coolant flow in a battery cooling device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리냉각장치(100)는 크게 상부판(110)과 하부판(120)을 포함할 수 있으며, 상기 상부판(110) 및 하부판(120)의 체결에 따른 유로부(130)를 포함할 수 있다.2 to 5 , the
상기 상부판(110)은 차체에 대응되는 다면체 형상을 가질 수 있으며, 중앙부에 적어도 한 개 이상의 배터리(10)가 안치될 수 있다.The
구체적으로, 상기 상부판(110)은 일측에 냉각수가 유입되는 유입홀(111)과 유동된 냉각수가 배출되는 배출홀(112)이 형성되고, 상측면에 배터리(10)가 안치되는 적어도 한 개 이상의 안치부(113)가 형성될 수 있다.Specifically, the
상기 유입홀(111)과 배출홀(112)에는 각각 외부로부터 냉각수를 공급받거나 배출하기 위한 파이프(20)가 체결될 수 있다.A
상기 안치부(113)는 배터리(10)의 하측면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.The
통상적으로, 배터리(10)의 바닥면이 직사각형 또는 정사각형 형상이기 때문에, 상기 안치부(113)는 도시된 것과 같이 대략 직사각형의 형상으로 형성될 수 있다.Typically, since the bottom surface of the
또한, 상기 상부판(110)에는 적어도 두 개 이상의 배터리(10)가 안치될 수 있으며, 이러한 경우 개별 배터리(10)당 하나의 안치부(113) 또는 개별 배터리(10)당 두 개의 상기 안치부(113)에 안치될 수 있다.In addition, at least two or
또한, 도시된 것과 같이 상기 안치부(113)는 배터리(10) 방향으로 돌출되어 형성될 수 있으며, 또는 도시된 것과 다르게 후술할 하부판(120) 방향으로 요입되어 형성될 수 있다.In addition, as shown, the
전자의 경우, 후술할 유로부(130)는 후술할 하부판(120)에 요입되어 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 냉각수 유동량을 확보하여 우수한 방열을 도모할 수 잇다.In the former case, the
이러한 안치부(113)는 상기 상부판(110)의 강도 보강을 꾀할 수 있을 뿐만 아니라 유로의 대부분을 형성하기 때문에, 배터리(10) 하측면에 유로가 집중적으로 형성될 수 있게 되어 더욱 효과적인 열교환을 가능케 할 수 있다.Since the
상기 하부판(120)은 상기 상부판(110)과 체결되어 내부에 냉각수가 순환되는 유로부(130)를 형성할 수 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 유로부(130)의 구조는 매우 효과적인 열교환을 할 수 있는 구조를 가지고 있다.The
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 유로부(130)는 일체로 형성되지만 강학상 냉각수가 유입되어 유동되는 제1 유로(131)와, 상기 제1 유로(131)를 거쳐 냉각수가 배출되기 위해 유동되는 제2 유로(132)로 대별될 수 있다.Specifically, although the
구체적으로, 상기 제1 유로(131)는 일단이 상기 유입홀(111)과 연통되어 상기 유입홀(111)으로부터 유입된 냉각수가 상기 안치부(113)의 일부분을 지나가도록 형성되며, 상기 제2 유로(132)는 일단이 상기 제1 유로(131)의 타단과 연통되고 타단이 상기 배출홀(112)과 연통되어 냉각수가 상기 안치부(113)의 남은 부분을 지나가서 상기 배출홀(112)으로 배출되도록 형성될 수 있다.Specifically, the
즉, 본 발명은 제1 유로(131)와 제2 유로(132)를 인접하게 형성하여 상기 제1 유로(131)와 제2 유로(132)가 하나의 배터리(10) 하측면을 지나가게 함으로써 유로부(130)의 전체적인 구간에서 냉각수의 큰 온도 변화없이 다수의 배터리(10)를 안정적으로 방열시킬 수 있는 이점이 있다.That is, according to the present invention, the
상술한 것과 같이, 상기 유로부(130)는 상기 하부판(120)에 요입되어 형성될 수 있으며, 이러한 유로부(130)는 상기 하부판(120)의 강도보강 효과도 가지게 할 수 있다.As described above, the
또한, 유로부(130) 내부에서 균일한 유속을 보전하기 위해, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 상부판(110)과 하부판(120)이 형성하는 상기 유로부(130)의 높이는 일정하게 형성될 수 있다.In addition, in order to preserve a uniform flow velocity in the
또한, 본 발명의 유로부(130)는 유동가이드돌기(133)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
구체적으로, 상기 유동가이드돌기(133)는 냉각수의 유동방향으로 길이 방향을 가지고 상기 상측판에 접하도록 돌출 형성될 수 있으며, 이허한 유동가이드돌기(133)는 유동되는 냉각수의 방향을 가이드 하여 와류 발생을 저감시켜 균일한 유속을 보전함과 동시에 강도 보강을 꾀할 수 있다.Specifically, the
또한, 상기 유동가이드돌기(133)에 의해 제1 유로(131)와 제2 유로(132)는 각각 사실상 두 개 또는 그 이상의 유동로로 구획되어 유속이 느려짐을 방지할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 유동가이드돌기(133)는 냉각수의 유동방향으로 복수 개가 상호 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.In addition, a plurality of the
이에 따라, 유로 내부의 체적을 전구간에서 동일하게 형성할 수 있기 때문에 적정한 유속 유지를 가능케 할 수 있으며, 상기 상부판(110)과 하부판(120)의 체결시 지지대 역할을 가지게 되므로 강성 보강의 역할을 도모할 수 있다.Accordingly, since the internal volume of the flow path can be formed the same in all sections, it is possible to maintain an appropriate flow rate, and since it serves as a support when the
또한, 상기 유동가이드돌기(133)는 길이 방향과 수직한 절단면이 아치형으로 형성될 수 있으며, 이에 의해 유로의 외각부분을 고려할 때 와류 형성을 방지함과 동시에 상측에 안치된 배터리(10)의 하중을 효과적으로 지탱할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제1 유로(131)의 일단은 상기 제2 유로(132)의 타단보다 넓은 단면적을 가지도록 형성될 수 있으며, 이는 유입되는 냉각수의 역류를 방지하고 배출되는 냉각수의 속도를 증가시킬 수 있다.In addition, one end of the
또한, 상기 유동가이드돌기(133)는 유로의 단면적을 균일하게 하여 유속을 보전하기 위하여, 상기 제1 유로(131)와 제2 유로(132)에서 냉각수 유동 방향과 수직 방향으로 한 개 이상 더 형성될 수 있다. In addition, one or more flow guide
예를 들어, 도시된 것과 같이, 상기 제1 유로(131)의 일단은 단면적이 넓기 때문에 유동가이드돌기(133)가 두 개 이상 유로를 형성할 수 있으며, 배터리(10)가 안치되는 부분에 대응되는 위치는 두 개가 인접하게 형성되고, 배터리(10)가 안치되지 아니한 부분은 단면적이 작기 때문에 한 개가 형성될 수 있다.For example, as shown, since one end of the
한편, 상술한 상부판(110) 및/또는 하부판(120)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있으며, 안치부(113), 유로부(130) 및/또는 유동가이드돌기(133)는 프레스 작업으로써 형성될 수 있다.On the other hand, the above-described
또한, 상기 상부판(110)과 하부판(120)은, 예를 들어, 브레이징 용접 방식으로 체결할 수 있다.In addition, the
요컨대, 본 발명은 냉각수의 유입유로인 제1 유로(131)와 냉각수의 배출유로인 제2 유로(132)가 인접하게 형성되어 하나의 배터리(10) 하부를 지나가도록 유로부(130)가 형성되기 때문에 전구역에 걸처서 매우 균일한 방열을 도모할 수 있는 이점이 있다.In other words, in the present invention, the
또한, 본 발명은 유동가이드돌기(133)의 배치구조 및 형상으로 인해 와류 발생을 저감시킴과 동시에 균일한 유속을 보전하여 매우 효과적인 방열을 도모함과 동시에 강도보강을 도모할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that, due to the arrangement structure and shape of the
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.Above, those skilled in the art from the above description will know that various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It should be determined by the scope and its equivalent scope.
10: 배터리 20: 파이프
100: 상부판 111: 유입홀
112: 배출홀 113: 안치부
120: 하측판 130: 유로부
131: 제1 유로 132: 제2 유로
133: 유동가이드돌기10: battery 20: pipe
100: upper plate 111: inlet hole
112: discharge hole 113: resting part
120: lower plate 130: flow path part
131: first flow path 132: second flow path
133: flow guide projection
Claims (10)
상기 상부판과 체결되어 내부에 냉각수가 순환되는 유로부를 형성하는 하부판;을 포함하고,
상기 유로부는 일단이 상기 유입홀과 연통되어 상기 유입홀으로부터 유입된 냉각수가 상기 안치부의 일부분을 지나가도록 형성되는 제1 유로와, 일단이 상기 제1 유로의 타단과 연통되고 타단이 상기 배출홀과 연통되어 냉각수가 상기 안치부의 남은 부분을 지나가서 상기 배출홀으로 배출되도록 형성되는 제2 유로를 포함하는 전기자동차용 배터리냉각장치.
an upper plate having an inlet hole through which the cooling water is introduced and an outlet hole through which the flowed cooling water is discharged, and having at least one mounting part formed on an upper side thereof for placing the battery; and
and a lower plate fastened to the upper plate to form a flow path in which the cooling water is circulated;
The flow passage includes a first flow passage in which one end communicates with the inlet hole and the coolant introduced from the inlet hole passes through a portion of the seating portion, one end communicates with the other end of the first flow passage and the other end communicates with the discharge hole and and a second flow passage in communication with the coolant passing through the remaining portion of the seating portion and discharged to the discharge hole.
상기 안치부는 배터리의 하측면과 대응되는 형상으로 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
According to claim 1,
The battery cooling device for an electric vehicle is formed in a shape corresponding to the lower surface of the battery.
상기 상부판에는 적어도 두 개 이상의 배터리가 안치되고,
개별 배터리는 두 개의 상기 안치부에 각각 안치되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
According to claim 1,
At least two or more batteries are mounted on the upper plate,
An individual battery is a battery cooling device for an electric vehicle that is respectively placed in the two storage units.
상기 안치부는 배터리 방향으로 돌출되어 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
According to claim 1,
The battery cooling device for an electric vehicle is formed to protrude in the direction of the battery.
상기 유로부는 상기 하부판에 요입되어 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
According to claim 1,
The flow path part is a battery cooling device for an electric vehicle which is recessed into the lower plate.
상기 상부판과 하부판이 형성하는 상기 유로부의 높이는 일정하게 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
6. The method of claim 5,
A battery cooling device for an electric vehicle in which the height of the flow path formed by the upper plate and the lower plate is formed constant.
상기 유로부는 냉각수의 유동방향으로 길이 방향을 가지고 상기 상부판에 접하도록 돌출 형성되는 유동가이드돌기를 포함하는 전기자동차용 배터리냉각장치.
6. The method of claim 5,
The flow path part has a longitudinal direction in the flow direction of the coolant and includes a flow guide protrusion that is formed to protrude in contact with the upper plate.
상기 유동가이드돌기는 냉각수의 유동방향으로 복수 개가 상호 소정 간격 이격되어 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
8. The method of claim 7,
A battery cooling device for an electric vehicle in which a plurality of the flow guide protrusions are spaced apart from each other by a predetermined distance in the flow direction of the coolant.
상기 유동가이드돌기는 길이 방향과 수직한 절단면이 아치형으로 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.
8. The method of claim 7,
The flow guide projection is a battery cooling device for an electric vehicle in which a cross section perpendicular to the longitudinal direction is formed in an arcuate shape.
상기 제1 유로의 일단은 상기 제2 유로의 타단보다 넓은 단면적을 가지도록 형성되는 전기자동차용 배터리냉각장치.According to claim 1,
One end of the first flow path is formed to have a larger cross-sectional area than the other end of the second flow path battery cooling device for an electric vehicle.
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