説明

電源ユニットの電力制御装置及びその方法

【課題】電力消費ユニットでの電力使用を高効率で抑えることができ、高い省エネルギー性能を有する電源ユニットの電力制御装置を提供する。
【解決手段】
コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットと、前記電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、供給可能な電力が異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出する装置電力計算部と、駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部と、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す電源ユニット選択部と、前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記電源ユニットをONにして前記電力消費ユニットに電力を供給させる制御部と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンピュータの電源制御に適用される電源ユニットの電力制御装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンピュータは、CPUメモリユニット、IOユニット、FANユニット、BASEユニットなど複数のユニットからなり、これらユニットで消費される消費電力量に応じて、PSU(Power Supply Unit)から電力が供給される。
【0003】
そして、このようなPSUからの電力供給に係る技術として以下の特許文献1〜4が知られている。
特許文献1に示される電子機器では、消費する電力の大きさが変化する負荷と、該負荷に電力を供給可能な複数の電源ユニットから構成される電源手段と、前記負荷の大きさを設定する負荷値設定手段と、前記負荷値設定手段にて設定された負荷の大きさに基づいて、前記負荷に電力を供給する電源ユニットを選択し、前記負荷に対して電力を供給する電源選択手段を備える。
【0004】
特許文献2に示される電源装置では、運転および停止を指示する電源状態指示に従って運転状態または停止状態になる複数の電源モジュールの電源容量値と、各電源モジュールにより電力を供給される負荷の最大消費電力値とに基づいて、予め定められた冗長台数分の前記電源モジュールを除いた残りの電源モジュールの電源容量値の合計が最大消費電力値の合計を下回らないよう各電源モジュールの運転または停止を決定して電源状態指示を出力する。
【0005】
特許文献3に示される電力供給装置では、複数の同一容量の電源モジュールを設けた電源ユニットにおいて、負荷に対して冗長状態で電源モジュールを駆動するとともに、負荷条件に応じて不要な電源モジュールをオフにする制御を行う制御手段を具備する。
【0006】
特許文献4に示される可変出力電源装置では、通常状態で必要となる出力をまかなう通常電源ユニットの他に、任意の電圧を出力できる電源ユニットを予備電源ユニットとして用意し、故障等による前記通常電源ユニットの停止に応じて停止した電源の電圧に出力を切り換える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2008‐309948号公報
【特許文献2】特開2010‐68636号公報
【特許文献3】特開平9‐204240号公報
【特許文献4】特開平11‐265224号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、上記引用文献1〜4で示される技術は、いずれも、CPUメモリユニット、IOユニット、FANユニット、BASEユニットなどのユニットでの消費電力量に応じて、電源ユニットであるPSUから出力される電力供給量を決定するものである。
このとき、PSUは複数設置され、かつこれらPSUの出力スペックは同一に設定されていることが多く、PSUからの出力される電力は、複数あるPSUの出力数を増減させることで調整し、かつPSUの数を最小限にするような省電力方式が採用されている場合が多い。
しかしながら、このような同一の出力スペックのPSUを単に増減させるだけの負荷調整では、電力消費ユニットでの電力使用に対して細かに対応することができず、無駄なエネルギー消費を発生させる原因となっていた。
【0009】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電力消費ユニットでの電力使用を高効率で抑えることができ、高い省エネルギー性能を有する電源ユニットの電力制御装置及びその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、この発明は、コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットと、前記電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、供給可能な電力が異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出する装置電力計算部と、駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部と、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す電源ユニット選択部と、前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記電源ユニットをONにして前記電力消費ユニットに電力を供給させる制御部と、を有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、コンピュータ装置に搭載される装置電力計算部が、前記コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、供給可能な電力が異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットから、駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出し、前記コンピュータ装置に搭載される電源ユニット選択部が、駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部を参照し、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを読み出し、前記コンピュータ装置に搭載される制御部が、前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記複数の電源ユニットをONにして前記電力消費ユニットに電力を供給させることを特徴とする電源ユニットの電力制御方法である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、供給可能な電力が異なる複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出し、計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを記憶部から読み出し、その電源ユニットの組合せに従って、電源ユニットをONにして電力消費ユニットに電力を供給させるようにした。
これにより、供給可能な電力が異なる複数の電源ユニットを、消費電力量に応じて組み合わせて駆動させることができ、電力消費ユニットでの電力使用に応じて、無駄を抑えて高効率な電力供給を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に適用されるコンピュータ装置を示す全体構成図である。
【図2】PSU・ONテーブルを示す図である。
【図3】本発明に係る方式のPSU・ONテーブルを示す図である。
【図4】本発明に係る電源ユニットのPSU負荷率と、従来に係る電源ユニットのPSU負荷率を示すグラフである。
【図5】PSU負荷率の変動に起因した本発明に係るPSUのAC−DC変換効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明に係る電源ユニットの電力制御方法及びその電力制御方法が適用された電力制御装置の一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1は、本発明に係るコンピュータ装置1であって、コンピュータ装置1の処理動作を実現する電力消費ユニット2と、該電力消費ユニット2に対して電力供給を行う電源ユニット3と、電源ユニット3から各電力消費ユニット2に対して供給される電力を制御するためのPSU選択制御部4とを含んで構成される。
【0015】
電力消費ユニット2は、コンピュータ装置1に搭載される負荷である。この電力消費ユニット2は、例えば、演算回路であるCPU・メモリユニット10〜1n、データ入出力回路であるIOユニット20〜2n、冷却装置であるFANユニット30〜3n、演算処理を支援するためのBASEユニット40等から構成されている(nは自然数)。
【0016】
電源ユニット(以下、PSUと称す)3は、複数のPSU70〜74から構成され、これらPSU70〜74は、少なくともいずれかが異なる出力定格を有している。具体的には、PSU70は「0.5KW」の出力定格、PSU71は「1.0KW」の出力定格、PSU72は「2.0KW」の出力定格、PSU73は「3.0KW」の出力定格、PSU74は「3.0KW」の出力定格である。このように、PSUは、それぞれ異なる出力定格を有している。
【0017】
PSU選択制御部4は、構成制御部60、装置電力計算部61、PSU電源制御部62、PSU電源ON回路63、ユーザインタフェース(以下、ユーザIFと称す)64とから構成される。PSU選択制御部4は、電力消費ユニット2の駆動状況を示すユニット情報に応じて、複数のPSU70〜74を最適な組み合わせを決定し、PSU70〜74から最適量の電力を出力させる。
【0018】
具体的には、構成制御部60は、CPU・メモリユニット10、IOユニット20、FANユニット30、BASEユニット40から出力されるユニットを識別する信号を検出し、ユーザIF64を介してコンピュータ装置1に実装されている電力消費ユニット2を表示装置に表示することによって、ユーザに通知する。その後、構成制御部60は、ユーザからキーボードやマウス等の入力装置を介して入力される、駆動対象となる電力消費ユニット2を指定する指示であるユニット情報60AをユーザIF64を通じて受信し、駆動する電力消費ユニット2のユニット情報60A(電力消費ユニット2の駆動状況を示す情報)を装置電力計算部61に出力する。
【0019】
装置電力計算部61は、電力消費ユニット2における各ユニットの消費電力量のデータ一覧である電力テーブル50を有する。この装置電力計算部61は、構成制御部60が検出した電力消費ユニット2の駆動状況を示すユニット情報60Aに基づき、該電力テーブル50から該当する消費電力量を選択して、該消費電力量の総和を示す消費電力量データ61Aを演算する。電力テーブル50は、電力消費ユニット2のそれぞれの識別情報(例えば名称やユニット識別番号)と消費電力量とを対応付けて記憶する。
【0020】
PSU電源制御部62は、消費電力量データ61Aで示される消費電力量の総和と電源ONするPSUとの一覧表であるPSU−ONテーブル51を有している。
このPSU・ONテーブル51は、装置電力量と駆動させる電源ユニットの組合せとを対応付けて記憶している。具体的には、電力消費量の総和に対応したPSU70〜74の出力定格の合計と、該出力定格に対応したPSU70〜74の組み合わせとからなる電力出力パターン(符号51a・51b・51c・・・で示す)を複数パターンについて記憶する。ここでは、PSU70〜74を個別に識別する情報であるPSU番号と、PSU70〜74の名称と、このPSUをONにするか否かを表す情報とが、消費電力量に対応付けて記憶される。
このPSU電源制御部62では、装置電力計算部61から出力された消費電力量の総和を示す消費電力量データ61Aに対応する消費電力量をPSU・ONテーブル51から検索し、検索された消費電力量に対応する電力出力パターン(符号51a・51b・51c・・・で示す)の一つを選択し、さらに該電力出力パターンに基づき、電源ONする対象のPSU70〜74のPSU番号を含むPSU番号データ62Aを、PSU電源ON回路63に出力する。
【0021】
なお、前記PSU・ONテーブル51では、電力消費ユニット2の電力消費量の総和に対応したPSU70〜74の出力定格の合計値を、「0.5KW」単位で設定しているが、これは、最小の出力定格「0.5KW」であるPSU70に対応しているものであり、この最小の出力定格をいくつに設定するか、また、そのPSU70の数をいくつとするかで、前記PSU・ONテーブル51の電力出力パターン(符号51a・51b・51c・・・で示す)が種々設定される。
【0022】
PSU電源ON回路63は、PSU電源制御部62から受け取ったPSU番号データ62Aに基づき、該当するPSU70〜74に対して電源をONする。そして、このPSU電源ON回路63により電源ONとなったPSU70〜74は、CPU・メモリユニット10、IOユニット20、FANユニット30、BASEユニット40にDC電源を供給する。
【0023】
以上示したPSU選択制御部4の動作を説明する。
構成制御部60がCPU・メモリユニット10、IOユニット20、FANユニット30、BASEユニット40からの信号を受信すると、ユーザIF64を介して表示部によってユーザへの通知を行い、入力部から入力される、駆動対象を指定する指示の入力を、電力消費ユニット2の駆動状況を示すユニット情報60Aとして受信し、装置電力計算部61に出力する。
【0024】
装置電力計算部61は、構成制御部60が検出した電力消費ユニット2の駆動状況を示すユニット情報60Aに基づき、該電力テーブル50から該当する消費電力量を選択して該消費電力量の総和を示す消費電力量データ61Aを生成する。
【0025】
PSU電源制御部62は、装置電力計算部61から出力された消費電力量の総和を示す消費電力量データ61Aに基づき、PSU−ONテーブル51から、該当する電力出力パターン(符号51a・51b・51c・・・で示す)の一つを選択し、さらに該電力出力パターンに基づき、電源ONするPSU70〜74のPSU番号データ62Aを、PSU電源ON回路63に出力する。
【0026】
PSU電源ON回路63は、PSU電源制御部62から出力されたPSU番号データ62Aに基づき、該当するPSU70〜74に対して電源をONする。そして、このPSU電源ON回路63により電源ONとなったPSU70〜74により、第1の工程で検出した電力消費ユニット2、すなわちCPU・メモリユニット10、IOユニット20、FANユニット30、BASEユニット40に対して選択的にDC電源を供給する。
【0027】
次に、本発明の第1の実施形態に係るPSU−ONテーブル51と、その他のPSU−ONテーブルについて、図2及び図3を参照して説明する。なお、以下の説明では、装置定格電力が9.4KWのケースを例に挙げることにする。
【0028】
図2は、PSU−ONテーブル80であって、同一出力(2.0KW)のPSU(符号90〜94で示す)を5台搭載したケースが示されている。そして、このような方式では、PSU90〜94の出力定格は、該PSU90〜94の組み合わせにより、「2.0KW」、「4.0KW」、「6.0KW」、「8.0KW」、「10.0KW」の5つの電力出力パターン(符号80a〜80dで示す)を有する(図2参照)。
【0029】
これに対して、第1の実施形態に係るPSU−ONテーブル51では、「0.5KW」、「1.0KW」、「2.0KW」、「3.0KW」というように、複数種の異なる出力定格を有するPSU70〜74が用いられ、最小の出力定格「0.5KW」を有するPSU70を最小単位として、「0.5KW」刻みで、最小の「0.5KW」から最大の「9.5KW」まで19の電力出力パターン(符号51a・51b・51c・・・で示す)が設定されている(図3参照)。
【0030】
そして、このような第1の実施形態に係るPSU−ONテーブル51を用いた場合の電源ユニット3のPSU負荷率(図4に符号Aで示す)と、他のPSU−ONテーブルを用いた場合の電源ユニットのPSU負荷率(図4に符号Bで示す)は、図4にグラフに示される。
そして、図4を参照して分かるように、本発明に係る電源ユニットの電力制御方式では、電力消費ユニット2での電力消費が大きくなるにつれ、PSU70〜74の負荷率が上昇するとともに、電力消費ユニット2での電力消費がおよそ「2.0KW」以上となった場合にはPSU70〜74の負荷率は、90%以上を維持して安定している。これは、電源ユニット3におけるPSU70〜74の出力定格が、PSU70を最小単位として、「0.5KW」刻みで、最小の「0.5KW」から最大の「9.5KW」まで19の細かい電力出力パターンが設定され、電源ユニット3の出力定格と、電力消費ユニット2の消費電力との間の差が小さいことに起因している。
これに対して、その他の方式では、電力出力パターンが本願発明の19パターンに対して、僅か5パターンしかなく、電力消費ユニット2での電力消費量によっては、電源ユニット3の出力定格と、電力消費ユニット2の消費電力との間の差が大きくなり、これによってPSU90〜94の負荷率の振れ幅が大きく、安定しない状況になる。
【0031】
そして、このようなPSU負荷率の変動に起因したPSUのAC−DC変換効率を図5のグラフに示す。
図5のグラフは、電力消費ユニット2の消費電力が、1.0KW〜9.4KWの範囲内にある場合における、本発明に係るPSU負荷率とPSUのAC−DC変換効率との関係を示すものである。そして、この本発明に係る電源ユニットの電力制御方式では、PSU負荷率がおよそ70%を越えているとき(その範囲を(イ)で示す)に、その他の方式と比較して、(ロ)で示される大きさのAC−DC変換効率の差が発生することが確認されている。
すなわち、本発明に係る電源ユニットの電力制御方式では、PSU負荷率がおよそ70%を越えている(イ)の範囲で使用すれば、高いPSUのAC−DC変換効率が得られ、これにより省電力化が実現可能できることが確認されている。
【0032】
以上詳細に説明したように本発明の実施形態に係る電源ユニットの電力制御方法及びその装置によれば、PSU70〜74が複数種の出力定格を有し、PSU・ONテーブル51で設定された電力出力パターン(符号51a・51b・51c・・・で示す)に基づき、電力消費ユニット2での消費電力に応じて、複数のPSU70〜74の中でONとするPSUを選択するようにした。このとき、PSU・ONテーブル51の電力出力パターン51a・51b・51c・・・にて、各種の出力定格を有するPSU70〜74が適宜組み合わされることにより、該PSU70〜74の出力電力量を細かく設定することができ、電力消費ユニット2での電力使用に応じた、無駄のない高効率な電力制御が可能となる。
【0033】
なお、上記実施形態では、最小のPSU70の出力定格を「0.5KW」、かつPSU71〜74を「1.0KW」、「2.0KW」、「3.0KW」とすることで、「0.5KW」刻みで、最小の「0.5KW」から最大の「9.5KW」まで19の電力出力パターン51a・51b・51c・・・を設定したが、さらに細かく電力出力パターンを設定したいのであれば、最小のPSUの出力定格を小さくし、かつこれ以外のPSUの出力定格をさらに多種類に設定すれば良い。
【0034】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、コンピュータの電源制御に適用される電源ユニットの電力制御方法及びその装置に関する。
【符号の説明】
【0036】
1 コンピュータ装置
2 電力消費ユニット
3 電源ユニット
51 PSU−ONテーブル
60 構成制御部
61 装置電力計算部
62 PSU電源制御部
63 PSU電源ON回路
70〜74 PSU

【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットと、
前記電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、供給可能な電力が異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットと、
前記複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出する装置電力計算部と、
駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す電源ユニット選択部と、
前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記電源ユニットをONにして前記電力消費ユニットに電力を供給させる制御部と、
を有することを特徴とする電源ユニットの電力制御装置。
【請求項2】
前記電力消費ユニットの駆動状況を検出する構成制御部と、
電力消費ユニットのそれぞれの消費電力量を示す消費電力量記憶部と、を有し、
前記装置電力計算部は、前記構成制御部の検出結果に基づいて、駆動対象の電力消費ユニット毎の消費電力量を前記消費電力量記憶部から読み出し、読み出した消費電力量の総和を算出し、
前記電源ユニット選択部は、前記装置電力計算部が算出した総和の消費電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す
ことを特徴とする請求項1記載の電源ユニットの電力制御装置。
【請求項3】
前記コンピュータ装置に搭載された電力消費ユニットを表す情報を表示する表示部と、
前記表示部によって表示された電力消費ユニットのうち駆動対象の電力消費ユニットを指定する指示を入力する入力部と、を有し、
前記構成制御部は、前記入力部によって指定された電力消費ユニットを駆動する電力消費ユニットとして検出する
ことを特徴とする請求項2記載の電源ユニットの電力制御装置。
【請求項4】
コンピュータ装置に搭載される装置電力計算部が、
前記コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、供給可能な電力が異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットから、駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出し、
前記コンピュータ装置に搭載される電源ユニット選択部が、
駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部を参照し、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを読み出し、
前記コンピュータ装置に搭載される制御部が、
前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記複数の電源ユニットをONにして前記電力消費ユニットに電力を供給させる
ことを特徴とする電源ユニットの電力制御方法。

【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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【公開番号】特開2011−254604(P2011−254604A)
【公開日】平成23年12月15日(2011.12.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−125899(P2010−125899)
【出願日】平成22年6月1日(2010.6.1)
【出願人】(000168285)エヌイーシーコンピュータテクノ株式会社 (572)
【Fターム(参考)】