(57)【要約】【課題】電力供給先の消費電力に応じた数だけ稼働するＰＳＵを備えた電源装置において、稼働するＰＳＵを適切なタイミングにより切り換えること【解決手段】電源装置１００は、電力供給先の消費電力に応じた数量だけ稼働するように制御された少なくとも１以上の電源ユニット１１１、１２１、１３１を備える。電流検出手段１６０は、各電源ユニットから出力された電流の総計を算出する。タイマ制御回路１６０は、電流検出手段１６０が算出した電流の総計に基づいて稼働する電源ユニットを切り換える周期を算出する。【選択図】図５
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【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から出力された総電流量を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段が検出した総電流量に基づいて、稼働する電源ユニットを切り換える周期を算出するタイマ制御回路と、
前記タイマ制御回路が算出した周期毎に稼働する前記電源ユニットを切り換える切り替え手段と、を備える電源装置。
【請求項２】
前記電源検出手段により検出された総電流量が多い場合、前記タイマ制御回路は稼働する電源ユニットを切り換える周期を長く設定し、
前記電源検出手段により検出された総電流量が少ない場合、前記タイマ制御回路は稼働する電源ユニットを切り換える周期を短く設定することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記切り替え手段は、休止中であった第１の電源ユニットを稼働させた後に、稼働中であった第２の電源ユニットを休止させることにより前記切り替えを行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
複数の電源ユニットを稼働させる稼働ステップと、
前記複数の電源ユニットから出力された総電流量を検出する検出ステップと、
前記電流検出手段が検出した総電流量に基づいて、稼働する電源ユニットを切り換える周期を算出する周期算出ステップと、
前記タイマ制御回路が算出した周期毎に稼働する前記電源ユニットを切り換える切り替えステップと、を備える電力供給方法。
【請求項５】
前記検出ステップにおいて検出された総電流量が多い場合、稼働する電源ユニットを切り換える周期を長く設定し、
前記検出ステップにおいて検出された総電流量が少ない場合、稼働する電源ユニットを切り換える周期を短く設定することを特徴とする請求項４に記載の電力供給方法。
【請求項６】
前記切り替えステップにおいて、休止中であった第１の電源ユニットを稼働させた後に、稼働中であった第２の電源ユニットを休止させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置、及び電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit, 中央演算装置）をはじめとする負荷に対して電力を供給するＰＳＵ（Power Supply Unit, 電源ユニット）が広く用いられている。ＰＳＵは、負荷に直流電力を供給するためのＡＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換機能を備えたものが知られている。
【０００３】
一般にサーバマシン等の機器は、複数のＰＳＵを搭載することが可能である。負荷の消費電力に応じて動作するＰＳＵの数を限定する場合、サーバマシンはＰＳＵのサーバマシン内での物理的な搭載位置に応じて各ＰＳＵを動作させるか否かを決定する。ここで、ＰＳＵの動作数の変更は、システム起動実行時またはシステム停止時などの限られたタイミングで行うことが一般であった。
【０００４】
特許文献１には、負荷の消費電力に応じて最適な数量のＰＳＵを動作させることができる電力装置が開示されている。特許文献１に記載の電力装置は、負荷の消費電力を測定し、当該消費電力に応じて各ＰＳＵに動作命令を行う制御部を備える。制御部による稼働ＰＳＵの制御より、負荷に応じた適切な数のＰＳＵを動作させることができる。
【０００５】
特許文献２には、負荷の消費電力に応じた数の電源ユニットを稼働させる電源装置が開示されている。当該電源装置では、負荷の電力消費量と、各電源ユニットの定格電流値を基に稼働させる電源ユニットの数を計算し、必要な数の電源ユニットを稼働させる。また、全ての電源ユニットの稼働率が平均化するように、稼働させる電源ユニットを定期的に切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７１７１１号公報
【特許文献２】特開平１０−２０１０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の技術には以下の問題がある。特許文献１に記載の電力装置では、負荷の消費電力に応じた数のＰＳＵを稼働することができるが、どのＰＳＵを稼働させるかについての記載がない。そのため、特定のＰＳＵの稼働率が高くなってしまい、当該ＰＳＵの故障頻度が高くなってしまう恐れがある。
【０００８】
特許文献２に記載の電源装置では、負荷の消費電力に応じた数量の電源ユニットを稼働させつつ、各電源ユニットの稼働率を平均化することが可能である。しかし当該電源装置によっても以下の問題が生じる。少数の電源ユニットによる電力供給量により負荷が消費する電力を提供できる状況下において、稼働する電源ユニットの切り替え頻度が低い場合、特定の電源ユニットの稼働率が高くなってしまうという問題が生じる。また負荷の消費電力が多いために多数の電源ユニットによる電源供給が必要な状況下において、稼働する電源ユニットの切り替え頻度が高い場合、電源ユニットの稼働率がほぼ平均化されているにもかかわらず稼働する電源ユニットを頻繁に切り換えることになる。稼働する電源ユニットの頻繁な切り替えは、稼働する電源ユニットの停止及び停止中の電源ユニットの再開を伴うため、負荷に対する供給電源が不安定になる恐れがある。これにより、当該電源装置を用いるシステムの障害につながる恐れがある。
【０００９】
すなわち、特許文献２に記載の技術では、電源ユニットの切り替え周期が適切でない場合、一部の電源ユニットの負荷が高くなる恐れ、または頻繁な電源ユニットの切り替えによるシステム障害の恐れがある。また特許文献２には、稼働する電源ユニットを切り換える周期についての記載がない。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、稼働するＰＳＵを適切なタイミングにより切り換えることができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかる電源装置の一態様は、複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから出力された総電流量を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が検出した総電流量に基づいて、稼働する電源ユニットを切り換える周期を算出するタイマ制御回路と、前記タイマ制御回路が算出した周期毎に稼働する前記電源ユニットを切り換える切り替え手段と、を備えるものである。
【００１２】
本発明にかかる電源供給方法の一態様は、複数の電源ユニットを稼働させる稼働ステップと、前記複数の電源ユニットから出力された総電流量を検出する検出ステップと、前記電流検出手段が検出した総電流量に基づいて、稼働する電源ユニットを切り換える周期を算出する周期算出ステップと、前記タイマ制御回路が算出した周期毎に稼働する前記電源ユニットを切り換える切り替えステップと、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、稼働するＰＳＵを適切なタイミングにより切り換えることができる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるＰＳＵの詳細を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる各ＰＳＵに設定された出力電圧と、ＰＳＵの稼働数の関係を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる電源装置において稼働するＰＳＵを切り換えるタイミングを概念的に示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を用いて本実施の形態１にかかる電源装置を含むコンピュータシステムの構成について説明する。コンピュータシステム１は、電源装置１００と、負荷２００と、を備え、外部の交流電源３００からＡＣ電源が供給される構成である。
【００１６】
電源装置１００は、直流電力供給部１１０と、直流電力供給部１２０と、直流電力供給部１３０と、直流電力供給部１４０と、直流電力供給部１５０と、電流値検出回路１６０と、出力電圧設定回路１７０と、タイマ制御回路１８０と、抵抗値設定回路１９０と、を備える。
【００１７】
直流電力供給部１１０は、ＰＳＵ（Power Supply Unit, 電源ユニット）１１１と、ダイオード１１３と、可変抵抗１１４とを備える。同様に直流電力供給部１２０は、ＰＳＵ（Power Supply Unit, 電源ユニット）１２１と、ダイオード１２３と、可変抵抗１２４とを備える。直流電力供給部１３０は、ＰＳＵ（Power Supply Unit, 電源ユニット）１３１と、ダイオード１３３と、可変抵抗１３４とを備える。直流電力供給部１４０は、ＰＳＵ（Power Supply Unit, 電源ユニット）１４１と、ダイオード１４３と、可変抵抗１４４とを備える。直流電力供給部１５０は、ＰＳＵ（Power Supply Unit, 電源ユニット）１５１と、ダイオード１５３と、可変抵抗１５４とを備える。直流電力供給部１１０〜１５０は、全て同じ構成である。なお、電源装置１００は、直流電力供給部を任意の数だけ備えることが可能な構成である。
【００１８】
ＰＳＵ１１１は、負荷２００に電力を供給するための処理ユニットである。ＰＳＵ１１１は、入力されたＡＣ電力をＤＣ電力に変換してＤＣ電力を出力する。ＰＳＵ１１１は内部に電圧設定回路１１２を備える。ＰＳＵ１１１の内部詳細を図２に示す。
【００１９】
図２に示すようにＰＳＵ１１１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１１１と、出力電圧可変回路１１１２と、電圧設定保持回路１１２とを備える。ＡＣ／ＤＣ変換回路１１１１は、交流電源３００から入力されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、ＤＣ電力を電圧可変回路１１１２に出力する。電圧設定保持回路１１２は、出力電圧設定回路１７０から入力された設定電圧の値を保持し、当該設定電圧の値を出力電圧可変回路１１１２に出力する。出力電圧可変回路１１１２は、ＤＣ電力を電圧設定保持回路１１２から入力された設定電圧に調整し、調整したＤＣ電力を出力する。
【００２０】
ダイオード１１３は、Ｖ１１の電位と、Ｖ１２の電位とが同じ値またはＶ１２の電位が大きい場合に電流を供給する整流素子である。ダイオード１１３は、ＰＳＵ１１２側にアノードが接続され、可変抵抗１１４側にカソードが接続される。
【００２１】
可変抵抗１１４は、抵抗値設定回路１９０からの出力を基に抵抗値を変更可能な電気抵抗である。
【００２２】
電流値検出回路１６０は、負荷２００に供給する直流電流の電流値を検出するための回路である。ここで、ＰＳＵ（ＰＳＵ１１１〜ＰＳＵ１ｎ１、ｎは自然数であり、図１の例ではｎ＝５である。）の稼働数が多いほど、電力値検出回路１６０が検出する電流値は大きくなる。電流値検出回路１６０は、検出した電流値をタイマ制御回路１８０に出力する。なお、電流値検出回路１６０は、検出した電流値を常時タイマ制御回路１８０に出力してもよいし、一定周期毎にタイマ制御回路１８０に出力してもよい。
【００２３】
出力電圧設定回路１７０は、タイマ制御回路１８０から入力されたタイミングで各ＰＳＵ（ＰＳＵ１１１〜ＰＳＵ１ｎ１）に対して出力すべき定格電圧を指示する指示信号を出力する。出力電圧設定回路１７０は、各ＰＳＵに対して定格電圧を指示することによって、稼働するＰＳＵを切り換える切り替え手段として動作する。
【００２４】
タイマ制御回路１８０は、電流検出回路１６０が出力した総電流量に基づいて、稼働する電源ユニット（ＰＳＵ）を切り換える周期を算出する回路である。タイマ制御回路１８０は、電流値検出回路１６０から検出した電流値が入力される。タイマ制御回路１８０は、入力された電流値に基づいて、出力電圧設定回路１７０と抵抗値設定回路１９０とに指示信号を出すタイミングを算出する。すなわち、出力電圧設定回路１７０が各ＰＳＵに定格電圧の変更を指示する指示信号を出力するタイミングと、抵抗値設定回路１９０が各可変抵抗（１１４〜１ｎ４、ｎは自然数であり、図１の例ではｎ＝５である。）に抵抗値の変更を指示する指示信号を出力するタイミングを算出する。当該タイミングの算出方法については図４を用いて後述する。
【００２５】
抵抗値設定回路１９０は、各可変抵抗（１１４〜１ｎ４）の抵抗値の設定を指示する。抵抗値設定回路１９０は、タイマ制御回路１８０から抵抗値の設定を行うタイミングが指示される。
【００２６】
負荷２００は、電源装置１００からのＤＣ電力の供給をうけて稼働する処理部であり、例えば、プロセッサ２１０と、メモリ２２０と、を備える。交流電源３００は、コンピュータシステム１に外部からＡＣ電力を供給するための商用電源である。
【００２７】
以上の構成からなるコンピュータシステムにおいて、電源装置１００による負荷２００への電力供給動作について説明する。出力電圧設定回路１７０は、タイマ制御回路１８０により指示されたタイミングで各ＰＳＵ内の電圧設定保持回路１ｎ２に各ＰＳＵが出力する出力電圧の指示を行う。ここで、出力電圧設定回路１７０は、各ＰＳＵの出力電圧に差が生じるような設定を行う。各ＰＳＵ（１１１〜１５１）に対して設定する出力電圧をＶｎ（ｎは自然数。）とする場合、たとえば、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５となるように出力電圧を設定する。
【００２８】
出力電圧設定回路１７０は、タイマ制御回路１８０により指示されたタイミングで上述の出力電圧の比率を変更する。たとえば、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５という出力電圧を設定していた場合、タイマ制御回路１８０によって指示されたタイミングでＶ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５＞Ｖ１という出力電圧になるように設定を変更する。
【００２９】
負荷２００の消費電力が十分小さい場合、出力電圧が一番高く設定されたＰＳＵのみが負荷２００に電力を供給する。たとえば、出力電圧が一番高く設定されたＰＳＵがＰＳＵ１１１である場合、ＰＳＵ１１１のみが負荷２００に電力を供給する。以下に、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５という関係で出力電圧が設定されていた場合における当該電力の供給の詳細を述べる。なお、前述の電圧設定保持回路１１２の動作により、可変抵抗１１４のアノード側の電位Ｖ１１は、Ｖ１と等しくなる。同様に電位Ｖ２１はＶ２と等しくなる。電位Ｖ３１はＶ３と等しくなる。電位Ｖ４１はＶ４と等しくなる。電位Ｖ５１はＶ５と等しくなる。
【００３０】
負荷２００の消費電力が十分小さい場合、ＰＳＵ１１１から出力される出力電流値（Ｉ１）も小さくなる。そのため、可変抵抗１１４による電圧降下の影響も少なくなる。ここで
Ｖ２１の電位  ＜  Ｖ１２の電位  （Ｖ１１の電位  −  Ｉ１・Ｒ１）
という関係となる場合、ダイオード１２３は電流を遮断する状態となる。そのため、ＰＳＵ１２１からの電力供給は行われない。同様にＰＳＵ１３１、ＰＳＵ１４１、ＰＳＵ１５１からの電力供給は行われない。
【００３１】
負荷２００の消費電力が徐々に増加した場合、ＰＳＵ１１１から出力される出力電流値（Ｉ１）も増加する。ここで
Ｖ２１の電位  ＞＝  Ｖ１２の電位  （Ｖ１１の電位  −  Ｉ１・Ｒ１）
という状態となった場合、ダイオード１２３は電流を供給する状態となる。そのため、ＰＳＵ１２１からの電力供給も開始される。以後、負荷２００の消費電力が増加するたびに、ダイオード１ｎ３が電流を供給する状態となり、各ＰＳＵからの電力供給が順次開始される。
【００３２】
図３は、各ＰＳＵに設定された出力電圧と、ＰＳＵの稼働数の関係を示す図である。図３に示すように、負荷２００の消費電力の増加により、出力電圧が大きい値に設定されたＰＳＵから順に負荷２００に電力を供給する。
【００３３】
続いて、タイマ制御回路１８０による各ＰＳＵに対する出力電力指示の切り替え動作について説明する。図４は、電流値検出回路１６０が検出した電流値と、各ＰＳＵに対する出力電圧の指示との関係を示す図である。
【００３４】
図４に示すように電流値検出回路１６０が検出した電流値が大きい場合、各ＰＳＵの出力電圧の指示を変更する周期を長くする。すなわち、設定した各ＰＳＵの出力電圧の関係（例えばＶ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５）を頻繁に変更することはしない。一方、電流値検出回路１６０が検出した電流値が小さい場合、各ＰＳＵの出力電圧を変更する周期を短くする。すなわち、各ＰＳＵの出力電圧の関係（例えばＶ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５）を頻繁に変更する。ここで、電流値検出回路１６０が検出する電流値は、稼働するＰＳＵの数に応じて大きくなる。図１の例では、５つのＰＳＵが稼働している場合、電流値検出回路１６０が検出する電流値は大きくなる。そのため、ＰＳＵの稼働率が高いほどタイマ制御回路１８０による各ＰＳＵに対する出力電圧の変更指示の周期は長くなる。一方、ＰＳＵの稼働率が低いほどタイマ制御回路１８０による各ＰＳＵに対する出力電圧の変更指示の周期は短くなる。
【００３５】
各ＰＳＵに対する出力電圧の変更指示の周期の算出は、例えば、電流値検出回路１６０が検出した電流値と、当該指示周期と、の関係を具体的に定めておくことで算出できる。たとえば、「電流値がｘアンペアである場合、切り替え周期を２ｘ秒とする」というような関係を定めておくことにより算出可能である。
【００３６】
タイマ制御回路１８０は算出した周期を出力電圧設定回路１７０に通知する。出力電圧設定回路１７０は、タイマ制御回路１８０から入力された周期により各ＰＳＵの出力電圧の関係を変更する。ここで、出力電圧設定回路１７０による各ＰＳＵの出力電圧の変更は、出力電圧を上げるＰＳＵから順に変更指示を行うことが望ましい。たとえば、各ＰＳＵの出力電圧の関係を Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５ からＶ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５＞Ｖ１ に変更する場合、出力電圧設定回路１７０は、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の出力電圧の増加を指示した後に、Ｖ１の出力電圧の低下を指示することが望ましい。ＰＳＵの出力電圧の増加をはじめに指示することにより、出力電圧が増加したＰＳＵに接続する各ダイオードが電流を供給する状態に移行する、または電流を遮断する状態を維持するように制御される。このようなダイオードの制御により、負荷２００に対する電力供給が過剰な状態となる。すなわち、負荷２００に対する電力供給が不十分となり、負荷２００を含むシステムが不安定になる恐れが軽減される。
【００３７】
続いて、本実施の形態にかかる電源装置の効果について説明する。上述の処理のように、電源装置１００は稼働中のＰＳＵ１ｎ１から出力された総電流量を検出する。タイマ制御回路１８０は、当該総電流量に基づいて稼働するＰＳＵ１ｎ１を切り換える周期を算出する。すなわち、タイマ制御回路１８０は、総電力量が多い場合に前記タイマ制御回路は稼働する電源ユニットを切り換える周期を長く設定し、総電力量が少ない場合に前記タイマ制御回路は稼働する電源ユニットを切り換える周期を短く設定する。これにより、稼働するＰＳＵを適切なタイミングにより切り換えることができ、一部の電源ユニットの負荷が高くなる恐れ、及び頻繁な電源ユニットの切り替えによるシステム障害の恐れが軽減される。
【００３８】
図５は、本実施の形態にかかる電源装置の最小構成を示した図である。電力供給先の消費電力に応じた数だけ各ＰＳＵ（電源ユニット）１ｎ１は稼働するように制御されている。電流検出回路１６０は、各ＰＳＵから出力された電流値の総計を算出し、総電流量をタイマ制御回路１８０に通知する。タイマ制御回路１８０は、総電流量に応じて稼働するＰＳＵを切り換える周期を変更する。これにより、稼働するＰＳＵを適切なタイミングにより切り換えることができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施の形態１にかかる電源装置はコンピュータシステムのみならず任意の装置に電力を供給してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  コンピュータシステム
１００  電源装置
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０  直流電力供給部
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１  ＰＳＵ
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２  電圧設定保持回路
１１３、１２３、１３３、１４３、１５３  ダイオード
１１４、１２４、１３４、１４４、１５４  可変抵抗
１６０  電流値検出回路
１７０  出力電圧設定回路
１８０  タイマ制御回路
１９０  抵抗値設定回路
２００  負荷
２１０  プロセッサ
２２０  メモリ
３００  交流電源
【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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