(57)【要約】【課題】  入力電力と出力電力の変換効率を最適化するように、複数の電源装置の出力電力を制御する。【解決手段】  電源システムは、入力側から供給した入力電力を、出力電力に変換して出力側に接続された負荷に供給する複数の電力変換部と、前記電力変換部の出力電力を測定する電力測定部と、前記電力測定部で測定した前記電力変換部の出力電力に応じて、前記電力変換部への入力電力を演算し、前記演算した入力電力が最小となる前記電力変換部の出力電力を最適な出力電力として算出し、前記算出した最適な出力電力に基づいて前記電力変換部を制御する電源制御部と、を備える。【選択図】  図１
2015029364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力を出力電力に変換し、その出力電力を負荷に供給する複数の電源部と、
前記電源部の出力側と、前記負荷との間に接続され、前記電源部が出力した出力電力を測定する電力測定部と、
前記電力測定部により測定された出力電力に応じて、前記電源部への入力電力が最小となる、前記電源部の最適な出力電力を算出し、算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部を制御する電源制御部と、
を備える電源システム。
【請求項２】
前記電源制御部は、前記電源部への入力電力と、前記電源部から出力される出力電力との間の電力変換を表す入出力変換モデルに基づいて、前記電力測定部により測定した出力電力に応じた前記電源部への入力電力を演算する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記入出力変換モデルは、前記電源部の出力電力の２次関数である、
請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記電力測定部は、
前記負荷において消費される、前記複数の電源部の出力電力の合計を測定し、
前記電源制御部は、
前記電力測定部により測定された前記出力電力の合計と、前記入出力変換モデルとに基づいて、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を、前記電源部それぞれに対して算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する、
請求項２乃至３の何れかに記載の電源システム。
【請求項５】
前記電源制御部は、
前記複数の電源部に含まれる１以上の特定の電源部の出力電力がそれぞれ等しく、残りの電源部の出力電力がそれぞれ等しいと仮定して、
前記電源部それぞれに対して、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する、
請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記電源部の入力側に接続され、定格最大出力電力が定められた電力入力部と、
前記電源部の出力側に接続され、定格最大消費電力が定められた負荷である駆動回路部と、
装置制御部と、を有し、
前記装置制御部は、
前記負荷において定格最大消費電力が消費されると仮定して、前記複数の電源部への入力電力の最小値を算出し、
算出した入力電力の最小値と前記電力入力部の定格最大出力電力を比較する、
請求項２乃至請求項５の何れかに記載の電源システム。
【請求項７】
前記電源制御部は、前記複数の電源部の出力電圧を調整することによって、前記電源部の出力電力を制御する、請求項１乃至６の何れかに記載の電源システム。
【請求項８】
前記電源部の出力側に、蓄電部を更に有する、請求項１乃至７の何れかにに記載の電力システム。
【請求項９】
入力電力を出力電力に変換して負荷に供給する、複数の電源部から出力される出力電力を測定し、
前記測定した出力電力に応じて、前記電源部への入力電力が最小となる前記電源部の最適な出力電力を算出し、
前記算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部を制御する、電源システムの制御方法。
【請求項１０】
電源システムの動作を制御する制御プログラムであって、
複数の電源部から出力される出力電力の測定結果を取得する処理と、
前記出力電力の測定結果に応じて、前記電源部へ入力される入力電力が最小となる最適な出力電力を算出する処理と、
前記算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部の出力電力を制御する処理と、
をコンピュータに実行させる、制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムに関し、特に複数の電源部を有する電源システムと、この電源システムの制御方法ならびに、電源制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギへの関心から、様々な機器について消費電力の低減と、給電系統の高効率化が推進されており、様々な機器に搭載される交流−直流（ＡＣ／ＤＣ）変換装置などの電源装置についても、電力変換の高効率化が求められている。一般的な電源装置において、電力変換の効率特性は、出力電力（負荷の大きさ）により変動する傾向がある。電源装置の出力電力が小さい低負荷領域においては、電源装置自身の駆動に必要な電力の消費が、電力変換効率の低下要因（損失）として現れる。一方で、電源装置の出力電力が大きい高負荷領域においては、出力電流が増大し、回路のインピーダンスによる損失や、鉄損や銅損等が電力変換効率の低下要因として現れる。このような消費電力の変動に対応して、電源システム全体の電力変換効率を向上すべく、電源装置の高負荷領域と、低負荷領域とにおいて、稼働する電源装置の台数を変更する構成や、異なる種類の電力変換装置を切り替えて稼働する構成が知られている。
【０００３】
ここで、本願出願に先だって存在する関連技術としては、例えば以下の特許文献がある。即ち、特許文献１には、複数の電源装置を並列接続して構成した電源システムにおいて、負荷が消費する消費電力に応じて、電源装置の稼働台数を切り替えることで、電源システム全体の電力変換効率の低下を防ぐ技術が開示されている。特許文献３には、電源装置を冗長化した電源システムにおいて、各電源装置の電力変換効率と、負荷における消費電力とに基づいて、負荷に電力を供給する電源装置の組合せを選択する技術が開示されている。特許文献４には、複数の電源装置を接続して構成した電源システムにおいて、負荷における消費電力に応じて、最も電力変換効率のよい電源装置を１つ選択する技術が開示されている。なお、電力変効率は、入力電力と出力電力との比率で表されることから、本願の出願人は、特許文献２において、容易に計測可能な出力電力の計測結果を用いて入力電力を演算する手法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５０４９８６号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２２０２２号公報
【特許文献３】特開２００９−２５４０８２号公報
【特許文献４】特開平０５−０９１６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した関連技術に開示されている電源システムは、複数用意した電源装置を切り替えて稼働する構成である。しかしながら、このような電源システムにおいては、入力電力と出力電力との電力変換効率を最適化する観点から、個々の電源装置の出力電力を調整して、係る入力電力と出力電力との適切なバランスを取ることが望ましい。
【０００６】
そこで本発明においては、複数の電力供給源を同一給電系統として接続した際、負荷において消費する消費電力に応じて、最適な電力変換効率となるように、各電源装置の出力電力を調整する電源制御システムとその制御方法、ならびにこの電源制御システムの制御プログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る電源システムは、以下の構成を備えることを特徴とする。即ち、入力電力を出力電力に変換し、その出力電力を負荷に供給する複数の電源部と、前記電源部の出力側と、前記負荷との間に接続され、前記電源部が出力した出力電力を測定する電力測定部と、前記電力測定部により測定された出力電力に応じて、前記電源部への入力電力が最小となる、前記電源部の最適な出力電力を算出し、算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部を制御する電源制御部と、を備える電源システムが、提供される。
【０００８】
また、本発明に係る電源システムの制御方法は、以下の構成を備えることを特徴とする。即ち、入力電力を出力電力に変換して負荷に供給する、複数の電源部から出力される出力電力を測定し、前記測定した出力電力に応じて、前記電源部への入力電力が最小となる前記電源部の最適な出力電力を算出し、前記算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部を制御する、電源システムの制御方法が、提供される。
【０００９】
また、本発明に係る電源制御プログラムは、以下の構成を備えることを特徴とする。即ち、電源システムの動作を制御する制御プログラムであって、複数の電源部から出力される出力電力の測定結果を取得する処理と、前記出力電力の測定結果に応じて、前記電源部へ入力される入力電力が最小となる最適な出力電力を算出する処理と、前記算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部の出力電力を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、制御プログラムが、提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明によれば、負荷において消費される消費電力に対応して、電源システムとして最適な電力変換効率となるよう、複数の電力供給源の出力電力が調整される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態における電源システムの構成を表す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態における電源システムの動作を表すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態における電源システムの構成を表す図である。
【図４】図４は、出力電力と損失電力の実測値とに関する、２次関数モデルによる近似曲線を例示する図である。
【図５】図５は、出力電力と電力変換効率の実測値とに関する、２次関数モデルによる近似曲線を例示する図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態において、電源部の電圧を調整する回路構成の一例を表す図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態における電源システムの構成を表す図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施形態における電源システムの構成を表す図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態において、各電源部をグループ化する場合の模式図である。
【図１０】図１０、は本発明の第４の実施形態における電源システムにおいて、各電源部の最適な出力電力を算出する過程を表すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態における電源システムにおいて、後述する負荷の定格最大消費電力と、電力入力部の定格最大出力電力との整合性を判定する過程を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施する形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態における電源システムについて、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における電源システムの構成を表す図である。本発明の第１の実施形態における電源システムは、図１に示すように複数の電源部１０１、電力測定部１０２、および電源制御部１０３を有する。複数の電源部１０１の出力は統合され、負荷１０４に供給されている。
【００１４】
電源部１０１は、外部から入力される入力電力を、負荷１０４に適した形式に変換して、出力電力として供給する。電源部１０１は、単体の電力変換回路としてもよいが、例えばＰＭＢｕｓ（Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｂｕｓ）などの制御プロトコルに対応した電力変換装置であってもよい。入力電力としては、例えば商用の交流電力や無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）など、任意の電力供給源を採用することができる。各電源部１０１には、入力電力と出力電力との間の変換関係をモデル化した、入出力変換モデルが設定されている。入出力変換モデルを設定する設定領域は、各電源部１０１の仕様や構成に応じて任意に定めてよく、例えば各電源部１０１にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを搭載し、出荷前の製造段階、或いは出荷後のメンテナンス段階等において、適当な治具を利用して当該メモリ領域内に格納してもよい。入出力変換モデルの詳細については、後述する。
【００１５】
電力測定部１０２は、複数の電源部１０１の出力側に接続され、当該電源部１０１の出力電力の合計を測定する。電力の測定方法は一般的な電力計と同様の手法を採用してよいため、説明は省略する。
【００１６】
電源制御部１０３は、電力測定部１０２において測定した出力電力に応じて、本実施形態に係る電源システム全体の電力変換効率が最大となるように、各電源部１０１の出力電力を調整する。電源制御部１０３は、専用の制御用ハードウェアを用いて構成してもよいが、汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及びメモリ等（何れも不図示）からなるハードウェアと、そのＣＰＵによって実行される各種ソフトウェア・プログラムとによって構成してもよい。
【００１７】
電源制御部１０３と各電源部１０１との間は、各電源部１０１の入出力変換モデルや、各種制御信号を送受信できるよう、通信可能に接続されている。また、電源制御部１０３と電力測定部１０２との間は、電力測定部１０２における測定データや各種制御信号を送受信できるよう、通信可能に接続されている。これらの接続のための通信路としては、例えばＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、ＳＭＢｕｓ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｂｕｓ）などの任意の通信路を用いてもよく、通信プロトコルとしても例えばＰＭＢｕｓプロトコル等、任意のプロトコルを用いてもよい。なお、これらの通信路やプロトコルは、電源システムの構成に応じて適切に選択すればよく、必ずしも前述の例示を採用する必要はない。
【００１８】
なお、電源部１０１と、電力測定部１０２と、電源制御部１０３とについては、それぞれ独立したハードウェアとして構成してもよいが、一部または全部を統合したハードウェアとして構成してもよく、一部の機能を当該ハードウェアにより実行されるソフトウェア・プログラムとして提供してもよい。
【００１９】
次に、本実施形態に係る電源システムの動作について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第1の実施形態における電源システムの動作を表すフローチャートである。
【００２０】
まず、複数の電源部１０１は、外部から入力される電力を、負荷１０４に応じた適切な形式に変換することによって、出力電力ｘａ乃至ｘｎを出力する（ステップＳ２０１）。電源部１０１で行われる変換処理としては、電圧変換やＡＣ／ＤＣ変換等、接続される負荷に応じて任意の変換処理を行ってよい。本実施形態においては、各電源部１０１に、入力電力と出力電力との間の変換をモデル化した、入出力変換モデルが設定されている。仮にｉ番目の電源部について、入力電力をｙｉ、出力電力をｘｉとすると、本実施形態における入力電力と出力電力の変換モデルは下式（１）のように表すことができる。
【００２１】
【数１】
2015029364.tif 000003
【００２２】
式（１）により表される通り、本実施形態における入出力変換モデルは、出力電力から入力電力を導出可能であればよく、各電源部の仕様に応じて適切に選択してよい。例えば、入出力変換モデルｆｉとして、各電源部の入力電力ｙiと出力電力ｘｉの間の変換関係を規定した関数を用いてもよく、出力電力ｘｉと入力電力ｙiに関する変換テーブルを用いてもよい。
【００２３】
次に、電力測定部１０２は、上記負荷１０４に起因する消費電力Ｒを測定する（ステップＳ２０２）。ここで、電源部１０１の出力電力は、出力側の接続点で統合されることから、負荷１０４における消費電力Ｒを、各電源部の出力電力の合計として下式（２）により表すことができる。
【００２４】
【数２】
2015029364.tif 000004
【００２５】
次に、電源制御部１０３は、電力測定部１０２で測定した消費電力Ｒに応じて、本実施形態に係る電源システムに対する全入力電力Ｙが最小となるような、各電源部１０１の出力電力を算出する（ステップＳ２０３）。以下、本ステップにおける処理の内容について説明する。
【００２６】
各電源部１０１に入力される入力電力をｙａ乃至ｙｎとすると、本電源システムへの全入力電力Ｙは下式（３）により表される。
【００２７】
【数３】
2015029364.tif 000005
【００２８】
電源制御部１０３は、電源部１０１毎に設定された入出力変換モデルを参照して、電力測定部１０２において測定した消費電力から全入力電力を演算する。本実施形態における電源システムに対する全入力電力Ｙは式（１）及び（３）から、入出力変換モデルを用いて下式（４）として表される。
【００２９】
【数４】
2015029364.tif 000006
【００３０】
本実施形態に係る電源システム全体としての電力変換効率は、入力電力Ｙと出力電力Ｘの比率（Ｘ／Ｙ）として計算できることから、出力電力Ｘに対して入力電力が最も小さいときに電力変換効率が最大となる。このため、電源制御部１０３は、式（２）を条件として、式（４）により表される入力電力Ｙが最小となるように、それぞれの電源部１０１について最適な出力電力を算出する。各電源部１０１について最適な出力電力を算出するための具体的な方法は、上式（１）の入出力変換モデルの形式に依存する。例えば、入出力変換モデルとして、入力電力と出力電力との間の変換関係を規定した関数を採用した場合は、（４）式で表される入力電力を最小化するような数学的な最適解を導出してもよく、数値計算等により近似解を求めてもよい。
【００３１】
次に、電源制御部１０３は、上述したステップＳ２０３において求めた最適な出力電力を出力するように、各電源部１０１の出力電力を制御する（ステップＳ２０４）。各電源部１０１の出力電力を制御する方法としては、出力電圧制御や、出力電流制御等、各電源部１０１の仕様や構成に基づいて適切な方法を選択してよい。例えば、各電源部１０１がスイッチング方式のＡＣ／ＤＣ変換機であれば、出力電圧を制御してもよい。
【００３２】
以上説明した本実施形態に係る電源システムによれば、負荷１０４において消費される消費電力に対応して、複数の電源部１０１の出力電力が、電源システム全体として最適な電力変換効率となるよう調整される。即ち、本実施形態においては、電源制御部１０３は、各電源部１０１に設定された入出力変換モデルに基づいて、電力測定部１０２により測定した消費電力に応じた電源部１０１への入力電力を算出し、前記算出した入力電力を最小化するように各電源部１０１の出力電力を制御する。このような制御の結果として、出力電力に対する入力電力が最小化されるという作用により、負荷１０４において消費される消費電力に対応して最適な電力変換効率となるよう運転される電源システムを得る訳である。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３４】
以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な構成を中心に説明する。その際、前記第１の実施形態と同様な構成については、同一の参照番号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【００３５】
まず、本発明の第２の実施形態である電源システムの構成について、図３を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施形態における電源システムの構成を表す図である。本発明の第２の実施形態における電源システムは、図３に示すように、電源ユニット２００として主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂ、電力計２０２、および電源制御部２０３を有する。各電源部２０１ａ及び２０１ｂの出力電力は統合され、メイン駆動回路２０４ａと、メイン駆動回路より消費電力が小さいスタンバイ駆動回路２０４ｂとに供給される。当該各電源部と駆動回路の間には、蓄電池２０５が接続されている。このように構成された本発明の第２の実施形態は、例えば電源ＯＮ時には大量の電力を必要とし、電源ＯＦＦ時には最低限の待機電力のみを必要とするような装置に適用できる。
【００３６】
主電源部２０１ａは、ＡＣ／ＤＣ変換や直流−直流変換（ＤＣ／ＤＣ変換）などを行い、出力段に直流電力ｘＡを出力する直流電力供給源であり、後述する消費電力が大きいメイン駆動回路２０４ａを駆動できる、出力電力容量が比較的大きい回路により構成する。主電源部２０１ａを構成する回路としては、例えばダブルフォワード回路や、フルブリッジ回路等を採用してよい。
【００３７】
副電源部２０１ｂも、出力段に直流電力ｘＢを出力する直流電力供給源であり、後述する消費電力が小さいスタンバイ駆動回路２０４ｂを駆動できる、出力電力容量が比較的小さい回路により構成する。副電源部２０１ｂを構成する回路としては、例えばフライバック回路や、シリーズレギュレーターを採用してもよい。
【００３８】
なお、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂには、それぞれについて式（１）に表すような入出力変換モデルが設定されている。入出力変換モデルは、例えば、それぞれの電源部に設けられた不揮発性メモリ等からなる設定領域に記憶されていてもよい。本実施形態における具体的な入出力変換モデルについては後述する。
【００３９】
電力計２０２は、電源部２０１ａ及び２０２ｂの出力側に接続され、各電源部の出力電力の合計を測定する。測定方法としては、前記第１の実施形態同様、一般的な手法を採用してよいため、説明は省略する。本実施形態においては、各電源部の出力電力は、負荷であるメイン駆動回路２０１ａと、スタンバイ駆動回路２０１ｂとに供給されるので、電力計２０２により計測した出力電力を、負荷である各駆動回路における消費電力Ｒとする。
【００４０】
電源制御部２０３は、電力計２０２により測定した消費電力Ｒに応じて、電源システム全体の電力変換効率が最大となるように、各電源部２０１ａ及び２０１ｂの出力電力を調整する。電源制御部２０３と、主電源部２０１ａ、副電源部２０１ｂ、及び電力計２０２との間は、前記第１の実施形態同様、各種データや制御信号などを送受信できるよう通信可能に接続されている。この接続のための通信路や、通信プロトコルについては、前記第１の実施形態の電源制御部１０３同様、周知の技術を適応してよい。
【００４１】
電源制御部２０３は、内部構成として変換関数導出部２０３ａと、最適出力電力演算部２０３ｂと、コントローラ２０３ｃとを有する。これら電源制御部２０３の構成要素は互いに通信可能に接続されており、データや制御コマンドなどを送受信する。これらの構成要素間の通信路や通信プロトコルについても、前述した既存の技術を適応してよい。なお、前記第１の実施形態にて記載した通り、電源制御部２０３を汎用のハードウェア資源と、当該汎用ハードウェアにより実行されるソフトウェア・プログラムとによって構成する場合、電源制御２０３の各構成要素は、ソフトウェア・プログラムを構成するモジュールとして実現してもよい。
【００４２】
変換関数導出部２０３ａは、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂに設定された入出力変換モデルを参照し、電源システム全体の入出力変換関数を導出する。なお、変換関数導出部２０３ａには、電源部の存在を表す電源検出信号２０７が入力されるよう構成してもよい。電源検出信号としては、例えば、上述したＩ２Ｃ通信のコマンド等を使用してもよいが、これに限定されるものではない。
【００４３】
最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により計測した消費電力と、変換関数導出部２０３ａにより導出した入出力変換モデルを参照し、当該計測した消費電力に対して、本実施形態に係る電源システム全体の入力電力が最小となるような、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電力を算出する。
【００４４】
コントローラ２０３ｃは、上述の最適出力電力演算部２０３ｂにおいて算出した出力電力を出力するように、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂに制御信号を送り、各電源部の出力電力を制御する。
【００４５】
メイン駆動回路２０４ａは、電源システムの主たる負荷であり、電源スイッチＳＷがＯＮとなった場合に駆動される。
【００４６】
スタンバイ駆動回路２０４ｂは、電源スイッチＳＷがＯＦＦの場合にスタンバイ用に駆動される負荷である。なお、スタンバイ駆動回路２０４ｂを電源スイッチＳＷがＯＮの場合に駆動するか否かは、任意である。また、スタンバイ駆動回路の消費電力は、メイン駆動回路の消費電力よりも小さい。
【００４７】
蓄電池２０５は、所定の電力を蓄電可能な２次電池である。蓄電池２０５は、各電源部の出力電力の低下や、各駆動回路における消費電力の急増に対応して、蓄電した電力を供給する。このような蓄電池２０５を接続することで、電源システムの安定した稼働を実現できる。蓄電池２０５については、負荷における消費電力等を考慮して、適切な容量や性能を有する２次電池を適宜選択してよく、本実施形態においては電源部２０１a及び２０１ｂの定格最大出力を所定時間以上維持できる２次電池を採用する。
【００４８】
電圧変換部２０６は、スタンバイ駆動回路２０４ｂ向けの電圧変換回路であり、例えば、任意のＤＣ−ＤＣコンバータ等を用いてよい。スタンバイ駆動回路２０４ｂの駆動電圧が各電源部２０１ａ及び２０１ｂの出力電圧とは異なる場合、電圧変換部２０６は、各電源部の出力電力を電圧変換して、スタンバイ駆動回路２０４ｂに供給する。なお、電圧変換部２０６を接続するか否かは、スタンバイ駆動回路２０４ｂの駆動電圧に応じて任意に選択してよい。
【００４９】
次に、上述のように構成された、本発明の第２の実施形態の動作を説明する。本実施形態においても、基本的な動作は図２に示した前記第１の実施形態と同様である。以下においては、本実施形態における特徴的な構成である、各電源部２０１ａ及び２０１ｂの入出力変換モデルと、電源制御部２０３の構成及び動作とを中心に説明する。
【００５０】
本実施形態において、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂには、それぞれについて式（１）により表される入出力変換モデルが設定されている。以下においては、まず、本実施形態において提案する入出力変換モデルについて説明する。
【００５１】
入出力変換モデルは、入力電力を出力電力に変換する過程を模式化したものであるから、本実施形態においては、実際の入出力変換過程で生じる現象を表現できるモデルを採用する。まず、各電源部に対する入力電力Ｙと、出力電力Ｘとの関係を検討すると、Ｙ（入力電力）＝Ｘ（出力電力）＋Ｌ（電源部において発生する損失）という関係が成立する。電源部において発生する損失としては、一般的に、変圧器内部において発生する鉄損、回路配線やトランスなどの銅線部において発生する銅損、回路インピーダンスにより発生するジュール熱、及び発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や制御回路等の電源部自体の駆動電力等が挙げられる。一般的に、電源部の出力電圧を一定にした場合、鉄損および電源部自体の駆動電力はほぼ一定となり、回路インピーダンスによる損失は出力電力に比例し、銅損は出力電力の２乗に比例する。このため、電源部において発生する損失は下式（５）のように、出力電力の２乗に比例する成分と、出力電力に線形比例する成分と、定数成分との総和で近似できると考えられる。下式（５）において、Ｌは損失を表し、Ｘは出力電力を表し、Ａ、Ｂ、Ｃは電源部固有の係数を表す。
【００５２】
【数５】
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【００５３】
式（５）の２次関数の係数Ａ、Ｂ、Ｃについては、例えば各電源部について、予め入力電力と、出力電力と、発生した損失とを実測し、当該実測値に対する２次の近似曲線を最小二乗法等により求めることにより算出することができる。図４は、出力電力に対する損失電力の実測値を、最小二乗法により、２次関数近似した場合の近似曲線を例示した図である。図５は入出力変換効率の実測値を、最小二乗法により、２次関数近似した場合の近似曲線を例示した図である。図４及び５に示すように、実測値として測定した入出力特性を、２次関数により十分な精度をもって近似できることが確かめられる。上述したように、入力電力Ｙについて、Ｙ＝Ｘ（出力電力）＋Ｌ（損失）という関係が成立することから、入力電力Ｙを出力電力Ｘの２次関数として精度よく近似できると考えられる。以上より、本実施形態においては、入出力変換モデルとして出力電力の２次関数を提案する。
【００５４】
本実施形態における、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂついては、下式（６）及び（７）の２次関数を、それぞれの入出力変換モデルとして採用する。ここで、ｙＡは主電源部２０１ａの入力電力を表し、ｘＡは主電源部２０１ａの出力電力を表し、ｙＢは副電源部２０１ｂの入力電力を表し、ｘＢは副電源部２０１ｂの出力電力を表す。なお下式の２次関数の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂについて、それぞれ別途計測した入出力特性の実測値から最小二乗法等を用いて算出し、例えば各電源部の設定領域に予め設定する。
【００５５】
【数６】
2015029364.tif 000008
【００５６】
次に、電源制御部２０３の具体的な構成及び動作について説明する。まず、変換関数導出部２０３ａの構成と動作について説明する。変換関数導出部２０３ａは、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂと通信可能に接続されており、当該各電源部の入出力変換モデルを参照する。当該入出力変換モデルの参照方法としては、例えば、各電源部に設定されている２次関数の係数に関する情報を、前述した通信路を経由してデータとして取得してもよい。主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの入出力変換モデルを、それぞれｆＡ及びｆBと表すと、式（４）から、下式（８）が得られる。
【００５７】
【数７】
2015029364.tif 000009
【００５８】
上式（６）及び（７）を式（８）に適用すると、入出力変換関数として下式（９）が導出される。
【００５９】
【数８】
2015029364.tif 000010
【００６０】
変換関数導出部２０３ａは、式（９）の入出力変換関数を、後述する最適出力電力演算部２０３ｂに所定の通知手段により通知する。具体的な通知内容としては、例えば前述した通信路を経由して、最適出力電力演算部２０３ｂに、式（９）の２次関数の係数をデータとして通知してもよい。具体的な通知手段は、変換関数導出部２０３ａと最適出力電力演算部２０３ｂとの間の接続方法によって適切な方法を選択してよく、例えば上述したＩ２Ｃ通信のコマンドを使用してもよいが、これに限定されるものではない。
【００６１】
次に、最適出力電力演算部２０３ｂの動作について説明する。最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した負荷における消費電力と、前記変換関数導出部２０３ａにおいて導出した入出力変換関数とを参照して、前記上式（９）により表される入力電力Ｙが最小となるところのｘＡ及びｘＢを算出する。より具体的には、最適出力電力演算部２０３ｂは、（ｉ）主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの両方を稼働させる場合、（ｉｉ）主電源部２０１ａのみを稼働させる場合、（ｉｉｉ）副変換部２０１ｂのみを稼働させる場合、の３つの場合について、それぞれ入力電力Ｙが最小となるところの、出力電力ｘＡとｘＢとを算出する。
【００６２】
まず、上述した（ｉ）主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの両方を稼働させる場合、最適出力電力演算部２０３ｂは、入力電力Ｙと、出力電力ｘＡとｘＢとを以下の通り算出する。即ち、電力計２０２により測定した負荷における消費電力をＲとすると、上式（２）より下式（１０）が得られる。
【００６３】
【数９】
2015029364.tif 000011
【００６４】
式（１０）よりxB=R-xAとなる。これを前記変換関数導出部２０３ａから通知された入出力変換関数である（９）に適用すると、下式（１１）が得られる。
【００６５】
【数１０】
2015029364.tif 000012
【００６６】
ここで、出力電力Ｙが最小の時、Ｙの微分値Ｙ’＝０となることから、下式（１２）が得られる。
【００６７】
【数１１】
2015029364.tif 000013
【００６８】
これより、最適出力電力演算部２０３ｂは、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂに対する、最適な出力電力を以下のように算出する。
【００６９】
【数１２】
2015029364.tif 000014
【００７０】
以上より、最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した負荷における消費電力Ｒと、前記変換関数導出部２０３ａにより導出した２次関数モデルの具体的な係数（ａ乃至ｆ）を参照し、これらの値を計算式（１３）及び（１４）に代入することで、出力電力ｘＡ及びｘＢを算出できる。また、最適出力電力演算部２０３ｂは、上式（１３）及び（１４）で算出したｘＡとｘＢを上式（１１）に代入することで、この場合の入力電力Ｙを算出できる。なお、本実施形態においては、最適出力電力演算部２０３ｂは、式（１１）と、式（１３）と、式（１４）とを保持していればよい。最適出力電力演算部２０３ｂにおける計算式の具体的な保持方法については、電源制御部２０３の構成によって適切な方法を選択してよい。例えば電源制御部２０３を単体のハードウェアとして構成する場合は、計算式に相当するロジックを回路で実現してもよい。また、電源制御部が前述のように汎用ＣＰＵとメモリ等のハードウェアとソフトウェア・プログラムとで構成される場合には、当該ソフトウェア・プログラム内に計算式を組み込んでもよい。
【００７１】
次に、上述した（ｉｉ）主電源部２０１ａのみを稼働させる場合、最適出力電力演算部２０３ｂは、入力電力Ｙと、出力電力ｘＡとｘＢとを以下の通り算出する。即ち、副電源部２０１ｂを停止して出力電力ｘＢ＝０とし、電力計２０２により測定した負荷における消費電力をＲとすると、上式（２）より下式（１５）が得られる。
【００７２】
【数１３】
2015029364.tif 000015
【００７３】
また、式（８）から下式（１６Ａ）が得られる。
【００７４】
【数１４】
2015029364.tif 000016
【００７５】
式（１６Ａ）の係数ｆは、副電源部２０１ｂの待機電力に相当する。本実施形態においては、副電源部２０１ｂを完全に停止して、入力電力をｙＢ＝０としてもよく、その場合の全入力電力は下式（１６Ｂ）で表される。
【００７６】
【数１５】
2015029364.tif 000017
【００７７】
以上より、最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した負荷における消費電力Ｒと、前記変換関数導出部２０３ａにより導出した２次関数モデルの具体的な係数を参照し、上記計算式に代入することで、入力電力Ｙと出力電力ｘＡを算出できる。なお、本実施形態においては、最適出力電力演算部２０３ｂは、上式（１６Ａ）または（１６Ｂ）を保持していればよい。当該計算式の具体的な保持方法は、上述の通り、電源制御部の構成によって適切な方法を選択してよい。また、本実施形態では、各電源部と、電源制御部２０３との具体的構成に応じて、入力電力の計算式として上式（１６Ａ）あるいは（１６Ｂ）を適切に選択してよい。例えば、電源制御部２０３が、副電源部２０１ｂを待機状態とするよう制御するのであれば、式（１６Ａ）を選択し、副電源部２０１ｂを完全に停止するよう制御するのであれば、式（１６Ｂ）を選択すればよい。
【００７８】
次に、上述した（ｉｉｉ）副電源部２０１ｂのみを稼働させる場合、最適出力電力演算部２０３ｂは、入力電力Ｙと、出力電力ｘＡとｘＢとを以下の通り算出する。即ち、主電源部２０１ａを停止して出力電力ｘＡ＝０とし、電力計２０２により測定した負荷における消費電力をＲとすると、上式（２）より下式（１７）が得られる。
【００７９】
【数１６】
2015029364.tif 000018
【００８０】
また、上式（８）から、下式（１８Ａ）が得られる。
【００８１】
【数１７】
2015029364.tif 000019
【００８２】
式（１８Ａ）の係数ｃは、主電源部２０１ａの待機電力に相当する。本実施形態においては、主電源部２０１ａを完全に停止して、入力電力をｙＡ＝０としてもよく、その場合の全入力電力は下式（１８Ｂ）で表される。
【００８３】
【数１８】
2015029364.tif 000020
【００８４】
以上より、最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した負荷における消費電力Ｒと、前記変換関数導出部２０３ａにより導出した２次関数モデルの具体的な係数を参照し、上記計算式に代入することで、入力電力Ｙと出力電力ｘＢを算出できる。なお、本実施形態においては、最適出力電力演算部２０３ｂは、上式（１８Ａ）または（１８Ｂ）を保持していればよい。具体的な計算式の保持方法は、上述の通り、電源制御部の構成によって適切な方法を選択してよい。また、本実施形態では、上述した（ｉｉ）の場合と同様、各電源部と、電源制御部２０３との具体的構成に応じて、入力電力の計算式として上式（１８Ａ）あるいは（１８Ｂ）を適切に選択してよい。
【００８５】
最適出力電力演算部２０３ｂは、上述した（ｉ）乃至（ｉｉｉ）の各場合について算出した出力電力Ｙを比較して、出力電力Ｙが最小となる場合のｘＡ及びｘＢを、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの最適な出力電力として選択し、接続されているコントローラ２０３ｃに通知する。具体的な通知手段は、最適出力電力演算部２０３ｂとコントローラ２０３ｃの接続方法によって適切な方法を選択してよく、例えば上述したＩ２Ｃ通信のコマンドを使用してもよいが、これに限定されるものではない。
【００８６】
次に、コントローラ２０３ｃの動作について説明する。コントローラ２０３ｃは、最適出力電力演算部２０３ｂから通知された出力電力を出力するように、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂを制御する。
【００８７】
本発明の第２の実施形態においては、出力電力を制御する方法の一例として、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電圧比を調整する方法を採用する。以下、図６を参照しながら出力電圧比の調整方法について説明する。図６において、Ｖ１及びＶ２はそれぞれ主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電圧を表し、Ｉ１及びＩ２はそれぞれダイオード６０１及びダイオード６０２を流れる電流を表し、Ｉｏは負荷に供給される全出力電流を表す。
【００８８】
ここで、負荷のインピーダンスをＺとし、ダイオード６０１及び、ダイオード６０２の正方向抵抗値をそれぞれＲとすると、図５の回路についてキルヒホフの法則より下式が成立する。
【００８９】
【数１９】
2015029364.tif 000021
【００９０】
上式より、Ｉ１及びＩ２は下式の通り求まる。
【００９１】
【数２０】
2015029364.tif 000022
【００９２】
ここで、主電源部２０１ａのみを稼働する場合にはＩ２＝０となるよう制御するため、上式（１９）においてＩ２＝０とすると、下式（２１）が得られる。
【００９３】
【数２１】
2015029364.tif 000023
【００９４】
また、副電源部２０１ｂのみを稼働する場合は、Ｉ１＝０となるよう制御するため、上式（２０）においてＩ１＝０とすると、下式（２２）が得られる。
【００９５】
【数２２】
2015029364.tif 000024
【００９６】
上式（２１）及び（２２）を、主電源２０１ａと副電源２０１ｂとの出力を切り替える境界条件として考えると、Ｖ１及びＶ２を下式（２３）乃至（２５）のように調整することにより、主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂとの出力を切り替えられる。即ち、下式（２３）が成立するようにＶ１及びＶ２を調整した場合は、主電源部２０１ａのみが稼働し、Ｉ１のみを出力する。
【００９７】
【数２３】
2015029364.tif 000025
【００９８】
次に、下式（２４）が成立するようにＶ１及びＶ２を調整した場合は、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの両方が稼働し、Ｉ１及びＩ２を出力する。
【００９９】
【数２４】
2015029364.tif 000026
【０１００】
次に、下式（２５）が成立するようにＶ１及びＶ２を調整した場合は、副電源部２０１ｂのみが稼働し、Ｉ２のみを出力する。
【０１０１】
【数２５】
2015029364.tif 000027
【０１０２】
上述の通り、Ｖ１及びＶ２の比率を調整することで、出力電流Ｉ１及びＩ２を調整でき、結果として主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂの出力電力を調整できる。なお、各電源部の電圧制御は、電源部の具体的な回路構成に応じて適切な方法を選択すればよく、例えば電圧可変型のリニアレギュレータや、ＰＷＭ制御型のスイッチングレギュレータなど周知の構成を適用してよいため、本願では詳細な説明を省略する。また、主電源部２０１ａまたは副電源部２０１ｂのいずれか一方のみを稼働すればよい場合、稼働しない方の電源の出力電圧が０となるよう制御して、当該電源を完全に停止してもよい。
【０１０３】
以上説明した電源制御部２０３の動作により、主電部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電力は、メイン駆動回路２０４ａ及びスタンバイ駆動回路２０４ｂにおいて消費される電力に応じて、全入力電力が最小となるように制御され、電源システム全体としての変換効率が最適化される。
【０１０４】
本願第２の実施形態において、主電源部２０１ａとして出力電力が比較的大きな高負荷領域における電力変換効率が高い電源回路を採用し、副電源部２０１ｂとして出力電力が比較的小さな低負荷領域における電力変換効率が高い電源回路を採用した場合、各電源部の出力電力は以下のように制御される。
【０１０５】
即ち、スイッチＳＷがＯＦＦの場合、消費電力が比較的小さい、スタンバイ駆動回路２０４ｂが駆動される。スタンバイ駆動回路２０４ｂの消費電力は比較的小さいため、電源制御部２０３は、副変換部２０１ｂのみを稼働させる場合に入力電力が最小になると算出する場合がある。この場合、電源制御部２０３は、副電源部２０１ｂのみを稼働するように、各電源部の出力電圧を制御する。なお、電源制御部２０３は主電源部２０１ａを完全に停止してもよい。次に、スイッチＳＷをＯＮにしてメイン駆動回路２０４ａを駆動した場合、電源制御部２０３は、メイン駆動回路２０４ａの消費電力に対応して、入力電力が最小となるように、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電圧を制御する。この場合、電源制御部２０３は主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの両方を稼働するか、あるいは主電源部２０１ａのみを稼働するように、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電圧を制御する。なお、主電源部２０１ａのみを稼働する場合、電源制御部２０３は、副電源部２０１ｂを完全に停止してもよい。このように、負荷である各駆動回路における消費電力の変動に伴って、電力変換効率を最大化するように各電源部の出力電圧を調整することにより、電源制御部２０３は各電源部の切り替え操作を行う。
【０１０６】
以上説明した本実施形態に係る電源システムによれば、主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂとを有する電源システムにおいて、入力電力を出力電力の２次関数としてモデル化し、当該入出力変換モデル及び電力計２０２において計測された消費電力Ｒから、電源制御部２０３において入力電力を算出し、当該算出した入力電力を最小化するように各電源部の出力電圧を制御する。結果として、各駆動回路における消費電力Ｒに応じて主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂとが切り替えられ、消費電力Ｒに対する入力電力が最小化される電源システムを得る訳である。
＜第３の実施形態＞
次に、前記第２の実施形態に係る電源システムを基本とする本発明の第３の実施形態について説明する。
【０１０７】
以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な部分を中心に説明する。その際、前記第１及び第２の実施形態と同様な構成については、同一の参照番号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【０１０８】
まず、本発明の第３の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第３の実施形態における電源システムの構成を表す図である。本発明の第３の実施形態においては、図７に示すように、第２の実施形態に係る電源ユニット２００を並列に複数台接続し、それらの出力を統合してメイン駆動回路２０４ａと、スタンバイ駆動回路２０４ｂとに供給する。このように構成された本発明の第３の実施形態は、電源部の負荷分散や、電源部の冗長化構成として適用できる。
【０１０９】
第３の実施形態における電源ユニット２００においては、電源制御部２０３は電源検出信号２０７を参照することにより、電源システム全体に含まれる電源部の台数を判別する。電源部の台数の判別方法としては、例えば電源台数検出部７０１を設けて各電源部が出力する存在信号を検出し、各電源ユニット２００の電源制御部２０３に通知してもよい。なお、電源部の台数を検出する具体的な方法はこれに限られず、複数の電源ユニットを相互接続すると共に、特定の電源ユニットを前述した電源台数検出部７０１と同等の機能をもつマスター電源とし、マスター電源が電源システムに含まれる電源部の存在信号を検出し、各電源ユニット２００の電源制御部２０３に通知してもよい。あるいは、相互接続された各電源ユニットが、自身の存在信号を相互に送受信することにより、電源の台数を判別してもよい。なお、各電源部の間や、各電源部と電源台数検出部７０１との間を接続する通信路や通信プロトコルについても、前記第１の実施形態の電源制御部１０３同様、既存の技術を適応してよい。
【０１１０】
次に、上述のように構成された本発明の第３の実施形態の動作を説明する。第３の実施形態は第２の実施形態に係る電源ユニット２００が並列にＮ（Ｎは２以上の整数）台接続され、それぞれ電源ユニットが同一の電力を出力する構成であり、その他の構成は第２の実施形態と同等である。以下においては前述した第２の実施形態と異なる部分を中心に説明することとし、特に変換関数導出部２０３ａ及び最適出力電力演算部２０３ｂの動作について説明する。
【０１１１】
まず、変換関数導出部２０３ａの動作について説明する。変換関数導出部２０３ａは、前記第２の実施形態と同様、各電源ユニットの各電源部に設定された入出力変換モデルを参照し、更に電源ユニットの台数Ｎを参照して、入出力変換関数として下式（２６）を導出する。Ｎ台の電源ユニット２００はそれぞれ同一の構成からなるため、全入力電力は、特定の電源ユニットの入力電力をＮ倍した値となる。
【０１１２】
【数２６】
2015029364.tif 000028
【０１１３】
変換関数導出部２０３ａは、上式（２６）の入出力変換関数を、最適出力電力演算部２０３ｂに、所定の通知手段により通知する。最適出力電力演算部２０３ｂへの具体的な通知方法については、前記第２の実施形態と同様とすればよいため、説明を省略する。
【０１１４】
最適出力電力演算部２０３ｂは、上記第２の実施形態と同様、電力計２０２により測定した負荷である各駆動回路における消費電力と、前記変換関数導出部２０３ａが導出した入出力変換関数とを参照して、上式（２６）により表された入力電力Ｙが最小となるところのｘＡ及びｘＢを算出する。即ち、最適出力電力演算部２０３ｂは、各電源ユニット２００について（ｉ）各電源ユニット２００の主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂの両方を稼働させる場合、（ｉｉ）各電源ユニット２００の主電源部２０１ａのみを稼働させる場合、（ｉｉｉ）各電源ユニット２００の副変換部２０１ｂのみを稼働させる場合、の３つの場合について、入力電力Ｙを最小化する、ｘＡ及びｘＢを算出する。
【０１１５】
上述した（ｉ）各電源ユニット２００の主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの両方を稼働させる場合、最適出力電力演算部２０３ｂは入力電力Ｙと、出力電力ｘＡとｘＢとを以下の通り算出する。即ち、負荷である各駆動回路における消費電力をＲとし、Ｎ台の電源ユニット２００が同一の出力電力を出力する場合、上式（２）より下式（２７）が得られる。
【０１１６】
【数２７】
2015029364.tif 000029
【０１１７】
前記第２の実施形態と同様に、式（２６）及び（２７）から入力電力Ｙが最小となるｘＡとｘＢとを算出すると、下式が得られる。
【０１１８】
【数２８】
2015029364.tif 000030
【０１１９】
以上より、最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した各駆動回路における消費電力Ｒと、前記変換関数導出部２０３ａにおいて導出した２次関数モデルの具体的な係数と、電源ユニットの台数Ｎとを参照し、これらの値を計算式（２８）及び（２９）に代入することにより、出力電力ｘＡとｘＢとを算出する。この場合の入力電力Ｙは、上式（２８）及び（２９）から算出したｘＡとｘＢとを上式（２６）に代入することにより算出する。本実施形態においては、最適出力電力演算部２０３ｂは、上式（２６）と、（２８）と、（２９）とを保持していればよい。計算式の具体的な保持方法は、上述した第２の実施形態と同様としてよいため、説明は省略する。
【０１２０】
次に、上述した（ｉｉ）各電源ユニット２００の主電源部２０１ａのみを稼働させる場合、最適出力電力演算部２０３ｂは入力電力Ｙと、出力電力ｘＡとｘＢとを以下の通り算出する。即ち、副電源部２０１ｂを停止してｘＢ＝０とし、電力計２０２により測定した各駆動回路における消費電力をＲとすると、上式（２）より下式（３０）が得られる。
【０１２１】
【数２９】
2015029364.tif 000031
【０１２２】
また、式（２６）から、下式（３１Ａ）が得られる。
【０１２３】
【数３０】
2015029364.tif 000032
【０１２４】
式（３１Ａ）の係数ｆは、上記第２の実施形態同様、各副電源部２０１ｂの待機電力に相当する。本願実施形態においては、副電源部２０１ｂを完全に停止して、入力電力をｙＢ＝０としてもよく、その場合の全入力電力は下式（３１Ｂ）で表される。
【０１２５】
【数３１】
2015029364.tif 000033
【０１２６】
よって、最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した各駆動回路における消費電力Ｒと、前記変換関数導出部２０３ａにおいて導出した２次関数モデルの具体的な係数と、電源ユニットの台数Ｎとを参照し、上記計算式に代入することにより、入力電力Ｙと出力電力ｘＡとを算出できる。なお、本実施形態においては、最適出力電力演算部２０３ｂは、上式（３１Ａ）あるいは（３１Ｂ）を保持していればよい。また、本実施形態においては、上記第２の実施形態と同様、各電源部と、電源制御部２０３との具体的構成に応じて、入力電力の計算式として上式（３１Ａ）あるいは（３１Ｂ）を適切に選択してよい。
【０１２７】
次に、上述した（ｉｉｉ）各電源ユニット２００の副電源部２０１ｂのみを稼働させる場合、最適出力電力演算部２０３ｂは入力電力Ｙと、出力電力ｘＡとｘＢとを以下の通り算出する。即ち、主電源部２０１ａを停止して出力電力をｘＡ＝０とし、電力計２０２により測定した各駆動回路における消費電力をＲとすると、上式（２）より下式（３２）が得られる。
【０１２８】
【数３２】
2015029364.tif 000034
【０１２９】
また、上式（２６）から、下式（３３Ａ）が得られる。
【０１３０】
【数３３】
2015029364.tif 000035
【０１３１】
式（３３Ａ）の係数ｃは、上記第２の実施形態同様、各主電源部２０１ａの待機電力に相当する。本願実施形態においては、主電源部２０１ａを完全に停止して、入力電力をｙＡ＝０としてもよく、その場合の全入力電力は下式（３３Ｂ）で表される。
【０１３２】
【数３４】
2015029364.tif 000036
【０１３３】
よって、最適出力電力演算部２０３ｂは、電力計２０２により測定した各駆動回路における消費電力Ｒと、前記変換関数導出部２０３ａにおいて導出した２次関数モデルの具体的な係数と、電源ユニットの台数Ｎとを参照し、上記計算式に代入することにより、入力電力Ｙと出力電力ｘＢを算出できる。本実施形態においては、上式（３３Ａ）または（３３Ｂ）を予め導出できるので、最適出力電力演算部２０３ｂはこの計算式を保持していればよい。また、本実施形態においては、上記第２の実施形態と同様、各電源部と、電源制御部２０３との具体的構成に応じて、入力電力の計算式として上式（３３Ａ）あるいは（３３Ｂ）を適切に選択してよい。
【０１３４】
最適出力電力演算部２０３ｂは、上述した（ｉ）乃至（ｉｉｉ）の各場合について算出した出力電力Ｙを比較して、出力電力Ｙが最小となる場合のｘＡとｘＢとを、主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの最適な出力電力として選択し、接続されているコントローラ２０３ｃに通知する。具体的な通知方法としては、前記第２の実施形態と同様の方法を選択してよい。
【０１３５】
最適出力電力演算部２０３ｂから通知を受けたコントローラ２０３ｃは、最適出力電力演算部２０３ｂから通知された出力電力を出力するように、各電源ユニットの主電源部２０１ａ及び副電源部２０１ｂの出力電力を制御する。出力電力を制御する具体的な方法は、前記第２の実施形態と同様としてよい。
【０１３６】
以上説明した本実施形態に係る電源システムによれば、電源ユニット２００を複数有する電源システムにおいて、各駆動回路における消費電力Ｒに対して、入力電力が最小となるように各電源ユニット２００の主電源部２０１ａと副電源部２０１ｂとの出力電圧が制御されるため、最適な電力変換効率により運転される電源システムを得ることができる。
【０１３７】
また、電源ユニット２００が複数台並列に接続された構成となっていることから、冗長電源システムを構築できる。即ち、特定の電源ユニット２００に故障等が発生して給電系統から離脱した場合でも、他の電源ユニットの電源制御ユニット２０３において、稼働する電源ユニットの台数Ｎを変更した入出力変換関数を導出し、導出した入出力変換関数に基づいて各電源部の出力電力を算出し、前記算出した出力電力を出力するように各電源部を制御することにより、残存している電源ユニット２００を用いて、電力変換効率が最適化された状態において運転を継続することが可能となる。
【０１３８】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【０１３９】
以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な部分を中心に説明する。その際、前記第１乃至第３の実施形態と同様な構成については、同一の参照番号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【０１４０】
まず第４の実施形態の構成について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第４の実施形態における電源システムの構成を表す図である。本発明の第４の実施形態である電源システムは、図８に示すように、複数台の電源部８０１ａ乃至８０１ｚ、前記第２の実施形態と同様の電力計２０２、電源制御部８０３、及び装置制御部８０８を主な構成とする。各電源部の出力電力は統合され、駆動回路８０４に供給される。各電源部と負荷である駆動回路８０４との間には、前記第２の実施形態と同様に、蓄電池２０５が接続されている。このように構成された本発明の第４の実施形態は、前記第３の実施形態と同様、電源部の負荷分散や、電源部の冗長化構成として適用できる。
【０１４１】
電源部８０１ａ乃至電源部８０１ｚは、上述の本発明の第２の実施形態と同様、ＡＣ／ＤＣ変換やＤＣ／ＤＣ変換などを行い、出力段に直流電力を出力する直流電力供給源であり、各電源部について上式（１）により表される入力電力と出力電力の間の入出力変換モデルが設定されている。なお、本実施形態においては、上述した実施形態２及び実施形態３と同様、各電源部には入出力変換モデルとして出力電力の２次関数が設定されている。
【０１４２】
本実施形態に係る電源システムにはＮ（Ｎは２以上の整数）台の電源部が含まれており、各電源部８０１ａ乃至８０１ｚについては、それぞれ同一の定格仕様に基づいた電源部を採用してもよく、異なる定格仕様に基づいた異種の電源部を採用してもよい。
【０１４３】
各電源部の入力側には、各電源部に電力を供給する電力入力部８０７が接続される。電力入力部８０７としては、例えば商用電源系統や発電機、無停電電源装置等の電力供給源を接続してよい。ここで、本実施形態の電力入力部８０７には定格最大出力電力Ｂ設定されている。定格最大出力電力Ｂは、例えば電力入力部８０７に設けられた不揮発性メモリに、適当な治具を利用して格納してもよい。なお、定格最大出力電力Ｂは、後述するように装置制御部８０８に設定されていてもよい。
【０１４４】
各電源部の出力側には負荷である駆動回路８０４が接続されている。本実施形態の駆動回路８０４には定格最大消費電力Ｒｍａｘが設定されている。定格最大消費電力Ｒｍａｘは例えば駆動回路８０４に設けられた不揮発性メモリに適当な治具を利用して格納してもよい。なお、定格最大消費電力Ｒｍａｘ、後述するように装置制御部８０８に設定されていてもよい。
【０１４５】
駆動回路８０４は、図８に示すように、複数の駆動回路８０４ａ乃至８０４ｎを用いて構成してもよく、このように構成する場合は、各駆動回路８０４ａ乃至８０４ｎのそれぞれに定格最大消費電力Ｒｉ＿ｍａｘが設定される。ここでｉはｉ番目の駆動回路であることを表す。
【０１４６】
装置制御部８０８は、上述した電力入力部８０７及び駆動回路８０４に、通信可能に接続されており、電力入力部８０７の定格最大出力電力Ｂと、駆動回路８０４の定格最大消費電力Ｒｍａｘとを参照し、所定の定格内で駆動されているかを判定する。また、装置制御部８０８は変換関数導出部８０３ａとも通信可能に接続されており、変換関数導出部８０３ａで導出した入出力変換モデルを参照する。これらの要素間の接続については、前記第１の実施形態の電源制御部１０３同様、既存の技術を適応してよい。装置制御部８０８は、専用の制御用ハードウェアを用いて構成してもよいが、汎用のＣＰＵ及びメモリ等（何れも不図示）からなるハードウェアと、そのＣＰＵによって実行される各種ソフトウェア・プログラムとによって構成してもよい。
【０１４７】
前述の定格最大出力電力Ｂと、定格最大消費電力Ｒｍａｘについては、具体的な値を装置制御部８０８に予め設定しておいてもよい。これらの値を装置制御部８０８へ設定する方法としては、例えば装置制御部８０８にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを搭載し、出荷前の製造段階、或いは出荷後のメンテナンス段階等において、適当な治具を利用して当該メモリ領域内にこれらの値を格納してもよい。また、装置制御部８０８が前述のように汎用ＣＰＵとメモリ等のハードウェアとソフトウェア・プログラムとによって構成される場合には、当該ソフトウェア・プログラム内に組み込んでもよい。
【０１４８】
なお、図８には図示していないものの、前記実施形態３と同様、電源制御部８０３は、電源台数検出信号を参照することにより、電源システム全体に含まれる電源の台数を判別する。本実施形態におけるその他の構成については、前記第２および第３の実施形態と同様である。
【０１４９】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【０１５０】
本実施形態についても、基本的な動作は前述した第１乃至第３の実施形態と同様であるため、前述した実施形態と異なる部分を中心に説明する。以下においては、特に変換関数導出部８０３ａと最適出力電力演算部８０３ｂ、および装置制御部８０８の動作について説明する。
【０１５１】
まず、変換関数導出部８０３ａの動作について説明する。変換関数導出部８０３ａは、各電源部８０１に設定された入出力変換モデルと、各電源部の台数Ｎとを参照して、入出力変換関数として下式（３４）を導出する。下式（３４）において、ｘｉ、ｙｉ、及びｆｉはそれぞれi番目の電源の出力電力、入力電力、及び入出力変換モデルを表す。
【０１５２】
【数３５】
2015029364.tif 000037
【０１５３】
ｉ番目の電源の入出力変換モデルをｙｉ＝ａｉｘｉ２＋ｂｉｘｉ＋ｃｉとすると、上式（３４）より、下式（３５）が得られる。なお、前記第２の実施形態と同様、上式（３４）のａｉ、ｂｉ、およびｃｉはｉ番目の電源部８０１ｉについて、別途計測した入出力特性の実測値から最小二乗法を用いて算出され、予め電源部に設定される。
【０１５４】
【数３６】
2015029364.tif 000038
【０１５５】
変換関数導出部８０３ａは、上式（３５）の入出力変換関数を、後述する最適出力電力演算部８０３ｂに所定の通知手段により通知する。最適出力電力演算部８０３ｂへの通知方法については、前記第２の実施形態と同様としてよいため、説明を省略する。
【０１５６】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂの動作について説明する。最適出力電力演算部８０３ｂは、上記第２の実施形態と同様、電力計２０２により測定した駆動回路８０４における消費電力と、前記変換関数導出部２０３ａにおいて導出した入出力変換関数とを参照して、上式（３５）により表された入力電力Ｙが最小となるところの各電源部の出力電力を算出する。電力計２０２により計測された駆動回路８０４における消費電力をＲとすると、上式（２）より下式（３６）が得られる。
【０１５７】
【数３７】
2015029364.tif 000039
【０１５８】
最適出力電力演算部８０３ｂは、上式（３５）及び（３６）から、Ｙと各ｘｉとについて数学的な最適解を導出してもよいが、計算が複雑になる可能性がある。本実施形態においては、最適出力電力演算部８０３ｂにおけるＹと各ｘｉの算出方法を単純化することを目的として、図９に示すように各電源部を２つのグループ（以下便宜的にグループＡ、グループＢとする）に分け、それぞれのグループに含まれる電源部の出力電力が等しくなるよう制御する。
【０１５９】
このように単純化した場合は、上式（３５）及び（３６）から、下式（３７）及び（３８）が得られる。なお、下式においてＮＡとＮＢは、それぞれグループＡまたはグループＢに含まれる電源部の台数を表し、ＮＡ＋ＮＢ＝Ｎである。なお、全ての電源部が一方のグループに含まれる場合（例えばＮＡ＝０、ＮＢ＝Ｎの場合）も含む。また、ｘＡはグループＡに含まれる、それぞれの電源部の出力電力を表し、ｘＢはグループＢに含まれる、それぞれの電源部の出力電力を表す。
【０１６０】
【数３８】
2015029364.tif 000040
【０１６１】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂが上式（３７）及び（３８）を用いて入力電力が最小となるｘＡとｘＢとを算出する処理の一例について、図１０を参照して説明する。なお、上式（３７）及び（３８）については、算出すべき出力電力がｘＡ及びｘＢの２つであることから、前記第２及び第３の実施形態と同様の算出方法により、Ｙが最小となる場合のｘＡ及びｘＢを算出できる。よって、以下の説明においては、上式（３７）及び（３８）から具体的なｘＡ及びｘＢの値を算出する過程は省略する。
【０１６２】
まず、最適出力電力演算部８０３ｂは、稼働する電源部８０１の台数を選択する。ここでは、稼働する電源の台数をｎとする（ステップＳ１００１）。最適出力電力演算部８０３ｂは以下の処理を、ｎ＝１台からｎ＝Ｎ台まで変更しながら繰り返し行う。
【０１６３】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂは、Ｎ台の電源部からｎ台の電源部を選択する全ての組合せを抽出する（ステップＳ１００２）。ここで組合せの数はＮＣｎとなる。例えば、電源システムが電源部１、電源部２、電源部３、電源部４の４台の電源部を含む場合（Ｎ＝４）、３台の電源部を稼働させるとすると（ｎ＝３）、その組合せは４Ｃ３＝４個となる。その際、抽出する具体的な組合せは（電源部１、電源部２、電源部３）、（電源部１、電源部２、電源部４）、（電源部１、電源部３、電源部４）、（電源部２、電源部３、電源部４）となる。最適出力電力演算部８０３ｂは以下の処理を、抽出した全ての組合せについて繰り返し行う（ステップＳ１００３）。
【０１６４】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂは、前記ステップＳ１００２において選択されたｎ台の電源を２つのグループに分ける、全てのグループ分けパターンを抽出する（ステップＳ１００４）。ここで、２つのグループに分ける全グループ分けパターンは［ｎ／２］＋１個となる。なお、本実施形態において、記号”［  ］”は床関数（ガウス記号）を表し、［ｎ／２］はｎ／２以下の最大の整数を表す。例えば、３台の電源部が稼働する場合、２つのグループに分けるパターンは［３／２］＋１＝２個となり、抽出するパターンは（３台、０台）、（２台、１台）となる。４台の電源部が稼働する場合は、グループ分けパターンは［４／２］＋１＝３個となり、抽出するパターンは（４台、０台）、（３台、１台）、（２台、２台）となる。最適出力電力演算部８０３ｂは以下の処理を、抽出した全てのグループ分けのパターンについて繰り返し行う（ステップＳ１００５）。
【０１６５】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂは、前記ステップＳ１００４で抽出した全てのグループ分けパターンについて、各電源部をグループに割り当てる全ての組合せを抽出する（ステップＳ１００６）。各電源部を｛ｍ台、Ｎ−ｍ台｝の２つのグループに分割する場合、グループに割り当てる電源の組合せの数は、最大でｎＣｍ個となる。例えば、（電源部１、電源部２、電源部３）の３台の電源部を｛２台、１台｝のグループにわける場合の組合せは３Ｃ２＝３個となりあり、具体的には｛グループＡ、グループＢ｝＝｛（電源部１、電源部２）、電源部３｝、｛（電源部１、電源部３）、電源部２｝、｛（電源部２、電源部３）、電源部１｝となる。以下、本実施形態においては、記号”｛  ｝”は、２つのグループへのグループ分けのパターンを表すものとする。ｎが偶数であり、ｍ＝ｎ／２となる場合は、組合せの数はｎ！/（ｍ！（ｎ−ｍ）！２！）個となる。なお、本実施形態において記号”！”は階乗を表す。
【０１６６】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂは、上記ステップ１００６において抽出した、２つのグループへ各電源部を割り当てる全てのパターンについて、上式（３７）及び（３８）からＹが最小となるｘＡとｘＢとを算出し、全てのパターンについて計算した結果からＹが最小となるｘＡ、ｘＢ、及びＹと、そのときの電源部の組合せとを記録する（ステップＳ１００７乃至ステップＳ１００９）。ステップＳ１００８においては、Ｙが最小値となるｘＡ及びｘＢとそのときの電源部の組合せが更新されるたびに、記録を上書きしてもよい。なお、具体的な記録手段としては、例えば電源制御部に設けたメモリ等に一時的に記憶しておいてもよい。
【０１６７】
最適出力電力演算部８０３ｂは、稼働する電源部の台数ｎを変えながら（ステップＳ１００１乃至ステップＳ１０１２）、ｎ台の稼働する電源部の全ての組合について（ステップＳ１００３乃至ステップＳ１０１１）、電源部を２つのグループに分ける全ての組合せを抽出し（ステップＳ１００５乃至ステップＳ１０１０）、これらの全ての組合せについて上述した計算を繰り返す。
【０１６８】
最適出力電力演算部８０３ｂは、上記算出処理の終了後、上述したステップＳ１００８にて記録した、入力電力Ｙが最小となるところの各電源部の出力電力を、コントローラ８０３ｃに通知する（ステップＳ１０１３）。最適出力電力演算部８０３ｂから通知を受けたコントローラ８０３ｃは、各電源部の出力電力が、最適出力電力演算部８０３ｂにより算出された出力電力となるように、各電源部の出力電力を制御する。出力電力を制御する具体的な方法は、前述した本発明の第２の実施形態と同様としてよい。
【０１６９】
次に、装置制御部８０８の動作について図１１を参照して説明する。装置制御部８０８は、駆動回路８０４の定格最大消費電力Ｒｍａｘと、変換関数導出部８０３ａにより導出された入出力変換関数とを参照し、駆動回路８０４の消費電力がＲｍａｘとなる場合の、入力電力の最小値ＹＲｍａｘを算出する（ステップＳ１１０１）。具体的な算出方法は、上述した最適出力電力演算部８０３ｂと同様としてよい。装置制御部８０８は、駆動回路８０４が複数の駆動回路８０４ａ乃至８０４ｎにより構成されている場合には、個別の駆動回路に設定されている定格最大消費電力の総和をとり、定格最大消費電力Ｒｍａｘ＝ΣＲｉ＿ｍａｘとしてもよい。
【０１７０】
次に、装置制御部８０８は、電力入力部８０７から参照した定格最大出力電力Ｂと、ＹＲｍａｘとを比較し（ステップＳ１１０２）、ＹＲｍａｘ＜Ｂ（ステップＳ１１０２においてＹｅｓの場合）であれば、各電源部の出力電力を最適化するよう制御する（ステップＳ１１０３）。ステップＳ１１０３においては、上述したように、駆動回路８０４における消費電力に対して、入力電力が最小となるように各電源ユニットの出力電圧が制御される。
【０１７１】
装置制御部８０８は、ＹＲｍａｘ≧Ｂ（ステップＳ１１０２においてＮｏの場合）であれば、警告を出力する（ステップＳ１１０４）。なお、ＹＲｍａｘ≧Ｂの場合、警告を出力するとともに、電源システムの始動を抑制する等の所定の処理を実行してもよい（ステップＳ１１０５）。警告の出力方法としては、例えば、ディスプレイや警告灯等からなる表示部８０９ａへの警告表示や、警報部８０９ｂによる警報発生や、通信部８０９ｃによるアラート通信等、電源システムに求められる仕様に応じて適切な方法を選択してよい。
【０１７２】
装置制御部８０８は、上述した動作により、電力の供給元である電力入力部８０７が供給可能な定格最大出力電力Ｂと、駆動回路８０４において消費される定格最大消費電力Ｒｍａｘの整合性を判定することができ、本願実施形態に係る電源システムが定められた定格の範囲を超えずに運転できる否かを確認できる。
【０１７３】
なお、本実施形態において装置制御部８０８を独立した形式として設けているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、例えば、装置制御部８０８を電源制御部８０３と一体として設けてもよく、最適出力電力演算部８０３ｂやコントローラ８０３ｃの一つの機能として実現してもよい。
【０１７４】
以上説明した本実施形態に係る電源システムによれば、複数の電源部８０１を２つのグループに分けて、各グループに含まれるそれぞれの電源部８０１の出力電力が等しくなるよう制御することにより、各電源部８０１に対する出力電力の計算処理を単純化でき、負荷の変動に応じて各電源部８０１の出力電力を素早く制御できる。また、本実施形態に係る電源システムによれば、電力の供給元である電力入力部８０７が供給可能な定格最大出力電力Ｂと、駆動回路８０４において消費される定格最大消費電力Ｒｍａｘの整合性を判定することができ、本願実施形態に係る電源システムが定められた定格を超えずに運転できるか否かを確認できる。
【０１７５】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本発明の第５の実施形態は、前記第４の実施形態と同一の構成であり、最適出力電力演算部８０３ｂの動作のみ異なる。よって以下においては、本実施形態における最適出力電力演算部８０３ｂの動作について説明する。
【０１７６】
前記第４の実施形態においては、最適出力電力演算部８０３ｂは、各電源部を２つのグループに分ける全てのパターンについて、入力電力Ｙが最小となるところの各電源部の出力電力を算出する（図１０のステップＳ１００４〜ステップＳ１０１０）。
【０１７７】
本実施形態においては、上記処理を更に単純化する。即ち、本実施形態の最適出力電力演算部８０３ｂは、ｎ台の電源部を、｛ｎ−１台、１台｝の２つのグループに分ける場合に限定して、入力電力Ｙが最小となるところの各電源部の出力電力を算出する。
【０１７８】
以下、電源部が３台の場合について例示する。３台の電源部をそれぞれ仮に電源部１、電源部２、電源部３とし、入出力モデルとして下式の２次関数が設定されていると仮定する。
【０１７９】
【数３９】
2015029364.tif 000041
【０１８０】
まず、電源部を２台稼働する場合について説明する。電源部を２台稼働する場合、電源部１乃至電源部３から２台を選択する。この場合、稼働する電源部の組合せは（電源部１、電源部２）、（電源部１、電源部３）、（電源部２、電源部３）の３パターンとなる。２台の電源部を｛１台、１台｝のグループに分ける場合、最適出力電力演算部８０３ｂは、上記３パターンの稼働する電源部の組合せそれぞれについて、入力電力Ｙが最小となる各電源部の出力電力を算出する。この場合、稼働する電源部が２台なので、前記第２の実施形態と同様の算出手法にて、各電源部の出力電力を算出可能である。なお、前記第２の実施形態に記載の通り、算出結果には、２台の電源部のうち１台のみを稼働する場合も含まれる。また、２台の電源部の出力電力が同じとなる場合も含まれる。
【０１８１】
次に、電源部を３台稼働する場合について説明する。電源部を３台駆動する場合、電源部１乃至電源部３全てが稼働するので、稼働する電源部の組合せは（電源部１、電源部２、電源部３）の１パターンのみとなる
電源部を｛２台、１台｝のグループに分ける場合、グループ分けのパターンとしては｛（電源部１、電源部２）、電源部３｝、｛（電源部１、電源部３）、電源部２｝、｛（電源部２、電源部３）、電源部１｝の３パターンとなる。ここで、｛（電源部１、電源部２）、電源部３｝にグループ分けするパターンを例として説明すると、電源部１と電源部の２の出力電力が等しい（ｘ１＝ｘ２）ことから、下式（４２）及び（４３）が得られる。
【０１８２】
【数４０】
2015029364.tif 000042
【０１８３】
上式（４２）及び（４３）は、前記第２の実施形態における式（９）及び式（１０）と同じ形式となるので、最適出力電力演算部８０３ｂは、前記第２の実施形態と同様の処理により、Ｙが最小となる場合のｘ１及びｘ３を算出できる。最適出力電力演算部８０３ｂは、上述したグループ分けの残りの２パターンについても同様に、Ｙが最小となる場合の各電源部の出力電力を算出できる。
【０１８４】
次に、最適出力電力演算部８０３ｂは、上述した２台の電源部が稼働する場合と、３台の電源部が稼働する場合とにおける全ての算出結果から、入力電力Ｙが最小となる場合の各電源部の出力電力選択し、コントローラ８０３ｃに通知する。なお、本実施形態を構成するその他の構成要素の動作は、前記第４の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１８５】
以上説明した本実施形態に係る電源システムによれば、上述の通り、最適出力電力演算部８０３ｂは、電源部のグループ分けパターンを限定する事により、各電源部に対する出力電力算出の処理を単純化できる。本実施形態によれば、前記第４の実施形態に係る電源システムに比して出力電力の計算処理が更に単純になるため、負荷の変動に応じて各電源部の出力電力を素早く制御できる。なお、本実施形態に係る電源システムは、定格出力電力容量が大きな複数の主電源部と、負荷がスタンバイ状態にある場合に必要とする小電力を供給する、定格出力電力容量が小さい１つの副電源により構成される場合に適用できる。
【０１８６】
尚、上述した各実施形態を例に説明した本発明については、電源制御部８０３や、装置制御部８０８における処理を汎用のＣＰＵ及びメモリ等（何れも不図示）からなるハードウェアと、そのＣＰＵによって実行される各種ソフトウェア・プログラムで実現してもよい。即ち、上述した汎用のハードウェア等で構成される装置について、上述した各実施形態にて説明した電源制御部や装置制御部における処理を実現可能なソフトウェア・プログラムを供給した後、そのソフトウェア・プログラムを、当該装置のＣＰＵに読み出して実行することによって実現可能である。当該装置内に供給されたコンピュータ・プログラムは、読み書き可能なＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの一時記憶メモリや、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶デバイスに格納すればよい。
【０１８７】
また、前記の場合において、当該各装置内へのコンピュータ・プログラムの供給方法は、出荷前の製造段階、或いは出荷後のメンテナンス段階等において、適当な治具を利用して当該装置内にインストールする方法や、インターネット等の通信回線を介して外部よりダウンロードする方法等のように、現在では一般的な手順を採用することができる。そして、このような場合において、本発明は、係るコンピュータ・プログラムを構成するコード、或いは係るコードが記録されたところの、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体によって構成されると捉えることができる。
【０１８８】
また、上述した各実施形態を例に説明した本発明については、前述した電源制御部に前述した各電源の入出力変換モデルが設定されていてもよい。電源制御部に接続される各電源部について、入出力変換モデルが予め判明しているような場合には、電源制御部に各電源部の入出力変換モデルを設定しておくことにより、各電源部の最適な出力電力を算出できる。なお、電源制御部における入出力変換モデルの設定方法は、例えば電源制御部にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを搭載し、出荷前の製造段階、或いは出荷後のメンテナンス段階等において、適当な治具を利用して当該メモリ領域内に格納してもよい。また、電源制御部が、前述のように汎用ＣＰＵとメモリ等のハードウェアとソフトウェア・プログラムとにより構成される場合には、当該ソフトウェア・プログラム内に変換モデルを組み込んでもよい。
【０１８９】
また、前述した各電源の入出力変換モデルは、自電源システムの外部に存在してもよい。この場合、電源制御部は、外部に存在する入出力変換モデルを参照することにより、各電源部の最適な出力電力を算出できる。このような場合の例として、当該電源システムを通信ネットワークに接続した環境が挙げられる。例えば、当該通信ネットワーク上の特定のサーバにおいて当該電源システムの入出力変換モデルを保持しており、前述した電源制御部は、通信路を経由して当該サーバに接続し、当該入出力変換モデルを参照してもよい。
【０１９０】
以上、本発明を、上述した模範的な実施形態に適用した例として説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態に記載した範囲には限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。
【０１９１】
尚、上述した実施形態及びその変形例の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。しかしながら、上述した実施形態及びその変形例により例示的に説明した本発明は、以下には限られない。
【０１９２】
（付記１）
入力電力を出力電力に変換し、その出力電力を負荷に供給する複数の電源部と、
前記電源部の出力側と、前記負荷との間に接続され、前記電源部が出力した出力電力を測定する電力測定部と、
前記電力測定部により測定された出力電力に応じて、前記電源部への入力電力が最小となる前記電源部の最適な出力電力を算出し、算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部を制御する電源制御部と、
を備える電源システム。
【０１９３】
（付記２）
前記電源制御部は、前記電源部への入力電力と、前記電源部から出力される出力電力との間の電力変換を表す入出力変換モデルに基づいて、前記電力測定部により測定した出力電力に応じた前記電源部への入力電力を演算する、付記１に記載の電源システム。
【０１９４】
（付記３）
前記入出力変換モデルは、前記電源部の出力電力の２次関数である、
付記２に記載の電源システム。
【０１９５】
（付記４）
前記電力測定部は、
前記負荷において消費される、前記複数の電源部の出力電力の合計を測定し、
前記電源制御部は、
前記電力測定部により測定された前記出力電力の合計と、前記入出力変換モデルとに基づいて、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を、前記電源部それぞれに対して算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する、
付記２乃至３の何れかに記載の電源システム。
【０１９６】
（付記５）
前記電源制御部は、
前記複数の電源部に含まれる１以上の特定の電源部の出力電力がそれぞれ等しく、残りの電源部の出力電力がそれぞれ等しいと仮定して、
前記電源部それぞれに対して、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する、
付記４に記載の電源システム。
【０１９７】
（付記６）
前記電源部の入力側に接続され、定格最大出力電力が定められた電力入力部と、
前記電源部の出力側に接続され、定格最大消費電力が定められた負荷である駆動回路部と、
装置制御部と、を有し、
前記装置制御部は、
前記負荷において定格最大消費電力が消費されると仮定して、前記複数の電源部への入力電力の最小値を算出し、
算出した入力電力の最小値と前記電力入力部の定格最大出力電力を比較する、
付記２乃至付記５の何れかに記載の電源システム。
【０１９８】
（付記７）
前記電源制御部は、前記電源部の出力電圧比を調整することによって、前記電源部の出力電力を制御する、付記１乃至６の何れかに記載の電源システム。
【０１９９】
（付記８）
前記電源部の出力側に、蓄電部を更に有する、付記１乃至７の何れかにに記載の電力システム。
【０２００】
（付記９）
前記入出力変換モデルは、前記電源部に設定されている、
付記１乃至付記８の何れかに記載の電源システム。
【０２０１】
（付記１０）
前記入出力変換モデルは、前記電源制御部に設定されている、
付記１乃至付記９の何れかに記載の電源システム。
【０２０２】
（付記１１）
入力電力を出力電力に変換して負荷に供給する、複数の電源部から出力される出力電力を測定し、
前記測定した出力電力に応じて、前記電源部への入力電力が最小となる前記電源部の最適な出力電力を算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部を制御する、電源システムの制御方法。
【０２０３】
（付記１２）
前記電源部への入力電力と、前記電源部から出力される出力電力との間の電力変換を表す入出力変換モデルに基づいて、前記測定した出力電力に応じた前記電源部への入力電力を演算する、
付記１１に記載の電源システムの制御方法。
【０２０４】
（付記１３）
前記入出力変換モデルは、前記電源部の出力電力の２次関数である、
付記１２に記載の電源システムの制御方法。
【０２０５】
（付記１４）
前記負荷において消費される前記複数の電源部の出力電力の合計と前記入出力変換モデルとに基づいて、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を、前記電源部それぞれに対して算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する、
付記１２乃至１３の何れかに記載の電源システムの制御方法。
【０２０６】
（付記１５）
前記複数の電源部に含まれる１以上の特定の電源部の出力電力がそれぞれ等しく、残りの電源部の出力電力がそれぞれ等しいと仮定して、
前記電源部それぞれに対して、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を算出し、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する、
付記１４記載の電源システムの制御方法。
【０２０７】
（付記１６）
前記電源部の入力側に接続される電力入力部の定格最大出力電力と、前記電源部の出力側に接続される負荷の定格最大消費電力を参照し、
前記負荷において定格最大消費電力が消費されると仮定して、前記複数の電源部への入力電力の最小値を算出し、
算出した入力電力の最小値と前記定格最大出力電力を比較する、付記１１乃至付記１５の何れかに記載の電源システムの制御方法。
【０２０８】
（付記１７）
前記電源部の出力電圧比を調整することによって前記電源手段の出力電力を制御する、付記１１乃至１６の何れかに記載の電源システムの制御方法。
【０２０９】
（付記１８）
電源システムの動作を制御する制御プログラムであって、
複数の電源部から出力される出力電力の測定結果を取得する処理と、
前記出力電力の測定結果に応じて、前記電源部へ入力される入力電力が最小となる最適な出力電力を算出する処理と、
算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部の出力電力を制御する処理と、
をコンピュータに実行させる、制御プログラム。
【０２１０】
（付記１９）
前記電源部への入力電力と、前記電源部から出力される出力電力との間の電力変換を表す入出力変換モデルに基づいて、前記電力測定部により測定した出力電力に応じた前記電源部への入力電力を演算する処理と、
前記演算した入力電力が最小となる最適な出力電力を算出する処理と、
算出した最適な出力電力に基づいて前記電源部の出力電力を制御する処理と、
を有する、付記１８に記載の制御プログラム。
【０２１１】
（付記２０）
前記入出力変換モデルは、前記電源部の出力電力の２次関数である、
付記１９に記載の制御プログラム。
【０２１２】
（付記２１）
前記負荷において消費される前記複数の電源部の出力電力の合計と、前記入出力変換モデルとに基づいて、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を、前記電源部それぞれに対して算出する処理と、
算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する処理と、を有する、付記１９乃至２０の何れかに記載の制御プログラム。
【０２１３】
（付記２２）
前記複数の電源部に含まれる１以上の特定の電源部の出力電力がそれぞれ等しく、残りの電源部の出力電力がそれぞれ等しいと仮定して、
前記電源部それぞれに対して、前記複数の電源部への入力電力の合計が最小となる最適な出力電力を算出する処理と、
前記算出した最適な出力電力に基づいて、前記電源部それぞれの出力電力を調整する処理と、
を有する、付記２１記載の制御プログラム。
【０２１４】
（付記２３）
前記電源部の入力側に接続される電力入力部の定格最大出力電力と、前記電源部の出力側に接続される負荷の定格最大消費電力を参照する処理と、
前記負荷において定格最大消費電力が消費されると仮定して、前記複数の電源部への入力電力の最小値を算出する処理と、
算出した入力電力の最小値と前記定格最大出力電力を比較する処理と、
を有する付記１８乃至付記２２の何れかに記載の電源システムの制御プログラム。
【０２１５】
（付記２４）
前記電源部の出力電圧比を調整して前記電源手段の出力電力を制御する処理を有する、付記１８乃至付記２３の何れかに記載の電源システムの制御プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０２１６】
本発明は、複数の電源部を有する電源システムに適応できる。特に、本発明により入力電力と出力電力の変換効率を最適化するように各電源の出力電力を調整できるため、例えば複数の電源装置を並列接続した冗長化電源装置や、大負荷用の電源回路と、スタンバイ用の電源回路を併用する電源装置への適応等といった利用が考えられる。
【符号の説明】
【０２１７】
１０１  電源部
１０２  電力測定部
１０３  電源制御部
１０４  負荷
２００  電源ユニット
２０１ａ  主電源部
２０１ｂ  副電源部
２０２  電力計
２０３  電源制御部
２０３ａ  変換関数導出部
２０３ｂ  最適出力電力演算部
２０３ｃ  コントローラ
２０４ａ  メイン駆動回路
２０４ｂ  スタンバイ駆動回路
２０５  蓄電池
２０６  電圧変換部
６０１、６０２  ダイオード
７０１  電源台数検出部
８０１  電源部
８０３  電源制御部
８０３ａ  変換関数導出部
８０３ｂ  最適出力電力演算部
８０３ｃ  コントローラ
８０４  駆動回路
８０７  電力入力部
８０８  装置制御部
【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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