(57)【要約】【課題】停電時と非停電時の両方において無停電電源装置から安定してサーバーに電力を供給する。【解決手段】サーバーは、サーバーケース２１に複数のブレードサーバ３０を収納してなるサーバー本体２０に、停電時と非停電時の両方において、サーバー本体２０の入力電源ライン２３に１５０Ｖ〜４００Ｖの直流の動作電力を供給する無停電電源装置１０を収納している。無停電電源装置１０は、定格電圧を６０Ｖ以下とする二次電池１と、商用電源５０を直流に変換して入力電源ライン２３に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ２と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を二次電池１の充電電圧に降圧する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、停電時に二次電池１の電圧を昇圧して入力電源ライン２３に供給する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４と、商用電源５０の停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える充放電制御回路５とを備えている。【選択図】図５
2011125124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバーケース(21)に複数のブレードサーバ(30)またはラックサーバ(31)を収納してなるサーバー本体(20)と、このサーバー本体(20)のサーバーケース(21)に収納されて、商用電源(50)の停電時と非停電時の両方においてサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に１５０Ｖないし４００Ｖの直流の動作電力を供給する無停電電源装置(10)とを備え、
前記無停電電源装置(10)は、商用電源(50)の停電時にサーバー本体(20)に動作電力を供給する定格電圧を６０Ｖ以下とする二次電池(1)と、この二次電池(1)に充電電力を供給すると共に、外部から入力される商用電源(50)を直流に変換してサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ(2)と、このＡＣ／ＤＣコンバータ(2)の出力電圧を前記二次電池(1)の充電電圧に降圧する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(3)と、停電時に前記二次電池(1)の電圧を昇圧してサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に供給する定電圧特性を有する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)と、商用電源(50)の停電を検出して、前記昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)を動作状態に切り換える充放電制御回路(5)とを備え、
商用電源(50)が停電しない状態にあっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ(2)からサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に動作電力が供給され、商用電源(50)が停電する状態にあっては、前記充放電制御回路(5)が停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)を動作状態として、前記二次電池(1)からサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に動作電力が供給されるようにしてなるサーバー。
【請求項２】
複数の無停電電源装置(10)を備え、複数の無停電電源装置(10)が前記入力電源ライン(23)を並列に接続して複数のブレードサーバ(30)またはラックサーバ(31)に動作電力を供給してなる請求項１に記載されるサーバー。
【請求項３】
サーバーケース(21)に複数のブレードサーバ(30)またはラックサーバ(31)を収納してなるサーバー本体(20)のサーバーケース(21)に収納されて、商用電源(50)の停電時と非停電時の両方においてサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に１５０Ｖないし４００Ｖの直流の動作電力を供給するサーバーの無停電電源装置であって、
商用電源(50)の停電時にサーバー本体(20)に動作電力を供給する定格電圧を６０Ｖ以下とする二次電池(1)と、この二次電池(1)に充電電力を供給すると共に、外部から入力される商用電源(50)を直流に変換してサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ(2)と、このＡＣ／ＤＣコンバータ(2)の出力電圧を前記二次電池(1)の充電電圧に降圧する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(3)と、停電時に前記二次電池(1)の電圧を昇圧してサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に供給する定電圧特性の昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)と、商用電源(50)の停電を検出して、前記昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)を動作状態に切り換える充放電制御回路(5)とを備え、
商用電源(50)が停電しない状態にあっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ(2)からサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に動作電力を供給し、商用電源(50)が停電する状態にあっては、前記充放電制御回路(5)が停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)を動作状態として、前記二次電池(1)からサーバー本体(20)の入力電源ライン(23)に動作電力を供給するようにしてなるサーバーの無停電電源装置。
【請求項４】
前記サーバーケース(21)に収納される１Ｕまたは２Ｕサイズの外装ケース(11)を備え、この外装ケース(11)に、前記二次電池(1)と、ＡＣ／ＤＣコンバータ(2)と、前記昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(4)と、前記降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ(3)と、充放電制御回路(5)とを内蔵してなる請求項３に記載されるサーバーの無停電電源装置。
【請求項５】
前記二次電池(1)の定格電圧が３０Ｖ以上であって６０Ｖ以下である請求項３または４に記載されるサーバーの無停電電源装置。
【請求項６】
前記二次電池(1)が、ニッケル水素電池とリチウムイオン電池のいずれかからなる複数の素電池(7)を直列に接続してなる請求項３ないし５のいずれかに記載されるサーバーの無停電電源装置。
【請求項７】
前記外装ケース(11)が、内部の空気を強制的に換気する冷却ファン(14)を備える請求項４に記載されるサーバーの無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として消費電力を１００ｋＷ以上とする大型のラック型サーバーと、このサーバーに収納されて停電時には所定の時間にわたってサーバーを動作状態とするサーバーとこのサーバーに収納される無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバーは、停電時に正常な動作を保証する必要がある。とくに、大型のサーバーは、膨大な情報を処理する用途に使用されることから、停電時においても正常な動作を保証することが極めて大切である。このことを実現するために、サーバーの外部に設置される無停電電源装置が開発されている（特許文献１参照）。この無停電電源装置は、鉛蓄電池などの二次電池を充電し、停電時には交流の商用電源に代わってサーバーに交流電力を供給する。この構造であって、１００ｋＷ以上の大型のサーバーに停電時に電力を供給する無停電電源装置は極めて大型となる。このため、大型のサーバーの無停電電源装置にあっては、コンピュータールームとは別室に、専用の部屋を設けて、ここに無停電電源装置を設置している。この構造は、無停電電源装置をサーバーに接続する配線が複雑になるばかりでなく、トータルの電力効率が悪くなる欠点もある。それは、停電時に、鉛蓄電池の電力をＤＣ／ＡＣインバータで商用電源と同じ交流に変換してサーバーに供給し、さらに、サーバーに内蔵される電源回路でもって、入力される交流を所定の電圧の直流に変換して電源ラインに供給しているからである。さらに、この構造の無停電電源装置は、サーバーのケースの外部に設置されるので、便利に使用できない欠点もある。
【０００３】
以上の欠点を解消するために、サーバーのサーバーケースの底部にセットできるバックアップ電源が開発されている（特許文献２参照）。
特許文献２のバックアップ電源を図１と図２に示している。これらの図のバックアップ電源１００は、装置電源１１０のＡＣ／ＤＣコンバータ１１１の出力側に接続されて、停電時に装置電源１１０の出力側に電力を供給する。この回路構成によると、二次電池１０１の直流を交流に変換することなく、昇圧チョッパ１０２で電源ライン１１２の直流電圧に昇圧して出力するので、二次電池１０１の利用効率を高くできる。このバックアップ電源１００は、装置電源１１０の出力電圧、すなわちサーバーに入力される電源ライン１１２の電圧を５１Ｖ〜５５Ｖとして、二次電池１０１の満充電電圧を４８Ｖに設定している。停電時には、二次電池１０１の電圧を昇圧チョッパ１０２で昇圧してサーバーの５１Ｖ〜５５Ｖの電源ライン１１２に供給している。この構造は、バックアップ電源をサーバーケースに収納して便利に使用できる特徴はあるが、停電しない状態と、停電状態とでサーバーに安定して同じ条件で動作電力を供給するのが難しい欠点がある。それは、停電時には、バックアップ電源１００の出力側に接続している出力ラインのリード線１２０を介して、装置電源１１０の出力側に電力を供給することから、リード線１２０の電圧降下を無視できなくなるからである。バックアップ電源１００の出力を７００Ｗ、電源ライン１１２の電圧が５１Ｖ〜５５Ｖであると、出力ラインのリード線１２０には１３Ａ〜１４Ａもの大きな電流が流れる。出力ラインのリード線１２０は、この電流に耐える太い配線を必要とし、さらに電流に比例して大きくなる電圧降下を無視できなくなる。このため、バックアップ電源の出力が大きくなるほど、この回路構成によっては、停電時にサーバーの安定な動作を保証するのが難しくなる。
【０００４】
さらに、以上のバックアップ電源１００は、複数台で複数の装置電源１１０に電力を供給するときには、図１に示すように、各々のバックアップ電源１００を独立して、装置電源１１０に接続する必要がある。図１は２台のバックアップ電源１００を、別々に独立して２台の装置電源１１０に接続している。すなわち、このバックアップ電源１００は、複数台の出力を並列に接続し、さらに複数の装置電源１１０も並列に接続して、サーバー全体に電力を供給できない。それは、バックアップ電源１００が昇圧チョッパ１０２を介して二次電池１０１の電圧を昇圧して、装置電源１１０に供給しているからである。昇圧チョッパは二次電池の電圧を昇圧して、出力電圧を一定の電圧に安定化できるが、出力電流を一定の電流に制限する定電流特性を実現できない。このため、複数のバックアップ電源を並列に接続すると、各々のバックアップ電源の出力電流を一定の範囲に制限しながらバランスよく出力できなくなる。各々のバックアップ電源の出力電流で許容される範囲に制限するために、各々のバックアップ電源に接続する装置電源を制限する必要がある。このバックアップ電源は、各々のバックアップ電源に接続する装置電源を特定しながら配線するので、電源回路の配線が複雑で難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４２４９５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、停電しない状態と、停電する状態の両方で無停電電源装置から安定してサーバーに電力を供給して、停電時にあってもサーバーを安定な動作状態にできるサーバーとこのサーバーに収納される無停電電源装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、無停電電源装置をサーバー本体に接続するリード線の配線を簡単にしながら、サーバーを常に安定して動作状態にできるサーバーとサーバーに収納される無停電電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のサーバーは、サーバーケース２１に複数のブレードサーバ３０またはラックサーバ３１を収納してなるサーバー本体２０と、このサーバー本体２０のサーバーケース２１に収納されて、商用電源５０の停電時と非停電時の両方においてサーバー本体２０の入力電源ライン２３に１５０Ｖないし４００Ｖの直流の動作電力を供給する無停電電源装置１０とを備えている。無停電電源装置１０は、商用電源５０の停電時にサーバー本体２０に動作電力を供給する定格電圧を６０Ｖ以下とする二次電池１と、この二次電池１に充電電力を供給すると共に、外部から入力される商用電源５０を直流に変換してサーバー本体２０の入力電源ライン２３に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ２と、このＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を二次電池１の充電電圧に降圧する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、停電時に二次電池１の電圧を昇圧してサーバー本体２０の入力電源ライン２３に供給する定電圧特性を有する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４と、商用電源５０の停電を検出して、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える充放電制御回路５とを備えている。サーバーは、商用電源５０が停電しない状態にあっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ２からサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給し、商用電源５０が停電する状態にあっては、充放電制御回路５が停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態として、二次電池１からサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給する。
【０００８】
本発明のサーバーは、複数の無停電電源装置１０を備えて、複数の無停電電源装置１０が入力電源ライン２３を並列に接続して複数のブレードサーバ３０またはラックサーバ３１に動作電力を供給することができる。
【０００９】
本発明のサーバーの無停電電源装置は、サーバーケース２１に複数のブレードサーバ３０またはラックサーバ３１を収納してなるサーバー本体２０のサーバーケース２１に収納されて、商用電源５０の停電時と非停電時の両方において、サーバー本体２０の入力電源ライン２３に１５０Ｖないし４００Ｖの直流の動作電力を供給する。無停電電源装置は、商用電源５０の停電時にサーバー本体２０に動作電力を供給する定格電圧を６０Ｖ以下とする二次電池１と、この二次電池１に充電電力を供給すると共に、外部から入力される商用電源５０を直流に変換してサーバー本体２０の入力電源ライン２３に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ２と、このＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を二次電池１の充電電圧に降圧する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、停電時に二次電池１の電圧を昇圧してサーバー本体２０の入力電源ライン２３に供給する定電圧特性の昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４と、商用電源５０の停電を検出して、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える充放電制御回路５とを備えている。無停電電源装置は、商用電源５０が停電しない状態にあっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ２からサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給し、商用電源５０が停電する状態にあっては、充放電制御回路５が停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態として、二次電池１からサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給する。
【００１０】
本発明のサーバーの無停電電源装置は、サーバーケース２１に収納される１Ｕまたは２Ｕサイズの外装ケース１１を備え、この外装ケース１１に、二次電池１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２と、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４と、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、充放電制御回路５とを内蔵することができる。
【００１１】
本発明のサーバーの無停電電源装置は、二次電池１の定格電圧を３０Ｖ以上であって６０Ｖ以下とすることができる。
【００１２】
本発明のサーバーの無停電電源装置は、二次電池１を、ニッケル水素電池とリチウムイオン電池のいずれかからなる複数の素電池７を直列に接続してなる二次電池１とすることができる。
【００１３】
本発明のサーバーの無停電電源装置は、外装ケース１１が、内部の空気を強制的に換気する冷却ファン１４を備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のサーバーと無停電電源装置は、サーバー本体のサーバーケースに無停電電源装置を収納して便利に使用できるにもかかわらず、停電しない状態と、停電する状態の両方で無停電電源装置から安定してサーバー本体に電力を供給して、停電時にあってもサーバーを安定な動作状態にできる特徴がある。それは、二次電池を備える無停電電源装置が、商用電源を入力電源ラインの電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備え、停電時には二次電池からサーバー本体に動作電力を供給して、停電しないときにはＡＣ／ＤＣコンバータからサーバー本体に動作電力を供給し、さらに、入力電源ラインの電圧を１５０Ｖないし４００Ｖと相当に高く設定しているからである。
【００１５】
さらに、以上のサーバーと無停電電源装置は、無停電電源装置をサーバー本体に接続するリード線の配線を簡単にしながら、サーバーを常に安定して動作状態にできる特徴も実現する。それは、入力電源ラインの電圧を１５０Ｖないし４００Ｖと高くすることに加えて、停電時と停電しない両方の状態において、無停電電源装置からサーバー本体に動作電力を供給し、さらに、停電時には定電圧・定電流特性を有する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータで二次電池の電圧を昇圧してサーバー本体の入力電源ラインに供給して動作状態とするからである。入力電源ラインを高くすることは、サーバー本体の消費電力に対する電流を小さくして、細いリード線で配線して電力ロスを少なくできる。このことは、リード線の配線を簡単にすることに効果がある。また、停電時と停電しない両方の状態で無停電電源装置からサーバー本体に動作電力を供給することは、停電時と停電しない両方で同じ状態で安定してサーバー本体に動作電力を供給できることに効果がある。さらに、停電時に定電圧・定電流特性を有する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを介して二次電池の電流をサーバー本体に供給することは、無停電電源装置から安定してサーバー本体に動作電力を供給することに効果がある。
【００１６】
また、本発明は、二次電池の電圧を６０Ｖ以下とするので、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータと昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータに使用する電子部品を耐電圧の低い安価なものが使用できる。耐電圧の低い素子は、オン抵抗が小さく、二次電池の電力を効率よくサーバー本体に供給できる。
【００１７】
とくに、本発明は、サーバーケースに複数の無停電電源装置を収納する使用状態においても、複数の無停電電源装置の出力を独立して各々のブレードサーバやラックサーバの入力電源ラインに接続する必要がなく、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータの出力側を並列に接続して、複数のブレードサーバやラックサーバに電力を供給できる。このため、この状態においても、電源ラインの配線を簡単にできる特徴がある。
【００１８】
また、本発明は、二次電池をニッケル水素電池とリチウムイオン電池のいずれかとすることで、無停電電源装置を小さく、軽く、充電容量を大きくして、サーバーのサーバーケースに便利に収納でき、しかも、大きな消費電力のサーバーの動作時間を長くできる。
【００１９】
また、本発明は、無停電電源装置の外装ケースに、内部の空気を冷却ファンで強制的に換気して冷却することで、無停電電源装置の温度上昇を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のバックアップ電源の概略構成図である。
【図２】図１に示すバックアップ電源の使用状態を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるサーバーの一例を示す斜視図である。
【図４】図３に示すサーバーの垂直断面図である。
【図５】図３に示すサーバーのブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかるサーバーのブロック図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかるサーバーのブロック図である。
【図８】図３に示すサーバーの無停電電源装置の斜視図である。
【図９】図８に示す無停電電源装置を背面から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのサーバーと無停電電源装置を例示するものであって、本発明はサーバーと無停電電源装置の構造や回路構成を以下のものに特定しない。
【００２２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２３】
図３ないし図５に示すサーバーは、サーバーケース２１に複数のブレードサーバ３０とラックサーバ３１を脱着自在にセットしているサーバー本体２０と、このサーバー本体２０のサーバーケース２１に収納されて、商用電源５０の停電時と非停電時の両方においてサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給する無停電電源装置１０とを備えている。
【００２４】
サーバー本体２０は、複数のブレードサーバ３０をエンクロージャー２２に収納して、エンクロージャー２２をサーバーケース２１に収納している。エンクロージャー２２は、複数のブレードサーバ３０を脱着自在にセットしている。図３と図４のエンクロージャー２２は、ブレードサーバ３０を複数段、すなわち２段に収納して、各段に複数列にブレードサーバ３０を収納できるようにしている。図のサーバーケース２１は、複数のブレードサーバ３０をセットしている複数のエンクロージャー２２を脱着自在にセットできる構造としている。さらに、サーバー本体２０は、エンクロージャー２２の下方であってサーバーケース２１の下部に、ラックサーバ３１を脱着自在にセットしている。ただ、サーバー本体は、ラックサーバを、サーバーケースの上部や中間部に収納することもできる。
【００２５】
さらに、サーバー本体２０は、サーバーケース２１の下部に、ブレードサーバ３０とラックサーバ３１に電力を供給する無停電電源装置１０を脱着自在に収納している。図に示すサーバー本体２０は、サーバーケース２１の下部に無停電電源装置１０を収納しているが、無停電電源装置はサーバーケースの上部であって、サーバーケースにセットされる複数のブレードサーバの上方に収納することも、サーバーケースの中間部であって、サーバーケースにセットされる複数のブレードサーバの中間に収納することもできる。無停電電源装置１０は、停電しない状態と、停電時の両方においてサーバー本体２０のブレードサーバ３０とラックサーバ３１に電力を供給して、所定の時間はサーバーを動作状態に保持する。無停電電源装置１０が、停電してからサーバーを動作状態に保持する時間は、サーバーを正常に終了処理できる時間よりも長く、たとえば２分間ないし１０分間とする。
【００２６】
図のサーバーケース２１は、エンクロージャー２２の下方に、複数の無停電電源装置１０を水平状態として多段に収納している。サーバーケース２１にセットされる無停電電源装置１０の数は、停電しない状態と、停電する両方の状態でサーバー本体２０を動作状態にできる個数に設定される。１台の無停電電源装置１０の出力がサーバー本体２０の消費電力よりも小さい状態にあっては、複数の無停電電源装置１０がサーバーケース２１にセットされる。セットされる複数の無停電電源装置１０は、出力側を並列に接続して、サーバー本体２０に電力を供給して、サーバー本体２０を動作状態とする。たとえば、消費電力を１０ｋＷとするサーバー本体２０は、出力を２．５ｋＷとする４台以上の無停電電源装置１０をサーバーケース２１にセットして使用する。
【００２７】
複数の無停電電源装置１０を備えるサーバーは、図５に示すように、各々の無停電電源装置の出力を並列に接続すると共に、サーバー本体２０に設けられた複数の入力電源ライン２３も並列に接続している。すなわち、複数の無停電電源装置１０の出力を独立して各々の入力電源ライン２３に接続することなく、無停電電源装置１０の出力側を並列に接続して、複数の入力電源ライン２３に電力を供給している。複数の無停電電源装置１０の出力を並列に接続して、複数の入力電源ライン２３に安定して電力供給できるのは、詳細には後述するが、無停電電源装置１０の出力に定電流特性を持たせているからである。この構造は、複数の無停電電源装置１０の出力と複数の入力電源ライン２３とを、１つの接続ライン２５で接続できるので、配線を簡単にできる特徴がある。
【００２８】
無停電電源装置１０は、サーバーケース２１に脱着自在にセットされる外装ケース１１の背面に接続部１２を設けている。図の無停電電源装置１０は、外装ケース１１を、サーバーケース２１に脱着自在にセットできる１Ｕサイズとしている。ただ、無停電電源装置の外装ケースは、２Ｕサイズとすることもできる。接続部１２は、外装ケース１１をサーバーケース２１の所定の位置にセットする状態で、無停電電源装置１０の出力と通信ラインをサーバー本体２０に接続する。
【００２９】
さらに、サーバーケース２１は、図４と図５に示すように、セットされるブレードサーバ３０やラックサーバ３１、あるいは無停電電源装置１０に接続されるバスラインや通信ラインや入力電源ライン２３等を設けているコネクトベイ４０を背面に備えている。サーバーケース２１の定位置にセットされるブレードサーバ３０やラックサーバ３１、あるいは無停電電源装置１０は、定位置にセットされる状態で、コネクトベイ４０に接続される接続端子やコネクタからなる接続部３２、１２を設けており、この接続部３２、１２を介してコネクトベイ４０に接続される。
【００３０】
図５は、サーバーのブロック図を示している。この図に示すサーバーは、複数のブレードサーバ３０とラックサーバ３１を有するサーバー本体２０と、商用電源５０の停電時と非停電時の両方においてサーバー本体２０の入力電源ライン２３に１５０Ｖないし４００Ｖの直流の動作電力を供給する無停電電源装置１０とを備える。サーバー本体２０は、入力電源ライン２３に供給される１５０Ｖないし４００Ｖの直流を、サーバー本体２０の電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２４を備えている。サーバー本体２０のＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、各々のブレードサーバ３０とラックサーバ３１に実装されて、入力電源ライン２３の電圧を、各々の電子回路の電源電圧である、たとえば１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖ、１Ｖ等に変換する。
【００３１】
無停電電源装置１０は、商用電源５０の停電時にサーバー本体２０に動作電力を供給する定格電圧を６０Ｖ以下とする二次電池１と、この二次電池１に充電電力を供給すると共に、外部から入力される商用電源５０を直流に変換してサーバー本体２０の入力電源ライン２３に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ２と、このＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を二次電池１の充電電圧に降圧する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、停電時に動作状態となって二次電池１の電圧を昇圧してサーバーの入力電源ライン２３に供給する定電圧・定電流特性を有する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４と、商用電源５０の停電を検出して、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える充放電制御回路５とを備える。
【００３２】
以上の無停電電源装置１０は、商用電源５０が停電しない状態にあっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ２からサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給し、商用電源５０が停電する状態にあっては、充放電制御回路５が停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態として、二次電池１からサーバー本体２０の入力電源ライン２３に動作電力を供給する。
【００３３】
二次電池１は、複数の素電池７を直列に接続して、定格電圧を６０Ｖよりも低く、たとえば４３Ｖに設定している。二次電池の電圧が６０Ｖを超えると、ＤＣ／ＤＣコンバータに使用する半導体スイッチング素子に高耐圧のものを使用する必要がある。高耐電圧のスイッチング素子は、部品コストが高くなることに加えて、オン抵抗が大きくなって電力ロスが大きくなる。スイッチング素子の電力ロスは、二次電池の電力効率を低下して、入力電源ラインへの出力を制限する。このため、二次電池の定格電圧は、６０Ｖよりも低くする。ただ、二次電池の電圧を低くすると電流が大きくなるので、好ましくは３０Ｖよりも高く、理想的には３５Ｖよりも高くする。
【００３４】
二次電池１の素電池７には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池を使用する。二次電池は、素電池をニッケル水素電池とする無停電電源装置においては、３６個の素電池を直列に接続して電源電圧を４３Ｖにできる。さらに、二次電池は、並列に接続する素電池の数を多くして電流容量を大きくできる。二次電池１は、たとえば２．５ｋＷの電力を、２分間から１０分間連続してサーバー本体２０の入力電源ライン２３に出力できるように、直列と並列に接続する素電池７の個数を調整する。
【００３５】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、商用電源５０の交流を、たとえば３６０Ｖないし３８０Ｖの直流に変換して出力する定電圧・定電流特性のある電源回路である。ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、停電しない状態でサーバー本体２０に電力を供給する。したがって、Ａ／Ｄコンバータの出力は、サーバー本体２０の消費電力を考慮して特定される。たとえば、消費電力を１０ｋＷとするサーバー本体２０のサーバーケース２１に、４台の無停電電源装置１０がセットされる装置にあっては、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力を２．５ｋＷよりも大きくする。ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、入力電源ライン２３への出力側に、逆流を阻止するダイオード８を接続している。
【００３６】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、その出力で二次電池１を充電する。二次電池１は急速充電する必要はなく、たとえば、１Ａ以下の小さい電流で充電する。さらに、二次電池１は、入力電源ライン２３の電圧を降圧して充電されることから、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が二次電池１の充電に使用する電流は、二次電池１の充電電流よりも小さくなる。たとえば、４３Ｖの二次電池１を１Ａの電流で充電するとき、入力電源ライン２３の電圧が３８０Ｖであれば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が二次電池１を充電するの電流は、約０．１Ａと極めて小さくなる。したがって、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、主としてサーバー本体２０を動作させる電力を考慮して出力が特定される。
【００３７】
降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、サーバーの入力電源ライン２３に供給される直流を二次電池１の充電電圧に降圧して出力する。降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、二次電池１を好ましい条件で充電する特性を有する。ニッケル水素電池は一定の電流で充電され、リチウムイオン電池は電流と電圧を制限して充電される。したがって、素電池７をニッケル水素電池とする無停電電源装置１０は、定電流特性のある降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３で二次電池１を充電する。素電池７をリチウムイオン電池とする無停電電源装置１０は、定電圧・定電流特性のある降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３で二次電池１を充電する。降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電流は、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４に比較してその出力が極めて小さく、たとえば０．５Ａ〜１Ａに設定される。二次電池１を時間をかけて充電できるからである。出力電流の小さい降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、小さくて発熱を少なくできる。降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、充放電制御回路５に制御されて、二次電池１を所定の残容量、たとえば８０％〜１００％に保持する。この降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、たとえば、二次電池１の残容量が８０％まで低下すると動作状態となって二次電池１の充電を開始し、二次電池１の残容量が１００％になると動作を停止して、二次電池１の充電を停止する。この動作を繰り返して、二次電池１を所定の残容量に保持する。
【００３８】
昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、二次電池１の電圧を入力電源ライン２３の電圧に昇圧して出力する。昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、定電圧・定電流特性を有し、出力する電圧を一定の電圧に安定化し、かつ出力電流を一定の電流に制限する。たとえば、停電時の出力を２．５ｋＷとする無停電電源装置１０の昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、出力電圧を３６０Ｖないし３８０Ｖに安定化し、さらに出力電流を７Ａに制限して、出力を一定の範囲に制限する。昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、充放電制御回路５に制御されて、停電時に動作状態となって、二次電池１の電圧を昇圧して入力電源ライン２３に出力する。商用電源５０が停電しない状態においては、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は充放電制御回路５で動作しない状態に保持されて、それ自体で電力を消費しない。昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、出力側に逆流を阻止するダイオード９を接続している。
【００３９】
充放電制御回路５は、二次電池１の残容量を検出し、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作状態を制御し、あるいは降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に設けている充電スイッチを制御して、二次電池１の残容量を常に設定範囲に保持する。時間が経過して二次電池１が放電されて残容量が設定範囲よりも小さくなると、充放電制御回路５は、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３を動作状態とし、あるいは降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続している充電スイッチをオンに切り換えて二次電池１を充電し、残容量に設定値になると、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作を停止し、あるいは降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３を動作状態としながら、充電スイッチをオフに切り換えて、充電を停止する。
【００４０】
また、充放電制御回路５は、二次電池１の過放電を防止するように昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４も制御する。停電して、二次電池１を放電してサーバーに電力を供給する状態で、二次電池１の残容量が最低容量まで減少すると、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止して二次電池１の放電を停止する。
【００４１】
充放電制御回路５は、商用電源５０が停電したことを検出すると、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える。充放電制御回路５は、停電しない状態においては、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態としない。すなわち、非停電時において、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は非動作状態にあって、電力を消費しない状態に保持される。動作状態にある昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、たとえ無負荷の状態にあっても相当な電力を消費する。たとえば、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４が、無負荷の状態において定格出力の５％の電力を消費するとしても、定格出力を２．５ｋＷとするものにあっては、無負荷の動作状態において１２５Ｗの電力を消費する。この電力は動作状態において常に消費されて無駄に電力を消費する。この弊害を防止するために、充放電制御回路５は、商用電源５０が停電して、二次電池１から入力電源ライン２３に直流を出力するときにのみ、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える。動作状態に切り換えられた昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、二次電池１の電圧を昇圧して、サーバーの入力電源ライン２３に供給して動作状態を保持する。
【００４２】
昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、商用電源５０が停電して、サーバーの入力電源ライン２３の電圧が低下したことを検出して、動作状態に切り換えられるのではない。充放電制御回路５は、停電を検出して昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換える。したがって、無停電電源装置１０は、商用電源５０の停電を検出する停電検出回路６を備える。
【００４３】
充放電制御回路５は、商用電源５０の停電を速やかに検出して、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を速やかに動作状態に切り換える。商用電源５０が停電して入力電源ライン２３を所定の電圧に保持できなくなると、停電時にサーバー本体２０を安定して動作状態にできない。無停電電源装置１０は、停電して入力電源ライン２３の電圧が設定値まで低下するより先に昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換えて、二次電池１から入力電源ライン２３に電力を供給する。すなわち、入力電源ライン２３の電圧がサーバーを正常に動作できる最低電圧に低下する以前に、充放電制御回路５が昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４を動作状態に切り換えて、二次電池１から入力電源ライン２３に電力を供給して、サーバーを停電後においても動作状態に保持する。停電して動作状態になった昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４は、二次電池１からサーバーの入力電源ライン２３に動作電力を供給する。この状態で、サーバーは終了処理などの所定の処理をして電源をオフに切り換える。二次電池１は、サーバーが終了処理などの所定の処理を完了するまで、入力電源ライン２３に動作電圧を供給する。サーバーが所定の処理を終了して電源をオフに切り換えた後、充放電制御回路５は、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止し、あるいは二次電池１の残容量が最低容量よりも少なくなると、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止する。
【００４４】
充放電制御回路５は、停電を検出した後は、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３も動作しない状態に切り換える。降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４に比較して出力が相当に小さいので、無負荷状態の消費電力は小さい。たとえば、４３Ｖの二次電池１を１Ａで充電する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は定格出力が４３Ｗと相当に小さい。このため、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の無負荷における消費電力も相当に小さくなる。たとえば、無負荷で定格出力の１０％の電力を消費するとしても、４．３Ｗの電力を消費するに過ぎない。ただ、この降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３が停電時に動作状態になると、わずかであっても電力を消費する。また、停電時には、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３が動作状態となって二次電池１を充電することはないので、充放電制御回路５は、停電を検出するときには、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３を動作しない状態に切り換える。ただ、停電してサーバーに電力を供給する時間は、たとえば２分間から１０分間と短いので、この間に降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３を動作状態とすることもできる。
【００４５】
停電検出回路６は、図示しないが、商用電源５０の交流を、積分回路又は微分回路でもって、商用電源５０に対して９０度位相のずれた変相信号とし、この変相信号と、交流電源である商用電源５０から入力される入力信号の両方を別々に二乗回路で二乗し、各々の二乗回路の出力を加算回路で加算することで、商用電源５０の停電を速やかに検出できる。
この停電検出回路６は、商用電源５０から入力される入力信号をωとするとき、以下の式を実現して、Ａ２の電圧の直流を出力する。すなわち、交流を入力して直流を出力する。この式においてＡは、商用電源５０のピーク電圧となる。
（Ａｓｉｎω）２＋（Ａｃｏｓω）２＝Ａ２  が成立する。
この停電検出回路６は、商用電源５０が入力される状態では、加算回路が一定の直流電圧（Ａ２）を出力するが、停電して商用電源５０の入力波形がサイン波からずれると、出力電圧が直ちに変化して、停電を検出できる。すなわち、入力される商用電源５０が所定の周期で所定の電圧となるサインカーブに沿って変化しているかどうかを瞬時に判定して停電を検出する。停電検出回路６は、商用電源５０が停電したことを検出すると、充放電制御回路５に停電信号を出力する。
【００４６】
図５に示す無停電電源装置１０は、商用電源５０の停電を検出する停電検出回路６を内蔵しており、商用電源５０から入力される入力信号から商用電源５０の停電を検出して充放電制御回路５に出力している。ただ、停電検出回路は、必ずしも無停電電源装置に内蔵することなく、無停電電源装置の外部に設けて、この停電検出回路からの停電信号を各々の無停電電源装置に出力して商用電源の停電を検出することもできる。この停電検出回路６０は、図６と図７に示すように、商用電源５０に直接に接続して停電を検出する回路とすることができる。この停電検出回路６０は、図示しないが、商用電源５０のコンセントにプラグを介して接続されて、商用電源５０の停電時には、商用電源５０が停電したことを検出して停電信号を出力する。停電検出回路６０からの停電信号は、図６に示すように、通信ライン６１を介して無停電電源装置１０の充放電制御回路５に入力し、あるいは、図７に示すように、無線信号として無停電電源装置１０の充放電制御回路５に伝送される。図７の無停電電源装置１０は、停電検出回路６０から送信される無線信号を受信する受信器６２を内蔵しており、この受信器６２で無線信号を受信して充放電制御回路５に入力している。ただ、停電検出回路から送信される無線信号は、図示しないが、サーバー側で受信した後、通信ラインを介して無停電電源装置の充放電制御回路に入力することもできる。以上の構造は、各々の無停電電源装置に停電検出回路を設けることなく、ひとつの停電検出回路からの停電信号でもって複数の無停電電源装置に商用電源の停電を伝送できる。
【００４７】
図８と図９は、無停電電源装置１０を示している。この無停電電源装置１０は、外装ケース１１の前方に、複数の素電池７からなる二次電池１を、後方にＡＣ／ＤＣコンバータ２と降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４とを内蔵している。充放電制御回路５は、内蔵される回路基板１３に実装される。図の無停電電源装置１０は、外装ケース１１の背面に冷却ファン１４を設けて、冷却ファン１４でもって内蔵する発熱部品、たとえば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２や降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ３や昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４のスイッチング素子のＦＥＴ、整流用のダイオード、二次電池１などに強制送風して冷却する。外装ケース１１は、背面の冷却ファン１４が吸入する空気、あるいは排気する空気を通過させる多数の貫通孔１６を前面パネル１５に設けている。この無停電電源装置１０は、内部の空気を冷却ファン１４で強制的に換気して、無停電電源装置１０の温度上昇を少なくできる。
【符号の説明】
【００４８】
１…二次電池
２…ＡＣ／ＤＣコンバータ
３…降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ
４…昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ
５…充放電制御回路
６…停電検出回路
７…素電池
８…ダイオード
９…ダイオード
１０…無停電電源装置
１１…外装ケース
１２…接続部
１３…回路基板
１４…冷却ファン
１５…前面パネル
１６…貫通孔
２０…サーバー本体
２１…サーバーケース
２２…エンクロージャー
２３…入力電源ライン
２４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５…接続ライン
３０…ブレードサーバ
３１…ラックサーバ
３２…接続部
４０…コネクトベイ
５０…商用電源
６０…停電検出回路
６１…通信ライン
６２…受信器
１００…バックアップ電源
１０１…二次電池
１０２…昇圧チョッパ
１１０…装置電源
１１１…ＡＣ／ＤＣコンバータ
１１２…電源ライン
１２０…リード線
【図１】
2011125124.tif 000003
【図２】
2011125124.tif 000004
【図３】
2011125124.tif 000005
【図４】
2011125124.tif 000006
【図５】
2011125124.tif 000007
【図６】
2011125124.tif 000008
【図７】
2011125124.tif 000009
【図８】
2011125124.tif 000010
【図９】
2011125124.tif 000011