(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサーバと、
上記複数のサーバに接続される監視サーバと、
バスを介して並列接続され、上記バスを介して上記複数のサーバに給電する複数の電源ユニットと、
上記複数の電源ユニットそれぞれの出力部に設けられ、それぞれが蓄電池を有する複数の電源装置と、
上記監視サーバが出力する信号に基づいて、上記複数の電源ユニットの稼働数を制御する制御装置とを備え、
上記監視サーバは、ネットワークを介して入力される上記複数のサーバの電流計により計測された上記複数のサーバの消費電流の変化に基づいて、上記複数のサーバの今後の消費電流を予測し、
上記制御装置は、上記予測された消費電流に基づいて、上記電源ユニットの給電効率が最大となるように、上記複数の電源ユニットの稼働数を制御し、
上記蓄電池の電圧レベルは、上記複数のサーバが所定の処理を実行するために必要なレベルの電圧に設定され、
上記電源装置は、上記バスの電圧レベルが上記蓄電池の電圧レベルよりも降下した場合に、上記蓄電池から上記複数のサーバへ給電する給電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
上記制御装置は、上記電源ユニットを冗長状態で駆動しないように制御する給電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
上記複数の電源装置それぞれはキャパシタを備える給電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
上記サーバ及び上記監視サーバに入力される電源は直流電源である給電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
上記制御モジュールは、稼働しない電源ユニットをスタンバイモード又は電源オフモードに設定する給電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
上記複数の電源ユニットのうち一部の電源ユニットと他の電源ユニットにおいて、電源容量又は給電効率を異ならせ、
上記制御装置は、上記複数の電源ユニットそれぞれの電源容量又は給電効率に基づいて、上記複数の電源ユニットの稼働数を制御する給電システム。
【請求項７】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
上記複数のサーバを冷却するための冷却装置をさらに有し、
上記監視サーバには、上記複数のサーバと上記冷却装置との位置関係を示す情報が予め格納され、
上記監視サーバは、上記予測した消費電流及び上記位置関係を示す情報に基づいて上記複数のサーバの稼働数を制御する給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバに代表されるＩＴ機器と、ＩＴ機器に給電する電源装置からなる給電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、データ管理を外部に委託するデータセンタサービスが注目され、データセンタの市場規模は年々拡大を続けている。それに伴い、データ処理を実施するサーバ等のＩＴ機器の増加や、ＩＴ機器の高性能化も推進され、データセンタの消費電力は年率１０％で増加傾向にある。一方で地球温暖化防止に向けてグリーンＩＴへの政府や企業の取り組みが加速している。地球環境に配慮した技術開発が重要視されている。このような背景の下、部品、機器、装置、と広範にわたって、低電力化に向けての技術開発が実施されている。
【０００３】
特許文献１に記載の電源装置は、複数の電源ユニット、例えば４台の電源ユニットで構成されて、各電源ユニットの出力は、給電バスに接続される。そして、給電バスに接続される負荷、サーバ機器に流れる消費電流を検出し、その電流値がある一定値以下の場合に、４台の電源ユニットのうち、例えば２台を停止させる制御を実施する。一般的に電源ユニットが供給可能な最大電力容量に対する実際の負荷電力の割合（＝負荷電力／最大電力容量、以降、負荷率と呼ぶ）が高い場合、電源ユニットの給電効率は、例えば８０％以上と高い特性が得られるが、負荷率が低い場合、電源ユニットの給電効率が低下することが知られている。なお、給電効率とは、電源ユニットに入力電力と負荷電力の割合（＝負荷電力／入力電力）であり、１００％に近いほど、要求される負荷電力に対して、少ない入力電力で稼動でき、低電力化が可能になる。
【０００４】
特許文献１に記載の電源装置は、サーバ機器に供給する負荷電流が小さい場合に電源ユニットの稼働台数を減らして、１電源ユニットあたりの負荷率を高い状態に維持する。これにより、給電効率を高くすることができ、前述のように入力電流を少なくできることから、結果として消費電力が削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２０４２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
稼動している電源ユニットの電流容量とＩＴ機器側の負荷電流とのバランスが崩れた場合、供給しなければならない電流が電源ユニットから供給できず、給電バスにおいて電圧降下が発生（以下、瞬低と呼ぶ）し、ＩＴ機器の動作が不安定になる可能性がある。
【０００７】
例えば、負荷電流が小さい状況が一定時間継続し、電源ユニットの稼動台数を４台中２台に減らして運用していた場合に、電源ユニットの１個が故障した場合である。これを回避するために、特許文献１では、内部冗長構成を採用している。しかしながら、たとえ内部冗長構成を採用していたとしても、電源ユニットの制御遅延が発生したり、電源ユニット稼働数の算出に誤りが発生したりした場合に、供給しなければならない電流が電源ユニットから供給できない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【０００９】
複数のサーバと、複数のサーバに接続される監視サーバと、バスを介して並列接続され、バスを介して複数のサーバに給電する複数の電源ユニットと、複数の電源ユニットそれぞれの出力部に設けられ、バスの電圧レベルが所定の条件を満たす場合に複数のサーバに給電する複数の電源装置と、監視サーバが出力する信号に基づいて複数の電源ユニットの稼働数を制御する制御装置と、を備える給電システムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源ユニットの高効率使用による消費電力の削減と、電源ユニットの高信頼性の両立を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は第１の実施例に係る構成図の例、（ｂ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。
【図２】（ａ）は第１の実施例に係る監視サーバの構成図の例、（ｂ）は制御モジュールの構成図、（ｃ）はＵＰＳ装置の構成図の例である。
【図３】第１の実施例に係る電力と電源ユニットの稼動数制御の様態を示した図の例である。
【図４】（ａ）は電源ユニットの稼動数制御しない場合の負荷率−給電効率特性の図の例、（ｂ）は稼動数制御する場合の負荷率−給電効率特性の図の例である。
【図５】第２の実施例に係る負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。
【図６】（ａ）は電源ユニットの冗長化構成の例を示した図、（ｂ）は第２の実施例に係る電源ユニット故障時の稼動数制御の様態の例を示した図である。
【図７】第２の実施例に係る電力と電源ユニットの稼動数制御の様態を示した図の例である。
【図８】第３の実施例に係る構成図の例である。
【図９】第４の実施例に係る構成図の例である。
【図１０】（ａ）は第５の実施例に係る構成図の例、（ｂ）は電源ユニットと電流容量の関係を示した図の例、（ｃ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。
【図１１】（ａ）は第６の実施例に係る構成図の例、（ｂ）は電源ユニット１０９ａの負荷率−給電効率の特性図の例、（ｃ）は電源ユニット１００１〜１００３の負荷率−給電効率の特性図の例、（ｄ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ＰＣやサーバ等のＩＴ機器に対し、低消費電力化とともに電源ユニットの高信頼性を実現するものである。具体的には、稼動している複数のサーバに流れる負荷電流に応じて、電源装置の給電効率が最大となるように、電源ユニットの稼動数を制御するとともに、電源ユニットの出力側に無停電電源を設ける。
【００１３】
さらに、ジョブ情報、あるいは計測した消費電力を利用して電源ユニットの稼動数を制御する。予めサーバが消費する電流、特に定常的に消費する定常電流の内訳が判っていれば、管理サーバが出力するジョブ情報の解析や計測値に基づく統計解析により、消費電力の予測も可能である。このように消費電力の予測を前提にすれば、サーバで消費済みの電流値に基づいたフィードバック制御ではなく、予測に基づくフィードフォワード制御による高速な制御が可能になる。また、予測が外れた場合であっても、不足分の電流を電源ユニットの出力ごとに設置した無停電電源からの給電で補償することで、給電バスにおける瞬低を回避し、サーバ機器、その他の装置の安定動作を維持する。
【００１４】
本実施例では、データセンタ等で導入されるラックマウントサーバを例に採り、特徴となる電源装置の詳細を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第１の実施例による電源装置の構成について、図１〜４を用いて説明する。
【００１６】
まず、図１（ａ）は本発明の第１の実施例に係る構成図である。１０１はサーバラック、１０２は商用電源、１０３はＰＤＵ、１０４はネットワークスイッチ、１０５は監視サーバ、１０６ａ〜ｈはサーバ、１０７はＤＣ／ＤＣ変換器、１０８はＣＰＵ・メモリ、１０９ａ〜ｄは電源ユニット、１１０ａ〜ｄはＵＰＳ装置、１１１は制御モジュール、１１２はクライアント端末、１１３は電流計である。なお、本明細書では、便宜上、監視サーバと制御モジュールを異なる装置として説明するが、これらの機能を１の装置で実現することも可能である。
【００１７】
本実施例においては、ラックマウントタイプのＩＴ機器を想定すると、サーバラック１０１にネットワークスイッチ１０４、監視サーバ１０５、サーバ１０６ａ〜ｈ、電源装置１０９、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄ、制御モジュール１１１が組み込まれており、サーバラック１０１に対しては、様々な要因で重畳されるノイズを抑制するサージ回路を内蔵するＰＤＵ１０３を介して、商用電源１０２が入力され、ネットワークスイッチ１０４を介して、クライアント端末１１２からジョブ、制御信号、およびデータが入力されるものとする。
【００１８】
次に、本実施例に係わる構成ブロックのそれぞれについて説明する。クライアント端末１１２は、複数存在し、サーバラック１０１に対してジョブを投入、具体的にはサービス、データ処理やデータ管理の依頼を行い、その提供を受けるようなコンピュータである。
【００１９】
ネットワークスイッチ１０４は、クライアント端末１１２、及びサーバラック１０１内の各ブロックを接続するものであり、例えば各ブロックをＬＡＮケーブルで接続する。
【００２０】
サーバ１０６ａ〜ｈは、各ブロックで使用する電源電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣ変換器１０７と、ＣＰＵ・メモリ１０８と、電流計１１３などで構成される。ＤＣ／ＤＣ変換器１０７は、電源装置から入力される直流の電源ＶＩＮ０、例えば１２Ｖをサーバ１０６ａ〜ｈ内の各ブロックで使用する電源電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…を生成する。そして、ＣＰＵ・メモリ１０８は、後述する監視サーバ１０５から分配されるジョブ、例えばデータ処理を実施する。なお、電流計１１３は、例えばサーバ１０６ａ〜ｈの給電入力部に設置されるシャント抵抗であり、シャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとする。そして、電流の測定結果をネットワークスイッチ１０４を介して監視サーバ１０５に転送する。なお、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流計であっても構わない。
【００２１】
監視サーバ１０５は、ネットワークスイッチ１０４を介して、ラック１０１内に設置された複数のサーバ１０６ａ〜ｈや、後述する電源装置に対して、起動やシャットダウンを制御する。また、バランサーと呼ばれる、クライアント端末１１２から投入されるジョブを分配する役割を果たす場合もある。さらに、投入されるジョブ量に応じて、サーバ１０６ａ〜ｈの稼動数の制御する場合もある。
【００２２】
電源装置は、ＡＣ／ＤＣ変換器の役割を果たす、複数の電源ユニット１０９ａ〜ｄで構成され、それらはバスを介して並列接続される。そして、電源ユニットは、Ｎ台、本実施例では３台でラック１０１内の機器の最大電力容量を供給できるものとし、さらに、ＲＡＩＤ装置と同様に、例えば（Ｎ＋１）の冗長化構成とする。これにより、電源装置を構成する電源ユニット１０９ａ〜ｄのうち、いずれか1台が故障した場合でも、冗長化構成の電源ユニットによりラック１０１内で要求される最大電力容量が保証される。
【００２３】
ＵＰＳ装置１１０は、蓄電池を搭載するいわゆる無停電電源装置であり、入力電源に停電などの異常が発生しても一定時間は停電することなく電力を供給し続ける電源装置である。そして、ＵＰＳ装置１１０が電力供給する時間で、サーバ１０６を安全に終了させて、機器の故障やデータの破壊を回避する。そして、電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力部には、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄを設置することが本実施例の特徴のひとつである。
【００２４】
制御モジュール１１１は、監視サーバ１０５から入力される電力予測データに基づいて、（Ｎ＋１）台の電源ユニットに対して（本実施例ではＮ＝３）、稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を調整する。図１（ｂ）は、本実施例において、制御モジュール１１１に入力される電力予測データと実施する電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数制御の関係を示したものである。本実施例では、電源ユニット１０９ａ〜ｄそれぞれの容量を１００Ａとして説明する。消費電流が１００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａと１０９ｂの２台とし、合計電流容量を２００Ａとする。また、消費電流が３００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａ〜ｄの４台とし、合計電流容量を４００Ａとする。これにより、電源ユニットあたりの負荷率を向上させる。
【００２５】
次に、本実施例の特徴である、制御内容について、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。
【００２６】
図２（ａ）は、監視サーバ１０５のブロック構成を示した図であり、２０１はネットワークＩ／Ｆ、２０２はレジスタ、２０３は記憶装置、２０４はＣＰＵ、２０５はメモリ、２０６はデータ出力部である。監視サーバ１０５は、前述したように、ネットワークスイッチ１０４を介して入力されるデータに基づいて構成する各ブロックが動作する。具体的には、監視サーバ１０５の動作、および監視サーバ１０５上で動作させるプログラムに関する設定値はレジスタ２０２に格納し、監視サーバ１０５で動作させるプログラムは記憶装置２０３に格納し、それらに基づいてＣＰＵ２０４がプログラムを実行することにより、各種演算を実施する。本実施例の特徴として、プログラムはジョブ情報あるいは電流計１１３を用いて計測した各サーバの消費電流値を解析して、各サーバで消費する電力を予測する。なお、演算時のデータ保持用にメモリ２０５を使用し、演算結果を、本実施例では電力予測データをデータ出力部２０６に転送する。ここで、監視サーバ１０５が実施する電力予測方法について例を挙げる。
【００２７】
ジョブ情報を使用する場合、監視サーバ１０５は、クライアント端末１１２からネットワークスイッチ１０４を介して入力されるジョブの作業内容、具体的には、データの格納、データの読み出し、データのバックアップ等を解析する。ここで、作業内容に応じた一連のシーケンスにおける動作毎、例えば、ＨＤＤ、メモリへのアクセス単位の消費電力は予め判っており、作業内容と取り扱うデータのデータサイズが判れば、トータルの消費電力の推定が可能にできる。
【００２８】
また、電流の測定結果に基づく電流予測の場合、電流計１１３は、例えば、サーバ１０６ａ〜ｈの給電入力部に設置されるシャント抵抗であり、その抵抗値Ｒは既知、例えば１ｍΩであるとする。そして、その両端電位Ｖａ、Ｖｂを測定すれば、消費電流は（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｒで導出できる。ここで、監視サーバ１０５は一定間隔Δｔで消費電流を導出することにし、時間ｔを基準に（ｔ＋Δｔ）の消費電流は、（ｔ−Δｔ）とｔにおける消費電流測定結果から、時系列予測を実施する。
【００２９】
さらに、電流計１１３を使用して消費電流を測定するのではなく、サーバ１０６ａ〜ｈが有するＣＰＵ使用率のデータを使用しても構わない。ＣＰＵ負荷率とサーバの消費電流とは相関が高いことが判っており、ＣＰＵ負荷率を使用した時系列予測であっても電力予測は可能である。
【００３０】
図２（ｂ）は、制御モジュール１１１のブロック構成を示した図であり、２０７は判定回路、２０８は参照テーブル、２０９は比較器、２１０は加算器である。
【００３１】
制御モジュール１１１は、監視サーバ１０５から入力される電力予測データを使用して、（Ｎ＋１）台の電源ユニットに対して（図の例はＮ＝３）、稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を調整する。電力予測データと電源ユニットの稼動数制御の関係は、前述したように図１（ｂ）が一例である。一般的に、電源ユニットの給電効率は、電源ユニットが有する電力容量とサーバや、装置の消費電力の割合（以降、負荷率と呼ぶ）に依存している。例えば、負荷率２０％以上において、給電効率が８０％以上の電源ユニットであっても、負荷率２０％未満においては、前述の給電効率よりも低くなってしまう場合が多い。以上から、図１（ｂ）に示すように、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数を制御することにより、１電源ユニットあたりの負荷率を向上させ、給電効率の高い条件、例えば負荷率２０％以上で、サーバや装置に給電することができるようにする。
【００３２】
判定回路２０７は、監視サーバから電力予測データが入力され、テーブル２０８を参照し、冗長化稼働することを前提に給電効率が最大となるように、稼動する電源ユニット数を判定する。制御モジュールは、判定した電源ユニット数に基づいて、電源ユニットを稼働させるための電源制御信号を電源ユニットに出力する。テーブル２０８は、各電源ユニットとその電流容量との対応関係あるいは消費電流と電源ユニット稼動数の対応関係（図1（ｂ））を示すデータセットを有しており、判定回路２０７に対して、稼動制御データとして転送するものとする。
【００３３】
図２（ｃ）は、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの内部を示した図であり、２１１は充電回路、２１２は蓄電池、２１３は放電素子、２１４は蓄電池セルコントローラである。充電回路２１１はレギュレータであり、蓄電池２１２は２次電池、例えばＮｉ−ＭＨ（ニッケル水素電池）、放電素子２１３はダイオード、あるいはＭＯＳＦＥＴ、蓄電池セルコントローラ２１４は、蓄電池２１２を構成するセル単位で電圧や、温度、蓄電池の内部抵抗をモニタし、蓄電池の充放電動作の制御を実施する。そして、電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力には、充電回路２１１を介して蓄電池２１２の入力が接続され、放電素子２１３を介して蓄電池２１２の出力が接続される。
【００３４】
なお、蓄電池２１２の電力容量は電力容量Ａと、本実施例を実現するための電力容量Ｂの合計とする。ここでの電力容量Ａは、ＵＰＳ機能１１０ａ〜ｄが実現可能な容量、つまり、停電時に、例えばサーバ１０６ａ〜ｈがシャットダウンコマンドを自動実行し、処理中のデータを損失することなく、安全に稼動終了するまでの時間給電可能な容量とする。また、電力容量Ｂは、電力容量Ａと同等かそれ以下の容量であり、瞬低を防止するために十分な容量である。
【００３５】
なお、蓄電池２１２の電圧レベルは、例えば、サーバ１０６ａ〜ｈに内蔵する基板が動作するための入力電圧ＶＩＮ０を基準に設定し、例えば１２Ｖであれば、その蓄電池２０２固有の終止電圧が１２Ｖになるようなセル構成とする。例えば、蓄電池がＮｉ−ＭＨ（ニッケル水素電池）で、放電終了の電圧（終止電圧）を１．１Ｖとするならば、１１セルの直列構成とすることにし、例えば、Ｌｉ−ｉｏｎ（リチウムイオン電池）で、終止電圧を２．４Ｖとするならば、５セルの直列構成とする。そして、蓄電池２１２の出力部には、放電素子２１３としてダイオード、あるいはＭＯＳＦＥＴスイッチを接続し、サーバ１０６ａ〜ｈに接続される直流の給電バスの電圧レベルが蓄電池２１２の出力電圧よりも降下した場合には、自動的に給電動作が実施されるようにする。
【００３６】
このように、電源ユニットの出力側に蓄電池を有するUPS装置を設けることで、冗長化稼働していた場合でも発生しうる瞬低を回避し、電源ユニットの高信頼性を確保しうる。
また、特許文献１に記載のシステムは、サーバ機器等に流れる負荷電流を検出し、検出結果をフィードバックさせて電源ユニットの稼働台数を制御するため、電源ユニットの稼働台数を制御する際の遅延が発生し、給電バスで瞬低が発生するおそれがある。これに対して、本実施例では、上述したように、監視サーバのジョブ情報、あるいは計測した消費電力値を解析することで、サーバで消費する負荷電流が予測して、稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する際の遅延は回避あるいは縮小する。また、仮に制御遅延が発生したり、電力予測に間違いがあって、給電バスで瞬低が発生した場合であっても、前述した電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力部に設置したＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄからの給電で、電圧降下分を自動補償することが可能にする。これらの結果、特許文献１に記載の制御方法と比べて、電源ユニットの高信頼性を確保しうる。
【００３７】
併せて、制御モジュール１１１は、ＵＰＳ装置の管理、制御も実施しうる。ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄに内蔵する蓄電池２１２は寿命の観点から充放電を繰り返すことは望ましくない。したがって、蓄電池２１２のうち、前述の電力容量Ｂについては、放電が完了するまで、充電を実施しないようにすることもできる。
【００３８】
本実施例では、図２（ｂ）に示すように比較器２０９と加算器２１０を設ける。比較器２０９は、ＵＰＳ装置１１０から転送される蓄電池残量データ、本実施例ではセル電圧が入力され、閾値電圧Ｖｔｈと比較する。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、予め制御モジュール１１１が有するメモリ（図示省略）に記録されており、例えば蓄電池の放電終了を示す終止電圧とする。そして、セル電圧が閾値電圧Ｖｔｈと等しい、あるいは閾値電圧Ｖｔｈより低ければ、蓄電池の残量が足りないと判定して１を出力する。また、セル電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高ければ、蓄電池２１２の残量が十分と判定して０を出力する。そして、加算器２１０は、判定回路２０７の出力であるジョブ情報に基づく電源ユニット数と比較器２０９の出力を加算して、電源ユニットを稼働させるための電源制御信号を電源ユニットに出力する。
【００３９】
このように、蓄電池２１２の残量が足りない場合は、マージンを有した条件で稼動する電源ユニット数を選択し、蓄電池２１２の残量が十分の場合は、マージンが無い条件で稼動する電源ユニット数を選択する。言い換えれば、蓄電池２１２の残量が足りない場合には、冗長化稼働とは別に１台の電源ユニットをさらに稼働し、蓄電池２１２の残量が十分な場合には、冗長化稼働とは別の電源ユニットを稼働させることはしない。このように、電力予測データと電源ユニット数と蓄電池２１２の残量に基づいて電源ユニットの稼働台数を制御する。これにより、電源ユニットの制御遅延や電源ユニットの制御誤りによる瞬低の回避を保障しつつ、蓄電池２１２の寿命を延ばすことが可能となる。この制御を実現するために、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄ内部の蓄電池セルコントローラ２０４はセルの電圧情報を制御モジュール１１１に転送し、制御モジュール１１１はそれに基づいて、蓄電池セルコントローラ２０４と電源ユニット１０９ａ〜ｄへの制御信号を生成し、出力する。
【００４０】
次に、具体例を挙げて本実施例の制御内容を説明する。なお、本例では蓄電池２１２の残量が十分であることを前提に説明する。図３は、４台の電源ユニット１０９ａ〜ｄのうち、１台の電源ユニット１０９ｄを冗長化稼動させることを前提に、横軸に時間をプロットした場合の電力予測と、４台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄの稼動状態を示した図である。なお、電力容量は、電源ユニット３台で、ラック内の最大電力量を給電できるように設定し、残りの１台の電源ユニットは３台の電源ユニット１０９と同一容量で冗長化構成とする。そして、図３に示すように、予測による消費電力が増加し、ラック１０１内の最大電力容量に近くなった場合は、４台すべての電源ユニット１０９ａ〜ｄを稼動させ、最大電力の６６％未満であれば、３台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを稼動させ、最大電力の３３％未満であれば、２台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂを稼動させることにする。稼働させない電源ユニットは、その一部の回路の電源をオフするスタンバイモードか、すべての回路の電源をオフする電源オフモードに移行させる。
【００４１】
この制御における給電効率改善量の一例を挙げると、負荷電流がラック１０１内の最大電力の１０％の場合、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数制御を実施せず４台とすると、負荷率は１０％となるが、電源ユニットの稼動数を２台とすると、電源ユニット１台あたりの負荷率が２０％に上昇する。電源装置の認定基準として使用される、ＣＳＣＩ（Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｓａｖｅｒｓ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）の基準においても、負荷率２０％以上において、例えば給電効率８０％以上、あるいは８５％以上と明確に規定されているのに対し、負荷率２０％未満についての給電効率の規定はなく、実際に給電効率は低いことが多い。ここで挙げた負荷率の例では、負荷率が１０％であっても、１つの電源ユニットあたりの負荷率が２０％に上昇させることができるため、負荷率１０％時の給電効率と負荷率２０％時の給電効率の差分が給電効率の改善量となる。
【００４２】
図４（ａ）（ｂ）は、本実施例における給電効率の改善を示した図であり、横軸は負荷率、縦軸は給電効率として、グラフ化したものである。４０１は稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を固定にした場合の電源装置特性であり、４０２は稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御した場合の電源装置特性である。図４（ａ）にある電源装置特性４０１と電源装置特性４０２との比較で、軽負荷時において特に給電効率が向上していることが判る。
【００４３】
以上の構成と制御内容により、電源ユニットが有する電力容量に対して、負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。なお、図４（ａ）における電源装置特性４０１と電源装置特性４０２の給電効率の差は、比較的負荷率が低い条件において顕著であるのに対し、負荷率が高い条件においては差が小さい。しかし、実際のサーバの運用における負荷率は、平均２０％〜３０％であることが知られており、本実施例による給電効率の改善効果は大きいと言える。
【００４４】
なお、本実施例では、ラックに搭載するサーバ数を８台として説明したが、それより増やしても構わないし、少なくても構わない。また、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を４台として説明したが、電源ユニットに関しても、４台より増やしても構わないし、少なくても構わない。ただし、給電する電力容量を変えずに、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を増やせば、電源ユニットあたりの電力容量を抑制することができ、冗長化構成の電源ユニットの電力容量を小さくできる。
【００４５】
例えば、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数が４台の場合、制御の基準となる負荷率が３レベルとなり、図４（ａ）に示すように、給電効率において、３箇所の段差が発生する。これに対し、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を増やすことで、より詳細な制御が可能になる。図４（ｂ）は、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を４台にした場合の電源装置特性４０２と、９台にした場合の電源装置特性４０３を示したものである。電源装置特性４０３の方が、電源ユニットの稼動数を切り替える制御点は増えるが、１箇所で発生する効率低下量が縮小できるため、負荷率に対する依存度が低く、給電効率特性の平均化が可能になる。搭載する電源ユニット数については、その数がサーバのシステム構成によって、異なる場合があることから、例えば監視サーバを介して、電源ユニット数は外部から設定できるようにするのが望ましい。また、テーブル２０８の内容についても、サーバの運用管理思想によって異なることが考えられるため、例えば監視サーバを介して、テーブル２０８の内容は外部から設定できるようにするのが望ましい。
【００４６】
また、本実施例では、サーバの稼動数は固定で、ＣＰＵの負荷率に応じて、電源ユニット数を変化させることを前提に説明したが、ＣＰＵ負荷率に応じてサーバの稼動数を抑制して低電力化し、その上で稼動する電源ユニット数を制御するのでも構わない。具体的には、投入されるジョブ量又は電流計１１３で計測されたサーバの消費電力に基づいて予測される消費電力がサーバ１０６ａ〜ｈに搭載したＣＰＵの最大処理能力に対して十分に少ない場合には、稼動するサーバ数を少数に限定し、ジョブを稼動しているサーバに集中させ、残りのサーバは、スタンバイモード、あるいは完全に停止させる。サーバで消費する電力は、ジョブに依存するＣＰＵ自体の電力と、メモリの読み書き時の電力の他に、定常的に消費するＤＣ／ＤＣ変換器１０７や空冷ファンなどの電力があるため、スタンバイモードに移行させるサーバ数、あるいは停止させるサーバ数が増えると、消費電力を大きく削減することができる。
【００４７】
ラック１０１に搭載するサーバ数を８台として、本内容の一例を挙げるならば、予測される消費電力がＣＰＵの最大処理能力の１００％に近い場合は８台すべてのサーバ１０６ａ〜ｈを稼動させる。また、ＣＰＵの最大処理能力の７５％未満であれば、６台のサーバ１０６ａ〜ｆを稼動させて２台をスタンバイモード、あるいは電源オフする。さらに、ＣＰＵの最大処理能力の５０％未満であれば、４台のサーバ１０６ａ〜ｄを稼動させて４台をスタンバイモード、あるいは電源オフにし、ＣＰＵの最大処理能力の２５％未満であれば、２台のサーバ１０６ａ〜ｂを稼動させて６台をスタンバイモード、あるいは電源オフすることにする。もちろん、前述のサーバの稼動数制御方法は一例であり、サーバの消費電力が低減できるのであれば、ジョブ量と稼動数の関係は前述以外でも構わないし、サーバの故障を想定した冗長化稼動でも構わないのは言うまでもない。
【００４８】
また、電源ユニットを構成するＡＣ／ＤＣ変換器の出力電圧を１２Ｖとして説明したが、負荷、例えばＩＴ機器で使用する直流電圧に電圧レベルを合わせればよく、１２Ｖに限定するものではない。また、ラック１０１に入力されるＡＣ電源を１００Ｖとして説明したが、２００Ｖでも構わないし、直流のＤＣ電源であっても本実施例の電源ユニット１０９ａ〜ｄをＤＣ／ＤＣと置換すればよく、特徴である蓄電池と稼動する電源ユニット数の制御ができれば構わない。
【００４９】
本実施例では、データセンタを想定したラックマウントタイプのサーバを例に説明したが、複数の電源ユニットを搭載し、電源ユニットの稼動状態を、スタンバイモードや電源オフモードのようにモード切り替え機能が搭載可能な機器であれば、適用可能である。
【実施例２】
【００５０】
本発明の第２の実施例による電源装置の構成について、図５〜７を用いて説明する。本発明の第２の実施例は、第１の実施例に対して、分散配置したＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの蓄電池２０２を利用して、電源ユニット１０９ａ〜ｄの冗長化稼動を回避し、低消費電力化を図るものである。なお、本実施例の構成図については、第１の実施例と同様であるため、ここでの説明は割愛する。
【００５１】
図５は、本実施例において、制御モジュール１１１に入力される電力予測データと実施する電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数制御の関係を示したものである。本実施例では、電源ユニット１０９ａ〜ｄそれぞれの容量を１００Ａとして説明する。消費電流が１００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａの１台とし、合計電流容量を１００Ａとする。また、消費電流が２００A以上３００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａ〜ｃの３台とし、合計電流容量を３００Ａとする。そして、電源ユニット１０９ｄはバックアップ用に待機させておくことにする。制御モジュールは電力予測データに基づいて、各電源ユニットとその電流容量との対応関係あるいは図５に示す消費電流と電源ユニット稼働数の対応関係を参照して、冗長化駆動を行わずに給電効率が最大となるように、電源ユニットの稼働数制御を行う。
【００５２】
図６は、４台の電源ユニット１０９ａ〜ｄを前提にして、図６（ａ）は実施例１で示す冗長化駆動について説明した図であり、図６（ｂ）は本実施例の制御について説明した図である。本例は、消費電流が２００A以上３００Ａ未満の場合の電源ユニットの稼働数を示したものである。
【００５３】
横軸に時間をプロットした場合の電源ユニットの稼動状態を示した図であり、６０１は電源ユニットの起動遅延時の電力不足であり、６０２はＵＰＳ装置１１０ａからの給電である。図６（ａ）（ｂ）のいずれも３台の電源ユニット１０９ａ〜ｃで負荷の最大電力量を給電できるように設定し、１台の電源ユニット１０９ｄは冗長化構成とする。
【００５４】
そして、図６（ａ）では冗長化稼動しておき、１台の電源ユニット１０９ｃの故障が判定された場合に、冗長化で稼動状態にある電源ユニット１０９ｄで継続給電することで瞬低を回避する。
【００５５】
一方、図６（ｂ）は、冗長化稼動はせず、電源ユニット１０９ｄは電源オフの状態でバックアップ用に待機させておく。そして、１台の電源ユニット１０９ｃの故障が判定された場合に、バックアップ用の電源ユニット１０９ｄを起動することにする。一般的に電源ユニットは、電源オフ状態から通常動作が可能になるまでには一定時間が必要であるため、稼動していた電源ユニット１０９ｃが故障した時点から、電源オフの状態で待機していた電源ユニット１０９ｄが起動するまでの時間で、給電バスにおいて電力不足６０１が発生し、瞬低状態になる可能性がある。これに対して、分散配置したＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの蓄電池２１２からの給電６０２を利用して瞬低を回避する。ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄに内蔵した蓄電池２１２は、ＩＴ機器等の負荷を安全にシャットダウンするまでの時間、分単位の時間を十分に稼動させるだけの電力容量を有しており、本実施例で目的とした、冗長化された電源ユニット１０９ｄが起動するまでの時間は十分に給電することが可能である。また、蓄電池２１２と負荷との間にはダイオード、またはＭＯＳＦＥＴで構成される放電素子２１３を挿入するが、蓄電池２１２の電位との比較で電圧降下を自動検出して給電することができるため、瞬低を回避可能である。
【００５６】
以上の構成と制御内容により、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの蓄電池２１２を利用して電源ユニット１０９ｄの冗長化稼動を実施する必要がなくなる。図７は、本実施例を適用した場合の制御動作を示したものであり、横軸に時間をプロットした場合の電力予測３０１と、４台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄの稼動状態を示した図である。図７から判るように、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数を制御した場合に、第１の実施例よりも、電源ユニットの稼動の電力容量に対する負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができ、その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。
【００５７】
なお、本実施例では、ラックに搭載するサーバ数を８台として説明したが、それより増やしても構わないし、少なくても構わない。また、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を４台として説明したが、電源ユニットに関しても、４台より増やしても構わないし、少なくても構わない。また、本実施例では、サーバの稼動数は固定で、ＣＰＵの負荷率に応じて、電源ユニット数を変化させることを前提に説明したが、ＣＰＵ負荷率に応じてサーバの稼動数を抑制して低電力化し、その上で稼動する電源ユニット数を制御するのでも構わない。さらに、電源ユニットを構成するＡＣ／ＤＣ変換器の出力電圧を１２Ｖとして説明したが、負荷、例えばＩＴ機器で使用する直流電圧に電圧レベルを合わせればよく、１２Ｖに限定するものではない。また、ラック１０１に入力されるＡＣ電源を１００Ｖとして説明したが、２００Ｖでも構わないし、直流のＤＣ電源であっても本実施例の電源ユニット１０９ａ〜ｄをＤＣ／ＤＣと置換すればよく、特徴である蓄電池と稼動する電源ユニット数の制御ができれば構わない。
【００５８】
本実施例では、データセンタを想定したラックマウントタイプのサーバを例に説明したが、複数の電源ユニットを搭載し、電源ユニットの稼動状態を、スタンバイモードや電源オフモードのようにモード切り替え機能が搭載可能な機器であれば、適用可能である。
【実施例３】
【００５９】
本発明の第３の実施例による電源装置の構成について、図８を用いて説明する。
【００６０】
本発明の第３の実施例は、第１の実施例に対して、機器、装置の制御を容易にすることを目的に、停電時の瞬断を回避するためのＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄと、本実施例の特徴である電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数の切り替え時に発生する可能性がある瞬低を回避するキャパシタを併用することを特徴とする。キャパシタは、蓄電池と比べて放電時の電圧降下が大きいため、常時電荷を注ぎ足すような制御が必要であるが、寿命に課題がなく、出力効率（Ｗｈ／リットル）の点で優位である特性があるため、本発明の目的である短時間での電流補償には適用可能である。
【００６１】
図８は、第３の実施例を実現するための構成図を示したものであり、８０１ａ〜ｄはキャパシタである。
【００６２】
第１の実施例のＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄに加えてキャパシタ８０１ａ〜ｄを電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力部に接続する。なお、蓄電池２１２の電力容量は、ＵＰＳ機能が実現可能な容量、つまり、停電時に、例えばサーバ１０６ａ〜ｈがシャットダウンコマンドを自動実行し、処理中のデータを損失することなく、機器が安全に稼動終了するまでの時間給電可能な容量とする。これにより、第１の実施例と比べて、蓄電池２１２の電力容量は小さく、また、充電回路２１１に要求される充電容量が小さくなるため、蓄電池２１２と充電回路２１１の占有面積が抑制され、低コスト化が可能になる。なお、本実施例に関わる構成図はキャパシタ８０１ａ〜ｄを追加したこと以外は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。
【００６３】
なお、本実施例は、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数の切り替え時に発生する瞬低回避をＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄからの放電で実現するのではなく、キャパシタ８０１ａ〜ｄからの放電で実現する。この場合、蓄電池２１２の充放電制御が不要になるのみで、その他の制御については変わらないので、ここでの説明は割愛する。
【００６４】
以上の構成と制御内容により、キャパシタの特徴である寿命問題がない利点を利用した電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数の制御が可能になり、その上で、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化と電源ユニットの高信頼性の実現が可能となる。
【００６５】
本実施例では、キャパシタとして、電気２重層キャパシタを念頭において説明したが、よりエネルギー密度（Ｗｈ／リットル）の高いリチウムイオンキャパシタであっても構わない。また、本実施例の特徴である電源ユニットの稼動数の切り替え時に発生する瞬低を回避する用途について、蓄電池とキャパシタを併用した例で説明したが、すべての蓄電池をキャパシタに置換しても構わない。
【実施例４】
【００６６】
本発明の第４の実施例による電源装置の構成について、図９を用いて説明する。
【００６７】
第４の実施例は、第１の実施例に対して、より効率的な低電力化を実現することを目的に、ラック１０１内を構成する機器、装置からの発熱を抑制し、機器、装置の安定動作を保証するための空調装置の制御と、サーバ１０６a〜hの制御と、電源ユニット１０９ａ〜ｄの制御を連係させたことを特徴とする。一般的に空調装置での消費電流は、冷却対象である機器の消費電流に匹敵するため、空調装置の制御を考慮した機器制御は重要である。
【００６８】
まず、図９は第４の実施例に係る構成図であり、９０１、９０２は冷却装置、９０３は監視サーバである。図９は、ラック１０１に対して、２系統の冷却装置９０１、９０２を導入した場合の構成図であり、それ以外のラック内１０１の構成は、第１の実施例と同様とする。ここで、サーバ１０６ａ〜ｈに投入されるジョブの合計が最大処理能力の２５％未満だった場合、第１および第２の実施例において説明したように、サーバの稼動数を２台に限定し、電源ユニットの稼動数は１台、あるいは冗長化稼動で２台とすることで、電源ユニットあたりの負荷率が高くして、給電効率を向上させる。この場合、２系統ある冷却装置９０１、９０２のうち、冷却装置９０１を稼動させるように制御すると、局所的に発熱する２台のサーバ１０６ａ〜ｂに対して、十分な冷気を供給する必要がある一方で、稼動していない２台のサーバ１０６ｃ〜ｄに対しても冷気を供給することになり、その分冷却装置９０１の消費電力が無駄になる。
【００６９】
そこで、監視サーバ９０３は、冷却装置９０１、９０２の制御も実施し、その制御内容に合わせて、稼動するサーバ数を調整する。具体的には、稼動を４台のサーバ１０６ａ〜ｄに限定し、サーバ１台あたりの消費電力、つまり発熱量を１／２に分配できれば、対応する１系統の冷却装置９０１は、分散された熱源に対して、平均的な冷気を供給することができ、消費電力の無駄がなくなる。
【００７０】
このように、ジョブ情報のみではなく、冷却装置９０１、９０２の設置状況、具体的には冷却装置の設置台数及び冷却装置とサーバとの位置関係を示す情報に応じて、サーバ１０６ａ〜ｈの稼動数を制御する。冷却装置の設置台数を示す情報及び冷却装置とサーバとの位置関係を示す情報は、監視サーバの記憶装置に予め格納されている。さらに、監視サーバは、サーバ稼働数の制御情報を制御モジュール１１１に出力して、制御モジュールは、各サーバの消費電流を予測することにする。なお、サーバ内で消費する電力内訳については、ジョブに応じて過渡的に流れる過渡電流に対し、定常的に流れる定常電流は予め判っているため、定常電流量と、サーバの稼動数、ジョブ情報のみで、消費電流の予測は可能である。
【００７１】
以上の構成と制御内容により、電源ユニットの稼動数の制御による給電効率を向上と、冷却装置の効率利用を両立させることができ、その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能になる。
【００７２】
なお、本実施例では、冷却装置をラック内に２系統設置する例で説明したが、３系統以上でも構わない。また、冷却装置とは空冷であっても構わないし、水冷であっても構わない。また、ラックに搭載するサーバ数を８台として説明したが、それより増やしても構わないし、電源ユニットの数を４台として説明したが、電源ユニットに関してもそれより増やしても構わない。また、判りやすくするために、冷却装置の系統数のみで説明したが、例えば、サーバラックと冷却装置の位置関係から冷却効率を計算し、その計算結果をサーバの稼動数に反映させても構わない。
【実施例５】
【００７３】
本発明の第５の実施例による電源装置の構成について、図１０を用いて説明する。
【００７４】
第５の実施例は、第１あるいは第２の実施例に対して、より効率的な低電力化を実現することを目的に、搭載する電源ユニット１０９ａ〜ｄの電源容量を異ならせることを特徴とする。一例を挙げるならば、電源ユニット１０９ｄを、電源ユニット１０９ａ〜ｃと比べて小容量の電源ユニットに置換する。以上の構成で、第１の実施例の複数の電源ユニットと蓄電池の併用による、電源ユニットの稼動数制御を実施するのが本実施例である。
【００７５】
図１０（ａ）は、第５の実施例に関するブロック図であり、図１０（ｂ）は各電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１００１、１００２と電流容量との関係、図１０（ｃ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御、及び制御時の電源装置の合計電流容量との関係を示した表である。図１０（ｂ）あるいは図１０（ｃ）に示すデータは、制御モジュールのテーブルに格納されており、判定回路は当該テーブルを参照して給電効率が最大となるように電源ユニットを選択することで、本実施例の電源ユニットの稼働数制御を実現する。
【００７６】
まず、本実施例においては、図１０（ａ）に示すように、１０９ａ〜ｃからなる電源ユニット群と１００１、１００２からなる電源ユニット群が混在し、それぞれの電源ユニットの電流容量は、例えば図１０（ｂ）に示すように設定するものとする。ここでは、電源ユニット１００１、１００２の電源容量は電源ユニット１０９ａ〜ｃの１／２と設定し、電源ユニット１０９ａ〜ｂと電源ユニット１００１、１００２でラック１０１に搭載する機器が消費する最大電力容量をまかなえることにする。
【００７７】
次に、電源容量を異ならせた電源ユニットを混在させた場合における、電源稼動数の制御方法について図１０（ｃ）を用いて説明する。図１０（ｃ）中の丸印は稼動（電源ユニットオンモード）を示しており、例えば、負荷電流５０Ａ以下においては、電源ユニット１００１のみ稼動し、それ以外は稼動しない（電源ユニットオフモード、あるいはスタンバイモード）となるように制御する。以下、図１０（ｃ）に示すように、５０Ａ刻みで電源ユニットの稼動状況を制御することで、第１の実施例と比べて、負荷電流と電源装置の合計電流容量とが近い値に設定することが可能になり、給電効率を向上させることができる。なお、電源ユニット、及び制御モジュール以外については、第１の実施例と同様であるため、ここでの説明は割愛する。
【００７８】
以上の構成と制御内容により、電源ユニットが有する電力容量に対して、負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。
【実施例６】
【００７９】
本発明の第６の実施例による電源装置の構成について、図１１を用いて説明する。
【００８０】
第６の実施例は、第１あるいは第２の実施例に対して、低コストで低電力化を実現することを目的に、搭載する電源ユニット１０９ａ〜ｄの電流−効率特性を異ならせることを特徴とする。一例を挙げるならば、電源ユニット１０９ｂ〜ｄは電源ユニット１０９ａと電源容量は同一であっても、出力電流−給電効率特性が異なるような電源ユニットにする。以上の構成で、第１の実施例の複数の電源ユニットと蓄電池の併用による、電源ユニットの稼動数制御を実施するのが本実施例である。
【００８１】
図１１（ａ）は、第６の実施例に関するブロック図であり、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は電源ユニットの負荷率−給電効率の特性図、図１１（ｄ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御、及び制御時の電源装置の合計電流容量との関係を示した表である。図１１（ｂ）、図１１（ｃ）または図１１（ｄ）に示すデータは、制御モジュールのテーブルに格納されており、判定回路は当該テーブルを参照して給電効率が最大となるように電源ユニットを選択することで、本実施例の電源ユニットの稼働数制御を実現する。
【００８２】
まず、本実施例においては、図１１（ａ）に示すように、電源ユニット１０９ａと１１０１、１１０２、１１０３からなる電源ユニット群が混在し、それぞれの電源ユニットの負荷率−給電効率特性は、例えば電源ユニット１０９ａは、図１１（ｂ）に示すように設定し、負荷率２０％以上においては、例えば給電効率８０％以上を維持し、給電効率特性をフラットになる特性を有する。一方、電源ユニット１１０１、１１０２、１１０３は図１１（ｃ）に示すように設定し、例えば負荷率５０％以上で給電効率８０％が維持できるような比較的安価な電源ユニットとする。ここでは、電源ユニット１０９ａ、１１０１、１１０２、１１０３の電源容量は同一に設定し、電源ユニット１０９ａと電源ユニット１１０１、１１０２でラック１０１に搭載する機器が消費する最大電力容量をまかなえることにする。
【００８３】
次に、負荷率−給電効率特性を異ならせた電源ユニットを混在させた場合における、電源稼動数の制御方法について図１１（ｄ）を用いて説明する。図１１（ｄ）中の丸印は稼動（電源ユニットオンモード）を示しており、例えば、負荷電流１００Ａ以下においては、電源ユニット１０９ａのみ稼動し、それ以外は稼動しない（電源ユニットオフモード、あるいはスタンバイモード）となるように制御する。以下、図１１（ｄ）に示すように、第１の実施例と同様に、１００Ａ刻みで電源ユニットの稼動状況を制御するが、例えば、電源ユニット１０９ａを存在させることで、安価で負荷率−給電効率特性が劣る電源ユニットのみで運用する場合と比べて、トータルの給電効率特性を向上させることができる。なお、搭載する電源ユニットの負荷率−給電効率特性と、制御モジュール以外については、本発明の第５の実施例と同様であるため、ここでの説明は割愛する。
【００８４】
以上の構成と制御内容により、電源ユニットが有する電力容量に対して、負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。
【００８５】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々変形実施可能であり、上述した各実施例を適宜組み合わせることが可能であることは、当業者に理解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
サーバに搭載されるＩＴ機器のように、負荷率が大きく変動するものであり、さらに電源ユニットを複数搭載可能な機器であれば、本発明の適用は可能であり、その条件に該当するものであれば、広範にわたって適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１…サーバラック
１０２…商用電源
１０３…ＰＤＵ
１０４…ネットワークスイッチ
１０５…監視サーバ
１０６ａ〜ｈ…サーバ
１０７…ＤＣ／ＤＣ変換器
１０８…ＣＰＵ・メモリ
１０９ａ〜ｄ…電源ユニット
１１０ａ〜ｄ…ＵＰＳ装置
１１１…制御モジュール
１１２…クライアント端末
１１３…電流計
２０１…ネットワークＩ／Ｆ
２０２…レジスタ
２０３…記憶装置
２０４…ＣＰＵ
２０５…メモリ
２０６…出力部
２０７…判定回路
２０８…テーブル
２０９…比較器
２１０…加算器
２１１…充電回路
２１２…蓄電池
２１３…放電素子
２１４…蓄電池セルコントローラ
３０１…電力予測
４０１…稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を固定した時の給電効率特性
４０２…４台の電源ユニットで稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する時の給電効率特性
４０３…４台の電源ユニットで稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する時の給電効率特性
４０４…９台の電源ユニットで稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する時の給電効率特性
６０１…電源ユニット起動遅延時の給電不足
６０２…ＵＰＳ装置からの給電
８０１ａ〜ｄ…キャパシタ
９０１、９０２…冷却装置
９０３…監視サーバ
１００１、１００２…電源ユニット
１００３、１００４…ＵＰＳ装置
１１０１、１１０２、１１０３…電源ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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