KR200423989Y1 - 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기 - Google Patents

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KR200423989Y1 KR2020060013012U KR20060013012U KR200423989Y1 KR 200423989 Y1 KR200423989 Y1 KR 200423989Y1 KR 2020060013012 U KR2020060013012 U KR 2020060013012U KR 20060013012 U KR20060013012 U KR 20060013012U KR 200423989 Y1 KR200423989 Y1 KR 200423989Y1
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Abstract

본 고안은 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기에 관한 것으로, 다수의 충방전 유니트가 적층상태로 수납되는 전지 충방전기에 있어서, 다수의 충방전 채널들이 메인 보드상에 구비되며, 수납되는 내측 끝단으로 상기 충방전 채널들과 전기적으로 연결되는 유동 커넥터 단자가 구비되는 충방전 유니트; 및 상기 충방전 유니트들이 서랍식으로 수납되어 슬라이딩 이동하는 소정 내부 공간이 구비되며, 해당 공간의 내측으로 상기 충방전 유니트의 고정 커넥터 단자와 접속되는 연장 보드가 고정설치되어, 착탈식으로 슬라이딩 이동하는 해당 충방전 유니트의 외부 입출력선 연결을 매개하는 연장 보드를 구비한 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
충전지

Description

착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기{BATTERY CHARGER AND DISCHARGER WITH CONNECTOR FOR ADHENSIVE AND SEPARATIVE UNITS}
도 1은 본 고안의 전지 충방전기가 적용되는 전지 충방전 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 1은 종래 기술에 따른 전지 충방전 유니트를 나타내는 분해 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 전지 충방전기를 나타내는 사시도.
도 3은 종래 기술에 따른 전지 충방전기의 외부 입출력선 연결관계를 나타내는 도면.
도 4는 본 고안의 전지 충방전기가 적용되는 전지 충방전 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 본 고안에 따른 전지 충방전 유니트를 나타내는 분해 사시도.
도 6은 본 고안에 따른 전지 충방전기를 나타내는 사시도.
도 7은 본 고안에 따른 전지 충방전기의 외부 입출력선 연결관계를 나타내는 도면.
본 고안은 2차 전지의 제조공정 중 전지 충방전 공정을 위한 충방전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 전지 충방전 유니트가 적층 구성되는 충방전기에서 해당 충방전 유니트별로 배치되는 많은 전원 입출력선들을 충방전기의 후면에 고정시키는 한편 충방전 유니트가 자유롭게 충방전기에서 탈착가능하도록 충방전기에 충방전 유니트와의 착탈용 커넥터를 구비시킴으로써 충방전기의 분리가 용이해 충방전기의 유지보수 및 교정(calibration) 작업이 편리하게 이루어지게 되는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기에 관한 것이다.
통상, 전지는 화학적 또는 물리적 반응을 이용하여 전기에너지를 얻도록 한 것으로서, 이러한 화학적인 전지는 1차전지와 2차전지로 나누어진다.
여기서, 1차전지는 작용물질을 전극 가까이에 미리 넣어 두고 이 물질의 화학변화에 의해 생기는 전기에너지를 이용하는 것으로, 작용물질의 화학변화가 끝나면 수명을 다하여 재생할 수 없게 되는데, 상기 1차전지의 대표적인 예로 건전지를 들 수 있다.
또한, 2차 전지는 전기에너지를 방출하여 작용물질이 변화한 후 전지에 전기에너지를 공급, 즉 충전함으로써 작용물질이 재생될 수 있도록 한 것으로, 상기 2차전지의 대표적인 예로는 축전지를 들 수 있다. 이때, 축전지는 양과 음의 전극판과 전해액으로 구성되어 화학작용에 의한 직류기전력을 발생하여 전원으로 사용할 수 있는 장치이다. 이러한 축전지로는 납축전지, 알칼리전지 및 리튬전지 등을 그 예로 들 수 있는데, 현재 높은 에너지 밀도, 경량, 고전압, 무공해, 고출력, 고속충전, 우수한 수명 등의 장점을 지닌 리튬전지가 각광을 받고 있으며, 상기 리튬전 지는 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지 및 리튬금속폴리머전지 등으로 분류되고 있다.
이러한 리튬전지는 충전(charge)시에는 정극활물질 중의 리튬이온이 빠져나와 부극활물질인 카본층으로 이동하여 저장되고 방전(discharge)시에는 카본층에 저장된 리튬이온이 다시 정극활물질 층으로 되돌아가는 원리를 이용하는 것이다.
한편, 전지 제조공정의 일 예로서, 상술한 바와 같은 원리 및 기능을 갖는 리튬전지의 제조공정에 대해 설명하면, 베어셀(bare cell)에 회로나 단자 또는 연결부품을 결합시킨 후 케이스 조립되는 하드 팩(hard pack) 공정과 이 하드 팩에 충반전(formation)을 진행하는 충방전 공정으로 이루어진다. 여기서, 상기 하드 팩 공정시 제품의 용도 및 요구되는 특성에 맞게 전지의 형태 및 모양이 결정되며, 상기 충방전 공정시 전지의 성능이 결정되고 양부가 판정된다.
이러한 제조공정의 충방전 공정 중에는 전지에 충방전을 시키기 위한 충방전기가 생산설비로 사용되는데, 전지 1개당 10시간 정도의 충방전이 이루어져야 하므로 상기 충방전기에는 한번에 많은 양의 전지를 충방전시키기 위하여 충방전 채널의 집적도를 크게 하며 설치공간을 최소화할 수 있어야 하는 구조상의 필요성이 요구되고 있다.
이러한 충방전기의 종래기술을 살펴보면 도 1 에 도시된 바와 같다.
해당 충방전기는 다수의 충방전 유니트(100)가 적층되는 형태로 이루어지게 된다.
도 1 을 참조하면, 이러한 충방전 유니트(100)는 상/하면에 각각 다수의 연 결단자(111, 112)를 구비한 메인보드(110)와, 채널보드(121)와 회로기판(122)의 모듈화된 구성으로 메인보드(110)에 탈/부착되는 충방전 채널(120)과, 대전류 및 신호흐름의 입출력을 위한 입출력포트(131) 및 메인보드(110)와의 상호접속을 위한 접속단자(132)를 구비한 커넥션보드(130)와, 충방전 채널(120)의 방열을 외부로 유도함과 동시에 충방전 채널(120)에 집중냉각효과를 주는 냉각수단(140)으로 이루어진다.
이때, 상기 메인보드(110)의 상면에 구비된 다수의 연결단자(111)는 모듈화되어 있는 충방전 채널(120)과의 결합 및 분리에 사용됨과 동시에 커넥션보드(130)의 접속단자(132)와 상호 접속을 이루어 충방전 채널(120)과 입출력포트(131)의 신호흐름을 전달하는 기능을 갖으며, 충방전 채널(120)의 구비되는 수와 동일한 형성을 갖게 하거나 또는 그 이상으로 형성되게 한다. 또한, 메인보드(110)의 하면 가장자리에 구비된 연결단자(112)는 커넥션보드(130)와의 더욱 안정된 결합력을 제공하며, 전체적으로 상기 메인보드(110)상에는 다수의 칩 및 각종 전자부품이 탑재된다.
이러한 충방전 유니트(100)는 실제 구성시 도 2 에 도시된 바와 같이 다수의 충방전 유니트(100)가 적층되어 수납되는 구조를 갖게 된다.
즉, 충방전기에 다수의 개별 충방전 유니트(100)가 적층된 상태에서 서랍식으로 해당 충방전 유니트(100)가 슬라이딩되어 외부로 배출되는 구조를 갖게 된다.
이때, 도 3 에 도시된 바와 같이, 외부의 프리파워(Pre Power)나 충전대상인 전지고정 유니트측과의 연결을 위해, 각 충방전 유니트(100)에는 전면으로 많은 수 의 입출력 포트(131)가 배치되게 된다. 또한 이러한 전면의 입출력 포트(131)에는 상기 외부의 프리파워나 충전대상인 전지고정 유니트측과의 연결되게 기능하는 수많은 입출력선들이 배치되게 되어 해당 충방전 유니트(100)의 분리시(유지보수 및 전원상태 교정)마다 그 많은 수의 입출력선들을 모두 입출력 포트에서 일일이 해체해야만 하는 불편함이 있었다.
특히, 이러한 전지 충방전기는 그 특성상 입출력 전원흐름의 제어 및 재조절을 위한 교정(calibration) 작업이 빈번하게 일어날 수 밖에 없는데, 이러한 전면의 입출력 포트 및 그에 따른 입출력선들의 배치 상태는 짧은 작업시간을 요하는 교정 작업시마다 매번 해당 입출력선들의 분리 작업을 교정원에게 요구하게 되므로 상당한 작업상의 불편함과 시간낭비가 존재하는 실정이다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 다수의 충방전 채널들이 구비되는 충방전 유니트의 서랍식 착탈 구조에서 충방전기 하우징내에 외부의 프리파워나 충전대상인 전지고정 유니트측과의 입출력선 연결을 위한 고정 커넥터 단자를 마련하고 서랍식으로 착탈되는 개별 충방전 유니트에 해당 고정 커넥터 단자와 접속되는 유동 커넥터 단자를 마련함으로써 종래 전면부에 각종 입출력선이 배치되는 충방전기와 대비하여 충방전 유니트의 분리시 굳이 많은 입출력선들을 해체할 필요없이 쉽게 충방전 유니트를 분리할 수 있게 되는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기를 제공하는 것이다.
또한, 본 고안은 종래 전면부에 각종 입출력선이 배치되는 충방전기와 달리 충방전기의 내부에서 입출력선의 결선이 이루어지게 되어, 전면부에 추가적인 냉각팬을 배치할 수 있어 집중적인 냉각효율을 얻을 수 있도록 하는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기는, 다수의 충방전 유니트가 적층상태로 수납되는 전지 충방전기에 있어서, 다수의 충방전 채널들이 메인 보드상에 구비되며, 수납되는 내측 끝단으로 상기 충방전 채널들과 전기적으로 연결되는 유동 커넥터 단자가 구비되는 충방전 유니트; 및 상기 충방전 유니트들이 서랍식으로 수납되어 슬라이딩 이동하는 소정 내부 공간이 구비되며, 해당 공간의 내측으로 상기 충방전 유니트의 고정 커넥터 단자와 접속되는 연장 보드가 고정설치되어, 착탈식으로 슬라이딩 이동하는 해당 충방전 유니트의 외부 입출력선 연결을 매개하는 연장 보드를 구비한 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하우징의 연장 보드는, 해당 하우징의 후면에서 프레임에 고정설치되며, 상기 충방전 유니트의 유동 커넥터 단자와 접속되는 고정 커넥터 단자와 외부 프리 파워 및 전지고정 유니트의 입출력선들과 접속되는 입출력 포트가 구비되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 하우징의 후면에는 수납되는 충방전 유니트의 충방전 채널의 냉각을 위한 냉각팬이 고정구비되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 충방전 유니트의 전면에는 수납되는 충방전 유니트 의 충방전 채널의 냉각을 위한 냉각팬이 구비되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 충방전 유니트의 충방전 채널과 유동 커넥터 단자는 인쇄 패턴에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 고안의 전지 충방전기가 적용되는 전지 충방전 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 를 참조하면, 본 고안의 전지 충방전기가 적용되는 전지 충방전 시스템은 2차전지의 충전 및 방전을 수행하는 자동화 장비로서, 충전용의 일정 전원을 제공하는 프리파워(200), 해당 프리파워(200)에서 제공되는 충전전원을 각 채널별로 할당하여 각 전지별로 제공하고 해당 전지의 방전을 담당하는 전지 충방전기(300), 상기 전지 충방전기(300)와 연결되며 다수의 전지들이 고정배치되는 전지고정 유니트(400)으로 구성된다.
즉, 이러한 전지 충방전기(300)는 다수의 충방전 유니트(320)들로 구성되며, 각각의 충방전 유니트(320)가 다수의 채널을 통해 적정한 충전 전원을 전지고정 유니트(400)로 제공함으로써 해당 전지고정 유니트(400)에 고정된 각 전지에 충전이 이루어지게 된다.
일예로, 하나의 충방전 유니트(320)는 64개의 충방전 채널(328)을 가지게 되며, 이러한 64채널의 충방전 유니트(320)와 연결되는 전지고정 유니트(400)에는 64개의 충방전용 2차 전지가 구비되게 된다. 그리고 이러한 충방전 유니트(320) 4개가 하나의 하우징(310)내에 수납됨으로써 하나의 전지 충방전기(300)를 구성하게 되어, 총 256 채널을 이루게 된다. 상술한 충방전 유니트(320)의 수납구성과 충방전 유니트(320)의 채널구성은 다양하게 설계변경이 가능함은 물론이다.
도 5를 참조하여, 해당 충방전 유니트(320)에 대해 좀더 상세히 살펴본다.
상기 충방전 유니트(320)는 하면을 지지하는 소켓 보드(321)에 메인 보드(326)가 면결합되고, 해당 메인 보드(326)의 상측면에는 다수의 충방전 채널(328)들이 구비되게 되며, 전면에는 전면 냉각팬(322)이 구비되어 충방전 채널(238)들을 과열을 방지하도록 구성된다.
상기 소켓 보드(321)는 해당 충방전 유니트(320)를 전체적으로 지지하고 각 구성이 체결되는 구성으로, 전면으로 다수의 전면 냉각팬(322)이 구성되고, 또한 해당 전면의 양측 가장자리에 사용자를 위한 손잡이(324)가 구비되어 해당 충방전 유니트(320)를 전지 충방전기(300)에 수납시키거나 빼낼 때 사용되게 된다.
이러한 소켓 보드(321)는 해당 충방전 유니트(320)가 해당 전지 충방전기(300)에서 서랍식으로 착탈되게 되는 바, 측면 또는 하면에 서랍식의 슬라이딩 착탈이 가능하도록 하는 가이드(도시 않음)가 구성되게 된다.
상기 메인 보드(326)는 전면으로 다수의 충방전 채널(328)들이 설치되며, 후면을 통해 상기 소켓 보드(321)과 면결합되게 된다.
이때, 상기 메인 보드(326)상의 충방전 채널(328)들은 연결 단자(327)를 통해 해당 메인 보드(326)와 전기적으로 연결되게 되며, 이에 따른 도전성 인쇄패턴이 해당 메인 보드(326)에 인쇄되게 된다. 이러한 인쇄패턴을 통해 해당 충방전 채널(328)들은 해당 메인 보드(326)의 말단에 배치되는 유동 커넥터 단자(329)와 전 기적으로 연결되게 된다.
즉, 전체적으로 보면, 다수의 충방전 채널(328)들이 실장되는 메인 보드(326) 및 해당 메인 보드(326)와 결합되며 전면으로 전면 냉각팬(322)을 구비한 소켓 보드(321)는 결합상태를 이룬 채, 해당 전지 충방전기(300)의 하우징(310)내에서 전후 방향으로 슬라이딩 이동하게 되는 것이다.
여기에서, 후면 냉각팬(323)은 해당 전지 충방전기(300)의 후면에 설치되어 각 충방전 유니트(320)를 냉각시키는 기능을 하며, 에어 덕트(325)는 이러한 냉각팬의 동작시 해당 냉각기류의 흐름이 충방전 유니트(320)의 충방전 채널(328)에 집중되도록 유도하게 된다.
이제, 이러한 전지 충방전기(300)와 충방전 유니트(320)의 착탈 구성에 대해 도 6을 참조하여 좀더 상세하게 살펴본다.
도 6은 본 고안에 따른 전지 충방전기를 나타내는 사시도이다.
도 6은 일예로서, 4개의 충방전 유니트(320)가 수납되는 전지 충방전기(300)의 구성을 나타내고 있다.
도 6을 참조하면, 외부 프리 파워(200)와 연결되어 충전 전압을 제공받고 외부 전지고정 유니트(400)의 각 2차 전지와 대응되어 충방전을 담당하는 충방전 채널(328)들의 입출력 포트로서 기능하는 유동 커넥터 단자(329)가 각 충방전 유니트(320)의 후면에 구성되어 있다.
한편, 해당 전지 충방전기(300)에서 각 충방전 유니트(320)들이 수납되는 하우징(310)의 후면 프레임에는 상술한 각 충방전 유니트(320)들의 유동 커넥터 단자 (329)와 결합되어 접속되는 연장 보드(311)가 구비되게 된다.
상기 연장 보드(311)는 해당 하우징(310)의 후면 프레임에 고정설치되며, 수납되는 충방전 유니트(320)측을 향한 면에는 해당 충방전 유니트(320)의 유동 커넥터 단자(329)와 전기적으로 접속할 수 있는 고정 커넥터 단자(312)가 구비되고 외부를 향한 면에는 외부의 프리파워(200) 및 충전대상인 전지고정 유니트(400)측과의 연결을 위한 입출력 포트(313)가 구비된다. 이때, 상기 연장 보드(311)에는 해당 고정 커넥터 단자(312)와 입출력 포트(313) 간의 상호 연결을 위한 인쇄패턴이 인쇄된다.
따라서, 각 충방전 유니트(320)와의 접속을 위한 수많은 입출력선들은 종래와 같이 직접 해당 충방전 유니트(320)의 전면에 연결되지 않고, 해당 전지 충방전기(300)의 하우징(310)의 후면에 설치된 연장 보드(311)에 간접적으로 연결되게 되는 것이다.
도 7을 참조하여 이러한 충방전 유니트(320)와 전지 충방전기(300) 간의 착탈결합 방식을 살펴보면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이, 충방전 유니트(320)의 각 충방전 채널(328)들의 외부 인터페이스인 유동 커넥터 단자(329)는 충방전 유니트(320)의 전면이 아닌 후면 즉, 하우징(310)의 내부측을 향하여 구비되게 되고, 해당 하우징(310)의 내부측에 고정 구비된 연장 보드(311)의 내측에는 해당 전후 슬라이딩 이동하는 충방전 유니트(320)의 유동 커넥터 단자(329)와 전기적으로 접속할 수 있는 고정 커넥터 단자(312)가 구비된다. 또한, 해당 연장 보드(311)는 외측에는 외부의 프리파워 (200) 및 충전대상인 전지고정 유니트(400)측과의 연결을 위한 입출력 포트(313)가 구비된다.
즉, 종래 방식에서는 수많은 외부 입출력선들이 직접적으로 해당 충방전 유니트의 전면에 배치된 입출력 포트에 연결되게 됨으로써 충방전 유니트의 착탈시 해당 입출력선들을 모두 해체해야만 해당 충방전 유니트들을 분리할 수 있었지만, 본 고안에 따른 연장 보드(311)는 수많은 외부 입출력선들의 연결 인터페이스로서 하우징의 후면에 고정설치되어 해당 충방전 유니트(320)의 착탈시 그 슬라이딩 이동방향을 방해하지 않게 된다.
따라서, 관리자는 충방전기의 유지보수나 입출력 전원흐름의 제어 및 재조절을 위한 교정(calibration) 작업 등을 수행할 때, 굳이 해당 충방전 유니트(320)에서 외부 입출력선들을 해체할 필요없이 간단한 동작만으로 해당 충방전 유니트(320)를 전지 충방전기(300)의 하우징(310)에서 빼낼 수 있으며, 작업 후 재삽입시에도 단순히 밀어넣는 동작만으로도 하우징(310)내에 고정된 연장 보드(311)의 매개 작용으로 인해 해당 충방전 유니트(320)와 외부 입출력선들을 접속시킬 수 있게 되는 것이다.
덧붙여, 이러한 외부 입출력선들이 해당 전지 충방전기(300) 및 충방전 유니트(320)의 후면측에서 연결되게 됨으로써 해당 충방전 유니트(320)의 전면에는 추가적인 전면 냉각팬(322)을 더 설치할 수 있게 되어 충방전 채널(328)들에 대한 집중적인 냉각이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 나타난 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기는, 다수의 충방전 채널들이 구비되는 충방전 유니트의 서랍식 착탈 구조에서 충방전기 하우징내에 외부의 프리파워나 충전대상인 전지고정 유니트측과의 입출력선 연결을 위한 연장 보드를 마련하고 서랍식으로 착탈되는 개별 충방전 유니트에 해당 연장 보드와 접속되는 유동 커넥터 단자를 마련함으로써 종래 전면부에 각종 입출력선이 배치되는 충방전기와 대비하여 충방전 유니트의 분리시 굳이 많은 입출력선들을 해체할 필요없이 쉽게 충방전 유니트를 전지 충방전기의 하우징에서 분리할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 고안은 종래 전면부에 각종 입출력선이 배치되는 충방전기와 달리 충방전기의 내부에서 입출력선의 결선이 이루어지게 되어, 전면부에 추가적인 냉각팬을 배치할 수 있어 집중적인 냉각효율을 얻을 수 있게 되는 효과도 있다.

Claims (5)

  1. 다수의 충방전 유니트가 적층상태로 수납되는 전지 충방전기에 있어서,
    다수의 충방전 채널들이 메인 보드상에 구비되며, 수납되는 내측 끝단으로 상기 충방전 채널들과 전기적으로 연결되는 유동 커넥터 단자가 구비되는 충방전 유니트; 및
    상기 충방전 유니트들이 서랍식으로 수납되어 슬라이딩 이동하는 소정 내부 공간이 구비되며, 해당 공간의 내측으로 상기 충방전 유니트의 고정 커넥터 단자와 접속되는 연장 보드가 고정설치되어, 착탈식으로 슬라이딩 이동하는 해당 충방전 유니트의 외부 입출력선 연결을 매개하는 연장 보드를 구비한 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 연장 보드는,
    해당 하우징의 후면에서 프레임에 고정설치되며, 상기 충방전 유니트의 유동 커넥터 단자와 접속되는 고정 커넥터 단자와 외부 프리 파워 및 전지고정 유니트의 입출력선들과 접속되는 입출력 포트가 구비되는 것을 특징으로 하는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 하우징의 후면에는 수납되는 충방전 유니트의 충방전 채널의 냉각을 위한 냉각팬이 고정구비되는 것을 특징으로 하는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 충방전 유니트의 전면에는 수납되는 충방전 유니트의 충방전 채널의 냉각을 위한 냉각팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 충방전 유니트의 충방전 채널과 유동 커넥터 단자는 인쇄 패턴에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 착탈용 커넥터를 구비한 전지 충방전기.
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