(57)【要約】【課題】電力供給システムにおいて高効率化を図ると共に、故障発生時に電力供給を速やかに回復させ且つ故障した電源ユニットの早期検出を可能とする。【解決手段】複数の電源ユニットの各々は、出力部及び制御部を含む。出力部は、電力供給状態において第１の電圧値を有する出力電圧を出力ラインに出力し、停止状態において出力電圧値を第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値として電圧の出力を維持する。制御部は、複数の電源ユニットのうち、電力供給状態にある電源ユニットの出力部における出力電力値が所定範囲を維持するように、出力部における出力の状態を、電力供給状態または停止状態に制御する。制御ユニットは、所定のタイミングにおいて、複数の電源ユニットの各々の出力部における出力の状態を電力供給状態として、複数の電源ユニットの各々について故障の有無を判定する判定処理を行う。【選択図】図１
2018085793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットを制御する制御ユニットと、を含む電力供給システムであって、
前記複数の電源ユニットの各々は、
電力を供給する電力供給状態において第１の電圧値を有する出力電圧を出力ラインに出力し、電力の供給を停止している停止状態において前記出力電圧の電圧値を前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値として電圧の出力を維持する出力部と、
前記複数の電源ユニットのうち、前記電力供給状態にある電源ユニットの前記出力部における出力電力値が所定範囲を維持するように、前記出力部における出力の状態を、前記電力供給状態または前記停止状態に制御する制御部と、
を含み、
前記制御ユニットは、所定のタイミングにおいて、前記複数の電源ユニットの各々の前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態として、前記複数の電源ユニットの各々について故障の有無を判定する判定処理を行う
電力供給システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記出力部における出力電力値が第１の電力値を超えた場合に、前記停止状態の他の電源ユニットの前記電力供給状態への移行を要求する移行要求を発し、前記出力電力値が前記第１の電力値よりも小さい第２の電力値を下回った場合に、設定された優先値に応じて前記出力部における出力の状態を前記停止状態に移行する
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記優先値は、前記移行要求が発せられた場合に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する電源ユニットの優先順位を示す値であり、
前記制御ユニットは、前記複数の電源ユニットの各々に互いに異なる優先値を設定する
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御ユニットは、
前記所定のタイミングにおいて、前記複数の電源ユニットの各々の動作モードを、前記出力部における出力の状態が前記優先値にかかわらず電力供給状態となる第１のモードに設定し、
前記判定処理において、前記複数の電源ユニットのいずれにも故障が無いと判定した場合に、前記複数の電源ユニットの各々における前記優先値の設定を変更した後、前記複数の電源ユニットの各々の動作モードを、前記出力部における出力の状態が前記優先値に基づいて前記電力供給状態または前記停止状態となる第２のモードに設定する
請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記判定処理において、前記複数の電源ユニットのいずれかについて故障が有ると判定した場合に、前記複数の電源ユニットの各々の動作モードを、前記第１のモードに維持する
請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合において、前記出力ラインの電圧値が前記第２の電圧値よりも小さくなった場合、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記出力電力値が前記第２の電力値を下回った時点から、前記優先値に応じて定まる第１の期間が経過した後に、前記出力部における出力の状態を前記停止状態に移行する
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合、前記移行要求が発せられた時点から前記優先値に応じて定まる第２の期間が経過した後に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する
請求項２または請求項７に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記出力部は、出力の状態が前記電力供給状態にある場合、前記出力ラインに出力する出力電流の大きさを、他の電源ユニットの出力電流の大きさと一致するように制御する電流制御を行う
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
電力を供給する電力供給状態において第１の電圧値を有する出力電圧を出力ラインに出力し、電力の供給を停止している停止状態において前記出力電圧の電圧値を前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値として電圧の出力を維持する出力部と、
前記出力部における出力電力値が所定範囲を維持するように、前記出力部における出力の状態を、前記電力供給状態または前記停止状態に制御し、外部から供給される制御信号に応じて前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に制御する制御部と、
を含む電源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電力供給システム及び電源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電源ユニットを備えた電力供給システムに関して、以下の技術が知られている。例えば、出力電圧が可変である複数の電源ユニットと、複数の電源ユニットの供給電圧を制御する制御部とを含む電力供給システムが知られている。この電力供給システムにおいて、制御部は、複数の電源ユニットの中の一の電源ユニットを現用系とし、他の待機系の電源ユニットよりも出力電圧が高くなるように制御する。また、制御部は、現用系の電源ユニットと待機系の電源ユニットを予め定められたタイミングで切り替える。
【０００３】
また、複数の電源ユニットを用いて冗長化し、複数の電源ユニットを所定の冗長周期内で互いに重複しないように設定した時比率で動作させてその出力を順次切り換えながら負荷に所要の電力を連続供給するように構成された電力供給システムが知られている。この電力供給システムにおいて、いずれかの電源ユニットに出力異常が発生した場合には、出力異常となった電源ユニットに設定された時比率の期間内において、バックアップ回路により中断なく負荷への電力供給が行われる。
【０００４】
また、並列接続された３つの直流電源のうち稼働状態とされる２つの直流電源の組み合わせを順次切り替えた各状態において過電流の検出を行うことで、上記３つの直流電源のうち、故障が発生したものを特定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３０３２４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８００８８号公報
【特許文献３】特開平８−２７８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サーバコンピュータ等の高い信頼性が要求されるシステムにおいては、電源ユニット（PSU: Power Supply Unit）の故障に対するシステムダウンを回避する目的で、電源ユニットを冗長構成とした電力供給システムを構築することが行われている。一方、近年社会的な環境負荷低減の要求より、サーバコンピュータにおいても消費電力の削減要求が高まっており、電源ユニットの損失の低減を目的として高効率電源の採用が求められる動きも出てきた。
【０００７】
既存のサーバコンピュータにおいては、より効率グレードの高い電源ユニットを採用し、高効率と高信頼性の両立を図っているが、電源ユニットの高効率化は限界に達しており、更なる高効率化は困難になってきている。また、高効率の電源ユニットの選択は、費用対効果が低く、コスト増加要因となっている。
【０００８】
電源ユニットを高効率条件で動作させる手法として、電源ユニットの出力電力値が高効率範囲を維持するように、電力供給システムに搭載される複数の電源ユニットのオンオフを個別に制御して、電源ユニットの運転台数を増減させる手法が提案されている。しかしながら、この方法は電源ユニットの高効率運転に主眼を置いたものであり、電源ユニットに故障が発生した場合に以下の２つの問題が生じる。
【０００９】
すなわち、電源ユニットの故障発生直後にはサーバコンピュータに供給される電力が、サーバコンピュータにおいて必要とされる電力を下回り、電力供給システムの出力電圧がドロップする。サーバコンピュータにおいてシステムダウンを回避するためには、いずれかの電源ユニットに故障が発生した場合に、冗長電源ユニットによって電力供給を速やかに回復させ、出力電圧のドロップを許容範囲内に抑える必要がある。しかしながら、高効率運転に主眼を置いた上記の手法によれば、運転中の電源ユニットにおいて故障が発生した場合、高効率運転に基づいて運転を停止している電源ユニットを起動させる必要がある。この為、サーバコンピュータに対する電力供給を速やかに回復させることができず、サーバコンピュータがシステムダウンに至るおそれがある。
【００１０】
また、一般的に、電源ユニット単体の故障率は、サーバコンピュータにおいて要求される信頼性を実現するには大きい為、電源ユニットを冗長構成とする事で、信頼性の要求を満足するように設計する。サーバコンピュータの信頼性を、その稼動期間（近年では５年が一般的）に亘り保持する為には、電源ユニットの冗長構成を、稼動期間中維持する必要がある。その為には、故障が発生した電源ユニットを速やかに検出し、交換する必要がある。しかしながら、高効率運転に主眼を置いた上記の手法によれば、高効率動作において不要となる電源ユニットは停止状態となるため、停止状態の電源ユニットにおいて故障が発生しても、その電源ユニットが運転状態となるまで故障を検出する事ができない。従って、サーバコンピュータの稼働期間中に、冗長構成が途切れるリスクが高い。実際に冗長電源ユニットとしての役割を担う電源ユニットに故障が生じている場合、更に別の電源ユニットが故障すると、供給電力が不足してサーバコンピュータがシステムダウンに至るおそれがある。
【００１１】
開示の技術は、複数の電源ユニットを備えた電力供給システムにおいて高効率化を図ると共に、いずれかの電源ユニットの故障発生時に電力供給を速やかに回復させ且つ故障した電源ユニットの早期検出を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
開示の技術に係る電力供給システムは、複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットを制御する制御ユニットと、を含む。前記複数の電源ユニットの各々は、出力部及び制御部を含む。前記出力部は、電力を供給する電力供給状態において第１の電圧値を有する出力電圧を出力ラインに出力し、電力の供給を停止している停止状態において前記出力電圧の電圧値を前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値として電圧の出力を維持する。前記制御部は、前記複数の電源ユニットのうち、前記電力供給状態にある電源ユニットの前記出力部における出力電力値が所定範囲を維持するように、前記出力部における出力の状態を、前記電力供給状態または前記停止状態に制御する。前記制御ユニットは、所定のタイミングにおいて、前記複数の電源ユニットの各々の前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態として、前記複数の電源ユニットの各々について故障の有無を判定する判定処理を行う。
【発明の効果】
【００１３】
開示の技術は、一つの側面として、複数の電源ユニットを備えた電力供給システムにおいて高効率化が図られ、いずれかの電源ユニットの故障発生時に電力供給を速やかに回復させ且つ故障した電源ユニットの早期発見が可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】開示の技術の実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】開示の技術の実施形態に係る電源ユニットの詳細な構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】電力供給状態及び停止状態における開示の技術の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を示す図である。
【図３Ｂ】電力供給状態及び停止状態における開示の技術の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を示す図である。
【図４】開示の技術の実施形態に係る電源ユニットにおける電力変換効率と負荷率との関係を示すグラフである。
【図５】高効率モードにおいて、開示の技術の実施形態に係るＭＣＵが実施する処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】開示の技術の実施形態に係る複数の電源ユニットによる高効率モードにおける連携動作の具体例を示す図である。
【図７】開示の技術の実施形態に係る制御ユニット１１０が、電源ユニットにおける優先値の設定を変更する際に実施する処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】開示の技術の実施形態に係る電源ユニットにおける優先値の設定変更処理の具体例を示す図である。
【図９】高効率モードにおいて、停止状態にある電源ユニットを、優先値にかかわらず電力供給状態に移行させる処理を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】電源ユニットにおける負荷率と電力変換効率との関係の一例を示すグラフである。
【図１０Ｂ】電源ユニットにおける負荷率と損失との関係の一例を示すグラフである。
【図１１Ａ】実施例及び比較例に係る電力供給システムにおける総合的な電力変換効率を算出した結果を示す図である。
【図１１Ｂ】実施例及び比較例に係る電力供給システムにおける総合的な損失を算出した結果を示す図である。
【図１２】開示の技術の実施形態に係る電力供給システムにおける、冗長系電源ユニットによる電力回復動作の一例を示す図である。
【図１３】比較例に係る電力供給システムにおける、冗長系電源ユニットによる電力回復動作の一例を示す図である。
【図１４】比較例に係る電力供給システムにおける、冗長系電源ユニットによる電力回復動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、開示の技術の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。
【００１６】
図１は、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１の構成を示すブロック図である。電力供給システム１は、複数の電源ユニット１０１、１０２及び１０３と、制御ユニット１１０と、を備えている。なお、本実施形態では、電力供給システム１が３台の電源ユニット１０１〜１０３を備える構成を例示しているが、電力供給システム１に搭載される電源ユニットの数は、負荷２００の消費電力等に応じて適宜増減することが可能である。電源ユニット１０１〜１０３は、それぞれ、共通の出力ラインＬｐに接続されている。
【００１７】
負荷２００は、例えばサーバコンピュータであり、電力供給システム１の出力ラインＬｐに接続されており、出力ラインＬｐを介して電力供給システム１から供給される電力によって動作する。なお、負荷２００は、サーバコンピュータに限らず、あらゆる電気機器を想定することができる。
【００１８】
制御ユニット１１０は、信号ラインＬ１を介して電源ユニット１０１〜１０３と通信可能に接続されている。制御ユニット１１０は、信号ラインＬ１に制御信号Ｓ１を出力することによって電源ユニット１０１〜１０３を制御する。
【００１９】
電源ユニット１０１〜１０３は、信号ラインＬ２及びＬ３を介して相互に通信可能に接続されている。電源ユニット１０１〜１０３は、信号ラインＬ２を介して、停止状態にある電源ユニットの電力供給状態への移行を要求する移行要求信号Ｓ２の送受信を行う。ここで、電力供給状態とは、負荷２００に対する電力供給を行っている状態をいう。停止状態とは、負荷２００に対する電力供給を停止している状態をいう。電源ユニット１０１〜１０３は、それぞれ、電力供給状態及び停止状態への移行を個別に行うことが可能である。また、電源ユニット１０１〜１０３は、電力供給状態にある場合、信号ラインＬ３を介して、他の電源ユニットとの間で出力電流の大きさを一致させるための電流バランス信号Ｓ３の送受信を行う。
【００２０】
図２は、電源ユニット１０１〜１０３の詳細な構成を示すブロック図である。電源ユニット１０１〜１０３は、それぞれ、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）１２、電流センサ１３、電圧センサ１４及びスイッチ１５を備えている。
【００２１】
ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、外部の交流電源３００から供給される交流電力を直流電力に変換する。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から出力される直流電圧を降圧して出力ラインＬｐに出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、信号ラインＬ３に接続されており、信号ラインＬ３を介して他の電源ユニットとの間で電流バランス信号Ｓ３の送受信を行う。
【００２３】
電流センサ１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１から出力される出力電流Ｉｏｕｔの大きさを示す電流検出信号ＩｓをＭＣＵ１２に供給する。電圧センサ１４は、出力ラインＬｐに生じる出力電圧Ｖｏｕｔの大きさを示す電圧検出信号ＶｓをＭＣＵ１２に供給する。ＭＣＵ１２は、電流検出信号Ｉｓ及び電圧検出信号Ｖｓに基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電力値Ｐｏを算出する。
【００２４】
ＭＣＵ１２は、信号ラインＬ１に接続されており、信号ラインＬ１を介して制御ユニット１１０との間で通信を行う。制御ユニット１１０から出力される制御信号Ｓ１は、信号ラインＬ１を介してＭＣＵ１２に供給される。また、ＭＣＵ１２は、信号ラインＬ２に接続されており、他の電源ユニットとの間で信号ラインＬ２を介して移行要求信号Ｓ２の送受信を行う。また、ＭＣＵ１２は、出力設定信号Ｓ４をＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給することによって、電源ユニットの出力の状態を電力供給状態または停止状態に設定する。また、ＭＣＵ１２は、スイッチ制御信号Ｓ５をスイッチ１５に供給することによって信号ラインＬ３上に設けられたスイッチ１５のオンオフを制御する。
【００２５】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、電力供給状態及び停止状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧及び出力電流を示す図である。図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、電力供給状態において電圧値Ｖ１の電圧を出力する。従って、電源ユニット１０１〜１０３のいずれかによって負荷２００に対する電力供給が行われているとき、出力ラインＬｐの電圧値はＶ１となる。電力供給状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電流の電流値は、負荷２００の消費電力に応じて定まる。
【００２６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、停止状態において、電力供給状態における電圧値Ｖ１よりも僅かに小さい電圧値Ｖ２の電圧を出力する。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、停止状態においても電圧出力を維持する。例えば、電圧値Ｖ２は、電圧値Ｖ１の８０％程度であってもよい。停止状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧の電圧値Ｖ２は、出力ラインＬｐの電圧値（＝Ｖ１）よりも小さいので、停止状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１から電流は出力されない。すなわち、停止状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電流の電流値はゼロである。
【００２７】
図４は、電源ユニット１０１〜１０３における電力変換効率と負荷率との関係を示すグラフである。なお、負荷率とは、定格電力値Ｐｒに対する出力電力値Ｐｏの割合である。図４に示すように、電源ユニット１０１〜１０３の電力変換効率は、負荷率によって変化し、ある負荷率においてピークを持つ。電源ユニット１０１〜１０３において、負荷率がＷ１からＷ２までの範囲が、電力変換効率が相対的に高い高効率範囲として定められている。高効率範囲は、電源ユニット１０１〜１０３における電力変換効率が例えば９０％を超える範囲であってもよい。電源ユニット１０１〜１０３は、制御ユニット１１０によって設定される動作モードが高効率モードである場合、電力供給状態にある電源ユニットの各々の出力電力値Ｐｏが、図４に示す高効率範囲を維持するように協調して動作する。
【００２８】
具体的には、電力供給状態にある電源ユニットは、自身の出力電力値Ｐｏが、高効率範囲の上限である負荷率Ｗ２を上回った場合、移行要求信号Ｓ２をローベルに遷移させ、停止状態にある他の電源ユニットの電力供給状態への移行を要求する。停止状態にある電源ユニットは、ローレベルの移行要求信号Ｓ２を受信すると、自身に設定された優先値に基づいて電力供給状態に移行する。なお、優先値は、移行要求信号Ｓ２に応じて電力供給状態に移行する電源ユニットの優先順位を示す値であり、制御ユニット１１０によって各電源ユニット１０１〜１０３に対して互いに異なる値の優先値が設定される。移行要求信号Ｓ２がローレベルに遷移すると、停止状態にある電源ユニットのうち、設定された優先値が最も小さいものが電力供給状態に移行し、既に電力供給状態にある電源ユニットと共に負荷２００に対する電力供給を行う。これにより、電力供給状態にある電源ユニットの各々の負荷率が、高効率範囲の上限である負荷率Ｗ２を上回る状態が解消される。
【００２９】
一方、電力供給状態にある電源ユニットの出力電力値Ｐｏが、高効率範囲の下限である負荷率Ｗ１を下回った場合、電力供給状態にある電源ユニットのうち、設定された優先値が最も大きいものが停止状態に移行する。これにより、電力供給状態にある電源ユニットの各々の負荷率が、高効率範囲の下限である負荷率Ｗ１を下回る状態が解消される。
【００３０】
このように、電源ユニット１０１〜１０３がそれぞれの出力電力値Ｐｏに応じて自律的に電力供給状態または停止状態に移行することで、電力供給状態にある電源ユニットの各々の出力電力値Ｐｏは、高効率範囲に維持される。なお、本実施形態において、優先値０が設定された電源ユニットは、高効率モードにおいて電力供給状態を維持し、停止状態に移行しないものとする。
【００３１】
図５は、高効率モードにおいて、電源ユニット１０１〜１０３のＭＣＵ１２がＤＣ−ＤＣコンバータの出力の状態を制御する処理の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＡ１においてＭＣＵ１２は、自身に設定された優先値が０であるか否かを判定する。ＭＣＵ１２は、自身に設定された優先値が０ではないと判定した場合、処理をステップＡ２に移行する。
【００３３】
ステップＡ２においてＭＣＵ１２は、電流センサ１３から出力された電流検出信号Ｉｓ及び電圧センサ１４から出力された電圧検出信号Ｖｓの読み込みを行う。
【００３４】
ステップＡ３においてＭＣＵ１２は、電流検出信号Ｉｓ及び電圧検出信号Ｖｓに基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電力値Ｐｏを算出する。ＭＣＵ１２は、電流検出信号Ｉｓによって示される出力電流値Ｉと、電圧検出信号Ｖｓによって示される出力電圧値Ｖとの積を、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電力値Ｐｏとして算出する（Ｐｏ＝Ｉ×Ｖ）。
【００３５】
ステップＡ４においてＭＣＵ１２は、ステップＡ３において算出した出力電力値Ｐｏに基づいて負荷率Ｗを算出する。ＭＣＵ１２は、ステップＡ３において算出した出力電力値Ｐｏを電源ユニット１０１〜１０３の定格電力値Ｐｒで除することによって負荷率Ｗを算出する（Ｗ＝Ｐｏ／Ｐｒ）。
【００３６】
ステップＡ５においてＭＣＵ１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１における出力の状態が電力供給状態であるか否かを判定する。ＭＣＵ１２は、出力の状態が電力供給状態であると判定した場合、処理をステップＡ６に移行し、出力の状態が電力供給状態ではないと判定した場合、処理をステップＡ１５に移行する。
【００３７】
ステップＡ６においてＭＣＵ１２は、ステップＡ４において算出した負荷率Ｗが高効率範囲の上限であるＷ２を超えているか否かを判定する。ＭＣＵ１２は、負荷率ＷがＷ２を超えていないと判定した場合、処理をステップＡ７に移行し、負荷率ＷがＷ２を超えていると判定した場合、処理をステップＡ１４に移行する。
【００３８】
ステップＡ７においてＭＣＵ１２は、移行要求信号Ｓ２をハイレベルに設定し、処理をステップＡ８に移行する。ハイレベルの移行要求信号Ｓ２は、停止状態にある電源ユニットの電力供給状態への移行は不要であることを示す。
【００３９】
ステップＡ１４においてＭＣＵ１２は、移行要求信号Ｓ２をローベルに設定し、処理をステップＡ１に戻す。ローレベルの移行要求信号Ｓ２は、停止状態にある電源ユニットの電力供給状態への移行が必要であることを示す。
【００４０】
ステップＡ８においてＭＣＵ１２は、ステップＡ４において算出した負荷率Ｗが高効率範囲の下限であるＷ１を下回っているか否かを判定する。ＭＣＵ１２は、負荷率ＷがＷ１を下回っていると判定した場合、処理をステップＡ９に移行し、負荷率ＷがＷ１を下回っていないと判定した場合、処理をステップＡ１に戻す。
【００４１】
ステップＡ９においてＭＣＵ１２は、自身に内蔵するタイマーによるカウントを開始する。
【００４２】
ステップＡ１０においてＭＣＵ１２は、タイマーのカウント値が、オーバーフロー値ＯＦＡを超えたか否かを判定する。ＭＣＵ１２は、タイマーのカウント値がオーバーフロー値ＯＦＡを超えたと判定した場合、処理をステップＡ１１に移行し、タイマーのカウント値がオーバーフロー値ＯＦＡを超えないと判定した場合、処理をステップＡ１に戻す。ここで、固定値をＣ、電力供給システム１が備える電源ユニットの数をＮ、当該電源ユニットに設定された優先値をＸとすると、オーバーフロー値ＯＦＡは、下記の（１）式によって表される。固定値Ｃは、電源ユニットの出力の状態が変化してから出力が安定化するまでの期間に相当する値である。
ＯＦＡ＝Ｃ×（Ｎ−Ｘ）  ・・・（１）
【００４３】
すなわち、オーバーフロー値ＯＦＡは、制御ユニット１１０によって電源ユニット毎に設定された優先値Ｘに応じて定まり、電源ユニット毎に異なる。（１）式によれば、最も大きい優先値が設定された電源ユニットにおいてカウント値がオーバーフロー値ＯＦＡに達する。従って、最も大きい優先値が設定された電源ユニットにおいては、ステップＡ１０の判定処理において肯定判定がなされ、それ以外の電源ユニットにおいては、ステップＡ１０の判定処理において否定判定がなされる。
【００４４】
ステップＡ１１においてＭＣＵ１２は、出力設定信号Ｓ４をＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力の状態を停止状態に移行する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１から出力される出力電圧の電圧値は、電力供給状態における電圧値Ｖ１よりも小さいＶ２となり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電流の電流値はゼロとなる。
【００４５】
ステップＡ１２においてＭＣＵ１２は、スイッチ制御信号Ｓ５をスイッチ１５に供給することにより、スイッチ１５をオフ状態に制御する。スイッチ１５をオフ状態とすることにより、当該電源ユニットにおいて、電流バランス信号Ｓ３の送受信が不可能となり、電力供給状態にある他の電源ユニットとの間で、出力電流の大きさを一致させる電流バランス機能が無効化される。停止状態において電流バランス機能が有効化されていると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧の電圧値をＶ２に維持することができなくなる。ＭＣＵ１２は、停止状態に移行すると、スイッチ１５をオフ状態として電流バランス機能を無効化することで、停止状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧を安定化させる。
【００４６】
ステップＡ１３においてＭＣＵ１２は、タイマーのカウント値をリセットして処理をステップＡ１に戻す。
【００４７】
ＭＣＵ１２は、ステップＡ５においてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力の状態が停止状態であると判定すると、ステップＡ１５において、移行要求信号Ｓ２がローレベルであるか否かを判定する。ローレベルの移行要求信号Ｓ２は、停止状態にある電源ユニットの電力供給状態への移行が必要であることを示す。ＭＣＵ１２は、移行要求信号Ｓ２がローレベルであると判定すると処理をステップＡ１６に移行し、移行要求信号Ｓ２がローレベルではないと判定すると処理をステップＡ１に戻す。
【００４８】
ステップＡ１６においてＭＣＵ１２は、自身に内蔵するタイマーによるカウントを開始する。
【００４９】
ステップＡ１７においてＭＣＵ１２は、タイマーのカウント値が、オーバーフロー値ＯＦＢを超えたか否かを判定する。ＭＣＵ１２は、タイマーのカウント値がオーバーフロー値ＯＦＢを超えたと判定した場合、処理をステップＡ１８に移行し、タイマーのカウント値がオーバーフロー値ＯＦＢを超えないと判定した場合、処理をステップＡ１に戻す。ここで、固定値をＣ、当該電源ユニットに設定された優先値をＸとすると、オーバーフロー値ＯＦＢは、下記の（２）式によって表される。
ＯＦＢ＝Ｃ×Ｘ  ・・・（２）
【００５０】
すなわち、オーバーフロー値ＯＦＢは、制御ユニット１１０によって電源ユニット毎に設定された優先値Ｘに応じて定まり、電源ユニット毎に異なる。（２）式によれば、最も小さい優先値が設定された電源ユニットにおいてカウント値がオーバーフロー値ＯＦＢに達する。従って、最も小さい優先値が設定された電源ユニットにおいては、ステップＡ１７の判定処理において肯定判定がなされ、それ以外の電源ユニットにおいては、ステップＡ１７の判定処理において否定判定がなされる。
【００５１】
ステップＡ１８においてＭＣＵ１２は、スイッチ制御信号Ｓ５をスイッチ１５に供給することにより、スイッチ１５をオン状態に制御する。スイッチ１５をオン状態とすることにより、当該電源ユニットにおいて、電流バランス信号Ｓ３の送受信が可能となり、電力供給状態にある他の電源ユニットとの間で、出力電流の大きさを一致させる電流バランス機能が有効化される。
【００５２】
ステップＡ１９においてＭＣＵ１２は、出力設定信号Ｓ４をＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力の状態を電力供給状態に移行する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１から出力される出力電圧の電圧値は、停止状態における電圧値Ｖ２よりも大きいＶ１となり、当該電源ユニットにおいて負荷２００に対する電力供給が行われる。
【００５３】
ステップＡ２０においてＭＣＵ１２は、タイマーのカウント値をリセットして処理をステップＡ１に戻す。
【００５４】
図６は、高効率モードにおける電源ユニット［０］〜［２］による協調動作の具体例を示す図である。なお、電源ユニット［０］〜［２］は、それぞれ電源ユニット１０１〜１０３に対応する。図６の上段は、負荷２００の消費電力の時間推移を示すグラフであり、図６の下段には電源ユニット［０］〜［２］の出力の状態の時間推移が、上段のグラフに対応して示されている。ここでは、電源ユニット［０］に優先値０が設定され、電源ユニット［１］に優先値１が設定され、電源ユニット［２］に優先値２が設定されているものとする。また、各電源ユニットにおける定格電力値Ｐｒは２０００Ｗであり、高効率範囲の下限に対応する負荷率Ｗ１が４０％であり、高効率範囲の上限に対応する負荷率Ｗ２が６０％であるものとする。
【００５５】
時刻ｔ１よりも前の期間において、優先値０が設定された電源ユニット［０］のみが電力供給状態であり、電源ユニット［１］及び電源ユニット［２］は停止状態である。時刻ｔ１において、負荷２００の消費電力が１２００Ｗを超えると、電源ユニット［０］の負荷率が高効率範囲の上限である６０％を超える。これにより、電源ユニット［０］は、移行要求信号Ｓ２をローレベルに遷移させる。これを受信した電源ユニット［１］及び電源ユニット［２］のうち、設定された優先値がより小さい電源ユニット［１］が、時刻ｔ１において電力供給状態に移行する。これにより、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］の２台によって負荷２００に対する電力供給がなされる。電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］の出力電流の電流値は、電流バランス機能によって互いに同じ値になるように制御される。
【００５６】
負荷２００の消費電力が上昇し、時刻ｔ２において２４００Ｗを超えると、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］の負荷率が高効率範囲の上限である６０％を超える。これにより、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］は、移行要求信号Ｓ２をローレベルに遷移させる。これを受信した電源ユニット［２］は、時刻ｔ２において電力供給状態に移行する。これにより、電源ユニット［０］〜［２］の３台によって負荷２００に対する電力供給がなされる。電源ユニット［０］〜［２］の出力電流の電流値は、電流バランス機能によって互いに同じ値になるように制御される。
【００５７】
負荷２００の消費電力が低下し、時刻ｔ３において２４００Ｗを下回ると、電源ユニット［０］〜［２］の負荷率が高効率範囲の下限である４０％を下回る。これにより、電源ユニット［０］〜［２］のうち、設定された優先値が最も大きい電源ユニット［２］が停止状態に移行する。
【００５８】
その後、負荷２００の消費電力が更に低下し、時刻ｔ４において１６００Ｗを下回ると、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］の負荷率が高効率範囲の下限である４０％を下回る。これにより、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］のうち、設定された優先値がより大きい電源ユニット［１］が停止状態に移行する。
【００５９】
このように、電源ユニット［０］〜［２］が、負荷２００の消費電力の変動に応じて自律的に電力供給状態または停止状態に移行することで、電力供給状態にある電源ユニットの出力電力（負荷率）は、高効率範囲に維持される。
【００６０】
上記の説明では、高効率モードにおいて、電力供給システム１が備える全ての電源ユニットが、負荷２００の消費電力に応じて同時に電力供給状態となり得る場合を例示した。一方、電力供給システム１を構成するＮ台の電源ユニットのうち、（Ｎ−１）台の電源ユニットによって負荷２００が必要とする電力を賄うように設計することで、残りの１台の電源ユニットを冗長系（予備電源）として使用することができる。この場合、優先値が最も大きい電源ユニットは、高効率モードにおいて停止状態となるので、最も大きい優先値が設定された電源ユニットを冗長系（予備電源）として使用することができる。換言すれば、冗長系（予備電源）としての役割を担う電源ユニットを、優先値の設定によって選択することが可能である。
【００６１】
本実施形態に係る電力供給システム１において、制御ユニット１１０は、一定期間毎に（例えば１日１回）、電源ユニット１０１〜１０３における優先値の設定を変更することにより、冗長系（予備電源）としての役割を担う電源ユニットを切り換える。また、制御ユニット１１０は、優先値の設定変更に先立って、全ての電源ユニット１０１〜１０３の動作モードを高効率モードからノーマルモードに切り替えて、電源ユニット１０１〜１０３の各々について故障の有無を判定する。電源ユニット１０１〜１０３は、動作モードがノーマルモードに設定されると、自身に設定された優先値にかかわらず電力供給状態となる。
【００６２】
図７は、制御ユニット１１０が、電源ユニット１０１〜１０３における優先値の設定を変更する際に実施する処理の流れを示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＡ３１において制御ユニット１１０は、信号ラインＬ１を介して制御信号Ｓ１を電源ユニット１０１〜１０３に供給することで、電源ユニット１０１〜１０３の動作モードをノーマルモードに設定する。ノーマルモードにおいて、電源ユニット１０１〜１０３は、自身に設定された優先値にかかわらず電力供給状態となる。電力供給状態となった電源ユニット１０１〜１０３は、それぞれ、出力電圧及び出力電流における異常の有無、過電流保護機能、過電圧保護機能及び過熱保護機能の作動状況等の自身の故障に関する情報を、信号ラインＬ１を介して制御ユニット１１０に供給する。
【００６４】
ステップＡ３２において制御ユニット１１０は、電源ユニット１０１〜１０３から供給された情報に基づいて電源ユニット１０１〜１０３のいずれかに故障が発生しているか否かを判定する。制御ユニット１１０は、電源ユニット１０１〜１０３のいずれにも故障が発生していないと判定した場合には、処理をステップＡ３３に移行し、電源ユニット１０１〜１０３のいずれかに故障が発生していると判定した場合には、ノーマルモードを継続する。これにより、故障が発生していない複数の電源ユニットによって負荷２００に対する電力供給が維持される。なお、制御ユニット１１０は、電源ユニット１０１〜１０３のいずれかに故障が発生していると判定した場合に、その旨を報知して、故障が発生した電源ユニットの交換を促すようにしてもよい。
【００６５】
ステップＡ３３において制御ユニット１１０は、電源ユニット１０１〜１０３における優先値の設定を変更する。制御ユニット１１０は、各電源ユニット１０１〜１０３に対して互いに異なる優先値を設定する。
【００６６】
ステップＡ３４において、制御ユニット１１０は、信号ラインＬ１を介して制御信号Ｓ１を電源ユニット１０１〜１０３に供給することで、電源ユニット１０１〜１０３の動作モードを高効率モードに設定する。これにより、ステップＡ３３において設定された優先値に基づいて、前回の高効率モードにおいて停止状態とされていた電源ユニットとは異なる電源ユニットは、停止状態となり、冗長系（予備電源）としての役割を担う。
【００６７】
図８は、電源ユニット［０］〜［２］における優先値の設定変更処理の具体例を示す図である。ここでは、優先値の設定変更処理前において、電源ユニット［０］において優先値１が設定され、電源ユニット［１］において優先値２が設定され、電源ユニット［２］において優先値３が設定されているものとする。優先値の設定変更処理前における動作モードは高効率モードとされ、優先値に基づいて電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］が電力供給状態とされ、電源ユニット［２］が停止状態とされている。
【００６８】
はじめに、制御ユニット１１０は、電源ユニット［０］〜［２］の動作モードをノーマルモードに設定する。これにより、電源ユニット［０］〜［２］の出力の状態は、設定された優先値にかかわらず電力供給状態となる。その後、制御ユニット１１０は、電源ユニット［０］〜［２］について故障の有無を判定する。この判定処理において、これまで停止状態とされていた電源ユニット［２］についても故障を検出することが可能である。
【００６９】
制御ユニット１１０は、電源ユニット［０］〜［２］のいずれかに故障が発生していると判定した場合には、以降の処理を中断する。この場合、故障が発生していない複数の電源ユニットによって負荷２００に対する電力供給が維持される。その後、故障が発生した電源ユニットについて修理または交換等の処置がとられると、処理が再開される。
【００７０】
制御ユニット１１０は、電源ユニット［０］〜［２］のいずれにも故障がないと判定した場合、電源ユニット［０］〜［２］について優先値の設定変更を行う。ここでは、制御ユニット１１０は、電源ユニット［０］の優先値を３に設定し、電源ユニット［１］の優先値を１に設定し、電源ユニット［２］の優先値を２に設定するものとする。
【００７１】
制御ユニット１１０は、優先値の設定変更が完了すると、電源ユニット［０］〜［２］の動作モードを高効率モードに設定する。これにより、新たに設定された優先値に基づいて電源ユニット［１］及び電源ユニット［２］が電力供給状態となり、電源ユニット［０］が停止状態となる。すなわち、電源ユニット［０］が冗長系（予備電源）としての役割を担う。
【００７２】
図９は、高効率モードにおいて、停止状態にある電源ユニットにおいて実施される処理を示すフローチャートである。
【００７３】
ステップＡ４１において各電源ユニットのＭＣＵ１２は、電圧センサ１４から出力される電圧検出信号Ｖｓによって示される出力ラインＬｐの出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値が、停止状態における電源ユニットの出力電圧値であるＶ２よりも小さいか否かを判定する。各電源ユニットのＭＣＵ１２は、出力ラインＬｐにおける出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値がＶ２よりも小さいと判定した場合、処理をステップＡ４２に移行する。一方、各電源ユニットのＭＣＵ１２は、出力ラインＬｐにおける出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値がＶ２以上であると判定した場合、高効率モードでの動作を継続する。すなわち、電源ユニット１０１〜１０３は、自身に設定された優先値に基づいて電力供給状態または停止状態となる。
【００７４】
ステップＡ４２において各電源ユニットのＭＣＵは、自身の動作モードを、ノーマルモードに移行する。これにより、高効率モードにおいて停止状態にあった電源ユニットは、電力供給状態に移行する。
【００７５】
出力ラインＬｐの電圧値が、停止状態における電源ユニットの出力電圧の電圧値Ｖ２を下回る状況は、電力供給状態にあるいずれかの電源ユニットに故障が発生し、負荷２００に対する電力供給が不足している状況であると考えられる。出力ラインＬｐの電圧値が電圧値Ｖ２を下回った場合に、各電源ユニットの動作モードをノーマルモードに設定し、停止状態にある電源ユニットを電力供給状態に移行させることで、負荷２００に供給する電力供給を回復させることが可能である。
【００７６】
以上のように、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、複数の電源ユニット１０１〜１０３は、負荷２００の消費電力の変動に追従して、出力電力値Ｐｏが高効率範囲を維持するように出力の状態を自律的に切り替える。これにより、電力供給システム１における損失を最小限に抑え、高効率化を図ることができる。
【００７７】
以下に、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム及び比較例に係る電力供給システムのそれぞれについて、電源ユニットの搭載数を３台、４台及び５台とした場合について、システム全体の総合的な電力変換効率及び損失を試算した結果について説明する。
【００７８】
実施例及び比較例に係る各システムにおいて、80PLUSにおいて規定されるプラチナグレードの電源ユニットを使用する場合を想定した。比較例に係る電力供給システムでは、システムに搭載される全ての電源ユニットが同一の負荷率で稼働するものとした。実施例に係る電力供給システムでは、複数の電源ユニットのうちの１台が停止状態とされ（負荷率０％）、残りの複数の電源ユニットが、高効率範囲である負荷率５０％で稼働するものとした。実施例及び比較例に係る各システムにおいて、各電源ユニットの定格出力を２０００Ｗと想定した。実施例及び比較例に係る各システムにおいて、電源ユニットの搭載数を３台、４台及び５台とした場合の出力電力の総和を、それぞれ、２０００Ｗ、３０００Ｗ及び４０００Ｗと想定した。
【００７９】
ここで、図１０Ａは、80PLUSにおいて規定されるプラチナグレードの電源ユニットにおける負荷率と電力変換効率との関係を示すグラフである。図１０Ｂは、80PLUSにおいて規定されるプラチナグレードの電源ユニットにおける負荷率と損失との関係を示すグラフである。図１０Ａ及び図１０Ｂに、実施例及び比較例に係る各システムにおける電源ユニットの動作点が示されている。比較例に係る電力供給システムにおいて、電源ユニットの搭載数を３台、４台及び５台とした場合、負荷率はそれぞれ３３％、３８％及び４０％となる。実施例に係る電力供給システムにおいて、電源ユニットの搭載数を３台、４台及び５台とした場合、稼働する電源ユニットは、それぞれ、２台、３台及び４台であり、それぞれの負荷率は５０％である。停止状態となる残り１台の電源ユニットの負荷率は０％である。
【００８０】
各電源ユニットの動作点における電力変換効率及び損失を図１０Ａ及び図１０Ｂに示すグラフから読み取り、電力供給システム全体における総合的な電力変換効率及び損失を算出した結果を、それぞれ図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。電源ユニットの搭載数を３台、４台及び５台とした場合のそれぞれにおいて、実施例に係る電力供給システムの電力変換効率は、比較例に係る電力供給システムよりも高い、という結果が得られた。また、電源ユニットの搭載数を３台、４台及び５台とした場合のそれぞれにおいて、実施例に係る電力供給システムの損失は、比較例に係る電力供給システムよりも小さい、という結果が得られた。
【００８１】
このように、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、搭載される全ての電源ユニットを並列運転させる比較例に係る電力供給システムと比較して、損失を小さくし、電力変換効率を高めることができる。
【００８２】
また、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、電源ユニットが停止状態にある場合においても、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、電力供給状態における電圧値Ｖ１よりも僅かに小さい電圧値Ｖ２による電圧出力を維持する。これにより、電力供給状態にある電源ユニットに故障が発生し、これに伴って冗長系（予備電源）として機能する停止状態にある電源ユニットを電力供給状態に移行した場合に、負荷への電力供給を速やかに回復させることができる。従って、電源ユニットの故障に伴う出力電圧のドロップを最小限に抑えることができる。
【００８３】
図１２は、開示の技術の実施形態に係る電力供給システムにおける、冗長系電源ユニットによる電力回復動作の一例を示す図である。図１２の上段は、出力ラインＬｐに生ずる出力電圧Ｖｏｕｔの時間推移を示し、図１２の下段は、電源ユニット［０］〜［２］のそれぞれの出力電流Ｉｏｕｔの時間推移を示す。ここでは、電源ユニット［０］に故障が発生するものとし、電源ユニット［２］は、冗長系（予備電源）として機能するものとする。
【００８４】
故障発生前の時刻ｔ０において、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］は電力供給状態であり、電源ユニット［２］は停止状態である。時刻ｔ１において電源ユニット［０］に故障が発生すると、電源ユニット［０］の出力電流の低下に追従して電源ユニット［１］の出力電流は増加する。しかしながら、負荷に対する電力供給が不足するため、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。出力電圧Ｖｏｕｔが、停止状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧の電圧値Ｖ２を下回ると、電源ユニット［２］の動作モードが高効率モードからノーマルモードに移行する。これにより、停止状態であった電源ユニット［２］は、電力供給状態に移行する。電源ユニット［２］は、停止状態においても電圧値Ｖ２による電圧出力を維持しているため、電力供給状態への移行後、速やかに電流を出力することができ、負荷への電力供給を速やかに回復させることができる。従って、電源ユニット［０］の故障に伴う出力電圧Ｖｏｕｔのドロップを最小限に抑えることできる。これにより、例えば、負荷がサーバコンピュータである場合に、システムダウンを回避することができる。
【００８５】
図１３は、比較例に係る電力供給システムにおける、冗長系電源ユニットによる電力回復動作の一例を示す図である。図１３の上段は、出力ラインＬｐに生ずる出力電圧Ｖｏｕｔの時間推移を示し、図１３の下段は、電源ユニット［０］〜［２］のそれぞれの出力電流Ｉｏｕｔの時間推移を示す。図１２に示す例と同様、電源ユニット［０］に故障が発生するものとし、電源ユニット［２］は、冗長系（予備電源）として機能するものとする。比較例に係る電力供給システムは、停止状態にある電源ユニットの出力電圧が０Ｖである点において、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１と異なる。
【００８６】
故障発生前の時刻ｔ０において、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］は電力供給状態であり、電源ユニット［２］は停止状態である。時刻ｔ１において電源ユニット［０］に故障が発生すると、電源ユニット［０］の出力電流の低下に追従して電源ユニット［１］の出力電流は増加する。しかしながら、負荷に対する電力供給が不足するため、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。その後、停止状態であった電源ユニット［２］は、電力供給状態に移行する。電源ユニット［２］は、出力電圧が０Ｖの状態から起動するため、電源ユニット［２］から電流が出力されるまでに要する時間は、図１２に示す場合と比較して長くなる。電源ユニット［２］から電流が出力されるまでの間、出力電圧Ｖｏｕｔは低下を続ける。このため、出力電圧Ｖｏｕｔのドロップは、図１２に示す場合と比較して大きくなり、例えば、負荷がサーバコンピュータである場合に、システムダウンに至るおそれがある。
【００８７】
一方、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、上記のように、電源ユニットは、停止状態においても電圧出力を維持するので、冗長系（予備電源）として機能する電源ユニットによって電力供給を速やかに回復させることができる。従って、電源ユニットの故障に伴う出力電圧のドロップを最小限に抑えることができ、システムダウンを回避することができる。
【００８８】
また、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、一定期間毎に全ての電源ユニット１０１〜１０３の動作モードがノーマルモードに設定され、全ての電源ユニット１０１〜１０３の出力の状態が電力供給状態となる。その後、電源ユニット１０１〜１０３の各々について故障の有無が判定される。これにより、冗長系（予備電源）として機能する停止状態の電源ユニットを含む全ての電源ユニットに発生した故障を早期に検出することができる。
【００８９】
ここで、図１４は、比較例に係る電力供給システムにおける、冗長系電源ユニットによる電力回復動作の他の例を示す図である。図１４の上段は、出力ラインＬｐに生ずる出力電圧Ｖｏｕｔの時間推移を示し、図１４の下段は、電源ユニット［０］〜［２］のそれぞれの出力電流Ｉｏｕｔの時間推移を示す。図１２に示す例と同様、電源ユニット［０］に故障が発生するものとする。更に冗長系（予備電源）として機能する電源ユニット［２］が、故障しているものとする。
【００９０】
故障発生前の時刻ｔ０において、電源ユニット［０］及び電源ユニット［１］は電力供給状態であり、電源ユニット［２］は停止状態である。時刻ｔ１において、電源ユニット［０］に故障が発生すると、電源ユニット［０］の出力電流の低下に追従して電源ユニット［１］の出力電流は増加する。しかしながら、負荷に対する電力供給が不足するため、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。電源ユニット［２］は故障しているため冗長系（予備電源）として機能せず、電源ユニット［２］からは電流が出力されないため、電源ユニット［１］の出力電流は更に増加する。時刻ｔ２において、電源ユニット［１］において過電流保護機能が作動すると、電源ユニット［１］は停止状態となる。すなわち、電源ユニット［１］〜［３］の全てが停止状態となり、負荷に対する電力供給が完全に停止する。このように、冗長系（予備電源）として機能する電源ユニットにおいて故障が発生し、その故障が早期に検出されない場合には、更に別の電源ユニットが故障した場合に、負荷に対する電力供給が完全に停止してシステムダウンに至るおそれがある。
【００９１】
開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、一定期間毎に全ての電源ユニット１０１〜１０３の出力の状態が電力供給状態とされ、各電源ユニットについて故障の有無が判定される。従って、冗長系（予備電源）として機能する電源ユニットを含む全ての電源ユニットについて早期に故障を検出することできる。従って、電力供給システム１において冗長構成が途切れるリスクを最小限に抑え、システムの信頼性を確保することができる。ここで、電源ユニット１０１〜１０３の故障率を１０００ＦＩＴと仮定した場合、電源ユニット１０１〜１０３が１日で故障する確率は、０．００２４％である。従って、電源ユニット１０１〜１０３について故障の有無の判定を１日１回実施することで、十分な信頼性を確保することができる。
【００９２】
また、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、定期的な優先値の設定変更により、高効率モードにおいて停止状態となる電源ユニット（すなわち、冗長系として機能する電源ユニット）が定期的に入れ替わる。これにより、各電源ユニット１０１〜１０３の稼働時間が均一化され、システム全体の寿命を延ばすことができる。
【００９３】
また、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、優先値の設定変更に先立って、動作モードがノーマルモードに移行され、電源ユニット１０１〜１０３のいずれにも故障が発生していない場合に優先値の設定変更が行われる。これにより、いずれかの電源ユニットにおいて故障が発生していても、負荷に対する電力供給を維持することができ、優先値の設定変更処理を、安全に行うことができる。
【００９４】
以上の説明から明らかなように、開示の技術の実施形態に係る電力供給システム１によれば、複数の電源ユニットを備えた電力供給システムにおいて高効率化を図ることができる。また、いずれかの電源ユニットの故障発生時に電力供給を速やかに回復させることができる。更に、故障した電源ユニットの早期検出を可能とすることができる。
【００９５】
なお、電力供給システム１は、開示の技術における電力供給システムの一例である。電源ユニット１０１〜１０３は、開示の技術における電源ユニットの一例である。制御ユニット１１０は、開示の技術における制御ユニットの一例である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、開示の技術における出力部の一例である。ＭＣＵ１２は、開示の技術における制御部の一例である。ノーマルモードは、開示の技術における第１のモードの一例である。高効率モードは、開示の技術における第２のモードの一例である。
【００９６】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９７】
（付記１）
複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットを制御する制御ユニットと、を含む電力供給システムであって、
前記複数の電源ユニットの各々は、
電力を供給する電力供給状態において第１の電圧値を有する出力電圧を出力ラインに出力し、電力の供給を停止している停止状態において前記出力電圧の電圧値を前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値として電圧の出力を維持する出力部と、
前記複数の電源ユニットのうち、前記電力供給状態にある電源ユニットの前記出力部における出力電力値が所定範囲を維持するように、前記出力部における出力の状態を、前記電力供給状態または前記停止状態に制御する制御部と、
を含み、
前記制御ユニットは、所定のタイミングにおいて、前記複数の電源ユニットの各々の前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態として、前記複数の電源ユニットの各々について故障の有無を判定する判定処理を行う
電力供給システム。
【００９８】
（付記２）
前記制御部は、前記出力部における出力電力値が第１の電力値を超えた場合に、前記停止状態の他の電源ユニットの前記電力供給状態への移行を要求する移行要求を発し、前記出力電力値が前記第１の電力値よりも小さい第２の電力値を下回った場合に、設定された優先値に応じて前記出力部における出力の状態を前記停止状態に移行する
付記１に記載の電力供給システム。
【００９９】
（付記３）
前記優先値は、前記移行要求が発せられた場合に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する電源ユニットの優先順位を示す値であり、
前記制御ユニットは、前記複数の電源ユニットの各々に互いに異なる優先値を設定する
付記２に記載の電力供給システム。
【０１００】
（付記４）
前記制御ユニットは、
前記所定のタイミングにおいて、前記複数の電源ユニットの各々の動作モードを、前記出力部における出力の状態が前記優先値にかかわらず電力供給状態となる第１のモードに設定し、
前記判定処理において、前記複数の電源ユニットのいずれにも故障が無いと判定した場合に、前記複数の電源ユニットの各々における前記優先値の設定を変更した後、前記複数の電源ユニットの各々の動作モードを、前記出力部における出力の状態が前記優先値に基づいて前記電力供給状態または前記停止状態となる第２のモードに設定する
付記３に記載電力供給システム。
【０１０１】
（付記５）
前記制御ユニットは、前記複数の電源ユニットのいずれかについて故障が有ると判定した場合に、前記複数の電源ユニットの各々の動作モードを、前記第１のモードに維持する
付記４に記載の電力供給システム。
【０１０２】
（付記６）
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合において、前記出力ラインの電圧値が前記第２の電圧値よりも小さくなった場合に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の電力供給システム。
【０１０３】
（付記７）
前記制御部は、前記出力電力値が前記第２の電力値を下回った時点から、前記優先値に応じて定まる第１の期間が経過した後に、前記出力部における出力の状態を前記停止状態に移行する
付記２に記載の電力供給システム。
【０１０４】
（付記８）
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合、前記移行要求が発せられた時点から前記優先値に応じて定まる第２の期間が経過した後に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する
付記２または付記７に記載の電力供給システム。
【０１０５】
（付記９）
前記出力部は、出力の状態が前記電力供給状態にある場合、前記出力ラインに出力する出力電流の大きさを、他の電源ユニットの出力電流の大きさと一致するように制御する電流制御を行う
付記１から付記８のいずれか１つに記載の電力供給システム。
【０１０６】
（付記１０）
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合、前記出力部における前記電流制御を停止させる
付記９に記載の電力供給システム。
【０１０７】
（付記１１）
前記複数の電源ユニットの各々は、前記出力ラインの電圧を検出する電圧センサと、前記出力部から出力される出力電流を検出する電流センサと、を更に含み、
前記制御部は、前記電圧センサによって検出された電圧と前記電流センサによって検出された電流とに基づいて前記出力電力値を算出する
付記１から付記１０のいずれか１つに記載の電力供給システム。
【０１０８】
（付記１２）
前記出力部はＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記制御部はマイクロコントローラユニットである
付記１から付記１１のいずれか１つに記載の電力供給システム。
【０１０９】
（付記１３）
前記第１の電力値は、前記複数の電源ユニットの電力変換効率が９０％を超える高効率範囲の上限値に対応し、
前記第２の電力値は、前記高効率範囲の下限値に対応する
付記１から付記１２のいずれか１つに記載の電力供給システム。
【０１１０】
（付記１４）
電力を供給する電力供給状態において第１の電圧値を有する出力電圧を出力ラインに出力し、電力の供給を停止している停止状態において前記出力電圧の電圧値を前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値として電圧の出力を維持する出力部と、
前記出力部における出力電力値が所定範囲を維持するように、前記出力部における出力の状態を、前記電力供給状態または前記停止状態に制御し、外部から供給される制御信号に応じて前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に制御する制御部と、
を含む電源ユニット。
【０１１１】
（付記１５）
前記制御部は、前記出力部における出力電力値が第１の電力値を超えた場合に、前記停止状態の他の電源ユニットの前記電力供給状態への移行を要求する移行要求を発し、前記出力電力値が前記第１の電力値よりも小さい第２の電力値を下回った場合に、設定された優先値に応じて前記出力部における出力の状態を前記停止状態に移行する
付記１４に記載の電源ユニット。
【０１１２】
（付記１６）
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合において、前記出力ラインの電圧値が前記第２の電圧値よりも小さくなった場合に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する
付記１５に記載の電源ユニット。
【０１１３】
（付記１７）
前記制御部は、前記出力電力値が前記第２の電力値を下回った時点から、前記優先値に応じて定まる第１の期間が経過した後に、前記出力部における出力の状態を前記停止状態に移行する
付記１５または付記１６に記載の電源ユニット。
【０１１４】
（付記１８）
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合、前記移行要求が発せられた時点から前記優先値に応じて定まる第２の期間が経過した後に、前記出力部における出力の状態を前記電力供給状態に移行する
付記１５から付記１７のいずれか１つに記載の電源ユニット。
【０１１５】
（付記１９）
前記出力部は、出力の状態が前記電力供給状態にある場合、前記出力ラインに出力する出力電流の大きさを、外部から供給される制御信号に基づいて制御する
付記１４から付記１８のいずれか１つに記載の電源ユニット。
【０１１６】
（付記２０）
前記制御部は、前記出力部における出力の状態が前記停止状態にある場合、前記制御信号の前記出力部への供給を遮断する
付記１９に記載の電源ユニット。
【符号の説明】
【０１１７】
１  電力供給システム
１０  ＡＣ−ＤＣコンバータ
１１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２  ＭＣＵ
１３  電流センサ
１４  電圧センサ
１０１、１０２、１０３  電源ユニット
１１０  制御ユニット
２００  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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