JP2024017253A - vehicle charging device - Google Patents
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Abstract
【課題】 複数の直流電源ユニットを使用して2台の車両の同時充電を可能とし、2台目の車両充電を開始する際には、1台目の車両充電に使用する直流電源ユニットの組み合わせを再構築する。【解決手段】 複数の第1直流電源32と第1直流電源32より出力容量が小さい複数の第2直流電源33とを有し、直流電源ユニット3が出力する電流を車両Mに供給する2つの充電コネクタ6と、充電コネクタ6を接続した車両Mからの充電電力の要求値を受けて、車両充電に使用する直流電源ユニット3の組み合わせを決定する制御部9とを有している。制御部9は、一方の充電コネクタ6による1台目の車両充電中に、他方の充電コネクタ6による2台目の車両充電を開始する際には、1台目の充電に使用する直流電源ユニット3の組み合わせが所定の条件を満たすよう再構築した後、2台目の車両充電に使用する直流電源ユニット3を決定する。【選択図】 図1[Problem] It is possible to charge two vehicles simultaneously using multiple DC power supply units, and when starting charging the second vehicle, the combination of DC power supply units used to charge the first vehicle is required. Rebuild. [Solution] The two DC power supplies have a plurality of first DC power supplies 32 and a plurality of second DC power supplies 33 whose output capacity is smaller than the first DC power supplies 32, and supply current output from a DC power supply unit 3 to a vehicle M. It has a charging connector 6 and a control unit 9 that receives a request value of charging power from a vehicle M to which the charging connector 6 is connected and determines a combination of DC power supply units 3 to be used for vehicle charging. When starting charging a second vehicle using the other charging connector 6 while charging the first vehicle using one charging connector 6, the control unit 9 controls the DC power supply unit used for charging the first vehicle. After rebuilding the combinations of 3 to satisfy predetermined conditions, the DC power supply unit 3 to be used for charging the second vehicle is determined. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は電気自動車等の蓄電池を備えた車両を充電する車両充電装置に関し、特に2台の車両の同時充電を可能とする車両充電装置に関する。 The present invention relates to a vehicle charging device for charging a vehicle equipped with a storage battery such as an electric vehicle, and more particularly to a vehicle charging device that can charge two vehicles simultaneously.
複数車両の急速充電を可能とした車両充電装置がある。例えば、特許文献1では出力容量が同一の複数の直流電源ユニット(電力供給ユニット)と車両に接続する複数の充電コネクタとを備え、充電対象の車両の蓄電池の状態に応じて、電力を分配して充電を実施する充電装置が開示されている。 There is a vehicle charging device that enables rapid charging of multiple vehicles. For example, Patent Document 1 includes a plurality of DC power supply units (power supply units) with the same output capacity and a plurality of charging connectors connected to the vehicle, and distributes power according to the state of the storage battery of the vehicle to be charged. A charging device that performs charging is disclosed.
上記特許文献1の充電装置を2台の車両を急速充電する装置とした場合、車両が要求する充電電力に対して、1台目は複数直流電源ユニットを組み合わせることで要求通りの電力を供給できた。
しかしながら、充電装置全体で充分な出力容量がなければ、直流電源ユニットの殆どの出力電力或いは全ての出力電力が1台目の充電に使用され、2台目の充電に使用する直流電源ユニットが足りない或いは無い場合が発生した。この場合、2台目の充電は急速充電の制御が行われても、充電に時間を要した。
When the charging device of Patent Document 1 is used as a device for rapidly charging two vehicles, the first device cannot supply the charging power required by the vehicles by combining multiple DC power supply units. Ta.
However, if the entire charging device does not have sufficient output capacity, most or all of the output power of the DC power supply unit will be used to charge the first device, and the DC power supply unit used to charge the second device will not be sufficient. There were cases where there was no or no information. In this case, charging the second device took time even if rapid charging control was performed.
この問題の解決としては、直流電源ユニットの出力容量を増やしたり、直流電源ユニットの数を増やす対応が考えられるが、この場合は受電する電力のコスト(基本料金等)が上がってしまい好ましくない。
一方で、直流電源ユニットの出力効率を考えると、複数の直流電源ユニットを組み合わせる構成は、常に高い出力効率で組み合わせることができない。また、スタート時に高効率であったとしても、車両の充電電力の要求値は時間の経過によって変化する。そのため、最初に設定した直流電源ユニットの組合せのままでは、時間経過により出力効率の低下が発生した。
Possible solutions to this problem include increasing the output capacity of the DC power supply unit or increasing the number of DC power supply units, but this is undesirable because it increases the cost of the received power (basic charge, etc.).
On the other hand, when considering the output efficiency of a DC power supply unit, a configuration in which a plurality of DC power supply units are combined cannot always be combined with high output efficiency. Further, even if the efficiency is high at the start, the required charging power value of the vehicle changes over time. Therefore, if the initially set combination of DC power supply units was used, the output efficiency would decrease over time.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、複数の直流電源ユニットを使用して2台の車両の同時充電を可能とし、2台目の車両充電を開始する際には、1台目の車両充電に使用する直流電源ユニットの組み合わせを再構築する車両充電装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of these problems, the present invention uses a plurality of DC power supply units to enable simultaneous charging of two vehicles, and when starting to charge the second vehicle, the first vehicle is charged. The present invention aims to provide a vehicle charging device that reconfigures the combination of DC power supply units used for vehicle charging.
上記課題を解決する為に、請求項1の発明は、並列に配置された複数直流電源ユニットを使用して車両充電を実施する車両充電装置であって、出力容量が同一の第1直流電源ユニットと、第1直流電源ユニットより出力容量が小さい第2直流電源ユニットと、をそれぞれ複数有すると共に、直流電源ユニットが出力する電流を車両に供給する2つの充電コネクタと、充電コネクタを接続した車両からの充電電力の要求値を受けて、車両充電に使用する直流電源ユニットの組み合わせを決定する組合せ制御部とを有し、組合せ制御部は、一方の充電コネクタによる1台目の車両充電中に、他方の充電コネクタによる2台目の車両充電を開始する際には、1台目の充電に使用する直流電源ユニットの組み合わせが所定の条件を満たすよう再構築した後、2台目の車両充電に使用する直流電源ユニットを決定することを特徴とする。
この構成によれば、2台目の車両を充電する際に、1台目の充電に使用する直流電源ユニットの組合せが再構築されるため、2台目の充電が1台目の充電が終了してから開始されるような従来の問題の解消に有効であり、受電電力を増やさなくても2台目の速やかな充電開始を期待できる。
そして、出力容量が異なる少なくとも2種類の直流電源ユニットを複数備えることにより、出力容量が同一の直流電源ユニットを組み合わせるより出力効率を上げることができ、効率の良い車両充電を実施できる。
In order to solve the above problem, the invention of claim 1 provides a vehicle charging device that charges a vehicle using a plurality of DC power supply units arranged in parallel, wherein the first DC power supply units have the same output capacity. and a second DC power supply unit whose output capacity is smaller than that of the first DC power supply unit, and two charging connectors that supply the current output by the DC power supply unit to the vehicle, and from the vehicle to which the charging connector is connected. and a combination control unit that determines a combination of DC power supply units to be used for vehicle charging in response to a requested value of charging power, and the combination control unit is configured to: When starting to charge the second vehicle using the other charging connector, rebuild the combination of DC power supply units used to charge the first vehicle so that it satisfies the predetermined conditions, and then start charging the second vehicle. The feature is that the DC power supply unit to be used is determined.
According to this configuration, when charging the second vehicle, the combination of DC power supply units used to charge the first vehicle is reconfigured, so the charging of the second vehicle ends when the first vehicle is charged. This is effective in solving the conventional problem of charging the second device starting after the second device has finished charging.
By providing a plurality of at least two types of DC power supply units with different output capacities, output efficiency can be increased compared to combining DC power supply units with the same output capacity, and efficient vehicle charging can be performed.
請求項2の発明は、請求項1に記載の構成において、組合せ制御部は、2台目が接続されたら、1台目の要求電力を供給する直流電源ユニットの組合せを、出力効率が最大となるよう再構築することを特徴とする。
この構成によれば、2台目が接続されたら、1台目の充電に使用される直流電源ユニットの出力効率が最大となるよう再構築される。よって、2台目に供給される電力を可能な最大値にすることが可能であり、2台目の速やかな充電開始が可能となる。
In the invention of
According to this configuration, when the second battery is connected, the DC power supply unit used to charge the first battery is reconfigured so that its output efficiency is maximized. Therefore, it is possible to increase the power supplied to the second device to the maximum possible value, and it is possible to quickly start charging the second device.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の構成において、第1直流電源ユニットは、出力容量が20kW以上で、第2直流電源ユニットの出力容量は、第1直流電源ユニットの15%~40%であることを特徴とする。
この構成によれば、例えば第1直流電源ユニットの出力容量が25kW、第2直流電源ユニットが出力容量が5kWの場合がこれに当てはまる。この場合、車両の要求電力が30kWとすると、第1直流電源ユニットのみ使用した場合は2台必要として30kWを出力すると60%の出力効率である。これを効率を優先した場合、第1直流電源ユニット1台と第2直流電源ユニット1台にでき、100%の効率となるため、2台目に供給する十分な電力を確保することが可能となる。
The invention according to
According to this configuration, this applies, for example, to the case where the output capacity of the first DC power supply unit is 25 kW and the output capacity of the second DC power supply unit is 5 kW. In this case, assuming that the required power of the vehicle is 30 kW, when only the first DC power supply unit is used, two units are required to output 30 kW, and the output efficiency is 60%. If efficiency is prioritized, one first DC power supply unit and one second DC power supply unit can be used, resulting in 100% efficiency, making it possible to secure sufficient power to supply to the second unit. Become.
本発明によれば、2台目の車両を充電する際に、1台目の充電に使用する直流電源ユニットの組合せが再構築されるため、2台目の充電が1台目の充電が終了してから開始されるような従来の問題の解消に有効であり、受電電力を増やさなくても2台目の速やかな充電開始を期待できる。
そして、出力容量が異なる少なくとも2種類の直流電源ユニットを複数備えることにより、出力容量が同一の直流電源ユニットを組み合わせるより出力効率を上げることができ、効率の良い車両充電を実施できる。
According to the present invention, when charging the second vehicle, the combination of DC power supply units used to charge the first vehicle is reconfigured, so that the charging of the second vehicle ends when the charging of the first vehicle ends. This is effective in solving the conventional problem of charging the second device starting after the second device is charged, and it can be expected that the second device will start charging quickly without increasing the received power.
By providing a plurality of at least two types of DC power supply units with different output capacities, output efficiency can be increased compared to combining DC power supply units with the same output capacity, and efficient vehicle charging can be performed.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る車両充電装置の一例を示すブロック図である。車両充電装置1は、商用電力である三相交流電力Wを直流電力に変換するAC/DCコンバータ2、複数のDC/DCコンバータ(直流電源ユニット)3を備えた直流電源部30、車両充電のための電力を蓄電する蓄電池部4、車両Mと通信する車両充電用通信部5、車両Mに接続する充電コネクタ6、個々の直流電源ユニット3の出力を2系統から成る出力電路L1に接続する電路選択リレー部7、出力電路L1を充電コネクタ6を先端に備えた2本の充電ケーブルL2に接続する出力リレー部8、車両充電を制御すると共に車両充電装置1を制御する制御部9等を備えている。
このように、車両充電装置1は、出力電路L1、充電ケーブルL2を2系統備え、充電コネクタ6を2つ有している。また、車両充電用通信部5を個々の充電コネクタ6に対して備えている。そして、AC/DCコンバータ2の出力と蓄電池部4は、DCバスL3を介して直流電源部30の入力部に接続されている。
Embodiments embodying the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a vehicle charging device according to the present invention. The vehicle charging device 1 includes an AC/
In this way, the vehicle charging device 1 includes two systems of the output circuit L1 and the charging cable L2, and has two
AC/DCコンバータ2は、商用電力(交流電力)を直流に変換する。制御部9から指示を受けて車両充電のための直流電力、及び蓄電池部4の充電のための直流電力を生成する。ここでは、出力容量を50kWとしている。
The AC/
直流電源部30は、出力容量の異なる2種類の直流電源ユニット3を複数備えている。具体的に、出力容量が25kWと大きい第1直流電源ユニット(第1直流電源)32の組と、出力容量が5kWと小さい第2直流電源ユニット(第2直流電源)33の組とで構成されている。
そして、第1直流電源32を3台、第2直流電源33を5台備えており、商用電力により最大50kW、蓄電池部4により最大50kWの供給を可能とすることで、全8台の直流電源ユニット3により最大100kWの供給を可能としている。
The DC
It is equipped with three first DC
また直流電源部30は、各直流電源ユニット3を管理する直流電源管理部31を備えており、車両充電用通信部5からの情報を基に各直流電源ユニット3が出力する電力(電圧/電流)が制御される。
Further, the DC
蓄電池部4は、直列接続された複数の電池モジュールにより構成され、各電池モジュールを管理する管理部4aを備えている。蓄電池部4の充放電は制御部9により制御され、充分な充電量がある場合は、直流電源部30に蓄電電力が供給されて車両充電に使用される。また、車両Mの充電が行われていない場合、或いは車両Mの充電中であってもAC/DCコンバータ2の出力に余裕がある場合は、商用電力による充電が実施される。
The
車両充電用通信部5は、充電コネクタ6を介して車両Mと通信し、車両Mの状態及び充電電力の要求値を取得し、取得した情報を直流電源管理部31と制御部9に通知する。
The vehicle
充電コネクタ6は、直流電源部30から出力電路L1、充電ケーブルL2を介して供給された直流電力を車両Mに供給する。また、車両と通信して電力を管理する充電管理部(図示せず)を備えており、充電管理部から充電ケーブルL2を経由して車両充電用通信部5へ、車両Mとの通信情報が通知される。
The
電路選択リレー部7は、個々の直流電源ユニット3に対して、並列に配置した2つのリレーを備えて構成されている。制御部9により開閉制御され、直流電源ユニット3の出力を、2系統から成る出力電路L1の何れか一方に接続させる。
The electric path
出力リレー部8は、出力電路L1と充電ケーブルL2との接続をオン/オフし、制御部9により制御される。
The
制御部9は、車両充電用通信部5と通信して車両Mから情報を入手し、AC/DCコンバータ2、直流電源部30を制御する。直流電源部30の制御においては、特に直流電源ユニット3の組合せを制御する組合せ制御部として動作する。また、電路選択リレー部7、出力リレー部8の開閉を制御する。
The
図2は車両充電装置1の充電制御の流れを示すフローチャートであり、2台の車両Mに対して充電を実施するまでの流れを示している。以下この図2を参照して充電制御を説明する。充電制御は制御部9の制御により実施される。
双方の充電コネクタ6が未接続の状態から、一方の充電コネクタ6が車両に接続される(S1)と、一方の充電コネクタ6に接続されている一方の車両充電用通信部5と車両Mとの間で通信が成されて、充電電力の要求値情報が車両Mから車両充電用通信部5に通知される(S2)。
尚、説明の都合上、1台めの車両Mに接続された充電ケーブルL2を第1充電ケーブルL2a、未接続の充電ケーブルL2を第2充電ケーブルL2bとして説明する。
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of charging control of the vehicle charging device 1, and shows the flow up to charging two vehicles M. Charging control will be explained below with reference to FIG. 2. Charging control is performed under the control of the
When one charging
For convenience of explanation, the charging cable L2 connected to the first vehicle M will be referred to as a first charging cable L2a, and the unconnected charging cable L2 will be referred to as a second charging cable L2b.
充電電力の要求値を入手した制御部9は、使用する第1直流電源32、第2直流電源33の組合せを選択して決定する(S3)。そして、電路選択リレー部7及び出力リレー部8をオン/オフ制御して、選択した直流電源ユニット3を第1充電ケーブルL2aに接続し(S4)、要求された電力の供給を開始する(S5)。
例えば、要求電力が70kWであれば、3台の第1直流電源32の全てが選択されて出力容量75kWが組み合わせられ、直流電力が車両Mに供給される。但し、全体の出力は70kWに制御される。或いは2台の第1直流電源32と4台の第2直流電源33が選択されて出力容量70kWが組み合わせられ、出力100%の70kWの直流電力が車両Mに供給される。
尚、供給電力は制御部9により制御され、70kWを供給する場合、商用電力から(図1に示す矢印P1)50kW、蓄電池部4から(矢印P2)20kW、直流電源部30から(矢印P3)70kWが供給される。
The
For example, if the required power is 70 kW, all three first DC power supplies 32 are selected and combined with an output capacity of 75 kW, and DC power is supplied to the vehicle M. However, the overall output is controlled to 70kW. Alternatively, two first DC power supplies 32 and four second DC power supplies 33 are selected and combined with an output capacity of 70 kW, and 70 kW of DC power with 100% output is supplied to vehicle M.
The supplied power is controlled by the
こうして1台めの車両Mの充電が実施されている状態で、第2充電ケーブルL2bの充電コネクタ6が2台めの車両Mに接続されたら(S6でYES)、第2充電ケーブルL2bを介して他方の車両充用通信部5が2台目車両Mの充電電力の要求値を受信し、直流電源管理部31及び制御部9に通知する。
充電電力の要求値を受信した制御部9は、現在第1充電ケーブルL2aに電力を供給している直流電源部30の直流電源ユニット3の組合せを再構築する(S7)。
例えば、2台目の車両Mの充電を開始する際の1台目の要求電力が60kWと変更されていたら、1台目の充電に使用する直流電源ユニット3の組合せを出力効率が改善されるよう変更する。具体的に、第1直流電源32を3台使用していたら2台に変更し、第2直流電源33を2台追加して計4台とする。この結果、出力100%の60kW出力で電力が供給できる。
When the charging
The
For example, if the required power of the first vehicle M when starting charging of the second vehicle M is changed to 60kW, the output efficiency of the combination of DC
一方、2台目が接続された第2充電ケーブルL2bに対しては、要求電力が例えば40kWである場合、残り1台の第1直流電源32と残りの3台の第2直流電源33との計4台により、出力100%の40kW出力を供給する(S8)よう電路選択リレー部7及び出力リレー部8を切換制御する(S8)。そして、2台の車両に対して要求された電力を供給する(S9)。この時、供給電力の流れは、矢印P1が50kW、矢印P2が50kW、矢印P3が100kWとなる。
On the other hand, for the second charging cable L2b to which the second charging cable is connected, if the required power is, for example, 40 kW, the remaining one first
ここで再構築しない場合を見てみると、第1充電ケーブルL2aに3つの第1直流電源32の全てが接続されている場合は、第2充電ケーブルL2bには5台の第2直流電源33しか接続できない。この場合、2台目の車両Mには最大でも25kWしか供給できないことになる。 Looking at the case where the reconstruction is not performed, if all three first DC power supplies 32 are connected to the first charging cable L2a, five second DC power supplies 33 are connected to the second charging cable L2b. I can only connect. In this case, only 25 kW can be supplied to the second vehicle M at most.
尚、1台目が60kW充電の最中に2台目の車両Mから40kWを超える電力の要求があった場合は、容量100kWの直流電源部30の供給能力をオーバーするため、40kWの供給に留まる。また、2台目の車両Mの充電電力の要求値が比較的小さく、1台目の直流電源ユニット3の組合せを再構築しなくても供給できる場合は、再構築は実施しない。
In addition, if the second vehicle M requests more than 40kW of power while the first vehicle is charging with 60kW, the supply capacity of the DC
このように、2台目の車両Mを充電する際に、1台目の充電に使用する直流電源ユニット3の組合せが再構築されるため、2台目の充電が1台目の充電が終了してから開始されるような従来の問題の解消に有効であり、受電電力を増やさなくても2台目の速やかな充電開始を期待できる。
そして、出力容量が異なる2種類の直流電源ユニット3を複数備えることにより、出力容量が同一の直流電源ユニット3を組み合わせるより出力効率を上げることができ、効率の良い車両充電を実施できる。
特に2台目が接続されたら、1台目の充電に使用される直流電源ユニット3の出力効率が最大となるよう再構築されることで、2台目に供給される電力を可能な最大値にすることが可能であり、2台目の速やかな充電開始が可能となる。
そして、出力容量が異なる2種類の直流電源ユニット3を複数備えることにより、出力容量が同一の直流電源ユニット3を組み合わせるより出力効率を上げることができ、効率の良い車両充電を実施できる。
In this way, when charging the second vehicle M, the combination of DC
By providing a plurality of two types of DC
In particular, when the second unit is connected, the power supplied to the second unit is reconfigured to maximize the output efficiency of the DC
By providing a plurality of two types of DC
尚、上記実施形態では、直流電源部30を2種類の容量の直流電源ユニット3で構成しているが、出力が3種類以上の異なる直流電源ユニット3で構成しても良い。特に、出力容量の小さい第2直流電源33を複数種類の容量で構成すれば、車両Mからの要求電力に応じて出力効率の高い直流電源ユニット3の選択に有効である。
また、第1直流電源32の出力容量25kWに対して、第2直流電源33の出力容量を5kWとして20%程度の出力容量としているが、第1直流電源32に対して第2直流電源33の容量は、15%~40%の間に設定すると良く、同一容量のものを多数備えた場合より、高効率での車両充電が可能となる。
更に、第1直流電源32の出力容量は25kWでなくても良い。直流電源部30の出力容量が100kWの場合、20kW以上の出力であれば、組合せにより効率良く充電を実施できる。例えば20kWの直流電源ユニットを4台、4kWの直流電源ユニットを5台で構成しても良い。
In the above embodiment, the DC
In addition, the output capacity of the second
Furthermore, the output capacity of the first
1・・車両充電装置、2・・AC/DCコンバータ、3・・直流電源ユニット、4・・蓄電池部、5・・車両充電用通信部、6・・充電コネクタ、7・・電路選択リレー部、8・・出力リレー部、9・・制御部(組合せ制御部)、30・・直流電源部、31・・直流電源管理部、32・・第1直流電源ユニット(第1直流電源)、33・・第2直流電源ユニット(第2直流電源)、L1・・出力電路、L2・・出力ケーブル、M・・車両、W・・三相交流電力。 1. Vehicle charging device, 2. AC/DC converter, 3. DC power supply unit, 4. Storage battery section, 5. Vehicle charging communication section, 6. Charging connector, 7. Electrical path selection relay section , 8... Output relay unit, 9... Control unit (combination control unit), 30... DC power supply unit, 31... DC power supply management unit, 32... First DC power supply unit (first DC power supply), 33 ...Second DC power supply unit (second DC power supply), L1...Output circuit, L2...Output cable, M...Vehicle, W...Three-phase AC power.
Claims (3)
出力容量が同一の第1直流電源ユニットと、前記第1直流電源ユニットより出力容量が小さい第2直流電源ユニットと、をそれぞれ複数有すると共に、
前記直流電源ユニットが出力する電流を車両に供給する2つの充電コネクタと、
前記充電コネクタを接続した車両からの充電電力の要求値を受けて、車両充電に使用する前記直流電源ユニットの組み合わせを決定する組合せ制御部とを有し、
前記組合せ制御部は、一方の前記充電コネクタによる1台目の車両充電中に、他方の前記充電コネクタによる2台目の車両充電を開始する際には、1台目の充電に使用する前記直流電源ユニットの組み合わせが所定の条件を満たすよう再構築した後、2台目の車両充電に使用する前記直流電源ユニットを決定することを特徴とする車両充電装置。 A vehicle charging device that charges a vehicle using a plurality of DC power supply units arranged in parallel,
Each includes a plurality of first DC power supply units having the same output capacity and a second DC power supply unit having a smaller output capacity than the first DC power supply unit, and
two charging connectors that supply current output from the DC power supply unit to the vehicle;
a combination control unit that receives a request value of charging power from a vehicle connected to the charging connector and determines a combination of the DC power supply units used for vehicle charging;
The combination control unit is configured to control the direct current used for charging the first vehicle when starting charging a second vehicle using the other charging connector while charging the first vehicle using one of the charging connectors. A vehicle charging device characterized in that the DC power supply unit to be used for charging a second vehicle is determined after rebuilding the combination of power supply units to satisfy a predetermined condition.
前記第2直流電源ユニットの出力容量は、前記第1直流電源ユニットの15%~40%であることを特徴とする請求項1又は2記載の車両充電装置。 The first DC power supply unit has an output capacity of 20kW or more,
3. The vehicle charging device according to claim 1, wherein the output capacity of the second DC power supply unit is 15% to 40% of that of the first DC power supply unit.
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