(57)【要約】  信頼性向上のために電力の供給に冗長性を持たせる電源多重化システムでは、電源ユニット１０１と、電源ユニット２０１と、前記電源ユニット１０１，２０１から電力を給電される被電力給電ユニット３０１と、を備え、前記被電力給電ユニット３０１は、前記電源ユニット１０１，２０１からの電流を調整する制御手段である二重化回路３０５、を備える。前記二重化回路３０５は、電流を調整して電源ラインへ出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電源ユニットと、
第二の電源ユニットと、
前記第一及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする電源多重化システム。
【請求項２】
複数の電源ユニットと、
前記複数の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記複数の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする電源多重化システム。
【請求項３】
電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニット、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする電源多重化システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記電源ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記被電力給電ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源多重化システム。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記被電力給電ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記電源ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源多重化システム。
【請求項６】
前記被電力給電ユニットは、２以上の制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源多重化システム。
【請求項７】
前記電源ユニットは、前記被電力給電ユニットに電力を供給する回路部品のうち、周囲の温度によって部品寿命が影響される温度寿命部品を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源多重化システム。
【請求項８】
前記制御手段は、ＦＥＴを用いて前記電源ユニットからの電流を調整する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源多重化システム。
【請求項９】
前記電源ユニットは、前記被電力給電ユニットに電力を供給する際に電流を調整する回路を有しない、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源多重化システム。
【請求項１０】
第一の電源ユニット及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１１】
複数の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記複数の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１２】
電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記電源ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記被電力給電ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記被電力給電ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記電源ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１５】
前記被電力給電ユニットは、２以上の制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１６】
前記被電力給電ユニットに電力を供給する回路部品のうち、周囲の温度によって部品寿命が影響される温度寿命部品を備える前記電源ユニットと接続する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１７】
前記制御手段は、ＦＥＴを用いて前記電源ユニットからの電流を調整する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１８】
前記被電力給電ユニットに電力を供給する際に電流を調整する回路を有しない前記電源ユニットと接続する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の系統から電力供給可能な電源多重化システムおよび被電力給電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、信頼性を必要とする電子機器の電力供給に冗長性を持たせるために２系統の電力供給システム（電源二重化システム）を持つプログラマブルロジックコントローラでは、電源二重化システムに必要な２系統の電力供給システムの電流を調整する二重化回路が、電源二重化システムに使用する各電源ユニットに実装されている。二重化回路を実装された電源ユニットは、電源二重化システム専用の電源ユニット（専用電源ユニット）となる。専用電源ユニットは、システムへ供給する負荷を分散させるため、電源二重化システムに接続されているもう一方の専用電源ユニットと通信を行い、負荷をシェアしている。【０００３】
二重化回路は、突合せダイオード、ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）に代表される電流を調整する電流調整部、および、２つの二重化電源ユニットの電流をコントロールするコントロール部から構成されている。プログラマブルロジックコントローラのベースユニットに代表される電力を供給される側のユニット（被電力給電ユニット）であって、２つの電源を装着できる電源二重化システム専用のベースユニット（二重化ベース）に２つの専用電源ユニットを装着し、２系統の電力供給システムを用意することで、プログラマブルロジックコントローラへの電源の冗長性を持たせている。このような技術が、下記特許文献１において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４８５１３号公報  図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、双方の専用電源ユニットが、それぞれ他方の専用電源ユニットの負荷状態を相互に監視し、負荷を均等に分散し被電力給電ユニットに電力を供給（ロードシェア）している。そのため、相互に監視してロードシェアする手段を専用電源ユニット側に実装する必要があり、電源二重化システムの構築には、専用電源ユニットと、２つの専用電源ユニットを装着可能な被電力給電ユニットの双方を開発する必要があり、開発コストが増大する、という問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来のシステムに対して、開発コストの低減を実現可能な電源多重化システムおよび被電力給電ユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第一の電源ユニットと、第二の電源ユニットと、前記第一及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、を備え、前記被電力給電ユニットは、前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる電源多重化システムおよび被電力給電ユニットは、従来のシステムに対して、開発コストの低減を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１の電源二重化システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の二重化回路の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態２の電源多重化システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態３の電源多重化システムの構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態５の電源多重化システムの構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態９の二重化回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる電源多重化システムおよび被電力給電ユニットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態の電源二重化システムの構成例を示す図である。電源二重化システムは、電源ユニット１０１，２０１と、被電力給電ユニット３０１と、を備える。ここでは、電源多重化システムの一例として、電源を二重化する電源二重化システムについて説明する。
【００１２】
電源ユニット１０１は、電源二重化システムに使用する電源ユニットであり、給電ライン（電源ライン、ＧＮＤ）によって電源１１０に接続されている。また、電源ユニット２０１は、電源二重化システムに使用する電源ユニットであり、給電ライン（電源ライン、ＧＮＤ）によって電源２１０に接続されている。電源ユニット１０１，２０１は、一般的な構成であり、外部から給電される一次電源（交流・直流）を入力する入力機能部、一次電源を整流・平滑する一次側整流・平滑機能部、整流した電流を高周波に変換するスイッチング機能部、二次電源を整流・平滑する二次側整流・平滑機能部、および、被電力給電ユニット３０１に二次電源を出力する出力機能部、の各機能部を有している。一次側整流・平滑機能部および二次側整流・平滑機能部は、例えば、電解コンデンサからなる温度寿命部品から構成されている。図１において、電源ユニット１０１，２０１には、それぞれ、内部に温度寿命部品１０２，２０２が実装されている。温度寿命部品１０２，２０２とは、温度によって寿命が大きく左右される（影響される）部品を意味しており、具体的には、前述の電解コンデンサ等があげられる。
【００１３】
被電力給電ユニット３０１は、電源二重化システムにおいて冗長性を確保した電力の供給を受ける必要のあるユニットであり、プログラマブルロジックコントローラの場合、ベースユニットとなる。被電力給電ユニット３０１には、２つの電源ユニット１０１，２０１が装着され、電源ユニット１０１，２０１から被電力給電ユニット３０１の電源ラインに供給される電流を調整する電流調整部３０２，３０３が実装されている。また、被電力給電ユニット３０１には、電流調整部３０２，３０３を制御するコントロール部３０４が実装されている。電流調整部３０２，３０３およびコントロール部３０４で、制御手段である二重化回路３０５を構成する。
【００１４】
電源二重化システムでは、通常稼働状態において、コントロール部３０４の制御により、電源ユニット１０１，２０１に対して負荷を均等に分散する形で２系統同時に稼働している。電源ユニット１０１もしくは２０１の故障、または一方の給電ラインの停止などにより１系統の電力供給が停止した場合、コントロール部３０４がこれを検知し、瞬時に他方の電力供給系統より被電力給電ユニット３０１全体へ電力を給電する制御を行う。これにより、電源二重化システムでは、システム全体の運転を継続でき、信頼性を向上させている。具体的に、コントロール部３０４は、電源ユニット１０１，２０１の出力電圧を監視し、電源ユニット１０１，２０１の出力電圧を比較する。出力電圧差がロードシェアリングの有効範囲を超過した場合、コントロール部３０４は、正常な電圧を出力している電源ユニット側の電流調整部を常時ＯＮし、異常な電圧を出力している電源ユニット側の電流調整部を常時ＯＦＦすることで、ロードシェアリングを無効化し、正常な電源ユニットのみで被電力給電ユニット３０１へ電力を供給する。この際、異常な電源ユニットは、電流整流部にて電源二重化システムから切り離されるため、交換等の対応が可能となる。
【００１５】
図２は、本実施の形態の二重化回路の構成例を示す図である。図１に示す電源ユニット１０１の出力端子は、図２に示す二重化回路３０５のＩＮ１端子に接続されており、同様に、電源ユニット２０１の出力端子は、二重化回路３０５のＩＮ２端子に接続されている。図２に示す電源ラインは、図１に示す被電力給電ユニット３０１内の電源ラインである。二重化回路３０５のＩＮ１，ＩＮ２端子は、それぞれ、コントロール部３０４のＶＩＮ１，ＶＩＮ２端子に接続されている。コントロール部３０４は、ＶＩＮ１，ＶＩＮ２端子に印加される電源ユニット１０１，２０１の出力電圧を測定する。測定したＶＩＮ１，ＶＩＮ２端子間に電位差が発生している場合、コントロール部３０４は、ＧＡＴＥ１，ＧＡＴＥ２の電圧を操作し、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２端子の電圧が同等となるまで、電流調整部３０２，３０３内のＦＥＴ（ＴＲ１，ＴＲ２）の順方向電圧降下量を調整することで、２つの電源系統の出力電流の均衡化を図る。
【００１６】
なお、コントロール部３０４では、ＶＩＮ１，ＶＩＮ２端子に印加される電源ユニット１０１，２０１の出力電圧を測定せず、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２端子の電圧が同等となるようにＧＡＴＥ１，ＧＡＴＥ２の電圧を操作して電流調整部３０２，３０３からの出力を制御することで、２つの電源系統の出力電流の均衡化を図ることも可能である。
【００１７】
また、電源ユニット１０１または電源ユニット２０１が故障・短絡した場合、コントロール部３０４は、故障・短絡を検知し、ＧＡＴＥ１またはＧＡＴＥ２を高速にターンオフすることで、故障もしくは短絡した電源系統への電流の流入を防ぎ、システムを保護することができる。
【００１８】
このように構成された電源二重化システムでは、電源ユニット１０１，２０１においてロードシェアを行うために必要な通信を行う必要がなく、電源二重化システムの実現に必要な二重化回路３０５を全て被電力給電ユニット３０１に実装することにより、従来、電源ユニット側に実装されていた二重化回路を削除できる。そのため、電源ユニット１０１，２０１には、専用電源ユニットを使用する必要はなく、標準電源ユニットを使用することができる。これにより、電源二重化システムの構築において、従来では、専用電源ユニットと、専用電源ユニットを２台装着可能な被電力給電ユニットの開発が必要であったのに対し、本実施の形態では、被電力給電ユニット３０１の開発のみで実現できるため、開発コストを抑制することができる。また、電源二重化システムの利用者においては、標準電源ユニットが利用できることにより利便性が向上する。
【００１９】
また、従来、各電源ユニットそれぞれに実装されていた電流調整部、コントロール部、これらに付随する抵抗、コンデンサ等を、二重化回路３０５として被電力給電ユニット３０１にまとめて実装することができるため、コントロール部３０４、および付随する抵抗、コンデンサ等の部品点数を削減し、製品コストを削減することができる。
【００２０】
また、部品点数が削減できることから、電源二重化システムの平均故障間隔であるＭＴＢＦ（Mean  Time  Between  Failure(s)）値より、削減した部品の故障率を減算できるため、システム全体の信頼性向上を図ることができる。
【００２１】
さらに、電源ユニット１０１，２０１には、電解コンデンサに代表される温度寿命部品１０２，２０２が実装されており、この電解コンデンサの寿命は、一般に、以下に示す電解コンデンサ寿命と温度の関係を表した数式（アレニウス則）に従っており、周囲温度が１０℃上昇すると電解コンデンサの寿命は１／２となる。
【００２２】
Ｌ＝Ｌｏ×２(Tmax-Ta)/10
【００２３】
ただし、Ｌ：実使用時の寿命（Ｈｒ）、Ｌｏ：定格温度での寿命（Ｈｒ）、Ｔｍａｘ：定格温度（℃）、Ｔａ：周囲温度（℃）とする。
【００２４】
一方、二重化回路３０５は、電流調整部３０２，３０３を実装している。従来のシステムでは、電流調整部を電源ユニット側に実装していたため、温度寿命部品１０２，２０２と電流調整部３０２，３０３が同一ユニット内に存在し、温度寿命部品１０２，２０２が電流調整部３０２，３０３の発熱の影響を受けて寿命が低下する問題があった。本実施の形態では、温度寿命部品１０２，２０２と電流調整部３０２，３０３を別ユニットに配置することで、これらの部品が遠隔配置されることになり、温度寿命部品１０２，２０２の長寿命化、ひいては電源二重化システムの長寿命化を図ることができる。
【００２５】
さらに、二重化回路３０５の部品点数の削減、および温度寿命部品１０２，２０２に対する放熱対策の不要化により、電源二重化システムの小型化を図ることができる。
【００２６】
なお、以上の説明では、被電力給電ユニット３０１に供給される電源系統を２系統として説明したが、これに限定するものではなく、電源ユニットおよび電源ユニットへの給電元を更に増やしてもよく、電源多重化システムにも適用できることは勿論である。
【００２７】
さらに、以上の説明では、被電力給電ユニット３０１に電源を供給する電源ユニット１０１，２０１には、それぞれ別の給電元（電源）より電力が給電されるものとして説明しているが、これに限定するものではなく、それぞれの電源ユニット１０１，２０１に給電する給電元を同一にしてもよく、電源ユニットの冗長性を保つことを目的とした電源多重化システムにも適用できることは勿論である。
【００２８】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態の電源多重化システムの構成例を示す図である。電源二重化システムは、電源ユニット４０１，４１１と、二重化ユニット４２１と、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）ユニット４３１と、を備える。電源ユニット４０１は、温度寿命部品１０２と、電源ライン４０２と、を備える。電源ユニット４１１は、温度寿命部品２０２と、電源ライン４１２と、を備える。電源ユニット４０１，４１１は、電源ユニット１０１，２０１と同様、入力機能部、一次側整流・平滑機能部、スイッチング機能部、二次側整流・平滑機能部、および、出力機能部、の各機能部を有している。二重化ユニット４２１は、電流調整部３０２，３０３およびコントロール部３０４による二重化回路３０５を備える。なお、実施の形態１と同一の構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
電源ユニット４０１の温度寿命部品１０２の電源ラインは、電源ユニット４１１の電源ライン４１２、二重化ユニット４２１の電流調整部３０２を経由して、ＣＰＵユニット４３１の電源ラインと接続する。電源ユニット４１１の温度寿命部品２０２の電源ラインは、二重化ユニット４２１の電流調整部３０３を経由して、ＣＰＵユニット４３１の電源ラインと接続する。また、電源ユニット４０１の温度寿命部品１０２のＧＮＤは、電源ユニット４１１の電源ライン４１２、二重化ユニット４２１を経由して、ＣＰＵユニット４３１のＧＮＤと接続する。電源ユニット４１１の温度寿命部品２０２のＧＮＤは、二重化ユニット４２１を経由して、ＣＰＵユニット４３１のＧＮＤと接続する。
【００３０】
実施の形態１では、プログラマブルロジックコントローラのベースユニットを想定した被電力給電ユニット３０１に二重化回路３０５の部品を実装しているが、それ以外の構成に対して二重化回路３０５の部品を実装しても同等の効果を得ることができる。
【００３１】
例えば、プログラマブルロジックコントローラにおいて、図３に示すようにベースユニットを持たない構造の場合、二重化ベースユニットを開発する代わりに、二重化回路３０５を実装した二重化ユニット４２１、およびユニット内に他の電源ユニットからの電力を二重化ユニット４２１側へ渡す電源ライン４０２，４１２を実装した専用の電源ユニット４０１，４１１を開発することで、実施の形態１と同様、電源二重化システムとして、部品点数の削減による製品コストの削減、信頼性の向上、長寿命化、小型化を図ることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図４は、本実施の形態の電源多重化システムの構成例を示す図である。電源二重化システムは、電源ユニット４０１，４１１と、ＣＰＵユニット４４１と、を備える。ＣＰＵユニット４４１は、電流調整部３０２，３０３およびコントロール部３０４による二重化回路３０５を備える。
【００３３】
ＣＰＵユニット４４１は、実施の形態２における二重化ユニット４２１およびＣＰＵユニット４３１を１つの構成にしたものである。ただし、各ユニット内の各構成の接続関係は実施の形態２と同様である。実施の形態２で説明した二重化回路３０５をＣＰＵユニット４４１に実装する場合においても、実施の形態１と同様、電源二重化システムとして、部品点数の削減による製品コストの削減、信頼性の向上、長寿命化、小型化を図ることができる。
【００３４】
実施の形態４．
さらに、電源二重化システムについて、プログラマブルロジックコントローラ以外の用途としてサーバシステム等のマザーボード上での使用を想定した場合、二重化回路の部品をマザーボードに実装することで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
実施の形態５．
図５は、本実施の形態の電源多重化システムの構成例を示す図である。電源二重化システムは、電源ユニット１０１ａ，２０１ａと、被電力給電ユニット３０１ａと、を備える。電源ユニット１０１ａ，２０１ａは、それぞれ、温度寿命部品１０２，２０２と、フィードバック回路１０３，２０３と、を備える。また、被電力給電ユニット３０１ａは、電流調整部３０２ａ，３０３ａおよびコントロール部３０４ａによる二重化回路３０５ａを備える。実施の形態１と比較して、電源ユニット１０１ａ，２０１ａが、フィードバック回路１０３，２０３を備え、コントロール部３０４ａが、フィードバック回路１０３，２０３と接続している点が異なる。電源１１０，２１０から、温度寿命部品１０２，２０２、電流調整部３０２ａ，３０３ａまでの各接続関係は実施の形態１と同様である。電源ユニット１０１ａ，２０１ａは、電源ユニット１０１，２０１と同様、入力機能部、一次側整流・平滑機能部、スイッチング機能部、二次側整流・平滑機能部、および、出力機能部、の各機能部を有している。
【００３６】
本実施の形態において、コントロール部３０４ａは、電源ユニット１０１ａ，２０１ａの出力電圧を監視し、電源ユニット１０１ａ，２０１ａの出力電圧を比較する。出力電圧差がロードシェアリングの有効範囲を超過した場合、コントロール部３０４ａは、負荷をコントロールする信号を電源ユニット１０１ａ，２０１ａのフィードバック回路１０３，２０３へ渡す。電源ユニット１０１ａ，２０１ａでは、フィードバック回路１０３，２０３の制御により、温度寿命部品１０２，２０２からの出力を制御する。実施の形態１では、電流調整部３０２，３０３にＦＥＴを用いているが、本実施の形態では、図５に示すように、電流調整部３０２ａ，３０３ａとして、従来の突合せダイオードを用いることができる。
【００３７】
このような構成にすることにより、電源ユニット１０１ａ，２０１ａの温度寿命部品１０２，２０２と、発熱部品となる電流調整部３０２ａ，３０３ａを別ユニットに配置することができるため、システム寿命の向上、放熱対策不要による小型化の効果を得ることができる。
【００３８】
実施の形態６．
また、実施の形態１では、電源ユニットと電源ユニットへの給電元を２系統用意しているが、さらに多くの電源系統を用意することにより、電源多重化システムとして、さらに高い信頼性を得る効果が得られる。
【００３９】
実施の形態７．
また、実施の形態１では、電源二重化システムにおいて、二重化回路３０５の部品を全てベースユニットである被電力給電ユニット３０１に実装しているが、二重化回路３０５の構成部品の一部を電源ユニット１０１，２０１に実装してもよい。
【００４０】
例えば、コントロール部３０４を各電源ユニット１０１，２０１に実装した場合、コントロール部３０４自体の部品点数削減による製品コスト削減、信頼性向上、標準電源の使用による開発費削減は期待できなくなるが、電源ユニット１０１，２０１の温度寿命部品１０２，２０２と、発熱部品となる電流調整部３０２，３０３を別ユニットに配置することによるシステム寿命の向上、放熱対策不要による小型化の効果を得ることができる。
【００４１】
実施の形態８．
また、実施の形態７とは逆に、電流調整部３０２，３０３を電源ユニット１０１，２０１に実装し、コントロール部３０４をベースユニットである被電力給電ユニット３０１に実装した場合、電源二重化システムでは、標準電源の使用による開発費削減、温度寿命部品と発熱部品の遠隔配置による長寿命化、システム小型化は期待できなくなるが、コントロール部周りの部品集約による部品点数の削減によって、製品コストの削減、信頼性の向上、実装面積削減による小型化の効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態９．
また、電源二重化システムでは、被電力給電ユニット３０１において、二重化回路自体に冗長性を持たせることも可能である。
【００４３】
図６は、本実施の形態の二重化回路の構成例を示す図である。図６に示す、ＩＮ１、ＩＮ２の接続先、および電源ラインは図２（実施の形態１）と同様である。ここでは、被電力給電ユニット３０１は、二重化回路３０５を２つ有しており、各電源系統の電流調整部３０２，３０３およびコントロール部３０４を二重化することにより、１系統の二重化回路３０５自体が故障した場合でも、もう１系統の二重化回路３０５により電力供給を継続させ、システム全体の信頼性向上の効果を得ることができる。
【００４４】
実施の形態１０．
以上の実施の形態１〜９では、具体的に、２つの電源ユニットを備えた、電源系統が２系統の電源二重化システムについて説明したが、一例であり、電源系統は２系統に限定するものではない。例えば、電源系統を３系統とした電源三重化システムにも適用可能であり、さらに電源系統を増やした電源多重化システムにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる電源多重化システムは、高い信頼性が必要となる電子機器の電源供給システムに有用であり、特に、プログラマブルロジックコントローラの電源二重化システム、サーバシステム等に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１０１，１０１ａ，２０１，２０１ａ，４０１，４１１  電源ユニット、１０２，２０２  温度寿命部品、１０３，２０３  フィードバック回路、１１０，２１０  電源、３０１，３０１ａ  被電力給電ユニット、３０２，３０２ａ，３０３，３０３ａ  電流調整部、３０４，３０４ａ  コントロール部、３０５，３０５ａ  二重化回路、４０２，４１２  電源ライン、４２１  二重化ユニット、４３１，４４１  ＣＰＵユニット。
【図１】
2015170387.tif 000003
【図２】
2015170387.tif 000004
【図３】
2015170387.tif 000005
【図４】
2015170387.tif 000006
【図５】
2015170387.tif 000007
【図６】
2015170387.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月8日(2015.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電源ユニットと、
第二の電源ユニットと、
前記第一及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記第一及び第二の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
複数の電源ユニットと、
前記複数の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記複数の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記複数の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニット、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記電源ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記被電力給電ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記被電力給電ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記電源ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項６】
前記被電力給電ユニットは、２以上の前記制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項７】
電流の調整により発熱する部品を、前記被電力給電ユニットに搭載し、周囲の温度によって部品寿命が影響される温度寿命部品を備える前記電源ユニットには搭載しない、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項８】
前記制御手段は、ＦＥＴを用いて前記電源ユニットからの電流を調整する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項９】
前記電源ユニットは、前記被電力給電ユニットに電力を供給する際に電流を調整する回路を有しない、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項１０】
第一の電源ユニット及び第二の電源ユニットとともにプログラマブルロジックコントローラを構成し、前記第一及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記第一及び第二の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１１】
複数の電源ユニットとともにプログラマブルロジックコントローラを構成し、前記複数の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記複数の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記複数の電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１２】
電源ユニットとともにプログラマブルロジックコントローラを構成し、前記電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記電源ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記被電力給電ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記被電力給電ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記電源ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１５】
前記被電力給電ユニットは、２以上の前記制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１６】
電流の調整により発熱する部品を、前記被電力給電ユニットに搭載し、周囲の温度によって部品寿命が影響される温度寿命部品を備える前記電源ユニットには搭載しない、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１７】
前記制御手段は、ＦＥＴを用いて前記電源ユニットからの電流を調整する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１８】
前記被電力給電ユニットに電力を供給する際に電流を調整する回路を有しない前記電源ユニットと接続する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月1日(2015.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電源ユニットと、
第二の電源ユニットと、
前記第一及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記第一及び第二の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整し、前記第一及び第二の電源ユニットのうちいずれかの電源ユニットの異常を検知した場合は異常を検知した電源ユニットからの電力の給電を停止する制御手段、
を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
複数の電源ユニットと、
前記複数の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットと、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記複数の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記複数の電源ユニットからの電流を調整し、前記複数の電源ユニットのうちいずれかの電源ユニットの異常を検知した場合は異常を検知した電源ユニットからの電力の給電を停止する制御手段、
を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニット、
を備え、
前記被電力給電ユニットは、
前記電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整し、前記電源ユニットの異常を検知した場合は前記電源ユニットからの電力の給電を停止する制御手段、
を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記電源ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記被電力給電ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記被電力給電ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記電源ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項６】
前記被電力給電ユニットは、２以上の前記制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項７】
電流の調整により発熱する部品を、前記被電力給電ユニットに搭載し、周囲の温度によって部品寿命が影響される温度寿命部品を備える前記電源ユニットには搭載しない、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項８】
前記制御手段は、ＦＥＴを用いて前記電源ユニットからの電流を調整する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項９】
前記電源ユニットは、前記被電力給電ユニットに電力を供給する際に電流を調整する回路を有しない、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項１０】
第一の電源ユニット及び第二の電源ユニットとともにプログラマブルロジックコントローラを構成し、前記第一及び第二の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記第一及び第二の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記第一及び第二の電源ユニットからの電流を調整し、前記第一及び第二の電源ユニットのうちいずれかの電源ユニットの異常を検知した場合は異常を検知した電源ユニットからの電力の給電を停止する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１１】
複数の電源ユニットとともにプログラマブルロジックコントローラを構成し、前記複数の電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記複数の電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記複数の電源ユニットからの電流を調整し、前記複数の電源ユニットのうちいずれかの電源ユニットの異常を検知した場合は異常を検知した電源ユニットからの電力の給電を停止する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１２】
電源ユニットとともにプログラマブルロジックコントローラを構成し、前記電源ユニットから電力を給電される被電力給電ユニットであって、
前記電源ユニットから給電される電力に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整し、前記電源ユニットの異常を検知した場合は前記電源ユニットからの電力の給電を停止する制御手段、
を備えることを特徴とする被電力給電ユニット。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記電源ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記被電力給電ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記電源ユニットから給電される電力を測定するコントロール手段と、
前記コントロール手段の制御に基づいて、前記電源ユニットからの電流を調整する電流調整手段と、
を備え、
前記コントロール手段を前記被電力給電ユニットに配置し、前記電流調整手段を前記電源ユニットに配置する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１５】
前記被電力給電ユニットは、２以上の前記制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１６】
電流の調整により発熱する部品を、前記被電力給電ユニットに搭載し、周囲の温度によって部品寿命が影響される温度寿命部品を備える前記電源ユニットには搭載しない、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１７】
前記制御手段は、ＦＥＴを用いて前記電源ユニットからの電流を調整する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【請求項１８】
前記被電力給電ユニットに電力を供給する際に電流を調整する回路を有しない前記電源ユニットと接続する、
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の被電力給電ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
電源二重化システムでは、通常稼働状態において、コントロール部３０４の制御により、電源ユニット１０１，２０１に対して負荷を均等に分散する形で２系統同時に稼働している。電源ユニット１０１もしくは２０１の故障、または一方の給電ラインの停止などにより１系統の電力供給が停止した場合、コントロール部３０４がこれを検知し、瞬時に他方の電力供給系統より被電力給電ユニット３０１全体へ電力を給電する制御を行う。これにより、電源二重化システムでは、システム全体の運転を継続でき、信頼性を向上させている。具体的に、コントロール部３０４は、電源ユニット１０１，２０１の出力電圧を監視し、電源ユニット１０１，２０１の出力電圧を比較する。出力電圧差がロードシェアリングの有効範囲を超過した場合、コントロール部３０４は、正常な電圧を出力している電源ユニット側の電流調整部を常時ＯＮし、異常な電圧を出力している電源ユニット側の電流調整部を常時ＯＦＦすることで、ロードシェアリングを無効化し、正常な電源ユニットのみで被電力給電ユニット３０１へ電力を供給する。この際、異常な電源ユニットは、電流調整部にて電源二重化システムから切り離されるため、交換等の対応が可能となる。
【国際調査報告】
2015170387.tif 000009
2015170387.tif 000010
2015170387.tif 000011
2015170387.tif 000012