(57)【要約】【課題】小型化の妨げになることなく、高い信頼性を得ることが可能な並列電源システムを提供する。【解決手段】電子装置に対する補助電圧を供給する補助電源ユニットと、電子装置および補助電源ユニットに対する主電圧を供給する複数の並列主電源と、並列主電源と補助電源ユニットと電子装置との間で、主電圧および補助電圧の供給を中継するバックボードと、を備え、補助電源ユニットは、それぞれの並列主電源から供給される主電圧または補助電源ユニットが有するバッテリから供給される電圧を、補助電圧に変換する補助電圧変換回路と、補助電圧変換回路が変換した補助電圧の供給と主電源からの主電圧の供給とを切り替える制御回路と、を備える。【選択図】図１
2012100375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置に対する補助電圧を供給する補助電源ユニットと、
前記電子装置および前記補助電源ユニットに対する主電圧を供給する複数の並列主電源と、
前記並列主電源と前記補助電源ユニットと前記電子装置との間で、前記主電圧および前記補助電圧の供給を中継するバックボードと、を備え、
前記補助電源ユニットは、それぞれの前記並列主電源から供給される前記主電圧または前記補助電源ユニットが有するバッテリから供給される電圧を、前記補助電圧に変換する補助電圧変換回路と、前記補助電圧変換回路が変換した前記補助電圧の供給と前記主電源からの前記主電圧の供給とを切り替える制御回路と、
を備えたことを特徴とする並列電源システム。
【請求項２】
前記補助電源ユニットは、前記バッテリと前記補助電圧変換回路との間を接続または遮断する第１のスイッチをさらに備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチを動作させて前記バッテリと前記補助電圧変換回路との間を接続または遮断することにより、前記補助電圧の供給と前記主電源からの前記主電圧の供給とを切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の並列電源システム。
【請求項３】
前記補助電源ユニットは、前記制御回路の動作を開始させる制御回路起動部をさらに備え、
前記制御回路は、前記制御回路起動部が外部から起動指示を受けた場合に前記補助電圧の供給を開始させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の並列電源システム。
【請求項４】
前記補助電源ユニットは、前記主電源から供給を受けた前記主電圧を前記補助電圧変換回路に送るダイオードと、前記主電源から前記補助電圧変換回路との間で前記ダイオードと並列に接続された第２のスイッチと、をさらに備え、
前記制御回路は、前記第２のスイッチをオン状態にすることによって、前記ダイオードを介した前記主電圧の供給から前記第２のスイッチを介した前記主電圧の供給に切り替える、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の並列電源システム。
【請求項５】
前記補助電源ユニットは、前記バッテリと前記ダイオードとの間を接続または遮断する第３のスイッチと、前記第３のスイッチと並列に接続された第４のスイッチと、前記第４のスイッチに直列に接続された充電回路と、をさらに備え、
前記制御回路は、前記主電圧を供給する場合において、前記第４のスイッチをオン状態にすることによって、前記充電回路が前記主電圧を動力源として前記バッテリを充電させる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の並列電源システム。
【請求項６】
複数の前記補助電源ユニットを、前記バックボードを介して前記並列主電源および前記電子装置に対して並列に接続させる、
ことを特徴とする請求項１〜５記載の並列電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムによる電源供給技術に関し、特に、並列運転を行う電源システムによる電源供給およびその電源システムを備えた電子装置に適用して有効な並列電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、並列運転によってサーバやコンピュータ等の様々な電子装置に電源供給を行う電源システムがある。例えば、特開平８−２８９５３９号公報には、交流電源を入力してパーソナルコンピュータの主回路へ給電するための直流主電源から電力を供給するスイッチング方式を用いた主電源回路と、交流電源を入力してパーソナルコンピュータの表示部などへ給電するための直流補助電源から電力を供給するスイッチング方式を用いた補助電源回路とを備え、これらを制御して適切に電力を供給する技術が開示されている。また、特開２００２−１９９５８３号公報には、コンピュータなどの電子装置に電力を供給する電源システムとして、複数の電源回路を並列接続し、並列運転して構成されるシステムが開示されている。
【０００３】
現在の電源装置は、特許文献１に開示された電源システムのように、交流電源を主電圧（直流主電源）に変換し出力する主電源回路と、交流電源を補助電圧（直流補助電源）に変換し出力する補助電源回路を備え、主電圧および補助電圧を出力し、電子装置に電力を供給するものが主流となっている。また、特許文献２に開示された電源回路のように、特許文献１に開示された構成の電源装置を、複数並列接続した並列運転電源で構成されたシステムに接続し、並列運転電源が出力する主電圧と補助電圧を電子装置に供給するものが一般的となっている。
【０００４】
これらの並列電源システムから供給される電力を受け取る電子装置が要求する主電圧の消費電力は、その電子装置が有するＣＰＵやメモリーの高集積化、処理速度の高速化、さらにはＣＰＵやメモリー搭載のモジュールをブレード化し、装置筐体に複数搭載するなどの高密度実装化により、ますます大きくなっている。このような主電圧の消費電力の増化に対応するために、従来の並列電源システムでは、並列運転する電源数を増やすことによって、主電圧に供給するための電力を確保していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８９５３９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電子装置の主電圧の消費電力に対し、補助電圧の消費電力は、電子装置の主論理回路が動作する前の待機状態で消費されるため極端に小さい値であることが一般的であり、並列運転電源システムにおける各電源が少数台による運転であっても、補助電圧の電力供給をまかなうことが可能である。この為、上述した従来技術にあるように、並列運転を行う各電源の台数が多数になると、各電源が備える補助電圧の電力供給能力が、受け入れ側の電子装置の許容量を超えて供給過剰な状態になってしまうという問題がある。
【０００７】
つまり、各電源に備えられた補助電圧を供給する補助電源回路部品が増えることによって、並列電源システム全体が大型化するとともに、補助電源回路部品の増加に伴って、各電源に備えられた補助電源回路部品の故障率が上昇してしまうという問題があった。すなわち、上述した従来技術のような構成では、並列電源システムの小型化の妨げとなるとともに、高い信頼性を得ることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化の妨げになることなく、高い信頼性を得ることが可能な並列電源システム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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる並列電源システムは、電子装置に対する補助電圧を供給する補助電源ユニットと、前記電子装置および前記補助電源ユニットに対する主電圧を供給する複数の並列主電源と、前記並列主電源と前記補助電源ユニットと前記電子装置との間で、前記主電圧および前記補助電圧の供給を中継するバックボードと、を備え、前記補助電源ユニットは、それぞれの前記並列主電源から供給される前記主電圧または前記補助電源ユニットが有するバッテリから供給される電圧を、前記補助電圧に変換する補助電圧変換回路と、前記補助電圧変換回路が変換した前記補助電圧の供給と前記主電源からの前記主電圧の供給とを切り替える制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型化の妨げになることなく、高い信頼性を得ることが可能な並列電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る並列電源システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る並列電源システムの制御フローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る並列電源システムの構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る並列電源システムの制御フローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係る並列電源システムの構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る並列電源システムの制御フローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態４に係る並列電源システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる並列電源システムの実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
図１により、本発明の実施の形態１に係る並列電源システムの構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る並列電源システムの構成を示す図の例である。図１に示すように、並列電源システムは、サーバやＰＣ（Personal  Computer）等の情報処理装置から構成される電子装置３が消費する主電圧と補助電圧とを電子装置３に供給するための複数の電源から構成される並列運転電源１（１−１〜１−ｎ）と、補助電源ユニット２と、並列運転電源１と補助電源ユニット２と電子装置３とを電気的に接続するバックボード４とを含んで構成されている。なお、補助電源ユニット２の具体的な構成については後述する。
【００１３】
図１に示すように、並列運転電源１は、それぞれの電源の接続が共通化されたバックボード４を中継して、これらの電源の各主電圧の出力を、電子装置３および補助電源ユニット２に供給可能となっている。また、並列運転電源１の主電圧の出力のＯＮ／ＯＦＦは、バックボード４を中継して補助電源ユニット２より制御される。電子装置３は、停止時に給電の停止を指示する給電停止信号を、バックボード４を中継して補助電源ユニット２に送信する機能を備えている。
【００１４】
補助電源ユニット２は、並列運転電源１からバックボード４と補助電源ユニット２が備えるダイオード９を介して給電される主電圧、または補助電源ユニット２が有するバッテリー５を電力源として補助電圧値に変換し出力する補助電圧変換回路６と、補助電圧変換回路６がバッテリー５からの電力給電を継続／遮断するスイッチ７と、並列運転電源１の主電圧出力のＯＮ／ＯＦＦ制御と、スイッチ７のＯＮ／ＯＦＦ制御と、電子装置３から送信される給電停止信号の受信処理と、制御回路起動部１０から送信される起動信号の受信処理とを可能とする制御回路８と、制御回路８の動作開始を指示する起動信号を送信可能とする制御回路起動部１０を備え、補助電圧変換回路６から出力した補助電圧を、バックボード４を介して電子装置３へ供給可能とする。
【００１５】
次に、図２より、本発明の実施の形態１に係る並列電源システムの制御フローチャートについて説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る並列電源システムの制御フローを示すフローチャートである。まず、並列電源システムが起動し電子装置へ電力供給を開始する動作について説明する。
【００１６】
補助電源ユニット２の制御回路起動部１０がインプット信号を受信して（フローＳ３０）制御回路８へ起動信号を送信する（フローＳ３１，タイミングＴ１ａ）。インプット手段は、例えば、制御回路起動部１０に備えられたスタートボタンであり、前記スタートボタンが手動で押されることをトリガにする。制御回路８は、前記起動信号を受けて動作を開始する（フローＳ３２）。制御回路８が、スイッチ７にＯＮ指示を送り、スイッチ７がＯＮ状態となる（フローＳ３３，タイミングＴ２ａ）ことにより、バッテリー５の電力が補助電圧変換回路６に給電され、補助電圧変換回路６は給電電圧を補助電圧値に変換し、補助電圧を電子装置３へ出力する。
【００１７】
制御回路８は、並列運転電源１に主電圧出力のＯＮ指示を送り、並列運転電源１は主電圧出力開始し（フローＳ３４，タイミングＴ３ａ）、電子装置３および補助電源ユニット２へ主電圧出力を開始する。制御回路８はスイッチ７にＯＦＦ信号を送り、スイッチ７がＯＦＦ状態となることで（フローＳ３５，タイミングＴ４ａ）、補助電圧変換回路６はバッテリー５からの給電が遮断され、代わりに並列運転電源１からの主電圧を電力源とした補助電圧変換動作に切り替わり、バッテリー５の電力を消費することなく補助電圧を電子装置３に出力する。
【００１８】
次に、電子装置３が停止処理に入り、並列電源システムが電子装置３への電力供給を停止する動作について説明する。
【００１９】
電子装置３は、装置停止時に電力供給を受ける電源側に給電の停止を指示する信号（給電停止信号）を送信する機能を有しており、制御回路８は、電子装置３から送信される前記給電停止信号が入力されるまでＮＯ判定となり動作を継続し、給電停止信号を受信するとＹＥＳ判定となる（フローＳ３６，タイミングＴ５ａ）。制御回路８は、スイッチ７にＯＮ指示を送り、スイッチ７がＯＮ状態となる（フローＳ３７，タイミングＴ６ａ）。制御回路８は、並列運転電源１に主電圧出力のＯＦＦ指示を送り、主電圧出力がＯＦＦ動作し（フローＳ３８，タイミングＴ７ａ）、電子装置３および補助電源ユニット２への主電圧供給を停止する。
【００２０】
主電圧供給の停止と同時に、補助電圧変換回路６は、並列運転電源１からの主電圧の給電を絶たれることで、バッテリー５からの電力を電力源として電子装置３へ補助電圧出力を継続する。制御回路８は、スイッチ７にＯＦＦ指示を送り、スイッチ７がＯＦＦ動作し（フローＳ３９，タイミングＴ８ａ）、バッテリー５から補助電圧変換回路６への電力供給が停止し、補助電圧変換回路６の出力が停止する。
【００２１】
このように、本実施の形態では、従来の並列電源システムにおいて電源装置の各々に内蔵されていた補助電源回路を、本発明では補助電源ユニットに集約し、補助電源回路の入力源を交流電源から直流電源に代替えすることで、従来の補助電源回路の部品点数を減らすことが可能となり並列電源システムの小型化や高信頼性化を実現することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１における並列運転電源システムの機能を有し、補助電源ユニットの省電力化を行うことが可能な並列運転電源システムの例を説明する。
【００２２】
図３により、本発明の実施の形態２に係る並列電源システムの構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る並列電源システムの構成を示す構成図の例である。図３に示すように、実施の形態２における並列電源システムは、実施の形態１における並列電源システムに比べ、ダイオード９に並列にスイッチ１１を追加した構成とし、また、制御回路８はスイッチ１１の制御を可能な構成となっている。
【００２３】
次に、図４により、本発明の実施の形態２に係る並列電源システムの制御フローチャートについて説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る並列電源システムの制御フローを示すフローチャートである。なお、以下では、図４に示す制御フローＳ５０〜Ｓ５５，Ｓ５９〜Ｓ６１は、既に説明した図２の制御フローＳ３０〜Ｓ３５，Ｓ３７〜Ｓ３９と同一動作である為、説明を省略しフローＳ５６からＳ５８までを説明する。
【００２４】
制御回路８は、スイッチ１１にＯＮ指示を送り（フローＳ５６，タイミングＴ５ｂ）、スイッチ１１がＯＮ動作することで、補助電圧変換回路６の主電圧給電経路がダイオード９からスイッチ１１に切り替わる。制御回路８は、電子装置３から送信される給電停止信号が入力されるまでＮＯ判定となり動作を継続し、給電停止信号を受信すると（フローＳ５７，タイミングＴ６ｂ）、ＹＥＳ判定となり、制御回路８はスイッチ１１にＯＦＦ指示を送り、スイッチ１１がＯＦＦ状態となる（フローＳ５８，タイミングＴ７ｂ）。
【００２５】
このように、本実施の形態では、実施の形態１のダイオード９からの給電によるダイオードの順方向電力損失を、ダイオード９からスイッチ１１への給電に切り替えることにより、ダイオードによる電力損失が発生しない効果が得られることで、省電力化を実現可能とする。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態例１における並列運転電源システムの機能を有し、補助電源ユニット２の有するバッテリー５の充電回路１２および充電制御機能を追加し、バッテリー５の充電も行うことが可能な並列電源システムの例を説明する。
【００２６】
図５により、本発明の実施の形態３に係る並列電源システムの構成について説明する。図５は本発明の実施の形態３に係る並列電源システムの構成を示す構成図の例である。図５に示すように、実施の形態３における並列運転電源システムは、実施の形態１における並列運転電源システムに比べ、ダイオード９のカソード側とバッテリー５間に、スイッチ１３および充電回路１２を直列に追加した構成とし、バッテリー５の充電機能の追加および、制御回路８はスイッチ１３の制御を可能とする。
【００２７】
次に、図６により、本発明の実施の形態３に係る並列電源システムの制御フローチャートについて説明する。図６は本発明の実施の形態３に係る並列電源システムの制御フローを示すフローチャートである。なお、以下では、図６の制御フローＳ７０〜Ｓ７５，Ｓ７９〜Ｓ８１は、既に説明した図１制御フローＳＳ３０〜Ｓ３５，Ｓ３７〜Ｓ３９と同一動作である為、説明を省略しフローＳ７６からＳ７８まで説明する。
【００２８】
制御回路８は、スイッチ１３にＯＮ指示を送り、スイッチ１３がＯＮ動作することで（タイミングＴ５ｃ）、充電回路１２は、並列運転電源１からの主電圧を、スイッチ１３を介してバッテリー５へ給電し、バッテリー５の充電を開始する（フローＳ７６）。制御回路８は、電子装置３から送信される給電停止信号が入力されるまでＮＯ判定となりフローＳ８２へ進み、充電回路１２が充電完了し満充電を知らせる充電完了信号を受けるまでＮＯ判定としてフローＳ７６に戻る。
【００２９】
フローＳ８２で制御回路８が充電完了信号を受信すると（タイミングＴ７ｃ）、ＹＥＳ判定へ移行し、制御回路８はスイッチ１３をＯＦＦ指示し、スイッチ１３がＯＦＦすることで（フローＳ８３）、充電回路１２への給電が停止され、バッテリー５の充電が停止する。フローＳ８３でスイッチ１３をＯＦＦにした後はフローＳ７７に戻る。更にフローＳ７７からフローＳ８２に移行した場合において、バッテリー５の容量が減少し充電完了信号がＯＦＦになると、ＮＯ判定へ移行しフローＳ７６へ戻り、フローＳ７６でスイッチ１３をＯＮにして再びバッテリー５の充電を開始する。
【００３０】
そして、フローＳ７７おいて、給電停止信号が入力されるとＹＥＳ判定となり、制御回路８はバッテリー５の充電状態に係わらずスイッチ１３にＯＦＦ指示を送り（タイミングＴ７ｃ）、スイッチ１３をＯＦＦする（フローＳ７８）。
【００３１】
このように、本実施の形態では、補助電源ユニットにバッテリーの充電回路を設けることによりバッテリーの小型化が可能であり、並列電源システムの小型化を実現できる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態例１、２および３の機能を有した補助電源ユニット２を冗長化し、信頼性を向上させた並列電源システムの例を説明する。
【００３２】
図７により、本発明の実施の形態４に係る並列電源システムの構成について説明する。図７は本発明の実施の形態４に係る並列電源システムの構成を示す構成図の例である。図７に示すように、実施の形態４における並列電源システムは、実施の形態１、２および３で説明した補助電源ユニット２に相当する補助電源ユニット２−１に、更に複数の前記補助電源ユニット２−２を並列接続した構成とする。
【００３３】
このように、本実施の形態では、補助電源ユニット２を冗長化することで、万一の補助電源ユニットの故障においても、電子装置３に補助電圧の供給を継続することが可能であり、信頼性の高い並列電源システムを実現できる。
【符号の説明】
【００３４】
１    並列運転電源
２    補助電源ユニット
３    電子装置
４    バックボード
５    バッテリー
６    補助電圧変換回路
７    スイッチ
８    制御回路
９    ダイオード
１０  制御回路起動部
１１  スイッチ
１２  充電回路
１３  スイッチ。
【図１】
2012100375.tif 000003
【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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