JP2014174944A - 多重電源装置、多重電源装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電源装置の電力変換効率低下を防ぐと共に、そのいずれかに故障が発生した時に、負荷側の装置を、優先度の低い順に、安全かつ確実に停止させること。
【解決手段】複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、電力供給部からの電力の供給を受けて、上記電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部と、を備える。上記制御部は、上記電源装置の稼働状況を確認し、そのいずれかに異常が発生している場合は、上記電源装置で供給可能な総電力供給能力と、負荷側の装置（ここでは情報処理装置）全体が消費する総消費電力とを算出する。また、上記制御部は、上記算出した総消費電力と総電力供給能力とを比較し、総消費電力が前記総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて負荷側の装置の稼働状態を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は多重電源装置、多重電源装置の制御方法、及びプログラムに関する。

高い信頼性が必要とされる情報処理システム（特にサーバ等の機器）では、電源供給の信頼性を保証するために、複数の電源装置を設置し、該複数の電源装置からの電力供給を受ける構成（即ち、電源系を多重にした冗長構成とすること）を採用している。また、多くの場合では、上記の情報処理システム自体が、これら複数の電源系の制御を行っている。しかしながら、情報処理システムが、このような複数の電源系を使用する場合であっても、その一部に障害が発生すると、電力不足となるため、情報処理システムに属する情報処理装置が突然停止し、データや装置の破損を招来することがある。

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献１〜５参照。）。

例えば、特許文献１には、並列冗長形無停電電源装置に関し、蓄電池の有効活用を図るために、並列運転中の無停電電源装置一台に対しては、蓄電池を省略し、その他の号機の故障時に故障機の蓄電池を利用することが記載されている。この装置は、交流開閉器を介して共通母線に並列接続される複数台（Ｎ台）の無停電電源装置から成る並列冗長形無停電電源装置である。具体的な構成は、商用電源等の入力交流電源から供給される交流を直流に変換する整流器と、該整流器の直流出力を交流に変換するインバ―と、前記入力交流電源の停電等の異常時に直流開閉器を介して直流電力を供給する蓄電池を備える。いずれか１台の無停電電源装置から蓄電池を省略し、残りの（Ｎ−１）台の無停電電源装置の蓄電池のエネルギを、それぞれ設けられるスイッチ及び前記１台の無停電電源装置の直流開閉器を介して当該無停電電源装置に供給可能とする。

また、例えば、特許文献２には、供給する負荷容量に対応して高効率運転、冗長運転可能なＵＰＳを構築することが記載されている。具体的には、それぞれ独立した過電流保護回路、起動―停止機能を備えた単位インバータと他の単位コンバータより成る単位ＵＰＳモジュールを入力交流電源側および交流出力電源側において複数台並列接続した構成とする。

また、例えば、特許文献３には、電源電圧の低下に伴う使用機器の突然の停止という状況を回避し、電源の供給能力の低下時には最小の構成で機器を駆動することができるようにすることが記載されている。具体的には、この装置は、蓄電池、蓄電池から供給される電源を一定の電圧に安定される定電圧発生装置、定電圧発生装置から複数個のスイッチを介して電源を供給される複数の処理装置、蓄電池の電源電圧を監視する電源電圧監視装置及び中央制御装置を備える。中央制御装置は電源電圧監視装置の出力信号を基に蓄電池の電圧の状態が一定の低電圧以下となった場合に、必要度の優先順位が低い処理装置から電源の供給を順に切断し、電源供給を停止して行く。

また、例えば特許文献４には、電源異常を回避することができる監視制御装置及び監視制御方法が記載されている。この装置及び制御方法では、電源の状態を監視することで、電源異常があった場合でも装置の運用を可能とする。具体的には、電源の監視及び制御を行う監視制御装置において、電源監視回路により外部電源の監視を行い、異常がある場合は切替え回路により入力電源を外部電源から充電回路で充電されたバッテリに切替える。被制御盤は立ち上げる際に優先順位に基いて個別に電力供給が行われ、電源制御回路は被制御盤の電源の制御を行い、被制御盤増設時に電源を投入後、電源異常が確認されると被制御盤の電源をＯＦＦにする。

また、例えば特許文献５には、電源のステータス情報を通知することができるスイッチャ、及びスイッチャの電源管理方法が記載されている。このスイッチャ、及びスイッチャの電源管理方法では、電源が不調になり、電源容量が不足した場合に、最小限の構成で動作を継続することができる。具体的には、複数の電源装置から電力供給を受ける複数の映像処理装置を制御するスイッチャであって、映像処理装置の優先順位を管理する制御装置を備える。制御装置は、スイッチャの起動時に、最初に起動して電源装置から電源装置のステータス情報を取得し、ステータス情報から有効な電源装置の台数を判断し、優先順位と有効な電源装置の台数とに基づいて起動可能な映像処理装置を選択し、起動可能な映像処理装置だけを起動する。

特開平０５−２７６６７１号公報 特開平０５−３３６６８３号公報 特開平０６−２０９５２９号公報 特許第３７１９１１５号公報 特開２０１２−１２３７３４号公報

一般的な多重電源装置は、例えば、複数の電源装置が複数の情報処理装置に電力を供給する情報処理システムに適用されるものである。この場合でも、上記複数の電源装置の内の一部の電源装置が異常発生により出力を停止すると、電力不足により、負荷側の情報処理装置が突然停止し、データや装置の破損に繋がることが有った。

そこで、このような場合に備えては、予め冗長電源装置を接続しておくことが一般的な対策として実施されている。また、このような電源を冗長構成にする対策の場合、一般的に電源装置はオン指示から出力を開始するまでに時間を要するため、電源装置の異常発生時には、直ちに上記の冗長電源装置から電力を供給できるようにする必要が有る。このため、冗長電源装置は常にオン状態のホットスタンバイで運用されている。

しかしながら、一般に、電源装置の電力変換効率は定格出力時に最も高くなるように設計されているため、常に冗長電源装置が接続されて、余分な電力が供給されている状態では、各電源装置の負荷が下がり、電力変換効率が低下するという問題点が有る。この問題点については上述の特許文献１〜５に記載されている技術でも解決されていない。

また、例えば、特許文献５に記載されている技術の場合、電源装置に異常が発生した場合に優先度の低い装置から停止させ、電源装置が電力供給可能な範囲で動作を継続させることは可能であるが、制御に必要な電力が不足した場合の対策がなされていないので、情報処理装置を安全かつ確実に停止させることができない場合は、データや装置の破損を生じることが有る。

本発明の目的は、上述した課題を解決する多重電源装置、多重電源装置の制御方法、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、多重電源装置であって、複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、電力供給部からの電力の供給を受けて、複数の電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部とを備え、制御部は、その内訳の制御部として、複数電源装置の稼働状況を確認し、複数電源装置のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する異常検出部と、複数電源装置の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する供給電力算出部と、電力供給部からの電力の供給を受ける負荷側の装置の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する消費電力算出部と、総消費電力と総電力供給能力とを比較する電力比較部と、総消費電力が総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて負荷側の装置の稼働状態を制御する稼働制御部とを有する。

本発明の第２の形態によると、複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、電力供給部からの電力の供給を受けて、複数の電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部とを備えた多重電源装置の制御方法であって、の複数電源装置の稼働状況を確認し、の複数電源装置のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する段階との複数電源装置の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する段階と、電力供給部からの電力の供給を受ける負荷側の装置の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する段階と、総消費電力と総電力供給能力とを比較する段階と、総消費電力が総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて負荷側の装置の稼働状態を制御する段階とを有する。

本発明の第３の形態によると、複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、電力供給部からの電力の供給を受けて、複数の電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部とを備えた多重電源装置として、コンピュータを機能させるプログラムであって、コンピュータを、の複数電源装置の稼働状況を確認し、の複数電源装置のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する異常検出部、の複数電源装置の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する供給電力算出部、電力供給部からの電力の供給を受ける負荷側の装置の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する消費電力算出部、総消費電力と総電力供給能力とを比較する電力比較部、総消費電力が総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて負荷側の装置の稼働状態を制御する稼働制御部として機能させる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

以上の説明から明らかなように、この発明によっては、電源装置の負荷が向上し、電力変換効率が向上し、システムの運用コストを削減することができる。

また、負荷側装置の切り替え時に電力不足が生じる場合は、バッテリ装置から電力を供給するので、複数の電源装置の切り替え制御を確実に行うことができる。より具体的には、複数の電源装置のいずれかに異常が発生した場合には、負荷側装置を安全に停止させるまでの制御に必要な電力の不足分は、バッテリ装置から供給させるので、例えば、負荷側装置が情報処理装置である場合は、データや装置の破損を防ぐことができる。

さらに、負荷側の装置の稼働優先順位を定める情報を設定したことにより、複数の電源装置の状態に応じて、優先度の高い情報処理装置の動作を継続することができる。

一実施形態に係る多重電源装置が適用された情報処理システムの全体構成を示す構成図である。 多重電源装置の電力供給時の動作を示すフローチャート図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る多重電源装置が適用された情報処理システムの全体構成を示す構成図である。同図に示す多重電源装置は、複数の電源装置が複数の情報処理装置に電力を供給する情報処理システムにおいて、冗長電源の代わりにバッテリ装置を用いる。これにより、電源装置の負荷容量を向上させ、システムの電力変換効率を向上させ、さらに、電源装置の切り替え制御を安全かつ確実に行うものである。

より具体的には、本多重電源装置は、電源装置に異常が発生した場合は、制御に必要な電力の不足分をバッテリ装置から供給しながら優先度の低い情報処理装置を安全に停止させ、正常な電源装置で電力供給可能な範囲で優先度の高い情報処理装置の動作を継続する。このため、電源系の構成としては、冗長電源装置を設置する代わりに、上記電源装置と同等の電力供給能力を有するバッテリ装置を設置するものとする。

また、本多重電源装置を構成する電源装置に異常が発生した場合に備え、この電源装置の状態に応じて優先度の高い情報処理装置を優先的に継続動作させ得るように、予め、負荷側の情報処理装置の優先順位を規定する情報を設定するものとする。

図１において、本実施形態の多重電源装置は、制御装置１、電源装置（２―１〜２―ｎ）及びバッテリ装置３、を備える。電源装置（２―１〜２―ｎ）は、この実施形態では直流電源である。また、電源装置（２―１〜２―ｎ）の各々及びバッテリ装置３は、全て並列に接続されている（この並列接続で電力供給部を構成している）。また、電源装置（２―１〜２―ｎ）の各々及びバッテリ装置３は、監視―制御バス１０を介して制御装置１と接続されており、制御装置１による制御を受ける。なお、情報処理装置（４―１〜４―ｋ）は、本多重電源装置から電力の供給を受ける負荷側の装置であるから、本実施形態の多重電源装置の構成要素ではない。更に、ｎ＝ｋであることが普通であるが、一般には、この限りではない。

以下、本実施形態の多重電源装置の機能を説明する。本実施形態の多重電源装置は、上述のとおり、複数の電源装置（２―１〜２―ｎ）の各々と、電源装置と同等の出力を有するバッテリ装置３とが並列に接続され、制御装置１による制御を受けながら、複数の情報処理装置（４―１〜４―ｋ）に電力を供給する。電源装置（２―１〜２―ｎ）の各々と、バッテリ装置３とは、制御装置１と監視―制御バス１０を介して接続されており、制御装置１は、この監視―制御バス１０を介して電源装置（２―１〜２―ｎ）の各々、及びバッテリ装置３の稼働状態を監視する。

なお、この実施形態では、情報処理装置（４―１〜４―ｋ）も、制御装置１と監視―制御バス１０を介して接続されており、制御装置１は、この監視―制御バス１０を介して、負荷側である情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の停止指示を行う。但し、多重電源装置では、一般に、負荷側の装置は、制御装置１からの停止指示に従うものでありさえすれば、どのような装置であっても良く、必ずしも情報処理装置には限定されない。

制御装置１には、予め設定された、負荷側である情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の稼働優先順位を示す情報が入力され、保持されている。図１に示す多重電源装置は、通常は電源装置（２―１〜２―ｎ）をフル稼働させて、電源装置（２―１〜２―ｎ）の各々から情報処理装置（４―１〜４―ｋ）に電力を供給している。制御装置１は、電源装置（２―１〜２―ｎ）のいずれかの装置の異常を検出すると（異常検出部）、電源装置（２―１〜２―ｎ）の内、稼働可能な電源装置の全てによる総電力供給能力を算出する（供給電力算出部）。また、負荷側である情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の全てによる総消費電力を算出する（消費電力算出部）。その後、制御装置１は、上記の総電力供給能力と、上記の総消費電力とを比較する（電力比較部）。

制御装置１は、上記の比較により、上記の総消費電力の方が上記の総電力供給能力よりも大きい場合は、上記の総消費電力が上記の総電力供給能力を下回るまで、負荷側の装置の稼働状態を制御する（稼働制御部）
。即ち、上記の場合、制御装置１は、予め設定されて保持している上記の稼働優先順位を示す情報に基づいて、負荷側の装置である情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の稼働状況を制御する。より具体的には、制御装置１は、この場合、予め設定されて保持している上記の稼働優先順位を示す情報に基づいて、情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の内、稼働優先順位の低い情報処理装置から順に稼働を停止させる。

制御装置１による上記制御の間、制御装置１は、電源装置（２―１〜２―ｎ）のいずれかの装置の異常により、上記制御の実行に必要な電力が不足する場合は、該不足分の電力をバッテリ装置３から供給できるようにバッテリ装置３を制御する。なお、制御装置１は、上記の総消費電力が上記の総電力供給能力を下回った時は、バッテリ装置３からの上記電力供給を停止させるようにバッテリ装置３を制御する。

図２は、多重電源装置の電力供給時の動作を示すフローチャート図である。以下、図１を参照しながら、図２に示すフローチャートを使用して、多重電源装置の電力供給時の動作を説明する。

まず、制御装置１は、電源装置（２―１〜２―ｎ）の全ての稼働状態を確認する（ステップＳ１）。次に、制御装置１は、電源装置（２―１〜２―ｎ）のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する。電源装置（２―１〜２―ｎ）のいずれかの装置に異常が発生している場合はステップＳ３に進み、電源装置（２―１〜２―ｎ）のいずれかの装置にも異常が発生していない場合はステップＳ１に戻る（ステップＳ２）。

次に、制御装置１は、電源装置（２―１〜２―ｎ）の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する（ステップＳ３）。次に、制御装置１は、負荷側である情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する（ステップＳ４）。次に、制御装置１は、上記の総消費電力と、上記の総電力供給能力とを比較する。上記の総消費電力が上記の総電力供給能力を上回る場合は、ステップＳ６に進み、上記の総消費電力が上記の総電力供給能力を上回らない場合は、ステップＳ１に戻る（ステップＳ５）。

ステップＳ６では、制御装置１は、予め設定されて保持している上記の稼働優先順位を示す情報に基づいて、情報処理装置（４―１〜４―ｋ）の内、稼働優先順位の低い情報処理装置の稼働を停止させ、その後、ステップＳ４に戻る。なお、ここで、ステップＳ３に戻すことも可能である。

なお、制御装置１は、上記のステップＳ１からステップＳ６までに示す動作による制御の間、この制御に必要な電力が確保されているか否かを検証し、この制御に必要な電力が確保されていない場合は、バッテリ装置３から電力を供給させるようにバッテリ装置３を制御する。また、制御装置１は、上記の制御の間、上記の総消費電力が上記の総電力供給能力を下回った時は、バッテリ装置３からの上記電力供給を停止させるようにバッテリ装置３を制御する。

この実施形態によれば、冗長電源装置を用いないため、電源装置の負荷が向上し、電力変換効率が向上し、システムの運用コストを削減できる。また、負荷側装置の切り替え時に電力不足が生じる場合は、バッテリ装置３から電力を供給するので、電源装置の切り替え制御を確実に行うことができる。より具体的には、電源装置に異常が発生した場合には、情報処理装置を安全に停止させるまでの制御に必要な電力の不足分は、バッテリ装置３から供給させることにより、負荷側の装置（情報処理装置（４―１〜４―ｋ））のデータや装置の破損を防ぐことができる。さらに、上記負荷側の装置の稼働優先順位を定める情報を設定したことにより、電源装置（２―１〜２―ｎ）の状態に応じて、優先度の高い情報処理装置の動作を継続することができる。

（他の実施の形態）：上述の実施形態に係る多重電源装置（図１）では、バッテリ装置を、バッテリ装置３の１台だけとする構成であったが、一般に、バッテリ装置は複数を設置することができる。この複数設置したバッテリ装置の各々を並列に接続することにより、複数の電源装置で同時に異常が発生し、電力不足分が大きくなった場合でも、稼働優先順位の低い情報処理装置を、安全かつ確実に停止させることが可能となる。

１ 制御装置
２―１〜２―ｎ 電源装置
３ バッテリ装置
４―１〜４―ｋ 情報処理装置
１０ 監視―制御バス

Claims (7)

1. 複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、
   前記電力供給部からの電力の供給を受けて、前記複数の電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記の複数電源装置の稼働状況を確認し、前記の複数電源装置のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する異常検出部と、
   前記の複数電源装置の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する供給電力算出部と、
   前記電力供給部からの電力の供給を受ける負荷側の装置の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する消費電力算出部と、
   前記総消費電力と前記総電力供給能力とを比較する電力比較部と、
   前記総消費電力が前記総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて前記負荷側の装置の稼働状態を制御する稼働制御部と
   を有する多重電源装置。
2. 前記制御部は、前記総消費電力が前記総電力供給能力を上回る時に、前記総消費電力が前記総電力供給能力を下回るまで、予め設定された稼働優先順位に基づいて、前記負荷側の装置を、稼働優先度の低いものの順に稼働を停止させる
   請求項１に記載の多重電源装置。
3. 前記制御部は、前記制御に必要な電力が不足する時に、前記バッテリ装置に、不足分の電力供給をさせる
   請求項１又は２に記載の多重電源装置。
4. 前記制御部は、前記の制御の間、前記総消費電力が前記総電力供給能力を下回った時には、前記バッテリ装置からの電力供給を停止させる
   請求項１から３のいずれか一項に記載の多重電源装置。
5. 前記負荷側の装置は、情報処理装置である
   請求項１から４のいずれか一項に記載の多重電源装置。
6. 複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、前記電力供給部からの電力の供給を受けて、前記複数の電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部とを備えた多重電源装置に適用され、
   前記の複数電源装置の稼働状況を確認し、前記の複数電源装置のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する段階と、
   前記の複数電源装置の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する段階と、
   前記電力供給部からの電力の供給を受ける負荷側の装置の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する段階と、
   前記総消費電力と前記総電力供給能力とを比較する段階と、
   前記総消費電力が前記総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて前記負荷側の装置の稼働状態を制御する段階と、
   を備える多重電源装置の制御方法。
7. 複数の電源装置とバッテリ装置とを並列に接続して成る電力供給部と、前記電力供給部からの電力の供給を受けて、前記複数の電源装置及びバッテリ装置を制御する制御部とを備えた多重電源装置として、コンピュータを機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記の複数電源装置の稼働状況を確認し、前記の複数電源装置のいずれかの装置に異常が発生しているか否かを検証する異常検出部、
   前記の複数電源装置の内、稼働可能な電源装置の全てを合わせて供給可能な総電力供給能力を算出する供給電力算出部、
   前記電力供給部からの電力の供給を受ける負荷側の装置の全体によって消費されることが見込まれる総消費電力を算出する消費電力算出部、
   前記総消費電力と前記総電力供給能力とを比較する電力比較部、
   前記総消費電力が前記総電力供給能力を上回る時に、予め設定された稼働優先順位に基づいて前記負荷側の装置の稼働状態を制御する稼働制御部
   として機能させるプログラム。

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