JP3871953B2 - 電源システム - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、信頼性を向上すると共に小型化を行うことができるバックアップ電源装置を含む電源システムに係り、特に複数の負荷装置に対して停電時又は電源異常時に負荷装置に必要な電源を供給することができる電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に近年の電子計算機システムは、例えば磁気ディスク装置を複数接続し、これら磁気ディスク装置に対してデータの記録再生を行うことが行われている。これら磁気ディスク装置は、システムの信頼性の確保のために停電時又は電源異常時においても処理中のデータを破損することなく、再起動時に障害復旧が容易に行う必要があるため、所定時間は電源の供給を維持し、停電時においてもデータを安全に退避することが要求されている。
【0003】
例えば磁気ディスク装置は、磁気ディスクへのデータの書き込み中やキャッシュメモリ内での処理中に電源がダウンした場合、書込中又はキャッシュメモリ内のデータが消失したり、磁気ヘッドが所定の退避位置に戻れずに結果的に磁気ディスクの破損を招く可能性があるため、停電等が発生した場合であっても所定時間は電源を保持し、データの書き込み及び磁気ヘッドの退避を行う必要があり、このために電源装置に一定時間以上の電源供給機能が必要とされている。
【0004】
従来技術による電源システムは、図3に示す如く、磁気ディスク132と該磁気ディスク132の制御等を行う制御回路133とデータの一時的保管等を行うキャッシュメモリ131とを備える磁気ディスク装置130に対し、2系統の電源経路1及び2を持つ電源装置200と、該電源装置200の2系統電源経路1及び2に停電又は瞬電が発生した際に電源を所定時間供給する2つの無停電装置240及び241と、該無停電装置240及び241各々に電源を供給する2つの交流電源部150及び151と、前記停電等の発生時に磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131にデータを保持するための電源を供給する鉛蓄電池を内蔵したバッテリユニット230とから構成されている。
【0005】
前記無停電装置240及び241は、交流電源部150又は151の瞬電又は停電時に内蔵するバッテリによって所定時間だけ電源装置200に電源を供給することにより、磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131に記憶しているデータを磁気ディスク132に書き込む退避処理を行うためのものであり、電源装置200は、無停電装置240及び241から出力された交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータ211及び221と、該コンバータ211及び221により変換された電圧を磁気ディスク装置130の構成部位に応じた所定の電圧に変換して個々の部位に供給するDC/DCコンバータ212及び222とから構成されている。尚、前記磁気ディスク装置130の構成部位に応じた所定の電圧とは、例えばキャッシュメモリ131に3.3V、制御回路133に5V、磁気ディスク132に12Vの電圧である。
【0006】
前記バッテリユニット230は、前記交流電源部150又は151の瞬電又は停電時にキャッシュメモリ131に電源を保守員等が対応をとるまでの長時間供給するものであり、図示はしていないが電源装置200の直流電圧の供給を受けることにより充電が成されるものである。
【0007】
この様に構成された従来技術による電源システムは、例えば通常の駆動状態では電源経路1及び電源経路2の両経路からの電源を磁気ディスク装置130に供給し、一方の経路に停電等の障害が発生した場合は他方の経路のみによって電源を供給する電源経路二重化の機能と、両電源経路に障害が発生した場合は無停電電源装置240及び241から所定時間の電源供給を維持して磁気ディスク装置130がキャッシュメモリ131内のデータを磁気ディスク132へ退避する時間を確保する機能と、障害発生時にバッテリユニット230からの電源をキャッシュメモリ131に供給してキャッシュメモリ内データを長時間保持する機能とを備え、電源システムとしての信頼性を確保している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
この様に構成された従来技術による電源システムは、システム全体の電源経路の2重化及び所定時間の無停電化を行うと共に、バッテリユニット230によるキャッシュメモリ131内のデータ保護を行うことができる。しかしながら、この従来システムは、無停電電源装置240及び電源装置200のAC/DCコンバータ及びDC/DCコンバータが二重構成になるために冗長な機器構成となり、電源システム全体の大型化及び部品点数が増加すると言う不具合があった。また前記従来技術は、交流電源部150及び160並びに無停電電源装置240又は241の入力側に障害が発生した場合に前記二重化及び無停電電源装置によって対処することができるものの、1系統に着目した場合、交流電源部の障害にしか対処することができず、無停電電源装置や電源装置のAC/DCコンバータが故障した場合には対処することができないと言う不具合があった。
【0009】
本発明の目的は、前述の従来技術による不具合を除去することであり、簡易な回路構成で効率を向上すると共に小型化を行うことができるバックアップ電源装置を含む電源システムを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、複数の交流電源部からの交流電圧を直流電圧に変換する電源経路を複数備える電源装置と、該電源装置からの直流電圧を入力とし、内部バッテリに充電するバックアップ電源装置とを備え、前記電源装置から負荷装置に直流電圧を供給する電源システムにおいて、前記電源装置の電源経路が、交流電源部からの交流電圧を直流電圧に変換すると共に自己の異常信号を出力するAC/DCコンバータと、該AC/DCコンバータにより変換された直流電圧を所定の電圧に分配すると共に自己の異常信号を出力するDC/DCコンバータとを含み、前記バックアップ電源装置が、前記AC/DCコンバータから異常信号が発生した場合、前記バッテリからの電源を、異常信号を出力したAC/DCコンバータに接続されたDC/DCコンバータへ供給すると共に、負荷装置にAC/DCコンバータ異常を報告することを第1の特徴とし、この電源システムにおいて、前記負荷装置がキャッシュメモリ及び磁気ディスクを含む磁気ディスク装置であり、前記バックアップ電源装置は、前記コンバータ異常が発生した場合、前記磁気ディスク装置に対して、前記キャッシュメモリ内データの磁気ディスクへの退避を要求することを第2の特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるバックアップ電源装置を含む電源システムを図面を参照して詳細に説明する。図1は本実施形態による電源システムの主な構成を示す図、図2は図1に示した電源システムにおける制御動作を説明するための図である。
【0012】
図1に示す本実施形態による電源システムは、交流電源部150からの交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータ111及び該コンバータ111からの直流電圧を所定の電圧に分配するDC/DCコンバータ112とから成る第1系電源部110と、同様に交流電源部160からの交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータ121及び該コンバータ121からの直流電圧を所定の電圧に分配するDC/DCコンバータ122とから成る第2系電源部120とを備える電源装置100と、前記AC/DCコンバータ111及び121の出力電圧を線路3及び4を介して入力し、内部のニッケル水素電池に充電すると共に停電等の発生時にDC/DCコンバータ112又は122並びに磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131に電源を供給するバックアップ電源装置140とを備える。尚、本発明によるバックアップ電源装置の蓄電手段はニッケル水素電池に限られるものではない。
【0013】
前記バックアップ電源装置140は、AC/DCコンバータ111の出力電圧を線路3又はAC/DCコンバータ121の出力電圧を線路4を介して入力し、内部のニッケル水素電池に充電を行うと共に、第1系電源部110又は121のAC/DCコンバータ111及び121及び前段の回路(交流電源部)に障害が発生した場合、この障害発生を線路3又は4の出力を監視することにとにより検出し、この場合、線路3又は4を介して電源を後段のDC/DCコンバータ112及び122に供給する様に構成されている。
【0014】
次に前記構成による電源システムの動作を図2を参照して詳細に説明する。図2は、本実施形態による電源システムの制御を主に説明するための図であり、本実施形態におけるバックアップ電源装置140には、図1に示した線路に加え、AC/DCコンバータ111からの異常信号PS1a及びAC/DCコンバータ121からの異常信号PS2aを伝送する信号線と、DC/DCコンバータ112からの異常信号PS1d及びDC/DCコンバータ122からの異常信号PS2dを伝送する信号線と、磁気ディスク装置130に障害を報告する信号線7と、磁気ディスク装置130に対して停電時等にキャッシュメモリ131へ電源を供給する電源ライン5と、磁気ディスク装置130に強制ディステージング(磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131内のデータを磁気ディスク132に書き込んで退避させる処理)を要求する信号線6とが設けられている。即ち、本実施形態によるバックアップ電源装置140は、各コンバータからの異常信号を受け取る信号線と、磁気ディスク装置130に障害報告を行う信号線及び強制ディステージングを要求する信号線とが設けられている。
【0015】
(1)正常運転時:
正常運転時、本電源システムは、交流電源部150及び160からの交流電圧を電源装置100の第1系電源部110及び第2系電源部120により所定の直流電圧に変換し、両系電源部110及び120からの電力を磁気ディスク装置130の各部位に供給すると共に、AC/DCコンバータ111又は121の出力電圧を内部バッテリの放電量が必要な状態(充電量が小さい場合)のときにバックアップ電源装置140に供給し、内部のバッテリに充電を行う。
尚、本電源システムは、この正常時においてはバックアップ電源装置140が第1系電源部110をバックアップする様に初期設定されているものとする。
【0016】
(2)この正常状態において、交流電源部150が停電/瞬電した場合又は第1系電源部110のAC/DCコンバータ111に障害が発生した場合、バックアップ電源装置140は、当該コンバータ111からの信号PS1aに基づき、内蔵したバッテリからの電源を線路3及びDC/DCコンバータ112を介して磁気ディスク装置130に供給することにより、両系電源部110及び120からの電源供給を維持すると共に、この障害発生を信号線7を介して磁気ディスク装置130に報告する。この報告を受けた磁気ディスク装置130は、磁気ディスク装置の管理者等に電源回路の異常をコンバータを指定して警告し、この警告は以下の場合も同様である。またバックアップ電源装置140の内部バッテリへの充電は、生きているAC/DCコンバータ121から必要に応じて維持される。
【0017】
(3)前記正常状態又は前記(2)の状態において、第1系電源部110のDC/DCコンバータ112に障害が発生した場合、バックアップ電源装置140は、当該コンバータ112からの信号PS1dに基づき、両電源部110及び120からの電源供給を、第2系電源部120からのみの電源供給に切り換えると共に、この障害発生を信号線7を介して磁気ディスク装置130に報告する。
【0018】
(4)前記正常状態において、第2系電源部120のAC/DCコンバータ121又はDC/DCコンバータ122に障害が発生した場合、本バックアップ電源装置140は、前述した様に第1系電源部110をバックアップする様に初期設定されているために本第2系電源部120のバックアップを行うことなく、当該コンバータ121からの信号PS2a又はコンバータ122からの信号にPS2dに基づき、この障害発生を信号線7を介して磁気ディスク装置130に報告する。
【0019】
この様に本実施形態の電源システムは、正常状態において、バックアップ電源装置140が、バックアップを初期設定されている第1系電源部110に障害が発生した場合、AC/DCコンバータ111より入力側の障害に対しては自己の内部バッテリを用いてバックアップを行い、DC/DCコンバータ112の障害に対しては第2系電源部121からのみの電源供給を行うことによって、指定された電源系のバックアップを行う様に動作するものである。
【0020】
(5) 更に本電源システムは、両交流電源部150及び160の停電や瞬電、両AC/DCコンバータ112及び121の障害、両DC/DCコンタ112及び122の障害等の両系同時に電源部の障害が発生した場合、バックアップ電源装置140が、可能なら障害が発生したAC/DCコンバータに対応したDC/DCコンバータをバックアップすると共に、磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131に電源ライン5を介して電源を供給することによりキャッシュメモリ131内データの保護を行い、且つ当該障害の発生を信号線7を介して磁気ディスク装置132に報告する様に動作する。
【0021】
(6)前項(3)の第1系電源部110に障害が発生し、第2系電源部120からのみの電源を供給中にAC/DCコンバータ121に障害が発生した場合、本バックアップ電源装置140は、当該コンバータ121からの信号PS2aに基づき、内蔵したバッテリからの電源を線路4を介してDC/DCコンバータ122に供給し、磁気ディスク装置130への電源供給を確保すると共に、この障害発生を信号線7を介して磁気ディスク装置130に報告する。即ち、本実施形態によるバックアップ電源装置140は、初期設定では第1系電源部110のバックアップを行っていたものを、第1系電源部110からの電源供給ができなくなった場合には、第2系電源部120のバックアップを行い、第2系電源部120側の交流電源部160の停電やAC/DCコンバータ121に障害が発生した場合には、DC/DCコンバータ122に内蔵バッテリからの電源を供給する様に動作するものである。
【0022】
(7)前項(3)の第1系電源部110に障害が発生し、第2系電源部120からのみの電源を供給中にDC/DCコンバータ122に障害が発生した場合、本バックアップ電源装置140は、当該コンバータ122からの信号PS2dに基づき、この障害発生を信号線7を介した磁気ディスク装置130への報告並びに電源ライン5を介したキャッシュメモリ131のデータ保護を行う。即ち、両系の電源部のDC/DCコンバータに障害が発生した場合は、線路3又は4を介した電源供給の停止と、障害発生の磁気ディスク装置130に対する報告と、磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131に電源ライン5を介して電源を供給することによるキャッシュメモリ131内データの保護とを行う。
【0023】
(8)前記状態にかかわらずバックアップ電源装置140自体に障害が発生した場合、バックアップ電源装置140は自己診断機能によって自己障害を検知し、これを信号線7を介して磁気ディスク装置130に報告する。
【0024】
(9)更にバックアップ電源装置140は、磁気ディスク装置130から磁気ディスク装置が電源のバックアップが不要となったことを図示しない信号線を介して通知された場合、自己の動作を停止し、バックアップを停止する。
【0025】
尚、前記実施形態においては、電源装置100が2系列の電源部を持つ例を説明したが多数の電源部を持つ電源システムにおいても本発明を実施することができ、この場合は信頼性を更に向上することができる。また本発明による電源システムは、一方の系の電源部のAC/DCコンバータに障害が発生し且つ他方の系の電源部のDC/DCコンバータに障害が発生した場合は、他方の系のAC/DCコンバータの出力電圧をバックアップ電源装置を介して一方の系のDC/DCコンバータへ供給すること、即ち、複数系の電源部の内、生きているコンバータを組み合わせて電力を磁気ディスク装置に供給することもできる。
【0026】
以上述べた如く本実施形態による電源システムは、電源装置100を構成するAC/DCコンバータ111及び121及びDC/DCコンバータ112及び122に障害が発生したことをバックアップ電源装置140に通知し、この通知を受けたバックアップ電源装置140が、一方のAC/DCコンバータ111又は121に障害が発生した場合は、その障害発生コンバータに対応したDC/DCコンバータ112又は122への電源供給を維持することによって、従来の無停電装置を使用することなしに少ない回路構成により、磁気ディスク装置130に対する電源のバックアップを更に多重化することができる。即ち、従来技術においては、一方の系の電源部に着目した場合、交流電源部の障害にしか対処することができなかったものを、電源装置のAC/DCコンバータが故障した場合にもバックアップを行うことができる。更に本実施形態による電源システムは、障害発生時に障害発生部位を磁気ディスク装置130に対して報告することによって、磁気ディスク装置130を管理する管理者に電源異常を報告することができ、更にバックアップ電源装置の内部電池にニッケル水素電池を使用することによって従来の鉛電池に比べて電源システムを小型化することができる。
【0027】
また本電源システムは、バックアップ電源装置140が、電源装置100内のの複数の系の回路部に障害が発生した場合、磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131内のデータを磁気ディスク132に退避する要求信号を発生することにより、処理中又は書込中のデータを磁気ディスクに退避することができ、このため障害復旧時に迅速に原因追及等の対応をとることができる。更に、複数の系の電源部に障害が同時発生して電源供給ができない場合、磁気ディスク装置130のキャッシュメモリ131に電源を電源ライン5を介して供給することにより、キャッシュメモリ131内のデータを保護することもできる。
【0028】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、電源装置を構成する各コンバータが自己の障害発生をバックアップ電源装置に通知し、この通知を受けたバックアップ電源装置が、AC/DCコンバータに障害が発生した場合、前記バッテリからの電源をDC/DCコンバータに供給すると共に負荷装置にAC/DCコンバータ異常を報告することによって、従来の無停電装置を使用することなしに少ない回路構成により、負荷装置に対する電源のバックアップの信頼性を向上することができる。
【0029】
このように本発明による電源システムは、従来技術における複数の無停電装置による複数系統の電源部に対するバックアップ機能と1つのバッテリユニットによるキャッシュメモリに対するバックアップ機能とを1つバックアップ電源装置により行うことができると共に、電源装置内のAC/DCコンバータに障害が発生した場合にも電源のバックアップを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による電源システムの主な回路構成を示す図。
【図2】図1に示した電源システムにおける制御動作を説明するための図。
【図3】従来技術による電源システムを説明するための図。
【符号の説明】
100:電源装置、130:負荷装置(磁気ディスク装置)、140:バックアップ電源装置、110:第1系電源部,120:第2系電源部,111及び121:AC/DCコンハータ,112又は122:DC/DCコンバータ。
Claims (2)
- 複数の交流電源部からの交流電圧を直流電圧に変換する電源経路を複数備える電源装置と、該電源装置からの直流電圧を入力とし、内部バッテリに充電するバックアップ電源装置とを備え、前記電源装置から負荷装置に直流電圧を供給する電源システムにおいて、前記電源装置の電源経路が、交流電源部からの交流電圧を直流電圧に変換すると共に自己の異常信号を出力するAC/DCコンバータと、該AC/DCコンバータにより変換された直流電圧を所定の電圧に分配すると共に自己の異常信号を出力するDC/DCコンバータとを含み、前記バックアップ電源装置が、前記AC/DCコンバータから異常信号が発生した場合、前記バッテリからの電源を、異常信号を出力したAC/DCコンバータに接続されたDC/DCコンバータへ供給すると共に、負荷装置にAC/DCコンバータ異常を報告することを特徴とする電源システム。
- 前記負荷装置がキャッシュメモリ及び磁気ディスクを含む磁気ディスク装置であり、前記バックアップ電源装置は、前記コンバータ異常が発生した場合、前記磁気ディスク装置に対して、前記キャッシュメモリ内データの磁気ディスクへの退避を要求することを特徴とする請求項1記載の電源システム。
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