(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＴ機器と、該ＩＴ機器を冷却するための冷却機器と、電源障害発生時に前記ＩＴ機器及び前記冷却機器に電池から電力を供給可能な無停電電源装置と、連係制御器とを備えており、
前記無停電電源装置は、外部電源に障害が発生した場合に、前記電池から前記ＩＴ機器及び前記冷却機器に供給する電力を制御する機能を有しており、
前記連係制御器は、前記電源障害に関する予測及び電源障害発生時における前記機器の負荷と電力に関する予測を行う計画部と、前記無停電電源装置の電池残量を監視して前記ＩＴ機器及び前記冷却機器で消費される各消費電力を制御する運用部とを備えており、
前記連係制御器は、前記冷却機器の冷却能力と該冷却機器の消費電力の関係、及び、前記電池の残量と該電池から放電される電流の大きさの関係を、各々データベースとして保持しており、
前記計画部は、予測または外部からの入力に基づき、目標とする前記ＩＴ機器と前記冷却機器の総消費電力を目標電力値として設定する機能を有し、
前記運用部は、前記外部電源に障害が発生した場合に、前記設定された総消費電力に基づき、前記電池から供給され前記ＩＴ機器及び前記冷却機器それぞれで消費される前記各消費電力を連係して制御し、
前記運用部は、前記外部電源に障害が発生した場合に、前記設定された目標とする総消費電力に基づき、前記ＩＴ機器の消費電力が相対的に小さい場合には、前記冷却機器の冷却能力を上げる先行冷却制御を行って前記ＩＴ機器と前記冷却機器の消費電力の和を前記目標総消費電力に近づけるように制御し、前記ＩＴ機器の消費電力が相対的に大きい場合には、該ＩＴ機器の電力を小さくする負荷繰り延べ制御を行って該ＩＴ機器の電力を小さくし、該ＩＴ機器と前記冷却機器の消費電力の和を前記目標総消費電力に近づけるように制御する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記連係制御システム及び外気の温湿度情報をセンシングする温湿度センサを備えており、
前記温湿度を監視し、予定よりも温湿度が高い、もしくは低い場合には、前記目標電力値を補正する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記ＩＴ機器の能力と電力に関するデータベースと、前記冷却機器の冷却能力を上げた先行冷却制御に伴う冷却量を余剰冷却量として保持する冷却量データベースと、前記負荷繰り延べ制御に伴うタスクを繰り延べのタスクとして保持するタスクデータベースを備えており、
前記ＩＴ機器の要求電力が前記目標電力値よりも大きい場合には、該ＩＴ機器におけるITタスクの処理に前記目標電力値で制限を掛けて該制限された量のタスクだけを処理し、該制限された量のタスクを前記余剰タスクとしその実行に必要な冷却量を前記冷却量データベースの余剰冷却量から減じ、該余剰タスクを前記タスクデータベースに保持する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記運用部は、現在の要求電力と前記目標電力値とを比較し、前記要求電力が前記目標電力値よりも小さい場合には、前記ＩＴ機器によるすべてのタスクを実行し、該タスクの実行に必要な冷却量を、前記タスクデータベースに記録された余剰冷却量から減じる
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記運用部は、現在の要求電力が前記目標電力値よりも小さいかを判断し、小さい場合は前記要求電力分のタスクをすべて実行すると共に、前記先行冷却制御により余剰に冷却を実施し、現在の必要な冷却量と余剰に冷却した分の差分を余剰冷却量として前記冷却量データベースに追加する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項６】
請求項４において、
前記運用部は、前記タスクの溜り具合を示すスタック情報を記憶するタスクデータベースを備え、
前記計画部にて、前記スタックの予測値を見積もり、実測のスタックとの比較により前記目標電力値を補正する機能を有する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項７】
請求項１において、
前記運用部は、前記目標電力値の制御において前記電池からの放電電流を一定値に近づけるように制御する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項８】
請求項１において、
前記冷却機器の冷却能力を上げた先行冷却制御に伴う冷却量を余剰冷却量として保持する冷却量データベースと、前記負荷繰り延べ制御に伴うタスクを繰り延べのタスクとして保持するタスクデータベースを備えており、
前記設定する目標総消費電力を前記タスクの滞留量情報の監視に基づき、実行時に減少方向のみに限定して補正を行う
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項９】
請求項１において、
前記冷却機器の冷却能力を上げた先行冷却制御に伴う冷却量を余剰冷却量として保持する冷却量データベースと、前記負荷繰り延べ制御に伴うタスクを繰り延べのタスクとして保持するタスクデータベースを備えており、
前記設定する目標総消費電力を電池残量情報の監視に基づき、実行時に減少方向のみに限定して前記電池残量と前記電池から放電される電流の大きさに関するデータベースの補正を行う
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項１０】
請求項１において、
ある時刻から現在までに前記ＩＴ機器に利用した前記消費電力の履歴を保持するデータベースと、
ある時刻から現在までに前記冷却機器に利用した前記消費電力の履歴を保持する記憶機構を有し、
前記電池残量情報と前記電池から放電された電流履歴情報の監視に基づき、実行時に減少方向にのみに補正を行う
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項１１】
請求項２において、
前記冷却機器の能力と電力に関するデータベースを、運用中に温度情報の監視に基づき補正する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項１２】
請求項１において、
前記計画部は、前記IT負荷、前記電力の予測及び電源障害期間の予測情報に基づき、該電源障害期間に必要な冷却量を予測する機能を有する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システム。
【請求項１３】
ＩＴ機器と該ＩＴ機器を冷却するための冷却機器の連係制御システムの制御方法であって、
前記連係制御システムは、電源障害発生時に前記ＩＴ機器及び前記冷却機器に電池から電力を供給可能な無停電電源装置と、連係制御器とを備えており、
前記連係制御器は、前記電源障害に関する予測及び電源障害発生時における前記機器の負荷と電力に関する予測を行う計画部と、前記無停電電源装置の電池残量を監視して前記ＩＴ機器及び前記冷却機器で消費される各消費電力を制御する運用部とを備えており、
前記連係制御器は、前記冷却機器の冷却能力と該冷却機器の消費電力の関係、及び、前記電池の残量と該電池から放電される電流の大きさの関係を、各々データベースとして保持しており、
予測または外部からの入力に基づき、目標とする前記ＩＴ機器と前記冷却機器の総消費電力を目標電力値として設定し、
前記外部電源に障害が発生した場合に、前記設定された総消費電力に基づき、前記電池から供給され前記ＩＴ機器及び前記冷却機器それぞれで消費される前記各消費電力を連係して制御し、
前記設定された目標とする総消費電力に基づき、前記ＩＴ機器の消費電力が相対的に小さい場合には、前記冷却機器の冷却能力を上げる先行冷却制御を行って前記ＩＴ機器と前記冷却機器の消費電力の和を前記目標総消費電力に近づけ、前記ＩＴ機器の消費電力が相対的に大きい場合には、該ＩＴ機器の電力を小さくする負荷繰り延べ制御を行って前記ＩＴ機器の電力を小さくし、前記ＩＴ機器と前記冷却機器の消費電力の和を前記目標総消費電力に近づけるように制御する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記目標電力値の制御において、前記電池からの放電電流を一定値に近づけるように制御する
ことを特徴とするＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムおよび連係制御方法に係り、特に、サーバに代表されるＩＴ機器とその冷却装置及び大容量の電池を備えるシステム（ＩＴ機器システム）において、商用電源等の電源の障害時に、電池を効率的に使用し長時間安定してＩＴ機器を稼動させるのに好適な、連係制御システムおよび連係制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発展途上国等の電力インフラ網が未発達な地域では長時間停電などの商用電源障害が頻発する。そのため，それらの地域において、継続的なＩＴサービスを提供するには、電池や発電機による商用電源のバックアップが必要となる。
【０００３】
一方、電力インフラ網が発達している先進国においても、継続的にサービスを提供することが非常に重要であるエンタープライズ向けＩＴサービスや、ミッションクリティカルなＩＴサービス、データセンタ等では、同様に商用電源遮断に備えたバックアップ電源が必要となる。そのため、例えばデータセンタでは発電機及び電池によるバックアップ電源が備え付けられている。
【０００４】
電池駆動されるシステムにおける電池の高効率利用技術として、非特許文献１には、蓄電池から供給可能な仕事量が放電電流の大きさに依存するレート効果と呼ばれる電池特性を考慮した場合、総仕事量が同じ場合でも、放電電流の履歴により、実際に電池が供給可能な仕事量が変化することが示されている。加えて、非特許文献２および非特許文献３に開示された技術では、システムのタスクをスケジューリングすることで放電電流履歴を制御することで、電池の高効率化を図っている。
【０００５】
また、特許文献１には、無停電電源装置のバッテリの寿命を延ばすために、運転スケジュール情報に基づいて、入力電源が停止する前にバッテリを冷却または加熱することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１８３５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】”Design considerations for battery−powered electronics“, M. Pedram and Q. Wu, Design Automation Conference, 1999.
【非特許文献２】“Battery Aware Static Scheduling for Distributed Real−Time Embedded Systems”, J. Luo and N.K. Jha, Design Automation Conference, 2001.
【非特許文献３】“Energy Management for Battery−Powered Embedded Systems”, D. Rakhamatov and S. Vrudhula, ACM transaction on Embedded Computing Systems, vol.2, no.3, August, 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現在、バックアップ電源として利用される電池は、再利用が可能な蓄電池が利用される。蓄電池には鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池など様々種類があるが、ＩＴ機器システムのバックアップ電源の一つである無停電電源装置（ＵＰＳ：ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ)では、現在は主に安価であることを理由に鉛蓄電池が利用される。
【０００９】
しかし、現在のＵＰＳは主に商用電源に不具合が生じるという緊急時において、正常にＩＴサービスを停止するための時間、ＩＴ機器システムに電力を供給することを主な目的としており、数時間に及ぶ長時間の電力供給を意図した技術ではない。多くの鉛蓄電池を搭載する事で、長時間連続稼働に必要なバックアップ電源システムを構築できる反面、鉛蓄電池は容量あたりの重量、体積が大きいため床面積や床耐荷重等の物理的制約から搭載可能な電池量が制限される。容量あたりの重量、体積が小さいリチウムイオン電池を利用することで、これら物理的制約を満足できる可能性がある。しかし、リチウムイオン電池は高価であるため、この場合は価格上の制約により搭載可能な電池量が制限される。
【００１０】
以上の理由から、長時間の商用電源遮断時において、継続してＩＴサービスを提供するための蓄電池によるバックアップ電源システムを構成するには、限られた量の蓄電池を如何に高効率に利用するかが重要となる。
【００１１】
特許文献１に記載された技術は、既知の運転スケジュール情報に基づき、バッテリの電力ではなく商用電源を利用してバッテリを冷却または加熱するものであり、タスクの事前スケジューリングが困難なＩＴ機器システムにおいて、商用電源遮断時にこの技術を適用することはできない。
【００１２】
また、非特許文献１，非特許文献２及び非特許文献３に記載された技術も、予め対象システム上で動作されるタスク集合が既知であるモバイル機器等を前提とし、事前にタスクのスケジューリングを施す技術である。
【００１３】
しかし、利用状況によりタスク集合が様々に変化し、また利用者によりタスク投入タイミングが様々に変化する一般的なＩＴ機器システムにおいて、非特許文献記載の技術を適用することは困難である。そのため、電池駆動されるＩＴ機器システムにおける電池の高効率利用には課題が残る。
【００１４】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、タスクの事前スケジューリングが困難なＩＴ機器システムにおいて、ＩＴ機器とこのＩＴ機器のための冷却機器とを連係制御し、電池の高効率利用を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の代表的なものの一例を示すと、次の通りである。ＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムは、ＩＴ機器と、該ＩＴ機器を冷却するための冷却機器と、電源障害発生時に前記ＩＴ機器及び前記冷却機器に電池から電力を供給可能な無停電電源装置と、連係制御器とを備えており、前記無停電電源装置は、外部電源に障害が発生した場合に、前記電池から前記ＩＴ機器及び前記冷却機器に供給する電力を制御する機能を有しており、前記連係制御器は、前記電源障害に関する予測及び電源障害発生時における前記機器の負荷と電力に関する予測を行う計画部と、前記無停電電源装置の電池残量を監視して前記ＩＴ機器及び前記冷却機器を制御する運用部とを備えており、前記連係制御器は、前記冷却機器の冷却能力と該冷却機器の消費電力の関係、及び、前記電池の残量と該電池から放電される電流の大きさの関係を、各々データベースとして保持しており、前記計画部は、予測または外部からの入力に基づき、目標とする前記ＩＴ機器と前記冷却機器の総消費電力を目標電力値として設定する機能を有し、設定する機能を有し、前記運用部は、前記外部電源に障害が発生した場合に、前記設定された総消費電力に基づき、前記電池から供給され前記ＩＴ機器及び前記冷却機器それぞれで消費される前記各消費電力を連係して制御し、前記運用部は、前記外部電源に障害が発生した場合に、前記設定された目標とする総消費電力に基づき、前記ＩＴ機器の消費電力が相対的に小さい場合には、前記冷却機器の冷却能力を上げる先行冷却制御を行って前記ＩＴ機器と前記冷却機器の消費電力の和を前記目標総消費電力に近づけるように制御し、前記ＩＴ機器の消費電力が相対的に大きい場合には、該ＩＴ機器の電力を小さくする負荷繰り延べ制御を行って該ＩＴ機器の電力を小さくし、該ＩＴ機器と前記冷却機器の消費電力の和を前記目標総消費電力に近づけるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、長時間停電が頻発する状況下において、高効率に蓄電池を利用したＩＴサービスの継続的提供が可能となる。なお、高効率な蓄電池の利用とは、ある仕事量をより少ない電池容量で処理可能とすること、または、ある電池容量でより多くの仕事量を処理可能にすることである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一の実施例になる、ＩＴ機器と冷却機器の電力連係制御システムの全体的な構成例を示す図。
【図２】第一の実施例のＩＴ機器と冷却機器の連係制御の、フローチャートの概要を示す図。
【図３】第一の実施例のＩＴ機器と冷却機器の連係制御を実施する、システムの具体的な構成例を示す図。
【図４】図１の計画部のフローチャート概要を示す図。
【図５Ａ】冷却機器のCOPと負荷、温度関係の例を示す図。
【図５Ｂ】冷却機器のCOPと湿度、温度関係の例を示す図。
【図６】第一の実施例における目標電力値の補正の例を示す図。
【図７】鉛蓄電池における、レート効果の例を示す図。
【図８Ａ】比較例として、ＩＴ機器と冷却機器の連係制御を行わない場合の電力制御のパターンの例を示す図。
【図８Ｂ】本発明に基づきＩＴ機器と冷却機器の連係制御を行う場合の電力制御のパターンの例を示す図。
【図９】第一の実施例のＩＴ機器と冷却機器の連係制御の、具体的な制御フローの例を示す図。
【図１０】ＩＴ処理性能とＩＴ機器の電力の関係の例を示す図。
【図１１】制御に入力するIT負荷、電力と冷却量の例を示す図。
【図１２】比較例として、計画部の予測情報を利用しＩＴタスクの後回しを実施するが、冷却機器は従来通りＩＴ機器の発熱量に併せて必要な冷却量を実施する制御を施した場合の例を示す図。
【図１３】第一の実施例に基づき、ＩＴ機器と冷却機器を連係制御した場合の、ＩＴ機器、冷却機器の制御結果の例を示す図。
【図１４】ＩＴ機器と冷却機器の連係制御が電池の放電効率に与える影響の例を示す図。
【図１５】本発明の第二の実施例になる、ＩＴ機器と冷却機器の連係制御の具体的な制御フローを示す図。
【図１６】本発明の第三の実施例になる、目標電力値の補正の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明において開示される発明の簡単な説明をすれば下記の通りである。  
本発明のＩＴ機器システムは、ＩＴ機器と冷却機器と電源障害発生時に電力を供給可能な電池と、温湿度センサと、電池残量、温湿度を監視可能な制御ハードウェアまたはサーバ上の制御ソフトウェアと、電源障害に関する予測を行う制御ハードウェアまたはサーバ上の制御ソフトウェアと、ＩＴ機器の負荷と電力に関する予測を行う制御ハードウェアまたはサーバ上の制御ソフトウェアとから構成され、冷却機器の冷却能力と冷却機器の消費電力の関係をデータベースとし保持する記憶機構を有し、電池残量と電池から放電される電流の大きさの関係をデータベースとして保持する記憶機構を有し、予測または外部からの入力に基づき目標とするＩＴ機器と冷却機器の総消費電力を設定する制御ハードウェアまたはサーバ上の制御ソフトウェアを有し、設定する目標とする総消費電力に基づきＩＴ機器及び冷却機器それぞれの消費電力を連係制御することを特徴とする。
【００１９】
以下、本発明を実施するための具体的形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００２０】
本発明のＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムに係る第１の実施例を、図１乃至図１４を参照しながら、説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一例に係るＩＴ機器、ＩＴ機器の冷却装置及び電池の連係制御を行うための連係制御システムの要部を示した図である。図１のシステムは、電池駆動されるＩＴ機器において、高効率蓄電池利用を実現する事により、ある蓄電池容量における供給ＩＴサービス量の増加、または、あるＩＴサービス量を供給するために必要な蓄電池容量を削減の、２つの効果を実現する。具体的には蓄電池の特性を考慮して、ＩＴ機器の負荷、電力及びＩＴ機器を冷却する冷却機器の負荷、電力を連係して制御する。
【００２２】
この連係制御シシステムは、制御対象であるＩＴ機器システム（ITS：IT System）１、ＩＴ機器システムへの給電を制御する電力分配装置（PDU：Power Distribution Unit）２、ＩＴ機器システム及び外気の温湿度情報をセンシングする温湿度センサ（THS: Temperature & Humidity Sensor）３、電源障害時にＩＴ機器システムに電力を安定的に供給するための無停電電源装置（UPS: Uninterruptible Power Supply）４、及び電池特性を考慮し、ＩＴ機器とその冷却を連係制御する連係制御器(ITC_COMB_PO：IT−Cooling Combinational Project & Operation Unit)５とを備えている。ＩＴ機器システム１は、それぞれに制御部（IT_CTRL）１１１、（CL_CTRLIT）１２１を備えたＩＴ機器（ITM:IT Machines）１１と、このＩＴ機器の冷却機器（CL: Cooling Equipmentｓ）１２とからなる。ＩＴ機器１１は例えば複数のサーバ，ルータ，スイッチ，ストレージ等で構成される。無停電電源装置４は、電池システム４１と無停電電源の制御部（BAT_CTRL）４２とを備えている。連係制御器(ITC_COMB_PO）５は、計画部（PRO: Projection Unit）５１及び運用部（OPE: Operation）５２を備えている。外部電源に障害が発生した場合には制御部４２でこれを検知し、連係制御器５の制御により、ＩＴ機器システム１への給電は商用電源６から電池システム４１に切り替えられる。なお，本構成は電源障害履歴から，将来の電源障害に関する予測を実施するために，商用電源の電圧，周波数を記録する電圧記録計（Voltage Logger）７を備えている。
【００２３】
この連係制御シシステムは、商用電源６を除く各機器が密閉容器８内に収納され、クローズドクーリングシステムを構成している。したがって、温湿度センサ３は密閉容器８内（あるいは室内外）の温湿度を検知する。なお、この連係制御システムは、商用電源６を除いて（あるいは商用電源６の一部と共に）それらの全体が空間を有する室内に収納される、オープンなクーリングシステムとして構成されてもよい。この場合、温湿度センサ３は室内（あるいは室内外）の温湿度を検知する。
【００２４】
このように、連係制御システムは、ＩＴ機器１と、このＩＴ機器を冷却するための冷却機器１２と、電源障害発生時にＩＴ機器１及び冷却機器１２に電池システム４１（以下、単に電池と称する場合もある）から電力を供給可能な無停電電源装置４と、温湿度センサ３と、電源障害に関する予測及び電源障害発生時におけるＩＴ機器の負荷と電力に関する予測を行う計画部５１と、無停電電源装置の電池残量とＩＴ機器が設置された環境の温湿度等を監視してＩＴ機器及び冷却機器を制御する運用部５２とで構成されている。
【００２５】
連係制御器５は、冷却機器の冷却能力と冷却機器の消費電力の関係をデータベースとし保持する記憶機構と、電池残量と電池から放電される電流の大きさの関係をデータベースとして保持する記憶機構とを備えている。計画部５１は、予測または外部からの入力に基づき、目標とするＩＴ機器と冷却機器の各総消費電力（供給電力）を設定する機能を有する。運用部５２は、設定された目標とする総消費電力に基づき、ＩＴ機器及び冷却機器を連係制御する。これにより、連係制御器５は、入力電源に停電などの異常が発生した場合でも、高効率に電池システム４１を利用し、所定時間停電することなくＩＴ機器及び冷却機器に電力を供給し、ＩＴサービスの継続的提供を可能にする。
【００２６】
図２は、実施例１のＩＴ機器及び冷却機器連係制御方式による処理の概要を示すフローチャートである。連係制御器５による制御は、大きくは(1)予測技術に基づく計画部５１と、(2)実測フィードバック技術に基づく運用部５２の２つから構成される。
【００２７】
計画部５１において、予測技術に基づきＩＴ機器及び冷却機器の制御指針を設定する。すなわち、ＩＴ機器システムの外部電源に障害が発生したか否かの監視を行い（Ｓ２００）、障害が発生したら（Ｓ２０１）、電池駆動、すなわち、蓄電池システム４１からの給電を開始する（Ｓ２０２）。そして、外部電源における電源障害発生期間の予測を行い（Ｓ２０３）、電源障害発生期間中のＩＴ機器の負荷、電力の予測を行い（Ｓ２０４）、さらに、電源障害発生期間中の必要冷却量の予測を行い（Ｓ２０５）、これらの結果に基づいて蓄電池システム４１からＩＴ機器システム１へ供給する目標電力値を設定する（Ｓ２０６）。
【００２８】
一方、運用部５２においては、計画部５１にて決定される制御指針に基づき、ＩＴ機器システム１の負荷、電力、温湿度、電池残量等を実測し、制御指針に対して実測フィードバックにより補正を施し、併せてＩＴ機器、冷却機器の電力制御を実施する。すなわち、温湿度、電池残量、ＩＴ機器システムの負荷、電力の監視を行い（Ｓ２０７）、必要に応じて目標電力値及び冷却情報の補正を行い（Ｓ２０８）、これらの補正に応じてＩＴ機器システムの負荷や冷却用電力の連係制御を行う（Ｓ２０９）。ＩＴ機器の電力が大きい、例えば稼働状態にあるサーバの消費電力が大きい場合には、「負荷繰り延べ制御」を行ってＩＴ機器と冷却機器の電力の和を所定の目標電力に維持する。また、ＩＴ機器の電力が小さい場合には、「先行冷却制御」を行ってＩＴ機器と冷却機器の電力の和を所定の目標電力に維持する。これら一連の処理を、電源の復旧時まで継続し（Ｓ２１０）、電源が復旧したら電池駆動を終了する（Ｓ２１１）。
【００２９】
図３は、図２にて示されるＩＴ機器及び冷却機器制御のフローを実現するためのシステム構成の要旨を示した図である。計画部５１は、電源障害の発生を検知する電源障害監視部（POM: Power Obstruction Monitor）５１１、電源障害予測部（POF：Power Obstruction Forecast）５１２、ＩＴ機器の負荷、電力予測部（ITF：IT Forecast）５１３、必要冷却量計算部（CE : Cooling Estimator）５１４、ユーザが特殊条件を入力する外部インターフェース（USI：User Specific Interface）５１５、及びそれらに基づき制御指針を決定する計画制御部（PRO_CTRL）５１６からなる。また、電源障害予測部５１２、ＩＴ機器の負荷、電力予測部５１３、必要冷却量計算部５１４、外部インターフェース５１５は、各々、対応する情報を記憶素子若しくはデータベースとして保持する記憶機構５１２０、５１３０，５１４０，５１５０を保持している。さらに、計画制御部（PRO_CTRL）５１６には、電池特性等の情報を保持する記憶素子（もしくはデータベース）５１７が接続されている。また、必要冷却量計算部（CE）には，冷却機器の冷却能力と冷却電力に関係する情報を保持する記憶素子（もしくはデータベース）５１８が接続される。
【００３０】
運用部５２は、運用制御部（PRO_CTRL）５２１と、計画部５１から与えられる目標電力値等の情報を保持する記憶素子もしくはデータベースとして保持する記憶機構５２１０を保持している。運用部５２は、温湿度センサ３、PDU２から得られる電力情報、及び、ＩＴ機器システム１の状態情報を実測し、ＩＴ機器と冷却機器の電力の和が目標電力値になるようにＩＴ機器システム１を制御する。電力情報の入力には、PDU２を必ず用いる必要はなく、専用の電力センサなどにより入力することも可能である。
【００３１】
ＩＴ機器システム１はＩＴ機器（ITM）１１とその冷却機器（CL）１２とで構成され、ＩＴ機器１１は、サーバ（SVR Server）１１２、ルータ（RTR: Router）１１３、ストレージ（STR: Storage）１１４、UPS１１５及びそれらを制御するシステム制御部CTRL１１１から構成されている。なお、ＩＴ機器（ITM）の構成は図３の例に限定されるものではない。ＩＴ機器がスイッチその他の要素を含む場合でもよい。また、ＩＴ機器１、計画部５１, 運用部５２は各々専用ハードウェアにて、ＩＴ機器システム１内、または内と外の両方に置くことが可能である。また計画部５１,運用部５２は、ソフトウェアとしてＩＴ機器システムのＩＴ機器内のサーバ１１２上に実現することも可能である。
【００３２】
図４は、計画部５１の制御指針設定フローを示す図である。停電発生等の電源供給に障害が発生した場合、運用部５２での制御指針として目標電力値(P_trg)を設定する。目標電力値(P_trg)は、電池特性を考慮したＩＴ機器システム運用を目的に、ある仕事量のタスクを処理する場合、処理に許される時間を最大限に利用して、その期間中、最小の放電電流で定常な仕事率で仕事を処理するための仕事率の目標値である。
【００３３】
目標電力値(P_trg)の設定は、電源障害検知後に、まず停電時間等の該電源障害の継続時間の予測から始まる（Ｓ４０１）。電源障害の継続時間は即ち電池が継続的に駆動する事が要求される時間である。
【００３４】
電源障害を稀にしか発生しない緊急時と捉え、通常時と同程度のＩＴサービスの処理性能を提供することよりも、ＩＴサービス提供の停止回避を優先する目的では、電源障害が終了するまでに処理が完了すれば良いと考え、電源障害継続時間の予測値を処理許容時間とする。電池は最低、処理許容時間中継続稼動し続ける必要がある。一方、特定用途向けの専用ＩＴサービス等、予め処理サービス内容とそのサービスに要求される処理時間が既知な場合において、ＩＴサービス停止回避よりも、特定サービスの処理性能を優先する場合が考えられる。この場合、与えられるＩＴサービスの要求処理時間を処理許容時間とし、与えられる要求処理時間が電池駆動継続時間となる。
【００３５】
電源障害の継続時間は、先進国における計画的停電等の場合には、政府や電力会社が予め停電時間を公開するため、図３のPOF５１２がそれら公開情報へアクセスする機能を有する機能を持つこと、もしくは外部からそれら公開情報を入力する外部インターフェース機能を有することで電源障害期間の予測値を生成することが可能である。また、発展途上国における経常的電力不足を原因とした停電は、人為的な突発事故による停電とは異なり、電力需要と相関がある事、加えて、電力需要が温度、湿度などの気象条件及び、オフィスワークのピーク特性など、地域毎の人間生活に関係する条件と相関があること、及び、電力供給会社の電力復旧能力条件が短期的には変化しないことから、これらの条件を利用して統計解析技術により予測することが可能である。具体的予測方法の一例として、過去の停電時間の自己相関解析に基づく周期性や季節性などを考慮した時系列解析による予測方法などの利用が可能である。この場合、図３のPOFは過去の電源障害に関するデータを保持する記憶素子もしくはデータベースとして保持する記憶機構とそれらのデータを利用して統計解析を行う演算処理機能を有する。しかし、本発明は電池駆動時間を入力もしくは予測する手段を用意すれば十分であり、具体的入力手段及び予測手法の違いにより限定されない。
【００３６】
次に、先に予測または設定された電池駆動時間中に、ＩＴ機器システム１に要求されるＩＴ機器１１の負荷、電力を予測する(Ｓ４０２)。特定用途向けの専用ＩＴ機器等、予め処理内容とその要求処理量が既知な場合においては、与えられる要求負荷に基づき電力を計算し、その値を予測値とする事が可能である。この場合、図３のITF５１３は外部からそれらのデータを入力する外部インターフェース機能を有することでＩＴ機器の負荷、電力を予測可能である。また、ＩＴサービスの利用率が人間活動に依存することを考慮すると、ＩＴ機器１１の電力はそれら人間の活動周期と相関のある特性を内包する。よって、停電時間予測と同様に、過去のＩＴ機器の負荷、電力との自己相関解析に基づく時系列解析により、ある時間区間におけるＩＴ機器の電力の予測が可能である。電池駆動時間での積分を計算することで、予測された電池駆動時間中におけるＩＴ機器の総電力量を予測することが可能である。時系列解析以外の予測手段としては、より簡易な統計処理として、曜日、時間帯、気温など、多変数の条件を考慮した総電力量の確率密度関数を用いて計算する方法も適用可能である。この場合、図３のITF５１３は過去のＩＴ機器の負荷、電力のデータを保持する記憶素子もしくはデータベースとして保持する記憶機構とそれらのデータを利用して統計解析を行う演算処理機能を有する。しかし、本発明は電池駆動時間におけるＩＴ機器の負荷、電力を入力、もしくは予測する何らかの手段があれば十分であり、具体的入力手段及び予測手法の違いにより限定されない。
【００３７】
上記の予測で適用する時系列解析等の統計処理は、データ量が多い場合に長時間の計算処理が必要となる可能性がある。電源障害期間及び、ＩＴ機器１１の負荷、電力の予測に、これら長時間の計算処理を要する統計手法を適用する場合、その統計処理を電源障害発生時に毎回行う必要はない。電源正常時に予め電源障害時間、ＩＴ機器の負荷、電力の予測処理を実行しておくことが可能である。実行結果をデータベースとして保存しておき、電源障害発生時には、前記記載の予め作成したデータベースを参照することにより予測する方法も可能である。予測処理の事前実行は常時定期的に実施する、または停電時間特性、またはＩＴ機器の負荷、電力特性が変動する時間周期に併せ、適時実行し、データベースを更新する。この場合、図３のPOF５１２,ITF５１３は前記の予測結果を保持する記憶素子もしくはデータベースとして保持する記憶機構を有し、電源障害発生時にこの記憶機構を参照する機能を有する。
【００３８】
続いて、先に予測または設定された電池駆動時間とＩＴ機器の負荷、電力、総電力量に基づき、電池駆動時間中に必要な冷却機器の総電力量を予測する(Ｓ４０３)。図３のCE５１４がこの総電力量の予測を行う構成部である。電池駆動時間中に必要な冷却機器の総電力量は、電池駆動時間中の総発熱量であるＩＴ機器の総電力量と冷却機器の冷却性能を表す指標である成績係数（COP: Coefficient of Performance）を利用して予測する。具体的には、ＩＴ機器の総電力量をCOPで割った値を電池駆動時間中に必要な冷却機器の総電力量と考える。
【００３９】
図５Ａは、COPと外気温度、冷却負荷の依存関係を示す図である。図５Ａに示すように、COPは一般的に外気温度、冷却負荷に依存する。また、図５Ｂに示すように、COPは一般的に外気湿度にも依存する。
【００４０】
CE５１４は、電池駆動時間中の必要な総冷却量予測過程においてCOPと外気温度、外気湿度、冷却負荷の依存性を考慮し、冷却機器の稼働状況に最適なCOPの値を計算に使用する。COPと外気の温湿度、冷却負荷の関係は、冷却機器の設計時にテーブルとして作成する、もしくは実動作環境下で温湿度センサ、電力監視、冷却能力制御を実施し運用時に作成することが可能である。図３のCE５１４は、前記冷却機器の冷却能力と冷却電力に関係する情報を保持する記憶素子（もしくはデータベース）５１８に加えて、必要冷却量を計算し、その結果を保持する記憶素子データベースとして保持する記憶機構５１４０を持つ、もしくは、計算結果を計画制御部PRO_CTRL５１６に送信し、PRO_CTRL内で該情報を記憶する機能を有する。
【００４１】
本発明が高効率電池利用を目的として考慮する電池特性の１つがレート効果と呼ばれる特性である。レート効果とは、電池が実際に負荷に供給可能な実容量が理論的な理想容量とは異なり、電池から放電される電流の大きさ（レート）に依存するという特性である。図７は鉛蓄電池における、レート効果の例を示す図である。図７は放電電流の大きさが０．０５CAから２CAに増加するに従い、非線形に放電時間が減少していることを表している。レート効果を考慮すると、同一の仕事量を処理する場合であっても、実際に蓄電池駆動で処理可能な仕事量は、その電流の大きさに依存する。
【００４２】
非参考文献１では、レート効果を考慮する場合、ある一定量の仕事を、決められた時間内に処理するには、負荷電流が一定電流となるように仕事を処理するのが最も電池の容量効率が高い事が示されている。つまり、処理に許容される処理時間を最大限利用し、最も小さい放電電流により一定の仕事率で仕事を処理する方法が電池容量効率を最大にする。
【００４３】
以上の事から、高効率な電池利用のためには、電池からの放電電流を一定に近づけることが良いという特性がある。
【００４４】
本発明が開示するＩＴ機器システムにおける高効率な電池利用技術は、これらの諸特性を考慮して、ＩＴ機器及び冷却機器の放電電流を連係して制御する。
【００４５】
以上の予測過程を実施する事で、(1)電池駆動が必要な時間Ｔ_bｃ、(2)電池駆動期間中のＩＴ機器の負荷、電力及び総電力量、及び(3)電池駆動期間Ｔ_bｃ中の総冷却電力量Q_cが得られる。計画制御部（PRO_CTRL）５１６は、これらの情報に基づき目標電力値(P_trg)を設定する。目標電力値(P_trg)は、電池駆動時間Ｔ_bｃ中のIT総電力量、総冷却電力量P_cから計算可能なＩＴ機器と冷却機器それぞれの平均電力の和として計算される仮目標電力値(Ｓ４０２〜Ｓ４０４)、もしくは、電池駆動時間の予測値と現在の電池残量の情報(Ｓ４０５)から計算される許容限界電力値(Ｓ４０６)の２つから、選択的に設定される。許容限界電力値は予測した電池駆動時間中に電池が完全に枯渇することを避けうることを許容する限界の電力値である。
【００４６】
許容限界電力値は、電池の枯渇をより確実に避ける事を目的に、UPSに含まれる電池システムから得られる電池残量情報にマージン係数を印加する。電池システムから得られる電池残量をそのまま利用する場合はマージン係数を１とする。PRO_CTRL５１６は、マージンを考慮した電池残量と、必要な電池駆動時間から、図７で示されるレート効果を考慮した電池容量と放電電流の依存関係と等価な情報を保持するデータベース、またはモデル式から、許容限界電力値を計算する。電池残量と放電電流の依存関係データベースまたはモデル式は、使用する蓄電池のデータシート、またはデータシートから作成したモデル式を利用する、もしくは、実運用中に適時電池残量と電池に流れる負荷電流の大きさを実測して運用中に作成、更新することで作成可能である。実運用中に更新することにより、電池個体間の特性ばらつき、経年劣化の考慮及び、電池単体ではなく、直並列接続された電池システムとしてのデータベースまたはモデル式を作成することが可能である。
【００４７】
ＩＴ機器と冷却機器の平均電力の和である仮目標電力値が許容限界電力よりも小さい場合は、目標電力値を平均IT電力と平均冷却電力の和として決定し、それ以外の場合は許容限界電力を目標電力値として決定する(Ｓ４０８)。
【００４８】
または、PRO_CTRL５１６は、ユーザが電池の枯渇を許容し、ＩＴ処理を優先する場合には、ＩＴ機器と冷却機器の電力の和、もしくはユーザが入力する特定の電力値(Ｓ４０７)をユーザの指定に基づき、目標電力値(P_trg)として設定する(Ｓ４０８)。
【００４９】
本発明の制御方式のもう一つの特徴である運用部５２は、計画部５１で設定された制御指針である目標電力値(P_trg)に基づき、実測フィードバック制御によるＩＴ機器及び冷却機器の電力を制御する(Ｓ４０９)。すなわち、運用部５２は、ＩＴ機器及び冷却機器の電力を制御する事を目的に、機器の性能、信頼性を制御する。なお、ＩＴ機器及び冷却機器の電力を制御するＳ４０９の詳細については、図９で説明する。
【００５０】
ＩＴ機器１１を構成するサーバ、ストレージ、ルータ、スイッチ等は性能、信頼性と電力のトレードオフを考慮するための機能を内蔵している。例えば、機器の構成部品であるCPUの電源電圧、動作周波数を動的に変更する動的電圧周波数制御（DVFS: Dynamic Voltage Frequency Scaling）を適用する事で、処理性能と電力のトレードオフを利用可能である。また、信頼性確保の為に冗長動作している電源やファンの稼働数を切り替えることで信頼性と電力のトレードオフを利用可能である。ルータやスイッチは、稼働ポート数や処理レート数の動的制御による性能と電力のトレードオフ利用が可能である。個別機器の独立した性能制御だけでなく、ＩＴ機器システムとしての負荷を調整するロードバランサ等の負荷分散装置による性能と電力トレードオフ利用も含まれる。ハードウェアによる制御だけでなく、サーバ上のタスク分散ソフトウェア等のソフトウェアによる性能、電力制御も含む。本発明の開示する技術は、性能、信頼性と電力のトレードオフを考慮して、性能、信頼性及び電力が制御可能であれば良く、その具体的実現方法の差異により限定されない。
【００５１】
本発明では、ＩＴ機器の電力制御に加え、冷却機器の電力制御を目的に、冷却機器の能力を制御する。冷却機器の冷却能力及びその能力に必要な電力はファンの回転数制御と冷媒制御に依存するため、ファン回転数制御及び冷媒制御により冷却機器の電力を制御する。
【００５２】
次に、図８Ａ、図８Ｂで、運用部５２が実施する制御の要旨を説明する。まず、図８Ａは、比較例として、ＩＴ機器と冷却機器の連係制御を行わない場合の電力のパターンの例を示す図である。また、図８Ｂは、本発明に基づきＩＴ機器と冷却機器の連係制御を行う場合の電力のパターンの例を示す図である。
【００５３】
一般的に冷却機器は温湿度監視に基づき制御され、温湿度が一定に保たれるように制御される。そのため、本発明の制御方法を採用しない場合は、ＩＴ機器の電力が大きい場合には、発熱量が大きいため冷却機器の電力も追随して大きくなる、また、ＩＴ機器の電力が小さい場合には発熱量が小さいため冷却機器の電力も追随して小さくなる。
【００５４】
本発明では、運用部５２が、電池の高効率利用を目的に、性能、信頼性と電力のトレードオフを利用したＩＴ機器と冷却機器の電力制御により、電池から消費される電力を計画部５１にて設定した目標電力値に近づけるように、連係制御する。ＩＴサービスへの要求は一般的に常時変動するため、ＩＴ機器の電力は常時変動する。ＩＴ機器の電力が変動することによりシステムの発熱量が変動するため、必要な冷却能力が変化し冷却機器の電力も常時変動する。本発明の制御方法は、図８Ｂに示すよう、ＩＴ機器システム全体の電力変動により、ＩＴ機器システムの電力が目標電力よりも大きい場合には、ＩＴ機器の電力を小さくする負荷繰り延べ制御を行ってＩＴ機器システム全体の電力を下げ、目標電力よりも低い場合には冷却機器の電力を大きくする先行冷却制御を行ってＩＴ機器システム全体としての電力を上げるように制御する。電力の制御においては、ＩＴ機器、冷却機器の電力をそれぞれ独立に制御せず、ＩＴ機器と冷却機器の電力和として目標電力値(P_trg)に近づくように連係してＩＴ機器と冷却機器を制御する。
【００５５】
すなわち、本発明による制御技術では、一般的な冷却制御と異なり、図８Ｂに示すように、目標電力値(P_trg)に対して、ＩＴ機器の電力が小さい場合には、目標電力に近づけるように冷却機器の電力を必要な量よりも大きくした先行冷却制御を行ってＩＴ機器と冷却機器の電力の和を目標電力に近づける。また、ＩＴ機器の電力が大きい場合には、負荷繰り延べ制御を行うことで、電力量を目標電力に近づけるようにＩＴ機器の電力を小さくする。
【００５６】
計画部５１が生成する目標電力値は、電池駆動時間中の平均消費電力の予測値であるため、ある時刻においてＩＴ機器の電力が目標電力値よりも小さい場合、それ以降に大きなIT電力が消費されると予定される、もしくは、それ以前に大きなIT電力が消費される予定である、と計画部５１にて予測していると言える。従って、予測に基づき、ある時刻のＩＴ機器の電力が目標電力値よりも小さい場合に、冷却機器の電力を大きくすることで目標電力値に近づけるということは、将来の発熱に備え予め冷却を実行しておく（先行冷却）という事を意味する。また、ある時刻のＩＴ機器の電力が目標電力よりも大きい場合に、ＩＴ機器の電力を小さくするということは、将来のＩＴ機器に余裕のある時間に処理を後回しする（負荷の繰り延べ）という事を意味する。ＩＴサービスの要求はユーザのタイミングに依存するため、将来のＩＴ処理を予め先取して処理することは不可能であるが、予め予想した発熱に対して先取りして冷却（蓄熱）しておくことは可能である。また、現在必要な冷却を後回しすることはＩＴ機器の信頼性に影響する温湿度の上昇を招くため不可能であるが、タイミングクリティカルでないＩＴサービスや、電源障害等の非緊急時においてＩＴ処理性能低下を許容するＩＴサービスでは予想される余裕期間に処理を後倒しする（繰り延べる）ことは可能である。
【００５７】
本発明は、以上のＩＴ機器と冷却機器それぞれの特性を利用し、ＩＴ機器と冷却機器の電力和が目標電力に近づくように、ＩＴ機器及び冷却機器の電力を連係制御する。
【００５８】
図９は、電源障害時に図８Ｂの連係制御を実施するＩＴ機器及び冷却機器の具体的制御方式フローを示す図である。ＩＴ機器の性能、信頼性と電力のトレードオフ制御はDVFSやロードバランサによるタスク制限など複数の方法が考えられるが、図９はロードバランサによる制御を想定した場合の例である。
【００５９】
電源障害時モード（Ｓ８００）になると、運用部５２は、ＩＴタスク量L(t)、現在 スタックに溜まっているタスク量stack(t)のデーを取得する（Ｓ８０１）。さらに、ＩＴ機器の電力、冷却機器の電力制御のために、（L(t)）,（stack(t)）を処理するのに必要な要求電力（P(t)）を計算する（Ｓ８０２）。
【００６０】
一方、運用部５２では、計画部で生成した予測が外れた場合を想定し、実測による目標電力値(P_trg)、COP値、及び必要総冷却量(C_sch: Shceduled Cooling)の補正を実施する。目標電力値(P_trg)の補正は予測よりも、実際に入力されるタスクが多い、もしくは少ない場合に補正する。そのために、タスクの溜り具合を示すスタック情報を記憶する記憶素子（もしくはデータベース）を用意し、併せて、計画部にてスタックの予測値を見積もり、実測のスタックとの比較により目標電力を補正する。電池特性モデルのズレにより、電池残量が予測よりも多い、または、少ない場合にも目標電力値を補正する。また温湿度を監視し、予定よりも温湿度が高い、もしくは低い場合には、熱の侵入や漏れ、冷却機器の冷却能力差により実際の冷却機器のCOPが想定と異なると考え、COP,必要冷却総量を補正するとともに、目標電力値も補正する。これらの補正値は逐次記憶素子（もしくはデータベース）に保持・更新される。スタック、電池残量、温湿度制御に関する補正は常時行う、もしくは定期的に行う。あるいは、予め設定するしきい値に対するイベントを定義しておき，イベント発生時に制御フロー中に割込み処理として挿入される（Ｓ８０３）。
【００６１】
ＩＴサービスと電力には相関があり、例えばWebサーバにおける処理性能と電力には、図１０に示す関係がある。ＩＴサービスと電力の相関をデータベースもしくはモデルとして利用し電力を計算する。タスク量から電力を計算する工程をF()と表現し、その逆工程をF−1()と表現する。Ｓ８０４にてP(t)の電力で発生する発熱に対して必要な冷却量（C_need）を計算する。Ｓ８０５にて現在までに実施している冷却量（C_done）と必要冷却量を比較し、既に必要冷却を実施済みである場合にはＳ８０６へ処理を進め、まだ冷却が必要である場合にはＳ８０７へ処理を進める。Ｓ８０５の処理のために、本発明は現在までに実施した冷却量情報C_doneを保持する記憶素子（もしくはデータベース）を持つ。Ｓ８０６以降は既に必要な冷却は完了しているため、この時に実施する冷却量（C(t)）は０である。
【００６２】
Ｓ８０６では現在の要求電力と目標電力値を比較する。要求電力が目標電力よりも小さい場合には、すべてのタスクを実行し、その分に必要な冷却量を、これまでに余剰に冷却されている冷却量（C_dep）から減じる。すべてのタスクを実行可能であるため、後回しになる余剰タスク（O(t)）は０である（Ｓ８０８）。Ｓ８０８の実施のために本発明は現在までになされた余剰な冷却量を保持する記憶素子（もしくはデータベース）C_depを持つ。Ｓ８０６で要求電力が目標電力よりも大きい場合には、ＩＴタスクの処理に目標電力値で制限を掛け、P_trg分のタスクだけを処理し、その分の必要な冷却量を余剰冷却量から減じ、そのため余剰タスクを後ろ回し（繰り延べ）のタスクとする（Ｓ８０９）。
【００６３】
Ｓ８０７では現在の要求冷却量が、これまでの余剰冷却量にて賄えるかを判断する。余剰冷却で賄える場合はＳ８１６に処理を進める。Ｓ８１６では、現在の要求電力が目標電力値よりも小さいかを判断する。小さくない場合はＳ８０９に処理を進める。目標電力値よりも小さい場合は要求電力分のタスクをすべて実行し、目標電力値にＩＴ機器と冷却機器の電力の和を近づけるため、先行冷却制御すなわち余剰にP_trg−P(t)分冷却を実施し（Ｓ８１０）、現在の必要な冷却量と余剰に冷却した分の差分を余剰冷却量に追加する。
【００６４】
Ｓ８０７の判断で必要冷却量を余剰冷却量にて賄えない場合は、Ｓ８１１に処理を進め、現在の電力が目標電力値よりも小さいかを判断する。現在の要求電力が目標電力値よりも小さい場合にはＳ８１０に処理を進める。一方、現在の電力が目標電力値よりも大きい場合にはＳ８１２に処理を進め、ＩＴ機器の使用を制限する負荷繰り延べ制御を行う。まず、これまでの余剰冷却量をすべて使いきり、その余剰冷却量で実行可能な分のタスク（P1(t)）を実行する。加えて、ＩＴ機器と冷却機器の電力和を目標電力に近づけるため、目標電力値からP1分の電力を使用した残りの電力（P_trg−P1）をＩＴ機器と冷却機器でCOP:1の比率で分配する（Ｓ８１３）。要求電力（P(t)）に対して実行したタスク量に相当する電力量P1+P2の差分を後回しとするタスク量O(t)として計算する（Ｓ８１４）。最後に負荷繰り延べに伴い後回しになったタスク量（O(t)）をスタックに積み、この時刻に実施した冷却量C(t)をこれまでに実行した冷却量（C_done）に追加し（Ｓ８１５）、次の時刻に処理を進む。以降この処理を、電源が復旧するまでループする。電源が復旧したら（Ｓ８１７でYES）、通常動作モードに遷移する（Ｓ８１８）。
【００６５】
図１１のＩＴタスクを入力した場合の処理例を、図１２、図１３に示す。図１１は、本発明の制御に入力するIT負荷電力（要求ＩＴタスク）１１と、と必要な総冷却量１２の関係を示す例である。図１２は、比較として、計画部の予測情報を利用しＩＴタスクの後回しを実施するが、冷却機器は従来通りＩＴ機器の発熱量に併せて必要な冷却量を実施する制御を施した場合の例である。図１３は、図９に示す本発明の制御フローを施した場合の例を示す図である。この例では、簡単のため１処理に必要な電力を１とすし、COPを４とする。図１１に示すように、この例では、６単位分の時間に合計２４個のタスクが処理される。COPが４である場合、必要な総冷却量は２４／４＝６である。よって、合計３０の電力を６単位時間で処理する必要があり、一定電力の目標とする目標電力値は３０／６＝５となる。
【００６６】
図１２の比較例では、目標電力値に併せ冷却量とＩＴ機器の後ろ倒し制御により最終的に処理不可能なタスク２３，２４が残る。
【００６７】
対して、本発明の制御を施すと図１３で示される通り、現在の要求電力が目標電力値よりも小さい場合には、冷却を前もって実施し蓄熱する先行冷却制御を行い、目標電力値よりも大きい場合には、一部のＩＴ機器の使用を制限し後のサイクルでそのタスク処理を実施する負荷繰り延べ制御を行うため、すべての時間において目標電力値で一定となる。かつ、電源障害終了時に積み残るタスクもない。これは、事前に冷却をしている事により、T1,T2の時刻に冷却をせず、目標電力値一杯にＩＴタスク処理を実施可能なためである。
【００６８】
図１４は、処理性能ではなく、同じ仕事量をこなす場合でも、本制御を施すことにより、電池残量が長く持ち、かつ、電源障害期間中に枯渇しない例を示す図である。同じ仕事量であるから、IT−冷却連係制御を適用した場合の電力p_ctrlと,適用しない電力p_convを、それぞれ時間軸でt1からｔ３まで積分した値は両者で同じである。しかし、電力値を一定値に近づけるIT−冷却連係制御を適用する方が、先に述べたレート効果により、実際の電池残量の減少が少ない（図１４B）。すなわち、本発明によれば、レート効果を考慮して、負荷電流が一定電流となるように仕事を処理するので、ある一定量の仕事を決められた時間内に処理する場合が最も電池の容量効率が高くなる。
【００６９】
また、本制御は計画部にて、電源障害期間を予測しているため、制御をしない場合に時刻t2で電池が枯渇しているのに対して、制御を適用することで、予測した電源障害期間中ｔ１からｔ３までは電池残量が枯渇しないようにすることが可能となる（図１４Ｂ）。
【００７０】
このように、本実施例によれば、長時間停電が頻発する状況下において、高効率に蓄電池を利用したＩＴサービスの継続的提供が可能となる。すなわち、ある仕事量をより少ない電池容量で処理可能とする。あるいはまた、ある電池容量でより多くの仕事量を処理可能にする。
【実施例２】
【００７１】
本発明のＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムに係る第２の実施例を、図１５を参照しながら、説明する。
【００７２】
図１５は、動的電圧周波数制御（DVFS）などの演算性能と電力のトレードオフを利用して、図８のＩＴ機器と冷却機器の連係制御を実施する例を示す図である。この例は、真の要求電力が分からず、スタックの計算が難しい場合にも適用可能な制御フローである。
【００７３】
電源障害時モード（Ｓ１４００）になると、運用部５２は、処理に要している電力（P(t)）を取得する（Ｓ１４０１）。また、運用部５２は、目標電力値、COP値及び総冷却量の補正を実施する。但し、ＩＴ制御により停留したスタック量による補正を、その時刻までにＩＴ処理に利用されると期待される電力量Q_pred(t)と実際にその時刻までにＩＴ処理に利用された電力量Q_done（ｔ）との比較に基づき実施する。ある時刻までに使用されると予測される電力量（Q_pred）は、計画部にて予測される電力予測を積分することで計算可能である。このために、本発明はQ_pred及びQ_doneの情報を取得し（Ｓ１４０２）、それらの値を記憶素子（もしくはデータベース）に保持する
ＩＴ機器の電力、冷却機器の電力制御に関して、まず、現在入力されるＩＴ機器の電力を目標電力値（P_trg）で制限する（Ｓ１４０３）。目標電力での制限には動作電圧、動作周波数の上限設定などの利用が可能である。これにより、以降の処理では、P(t)はP_trgよりも大きくなることはなく、より小さい、または等しくなる。
【００７４】
次のＳ１４０４にて、P(t)の電力で発生する発熱に対して必要な冷却量（C_need）を計算する。
【００７５】
Ｓ１４０５にて、現在までに実施している冷却量（C_done）と計画部にて見積もられた必要冷却量（C_sch）を比較し、既に必要冷却を実施済みである場合にはＳ１４０６へ処理を進め、まだ冷却が必要である場合にはＳ１４０７へ処理を進める。１４０６以降は既に必要な冷却は完了しているため、この時に実施する冷却量（C(t)）は０である。
【００７６】
Ｓ１４０６では現在の要求電力と目標電力値を比較する。要求電力が目標電力よりも小さい場合には、P(t)分の仕事率で仕事を実行し、その分に必要な冷却量を、これまでに余剰に冷却されている冷却量（C_dep）から減じる（Ｓ１４０８）。これまでにＩＴ処理に利用した電力量Q_doneを更新するために、ＩＴ処理に利用した仕事率P(t)をQ_done（ｔ）に追加する（Ｓ１４１２）。
【００７７】
Ｓ１４０６で、要求電力が目標電力よりも大きい、または等しい場合には、ＩＴ処理に目標電力値で制限を掛け、P_trgにて処理し、その発熱量に必要な冷却量を余剰冷却量から減じ（１４０９）、P_trgをQ_done(t)に追加する（Ｓ１４１２）。
【００７８】
一方、Ｓ１４０７では現在の要求冷却量（C_need）が、これまでの余剰冷却量にて賄えるかを判断する。余剰冷却で賄える場合はＳ１４１０に処理を進める。
【００７９】
Ｓ１４１０では、現在の要求電力が目標電力値よりも小さいかを判断する。小さくない場合はＳ１４０９に処理を進める。小さい場合は要求電力分のP(t)の仕事率で仕事を処理し、目標電力値にＩＴ機器と冷却機器の電力の和を近づけるため、先行冷却制御すなわち余剰にP_trg−P(t)分冷却を実施し、現在の必要な冷却量と余剰に冷却した分の差分を余剰冷却量に追加する（Ｓ１４１１）。
【００８０】
必要冷却量を余剰冷却量にて賄えない場合は１４１３に処理を進め、現在の要求電力が目標電力値よりも小さいかを判断する。現在の要求電力が目標電力値よりも小さい場合にはＳ１４１１に処理を進め、先行冷却制御を実施する。一方、目標電力値よりも大きい場合には、ＩＴ機器の使用を制限する負荷繰り延べ制御を行う。すなわち、これまでの余剰冷却量をすべて使いきり、その余剰冷却量で実行可能な分の仕事率（P1(t)）で仕事を実行する（Ｓ１４１４）。加えて、ＩＴ機器と冷却機器の電力和を目標電力に近づけるため、目標電力値からP1分の電力を使用した残りの電力（P_trg−P1）をＩＴ機器と冷却機器でCOP:1の比率でP2とC(t)に分配する（Ｓ１４１５）。ＩＴ機器はP2分の仕事率でさらに仕事行うため、最終的にP1と併せP1+P2の仕事率で制限を掛けてＩＴ処理を行うことになる（Ｓ１４１６）。最後に、実施した冷却量C(t)をこれまでに実行した冷却量（C_done）に追加し（Ｓ１４１７）、次の時刻に処理を進める。以降この処理を、電源が復旧するまでループする。電源が復旧したら（Ｓ１４１８でYES）、通常動作モードに遷移する（Ｓ１４１９）。
この処理をループする。
【００８１】
図１５のように、DVFSが印加されることにより真の要求電力がわからない場合、制御開始時に微小時間DVFSなどの制御を解除し、真の要求電力を確認することで、スタック量を計算する事も可能であり、DVFSなどのタスク処理時間の制御によるＩＴ機器と冷却機器の連係制御においても、図９と同様の制御を実施することも可能である。また、真の電力は分からないが、スタック量のみは計算可能、または、真の電力はわかるが、スタック量はわからないなどの場合には図９と図１５を組み合わせたフローにより制御可能である。本発明の開示範囲は図９と図１５の組合せによるフローを含む。
【００８２】
運用部での制御は計画部でなされる電源障害期間及びＩＴ機器の負荷、電力の予測情報に基づく。ＩＴ機器の負荷、電力予測が外れた場合の補正はスタック量、Q_done (t)によりなされる。電源障害期間が予測よりも長い場合の補正は行われないが、計画部にて電池残量が枯渇しないように予めマージンをもって予測を建て、予測が外れた場合にも安全停止するための電池残量を確保しておく等の対策が可能である。
【００８３】
図９で示したロードバランサ等による電力制御では、タスクの投入を制御することでＩＴ機器の電力を制御する。タスク投入制御による実施方法は、入力されるタスク量が実際に監視可能であり、ＩＴタスクの後回し制御適用により滞留するタスク量も監視可能である場合に有効である。対してDVFSなど電圧、周波数を制御する方式は、あるタスクを処理する時間を制御することで、ＩＴ機器の電力を制御するため、タスクの滞留はタスク処理時間が伸びるという形で現れる。またモバイル機器と異なり、一般的にＩＴ機器に投入されるタスクの多くは事前に処理時間が既知ではなく、また処理の途中で現在の進行状況を通知することも無い。そのような場合、DVFSなどのタスクの実行処理性能を制御する方式では、図９中のスタックが単純には利用できない。また、タスク投入時にDVFSにより電力制限が掛かっているため、そのタスクが要求する真の電力を知ることも難しく、スタックに積むべきタスク量の計算も困難である。このように、図１５の実施例は、真の要求電力が分からず、スタックの計算が難しい場合にも適用可能な制御フローである。
【００８４】
本実施例においても、長時間停電が頻発する状況下において、高効率に蓄電池を利用したＩＴサービスの継続的提供が可能となる。すなわち、ある仕事量をより少ない電池容量で処理可能とする。あるいはまた、ある電池容量でより多くの仕事量を処理可能にする。
【実施例３】
【００８５】
本発明のＩＴ機器と冷却機器の連係制御システムに係る第３の実施例を、図１６を参照しながら、説明する。
【００８６】
高効率電池利用を目的に考慮する他の電池特性はリカバリ効果と呼ばれる特性である。リカバリ効果とは、放電中または放電後に適時放電を休むことにより、蓄電池内の電解液中のイオンが拡散することにより、電池の実用量が理想容量に近づく特性である。非参考文献３では、リカバリ効果を考慮すると、時間軸方向に対して放電電流が増加する放電方法よりも減少する放電方法に限定した方が、容量効率の高い事が示されている。
【００８７】
図９、図１５に示した実施例１，２の制御フローでは、運用時に予測とのズレを補正するために、目標電力値を補正するため放電電流は目標電力値補正に追随して変化する。この時、ＩＴ処理性能を重視する場合には、図６に示すように、目標電力値を増減両方向に補正することを許可する。しかし、リカバリ効果を考慮した場合には、非参考文献３が開示するように、放電電流は時間軸方向に対して、減少方向のみに限定する方が、放電効率が高い。
【００８８】
本発明はリカバリ効果を考慮し、ＩＴ処理性能よりも電池の高効率放電を優先する場合には、図１６に示すように、目標電力知の補正を増加方向は許可せず、減少方向のみ限定する。単調減少でかつＩＴ処理性能を低下させないため、予めIT負荷、電力を大きく予測する方向にマージンを持って予測することも可能である。ユーザは図３のUSIを介してＩＴ処理性能重視か、電池放電効率重視かを選択可能であり、予測マージンを設定可能である。
【００８９】
本発明は電池からの放電電流を一定に近づける様に制御することでレート効果及びリカバリ効果を利用して高効率放電を実現する。
【符号の説明】
【００９０】
１…ＩＴ機器システム（ITS：IT System）、１１…ＩＴ機器（ITM:IT Machines）、１２…ＩＴ機器の冷却機器（CL: Cooling Equipmentｓ）、１１１…制御部（IT_CTRL）、１２１…制御部（CL_CTRL）、２…電力分配装置（PDU：Power Distribution Unit）、３…温湿度センサ（THS: Temperature & Humidity Sensor）、４…無停電電源装置（UPS: Uninterruptible Power Supply）、４１…電池システム、４２…無停電電源の制御部（BAT_CTRL）、５…連係制御器(ITC_COMB_PO：IT−Cooling Combinational Project & Operation Unit)、５１…計画部（PRO: Projection Unit）、５２…運用部（OPE: Operation）、６…外部電源、７…電圧記録計、８…密閉容器、１２…冷却機器、１２１…制御部（CL_CTRL）、５１１…電源障害監視部（POM: Power Obstruction Monitor）、５１２…電源障害発生予測部（POF：Power Obstruction Forecast）、５１３…ＩＴ機器の負荷、電力予測部（ITF：IT Forecast）、５１４…必要冷却量計算部（CE : Cooling Estimator）、５１５…外部インターフェース（USI：User Specific Interface）、５１６…計画制御部（PRO_CTRL）、５１７…電池特性等の情報を保持する記憶素子、５２１…運用制御部（OPE_CTRL）。
【図１】
0005788337.tif 000002
【図２】
0005788337.tif 000003
【図３】
0005788337.tif 000004
【図４】
0005788337.tif 000005
【図５Ａ】
0005788337.tif 000006
【図５Ｂ】
0005788337.tif 000007
【図６】
0005788337.tif 000008
【図７】
0005788337.tif 000009
【図８Ａ】
0005788337.tif 000010
【図８Ｂ】
0005788337.tif 000011
【図９】
0005788337.tif 000012
【図１０】
0005788337.tif 000013
【図１１】
0005788337.tif 000014
【図１２】
0005788337.tif 000015
【図１３】
0005788337.tif 000016
【図１４】
0005788337.tif 000017
【図１５】
0005788337.tif 000018
【図１６】
0005788337.tif 000019