データセンタ最後の省エネ
直流給電によるPUE=1.0以下をめざして

2016年6月23日
IPCORE Laboratory inc.
CEO 品川雅之

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１−１．クラウドの消費電力は世界第５位の国家

グリーンピースのレポート How Clean is Your Cloud? 2012
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１-２．データセンタの悪玉三兄弟
メタボの悪玉三兄弟は脂質、糖類、塩分
データセンタで電気を食べまくる悪玉は明確。空調とＩＴ機器と電源である
しかし技術革新で空調と電源はほぼ限界値まで改善された

空調電力（チラー）

IT機器

電源ロス

出展:グリーン・グリッドのホワイトペーパー「エネルギー効率のよいデータセンタのガイドライン」より
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１−３．最後の砦 ICT機器の電力削減 サーバの中身
PSU1

PSUPSU2切替え＆バランス回路

LANLANFAN

FAN

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１−４．1+1電源は電源効率の悪い所を常時使用

Dell社ホワイトペーパーより消費電力の削減： 効率性に優れた電源装置
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１−５．ではどうすれば良いのか？
直流コンセントバー

PSU1
AC200V
orHVDC

ICT1

PSU2
ICTn:
PSUn

ICT機器からPSUを外しDC単一電圧受電にする

Rack内集中n+1電源
集中PSUも自動on/oﬀ
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１−６．ここまで改善したら、上位UPSも不要

上位のUPS不要
7４２４１４０３９３８３７３６３５３３３２３１３０２９２８２７２６２５２４２３２２２１２０１９１８１７１６１５１４１３１２１１１０９８７６５４３２１

ICT機器

集中電源
バッテリ

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１−７. バッテリ直結は電圧降下で実運用困難
バッテリ電圧を安定化させるには、複雑な電子回路が必要

ニッケル水素鉛蓄電池

アルカリ電池リチウム電池8

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１−８. 一工夫 ＬＶＤＣ＝低電圧直流電源
従来の電源＝基準電圧±5-±10%
６０Ｖ
４８Ｖ

LVDC電源

電話・通信設備
住宅・独HV車

３６Ｖ
２４Ｖ

産業機械・ロボット
大型自動車①広範囲の入力電圧

１９Ｖ

Intel-NUC
NoteBookPC②電圧変動を吸収

１３.８Ｖ

無線機

１２Ｖ

ICT機器
小型自動車

９Ｖ

移動無線機

６Ｖ

二輪車

５Ｖ新電圧
スマホ、タブレッド

１.５Ｖ③電力融通（ピークシフト対応）④瞬停・瞬断対応

乾電池
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１−９. 従来DC電源 VS ＬＶＤＣ電源
12V・10A
電源

Peak 15A
Ave

8A

12V
IN

ICT
12V180W

12V
IN

ICT
12V・180W

12V
IN

ICT
12V・180W

平均稼働率は80%

12V・20A
電源

Peak 15A
Ave

8A

平均稼働率は40%

12V・20A
電源
平均稼働率は40%

Peak 15A
Ave

8A

バッテリ生接続はICT側が不可（LVDCなら可）安定化電子回路が必要で、電源は15A以上必要

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１−９. 電源部の最終回答
リチウムイオン・キャパシタ
容量1100Ｆ/3.8ｘ４= 15.2V
内部抵抗
3X4=12mΩ12V・10A
電源
平均稼働率は80%

Peak 15A
Ave
8A

LVDC
IN

ICT
12V・180W

不足分はリチウムイオン・キャパシタから供給
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１−１０. 具体的使用法①理想系仕様AC→DC12V
PSU
HVDC→DC12V
PSU

POL
D/D

リチウムイオンキャパシタ②アダプタ仕様
AC→DC12V
PSU

MB

DC12V
単一電源

DC12V
単一電源

LVDC
アダプタ

HVDC→DC12V
PSU

MB内部のレギュレータを（POL・D/D）をLVDC仕様に設計部材変更

AT
X

MB
POL
D/D

MBは既存そのまま使用
リチウムイオン
キャパシタ＊リチウムイオンキャパシタの前に トロイダルインダクタを入れると高性能ノイズフィルタになる
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２−１. 直流は４つの大きな派閥がある+２４V−４８V

産業分野

通信分野

大型自動車分野+５V+１２V
ITC分野
小型自動車分野

モバイル分野13

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２−２. DC48V事例-1 通信世界は172年前からDC-48V

ペリーが幕府に献上した
モールス電信器
１８５３年

１８４４年 電信発明

１８７５年 電話発明
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２−３. DC48V事例-2 コンピュータもDC48V仕様がある
IBM ブルージーン

Google DC48V

2009年IBMが開発したスーパーコンピュータ
OpenPowerアーキテクチャ採用
DC48Vを使用

FaceBook OCPv1
2012年にローレンスリバモア国立研究所
導入のセコイヤが京を押さえて世界一になる

主電源 AC200V
補電源 DC-48V
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２−４. DC48V事例-3 ドイツ自動車業界
背景：2020年にCO2排出量を95g/kmに削減する
TOYOTAのハイブリッド車は高コスト＆高い技術
現状のエンジンにベルト駆動の電気アシストを採用
LV148

Audi社
Volkswagen社
Porsche社
Daimler社
BMW社。

ドイツ政府のインダストリー4.0

全ての電装品・電子機器
を48V動作
1. モータアシスト
2. エアコン
3. ワイパー
4. ライト（LED）
5. パワーウインドウ
6. GPS
7. オーディオ
8. USBコンセント
9. LSIの1V対応

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２−５. DC48V事例-4 住宅展開(HEMS) AC使用ゼロへ
電気製品の中身

AC→DC

DC/DC

家電コンバータ（を制御）①直流を直接供給②蓄電池の併用③燃料発電は直流④太陽発電も直流

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２−６. 48V/12VからLSI用1V電圧の作り方
AＣ200
HVDC380V→DC12V

12V
IN

AC200VHVDC380V→DC48V

48V
IN

DC48V→
DC12V

AC200VHVDC380V→DC48V

48V
IN

DC48V→DC1V

DC12V→DC1V

DC12V→DC1V

LSIに必要な1V前後の電圧は、CASE1：12Vから1Vを直接作る（市場の電子機器はほぼ100%本方式）
CASE1:一度12ｖに落としてから、既存部材を使う
CASE2：直接48ｖから1Vを作るICを新規開発（理想）18

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２−７. 新基準 ICT用電圧＝DC４８V

DC48V vs DC12V

DC48V

DC12V

90-93%

90-93%

95-98%

95-98%

バスバーロス

0.5%

2%

価格

高い安い品種皆無（将来に期待）

過去からの他品種量産

1個のコンセント
給電量

10A= 480W
15A= 720W
20A= 960W30A=1,440W

10A= 120W
15A= 180W
20A= 240W
30A= 360W

設置

負極設置 （ICT機器）
正極接地（電話通信）

負極設置

DC/DC
（絶縁型）
DC/DC
（非絶縁型）

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２−８. ICT機器をDC48V給電にするとメリット

課題

DC12Vに対し４倍の電力を扱える
15Aコンセント一個で720Wの電力が可能
・中型サーバ迄サポート可能
・小型空調なら電力供給可能

市場にないコンセプト故受入れてもらう事
48V用電気部材が少ない
標準コンセントが無い（端子が標準）
Panasonic製を当面の標準とする
19インチ用のコンセントバーを作る
・抜け防止
・アーク対策（NTT先端技術使用？）・電力測定（ALPS電流センサ）

常時バッテリサポート電源となる
10KVAでmax200A故流通部材使用可能
・ブレーカやヒューズ、コネクタ48ｖから1V前後を作るICが皆無
OPENPOWER用に数種類開発中

48V系自動車同社業界と共通技術部材
48V系HEMS業界と共通技術部材
・燃料電池が40-48V
・小型の太陽電池が45V
・住宅用蓄電池は48V

正極設置 or 負極設置
自動車とHEMSが負極設置なので合せる
DC12Vが混在するなら、負極設置のみ

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２−９. OCP仕様の当社開発DC４8V給電+UPS装置
DC48V給電装置

4U 6KVA

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