電源供給システム
【課題】電源の余裕電力を他の電源供給経路を介して提供できるように制御し、不要となる電源を停止させる。
【解決手段】複数の電源モジュールと、電源モジュールを相互接続するコネクト部とからなる電源供給システムにおいて、電源モジュールは、電源回路と、電源回路の出力を給電ポートに接続する第１のスイッチと、受電ポートからに入力を負荷に接続する第２のスイッチと、電源回路の出力を負荷に接続する第３のスイッチと、電源回路と第１のスイッチないし第３のスイッチとのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とから構成され、複数の電源モジュールの共同制御により、第１の電源モジュールの余剰電力を第２の電源モジュールに供給して、第２の電源モジュールの電源回路を停止する。
【解決手段】複数の電源モジュールと、電源モジュールを相互接続するコネクト部とからなる電源供給システムにおいて、電源モジュールは、電源回路と、電源回路の出力を給電ポートに接続する第１のスイッチと、受電ポートからに入力を負荷に接続する第２のスイッチと、電源回路の出力を負荷に接続する第３のスイッチと、電源回路と第１のスイッチないし第３のスイッチとのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とから構成され、複数の電源モジュールの共同制御により、第１の電源モジュールの余剰電力を第２の電源モジュールに供給して、第２の電源モジュールの電源回路を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源供給システムに係り、特に異なる電源供給モジュールを共通使用してシステムの省電力化の実現を図る電源供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
システムにおける電源装置は、信頼度を上げるために、１台の電源よりシステム全体に供給するフルユニット電源からユニット単位で電源を供給するユニット電源に移行した。電源装置は、さらにパッケージ単位で電源を供給するオンボード電源へと電力供給する部位を限定して行き、いずれかの電源の故障があっても、その影響を最少にする様に電源システムを構築してきた。
【０００３】
また、さらに信頼度をあげるため、冗長構成も合わせて採用されてきた。冗長構成とは、電源系を二重化することである。冗長構成は、それぞれ独立した複数の電源を用意して、各出力をＯＲダイオード経由で供給する。これにより、冗長構成は、いずれか一方が電源停止した場合でも、他方からの電源供給する電源によって、システムとしては正常に動作する環境を構築している。この様な冗長構成をとる方法としては、非特許文献１に示される構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５０６９３８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】原田 耕介、外１名、”高周波スイッチングコンバータ高性能化技術”、（株）トリケップス、平成３年６月１５日、ｐ.２０１−ｐ２０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電源設計においては、負荷の消費電力毎に、電流を見積り、電流の不足が発生しない様に電源システム設計を行なう。しかし、負荷の動作状態において、ピーク電流と通常状態で大きく異なる場合は、ピーク電流にて電源設計を行なう事になる。しかし、一時的にしか使用されない電流供給のためだけに、過大な電源を各パッケージに準備する必要があり、定常時は電力供給能力に余裕がある状態で電源を動作させている。また、各パッケージで電源を稼働させるため、最低限発生する電源損失が各パッケージにて発生する。これは、システムから見た時に過大な損失を抱える一因となる。本発明は、電源の余裕電力を他の電源供給経路を介して提供できるように制御し、不要となる電源を停止させて、電源全体の損失を減らし、装置全体の消費電力の最適化を実現する電源供給システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題は、複数の電源モジュールと、電源モジュールを相互接続するコネクト部とからなる電源供給システムにおいて、電源モジュールは、電源回路と、電源回路の出力を給電ポートに接続する第１のスイッチと、受電ポートからに入力を負荷に接続する第２のスイッチと、電源回路の出力を負荷に接続する第３のスイッチと、電源回路と第１のスイッチないし第３のスイッチとのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とから構成され、複数の電源モジュールの共同制御により、第１の電源モジュールの余剰電力を第２の電源モジュールに供給して、第２の電源モジュールの電源回路を停止する電源供給システムにより、達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電源の余裕電力を他の電源供給経路を介して提供できるように制御し、不要となる電源を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電源モジュールのブロック図である。
【図２】電源供給システムのブロック図である。
【図３】ＭＣＵ内の初期設定情報を説明する図である。
【図４】共用可能電力の算出方法を説明する図である。
【図５】電源モジュールの損失の算出方法を説明する図である。
【図６Ａ】電源供給システムの制御フローチャート（その１）である。
【図６Ｂ】電源供給システムの制御フローチャート（その２）である。
【図７】電源供給システムの異常処理フローチャートである。
【図８】電源モジュールの初期情報を説明する図である。
【図９】電源モジュール単独動作時の消費電力、共用可能電力、損失を説明する図である。
【図１０】共用可能な給電モジュールと受電モジュールの組み合わせである。
【図１１】電源モジュール共用時と単独稼働時の損失を説明する図である。
【図１２】給電モジュールと受電モジュールの選択結果である。
【図１３】選択結果を与えるスイッチの設定である。
【図１４】電源モジュールの初期情報を説明する図である。
【図１５】電源モジュール単独動作時の消費電力、共用可能電力、損失を説明する図である。
【図１６】共用可能な給電モジュールと受電モジュールの組み合わせである。
【図１７】電源モジュール共用時と単独稼働時の損失を説明する図である。
【図１８】給電モジュールと受電モジュールの選択結果である。
【図１９】選択結果を与えるスイッチの設定である。
【図２０】電源モジュールの初期情報を説明する図である。
【図２１】電源モジュール単独動作時の消費電力、共用可能電力、損失を説明する図である。
【図２２】共用可能な給電モジュールと受電モジュールの組み合わせである。
【図２３】電源モジュール共用時と単独稼働時の損失を説明する図である。
【図２４】給電モジュールと受電モジュールの選択結果である。
【図２５】選択結果を与えるスイッチの設定である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１１】
図１を参照して、モジュール１００のハードウェア構成を説明する。図１において、モジュール１００は、３台のスイッチ（ＳＷ）１２０と、電源回路１５０と、温度センサ１６０と、マイクロコントローラ（以下ＭＣＵ：Micro-Control Unitと記載）１７０とから構成されている。
【００１２】
ＭＣＵ１７０は、通信ポート１４０を介して他のモジュール１００ＡのＭＣＵ１７０と通信する。ＭＣＵ１７０は、電源回路１５０の稼働状態をモニタする。ＭＣＵ１７０は、モニター状態により電流経路を切り替えるスイッチ（ＳＷ）１２０−１〜１２０−３を制御する。ＭＣＵ１７０は、電源回路１５０が他のモジュール１００への供給ができる給電可能な共用可能電力算出とモジュール１００内の電源回路の損失算出を行なう。
【００１３】
ＳＷ１２０−ｉ（ｉ＝１〜３）は、ＳＷ＿ｉと記載することがある。ＳＷ１２０−１は、ＯＮのとき、電源回路１５０から他のモジュール１００Ａに給電する。ＳＷ１２０−２は、ＯＮのとき、電源回路１５０を停止して、他のモジュール１００Ｂから受電する。ＳＷ１２０−１は、ＯＮのとき、電源回路１５０から負荷に給電する。
【００１４】
電源回路１５０は、内部レジスタの変更で電圧設定ができる。内部レジスタの変更で、電圧設定ができる電源回路部１５０は、特許文献１の”パワーコンバータ回路”が相当する。
【００１５】
モジュール１００は、出力電圧ポート１８０と、給電ポート１１０と、受電ポート１３０と、通信ポート１４０とを有する。
出力電圧ポート１８０は、負荷を接続する。給電ポート１１０は、他のモジュール１００Ａへ電源を供給する。受電ポート１３０は、他モジュール１００Ｂから電源を受取る。通信ポート１４０は、他のモジュール１００との通信用のポートである。
モジュール１００は、ＭＣＵ１７０が保持する初期設定テーブル５０の情報と、稼働状態での電圧情報、電流情報、温度情報を収集する。
【００１６】
図２を参照して、電源供給システム５００の構成を説明する。図２において、電源供給システム５００は、コネクト部２００と、ｎ台のモジュール１００とで構成されている。コネクト部２００は、電源バス２１０と内部通信線２２０とを有する。電源バス２１０は、モジュール１００の給電ポート１１０と、受電ポート１３０と接続されている。内部通信線２２０は、モジュール１００の通信ポート１４０を相互接続する。また、コネクト部２００は、入力電圧Ｖｉｎを各モジュール１００に分配する。
【００１７】
図３を参照して、ＭＣＵ１７０が保持する初期設定テーブル５０を説明する。図３において、初期設定テーブル５０は、初期電圧５１と、基礎損失５２と、定格電力５３と、定格電力効率５４と、可変電圧テーブル５５と、ディレーティング特性５６とから構成される。定格電力５３と定格電力効率５４は、電源回路１５０の値である。可変電圧テーブル５５は、電源回路１５０のレジスタの値と出力電圧の関係を記述する。ディレーティング特性５６は、電源回路１５０の内部温度と出力電力との特性である。
【００１８】
図４を参照して、共用可能電力の求め方を説明する。図４において、ＭＣＵ１７０は、温度情報とディレーティング特性５６とから、ディレーティング（％）を求める。ＭＣＵ１７０は、定格電力とディレーティング（％）を掛け合わせて供給可能電力を求める。ＭＣＵ１７０は、電圧情報と電流情報を掛け合わせて消費電力情報を求める。ＭＣＵ１７０は、供給可能電力から消費電力情報を減算して余剰電力を求める。ＭＣＵ１７０は、余剰電力に予め定められた係数を掛け合わせ共用可能電力を演算する。
ここで、余剰電力は、定格電力まで供給可能である。しかし、定格電力での使用は、効率が悪化する可能性があるので、係数で調整する。
【００１９】
図５を参照して、電力回路１５０の損失の算出方法を説明する。図５において、モジュール１００が単独で稼働しているとき、ＭＣＵ１７０は、電圧、電流、温度情報を収集する。ＭＣＵ１７０は、初期設定テーブル５０の情報と収集データを元に、電源回路１５０の損失を求める。
【００２０】
負荷異存損失は銅損である。損失Ｐｌｏｓｓは、負荷依存損失と基礎損失の和であり、
Ｐｌｏｓｓ＝ａ×Ｉ＾２＋ｂ …（式１）
で表わせられる。ここで、Ｉ：負荷電流、ａ：係数、ｂ：基礎損失である。また、Ｐｌｏｓｓ＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ（Ｐｉｎ：入力電力、Ｐｏｕｔ：出力電力）で表わせられるため、定格電力時の損失Ｐｌｏｓｓ ｍａｘは、
Ｐｌｏｓｓ ｍａｘ＝（１／η−１）×Ｐｏｕｔ
＝（１／η−１）×Ｖ×Ｉｍａｘ …（式２）
となる。このとき、η：定格電力効率、Ｖ：電圧、Ｉｍａｘ：定格電流である。（式１）、（式２）より、任意の負荷電流時の損失Ｐｌｏｓｓは、（式３）で表わすことができる。
【００２１】
Ｐｌｏｓｓ
＝（（Ｖ×Ｉｍａｘ×（１／η−１）−ｂ）／Ｉｍａｘ＾２）×Ｉ＾２＋ｂ …（式３）
モジュール１００は、図２に示した様にｎ個並列接続ができる。ｎ個並列接続された、モジュール１００は、１台のマスター１００Ｍと（ｎ−１）台のスレーブ１００Ｓに分けられる。マスター１００Ｍは、スレーブ１００Ｓの共用可能電力、電圧情報、電源回路部の損失、消費電力情報を収集し、損失が小さくなる様な電力配分の管理を行なう。マスター１００Ｍは、マスター１００Ｍ内部のＳＷ１２０を切換える。マスター１００Ｍは、スレーブ１００ＳのＳＷ１２０の切換の指令を出す。
【００２２】
スレーブ１００Ｓは、マスター１００Ｍに共用可能電力情報、電圧情報、消費電力情報を送信する。スレーブ１００Ｓは、マスター１００ＭからのＳＷ切換え命令で、ＳＷ切換えを行なう。電源供給システム５００は、電源の共用使用を行ない、他のモジュール１００へ電源供給が行なえ、他のモジュール１００から電源供給を受ける事ができる。共用使用によって電力損失の低減を実現できる。
【００２３】
図６を参照して、電源供給システム５００の電源モジュール１００の動作を説明する。図６において、モジュール１００は、自身がマスターか判定する（Ｓ１１）。マスターのとき、モジュール１００Ｍは、単独動作で消費電力と共用可能電力データを収集する（Ｓ１２）。ステップ１１でスレーブのとき、モジュール１００Ｓは、単独動作で消費電力と共用可能電力データを収集する（Ｓ１３）。モジュール１００Ｓは、マスター１００Ｍに収集したデータを送信する（Ｓ１４）。モジュール１００Ｍは、データを集約する（Ｓ１６）。モジュール１００Ｍは、共用可能モジュール組み合わせを抽出する（Ｓ１７）。モジュール１００Ｍは、電圧が一致か判定する（Ｓ１８）。ＮＯのとき、モジュール１００Ｍは、単独動作する（Ｓ１９）。同様に、モジュール１００Ｓは、単独動作する（Ｓ２１）。ステップ１８でＹＥＳのとき、モジュール１００Ｍは、電力に余裕があるか判定する（Ｓ２２）。無しのとき、モジュール１００Ｍは、単独動作する（Ｓ２３）。同様に、モジュールＳ１００は、単独動作する（Ｓ２４）。
【００２４】
ステップ２２で有りのとき、モジュール１００Ｍは、共用可能モジュールの各組み合わせで電源全体の損出を算出する（Ｓ２６）。モジュール１００は、単独動作時の電力損出と共用可能モジュール動作時の損失を比較する（Ｓ２７）。
【００２５】
図６Ｂに移って、モジュール１００Ｍは、電力損失が最小の組み合わせを選択する（Ｓ２８）。モジュール１００Ｍは、ＳＷ切り換え指令をスレーブ１００Ｓに送信する（Ｓ２９）。モジュール１００Ｍは、自身の運転モード（給電／受電／単独）を判定する（Ｓ３１）。単独のとき、モジュールＭ１００は、単独動作ＳＷ１２０ー３をＯＮに切り換える（Ｓ３２）。モジュール１００Ｍは、単独動作する（Ｓ３３）。モジュール１００Ｍは、モニタする（Ｓ３４）。モジュール１００Ｍは、モジュール１００Ｓが送信したモニタ結果を集約する（Ｓ３６）。モジュール１００Ｍは、電圧調整要か判定する（Ｓ３７）。モジュール１００Ｍは、自身の電圧を調整して（Ｓ３８）、ステップ３４に遷移する。また、モジュール１００Ｍは、モジュール１００Ｓに電圧を調整させて（Ｓ３９）、モジュール１００Ｓは、後述するステップ４８に遷移する。
【００２６】
ステップ３１で給電のとき、モジュール１００ＭＳは、給電動作ＳＷ１２０ー１をＯＮに切り換えて（Ｓ４１）、ステップ３４に遷移する。ステップ３１で受電のとき、モジュール１００は、受電動作ＳＷ１２０ー２をＯＮに切り換える。モジュール１００Ｍは、電源回路１５０を停止して（Ｓ４３）、ステップ３４に遷移する。
【００２７】
ＳＷ切り換え指示を受信したモジュール１００Ｓは、自身の運転モード（給電／受電／単独）を判定する（Ｓ４４）。単独のとき、モジュール１００Ｓは、単独動作ＳＷ１２０ー３をＯＮに切り換える（Ｓ４６）。モジュール１００Ｓは、単独動作を実行する（Ｓ４７）。モジュール１００Ｓは、モニタする（Ｓ４８）。モジュール１００Ｓは、モニタ結果をマスター１００Ｍに送信する（Ｓ４９）。ステップ４４で給電のとき、モジュール１００Ｓは、給電動作ＳＷ１２０ー１をＯＮにして（Ｓ５０）、ステップ４８に遷移する。ステップ４４で受電のとき、モジュール１００Ｓは、受電ＳＷ１２０ー２をＯＮにする（Ｓ５１）。モジュール１００Ｓは、電源回路１５０をＯＦＦにして（Ｓ５２）、ステップ４８に遷移する。
ステップ４３およびステップ５２で電源回路１５０を停止するのは、当該電源回路１５０の基礎損失を取り除くためである。
【００２８】
図７を参照して、異常処理を説明する。図７において、モジュール１００は、異常の発生したモジュール１００がマスター１００Ｍかスレーブ１００Ｓか判定する（Ｓ６１）。異常発生がマスターのとき、マスター１００Ｍは、全ＳＷをＯＦＦにして（Ｓ６２）、スレーブ単独動作に遷移する。ステップ６１で異常発生がスレーブのとき、スレーブ１００Ｓは、全ＳＷをＯＦＦにして（Ｓ６４）、図６のフローの始めに戻って再調整に遷移する。
【実施例１】
【００２９】
図８ないし図１３を参照して、実施例１を説明する。実施例１は、図２のモジュール接続で、図１のモジュールの基本構成例を４並列に接続する事により、電源の共用化を実現するものである。
【００３０】
図８を参照して、４並列のモジュールの初期情報テーブル６０を説明する。初期情報テーブル６０は、スレーブ１００Ｓから送信された情報をまとめたマスター１００Ｍが保持するテーブルである。初期情報テーブル６０は、モジュール１００ごとに、電圧６１と、定格電力６２と、定格電力効率６３と、基礎損失６４とをまとめたテーブルである。
【００３１】
電圧６１は、当該モジュールの出力電圧である。定格電力６２は、当該モジュールの定格電力である。定格電力効率６３は、当該モジュールの定格電力効率を保持する。負荷基礎損失６４は、当該モジュールの負荷基礎損失を保持する。
【００３２】
図９を参照して、消費電力テーブル７０を説明する。消費電力テーブル７０は、マスター１００Ｍが保持するテーブルである。図９において、消費電力テーブル７０は、モジュール１００ごとに、消費電力７１と、共用可能電力７２と、損失７３とから構成されている。消費電力７１は、当該モジュールの負荷の消費電力である。共用可能電力７２は、当該モジュール１００の定格電力から消費電力７１を減算した値である。損失７３は、単独使用時の損失（負荷依存損失＋基礎損失）である。
【００３３】
図１０を参照して、組み合わせテーブル８０を説明する。組み合わせテーブル８０は、マスター１００Ｍが保持するテーブルである。図１０において、組み合わせテーブル８０は、給電モジュール８１と、共用可能電力８２と、電圧比較８３と、電力比較８４と、受電モジュール８５と、消費電力８６と、共用判定８７とから構成されている。
【００３４】
給電モジュール８１は、給電モジュールの番号（ＩＤ）である。共用可能電力８２は、その給電モジュールの共用可能電力である。受電モジュール８５は、給電モジュール以外のモジュールの組み合わせを記載する。消費電力８６は、受電モジュール８５の合計消費電力である。電圧比較８３は、給電モジュール８１と受電モジュール８５との電圧が一致しているかである。電圧比較８３は、一致しているとき「○」を記載する。電圧比較８３は、一致していないとき「×」を記載する。
【００３５】
電力比較８４は、給電モジュール８１の共用可能電力８２が、受電モジュール８５の消費電力８６を上回るかを記載する。電力比較８４は、給電モジュール８１の共用可能電力８２が、受電モジュール８５の消費電力８６を上回るとき、「○」を記載する。電力比較８４は、給電モジュール８１の共用可能電力８２が、受電モジュール８５の消費電力８６を上回らないとき、「×」を記載する。共用判定８７は、電圧比較８３と電力比較８４がともに「○」のとき、「○」を記載する。共用判定８７は、電圧比較８３と電力比較８４の一方でも「×」のとき、「×」を記載する。
【００３６】
図１１を参照して、単独稼働に対する共用稼働の損失を比較して説明する。図１１において、損失比較テーブル９０は、給電モジュール９１と、受電モジュール９２と、単独動作モジュール９３と、電源全体損失合計９４と、単独稼働損失合計９５と、損失改善幅９６とから構成されている。損失比較テーブル９０は、図１０の共用判定８７に「○」がついたレコードの詳細である。
【００３７】
給電モジュール９１は、給電元モジュール１００のＩＤである。受電モジュール９２は、給電先モジュール１００のＩＤである。単独動作モジュール９３は、単独動作するモジュール１００のＩＤである。電源全体損失合計９４は、共用時の単独稼働モジュールを含めた損失である。単独稼働損失合計９５は、すべてのモジュールを単独稼働させたときの損失の合計である。損失改善幅９６は、単独稼働損失合計９５から電源全体損失合計９４を減算した値である。損失改善幅９６は、大きいほど共用効果が高い。
【００３８】
図１２を参照して、選択結果を説明する。マスタ１００Ｍは、図１１の損失比較テーブル９０において、損失改善幅９６が最大かつもっとも若いレコードを選択する。その結果、損失改善幅９６が最大（１.９３Ｗ）のレコード４〜レコード６から、レコード４を選択する。図１２において、選択結果テーブル３０は、給電モジュール３１と、受電モジュール３２と、単独動作モジュール３３と、電源全体損失合計３４とから構成される。
【００３９】
給電モジュール３１は、損失比較テーブル９０のレコード４の給電モジュール８１と同じである。受電モジュール３２は、損失比較テーブル９０のレコード４の受電モジュール９２と同じである。単独動作モジュール３３は、損失比較テーブル９０のレコード４の単独動作モジュール９３と同じである。電源全体損失合計３４は、損失比較テーブル９０のレコード４の電源全体損失合計９４と同じである。
【００４０】
図１３を参照して、ＳＷ設定テーブル４０を説明する。図１３において、ＳＷ設定テーブル４０は、モジュール名４１と、給電ＳＷ４２と、受電ＳＷ４３と、内部給電ＳＷ４４と、電源回路４５とから構成される。
【００４１】
モジュール名４１は、モジュールのＩＤである。給電ＳＷ４２は、ＳＷ１２０−１のＯＮ／ＯＦＦを記載する。受電ＳＷ４３は、ＳＷ１２０−２のＯＮ／ＯＦＦを記載する。内部給電ＳＷ４４は、ＳＷ１２０−３のＯＮ／ＯＦＦを記載する。電源回路４５は、電源回路１５０のＯＮ／ＯＦＦを記載する。
【００４２】
モジュール１は、給電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＮ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。モジュール２とモジュール３とは、受電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＮ、ＳＷ１２０−３：ＯＦＦ、電源回路１５０：ＯＦＦである。モジュール４は、単独動作モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。
【実施例２】
【００４３】
実施例２を図１４ないし図１９を参照して、説明する。なお、図１４ないし図１９は、実施例１の図８ないし図１３に対応する。したがって、説明は異なる部分のみ行なう。すなわち、図１４の初期情報テーブル６０Ａにおいて、電源モジュール１００の数は３台である。実施例１では、電源モジュール１００は、すべて電圧１２Ｖであったのに対して、実施例２のモジュール２は、電圧５Ｖである。
【００４４】
図１５は、消費電力テーブル７０Ａである。図１６は、組み合わせテーブル８０Ａである。図１７は、損失比較テーブル９０Ａである。図１８は、選択結果テーブル３０Ａである。図１９は、ＳＷ設定テーブル４０Ａである。
【００４５】
図１６において、モジュール１００の数が３台に減り、しかもモジュール２の電圧が他とは異なる５Ｖとなったので、共用判定８７が「○」は、レコード２のみである。この結果、図１７の損失比較テーブル９０Ａのレコードもレコード１のみとなる。したがって、図１８の選択結果テーブル３０Ａは、自動的に損失比較テーブル９０Ａのレコード１となる。
【００４６】
図１９のＳＷ設定テーブル４０Ａにおいて、モジュール１は、給電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＮ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。モジュール２は、単独動作モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。モジュール３は、受電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＮ、ＳＷ１２０−３：ＯＦＦ、電源回路１５０：ＯＦＦである。
【実施例３】
【００４７】
実施例３を図２０ないし図２５を参照して、説明する。なお、図２０ないし図２５は、実施例１の図８ないし図１３に対応する。したがって、説明は異なる部分のみ行なう。すなわち、図２０の初期情報テーブル６０Ｂにおいて、実施例１では、電源モジュール２〜４は、すべて定格電力１０Ｗあったのに対して、実施例３のモジュール４は、定格電力２０Ｗである。定格電力２０Ｗなのでモジュール４の定格電力効率６３は、向上している。しかし、基礎損失６４は、増加している。
【００４８】
図２１は、消費電力テーブル７０Ｂである。図２２は、組み合わせテーブル８０Ｂである。図２３は、損失比較テーブル９０Ｂである。図２４は、選択結果テーブル３０Ｂである。図２５は、ＳＷ設定テーブル４０Ｂである。
【００４９】
図２１の消費電力テーブル７０Ｂにおいて、モジュール４の消費電力７１は８Ｗと、モジュール２とモジュール３の７Ｗと大きな差はない。この結果、共用可能電力７２は、１２Ｗと大きく、モジュール１とモジュール２とモジュール３に給電可能である。
【００５０】
図２２の組み合わせテーブル８０Ｂにおいて、モジュール４も他の１台のモジュールにも給電可能である。しかし、図２３の損失比較テーブル９０Ｂにおいて、損失改善幅９６が最大になるのはレコード４である。これは、定格電力の大きい電源を優先して使用するほうが効率が高いためである。
【００５１】
図２３の損失比較テーブル９０Ｂにおいて、電源全体損失合計３４は３.７１Ｗと、損失比較テーブル９０の電源全体損失合計３４の３.２７Ｗより、大きくなっている。なお、図２４のＳＷ設定テーブル４０Ｂは、図１３のＳＷ設定テーブル４０と同一なので、説明を省く。
【符号の説明】
【００５２】
１００…モジュール、１１０…給電ポート、１２０…スイッチ（ＳＷ）、１３０…受電ポート、１４０…通信ポート、１５０…電源回路、１６０…温度センサ、１７０…マイクロコントローラ、１８０…出力電圧ポート、２００…コネクト部、２１０…電源バス、２２０…内部通信線、５００…電源供給システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源供給システムに係り、特に異なる電源供給モジュールを共通使用してシステムの省電力化の実現を図る電源供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
システムにおける電源装置は、信頼度を上げるために、１台の電源よりシステム全体に供給するフルユニット電源からユニット単位で電源を供給するユニット電源に移行した。電源装置は、さらにパッケージ単位で電源を供給するオンボード電源へと電力供給する部位を限定して行き、いずれかの電源の故障があっても、その影響を最少にする様に電源システムを構築してきた。
【０００３】
また、さらに信頼度をあげるため、冗長構成も合わせて採用されてきた。冗長構成とは、電源系を二重化することである。冗長構成は、それぞれ独立した複数の電源を用意して、各出力をＯＲダイオード経由で供給する。これにより、冗長構成は、いずれか一方が電源停止した場合でも、他方からの電源供給する電源によって、システムとしては正常に動作する環境を構築している。この様な冗長構成をとる方法としては、非特許文献１に示される構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５０６９３８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】原田 耕介、外１名、”高周波スイッチングコンバータ高性能化技術”、（株）トリケップス、平成３年６月１５日、ｐ.２０１−ｐ２０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電源設計においては、負荷の消費電力毎に、電流を見積り、電流の不足が発生しない様に電源システム設計を行なう。しかし、負荷の動作状態において、ピーク電流と通常状態で大きく異なる場合は、ピーク電流にて電源設計を行なう事になる。しかし、一時的にしか使用されない電流供給のためだけに、過大な電源を各パッケージに準備する必要があり、定常時は電力供給能力に余裕がある状態で電源を動作させている。また、各パッケージで電源を稼働させるため、最低限発生する電源損失が各パッケージにて発生する。これは、システムから見た時に過大な損失を抱える一因となる。本発明は、電源の余裕電力を他の電源供給経路を介して提供できるように制御し、不要となる電源を停止させて、電源全体の損失を減らし、装置全体の消費電力の最適化を実現する電源供給システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題は、複数の電源モジュールと、電源モジュールを相互接続するコネクト部とからなる電源供給システムにおいて、電源モジュールは、電源回路と、電源回路の出力を給電ポートに接続する第１のスイッチと、受電ポートからに入力を負荷に接続する第２のスイッチと、電源回路の出力を負荷に接続する第３のスイッチと、電源回路と第１のスイッチないし第３のスイッチとのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とから構成され、複数の電源モジュールの共同制御により、第１の電源モジュールの余剰電力を第２の電源モジュールに供給して、第２の電源モジュールの電源回路を停止する電源供給システムにより、達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電源の余裕電力を他の電源供給経路を介して提供できるように制御し、不要となる電源を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電源モジュールのブロック図である。
【図２】電源供給システムのブロック図である。
【図３】ＭＣＵ内の初期設定情報を説明する図である。
【図４】共用可能電力の算出方法を説明する図である。
【図５】電源モジュールの損失の算出方法を説明する図である。
【図６Ａ】電源供給システムの制御フローチャート（その１）である。
【図６Ｂ】電源供給システムの制御フローチャート（その２）である。
【図７】電源供給システムの異常処理フローチャートである。
【図８】電源モジュールの初期情報を説明する図である。
【図９】電源モジュール単独動作時の消費電力、共用可能電力、損失を説明する図である。
【図１０】共用可能な給電モジュールと受電モジュールの組み合わせである。
【図１１】電源モジュール共用時と単独稼働時の損失を説明する図である。
【図１２】給電モジュールと受電モジュールの選択結果である。
【図１３】選択結果を与えるスイッチの設定である。
【図１４】電源モジュールの初期情報を説明する図である。
【図１５】電源モジュール単独動作時の消費電力、共用可能電力、損失を説明する図である。
【図１６】共用可能な給電モジュールと受電モジュールの組み合わせである。
【図１７】電源モジュール共用時と単独稼働時の損失を説明する図である。
【図１８】給電モジュールと受電モジュールの選択結果である。
【図１９】選択結果を与えるスイッチの設定である。
【図２０】電源モジュールの初期情報を説明する図である。
【図２１】電源モジュール単独動作時の消費電力、共用可能電力、損失を説明する図である。
【図２２】共用可能な給電モジュールと受電モジュールの組み合わせである。
【図２３】電源モジュール共用時と単独稼働時の損失を説明する図である。
【図２４】給電モジュールと受電モジュールの選択結果である。
【図２５】選択結果を与えるスイッチの設定である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１１】
図１を参照して、モジュール１００のハードウェア構成を説明する。図１において、モジュール１００は、３台のスイッチ（ＳＷ）１２０と、電源回路１５０と、温度センサ１６０と、マイクロコントローラ（以下ＭＣＵ：Micro-Control Unitと記載）１７０とから構成されている。
【００１２】
ＭＣＵ１７０は、通信ポート１４０を介して他のモジュール１００ＡのＭＣＵ１７０と通信する。ＭＣＵ１７０は、電源回路１５０の稼働状態をモニタする。ＭＣＵ１７０は、モニター状態により電流経路を切り替えるスイッチ（ＳＷ）１２０−１〜１２０−３を制御する。ＭＣＵ１７０は、電源回路１５０が他のモジュール１００への供給ができる給電可能な共用可能電力算出とモジュール１００内の電源回路の損失算出を行なう。
【００１３】
ＳＷ１２０−ｉ（ｉ＝１〜３）は、ＳＷ＿ｉと記載することがある。ＳＷ１２０−１は、ＯＮのとき、電源回路１５０から他のモジュール１００Ａに給電する。ＳＷ１２０−２は、ＯＮのとき、電源回路１５０を停止して、他のモジュール１００Ｂから受電する。ＳＷ１２０−１は、ＯＮのとき、電源回路１５０から負荷に給電する。
【００１４】
電源回路１５０は、内部レジスタの変更で電圧設定ができる。内部レジスタの変更で、電圧設定ができる電源回路部１５０は、特許文献１の”パワーコンバータ回路”が相当する。
【００１５】
モジュール１００は、出力電圧ポート１８０と、給電ポート１１０と、受電ポート１３０と、通信ポート１４０とを有する。
出力電圧ポート１８０は、負荷を接続する。給電ポート１１０は、他のモジュール１００Ａへ電源を供給する。受電ポート１３０は、他モジュール１００Ｂから電源を受取る。通信ポート１４０は、他のモジュール１００との通信用のポートである。
モジュール１００は、ＭＣＵ１７０が保持する初期設定テーブル５０の情報と、稼働状態での電圧情報、電流情報、温度情報を収集する。
【００１６】
図２を参照して、電源供給システム５００の構成を説明する。図２において、電源供給システム５００は、コネクト部２００と、ｎ台のモジュール１００とで構成されている。コネクト部２００は、電源バス２１０と内部通信線２２０とを有する。電源バス２１０は、モジュール１００の給電ポート１１０と、受電ポート１３０と接続されている。内部通信線２２０は、モジュール１００の通信ポート１４０を相互接続する。また、コネクト部２００は、入力電圧Ｖｉｎを各モジュール１００に分配する。
【００１７】
図３を参照して、ＭＣＵ１７０が保持する初期設定テーブル５０を説明する。図３において、初期設定テーブル５０は、初期電圧５１と、基礎損失５２と、定格電力５３と、定格電力効率５４と、可変電圧テーブル５５と、ディレーティング特性５６とから構成される。定格電力５３と定格電力効率５４は、電源回路１５０の値である。可変電圧テーブル５５は、電源回路１５０のレジスタの値と出力電圧の関係を記述する。ディレーティング特性５６は、電源回路１５０の内部温度と出力電力との特性である。
【００１８】
図４を参照して、共用可能電力の求め方を説明する。図４において、ＭＣＵ１７０は、温度情報とディレーティング特性５６とから、ディレーティング（％）を求める。ＭＣＵ１７０は、定格電力とディレーティング（％）を掛け合わせて供給可能電力を求める。ＭＣＵ１７０は、電圧情報と電流情報を掛け合わせて消費電力情報を求める。ＭＣＵ１７０は、供給可能電力から消費電力情報を減算して余剰電力を求める。ＭＣＵ１７０は、余剰電力に予め定められた係数を掛け合わせ共用可能電力を演算する。
ここで、余剰電力は、定格電力まで供給可能である。しかし、定格電力での使用は、効率が悪化する可能性があるので、係数で調整する。
【００１９】
図５を参照して、電力回路１５０の損失の算出方法を説明する。図５において、モジュール１００が単独で稼働しているとき、ＭＣＵ１７０は、電圧、電流、温度情報を収集する。ＭＣＵ１７０は、初期設定テーブル５０の情報と収集データを元に、電源回路１５０の損失を求める。
【００２０】
負荷異存損失は銅損である。損失Ｐｌｏｓｓは、負荷依存損失と基礎損失の和であり、
Ｐｌｏｓｓ＝ａ×Ｉ＾２＋ｂ …（式１）
で表わせられる。ここで、Ｉ：負荷電流、ａ：係数、ｂ：基礎損失である。また、Ｐｌｏｓｓ＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ（Ｐｉｎ：入力電力、Ｐｏｕｔ：出力電力）で表わせられるため、定格電力時の損失Ｐｌｏｓｓ ｍａｘは、
Ｐｌｏｓｓ ｍａｘ＝（１／η−１）×Ｐｏｕｔ
＝（１／η−１）×Ｖ×Ｉｍａｘ …（式２）
となる。このとき、η：定格電力効率、Ｖ：電圧、Ｉｍａｘ：定格電流である。（式１）、（式２）より、任意の負荷電流時の損失Ｐｌｏｓｓは、（式３）で表わすことができる。
【００２１】
Ｐｌｏｓｓ
＝（（Ｖ×Ｉｍａｘ×（１／η−１）−ｂ）／Ｉｍａｘ＾２）×Ｉ＾２＋ｂ …（式３）
モジュール１００は、図２に示した様にｎ個並列接続ができる。ｎ個並列接続された、モジュール１００は、１台のマスター１００Ｍと（ｎ−１）台のスレーブ１００Ｓに分けられる。マスター１００Ｍは、スレーブ１００Ｓの共用可能電力、電圧情報、電源回路部の損失、消費電力情報を収集し、損失が小さくなる様な電力配分の管理を行なう。マスター１００Ｍは、マスター１００Ｍ内部のＳＷ１２０を切換える。マスター１００Ｍは、スレーブ１００ＳのＳＷ１２０の切換の指令を出す。
【００２２】
スレーブ１００Ｓは、マスター１００Ｍに共用可能電力情報、電圧情報、消費電力情報を送信する。スレーブ１００Ｓは、マスター１００ＭからのＳＷ切換え命令で、ＳＷ切換えを行なう。電源供給システム５００は、電源の共用使用を行ない、他のモジュール１００へ電源供給が行なえ、他のモジュール１００から電源供給を受ける事ができる。共用使用によって電力損失の低減を実現できる。
【００２３】
図６を参照して、電源供給システム５００の電源モジュール１００の動作を説明する。図６において、モジュール１００は、自身がマスターか判定する（Ｓ１１）。マスターのとき、モジュール１００Ｍは、単独動作で消費電力と共用可能電力データを収集する（Ｓ１２）。ステップ１１でスレーブのとき、モジュール１００Ｓは、単独動作で消費電力と共用可能電力データを収集する（Ｓ１３）。モジュール１００Ｓは、マスター１００Ｍに収集したデータを送信する（Ｓ１４）。モジュール１００Ｍは、データを集約する（Ｓ１６）。モジュール１００Ｍは、共用可能モジュール組み合わせを抽出する（Ｓ１７）。モジュール１００Ｍは、電圧が一致か判定する（Ｓ１８）。ＮＯのとき、モジュール１００Ｍは、単独動作する（Ｓ１９）。同様に、モジュール１００Ｓは、単独動作する（Ｓ２１）。ステップ１８でＹＥＳのとき、モジュール１００Ｍは、電力に余裕があるか判定する（Ｓ２２）。無しのとき、モジュール１００Ｍは、単独動作する（Ｓ２３）。同様に、モジュールＳ１００は、単独動作する（Ｓ２４）。
【００２４】
ステップ２２で有りのとき、モジュール１００Ｍは、共用可能モジュールの各組み合わせで電源全体の損出を算出する（Ｓ２６）。モジュール１００は、単独動作時の電力損出と共用可能モジュール動作時の損失を比較する（Ｓ２７）。
【００２５】
図６Ｂに移って、モジュール１００Ｍは、電力損失が最小の組み合わせを選択する（Ｓ２８）。モジュール１００Ｍは、ＳＷ切り換え指令をスレーブ１００Ｓに送信する（Ｓ２９）。モジュール１００Ｍは、自身の運転モード（給電／受電／単独）を判定する（Ｓ３１）。単独のとき、モジュールＭ１００は、単独動作ＳＷ１２０ー３をＯＮに切り換える（Ｓ３２）。モジュール１００Ｍは、単独動作する（Ｓ３３）。モジュール１００Ｍは、モニタする（Ｓ３４）。モジュール１００Ｍは、モジュール１００Ｓが送信したモニタ結果を集約する（Ｓ３６）。モジュール１００Ｍは、電圧調整要か判定する（Ｓ３７）。モジュール１００Ｍは、自身の電圧を調整して（Ｓ３８）、ステップ３４に遷移する。また、モジュール１００Ｍは、モジュール１００Ｓに電圧を調整させて（Ｓ３９）、モジュール１００Ｓは、後述するステップ４８に遷移する。
【００２６】
ステップ３１で給電のとき、モジュール１００ＭＳは、給電動作ＳＷ１２０ー１をＯＮに切り換えて（Ｓ４１）、ステップ３４に遷移する。ステップ３１で受電のとき、モジュール１００は、受電動作ＳＷ１２０ー２をＯＮに切り換える。モジュール１００Ｍは、電源回路１５０を停止して（Ｓ４３）、ステップ３４に遷移する。
【００２７】
ＳＷ切り換え指示を受信したモジュール１００Ｓは、自身の運転モード（給電／受電／単独）を判定する（Ｓ４４）。単独のとき、モジュール１００Ｓは、単独動作ＳＷ１２０ー３をＯＮに切り換える（Ｓ４６）。モジュール１００Ｓは、単独動作を実行する（Ｓ４７）。モジュール１００Ｓは、モニタする（Ｓ４８）。モジュール１００Ｓは、モニタ結果をマスター１００Ｍに送信する（Ｓ４９）。ステップ４４で給電のとき、モジュール１００Ｓは、給電動作ＳＷ１２０ー１をＯＮにして（Ｓ５０）、ステップ４８に遷移する。ステップ４４で受電のとき、モジュール１００Ｓは、受電ＳＷ１２０ー２をＯＮにする（Ｓ５１）。モジュール１００Ｓは、電源回路１５０をＯＦＦにして（Ｓ５２）、ステップ４８に遷移する。
ステップ４３およびステップ５２で電源回路１５０を停止するのは、当該電源回路１５０の基礎損失を取り除くためである。
【００２８】
図７を参照して、異常処理を説明する。図７において、モジュール１００は、異常の発生したモジュール１００がマスター１００Ｍかスレーブ１００Ｓか判定する（Ｓ６１）。異常発生がマスターのとき、マスター１００Ｍは、全ＳＷをＯＦＦにして（Ｓ６２）、スレーブ単独動作に遷移する。ステップ６１で異常発生がスレーブのとき、スレーブ１００Ｓは、全ＳＷをＯＦＦにして（Ｓ６４）、図６のフローの始めに戻って再調整に遷移する。
【実施例１】
【００２９】
図８ないし図１３を参照して、実施例１を説明する。実施例１は、図２のモジュール接続で、図１のモジュールの基本構成例を４並列に接続する事により、電源の共用化を実現するものである。
【００３０】
図８を参照して、４並列のモジュールの初期情報テーブル６０を説明する。初期情報テーブル６０は、スレーブ１００Ｓから送信された情報をまとめたマスター１００Ｍが保持するテーブルである。初期情報テーブル６０は、モジュール１００ごとに、電圧６１と、定格電力６２と、定格電力効率６３と、基礎損失６４とをまとめたテーブルである。
【００３１】
電圧６１は、当該モジュールの出力電圧である。定格電力６２は、当該モジュールの定格電力である。定格電力効率６３は、当該モジュールの定格電力効率を保持する。負荷基礎損失６４は、当該モジュールの負荷基礎損失を保持する。
【００３２】
図９を参照して、消費電力テーブル７０を説明する。消費電力テーブル７０は、マスター１００Ｍが保持するテーブルである。図９において、消費電力テーブル７０は、モジュール１００ごとに、消費電力７１と、共用可能電力７２と、損失７３とから構成されている。消費電力７１は、当該モジュールの負荷の消費電力である。共用可能電力７２は、当該モジュール１００の定格電力から消費電力７１を減算した値である。損失７３は、単独使用時の損失（負荷依存損失＋基礎損失）である。
【００３３】
図１０を参照して、組み合わせテーブル８０を説明する。組み合わせテーブル８０は、マスター１００Ｍが保持するテーブルである。図１０において、組み合わせテーブル８０は、給電モジュール８１と、共用可能電力８２と、電圧比較８３と、電力比較８４と、受電モジュール８５と、消費電力８６と、共用判定８７とから構成されている。
【００３４】
給電モジュール８１は、給電モジュールの番号（ＩＤ）である。共用可能電力８２は、その給電モジュールの共用可能電力である。受電モジュール８５は、給電モジュール以外のモジュールの組み合わせを記載する。消費電力８６は、受電モジュール８５の合計消費電力である。電圧比較８３は、給電モジュール８１と受電モジュール８５との電圧が一致しているかである。電圧比較８３は、一致しているとき「○」を記載する。電圧比較８３は、一致していないとき「×」を記載する。
【００３５】
電力比較８４は、給電モジュール８１の共用可能電力８２が、受電モジュール８５の消費電力８６を上回るかを記載する。電力比較８４は、給電モジュール８１の共用可能電力８２が、受電モジュール８５の消費電力８６を上回るとき、「○」を記載する。電力比較８４は、給電モジュール８１の共用可能電力８２が、受電モジュール８５の消費電力８６を上回らないとき、「×」を記載する。共用判定８７は、電圧比較８３と電力比較８４がともに「○」のとき、「○」を記載する。共用判定８７は、電圧比較８３と電力比較８４の一方でも「×」のとき、「×」を記載する。
【００３６】
図１１を参照して、単独稼働に対する共用稼働の損失を比較して説明する。図１１において、損失比較テーブル９０は、給電モジュール９１と、受電モジュール９２と、単独動作モジュール９３と、電源全体損失合計９４と、単独稼働損失合計９５と、損失改善幅９６とから構成されている。損失比較テーブル９０は、図１０の共用判定８７に「○」がついたレコードの詳細である。
【００３７】
給電モジュール９１は、給電元モジュール１００のＩＤである。受電モジュール９２は、給電先モジュール１００のＩＤである。単独動作モジュール９３は、単独動作するモジュール１００のＩＤである。電源全体損失合計９４は、共用時の単独稼働モジュールを含めた損失である。単独稼働損失合計９５は、すべてのモジュールを単独稼働させたときの損失の合計である。損失改善幅９６は、単独稼働損失合計９５から電源全体損失合計９４を減算した値である。損失改善幅９６は、大きいほど共用効果が高い。
【００３８】
図１２を参照して、選択結果を説明する。マスタ１００Ｍは、図１１の損失比較テーブル９０において、損失改善幅９６が最大かつもっとも若いレコードを選択する。その結果、損失改善幅９６が最大（１.９３Ｗ）のレコード４〜レコード６から、レコード４を選択する。図１２において、選択結果テーブル３０は、給電モジュール３１と、受電モジュール３２と、単独動作モジュール３３と、電源全体損失合計３４とから構成される。
【００３９】
給電モジュール３１は、損失比較テーブル９０のレコード４の給電モジュール８１と同じである。受電モジュール３２は、損失比較テーブル９０のレコード４の受電モジュール９２と同じである。単独動作モジュール３３は、損失比較テーブル９０のレコード４の単独動作モジュール９３と同じである。電源全体損失合計３４は、損失比較テーブル９０のレコード４の電源全体損失合計９４と同じである。
【００４０】
図１３を参照して、ＳＷ設定テーブル４０を説明する。図１３において、ＳＷ設定テーブル４０は、モジュール名４１と、給電ＳＷ４２と、受電ＳＷ４３と、内部給電ＳＷ４４と、電源回路４５とから構成される。
【００４１】
モジュール名４１は、モジュールのＩＤである。給電ＳＷ４２は、ＳＷ１２０−１のＯＮ／ＯＦＦを記載する。受電ＳＷ４３は、ＳＷ１２０−２のＯＮ／ＯＦＦを記載する。内部給電ＳＷ４４は、ＳＷ１２０−３のＯＮ／ＯＦＦを記載する。電源回路４５は、電源回路１５０のＯＮ／ＯＦＦを記載する。
【００４２】
モジュール１は、給電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＮ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。モジュール２とモジュール３とは、受電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＮ、ＳＷ１２０−３：ＯＦＦ、電源回路１５０：ＯＦＦである。モジュール４は、単独動作モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。
【実施例２】
【００４３】
実施例２を図１４ないし図１９を参照して、説明する。なお、図１４ないし図１９は、実施例１の図８ないし図１３に対応する。したがって、説明は異なる部分のみ行なう。すなわち、図１４の初期情報テーブル６０Ａにおいて、電源モジュール１００の数は３台である。実施例１では、電源モジュール１００は、すべて電圧１２Ｖであったのに対して、実施例２のモジュール２は、電圧５Ｖである。
【００４４】
図１５は、消費電力テーブル７０Ａである。図１６は、組み合わせテーブル８０Ａである。図１７は、損失比較テーブル９０Ａである。図１８は、選択結果テーブル３０Ａである。図１９は、ＳＷ設定テーブル４０Ａである。
【００４５】
図１６において、モジュール１００の数が３台に減り、しかもモジュール２の電圧が他とは異なる５Ｖとなったので、共用判定８７が「○」は、レコード２のみである。この結果、図１７の損失比較テーブル９０Ａのレコードもレコード１のみとなる。したがって、図１８の選択結果テーブル３０Ａは、自動的に損失比較テーブル９０Ａのレコード１となる。
【００４６】
図１９のＳＷ設定テーブル４０Ａにおいて、モジュール１は、給電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＮ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。モジュール２は、単独動作モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−３：ＯＮ、電源回路１５０：ＯＮである。モジュール３は、受電モジュールなので、ＳＷ１２０−１：ＯＦＦ、ＳＷ１２０−２：ＯＮ、ＳＷ１２０−３：ＯＦＦ、電源回路１５０：ＯＦＦである。
【実施例３】
【００４７】
実施例３を図２０ないし図２５を参照して、説明する。なお、図２０ないし図２５は、実施例１の図８ないし図１３に対応する。したがって、説明は異なる部分のみ行なう。すなわち、図２０の初期情報テーブル６０Ｂにおいて、実施例１では、電源モジュール２〜４は、すべて定格電力１０Ｗあったのに対して、実施例３のモジュール４は、定格電力２０Ｗである。定格電力２０Ｗなのでモジュール４の定格電力効率６３は、向上している。しかし、基礎損失６４は、増加している。
【００４８】
図２１は、消費電力テーブル７０Ｂである。図２２は、組み合わせテーブル８０Ｂである。図２３は、損失比較テーブル９０Ｂである。図２４は、選択結果テーブル３０Ｂである。図２５は、ＳＷ設定テーブル４０Ｂである。
【００４９】
図２１の消費電力テーブル７０Ｂにおいて、モジュール４の消費電力７１は８Ｗと、モジュール２とモジュール３の７Ｗと大きな差はない。この結果、共用可能電力７２は、１２Ｗと大きく、モジュール１とモジュール２とモジュール３に給電可能である。
【００５０】
図２２の組み合わせテーブル８０Ｂにおいて、モジュール４も他の１台のモジュールにも給電可能である。しかし、図２３の損失比較テーブル９０Ｂにおいて、損失改善幅９６が最大になるのはレコード４である。これは、定格電力の大きい電源を優先して使用するほうが効率が高いためである。
【００５１】
図２３の損失比較テーブル９０Ｂにおいて、電源全体損失合計３４は３.７１Ｗと、損失比較テーブル９０の電源全体損失合計３４の３.２７Ｗより、大きくなっている。なお、図２４のＳＷ設定テーブル４０Ｂは、図１３のＳＷ設定テーブル４０と同一なので、説明を省く。
【符号の説明】
【００５２】
１００…モジュール、１１０…給電ポート、１２０…スイッチ（ＳＷ）、１３０…受電ポート、１４０…通信ポート、１５０…電源回路、１６０…温度センサ、１７０…マイクロコントローラ、１８０…出力電圧ポート、２００…コネクト部、２１０…電源バス、２２０…内部通信線、５００…電源供給システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源モジュールと、前記電源モジュールを相互接続するコネクト部とからなる電源供給システムにおいて、
前記電源モジュールは、電源回路と、前記電源回路の出力を給電ポートに接続する第１のスイッチと、受電ポートからに入力を負荷に接続する第２のスイッチと、前記電源回路の出力を前記負荷に接続する第３のスイッチと、前記電源回路と前記第１のスイッチないし前記第３のスイッチとのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とから構成され、
前記複数の電源モジュールの共同制御により、第１の電源モジュールの余剰電力を第２の電源モジュールに供給して、前記第２の電源モジュールの前記電源回路を停止することを特徴とする電源供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源供給システムであって、
前記電源モジュールは、さらに温度センサを含み、
前記温度センサが検出した温度に基づくディレーティングを考慮して前記余剰電力を算出することを特徴とする電力供給システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電源供給システムであって、
前記電源モジュールは、前記制御部に接続された通信ポートをさらに含み、
前記コネクト部は、前記受電ポートと前記給電ポートとに接続された電源バスと、前記通信ポートに接続された内部通信線とを備えることを特徴とする電力供給システム。
【請求項１】
複数の電源モジュールと、前記電源モジュールを相互接続するコネクト部とからなる電源供給システムにおいて、
前記電源モジュールは、電源回路と、前記電源回路の出力を給電ポートに接続する第１のスイッチと、受電ポートからに入力を負荷に接続する第２のスイッチと、前記電源回路の出力を前記負荷に接続する第３のスイッチと、前記電源回路と前記第１のスイッチないし前記第３のスイッチとのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とから構成され、
前記複数の電源モジュールの共同制御により、第１の電源モジュールの余剰電力を第２の電源モジュールに供給して、前記第２の電源モジュールの前記電源回路を停止することを特徴とする電源供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源供給システムであって、
前記電源モジュールは、さらに温度センサを含み、
前記温度センサが検出した温度に基づくディレーティングを考慮して前記余剰電力を算出することを特徴とする電力供給システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電源供給システムであって、
前記電源モジュールは、前記制御部に接続された通信ポートをさらに含み、
前記コネクト部は、前記受電ポートと前記給電ポートとに接続された電源バスと、前記通信ポートに接続された内部通信線とを備えることを特徴とする電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−１００４４１（Ｐ２０１２−１００４４１Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６３８０（Ｐ２０１０−２４６３８０）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]