(57)【要約】【課題】ピーク電力が想定を超えても、出力経路の電圧低下を抑制できる電源ユニットの提供。【解決手段】電源ユニットであって、前記電源ユニットに入力される電力を電圧変換することによって直流電力を前記電源ユニットの出力経路に出力する変換部と、前記変換部から前記出力経路に出力される出力電流が過電流垂下点以下の場合、前記変換部から前記出力経路に出力される出力電圧が一定になるように前記変換部を制御し、前記出力電流が前記過電流垂下点を超えた場合、前記出力電圧が低下するように前記変換部を制御する制御部と、放電部から前記出力経路への放電出力を監視する監視部と、前記監視部により監視された前記放電出力が閾値まで低下した場合、前記過電流垂下点を引き上げる垂下点変更部とを備える、電源ユニット。【選択図】図１
2018136707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ユニットであって、
前記電源ユニットに入力される電力を電圧変換することによって直流電力を前記電源ユニットの出力経路に出力する変換部と、
前記変換部から前記出力経路に出力される出力電流が過電流垂下点以下の場合、前記変換部から前記出力経路に出力される出力電圧が一定になるように前記変換部を制御し、前記出力電流が前記過電流垂下点を超えた場合、前記出力電圧が低下するように前記変換部を制御する制御部と、
放電部から前記出力経路への放電出力を監視する監視部と、
前記監視部により監視された前記放電出力が閾値以下に低下した場合、前記過電流垂下点を引き上げる垂下点変更部とを備える、電源ユニット。
【請求項２】
前記放電部は、前記変換部の前記出力電圧よりも低い電圧を前記出力経路に出力する、請求項１に記載の電源ユニット。
【請求項３】
前記放電部は、前記変換部に入力される電力又は前記変換部から出力される電力に基づいて充電される蓄電部を有する、請求項１又は２に記載の電源ユニット。
【請求項４】
前記垂下点変更部は、前記監視部により監視された前記放電出力が第１の閾値以下に低下した場合、前記過電流垂下点を引き上げ、前記監視部により監視された前記放電出力が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上に上昇した場合、前記過電流垂下点を引き下げる、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源の出力を制御する方法において、温度に基づいて電源の最大定格電流を可変設定する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、機器本体の電力供給源をパワーサプライユニットとしている状態において機器本体の使用電力が閾値電力を超えたとき、機器本体の電力供給源をパワーサプライユニット及び二次電池に切り替える技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。また、コンバータの電力供給能力以上の電力を機器が使用するとき、コンバータからの電力と二次電池からの電力の両方で機器の電力をまかなう技術が知られている（例えば、特許文献３を参照）。また、主電源部からの直流電力の供給が停止したとき、主電源部とは別の電源部から直流電力を負荷に供給する技術が知られている（例えば、特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０７５６５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２３７８６号公報
【特許文献３】特開２００７−２７４７４８号公報
【特許文献４】特開平９−３２２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源ユニットが供給する電力は、電源ユニットの出力経路に接続される負荷の動作状況に応じて変動する。しかしながら、従来の技術では、この変動のピーク（以下、「ピーク電力」とも称する）が想定を超えると、電源ユニットの出力経路の電圧が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示の一態様では、ピーク電力が想定を超えても、出力経路の電圧低下を抑制できる電源ユニットが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様では、
電源ユニットであって、
前記電源ユニットに入力される電力を電圧変換することによって直流電力を前記電源ユニットの出力経路に出力する変換部と、
前記変換部から前記出力経路に出力される出力電流が過電流垂下点以下の場合、前記変換部から前記出力経路に出力される出力電圧が一定になるように前記変換部を制御し、前記出力電流が前記過電流垂下点を超えた場合、前記出力電圧が低下するように前記変換部を制御する制御部と、
放電部から前記出力経路への放電出力を監視する監視部と、
前記監視部により監視された前記放電出力が閾値以下に低下した場合、前記過電流垂下点を引き上げる垂下点変更部とを備える、電源ユニットが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、ピーク電力が想定を超えても、出力経路の電圧低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る電源ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】判定回路の構成の一例を示す図である。
【図３】判定回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】過電流垂下特性の一例を示す図である。
【図５】出力電圧の第１の推移例を示すタイミングチャートである。
【図６】出力電圧の第２の推移例を示すタイミングチャートである。
【図７】ピーク電力が発生したときの入力電力の推移の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】第２の実施形態に係る電源ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、電源ユニットの一実施形態として、電源ユニットがデータセンター内のサーバに使用される形態について説明する。
【００１０】
近年、データセンターの大規模化に伴い、データセンターの電力料金が増加している。電源ユニットによるピークカットは、データセンターの電力料金を削減する有効な手段の一つである。電力料金は、契約種別によって決まる基本料金と、電気の使用量に応じて計算される従量制料金とに、大別される。契約種別は、電力会社からデータセンターに供給される最大電力によって決まる。そのため、電源ユニットに入力される電力を電源ユニットがピークカットにより平準化することで、電力料金のうちの基本料金を削減することができる。
【００１１】
電源ユニットに入力される電力に基づいて電源ユニットが供給する電力は、その電源ユニットの出力経路に接続される負荷の動作状況に応じて変動する。負荷の動作状況は、例えば、データサーバ内のサーバが実行するプログラムの動きによって変化する。電源ユニットが供給する電力の変動のピーク（ピーク電力）をカットして電源ユニットに入力される電力を平準化するため、図１に示されるように、電源ユニット内の変換部１１に対して放電部５０が並列に接続されている。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る電源ユニットの構成の一例を示すブロック図である。図１に示される電源ユニット１０１は、電源ユニット１０１が供給する出力電力Ｐｏｕｔの変動のピーク（ピーク電力）をカットするピークカット機能を有する。電源ユニット１０１は、ピーク電力をカットすることによって、商用電源４０１からサーバ３０１内の電源ユニット１０１に入力される電力（入力電力Ｐｉｎ）を平準化する。これにより、電力料金のうちの基本料金の削減が可能となる。なお、電源ユニット１０１は、サーバ３０１の外部に設置されてもよい。
【００１３】
商用電源４０１は、外部電源の一例である。商用電源４０１は、電源ユニット１０１に入力される入力電力Ｐｉｎを供給する。入力電圧Ｖｉｎは、入力電力Ｐｉｎの電圧を表し、入力電流Ｉｉｎは、入力電力Ｐｉｎの電流を表す。
【００１４】
出力電力Ｐｏｕｔは、変換部１１が出力する直流電力Ｐｃと放電部５０が出力する直流電力Ｐｄとの和にほぼ等しい。出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電力Ｐｏｕｔの電圧を表し、出力電流Ｉｏｕｔは、出力電力Ｐｏｕｔの電流を表す。
【００１５】
出力電力Ｐｏｕｔは、少なくとも一つの負荷２０１に供給される。負荷２０１には、例えば、プログラムを実行するプロセッサ、データを記憶するメモリなどを備えた回路が含まれる。
【００１６】
電源ユニット１０１は、変換部１１、出力経路８０、内部電源回路３０、制御回路４０、放電部５０、判定回路６０及び垂下点変更回路７０を備える。
【００１７】
変換部１１は、商用電源４０１から電源ユニット１０１に入力される交流の入力電力Ｐｉｎを直流電力Ｐｃに電圧変換する。変換部１１は、入力電力Ｐｉｎを電圧変換することによって得られた直流電力Ｐｃを出力経路８０内の出力線８３に出力する。
【００１８】
変換部１１は、ＡＣ／ＤＣ回路１０と、ＤＣ／ＤＣ回路２０とを有する。なお、"ＤＣ"は、「直流（Direct Current）」の略語を表し、"ＡＣ"は、「交流（Alternating Current）」の略語を表す。
【００１９】
ＡＣ／ＤＣ回路１０は、所定の公称電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）の入力電力Ｐｉｎを、所定の公称電圧（例えば、ＤＣ４００Ｖ）の中間電力Ｐａに電圧変換するＡＣ−ＤＣコンバータである。中間電圧Ｖａは、中間電力Ｐａの電圧を表す。ＡＣ／ＤＣ回路１０から出力された直流の中間電力Ｐａは、ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電部５０に入力される。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣ回路２０は、直流の中間電力Ｐａを、所定の公称電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）の直流電力Ｐｃに電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣ回路２０は、例えば、中間電力Ｐａを直流電力Ｐｃに降圧する。ＤＣ／ＤＣ回路２０から出力された直流電力Ｐｃは、出力線８３に供給される。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣ回路２０から出力線８３に出力される出力電圧Ｖｃは、直流電力Ｐｃの電圧を表す。ＤＣ／ＤＣ回路２０から出力線８３に出力される出力電流Ｉｃは、直流電力Ｐｃの電流を表す。
【００２２】
内部電源回路３０は、交流の入力電力Ｐｉｎを、所定の公称電圧（例えば、ＤＣ５Ｖ）の内部電力Ｐｂに電圧変換するＡＣ−ＤＣコンバータである。内部電圧Ｖｂは、内部電力Ｐｂの電圧を表す。内部電源回路３０から出力された直流の内部電力Ｐｂは、制御回路４０、判定回路６０及び垂下点変更回路７０に供給される。制御回路４０、判定回路６０及び垂下点変更回路７０は、内部電力Ｐｂを電源電力として動作する。内部電力Ｐｂは、必要に応じて、他の回路（例えば、放電部５０内の回路など）に電源電力として供給されてもよい。
【００２３】
放電部５０は、蓄電素子５２の電力を出力経路８０内の出力線８４に放電する。放電部５０は、充電回路５１と、蓄電素子５２と、放電回路５３とを有する。
【００２４】
充電回路５１は、ＡＣ／ＤＣ回路１０から供給される中間電力Ｐａに基づいて蓄電素子５２を充電する回路の一例である。例えば、充電回路５１は、直流の中間電力Ｐａを所定の公称電圧（例えば、ＤＣ４８Ｖ）の直流電力に電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。充電回路５１は、電圧変換後の直流電力を蓄電素子５２に供給する。これにより、蓄電素子５２は、充電される。
【００２５】
蓄電素子５２は、蓄電部の一例である。蓄電素子５２の具体例として、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、バッテリなどが挙げられる。
【００２６】
放電回路５３は、出力経路８０内の出力線８４に放電出力を行う回路の一例であり、より具体的には、蓄電素子５２から出力経路８０内の出力線８４に直流電力Ｐｄを放電する。例えば、放電回路５３は、蓄電素子５２の電力を、所定の公称電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）の直流電力Ｐｄに電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。放電回路５３は、蓄電素子５２の電力を降圧することにより直流電力Ｐｄを生成する降圧コンバータでもよいし、蓄電素子５２の電力を昇圧することにより直流電力Ｐｄを生成する昇圧コンバータでもよい。放電回路５３は、直流電力Ｐｄを出力線８４に供給する。
【００２７】
放電回路５３から出力線８４に出力される出力電圧Ｖｄは、直流電力Ｐｄの電圧を表す。放電回路５３から出力線８４に出力される出力電流Ｉｄは、直流電力Ｐｄの電流を表す。
【００２８】
出力経路８０は、出力線８３，８４，８５を有する。出力線８３は、直流電力Ｐｃが通る給電線である。負荷２０１と放電部５０との少なくとも一方から変換部１１に電流が流れることを遮断するダイオード８１が、出力線８３に直列に挿入されている。出力線８４は、直流電力Ｐｄが通る給電線である。負荷２０１と変換部１１との少なくとも一方から放電部５０の放電回路５３に電流が流れることを遮断するダイオード８２が、出力線８４に直列に挿入されている。出力線８５は、出力線８３と出力線８４との接続ノードと、負荷２０１との間を結ぶ。出力線８５は、出力電力Ｐｏｕｔが通る給電線である。
【００２９】
変換部１１内のＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃの目標値は、放電部５０内の放電回路５３の出力電圧Ｖｄの目標値よりもわずかに高く設定されている。言い換えれば、放電部５０内の放電回路５３の出力電圧Ｖｄの目標値は、変換部１１内のＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃの目標値よりも僅かに低く設定されている。例えば、カソードが互いに接続されるダイオード８１，８２のそれぞれの順方向電圧が０．３Ｖとする。この場合、出力電圧Ｖｃが目標値１２．３Ｖになるように変換部１１のＤＣ／ＤＣ回路２０は制御され、一方、出力電圧Ｖｄが目標値１２．２Ｖになるように放電部５０の放電回路５３は制御される。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔは、１１．９Ｖ〜１２．０Ｖとなる。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点は、変動のピークが所定値以下である出力電力Ｐｏｕｔ（以下、「定常電力」とも称する）を電源ユニット１０１が供給するときの出力電流Ｉｃの電流値に設定されている。具体的には、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の定格出力電流以下の電流値に設定されている。
【００３１】
制御回路４０は、制御部の一例である。制御回路４０には、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃがフィードバックされている。また、制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電流Ｉｃを監視する。
【００３２】
制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電流Ｉｃが過電流垂下点以下の場合、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃが一定（例えば、上掲の１２．３Ｖ）になるようにＤＣ／ＤＣ回路２０を制御する。一方、制御回路４０は、出力電流Ｉｃが過電流垂下点を超えた場合、ＤＣ／ＤＣ回路２０の直流電力Ｐｃが過電流垂下点での直流電力値を超えずに且つ一定になるように、ＤＣ／ＤＣ回路２０を制御する。つまり、出力電流Ｉｃが過電流垂下点を超えている状態では、直流電力Ｐｃが増えるに従って、出力電圧Ｖｃは低下する。
【００３３】
直流電力Ｐｃが定常電力のときには、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃが放電回路５３の出力電圧Ｖｄよりも高いため、定常電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０から供給される。電力値が定常電力よりも高いピーク電力が負荷２０１の消費電力の増大により発生し、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電流Ｉｃの電流値が過電流垂下点以上になると、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃは低下し始める。そして、出力電圧Ｖｃが放電回路５３の出力電圧Ｖｄまで低下すると、ピーク電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電回路５３の両方から供給され始める。
【００３４】
ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電回路５３の両方からピーク電力が供給されることで、電源ユニット１０１の入力電力Ｐｉｎが平準化され、入力電力Ｐｉｎの最大値が低下する。これにより、電力料金のうちの基本料金を削減することができる。
【００３５】
ここで、放電部５０内の蓄電素子５２の容量は、ピーク電力の大きさ、継続時間及び発生頻度などを予め想定して、その容量の大きさが決定される。ところが、この想定を超えるピーク電力が発生すると、蓄電素子５２に蓄えられた電荷が不足することにより、放電部５０から出力される直流電力Ｐｄが不足する。これにより、放電回路５３の出力電圧Ｖｄが低下するので、電源ユニット１０１の出力電圧Ｖｏｕｔも低下する。その結果、電源ユニット１０１は、負荷２０１に必要な電力を供給できなくなるおそれがある。
【００３６】
ピーク電力において大きさと継続時間と発生頻度とのうち、ピーク電力の大きさは、負荷２０１が消費する最大電力により決まるため、ピーク電力の大きさを予め想定することは比較的容易である。しかしながら、ピーク電力の継続時間と発生頻度は、想定が困難である。なぜならば、継続時間と発生頻度は、サーバ３０１上で実行されるプログラム等によって決まるが、サーバ３０１の運用において実行されるプログラムを限定することは難しいからである。そのため、実行されるプログラム次第では、極めて稀に、ピーク電力の継続時間及び発生頻度が想定を超えてしまうことがある。いかなるプログラムにおいても負荷２０１に必要とされる電力が不足しないように設計するためには、例えば、莫大な容量の蓄電素子５２を予め用意しておく必要がある。しかしながら、莫大な容量の蓄電素子５２を放電部５０内に予め配備しておくことは現実的には難しい。
【００３７】
そこで、本実施形態に係る電源ユニット１０１は、想定を超える継続時間又は発生頻度のピーク電力が発生しても、電源ユニット１０１の出力電圧Ｖｏｕｔ（本実施形態では、出力経路８０内の出力線８５の電圧）が低下することを抑制する機能を備える。
【００３８】
具体的には、変換部１１は、定常電力（例えば、１２００Ｗ）よりも大きなピーク電力（例えば、１８００Ｗ）を供給可能に構成されたＤＣ／ＤＣ回路２０を備える。さらに、放電部５０は、想定されるピーク電力の大きさ、継続時間及び発生頻度で放電可能な構成（充電回路５１、蓄電素子５２及び放電回路５３）を備える。ただし、このままでは、ピーク電力もＤＣ／ＤＣ回路２０から供給されることとなり、放電部５０の蓄電素子５２からの供給が行われないため、電力の平準化ができない。そこで、本実施形態の電源ユニット１０１は、判定回路６０及び垂下点変更回路７０を備える。判定回路６０は、監視部の一例である。垂下点変更回路７０は、垂下点変更部の一例である。
【００３９】
判定回路６０は、放電部５０から出力経路８０への放電出力を監視する。判定回路６０は、例えば、放電部５０から出力線８３への出力電圧Ｖｄを監視する。
【００４０】
図２は、判定回路の構成の一例を示す図である。判定回路６０は、出力電圧Ｖｄと閾値電圧Ｖｔｈとを比較する比較回路６１を有する。比較回路６１の具体例として、コンパレータが挙げられる。閾値電圧Ｖｔｈは、閾値の一例であり、出力電圧Ｖｄの目標値よりも低い電圧値に設定される。
【００４１】
判定回路６０は、放電回路５３の出力電圧Ｖｄを監視し、出力電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈ（例えば、１１．８Ｖ）以上のときには、その判定結果を表す情報として"0"を出力する。垂下点変更回路７０は、判定結果が"0"のときには、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点を、定常電力を電源ユニット１０１が供給するときの出力電流Ｉｃの電流値に設定する。一方、判定回路６０は、出力電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈよりも低いときには、その判定結果を表す情報として"1"を出力する。垂下点変更回路７０は、判定結果が"1"のときには、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点を、ピーク電力を電源ユニット１０１が供給するときの出力電流Ｉｃの電流値に設定する。
【００４２】
なお、過電流垂下点が頻繁に切り替わることを防ぐため、放電部５０の放電出力と比較される閾値（本実施形態の場合、閾値電圧Ｖｔｈ）には十分なヒステリシスが設けられていることが好ましい。
【００４３】
図３は、ヒステリシスが設けられた場合の判定回路の動作の一例を示すフローチャートである。判定回路６０は、出力電圧Ｖｄが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるとき、"0"の出力を継続する（ステップＳ２０Ｎｏ，ステップＳ１０）。第１の閾値電圧Ｖｔｈ１は、第１の閾値の一例であり、例えば、１１．８Ｖに設定される。判定回路６０は、第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低い出力電圧Ｖｄが検出されたとき、"1"の出力する（ステップＳ３０）。判定回路６０は、出力電圧Ｖｄが第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下であるとき、"1"の出力を継続する（ステップＳ４０Ｎｏ，ステップＳ３０，）。第２の閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１の閾値よりも大きな第２の閾値の一例であり、例えば、１２．１Ｖに設定される。判定回路６０は、第２の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高い出力電圧Ｖｄが検出されたとき、"0"を出力する（ステップＳ１０）。
【００４４】
垂下点変更回路７０は、"0"の出力のときには、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点を、定常電力を電源ユニット１０１が供給するときの出力電流Ｉｃの電流値である過電流垂下点Ｉｕ１に設定する（図４参照）。一方、垂下点変更回路７０は、"1"の出力のときには、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点を、ピーク電力を電源ユニット１０１が供給するときの出力電流Ｉｃの電流値である過電流垂下点Ｉｕ２に設定する（図４参照）。
【００４５】
図４は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電圧Ｖｃと出力電流Ｉｃとの関係を表す過電流垂下特性の一例を示す図である。例えば、定常電力１２００Ｗに相当する電流値１００Ａを「過電流垂下点Ｉｕ１」とし、ピーク電力１８００Ｗに相当する電流値１５０Ａを「過電流垂下点Ｉｕ２」とする。
【００４６】
垂下点変更回路７０は、判定回路６０により監視された出力電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈ（ヒステリシスがある場合、第１の閾値電圧Ｖｔｈ１）以下に低下した場合、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下特性を、過電流垂下特性Ｕ１から過電流垂下特性Ｕ２に変更する。これにより、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点は、過電流垂下点Ｉｕ１から過電流垂下点Ｉｕ２に引き上げられる。
【００４７】
図５は、出力電圧の第１の推移例を示す図である。図４は、蓄電素子５２の電圧が下がっても、出力電圧Ｖｄを一定値に維持するように放電回路５３が構成されていない場合（例えば、放電回路５３が、蓄電素子５２と出力線８４との接続をオンまたはオフする単なるスイッチ回路である場合）を示す。
【００４８】
出力電圧Ｖｃの電圧値Ｖｃ０は、出力電圧Ｖｄの電圧値Ｖｄ１よりも高く設定されている。制御回路４０は、出力電圧Ｖｃが一定の電圧値Ｖｃ０になるようにＤＣ／ＤＣ回路２０を制御している状態でピーク電流が発生し出力電流Ｉｃが過電流垂下点Ｉｕ１以上になると、直流電力Ｐｃが一定になるように出力電圧Ｖｃを低下させる（ｔ１−ｔ２参照）。制御回路４０は、出力電圧Ｖｃの電圧値が出力電圧Ｖｄの電圧値Ｖｄ１まで低下すると、ピーク電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電回路５３の両方から供給される。これにより、出力電圧Ｖｃと出力電圧Ｖｄの各電圧値は漸減する（ｔ２−ｔ３参照）。出力電圧Ｖｄが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、垂下点変更回路７０は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点を、過電流垂下点Ｉｕ１から過電流垂下点Ｉｕ２に引き上げる。これにより、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電流Ｉｃが過電流垂下点Ｉｕ２以下になるので、制御回路４０は、出力電圧Ｖｃが一定の電圧値Ｖｃ０になるようにＤＣ／ＤＣ回路２０を再び制御し始める。これにより、出力電圧Ｖｃは電圧値Ｖｃ０まで上昇する。一方、出力電圧Ｖｄは、変換部１１からの中間電力Ｐａに基づいて再び充電されるので、特に図示していないが、電圧値Ｖｄ１まで再び上昇する。
【００４９】
図６は、出力電圧の第２の推移例を示す図である。図６は、蓄電素子５２の電圧が下がっても、出力電圧Ｖｄを一定値に維持するように放電回路５３が構成されている場合（例えば、放電回路５３がＤＣ−ＤＣコンバータである場合）を示す。
【００５０】
出力電圧Ｖｃの電圧値Ｖｃ０は、出力電圧Ｖｄの電圧値Ｖｄ１よりも高く設定されている。制御回路４０は、出力電圧Ｖｃが一定の電圧値Ｖｃ０になるようにＤＣ／ＤＣ回路２０を制御している状態でピーク電流が発生し出力電流Ｉｃが過電流垂下点Ｉｕ１以上になると、直流電力Ｐｃが一定になるように出力電圧Ｖｃを低下させる（ｔ１１−ｔ１２参照）。制御回路４０は、出力電圧Ｖｃの電圧値が出力電圧Ｖｄの電圧値Ｖｄ１まで低下すると、ピーク電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電回路５３の両方から供給される。放電回路５３が蓄電素子５２の電圧が低下しても出力電圧Ｖｄを一定に維持する制御を行う場合、出力電圧Ｖｃと出力電圧Ｖｄの各電圧値は一定期間保持される（ｔ１２−ｔ１３）。蓄電素子５２の蓄電電力が不足してくると、出力電圧Ｖｃと出力電圧Ｖｄの各電圧値は漸減する（ｔ１３−ｔ１４参照）。出力電圧Ｖｄが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、垂下点変更回路７０は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点を、過電流垂下点Ｉｕ１から過電流垂下点Ｉｕ２に引き上げる。これにより、ＤＣ／ＤＣ回路２０の出力電流Ｉｃが過電流垂下点Ｉｕ２以下になるので、制御回路４０は、出力電圧Ｖｃが一定の電圧値Ｖｃ０になるようにＤＣ／ＤＣ回路２０を再び制御し始める。これにより、出力電圧Ｖｃは電圧値Ｖｃ０まで上昇する。一方、出力電圧Ｖｄは、変換部１１からの中間電力Ｐａに基づいて再び充電されるので、特に図示していないが、電圧値Ｖｄ１まで再び上昇する。
【００５１】
本実施形態に係る電源ユニット１０１は、このような構成を備えているので、想定内のピーク電力が発生した場合と想定を超えるピーク電力が発生した場合とで次のように動作する。
【００５２】
＜ピーク電力が想定内のとき＞
ＤＣ／ＤＣ回路２０出力の過電流垂下点は、定常電力相当の電流値に設定されているため、定常電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０から供給され、ピーク電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電回路５３から供給される。これにより、図７に示されるように、電源ユニット１０２の入力電力Ｐｉｎは平準化される。図７において、定常電力は、ピークカット機能がない場合に比べて、蓄電素子５２の充電分わずかに増加する。一方、ピーク電力は、ＤＣ／ＤＣ回路２０及び放電回路５３から供給されるので、入力電力Ｐｉｎの変動は抑制される。
【００５３】
＜ピーク電力が想定を超過するとき＞
ピーク電力が想定を超過すると、放電回路５３の出力電圧Ｖｄが低下する。出力電圧Ｖｄが閾値以下に低下したことが判定回路６０により検出されると、ＤＣ／ＤＣ回路２０の過電流垂下点は、ピーク電力相当の電流値に垂下点変更回路７０により引き上げられる。これにより、ＤＣ／ＤＣ回路２０から全電力が負荷２０１に対して供給される。このときの入力電力Ｐｉｎは、図７のようになる。ＤＣ／ＤＣ回路２０から全電力が供給されるため、電源ユニット１０２の入力電力Ｐｉｎが平準化される度合いは低下するが、出力電圧Ｖｏｕｔの低下を防ぐことができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、ピーク電力が想定内の場合には、入力電力を平準化することができる。ピーク電力が想定（継続時間及び頻度）を超えることは、極めて稀にしかないので、運用中の多くの期間で平準化を行うことができ、データセンターの電力料金（基本料金）を削減することができる。一方、極めて稀に想定（継続時間及び頻度）を超えるピーク電力が発生しても、ＤＣ／ＤＣ回路２０から全電力を供給できるので、電源ユニットの出力電圧Ｖｏｕｔの低下を防ぐことができる。
【００５５】
図８は、第２の実施形態に係る電源ユニットの構成の一例を示す図である。第２の実施形態では、蓄電素子５２の充電は、ＤＣ／ＤＣ回路２０の直流電力Ｐｃに基づいて行われる。過電流垂下点Ｉｕ１は、充電電流分だけ大きく設定される。例えば、充電電流が２Ａであれば、過電流垂下点Ｉｕ１は１０２Ａ（=１００Ａ＋２Ａ）とする。また、ＤＣ／ＤＣ回路２０の給電能力も充電電力分大きくされる。充電電流２Ａの場合、２４．６Ｗ（＝１２．３Ｖ×２Ａ）大きくする必要があるため、ＤＣ／ＤＣ回路２０の給電能力は、１８２４．６Ｗ（＝１８００Ｗ＋２４．６Ｗ）とする。その他の構成及び動作は、充電回路５１の入力先がＤＣ／ＤＣ回路２０の入力側である第１の実施形態と同じである。
【００５６】
以上、電源ユニットを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００５７】
例えば、電源ユニットの入力は、直流電圧でもよい。また、例えば、電源ユニットは、サーバに配備される形態に限られず、サーバ以外の機器に配備されてもよい。また、放電部は、電源ユニットの外部に設けられてもよい。
【００５８】
ダイオード８１，８２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide semiconductor field Effect Transistor）でもよい。この場合、制御回路４０は、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗の両端電圧に基づいて、出力線８３に流れる出力電流Ｉｃの電流値を検出してもよい。
【００５９】
また、ピーク電力が想定を超過したことを検出する方法として、上述の実施形態では、放電回路の出力電圧が監視され、閾値以下の電圧の低下が検出されている。しかしながら、判定回路６０は、放電部５０の放電回路５３の出力電流Ｉｄ及び出力電圧Ｖｄに基づきピーク電力を算出し、算出したピーク電力の積算値が所定の電力量を超えた場合、ピーク電力が想定を超過したと判定してもよい。
【００６０】
また、ピーク電力が想定を超過したときに過電流垂下点が頻繁に切り替わることを防ぐ手段として、上述の実施形態では、閾値にヒステリシスが設けられている。しかしながら、判定回路６０は、タイマーによるカウント値に基づいて、一定時間、過電流垂下点の切り替わりを禁止してもよい。
【００６１】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
電源ユニットであって、
前記電源ユニットに入力される電力を電圧変換することによって直流電力を前記電源ユニットの出力経路に出力する変換部と、
前記変換部から前記出力経路に出力される出力電流が過電流垂下点以下の場合、前記変換部から前記出力経路に出力される出力電圧が一定になるように前記変換部を制御し、前記出力電流が前記過電流垂下点を超えた場合、前記出力電圧が低下するように前記変換部を制御する制御部と、
放電部から前記出力経路への放電出力を監視する監視部と、
前記監視部により監視された前記放電出力が閾値まで低下した場合、前記過電流垂下点を引き上げる垂下点変更部とを備える、電源ユニット。
（付記２）
前記放電部は、前記変換部の前記出力電圧よりも低い電圧を前記出力経路に出力する、付記１に記載の電源ユニット。
（付記３）
前記放電部は、前記変換部に入力される電力又は前記変換部から出力される電力によって充電される蓄電部を有する、付記１又は２に記載の電源ユニット。
（付記４）
前記垂下点変更部は、前記監視部により監視された前記放電出力が第１の閾値以下に低下した場合、前記過電流垂下点を引き上げ、前記監視部により監視された前記放電出力が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上に上昇した場合、前記過電流垂下点を引き下げる、付記１から３のいずれか一項に記載の電源ユニット。
（付記５）
前記監視部は、前記放電部から前記出力経路への放電出力電圧及び放電出力電流に基づき算出した電力を積算し、その積算値が所定の電力量を超えた場合、前記放電出力が前記閾値以下に低下したと判定する、付記１から４のいずれか一項に記載の電源ユニット。
（付記６）
前記監視部は、タイマーによるカウント値に基づいて、一定時間、前記過電流垂下点の切り替わりを禁止する、付記１から５のいずれか一項に記載の電源ユニット。
【符号の説明】
【００６２】
１１  変換部
３０  内部電源回路
４０  制御回路
５０  放電部
５１  充電回路
５２  蓄電素子
５３  放電回路
６０  判定回路
６１  比較回路
７０  垂下点変更回路
８０  出力経路
１０１，１０２  電源ユニット
２０１  負荷
３０１  サーバ
４０１  商用電源
【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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