버퍼 배터리 충전 모드 시 전압입니다. 젤 배터리의 작동. 정전압에서 2단계 충전

화재 경보 장비(FS)의 이중화를 위해 가장 널리 사용되는 납축전지의 적용 및 작동 문제를 고려합니다.

* 이 기사에 사용된 모든 도면과 기술 사양은 Fiamm 배터리 문서에서 제공되었으며 Cobe 및 Yuasa에서 생산한 배터리 매개변수의 기술적 특성과 완전히 일치합니다.

보안, 통신 및 비디오 감시 장비의 전원 공급 또는 백업을 위한 직류 전원으로 사용하기 위해 90년대 초반 러시아 시장에 등장한 밀봉형 납산 배터리(이하 배터리라고 함)는 사용자들 사이에서 빠르게 인기를 얻었습니다. 그리고 개발자. 가장 널리 사용되는 배터리는 Power Sonic, CSB, Fiamm, Sonnenschein, Cobe, Yuasa, Panasonic, Vision 회사에서 생산한 배터리입니다.

이 유형의 배터리에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

그림 1 - 방전 전류에 따른 배터리 방전 시간의 의존성

  • 견고성, 대기로의 유해한 배출 부재;
  • 전해질을 교체하거나 물을 추가할 필요가 없습니다.
  • 어떤 위치에서도 작동 가능성;
  • 화재 경보 장비를 부식시키지 않습니다.
  • 깊은 방전에 대한 손상 없는 저항;
  • +20 °C의 주변 온도에서 일일 공칭 용량의 낮은 자체 방전(0.1% 미만);
  • 30% 방전 1000사이클 이상, 완전 방전 200사이클 이상 작동성을 유지합니다.
  • +20°C의 주변 온도에서 2년 동안 재충전하지 않고 충전된 상태로 보관할 수 있습니다.
  • 완전히 방전된 배터리를 충전할 때 용량을 빠르게 복원하는 기능(2시간 내에 최대 70%)
  • 충전 용이성;
  • 제품 취급시 주의사항은 없습니다. (전해액이 젤 형태이므로 케이스가 파손되어도 산이 새어나오지 않습니다.)


그림 2 - 주변 온도에 따른 배터리 용량의 의존성

주요 특성 중 하나는 배터리 용량 C(방전 전류 A와 방전 시간 h의 곱)입니다. 공칭 용량(배터리에 표시된 값)은 각 셀에서 1.75V의 전압으로 20시간 동안 방전되었을 때 배터리가 제공하는 용량과 같습니다. 6개 셀이 포함된 12V 배터리의 경우 이 전압은 10.5V입니다. 예를 들어 공칭 용량이 7Ah인 배터리는 0.35A의 방전 전류에서 20시간 동안 작동합니다. 방전 시 배터리 작동 시간을 계산할 때 현재 용량이 20시간과 다르면 실제 용량은 공칭 용량과 다릅니다. 따라서 방전 전류가 20시간을 초과하면 실제 배터리 용량은 공칭( 그림 1).

배터리 용량은 주변 온도에 따라 달라집니다( 그림 2).
모든 제조 회사는 공칭 용량이 1.2 ... 65.0 Ah인 6V와 12V의 두 가지 등급 배터리를 생산합니다.

배터리 작동

배터리를 사용할 때는 방전, 충전 및 보관에 대한 요구 사항을 준수해야 합니다.

1. 배터리 부족

배터리가 방전되면 주변 온도는 영하 20°C(일부 배터리 유형의 경우 영하 30°C) ~ 영하 50°C 범위 내에서 유지되어야 합니다. 이러한 넓은 온도 범위 덕분에 추가 난방 없이 난방이 되지 않는 실내에 배터리를 설치할 수 있습니다.
배터리를 "심하게" 방전시키는 것은 권장하지 않습니다. 배터리가 손상될 수 있기 때문입니다. 안에 1 번 테이블다양한 방전 전류 값에 대해 허용 방전 전압 값이 제공됩니다.

1 번 테이블

배터리는 방전 후 즉시 충전해야 합니다. 이는 "완전히" 방전된 배터리의 경우 특히 그렇습니다. 배터리가 장기간 방전된 상태로 남아 있으면 전체 용량을 복구할 수 없는 상황이 발생할 수 있습니다.

배터리가 내장된 일부 전원 공급 장치 개발자는 방전 시 배터리 차단 전압을 매우 낮게(9.5 ... 10.0V) 설정하여 예비 작동 시간을 늘리려고 합니다. 실제로 이 경우 작업 기간의 증가는 미미합니다. 예를 들어, 0.05C~11V의 전류로 방전했을 때 배터리의 잔존 용량은 공칭의 10%이고, 고전류로 방전하면 이 값이 감소합니다.

2. 여러 개의 배터리 연결

개방된 공간의 제어판 및 감지기를 백업하는 데 사용되는 12V(예: 24V) 이상의 전압 정격을 얻으려면 여러 개의 배터리를 직렬로 연결할 수 있습니다. 이 경우 다음 규칙을 준수해야 합니다.

  • 동일한 제조업체에서 생산한 동일한 유형의 배터리를 사용해야 합니다.
  • 제조일자가 1개월 이상 차이가 나는 배터리는 연결하지 않는 것이 좋습니다.
  • 배터리 간 온도차는 3°C 이내로 유지해야 합니다.
  • 배터리 간 필수 거리(10mm)를 유지하는 것이 좋습니다.

3. 보관

영하 20°C에서 영하 40°C 사이의 주변 온도에서 배터리를 보관할 수 있습니다.


그림 3 - 다양한 온도에서 보관 시간에 따른 배터리 용량 변화의 의존성

완전히 충전된 상태에서 제조업체가 공급하는 배터리는 자체 방전 전류가 상당히 낮지만 장기간 보관하거나 주기적 충전 모드를 사용하는 경우 용량이 감소할 수 있습니다( 그림 3). 배터리를 보관할 때는 최소 6개월에 한 번씩 재충전하는 것이 좋습니다.

4. 배터리 충전



그림 4 - 주변 온도에 따른 배터리 수명의 의존성

배터리는 0~+40°C의 주변 온도에서 충전할 수 있습니다.
배터리를 충전할 때, 가스가 방출될 수 있으므로(고전류로 충전하는 경우) 밀폐된 용기에 배터리를 넣지 마십시오.

충전기 선택

그림 5 - 버퍼 충전 모드에서 서비스 수명에 대한 배터리 상대 용량 변화의 의존성

과도한 충전은 전해질 양을 감소시킬 뿐만 아니라 배터리 셀의 급속한 고장을 초래할 수 있다는 사실에 따라 올바른 충전기를 선택해야 합니다. 동시에 충전 전류를 줄이면 충전 시간이 늘어납니다. 특히 정전이 자주 발생하는 시설에 화재 경보 장비를 예약하는 경우에는 이것이 항상 바람직한 것은 아닙니다.
배터리 수명은 충전 방법과 주변 온도에 따라 크게 달라집니다( 그림 4, 5, 6).

버퍼 충전 모드

그림 6 - 방전 깊이에 대한 배터리 방전 주기 수의 의존성 * %는 공칭 용량의 각 주기에 대한 방전 깊이를 나타내며 100%로 간주됩니다.

버퍼 충전 모드에서는 배터리가 항상 DC 소스에 연결됩니다. 충전이 시작될 때 소스는 전류 제한기로 작동하고, 마지막에는(배터리의 전압이 필요한 값에 도달하면) 전압 제한기로 작동하기 시작합니다. 이 순간부터 충전 전류가 떨어지기 시작하여 배터리의 자체 방전을 보상하는 값에 도달합니다.

순환 충전 모드

순환 충전 모드는 배터리를 충전한 다음 충전기에서 분리합니다. 다음 충전 주기는 배터리가 방전된 후 또는 자체 방전을 보상하기 위해 일정 시간이 지난 후에만 수행됩니다. 배터리 충전 특성은 다음과 같습니다. 표 2.

표 2

참고 - 주변 온도 10 ~ 30°C에서 충전이 발생하는 경우 온도 계수를 고려해서는 안 됩니다.

~에 그림 6방전 깊이에 따라 배터리가 겪을 수 있는 방전 사이클 수를 나타냅니다.

가속 배터리 충전

배터리의 가속 충전이 허용됩니다(주기 충전 모드에만 해당). 이 모드는 큰 충전 전류가 흐르면 배터리가 과열될 수 있으므로 온도 보상 회로와 내장 온도 보호 장치가 있는 것이 특징입니다. 가속 배터리 충전의 특성은 다음과 같습니다. 표 3.

표 3

참고 - 배터리 충전을 방지하려면 타이머를 사용해야 합니다.

10Ah를 초과하는 배터리의 경우 초기 전류는 1C를 초과해서는 안됩니다.
밀봉형 납산 배터리의 사용 수명은 4~6년입니다(배터리 충전, 보관 및 작동 요구 사항에 따라 다름). 또한 지정된 작동 기간 동안에는 추가 유지 관리가 필요하지 않습니다.

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    어느 정도의 배터리 용량이 필요합니까? 자율 전원 공급 시스템을 계산할 때 올바른 배터리 용량을 선택하는 것이 매우 중요합니다. "Your Solar Home" 회사의 전문가가 에너지 시스템에 필요한 배터리 용량을 정확하게 계산하는 데 도움을 드립니다. 예비 계산을 위해 다음과 같은 간단한 방법을 사용할 수 있습니다.

배터리의 올바른 작동과 고성능 및 서비스 수명을 위한 가장 중요한 조건은 올바른 충전입니다. 그리고 우리가 어떤 모델에 대해 이야기하고 있는지는 전혀 중요하지 않습니다. 이는 산업용으로 사용되는 고출력 배터리와 플레이어, 스마트폰에 탑재되는 소형 배터리 모두에 적용됩니다.

불행히도 이러한 장치를 사용하는 모든 사용자가 이러한 규칙을 아는 것은 아닙니다. 우리 기사는 고객의 기술적 이해력을 높이는 것을 목표로 하며 충전식 배터리 사용에 대한 일종의 지침 역할을 합니다. 문제가 발생하면 모든 중요한 단계를 설명하는 고품질 자료가 제공됩니다.

제조업체는 수많은 충전용 배터리를 생산합니다. 각 배터리에는 고유한 기능이 있습니다. 이는 작동 모드와 충전 프로세스 모두에 적용됩니다. 주요 제조업체의 고품질 모델에는 항상 자세한 지침이 제공되지만 이러한 문서가 배송 패키지에 포함되지 않는 경우는 거의 없습니다. 인터넷에서 필요한 기사를 검색하는 것은 가장 흥미로운 활동이 아니며 시간도 충분하지 않습니다.

따라서 이번 글에서는 올바른 충전의 주요 포인트를 설명하겠습니다. 봉인된, 유지 관리가 필요 없는 납축 배터리입니다. 가전 ​​제품과 무정전 전원 공급 장치 모두에 사용됩니다. 또한 모든 자동차 배터리 모델은 동일한 원리를 따릅니다. 젤라틴그리고 AGM 배터리이 지침에 따라 요금이 부과됩니다. 다음에 제시된 규칙을 성공적으로 적용할 수 있습니다. 스타터 배터리유지관리가 필요한 것. 하지만 이 기사에서 설명할 몇 가지 기능이 있습니다.

가장 중요한 질문은 배터리를 정확히 충전하는 방법입니다.

이 섹션에서는 배터리를 올바르게 충전하는 주요 사항에 대해 설명합니다. 매우 중요한 규칙이 있습니다. 이는 시장에 출시된 모든 모델에 예외 없이 적용됩니다. 배터리 방전 횟수가 적을수록, 방전 깊이가 얕을수록 수명이 길어집니다.

충전 과정과 관련된 많은 신화가 있습니다. 대부분의 경우 "전문가"는 배터리를 완전히 방전하고 최대 충전해야 한다고 주장합니다. 또한 이러한 "전문가"는 배터리를 주기적으로 방전하면 수명이 늘어난다고 확신합니다. 이것은 모두 잘못된 것입니다. 컨설턴트가 제품 구매를 제안하고 그러한 우화를 다시 말하면 이 상점에 다시 가지 마십시오.

제조사를 알 수 없는 저품질 배터리를 고려한다면 주기적인 충전 및 방전 과정이 정말 중요합니다. 이것이 완료되지 않으면 해당 배터리는 단순히 작동하지 않습니다 (플레이트는 황산에 용해되고 황산염이 형성됩니다). 그러나 고품질 모델의 경우 가장 최적의 작동 모드는 버퍼입니다. 그 동안 방전은 완전히 제거되고 배터리는 일정한 부하를 받습니다.

배터리 충전 규칙을 이해하려면 작동 모드의 기본 개념을 이해해야 합니다.

가장 최적의 것은 버퍼 작동 모드입니다.

무정전 전원 공급 장치와 같은 모드에 대한 눈에 띄는 예는 더 이상 없습니다. UPS에서는 배터리가 항상 충전되며 전기 네트워크의 전원이 끊긴 경우에만 에너지 공급을 시작합니다. 전원이 복구되자마자 재충전 과정이 진행됩니다. 이것이 가장 정확한 작동 모드입니다. 이 모드에서 배터리를 사용하면 서비스 수명이 길어집니다. 가장 진보된 모델은 12년 이상 지속될 수 있습니다. 그리고 이것은 한계와는 거리가 멀다. AGM 배터리새로운 세대.

순환 작동 모드를 살펴보겠습니다.

재충전 가능한 배터리를 적용하는 순환 모드의 표준 예는 장난감 자동차, 가정용 자동 전력 시스템입니다. 이러한 유형의 작동에서는 방전 및 충전 과정이 발생하며 이는 하루에 한 번 발생합니다. 이것은 가장 심각한 작동 모드입니다. 이 경우 해당 시간의 서비스 수명에 대해 이야기하지 않습니다. 이러한 경우 작업 주기의 자원이 고려됩니다. 정기적인 주주총회충전식 배터리는 300사이클 이하로 작동하며 새 모델은 600사이클을 넘지 않습니다.

우리는 주기적 작동을 위해 스타터를 작동하도록 설계된 자동차 배터리를 사용하는 "기술자"를 보고 종종 놀랐습니다. 즉시 경고합니다. 이 모델은 엔진 시동이라는 단 하나의 프로세스용으로만 설계되었습니다. 그 이후에는 발전기가 스스로 전력을 공급해야 합니다. 순환 작동 모드를 사용하려는 경우 플레이트가 빠르게 실패하고 "비용 절감"이 실패로 끝납니다.

버퍼 모드에서 배터리를 충전하는 방법.

아시다시피 납축전지의 각 소자의 공칭전압은 2V입니다. 대부분의 경우 3셀 및 6셀 배터리는 가정용으로 사용됩니다.

버퍼 작동 중 전압은 배터리 셀당 2.3V여야 합니다. 12V 모델을 고려하면 이 수치는 13.8V 및 6V 모델 - 6.9V입니다.

충전 전류 매개변수는 10시간 배터리 용량의 30%여야 합니다. 우리가 얘기하는 경우 젤라틴모델의 경우 이 수치는 20%와 같습니다. 예를 들어 일반 C10 배터리를 생각해 보세요. 용량은 100Ah입니다. 즉, 충전 전류가 30A를 초과해서는 안 됩니다.

순환 모드에서 작동하는 배터리를 충전하는 올바른 프로세스를 살펴보겠습니다. 전압 매개변수는 2.45V/el이고 C10의 경우 충전 전류는 20%입니다.

배터리 충전 시간.

배터리 충전 과정의 지속 시간은 여러 요인, 즉 우선 초기 충전에 따라 달라집니다. 처음 몇 분 동안은 고속 충전(가속)이 이루어지지만 일정 시간이 지나면 전류 소비가 감소하고 배터리가 완전히 충전되면 중지됩니다. 충전 시 가장 중요한 기준은 배터리 용량 1Ah당 배터리 전류 소비를 1.5mA로 줄이는 것입니다. C20 배터리를 보면 충전 전류가 200~300mA로 감소하면 배터리가 거의 완전히 충전되었음을 나타냅니다. 충전을 100%로 높이려면 이 전류로 1시간 동안 충전 프로세스를 계속해야 합니다.

방전된 배터리는 주기적 작동 시 10~12시간 내에 충전됩니다. 버퍼 모드에서는 이 수치가 40시간에 이릅니다. 배터리를 완전히 충전하려면 공칭 값보다 20% 더 많은 에너지를 공급해야 합니다. 여기에는 표준 물리법칙이 적용됩니다. 그리고 이러한 매개변수는 제조업체의 브랜드 및 배터리 유형과 완전히 독립적입니다. 간단히 말해서, 과포화가 없으면 배터리에서 발생하는 모든 화학적, 전기적 반응이 완료되지 않습니다.

충전을 위한 최적 온도는 섭씨 20도입니다. 온도가 낮아지면 충전 시간을 늘려야 합니다. 저온에서 배터리를 충전하려고 하면 모든 노력이 0이 되는 경향이 있습니다.

버퍼 전원 시스템

정류기와 병렬인 전원 시스템으로 UZ부하가 배터리에 있습니다 G.B.(그림 2.3). AC 전원 장애 또는 정류기 손상이 발생하는 경우 배터리는 전원 공급 중단 없이 부하에 계속 전력을 공급합니다. 충전식 배터리는 전기 에너지원의 안정적인 백업을 제공하며, 또한 전력 필터와 함께 필요한 리플 평활화를 수행합니다. 버퍼 전원 시스템을 사용하면 평균 전류, 펄스 및 연속 재충전의 세 가지 작동 모드가 구분됩니다.

평균 전류 모드에서(그림 2.4) 정류기 우즈,배터리와 병렬로 연결 GВ,부하 Rn의 전류 In 변화에 관계없이 일정한 전류 Iv를 제공합니다. 부하 전류 In이 작을 때 정류기는 부하에 전력을 공급하고 전류 I3으로 배터리를 충전하며, 부하 전류가 높을 때는 전류 Ir로 방전된 배터리와 함께 정류기가 부하에 전력을 공급합니다. 충전 중에는 각 배터리의 전압이 증가하여 2.7V에 도달할 수 있으며 방전 중에는 2V로 감소합니다. 이 모드를 구현하려면 자동 조정 장치가 없는 가장 간단한 정류기를 사용할 수 있습니다. 정류기 전류는 하루 동안 부하에 전력을 공급하는 데 소비된 전기 에너지량(암페어-시간)을 기준으로 계산됩니다. 배터리를 충전 및 방전할 때 항상 존재하는 손실을 보상하려면 이 값을 15~25% 늘려야 합니다.

이 모드의 단점은 다음과 같습니다. 부하 전류 변화의 실제 특성을 정확히 알 수 없기 때문에 필요한 정류기 전류를 정확하게 결정하고 설정할 수 없으며 이로 인해 배터리가 과충전되거나 과충전될 수 있습니다. 깊은 충전 및 방전 주기로 인해 배터리 수명이 짧아집니다(8~9년). 각 배터리의 전압은 2V에서 2.7V까지 다양할 수 있으므로 부하 전반에 걸쳐 상당한 전압 변동이 발생합니다.

펄스 충전 모드(그림 2.5) 배터리의 전압에 따라 정류기 전류가 급격하게 변합니다. GВ.이 경우 정류기는 UZ 배터리 G와 함께 부하 Rn에 전원을 공급합니다. 안에또는 부하에 전원을 공급합니다.

그림 2.3 - 버퍼 전원 시스템 구성

그림 2.4 - 평균 전류 모드:

a - 다이어그램; b – 현재 다이어그램; c - 시간에 따른 전류 및 전압의 의존성; I Z 및 I R 은 각각 배터리의 충전 및 방전 전류입니다.

그림 2.5 - 펄스 충전 모드:

a - 다이어그램; b - 전류 및 전압 다이어그램; c, d - 시간에 따른 전류 및 전압의 의존성

그리고 배터리를 충전합니다. 최대 정류기 전류는 피크 부하 시간 동안 발생하는 전류보다 약간 높게 설정되며, 최소 부하 전류 I V max 는 최소 부하 전류 I n보다 작습니다.

초기 위치에서 정류기가 최소 전류를 공급한다고 가정해 보겠습니다. 배터리 팩이 방전되고 전압은 셀당 2.1V로 떨어집니다. 계전기 아르 자형전기자를 해제하고 접점을 사용하여 저항 R을 션트합니다. . 정류기 출력의 전류는 최대까지 단계적으로 증가합니다. 이 시점부터 정류기는 부하에 전력을 공급하고 배터리를 충전합니다. 충전 과정에서 배터리의 전압이 증가하여 셀당 2.3V에 도달합니다. 릴레이가 다시 활성화됩니다. 아르 자형,정류기 전류는 최소로 떨어집니다. 배터리가 방전되기 시작합니다. 그런 다음 사이클이 반복됩니다. 최대 및 최소 정류기 전류의 시간 간격 지속 시간은 부하 전류 변화에 따라 변경됩니다.

이 모드의 장점은 다음과 같습니다. 정류기 출력에서 ​​전류 제어 시스템이 단순합니다. 배터리 및 부하의 전압 변화에 대한 작은 제한(셀당 2.1~2.3V) 충전 및 방전 주기가 짧아 배터리 수명이 최대 10~12년까지 늘어납니다. 이 모드는 자동화 장치에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.

세류 충전 모드(그림 2.6) 부하 Rn은 전적으로 정류기에서 전원을 공급받습니다. UZ.충전된 배터리 GB정류기로부터 작은 일정한 재충전 전류를 받아 자체 방전을 보상합니다. 이 모드를 구현하려면 정류기 출력 전압을 배터리별로 (2.2 ± 0.05) V 비율로 설정하고 ±2% 이내의 오차로 유지해야 합니다. 이 경우 산성 배터리의 충전 전류는 I p = (0.001-0.002) C N이고 알카라인 배터리의 경우 I p = 0.01 C N입니다. 따라서 높은

그림 2.6 - 연속 충전 모드:

a - 다이어그램; b – 현재 다이어그램; c - 시간에 따른 전류 및 전압의 의존성

이 모드를 완료하려면 정류기에 정확하고 안정적인 전압 안정화 장치가 있어야 합니다. 이 요구 사항을 준수하지 않으면 배터리가 과충전되거나 과방전 및 황화 현상이 발생합니다.

이 모드의 장점은 다음과 같습니다. 정류기에 의해서만 결정되는 설치 효율성이 상당히 높습니다(eta = 0.7±0.8). 충전 및 방전주기가 없기 때문에 18-20년에 달하는 긴 배터리 수명; 정류기 출력의 고전압 안정성; 자동화 및 단순화된 배터리 유지 관리를 통해 운영 비용이 절감됩니다.

일반적으로 배터리는 충전된 상태이므로 지속적인 모니터링이 필요하지 않습니다. 충전 및 방전 주기가 없고 올바르게 선택된 재충전 전류는 황산화를 줄이고 재충전 및 제어 방전 사이의 기간을 늘리는 것을 가능하게 합니다.

이 모드의 단점은 안정화 및 자동화 요소로 인해 전원 공급 장치를 복잡하게 만들 필요가 있다는 것입니다. 이 모드는 통신 장비에 전원을 공급하는 장치에 사용됩니다.

충전식 배터리 작동의 버퍼 모드가 가장 "가장 선호하는" 모드입니다. 배터리는 지속적으로 재충전되며 완전 방전되는 경우는 거의 없습니다. 이 모드에서는 배터리가 최대한 오래 지속됩니다.

버퍼 모드에서 배터리를 사용하는 예는 무정전 전원 공급 장치일 수 있습니다. 네트워크가 존재할 때 배터리는 지속적으로 충전 상태를 유지하고, 네트워크가 사라지는 순간 배터리는 축적된 에너지를 방출하기 시작합니다. 컴퓨터 무정전 전원 공급 장치는 일반적으로 7~26Ah 용량의 12V 배터리를 사용하므로 정전 중에도 컴퓨터가 배터리 전원으로 10~15분 더 작동할 수 있습니다.

버퍼 모드의 적용 범위:

  • 태양 에너지 저장
  • 무정전 전원 공급 장치(UPS)
  • 비상 조명 시스템
  • 엘리베이터
  • 화재 및 보안 시스템
  • 금전 등록기
  • 비상 시스템

순환 모드

순환 작동 모드는 배터리에 가장 "힘든" 모드입니다. 이 모드에서는 완전히 방전된 후 충전했다가 다시 완전히 방전됩니다. 이 경우 서비스 수명은 배터리 방전 깊이에 따라 달라집니다.

대부분의 AGM형 납산 배터리는 100% 방전 시 300사이클 이하의 사이클 수명을 갖지만, 사이클 수명이 100% 방전 시 600사이클인 차세대 배터리가 이미 있습니다.

순환 모드의 적용 범위:

  • 스크러버 건조기
  • 보트 모터
  • 전기차
  • 로딩 장비 등


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