ＡＣ−ＤＣ電源制御装置
【課題】計算機装置のＡＣ−ＤＣ変換効率特性が、搭載するＡＣ−ＤＣ電源ユニットによって１つに決まってしまうという問題と、電源の冗長性を有する計算機装置において、運用上のＡＣ−ＤＣ変換効率が、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１台で稼動する場合のＡＣ−ＤＣ変換効率よりも低くなる問題。
【解決手段】１台の計算機装置にＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、計算機装置のＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットに切替え、稼動させるよう制御する。
【解決手段】１台の計算機装置にＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、計算機装置のＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットに切替え、稼動させるよう制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なる２台の電源ユニットの組み合わせによる電力消費効率の改善、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に計算機装置では電力会社等から供給されるＡＣ電源をＤＣ電源に変換するＡＣ−ＤＣ電源ユニットを電源として利用している。ＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、ＡＣ−ＤＣ変換時に電力損失が発生するため電源製造業者はＡＣ−ＤＣ変換効率の改善に努めている。一方で、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットを構成する回路の特性から、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの変換効率はＤＣ負荷によって変化し、また、一般的には電源の定格（最大供給電力）の大きさにより異なる変換効率特性を有する。あるＤＣ負荷における計算機装置が消費するＡＣ電力量はこの変換効率特性によって決まる。通常、計算機装置はある１つの定格値をもったＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載するため、搭載したＡＣ−ＤＣ電源ユニットによって変換効率が決まる。ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの変換効率特性は、ＤＣ負荷が定格の５０％前後における効率が最も高く、また０〜２０％ではＤＣ負荷が低いほど効率は著しく低くなる特徴をもつ。
【０００３】
また、冗長性を有する計算機装置では一般に複数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを同時に稼動させる。例えば、定格８００ＷのＡＣ−ＤＣ電源ユニットを必要とする計算機装置の冗長電源では、定格が同じ２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、２台を同時に稼動させる。このとき、一般に、計算機装置のＤＣ負荷は２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットに対して等配分されるため、計算機装置のＤＣ負荷がＡＣ−ＤＣ電源ユニットの定格の５０％である場合は、１台あたりのＤＣ負荷は定格の２５％となり、ＡＣ−ＤＣ変換効率は１台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットのみで稼動させた場合と比べ低い。このような理由により、一般に、計算機装置でＡＣ−ＤＣ電源ユニットを冗長化した場合のＡＣ−ＤＣ変換効率は、冗長化しない場合に比べ低いという特徴がある。
【０００４】
計算機装置のＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御に関する背景技術として、特開２００６−３０２０５９号公報（特許文献１）がある。この公報には、複合型計算機装置の稼動状態、つまりＤＣ負荷の大きさによってＡＣ−ＤＣ電源ユニットの稼働台数を決める手段が記載されている。また、特開２００９−２０１２４４号公報（特許文献２）がある。この公報には、複合型計算機装置に変換効率特性の異なる複数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、変換効率特性を考慮したＡＣ−ＤＣ電源ユニットの稼働台数決定手段が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０２０５９号公報
【特許文献２】特開２００９−２０１２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
計算機装置のＡＣ−ＤＣ変換効率特性が、搭載するＡＣ−ＤＣ電源ユニットによって１つに決まってしまうという問題と、電源の冗長性を有する計算機装置において、運用上のＡＣ−ＤＣ変換効率が、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１台で稼動する場合のＡＣ−ＤＣ変換効率よりも低くなる問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、１台の計算機装置に２台のＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なるＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、計算機装置のＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットに切替え、稼動させるよう制御することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置は、定格（最大供給電力）の大きさにより変換効率特性が異なるというＡＣ−ＤＣ電源の一般的特性に着目し、変換効率特性の異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを計算機装置に搭載し、変換効率良いＡＣ−ＤＣ電源ユニットを稼動させることによって単一種のＡＣ−ＤＣ電源ユニットでは実現できない高いＡＣ−ＤＣ変換効率特性を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態による計算機装置のブロック図である。
【図２】図１の計算機装置に設けられたＡＣ−ＤＣ電源制御装置の機能を示すブロック図である。
【図３】図１の計算機装置に搭載されたＡＣ−ＤＣ電源ユニット１とＡＣ−ＤＣ電源ユニット２のＡＣ−ＤＣ変換効率特性を示すグラフである。
【図４】実施形態における計算機装置の各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットＤＣ１２Ｖ出力部に設けられたコンパレータの、計算機装置負荷状態とコンパレータ出力の関係を示す表である。
【図５】実施形態におけるＰＳ＿ＯＮ信号の変化を示す表である。
【図６】実施形態における計算機装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施形態におけるＡＣ−ＤＣ電源制御動作の詳細を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
本実施例では、ＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットを稼動させるＡＣ−ＤＣ電源制御装置を有する計算機装置（１００）の例を説明する。
【００１２】
図１は本実施例の計算機装置（１００）の構成図、図２は図１の計算機装置（１００）に設けられたＡＣ−ＤＣ電源制御装置の機能を示す図の例である。
【００１３】
図１に示すように、本実施例において計算機装置（１００）は計算機能を有する主基板１０１、これにＤＣ１２Ｖ電源を供給するＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）、また、データ保存用のＨＤＤ（１０４）から構成される。本実施例ではＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の定格電力を４５０Ｗ，また、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の定格電力を８００Ｗとする。
【００１４】
主基板は１つまたは複数のＣＰＵ（１０５）とＭｅｍｏｒｙ（１０６）を有し、また、計算機装置（１００）のＣＰＵ（１０５）、Ｍｅｍｏｒｙ（１０６）等のデバイス動作や電源を制御するＣｈｉｐｓｅｔ（１０７）から構成される。Ｃｈｉｐｓｅｔ（１０７）には本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置の制御部となるＢＭＣ（Ｂａｓｅｂｏａｒｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（１０８）が管理信号（１１６）を介して接続されている。ＢＭＣ（１０８）にはリモート管理信号（１１３）を通じて、管理端末（１０９）が接続される。管理端末（１０９）はＢＭＣ（１０８）に対してＡＣ−ＤＣ電源制御装置の設定（後述の電力監視部１および２（１１４、１１５）に対する設定）などを行うために用いる。
【００１５】
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）が供給するＤＣ１２Ｖ電源が主基板１０１に接続される部分には、電源監視部１および２（１１４、１１５）を有する。電源監視部１および２（１１４、１１５）には、電力・監視設定信号（１１０）がＢＭＣ（１０８）から接続される。また、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）には、電源状態信号（１１２）がＢＭＣから接続される。電力・監視設定信号（１１０）と電源状態信号（１１２）の詳細は図２にて説明する。
【００１６】
図２は、計算機装置（１００）に設けられたＡＣ−ＤＣ電源制御装置の機能を示す図である。ＡＣ−ＤＣ電源制御装置は主基板上のＣｈｉｐｓｅｔ（１０７）／ＢＭＣ（１０８）／電力監視部１および２（１１４、１１５）と、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）で構成される。
【００１７】
図３は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率特性の例を示すグラフである。本実施例では、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率は、計算機装置（１００）の負荷Ｌに応じて以下の特徴を有する。
【００１８】
（Ａ） ０［Ｗ］≦Ｌ≦１００［Ｗ］：
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率が優れる
（Ｂ）１００［Ｗ］≦Ｌ≦２８０［Ｗ］：
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）のＡＣ−ＤＣ変換効率が優れる
（Ｃ）２８０［Ｗ］≦Ｌ≦８００［Ｗ］：
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率が優れる
計算機装置（１００）の負荷Ｗに応じてＡＣ−ＤＣ変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットを稼動させることが、本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置が行う電源制御であるため、図２に示すＡＣ−ＤＣ電源制御装置は計算機装置（１００）の負荷Ｗに応じて以下のようにＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）の稼動制御を行う。
【００１９】
（Ｄ）Ｌ＜１００［Ｗ］ ：ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）
（Ｅ）１００［Ｗ］≦Ｌ＜２８０［Ｗ］：ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）
（Ｆ）２８０［Ｗ］≦Ｌ ：ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）
図２に示すように、電力監視部１および２（１１４、１１５）はＡ／Ｄコンバータ（１２９、１３０）と、コンパレータ（１３１、１３２、１３５、１３６）で構成される。Ａ／Ｄコンバータ１および２（１２９、１３０）は、ＤＣ１２Ｖ電源の出力電流を監視し、出力電流値に電圧１２Ｖを掛け合わせた電力値をデジタル値に変換してコンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）および、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）に対して入力する。コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）および、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）は、それぞれがＡＣ−ＤＣ電源制御に必要な閾値を保持するレジスタ（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））を有し、電力監視設定信号（１１０−１）によって、値を書き込むことができる。また、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）および、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）は、これらのレジスタ（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））に保持された閾値と、Ａ／Ｄコンバータ１および２（１２９、１３０）が出力するＤＣ１２Ｖ電源の出力電力を比較し、出力電力の方が大きい場合はＨｉｇｈ、小さい場合はＬｏｗの信号を、電力監視信号（１１０−２）としてＢＭＣ（１０８）に対して出力する。
【００２０】
本実施例では、図３のＡＣ−ＤＣ変換効率特性から、以下のように閾値を定義する。
【００２１】
（ａ）ＰＳ１＿上閾値 ＝ ＰＳ２＿上閾値 ＝ ２８０Ｗ
（ｂ）ＰＳ１＿下閾値 ＝ ＰＳ２＿下閾値 ＝ １００Ｗ
図４は、上述した本実施例における計算機装置（１００）の各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットＤＣ１２Ｖ出力部に設けられたコンパレータの、計算機装置負荷状態とＢＭＣ（１０８）に対する出力の関係を示す表である。
【００２２】
図５は、本実施例におけるＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）に対してＯＮ／ＯＦＦを指示する信号（ＰＳ＿ＯＮと呼ぶ）の、計算機装置電源ＯＮ／ＯＦＦや、負荷変動による変化を示す表である。図１におい１１１として示されたＰＳ＿ＯＮ信号は、図２に示すように１１１−１〜１１１−５の信号で構成される。Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ（１１１−１）は、Ｃｈｉｐｓｅｔが出す、計算機装置（１００）を起動するための信号である。ＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−２）およびＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮ（１１１−３）は、ＢＭＣ（１０８）が出す稼動する電源（ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１または２（１０２、１０３））を選択的に起動／停止を制御するための信号である。また、ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）は、それぞれＡＮＤゲート（１３９）において、Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ（１１１−１）とＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−２）、Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ（１１１−１）とＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮ（１１１−３）の論理積をとった値を、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）に入力する信号である。１１１−１〜１１１−５の各信号は、電源ＯＮの場合にＨｉｇｈ，ＯＦＦの場合にＬｏｗをとるものとする。
【００２３】
本実施例はＰＳ＿ＯＮ（１１１）の切替えによってＡＣ−ＤＣ電源制御、すなわちＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）の稼動制御を行う。
【００２４】
図１に示すように、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）は電源の稼動状態を示す電源状態信号（１１２）を有する。電源状態信号（１１２）はＡＣ−ＤＣ電源ユニットがＢＭＣ（１０８）に対して発し、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットが稼動しているか、停止しているかを伝える。また、電源状態信号（１１２）は図２に示すように各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットに一本ずつ有り、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の稼動状態を示すＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の稼動状態を示すＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）と呼ぶ。
【００２５】
ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）およびＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）は、ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）がＬｏｗからＨｉｇｈになって、それぞれに対応したＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＤＣ１２Ｖ出力準備が完了するとＨｉｇｈに切替わり、ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）がＨｉｇｈからＬｏｗになると、Ｌｏｗに切替わる。
【００２６】
また、各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットが障害によってＤＣ１２Ｖを出力できない状態になったときもＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）はＬｏｗを示すものとする。
【００２７】
図６は、本実施例における計算機装置（１００）を起動した後のＡＣ−ＤＣ電源制御（ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）の稼動制御）を行う動作のフローチャートを示す。ＡＣ−ＤＣ電源制御は以下のようにして行う。図６でＰＳ１はＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）、ＰＳ２はＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）をあらわす。
【００２８】
まず、Ｓ１で計算機装置（１００）を起動すると、Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮはＨｉｇｈになり、また、ＢＭＣ（１０８）は定格電力の大きいＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）を起動するために、ＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮをＨｉｇｈに切替え、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）が起動する。
【００２９】
ＢＭＣ（１０８）はＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の起動後、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＨｉｇｈになったことを確認してからコンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の電力監視を開始する。このとき、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の電力監視は開始しない。
【００３０】
次にＳ２で、計算機装置負荷が１００Ｗ≦負荷＜２８０Ｗになると、Ｓ３でＡ／Ｄコンバータ２がＤＣ１２Ｖ出力の変動を感知し、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）のＢＭＣ（１０８）に対する出力値が変化する。
【００３１】
その後Ｓ４で、ＢＭＣ（１０８）はコンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値変化に基づきＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮをＨｉｇｈ（ＯＮ）に変更する。このタイミングで、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値の確認は一時的に停止する。これは、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替中は一時的にＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）とＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の両方が稼動している状態が発生し、計算機の負荷が各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットに分散され、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットに対する負荷が下がったと誤認識される可能性があるためである。コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値の確認は、次にＡＣ−ＤＣ電源ユニット２が起動する時（Ｓ１７）まで停止を継続する。
【００３２】
そしてＳ５で、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）のＰＳ１＿ＯＮがＨｉｇｈ（ＯＮ）に切替わり、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の起動が開始される。ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の起動が完了し、ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）がＨｉｇｈに切替わる。また、ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）がＨｉｇｈになるとＢＭＣ（１０８）はＳ６でＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮをＬｏｗに変更し、Ｓ７でＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）が停止する。
【００３３】
ＢＭＣ（１０８）はＳ８でＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＬｏｗになったことを検知すると、その１秒後にＳ９でコンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の電力監視を開始する。ここで、１秒間の間隔をあける理由は、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＬｏｗになった後もＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＤＣ１２Ｖ出力は短時間継続され、ゼロになるまでに１秒未満の時間を要するためである。コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の電力監視は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＤＣ１２Ｖ出力が完全にゼロになった後に開始しなければならないため、１秒間の間隔をあける。
【００３４】
その後、Ｓ１０で計算機装置（１００）の負荷が変動し、計算機装置負荷が１００Ｗ＞負荷または、負荷≧２８０Ｗになると、再度ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行う。切替動作は上述のＳ２〜Ｓ９と同様の動作で、Ｓ１０〜Ｓ１７の通りである。
【００３５】
すなわち、計算機装置負荷が１００Ｗ＞負荷または、負荷≧２８０Ｗになると、Ｓ１１でＡ／Ｄコンバータ１がＤＣ１２Ｖ出力の変動を感知し、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）のＢＭＣ（１０８）に対する出力値が変化する。
【００３６】
その後Ｓ１２で、ＢＭＣ（１０８）はコンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の値変化に基づきＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮをＨｉｇｈ（ＯＮ）に変更する。このタイミングで、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の値の確認は一時的に停止する。コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の値の確認は、次にＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）が起動する時（Ｓ９）まで停止を継続する。
【００３７】
そしてＳ１３で、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＰＳ２＿ＯＮがＨｉｇｈ（ＯＮ）に切替わり、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の起動が開始される。ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の起動が完了し、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＨｉｇｈに切替わる。また、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＨｉｇｈになるとＢＭＣ（１０８）はＳ１４でＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮをＬｏｗに変更し、Ｓ１５でＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）が停止する。
【００３８】
ＢＭＣ（１０８）はＳ１６でＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）がＬｏｗになったことを検知すると、その１秒後にＳ１７でコンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の電力監視を開始する。
【００３９】
そして再度、計算機装置負荷が１００Ｗ≦負荷＜２８０ＷになるとＳ２に戻り、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）からＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）への切替を上述の通り行う。
【００４０】
ＡＣ−ＤＣ電源制御はこのＳ２〜Ｓ９、Ｓ１０〜Ｓ１７の動作の繰り返しである。
【００４１】
さて、上記においてはＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）が正常に動作しているときのＡＣ−ＤＣ電源制御を説明した。本発明では、計算機装置（１００）の稼働中にＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のいずれか一台が故障した場合の冗長性を持たせることも可能である。以下に冗長性を持たせる手段について説明する。ここで、冗長性とはＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の片方だけが稼動しているときに、その稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障しても、稼動していない他方のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが電力供給を補い、計算機装置（１００）を停止させないことをいう。
【００４２】
一般にＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、停止状態から計算機装置（１００）に供給するＤＣ１２Ｖの出力が可能になるまでに、0.5秒前後またはそれ以上の時間を要する。このため、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の片方だけが稼動しているときに、その稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障し、ＤＣ１２Ｖの出力が停止すると計算機装置（１００）も停止してしまう。
【００４３】
ここで本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置に冗長性を持たせるためには、公知の技術である電源のコールドリダンダント機能を利用する。電源のコールドリダンダント機能とは、複数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを有する計算機装置（１００）において、計算機装置（１００）を稼動させるのに最小の数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットだけを稼動させ、稼動していない残りのＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットの故障に備え最低限の通電状態で待機する機能である。待機電源の最低限の通電状態とは、稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障した場合に、計算機装置（１００）を停止させないだけ十分に早く待機電源にＤＣ１２Ｖ出力を開始させるために必要な電力をＡＣ−ＤＣ電源ユニット内部の電気回路に供給することである。一般に、電源のコールドリダンダント機能の待機電源の消費電力は数Ｗ程度である。
【００４４】
本実施例において電源のコールドリダンダント機能を利用した電源の冗長化を行う場合、以下の２点を考慮する必要がある。
【００４５】
（Ｘ）図６に示したＡＣ−ＤＣ電源制御のフローチャートにおいて、稼動させないＡＣ−ＤＣ電源ユニットは停止させた状態にしているが、停止ではなく、電源のコールドリダンダント機能の待機状態にする。
【００４６】
（Ｙ）定格８００ＷのＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）が故障した場合は、定格４５０ＷのＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）だけで計算機装置（１００）に対する電力を供給する必要があるが、計算機装置（１００）の負荷が４５０Ｗを超える場合は計算機装置の稼動を継続できなくなるため、アラートを発行して計算機装置（１００）の最大負荷を４５０Ｗに抑えるように縮退運転に切替える。
【００４７】
（Ｙ）のアラート発行には図２に示すＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ（１１７）およびＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ（１１８）を利用する。ＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ（１１７）およびＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ（１１８）はそれぞれＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）が有し、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障した場合に、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットがＣｈｉｐｓｅｔ（１０７）およびＢＭＣ（１０８）に対して発行する信号である。正常時はＬｏｗ，異常時はＨｉｇｈとなる。
【００４８】
Ｃｈｉｐｓｅｔ（１０７）およびＢＭＣ（１０８）は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２の故障時にＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ（１１７）またはＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ（１１８）がＨｉｇｈになったことを検知すると、計算機装置（１００）を縮退運転に切替える。公知の技術である縮退運転とは、ＣＰＵ（１０５）やＭｅｍｏｒｙ（１０６）等に対して割り込み信号を発行し、ＣＰＵ（１０５）やＭｅｍｏｒｙ（１０６）を動作クロック低減等によって消費電力を抑えた稼動状態にすることである。
【００４９】
また、図７に示した本実施形態のＡＣ−ＤＣ電源制御動作のタイミングチャートにおいて、Ｔ２，Ｔ３，Ｔ６、Ｔ７の負荷変動ではＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替え（ＰＳ１からＰＳ２へ、あるいは、ＰＳ２からＰＳ１への切替）を行っているが、短時間の一時的に閾値（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））を超える負荷変動に対してもＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替えを行うと、切替の多発によってＡＣ−ＤＣ電源ユニット切替中に発生するＡＣ−ＤＣ電源ユニット１とＡＣ−ＤＣ電源ユニット２の両方が稼動している状態の時間比率が増加し、本発明によるＡＣ−ＤＣ変換効率の改善効果を十分に得られないことが想定される。
【００５０】
このような場合を考慮してＢＭＣ（１０８）は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット切替のポリシーを設定できるようなプログラムを組み込んでもよい。つまり、計算機装置（１００）のＴ２，Ｔ３，Ｔ６あるいはＴ７のような負荷変動に対して直ちにＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を開始するのではなく、たとえば、（Ｍ）コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）あるいは、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値変化が発生してから、１０秒未満で変化前の値に戻る場合はＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行わず、変化後の値が１０秒以上継続した場合にＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行う。
【００５１】
（Ｎ）コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）あるいは、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値変化について、一定時間（例えば１０秒間）の間において閾値（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））を超える変動の時間割合をカウントしておき、変更後の値が時間割合で８０％（例えの場合は８秒）を超えるとＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行う。
【００５２】
このように制御することによって、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの不要な切替多発を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…計算機装置、１０１…主基板、１０２…ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（４５０Ｗ）、１０３…ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（８００Ｗ）、１０４…ＨＤＤ、１０５…ＣＰＵ、１０６…Ｍｅｍｏｒｙ、１０７…Ｃｈｉｐｓｅｔ、１０８…ＢＭＣ（ＢａｓｅｂｏａｒｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、１０９…管理端末、１１０…電力監視・設定信号、１１０−１…電力監視設定信号、１１０−２…電力監視信号、１１１…ＰＳ＿ＯＮ信号、１１１−１…Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ、１１１−２…ＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮ、１１１−３…ＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮ、１１１−４…ＰＳ１＿ＯＮ、１１１−５…ＰＳ２＿ＯＮ、１１２…電源状態信号、１１２−１…ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ、１１２−２…ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ、１１３…リモート管理信号、１１４…電力監視部１、１１５…電力監視部２、１１６…管理信号、１１７…ＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ、１１８…ＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ、１２１…ＤＣ１２Ｖ、１２９…Ａ／Ｄコンバータ１、１３０…Ａ／Ｄコンバータ２、１３１…コンパレータ１Ｈ、１３２…コンパレータ１Ｌ、１３３…ＰＳ１＿上閾値レジスタ、１３４…ＰＳ１＿下閾値レジスタ、１３５…コンパレータ２Ｈ、１３６…コンパレータ２Ｌ、１３７…ＰＳ２＿上閾値レジスタ、１３８…ＰＳ２＿下閾値レジスタ、１３９…ＡＮＤゲート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なる２台の電源ユニットの組み合わせによる電力消費効率の改善、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に計算機装置では電力会社等から供給されるＡＣ電源をＤＣ電源に変換するＡＣ−ＤＣ電源ユニットを電源として利用している。ＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、ＡＣ−ＤＣ変換時に電力損失が発生するため電源製造業者はＡＣ−ＤＣ変換効率の改善に努めている。一方で、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットを構成する回路の特性から、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの変換効率はＤＣ負荷によって変化し、また、一般的には電源の定格（最大供給電力）の大きさにより異なる変換効率特性を有する。あるＤＣ負荷における計算機装置が消費するＡＣ電力量はこの変換効率特性によって決まる。通常、計算機装置はある１つの定格値をもったＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載するため、搭載したＡＣ−ＤＣ電源ユニットによって変換効率が決まる。ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの変換効率特性は、ＤＣ負荷が定格の５０％前後における効率が最も高く、また０〜２０％ではＤＣ負荷が低いほど効率は著しく低くなる特徴をもつ。
【０００３】
また、冗長性を有する計算機装置では一般に複数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを同時に稼動させる。例えば、定格８００ＷのＡＣ−ＤＣ電源ユニットを必要とする計算機装置の冗長電源では、定格が同じ２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、２台を同時に稼動させる。このとき、一般に、計算機装置のＤＣ負荷は２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットに対して等配分されるため、計算機装置のＤＣ負荷がＡＣ−ＤＣ電源ユニットの定格の５０％である場合は、１台あたりのＤＣ負荷は定格の２５％となり、ＡＣ−ＤＣ変換効率は１台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットのみで稼動させた場合と比べ低い。このような理由により、一般に、計算機装置でＡＣ−ＤＣ電源ユニットを冗長化した場合のＡＣ−ＤＣ変換効率は、冗長化しない場合に比べ低いという特徴がある。
【０００４】
計算機装置のＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御に関する背景技術として、特開２００６−３０２０５９号公報（特許文献１）がある。この公報には、複合型計算機装置の稼動状態、つまりＤＣ負荷の大きさによってＡＣ−ＤＣ電源ユニットの稼働台数を決める手段が記載されている。また、特開２００９−２０１２４４号公報（特許文献２）がある。この公報には、複合型計算機装置に変換効率特性の異なる複数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、変換効率特性を考慮したＡＣ−ＤＣ電源ユニットの稼働台数決定手段が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０２０５９号公報
【特許文献２】特開２００９−２０１２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
計算機装置のＡＣ−ＤＣ変換効率特性が、搭載するＡＣ−ＤＣ電源ユニットによって１つに決まってしまうという問題と、電源の冗長性を有する計算機装置において、運用上のＡＣ−ＤＣ変換効率が、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１台で稼動する場合のＡＣ−ＤＣ変換効率よりも低くなる問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、１台の計算機装置に２台のＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なるＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、計算機装置のＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットに切替え、稼動させるよう制御することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置は、定格（最大供給電力）の大きさにより変換効率特性が異なるというＡＣ−ＤＣ電源の一般的特性に着目し、変換効率特性の異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを計算機装置に搭載し、変換効率良いＡＣ−ＤＣ電源ユニットを稼動させることによって単一種のＡＣ−ＤＣ電源ユニットでは実現できない高いＡＣ−ＤＣ変換効率特性を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態による計算機装置のブロック図である。
【図２】図１の計算機装置に設けられたＡＣ−ＤＣ電源制御装置の機能を示すブロック図である。
【図３】図１の計算機装置に搭載されたＡＣ−ＤＣ電源ユニット１とＡＣ−ＤＣ電源ユニット２のＡＣ−ＤＣ変換効率特性を示すグラフである。
【図４】実施形態における計算機装置の各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットＤＣ１２Ｖ出力部に設けられたコンパレータの、計算機装置負荷状態とコンパレータ出力の関係を示す表である。
【図５】実施形態におけるＰＳ＿ＯＮ信号の変化を示す表である。
【図６】実施形態における計算機装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施形態におけるＡＣ−ＤＣ電源制御動作の詳細を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
本実施例では、ＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットを稼動させるＡＣ−ＤＣ電源制御装置を有する計算機装置（１００）の例を説明する。
【００１２】
図１は本実施例の計算機装置（１００）の構成図、図２は図１の計算機装置（１００）に設けられたＡＣ−ＤＣ電源制御装置の機能を示す図の例である。
【００１３】
図１に示すように、本実施例において計算機装置（１００）は計算機能を有する主基板１０１、これにＤＣ１２Ｖ電源を供給するＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）、また、データ保存用のＨＤＤ（１０４）から構成される。本実施例ではＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の定格電力を４５０Ｗ，また、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の定格電力を８００Ｗとする。
【００１４】
主基板は１つまたは複数のＣＰＵ（１０５）とＭｅｍｏｒｙ（１０６）を有し、また、計算機装置（１００）のＣＰＵ（１０５）、Ｍｅｍｏｒｙ（１０６）等のデバイス動作や電源を制御するＣｈｉｐｓｅｔ（１０７）から構成される。Ｃｈｉｐｓｅｔ（１０７）には本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置の制御部となるＢＭＣ（Ｂａｓｅｂｏａｒｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（１０８）が管理信号（１１６）を介して接続されている。ＢＭＣ（１０８）にはリモート管理信号（１１３）を通じて、管理端末（１０９）が接続される。管理端末（１０９）はＢＭＣ（１０８）に対してＡＣ−ＤＣ電源制御装置の設定（後述の電力監視部１および２（１１４、１１５）に対する設定）などを行うために用いる。
【００１５】
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）が供給するＤＣ１２Ｖ電源が主基板１０１に接続される部分には、電源監視部１および２（１１４、１１５）を有する。電源監視部１および２（１１４、１１５）には、電力・監視設定信号（１１０）がＢＭＣ（１０８）から接続される。また、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）には、電源状態信号（１１２）がＢＭＣから接続される。電力・監視設定信号（１１０）と電源状態信号（１１２）の詳細は図２にて説明する。
【００１６】
図２は、計算機装置（１００）に設けられたＡＣ−ＤＣ電源制御装置の機能を示す図である。ＡＣ−ＤＣ電源制御装置は主基板上のＣｈｉｐｓｅｔ（１０７）／ＢＭＣ（１０８）／電力監視部１および２（１１４、１１５）と、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）で構成される。
【００１７】
図３は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率特性の例を示すグラフである。本実施例では、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率は、計算機装置（１００）の負荷Ｌに応じて以下の特徴を有する。
【００１８】
（Ａ） ０［Ｗ］≦Ｌ≦１００［Ｗ］：
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率が優れる
（Ｂ）１００［Ｗ］≦Ｌ≦２８０［Ｗ］：
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）のＡＣ−ＤＣ変換効率が優れる
（Ｃ）２８０［Ｗ］≦Ｌ≦８００［Ｗ］：
ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＡＣ−ＤＣ変換効率が優れる
計算機装置（１００）の負荷Ｗに応じてＡＣ−ＤＣ変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットを稼動させることが、本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置が行う電源制御であるため、図２に示すＡＣ−ＤＣ電源制御装置は計算機装置（１００）の負荷Ｗに応じて以下のようにＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）の稼動制御を行う。
【００１９】
（Ｄ）Ｌ＜１００［Ｗ］ ：ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）
（Ｅ）１００［Ｗ］≦Ｌ＜２８０［Ｗ］：ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）
（Ｆ）２８０［Ｗ］≦Ｌ ：ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）
図２に示すように、電力監視部１および２（１１４、１１５）はＡ／Ｄコンバータ（１２９、１３０）と、コンパレータ（１３１、１３２、１３５、１３６）で構成される。Ａ／Ｄコンバータ１および２（１２９、１３０）は、ＤＣ１２Ｖ電源の出力電流を監視し、出力電流値に電圧１２Ｖを掛け合わせた電力値をデジタル値に変換してコンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）および、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）に対して入力する。コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）および、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）は、それぞれがＡＣ−ＤＣ電源制御に必要な閾値を保持するレジスタ（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））を有し、電力監視設定信号（１１０−１）によって、値を書き込むことができる。また、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）および、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）は、これらのレジスタ（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））に保持された閾値と、Ａ／Ｄコンバータ１および２（１２９、１３０）が出力するＤＣ１２Ｖ電源の出力電力を比較し、出力電力の方が大きい場合はＨｉｇｈ、小さい場合はＬｏｗの信号を、電力監視信号（１１０−２）としてＢＭＣ（１０８）に対して出力する。
【００２０】
本実施例では、図３のＡＣ−ＤＣ変換効率特性から、以下のように閾値を定義する。
【００２１】
（ａ）ＰＳ１＿上閾値 ＝ ＰＳ２＿上閾値 ＝ ２８０Ｗ
（ｂ）ＰＳ１＿下閾値 ＝ ＰＳ２＿下閾値 ＝ １００Ｗ
図４は、上述した本実施例における計算機装置（１００）の各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットＤＣ１２Ｖ出力部に設けられたコンパレータの、計算機装置負荷状態とＢＭＣ（１０８）に対する出力の関係を示す表である。
【００２２】
図５は、本実施例におけるＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）に対してＯＮ／ＯＦＦを指示する信号（ＰＳ＿ＯＮと呼ぶ）の、計算機装置電源ＯＮ／ＯＦＦや、負荷変動による変化を示す表である。図１におい１１１として示されたＰＳ＿ＯＮ信号は、図２に示すように１１１−１〜１１１−５の信号で構成される。Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ（１１１−１）は、Ｃｈｉｐｓｅｔが出す、計算機装置（１００）を起動するための信号である。ＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−２）およびＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮ（１１１−３）は、ＢＭＣ（１０８）が出す稼動する電源（ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１または２（１０２、１０３））を選択的に起動／停止を制御するための信号である。また、ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）は、それぞれＡＮＤゲート（１３９）において、Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ（１１１−１）とＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−２）、Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ（１１１−１）とＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮ（１１１−３）の論理積をとった値を、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）に入力する信号である。１１１−１〜１１１−５の各信号は、電源ＯＮの場合にＨｉｇｈ，ＯＦＦの場合にＬｏｗをとるものとする。
【００２３】
本実施例はＰＳ＿ＯＮ（１１１）の切替えによってＡＣ−ＤＣ電源制御、すなわちＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）の稼動制御を行う。
【００２４】
図１に示すように、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）は電源の稼動状態を示す電源状態信号（１１２）を有する。電源状態信号（１１２）はＡＣ−ＤＣ電源ユニットがＢＭＣ（１０８）に対して発し、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットが稼動しているか、停止しているかを伝える。また、電源状態信号（１１２）は図２に示すように各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットに一本ずつ有り、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の稼動状態を示すＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の稼動状態を示すＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）と呼ぶ。
【００２５】
ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）およびＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）は、ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）がＬｏｗからＨｉｇｈになって、それぞれに対応したＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＤＣ１２Ｖ出力準備が完了するとＨｉｇｈに切替わり、ＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）がＨｉｇｈからＬｏｗになると、Ｌｏｗに切替わる。
【００２６】
また、各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットが障害によってＤＣ１２Ｖを出力できない状態になったときもＰＳ１＿ＯＮ（１１１−４）およびＰＳ２＿ＯＮ（１１１−５）はＬｏｗを示すものとする。
【００２７】
図６は、本実施例における計算機装置（１００）を起動した後のＡＣ−ＤＣ電源制御（ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）の稼動制御）を行う動作のフローチャートを示す。ＡＣ−ＤＣ電源制御は以下のようにして行う。図６でＰＳ１はＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）、ＰＳ２はＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）をあらわす。
【００２８】
まず、Ｓ１で計算機装置（１００）を起動すると、Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮはＨｉｇｈになり、また、ＢＭＣ（１０８）は定格電力の大きいＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）を起動するために、ＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮをＨｉｇｈに切替え、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）が起動する。
【００２９】
ＢＭＣ（１０８）はＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の起動後、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＨｉｇｈになったことを確認してからコンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の電力監視を開始する。このとき、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の電力監視は開始しない。
【００３０】
次にＳ２で、計算機装置負荷が１００Ｗ≦負荷＜２８０Ｗになると、Ｓ３でＡ／Ｄコンバータ２がＤＣ１２Ｖ出力の変動を感知し、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）のＢＭＣ（１０８）に対する出力値が変化する。
【００３１】
その後Ｓ４で、ＢＭＣ（１０８）はコンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値変化に基づきＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮをＨｉｇｈ（ＯＮ）に変更する。このタイミングで、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値の確認は一時的に停止する。これは、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替中は一時的にＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）とＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の両方が稼動している状態が発生し、計算機の負荷が各ＡＣ−ＤＣ電源ユニットに分散され、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットに対する負荷が下がったと誤認識される可能性があるためである。コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値の確認は、次にＡＣ−ＤＣ電源ユニット２が起動する時（Ｓ１７）まで停止を継続する。
【００３２】
そしてＳ５で、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）のＰＳ１＿ＯＮがＨｉｇｈ（ＯＮ）に切替わり、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の起動が開始される。ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の起動が完了し、ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）がＨｉｇｈに切替わる。また、ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）がＨｉｇｈになるとＢＭＣ（１０８）はＳ６でＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮをＬｏｗに変更し、Ｓ７でＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）が停止する。
【００３３】
ＢＭＣ（１０８）はＳ８でＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＬｏｗになったことを検知すると、その１秒後にＳ９でコンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）の電力監視を開始する。ここで、１秒間の間隔をあける理由は、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＬｏｗになった後もＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＤＣ１２Ｖ出力は短時間継続され、ゼロになるまでに１秒未満の時間を要するためである。コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の電力監視は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＤＣ１２Ｖ出力が完全にゼロになった後に開始しなければならないため、１秒間の間隔をあける。
【００３４】
その後、Ｓ１０で計算機装置（１００）の負荷が変動し、計算機装置負荷が１００Ｗ＞負荷または、負荷≧２８０Ｗになると、再度ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行う。切替動作は上述のＳ２〜Ｓ９と同様の動作で、Ｓ１０〜Ｓ１７の通りである。
【００３５】
すなわち、計算機装置負荷が１００Ｗ＞負荷または、負荷≧２８０Ｗになると、Ｓ１１でＡ／Ｄコンバータ１がＤＣ１２Ｖ出力の変動を感知し、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）のＢＭＣ（１０８）に対する出力値が変化する。
【００３６】
その後Ｓ１２で、ＢＭＣ（１０８）はコンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の値変化に基づきＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮをＨｉｇｈ（ＯＮ）に変更する。このタイミングで、コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の値の確認は一時的に停止する。コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）の値の確認は、次にＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）が起動する時（Ｓ９）まで停止を継続する。
【００３７】
そしてＳ１３で、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のＰＳ２＿ＯＮがＨｉｇｈ（ＯＮ）に切替わり、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の起動が開始される。ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の起動が完了し、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＨｉｇｈに切替わる。また、ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ（１１２−２）がＨｉｇｈになるとＢＭＣ（１０８）はＳ１４でＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮをＬｏｗに変更し、Ｓ１５でＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）が停止する。
【００３８】
ＢＭＣ（１０８）はＳ１６でＰＳ１＿Ｇｏｏｄ（１１２−１）がＬｏｗになったことを検知すると、その１秒後にＳ１７でコンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）によるＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の電力監視を開始する。
【００３９】
そして再度、計算機装置負荷が１００Ｗ≦負荷＜２８０ＷになるとＳ２に戻り、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）からＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）への切替を上述の通り行う。
【００４０】
ＡＣ−ＤＣ電源制御はこのＳ２〜Ｓ９、Ｓ１０〜Ｓ１７の動作の繰り返しである。
【００４１】
さて、上記においてはＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）が正常に動作しているときのＡＣ−ＤＣ電源制御を説明した。本発明では、計算機装置（１００）の稼働中にＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）のいずれか一台が故障した場合の冗長性を持たせることも可能である。以下に冗長性を持たせる手段について説明する。ここで、冗長性とはＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の片方だけが稼動しているときに、その稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障しても、稼動していない他方のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが電力供給を補い、計算機装置（１００）を停止させないことをいう。
【００４２】
一般にＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、停止状態から計算機装置（１００）に供給するＤＣ１２Ｖの出力が可能になるまでに、0.5秒前後またはそれ以上の時間を要する。このため、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）の片方だけが稼動しているときに、その稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障し、ＤＣ１２Ｖの出力が停止すると計算機装置（１００）も停止してしまう。
【００４３】
ここで本発明のＡＣ−ＤＣ電源制御装置に冗長性を持たせるためには、公知の技術である電源のコールドリダンダント機能を利用する。電源のコールドリダンダント機能とは、複数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを有する計算機装置（１００）において、計算機装置（１００）を稼動させるのに最小の数のＡＣ−ＤＣ電源ユニットだけを稼動させ、稼動していない残りのＡＣ−ＤＣ電源ユニットは、稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットの故障に備え最低限の通電状態で待機する機能である。待機電源の最低限の通電状態とは、稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障した場合に、計算機装置（１００）を停止させないだけ十分に早く待機電源にＤＣ１２Ｖ出力を開始させるために必要な電力をＡＣ−ＤＣ電源ユニット内部の電気回路に供給することである。一般に、電源のコールドリダンダント機能の待機電源の消費電力は数Ｗ程度である。
【００４４】
本実施例において電源のコールドリダンダント機能を利用した電源の冗長化を行う場合、以下の２点を考慮する必要がある。
【００４５】
（Ｘ）図６に示したＡＣ−ＤＣ電源制御のフローチャートにおいて、稼動させないＡＣ−ＤＣ電源ユニットは停止させた状態にしているが、停止ではなく、電源のコールドリダンダント機能の待機状態にする。
【００４６】
（Ｙ）定格８００ＷのＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（１０３）が故障した場合は、定格４５０ＷのＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（１０２）だけで計算機装置（１００）に対する電力を供給する必要があるが、計算機装置（１００）の負荷が４５０Ｗを超える場合は計算機装置の稼動を継続できなくなるため、アラートを発行して計算機装置（１００）の最大負荷を４５０Ｗに抑えるように縮退運転に切替える。
【００４７】
（Ｙ）のアラート発行には図２に示すＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ（１１７）およびＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ（１１８）を利用する。ＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ（１１７）およびＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ（１１８）はそれぞれＡＣ−ＤＣ電源ユニット１および２（１０２、１０３）が有し、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障した場合に、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットがＣｈｉｐｓｅｔ（１０７）およびＢＭＣ（１０８）に対して発行する信号である。正常時はＬｏｗ，異常時はＨｉｇｈとなる。
【００４８】
Ｃｈｉｐｓｅｔ（１０７）およびＢＭＣ（１０８）は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１またはＡＣ−ＤＣ電源ユニット２の故障時にＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ（１１７）またはＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ（１１８）がＨｉｇｈになったことを検知すると、計算機装置（１００）を縮退運転に切替える。公知の技術である縮退運転とは、ＣＰＵ（１０５）やＭｅｍｏｒｙ（１０６）等に対して割り込み信号を発行し、ＣＰＵ（１０５）やＭｅｍｏｒｙ（１０６）を動作クロック低減等によって消費電力を抑えた稼動状態にすることである。
【００４９】
また、図７に示した本実施形態のＡＣ−ＤＣ電源制御動作のタイミングチャートにおいて、Ｔ２，Ｔ３，Ｔ６、Ｔ７の負荷変動ではＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替え（ＰＳ１からＰＳ２へ、あるいは、ＰＳ２からＰＳ１への切替）を行っているが、短時間の一時的に閾値（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））を超える負荷変動に対してもＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替えを行うと、切替の多発によってＡＣ−ＤＣ電源ユニット切替中に発生するＡＣ−ＤＣ電源ユニット１とＡＣ−ＤＣ電源ユニット２の両方が稼動している状態の時間比率が増加し、本発明によるＡＣ−ＤＣ変換効率の改善効果を十分に得られないことが想定される。
【００５０】
このような場合を考慮してＢＭＣ（１０８）は、ＡＣ−ＤＣ電源ユニット切替のポリシーを設定できるようなプログラムを組み込んでもよい。つまり、計算機装置（１００）のＴ２，Ｔ３，Ｔ６あるいはＴ７のような負荷変動に対して直ちにＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を開始するのではなく、たとえば、（Ｍ）コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）あるいは、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値変化が発生してから、１０秒未満で変化前の値に戻る場合はＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行わず、変化後の値が１０秒以上継続した場合にＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行う。
【００５１】
（Ｎ）コンパレータ１Ｈ／１Ｌ（１３１／１３２）あるいは、コンパレータ２Ｈ／２Ｌ（１３５／１３６）の値変化について、一定時間（例えば１０秒間）の間において閾値（ＰＳ１＿上閾値（１３３）、ＰＳ１＿下閾値（１３４）、ＰＳ２＿上閾値（１３７）、ＰＳ２＿下閾値（１３８））を超える変動の時間割合をカウントしておき、変更後の値が時間割合で８０％（例えの場合は８秒）を超えるとＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行う。
【００５２】
このように制御することによって、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの不要な切替多発を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…計算機装置、１０１…主基板、１０２…ＡＣ−ＤＣ電源ユニット１（４５０Ｗ）、１０３…ＡＣ−ＤＣ電源ユニット２（８００Ｗ）、１０４…ＨＤＤ、１０５…ＣＰＵ、１０６…Ｍｅｍｏｒｙ、１０７…Ｃｈｉｐｓｅｔ、１０８…ＢＭＣ（ＢａｓｅｂｏａｒｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、１０９…管理端末、１１０…電力監視・設定信号、１１０−１…電力監視設定信号、１１０−２…電力監視信号、１１１…ＰＳ＿ＯＮ信号、１１１−１…Ｃｈｉｐｓｅｔ＿ＰＳ＿ＯＮ、１１１−２…ＢＭＣ＿ＰＳ１＿ＯＮ、１１１−３…ＢＭＣ＿ＰＳ２＿ＯＮ、１１１−４…ＰＳ１＿ＯＮ、１１１−５…ＰＳ２＿ＯＮ、１１２…電源状態信号、１１２−１…ＰＳ１＿Ｇｏｏｄ、１１２−２…ＰＳ２＿Ｇｏｏｄ、１１３…リモート管理信号、１１４…電力監視部１、１１５…電力監視部２、１１６…管理信号、１１７…ＰＳ１＿Ａｌｅｒｔ、１１８…ＰＳ２＿Ａｌｅｒｔ、１２１…ＤＣ１２Ｖ、１２９…Ａ／Ｄコンバータ１、１３０…Ａ／Ｄコンバータ２、１３１…コンパレータ１Ｈ、１３２…コンパレータ１Ｌ、１３３…ＰＳ１＿上閾値レジスタ、１３４…ＰＳ１＿下閾値レジスタ、１３５…コンパレータ２Ｈ、１３６…コンパレータ２Ｌ、１３７…ＰＳ２＿上閾値レジスタ、１３８…ＰＳ２＿下閾値レジスタ、１３９…ＡＮＤゲート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の計算機装置にＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、計算機装置のＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットに切替え、稼動させるよう制御することを特徴とするＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項２】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段に、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＤＣ負荷のＡ／Ｄコンバータを用いた電流測定を利用することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項３】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段に、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＤＣ負荷と、制御するための閾値をコンパレータ回路によって比較し、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を判断することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項４】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段において、異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＡＣ−ＤＣ変換効率特性曲線の交点となるＤＣ負荷の値を、制御するための閾値とすることを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項５】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段において、正常時は異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットのうち１台だけしか稼動させていないにも関わらず、稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障した場合にも計算機装置としての稼動を継続することができる冗長性を有することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項６】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段において、短時間の一時的に閾値を超える負荷変動に対してはＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行わないよう、負荷変動に対するＡＣ−ＤＣ電源ユニット切替のポリシーを設定する機能を有することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項１】
１台の計算機装置にＡＣ−ＤＣ変換効率特性の異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットを搭載し、計算機装置のＤＣ負荷の大きさに応じて変換効率の優れたＡＣ−ＤＣ電源ユニットに切替え、稼動させるよう制御することを特徴とするＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項２】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段に、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＤＣ負荷のＡ／Ｄコンバータを用いた電流測定を利用することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項３】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段に、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＤＣ負荷と、制御するための閾値をコンパレータ回路によって比較し、ＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を判断することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項４】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段において、異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットのＡＣ−ＤＣ変換効率特性曲線の交点となるＤＣ負荷の値を、制御するための閾値とすることを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項５】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段において、正常時は異なる２台のＡＣ−ＤＣ電源ユニットのうち１台だけしか稼動させていないにも関わらず、稼働中のＡＣ−ＤＣ電源ユニットが故障した場合にも計算機装置としての稼動を継続することができる冗長性を有することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【請求項６】
前記ＡＣ−ＤＣ電源ユニット制御手段において、短時間の一時的に閾値を超える負荷変動に対してはＡＣ−ＤＣ電源ユニットの切替を行わないよう、負荷変動に対するＡＣ−ＤＣ電源ユニット切替のポリシーを設定する機能を有することを特徴とする請求項１のＡＣ−ＤＣ電源制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３０５１１（Ｐ２０１２−２３０５１１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７７７３（Ｐ２０１１−９７７７３）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【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１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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