CN103782489B - 移动车辆供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是对位于供电区(X)内的移动车辆(M)进行非接触供电的移动车辆供电系统(A),具有:设在所述移动车辆的受电单元(m1);多个供电单元(1a1、1a2、1a3,1b1、1b2、1b3,1c1、1c2、1c3),在所述供电区内配设在互相不同的位置;位置检测单元(4),检测所述供电区内的所述受电单元的位置;以及控制单元(4),基于所述位置检测单元的检测结果,从所述多个供电单元中选择配设在与所述受电单元对应的位置的供电单元,使得从该选择的供电单元进行非接触供电。
Description
技术领域
本发明涉及移动车辆供电系统。本申请基于2011年9月16日向日本申请的日本特愿2011-203318号而主张优先权,将其内容引用至此。
背景技术
混合动力车或电动车等的移动车辆,由于搭载电池的性能等的问题,存在难以长距离行驶的情况等。因此,近年来提出了除在自家等的供电之外,在移动车辆行驶途中的各种场所,例如车站、加油站、坡道、交叉路口等设置供电区。例如,专利文献1中公开了与交通信号机协作,对移动车辆进行非接触供电的移动车辆供电系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开第2010-193657号公报。
发明内容
发明要解决的课题
进行非接触供电的情况下,设在移动车辆的受电单元与设在供电区内的供电单元的位置关系,影响其供电效率。在例如自家停车场等那样移动车辆的位置在某种程度上规定好的场所,供电效率没有问题。但是,如上述的现有技术,在移动车辆在行驶途中进行非接触供电的情况下,供电区内的移动车辆的位置容易随驾驶员的意思而任意决定。因此,受电单元与供电单元的位置偏离变大,供电效率下降。另外,与客车和货车等的车种等相应地,存在移动车辆中的受电单元的设置位置不同的情况。因此,受电单元与供电单元的位置偏离变大,在这样的情况下供电效率也下降。
本发明鉴于上述问题点而完成,目的在于提供能够抑制供电效率的下降的移动车辆供电系统。
用于解决课题的方案
本发明采用以下的构成作为用于解决上述课题的方案。本发明的第1方式是对位于供电区内的移动车辆进行非接触供电的移动车辆供电系统。该移动车辆供电系统具有:设在移动车辆的受电单元;多个供电单元,在供电区内配设在互相不同的位置;位置检测单元,检测供电区内的受电单元的位置;以及控制单元,基于位置检测单元的检测结果,从多个供电单元中选择配设在与受电单元对应的位置的供电单元,使得从该选择的供电单元进行非接触供电。
本发明的第2方式,在上述第1方式涉及的移动车辆供电系统中,控制单元基于位置检测单元的检测结果,从多个供电单元中选择配设在与受电单元最近的位置的供电单元,使得从该选择的供电单元进行非接触供电。
本发明的第3方式,在上述第1或2方式涉及的移动车辆供电系统中,在位置检测单元在供电区内检测到多个受电单元的位置的情况下,控制单元基于位置检测单元的检测结果,从多个供电单元中分别选择配设在与多个受电单元的各个对应的位置的供电单元,使得从该选择的供电单元进行非接触供电。
本发明的第4方式,在上述第1~3方式的任一个涉及的移动车辆供电系统中,供电单元具备供电线圈并且受电单元具备受电线圈,供电单元通过使供电线圈与受电线圈电磁耦合来进行非接触供电。
本发明的第5方式,在上述第4方式涉及的移动车辆供电系统中,使用供电线圈和受电线圈作为位置检测单元。
发明的效果
依据本发明,在供电区内准备多个供电单元,检测供电区内的设在移动车辆的受电单元的位置。由此,能够从多个供电单元中选择配设在对于进行非接触供电最佳的位置的供电单元,使用该所选择的供电单元进行供电。因此,能够抑制供电效率的下降。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式中的移动车辆供电系统的机构构成的系统构成图;
图2是示出本发明的实施方式中的移动车辆供电系统的设置例的示意图;
图3是示出本发明的另一实施方式中的移动车辆供电系统的机构构成的系统构成图。
具体实施方式
以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是示出本发明的实施方式中的移动车辆供电系统A的机构构成的系统构成图。本移动车辆供电系统A如图1所示,是对位于供电区X内的移动车辆M进行非接触供电的系统。在供电区X内设有多个供电线圈(供电单元)1a1、1a2、1a3。另一方面,在移动车辆M设有受电线圈(受电单元)m1。
受电线圈m1能与供电线圈1a1等对置地设在移动车辆M的底部。该受电线圈m1具有与供电线圈1a1等大致相同的线圈直径,与供电线圈1a1等电磁耦合以非接触地接收交流电力。换言之,移动车辆供电系统A是使供电线圈1a1等与移动车辆M的受电线圈m1电磁耦合以对移动车辆M进行非接触供电的电力供给系统。
从移动车辆供电系统A中的供电线圈1a1等向受电线圈m1的非接触供电,基于磁场谐振方式进行。即,用于构成谐振电路的谐振用电容器(图示略)与供电线圈1a1等和受电线圈m1分别连接。例如设定谐振用电容器的静电电容,使得具备供电线圈1a1等和谐振用电容器的供电侧的谐振电路的谐振频率与具备受电线圈m1和谐振用电容器的受电侧的谐振电路的谐振频率成为相同频率。
除受电线圈m1之外,在移动车辆M还设有充电电路m2、蓄电池m3以及充电控制部m4。受电线圈m1将从供电线圈1a1接收的交流电力(受电电力)输出至充电电路m2。充电电路m2是基于充电控制部m4输入的充电控制信号,将受电电力转换为直流电力而供给至蓄电池m3的电力转换电路(转换器)。即,该充电电路m2基于充电控制信号,将与蓄电池m3的充电状态相应的充电电流供给至蓄电池m3而对蓄电池m3充电。
蓄电池m3是移动车辆M的驱动动力源。该蓄电池3是能储蓄充分的电力的二次电池,例如锂离子二次电池或镍氢二次电池等。该蓄电池m3利用从充电电路m2供给的直流电力进行充电,并且将行驶驱动用电力供给(放电)至未图示的驱动用电力转换器。充电控制部m4是控制充电电路m2的电力转换工作来进行蓄电池m3的充电控制的控制装置。当该充电控制部m4基于例如受电线圈m1的端子间电压的变化,探测到利用受电线圈m1的来自供电线圈1a1等的交流电力的受电时,使充电电路m2工作以使蓄电池m3利用直流电力进行充电。
供电线圈1a1、1a2、1a3配设于在移动车辆M行驶的路面设定的既定区域即供电区X内的互相不同的位置。更详细而言,供电线圈1a1、1a2、1a3在移动车辆M的车宽度方向上隔开间隔而配设。供电线圈1a1在路面的中央配设,供电线圈1a2、1a3在供电线圈1a1的两侧隔开间隔而配设。这些供电线圈1a1、1a2、1a3埋设在路面的附近。此外,这些供电线圈的设置数及配置是一个例子,并不限定于此。
供电转换器3a是基于从控制装置(位置检测单元、控制单元)4输入的控制信号将供电用交流电力供给至供电线圈1a1等的装置。更详细而言,供电转换器3a经由选择开关2a,将供电用交流电力供给至供电线圈1a1、1a2、1a3的任一个。供电转换器3a将50Hz或者60Hz的商用电力转换为适于向移动车辆M供电的频率(例如数百Hz~数MHz)的交流电力,输出至各供电线圈1a1等。
选择开关2a是基于从控制装置4输入的控制信号来切换与供电转换器3a电连接的电路的装置。选择开关2a设计为能与供电线圈1a1、1a2、1a3的任一个电连接。通过设置选择开关2a,不需要对供电线圈1a1、1a2、1a3的各个设置专用的供电转换器3a。因此,移动车辆供电系统A中的构成设备及控制系统的智能化及效率化成为可能。
控制装置4检测供电区X内的受电线圈m1的位置,并且基于该检测结果,从多个供电线圈1a1、1a2、1a3中选择配设在与受电线圈m1对应的位置的供电线圈1a1,使得从该选择的供电线圈1a1进行非接触供电。即,当控制装置4检测到受电线圈m1的位置信号,则切换选择开关2a来选择配设在对于非接触供电最佳的位置的供电线圈1a1,将来自供电转换器3a的交流电力供给至选择的供电线圈1a1。这样的控制装置4相当于移动车辆供电系统A中的位置检测单元及控制单元。
控制装置4使用供电线圈1a1等和受电线圈m1作为位置检测单元。更详细而言,通过将供电线圈1a1等和受电线圈m1沿用于信号传输,从而经由供电线圈1a1等和受电线圈m1,能进行控制装置4与充电控制部m4的无线通信。利用该无线通信,在控制装置4与充电控制部m4之间,收发与搭载于移动车辆M的受电线圈m1的位置相关的信息,检测供电区X内的受电线圈m1的位置。在该情况下,供电线圈1a1等和受电线圈m1,作为用于无线通信的天线发挥功能,控制装置4和充电控制部m4,作为使用该天线的通信单元发挥功能。另外,该无线通信还可以用于移动车辆M的停车区中的停车状态的判定、供电开始前的供电的要否的确认、或者与供电相关的扣款信息的收发等。
控制装置4也可以基于蓄电池m3所蓄积的每单位时间的充电量,来检测供电区X内的受电线圈m1的位置。例如,控制装置4为了探索受电线圈m1的位置,每隔既定时间切换选择开关2a,使供电线圈1a1、1a2、1a3依次供给电力。充电控制部m4监测蓄电池m3的充电量并算出每隔上述既定时间蓄电池m3所蓄积的每单位时间的充电量,将其中充电效率最高的信息发送至控制装置4。非接触供电的情况下,与受电线圈m1的位置偏离越小,供电线圈的供电效率就越高。因此,控制装置4能够由上述的信息(换言之,供电效率最高的信息)检测受电线圈m1的位置。
控制装置4基于受电线圈m1的位置检测结果,从多个供电线圈1a1、1a2、1a3选择配设在与受电线圈m1对应的位置的供电线圈1a1,使得从该选择的供电线圈1a1进行非接触供电。更详细而言,控制装置4在经由与充电控制部m4的无线通信而取得了与搭载于移动车辆M的受电线圈m1的位置相关的信息的情况下,将受电线圈m1的位置信息与预先存储的供电线圈1a1等的配设信息相关联,选择配设在与受电线圈m1最近的位置的供电线圈(供电线圈1a1)。另外,控制装置4在基于蓄电池m3所蓄积的每单位时间的充电量而取得与受电线圈m1的位置相关的信息的情况下,简单地选择供电效率最高的供电线圈(供电线圈1a1)。
图2是示出本发明的实施方式中的移动车辆供电系统A的设置例的示意图。图2示出将本移动车辆供电系统A的供电区X例如设定在道路的停车带的情况。该供电区X设定为可让多个移动车辆M停车的大小(例如客车的话3辆的大小),道路上行驶的任何车种的移动车辆M都能停车。例如,如图2所示,最先的移动车辆M的受电线圈m1与后续的移动车辆M的受电线圈m1的位置不同。
在供电区X,除供电线圈1a1、1a2、1a3之外,还配设有供电线圈1b1、1b2、1b3和供电线圈1c1、1c2、1c3。此外,这些供电线圈的设置数及配置是一个例子,并不限定于此。例如,在如道路的停车带这样的供电区X的情况下,将多个供电线圈以既定间隔排列为矩阵状(行列状)也可。另外,在供电区X分别设有与供电线圈1b1、1b2、1b3对应的选择开关2b及供电转换器3b,以及与供电线圈1c1、1c2、1c3对应的选择开关2c及供电转换器3c,这些与控制装置4电连接。
控制装置4在通过上述的位置检测单元在供电区X内检测到多个受电线圈m1的位置的情况下,基于其位置检测结果,从多个供电线圈1a1等中分别选择配设在与多个受电线圈m1的各个对应的位置的供电线圈(图2中,供电线圈1a1、供电线圈1b3、供电线圈1c2),使得从选择的供电线圈进行非接触供电。由此,对位于供电区X内的多个移动车辆M同时进行非接触供电。
接着,对这样构成的移动车辆供电系统A的一系列的工作进行说明。在移动车辆供电系统A中,将供电区X设定在道路的停车带。因此,供电区X内的移动车辆M的停车位置依赖于驾驶员的驾驶操作,因而具有偏差。另外,由于道路上行驶的任何车种的移动车辆M都能在该供电区X停车,所以移动车辆M中的受电线圈m1的位置按每个移动车辆M而分别不同。
从供电线圈1a1等非接触传输至受电线圈m1的交流电力,在受电线圈m1在供电线圈1a1等的正上方正对对置的状态、就是说受电线圈m1与供电线圈1a1等最接近的状态下为最大。然而,由于如上所述的情况,不能期待受电线圈m1与既定的供电线圈1a1等成为正对对置的状态。换言之,受电线圈m1与既定的供电线圈1a1等的相对位置与移动车辆M的停车位置的偏差相应,并不限于始终相同。因此,在移动车辆供电系统A中,在供电区X内的互相不同位置配设有多个供电线圈1a1等。
控制装置4将供电线圈1a1等用作天线,经由移动车辆M的受电线圈m1与充电控制部m4尝试无线通信,由此始终监视在供电区X内是否有移动车辆M停车。例如,在没有与充电控制部m4的通信连接的情况下,控制装置4判断没有移动车辆M在供电区X内停车。另一方面,在存在与充电控制部m4的通信连接的情况下,控制装置4判断在供电区X内有移动车辆M停车。
在判断供电区X内有移动车辆M停车的情况下,控制装置4检测该移动车辆M的受电线圈m1的位置。更详细而言,通过经由供电线圈1a1等和受电线圈m1的控制装置4与充电控制部m4之间的无线通信,来收发与搭载于移动车辆M的受电线圈m1的位置相关的信息,检测供电区X内的受电线圈m1的位置。或者,每隔既定时间切换选择开关2a等,使供电线圈1a1、1a2、1a3等依次供给电力,基于实际上蓄电池m3所蓄积的每单位时间的充电量,检测供电区X内的受电线圈m1的位置。
或者,也可以使用这两个单元来检测供电区X内的受电线圈m1的位置。例如图2所示的第2辆移动车辆M的情况下,首先通过无线通信,收发与搭载于移动车辆M的受电线圈m1的位置相关的信息,交换受电线圈m1的大体的位置信息(车体右侧有受电线圈m1等的信息)。接着,如果比较与该受电线圈m1的位置对应的供电线圈1b1、1b2和蓄电池m3所蓄积的每单位时间的充电量,则能够正确且短时间地检测受电线圈m1的位置。即,与从开始至对供电线圈1b1、1b2、1b3等依次供给电力来正确检测受电线圈m1的位置为止的探索时间相比较,通过缩小至预先基于受电线圈m1的大体的位置信息而假设的探索范围,能缩短探索时间。
检测供电区X内的受电线圈m1的位置后,控制装置4基于该检测结果,从多个供电线圈1a1等中选择配设在与受电线圈m1对应的位置的供电线圈1a1等,使得从选择的供电线圈1a1等进行非接触供电。控制装置4在例如检测到图2所示的最先的移动车辆M的受电线圈m1位于供电线圈1a1的上方附近的情况下,选择该供电线圈1a1,切换选择开关2a,使得从供电转换器3a对供电线圈1a1供给电力。
移动车辆M的受电线圈m1与供电线圈1a1电磁耦合。其结果,从各供电转换器3a供给至供电线圈1a1的交流电力被从供电线圈1a1非接触传输至移动车辆M的受电线圈m1。在移动车辆供电系统A中,采用磁场谐振方式。因此,从供电线圈1a1等非接触传输至受电线圈m1的交流电力的传输效率高。
控制装置4在与充电控制部m4通信连接的期间,经由供电线圈1a1向移动车辆M持续进行非接触供电。而且,控制装置4在与充电控制部m4的通信连接中断时,判断移动车辆M已移动至供电区X外,使向供电线圈1a1的电力供给停止。其后,返回初始的待机状态,监视供电区X内是否有移动车辆M停车。
依据这样的本实施方式,对于在设定为供电区X的道路的停车带停止的移动车辆M,能够利用该移动车辆M的停车,将电力非接触供电既定时间。因此,依据本实施方式,能实现移动车辆M在行驶途中的场所的向移动车辆M的供电。即,能够实现将电力作为动力源而移动的移动车辆M的普及促进和利便性的提高。
另外,依据这样的本实施方式,对位于供电区X内的移动车辆M进行非接触供电的移动车辆供电系统A具有:设在移动车辆M的受电线圈m1;在供电区X内配设在互相不同的位置的多个供电线圈1a1等;以及控制装置4,具备检测供电区X内的受电线圈m1的位置的位置检测单元及基于该位置检测单元的检测结果,从多个供电线圈1a1等中选择配设在与受电线圈m1对应的位置的供电线圈1a1等,使得从选择的供电线圈1a1等进行非接触供电的控制单元。由此,能够从多个供电线圈1a1等中选择配设在关于非接触供电最佳的位置的供电线圈1a1等,进行供电。因此,在本实施方式中,能够得到即使移动车辆M在行驶途中进行非接触供电的情况下,也能得到能够抑制供电效率的下降的移动车辆供电系统A。
此外,本发明并不限定于上述各实施方式,可考虑例如以下那样的变形例。
(1)在本实施方式中,如图2所示,配置在供电区X内的供电线圈1a1等、1b1等、1c1等以既定间隔埋设,但本发明不限于此。例如,取决于最先的移动车辆M和后续的移动车辆M的各自的大小(车长),移动车辆M的停车位置改变。因此,后续的移动车辆M用的供电线圈1a1等,也可以以例如车长最短的移动车辆M的车长间隔来埋设。而且,也可以每隔该车长最短的移动车辆M的车长间隔而设置选择开关2a等及供电转换器3a等,使得能够每隔该车长间隔而进行非接触供电。如果以这样比较短的间隔来埋设供电线圈1a1等、1b1等、1c1等,则即使在大小(车长)不同的多个移动车辆M在供电区X内停车的情况下,也能够对这些移动车辆M的各个进行非接触供电。此外,供电区X中的供电线圈1a1等的个数,可与设定供电区X的场所、环境等相应地适当设定。
(2)在本实施方式中,将供电线圈1a1等埋设于道路并且将受电线圈m1设在移动车辆M的底部而使供电线圈1a1等与受电线圈m1在上下方向对置,但本发明不限于此。例如,将受电线圈m1设在移动车辆M的侧部(乘降门),并且将供电线圈1a1等以与移动车辆M的侧部(乘降门)对峙的方式以中心轴线水平并且与车道的轴线正交的姿势设在道路的路肩也可。或者,例如将受电线圈m1设在移动车辆M的顶棚,并且以与该移动车辆M的顶棚对峙的方式将供电线圈1a1等设在道路的上方也可。
(3)在本实施方式中,如图1所示,供电转换器3a经由选择开关2a,对供电线圈1a1、1a2、1a3的任一个供给供电用交流电力,但本发明不限于此。例如,也可以如图3所示,直接连结独立于各个供电线圈1a1、1a2、1a3的供电转换器3a1、3a2、3a3,用选择开关2a切换向各供电转换器供给的50Hz或者60Hz的商用电力。
(4)在本实施方式中,作为位置检测单元,使用供电线圈1a1等和受电线圈m1,但本发明不限于此。例如,也可以取代此而将单独的通信功能设在移动车辆供电系统A(地面设备)及移动车辆M。例如,可考虑将众所周知的使用光指向标、电波的无线通信机等用作单独的通信功能。但是,作为单独的通信功能,只要能够进行移动车辆供电系统A(地面设备)与移动车辆M之间的通信、即比较近距离的通信即可,因此也可以使用专门设计的通信系统。另外,也可以设计为例如用GPS测量移动车辆M的纬度、经度,将应变计埋入道路来测定荷重,或者用3维激光雷达测定距离等,来检测移动车辆M的停止位置及停止状态(姿势),基于该检测结果来检测受电线圈m1的位置。
(5)在本实施方式中,基于经由供电线圈1a1等和受电线圈m1的控制装置4与充电控制部m4的无线通信,另外,基于蓄电池m3所蓄积的每单位时间的充电量,来检测供电区X内的受电线圈m1的位置,但本发明不限于此。例如,也可以将受电线圈m1安装于移动车辆M中的规定位置(例如,在前后方向上驾驶席的位置、在左右方向上车体中央的位置),也可以在能够拍摄供电区X整体这样的位置(例如,从斜上方向下看这样的位置)设置3维激光雷达或者立体相机。由此,从拍摄的图像通过3维的形状匹配来检测车辆的位置,能够间接地求出受电线圈m1的位置。
(6)在本实施方式中,将供电区X设定为道路的停止带,但本发明不限于此。能够设定供电区X的场所除道路的停止带之外,例如也可以是在道路(公共道路)上的设置的交通信号机前的区域、路线的截路机前的区域、购物中心的停车场、店铺等的驾驶通过用地、加油站的停车用地,等等。另外,并不限定于公共道路或私人道路等,也可以设定在自家停车场等的私有地。
(7)在本实施方式中,对位于供电区X内的移动车辆M(停车车辆)无条件供电,但本发明不限于此。例如,将供电线圈1a1等及受电线圈m1沿用于信号传输而能进行控制装置4与充电控制部m4的无线通信,将该无线通信用于供电开始前的供电的要否的确认、与供电相关的扣款信息的收发等等也可。在该情况下,供电线圈1a1等和受电线圈m1作为用于无线通信的天线而发挥功能,控制装置4和充电控制部m4作为使用该天线的通信单元而发挥功能。另外,也可以使用另外单独设置的通信单元来进行无线通信,而不是将供电线圈1a1等和受电线圈m1沿用于信号传输。
(8)在本实施方式中,说明了对移动车辆M供电的电力被用于蓄电池m3的充电,但本发明不限于此。例如,对移动车辆M供电的电力,也可以用于移动车辆M内的照明装置或空调装置的驱动。
产业上的可利用性
依据本发明,在供电区内准备多个供电单元,检测设在供电区内的移动车辆的受电单元的位置。由此,能够从多个供电单元中选择配设在对于进行非接触供电最佳的位置的供电单元,使用该选择的供电单元进行供电。因此,能够抑制供电效率的下降。
附图标记说明
A 移动车辆供电系统;M 移动车辆;m1 受电线圈(受电单元);X 供电区;1a1、1a2、1a3,1b1、1b2、1b3,1c1、1c2、1c3 供电线圈(供电单元);4 控制装置(位置检测单元、控制单元)。
Claims (7)
1.一种移动车辆供电系统,对位于供电区内的移动车辆进行非接触供电,所述移动车辆供电系统具有:
设在所述移动车辆的受电单元;
多个供电单元,在所述供电区内配设在互相不同的位置;
位置检测单元,检测所述供电区内的所述受电单元的位置信号;以及
控制单元,基于所述位置检测单元的所述位置信号的检测结果,从所述多个供电单元中选择多个配设在与所述受电单元对应的位置的供电单元,使得从该选择的多个供电单元依次供电,
所述移动车辆设有对所述受电单元所接收的电力进行蓄积的蓄电池,
所述位置检测单元进而检测所述蓄电池所蓄积的每单位时间的充电量,
所述控制单元,从所述选择的多个供电单元中所述充电量的效率最高的供电单元进行非接触供电。
2.如权利要求1所述的移动车辆供电系统,其中,
在所述位置检测单元在所述供电区内检测到多个所述受电单元的位置信号的情况下,
所述控制单元基于所述位置检测单元的检测结果,从所述多个供电单元中分别选择多个配设在与多个所述受电单元的各个对应的位置的供电单元,使得从该选择的多个供电单元依次供电。
3.如权利要求1所述的移动车辆供电系统,其中,
所述供电单元具备供电线圈并且所述受电单元具备受电线圈,
所述供电单元通过使所述供电线圈与所述受电线圈电磁耦合来进行非接触供电。
4.如权利要求2所述的移动车辆供电系统,其中,
所述供电单元具备供电线圈并且所述受电单元具备受电线圈,
所述供电单元通过使所述供电线圈与所述受电线圈电磁耦合来进行非接触供电。
5.如权利要求3所述的移动车辆供电系统,其中,
使用所述供电线圈和所述受电线圈作为所述位置检测单元。
6.如权利要求4所述的移动车辆供电系统,其中,
使用所述供电线圈和所述受电线圈作为所述位置检测单元。
7.如权利要求1所述的移动车辆供电系统,其中,
在所述位置检测单元在所述供电区内检测到多个所述受电单元的位置信号的情况下,
所述控制单元基于所述位置检测单元的检测结果,从所述多个供电单元中分别选择多个配设在与多个所述受电单元的各个对应的位置的供电单元,使得从这些选择的多个供电单元依次供电。
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