JP4335870B2 - 電源管理装置及び電源供給システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の電力系統から電源電力を受電し、サーバ装置などの負荷側に供給する電源管理技術であって、特に、停電時などにも無停電電源装置からの電力を負荷側に供給可能な電源管理装置に関する。

従来、例えばサーバ装置に電源装置が２台搭載されている場合の電力供給は、主として以下の（ａ）〜（ｄ）のいずれかの技術によって行っている。すなわち、
（ａ）サーバ装置の電源を２台とも商用電源に接続する。
（ｂ）サーバ装置の電源を２台とも別々の無停電電源装置に接続する。
（ｃ）サーバ装置の電源を２台とも同一の無停電装置に接続する。
（ｄ）サーバ装置の電源の片方を商用電源に直接接続し、片方を無停電装置に接続する、
である。
上記（ａ）の技術は、サーバ装置の電源が瞬時電圧低下耐量以上の時間にわたる停電が発生した場合、サーバ装置は、シャットダウン動作をせずに強制的に停止状態となり、内部のデータが破壊される可能性がある。本技術の場合は、停電が発生した場合にはサーバ装置への電力供給が断たれる。上記（ｂ）の技術は、無停電電源装置、サーバ装置の電源とも２台ずつが必要となり、費用がかさむ。上記（ｃ）の技術は、無停電電源装置がなんらかの原因で故障した場合に、サーバ装置への給電は、無停電装置が故障と同時に無条件に停止される可能性がある。いわゆる、一点障害となってしまう。多くの無停電電源装置は、故障した場合に自動的に商用給電に切替る方式を採用しているが、故障モードによっては、商用給電に切替らずに、サーバ装置の電源への給電が停止される可能性がある。上記（ｄ）の技術は、無停電電源装置に故障が発生しても、商用電源からの供給でサーバ装置は運転継続することが可能であり、無停電電源装置も１台でよいため、設備費用が少なくて済む。
本発明は、上記（ａ）〜（ｄ）の技術のうちで有利な（ｄ）の技術に最も関連が深い。

また、本発明に関連した従来技術であって、特許文献に記載された技術としては、例えば、特開２００５−４３８１公報（特許文献１）に記載されたものがある。該公報には、無停電電源装置の入力側で停電などが発生した場合、サーバ装置のデータ破壊を防ぐために該サーバ装置を正常にシャットダウンさせることができるようにする電源管理技術として、該サーバ装置へネットワーク経由で応答コマンドを送り、その応答を見ることで、サーバ装置が稼動しているか否かを判断し、サーバ装置の電源を制御するとした技術が記載されている。

特開２００５−４３８１公報

上記（ｄ）の技術においては、サーバ装置は、スケジュール運転において停止モード中の場合や、外部のリモート制御装置からの制御によって停止状態にある場合は、サーバ装置はシステムとしては機能せず外部との通信もされないため、電源電力は不要であるにもかかわらず、一方の系が商用電源から給電された状態となっていて、常に電力が消費されるようになっている。また、サーバ装置と無停電電源装置が連携する構成において無停電電力装置の入力側が停電した場合、無停電電源装置は、停電を感知して、サーバ装置へシャットダウン指示を出す。しかしながら、別々の入力が２系統存在する場合であって、無停電電源装置の入力側の系統が停電の状態で、サーバ装置へ接続されている商用電源側の系統が継続して給電されている場合、無停電電源装置は商用電源側の電源を監視できないため、サーバシステム全体を停止させてしまうことになる。

また、無停電電源装置に故障が発生した場合は、サーバ装置に対して商用電源系からの電力供給が必要である。無停電電源装置がなんらかの原因で故障し、無停電電源装置が、サーバ装置や他の機器にエラー報告すらしない状態で給電を停止した場合、少なくとも、無停電装置を経由しない側の系からの直接給電を受ける必要があるが、無停電電源装置の出力が停止している状況は、スケジュール運転の給電停止時刻となったことによるサーバ装置への給電停止要求なのか、無停電電源装置が壊れたことによる出力停止なのか区別できない。そのため、サーバ装置から状態のわかる信号をもらわない限り、サーバ装置への給電を停止してよいか否かの判断ができない。

また、サーバ装置は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）がシャットダウンしても、その後給電停止可能な状態となるまでの時間は、該シャットダウンの条件によって変化し、一定ではない。また、ｐｉｎｇ等のコマンドにより、ＯＳが稼動状態にあるか否かの確認はできるものの、ＯＳがシャットダウン後に給電停止が可能か否かの判断はできない。また、ＯＳシャットダウン中に、給電が停止されることもあり、正常な状態でシャットダウンができず、サーバ装置を壊してしまうこともある。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、電源管理装置において、（１）サーバ装置等の負荷のスケジュール運転における消費電力を低減化できるようにすること、（２）１台の無停電電源装置の電源電力供給系のバックアップを可能にすること、（３）サーバ装置等の負荷のシャットダウンに対応して該負荷への確実な給電停止を行えるようにすること、等である。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、使い勝手の良いかつ信頼性の高い電源管理装置を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、電源管理装置として、受電した電源電力を負荷側に供給する第１の電力供給路上に、電路開閉用の第１のスイッチング手段と電路電流検出用の第１の電流検出手段とを設け、無停電電源装置からの電力を負荷側に供給する第２の電力供給路上には、第２、第３のスイッチング手段と第２の電流検出手段とを設け、無停電電源装置の接続部と第１の電力供給路との間に第４のスイッチング手段を設け、制御手段により、両電力供給路の受電状態及び負荷側に流れる電流レベルに基づいて各スイッチング手段を制御し、各電力供給路内の接続または各電力供給路と無停電電源装置との接続を、電源電力の受電状態や負荷のモードなどに対応して切替える構成とする。上記制御手段は、上記第１の電力供給路から負荷側へ供給される電源電力の電流が所定値以下となったとき、上記第１の電流検出手段の出力信号に基づき上記第１のスイッチング手段を制御して該第１の電力供給路から負荷側への電力供給をオフ状態にし、また、上記第２の電力供給路から負荷側へ供給される電源電力の電流が所定値以下となったとき、上記第２の電流検出手段の出力信号に基づき上記第２のスイッチング手段を制御して該第２の電力供給路から負荷側への電力供給をオフ状態にする構成、または、上記第２の電力供給路が外部の電力系統から電源電力を受電しないとき、上記第３のスイッチング手段を制御して上記受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオフ状態とし、上記第４のスイッチング手段を制御して上記第１の電力供給路と上記無停電電源接続部との間の接続をオン状態として、該第１の電力供給路から上記無停電電源装置へ電源電力を供給する構成、または、上記第１、第２のスイッチング手段がオン状態にあり、上記第２の電流検出手段が検出した上記第２の電力供給路の電流がゼロ、上記第１の電流検出手段が検出した上記第１の電力供給路の電流が予め設定された基準値以上であるとき、上記無停電電源装置が故障していると判断し、上記第３のスイッチング手段を制御して上記受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオフ状態とするとともに、上記第４のスイッチング手段を制御して上記第１の電力供給路と上記無停電電源接続部との間の接続をオフ状態とし、上記無停電電源接続部を切り離す構成、または、上記第１、第２のスイッチング手段がオン状態にあるとき、上記第１の電流検出手段が検出した電流値と上記第２の電流検出手段が検出した電流値との合計電流値を演算して基準値と比較し、該合計電流値が予め設定した基準値以下である場合は、接続された負荷がスケジュール運転の機能停止モードにあると判定し、上記第１のスイッチング手段及び上記第２のスイッチング手段を制御して、上記第１の電力供給路及び上記第２の電力供給路からの負荷側への電力供給をオフ状態にする構成を有する。

本発明によれば、使い勝手の良いかつ信頼性の高い電源管理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明の電源管理装置の説明図である。図１は、本発明の実施形態としての電源管理装置を用いた電源供給システムの概念図、図２は、本発明の実施形態としての電源管理装置の構成例図であって負荷側へ電力を供給している状態を示す図、図３は、図２の電源管理装置が負荷側への電力供給を停止している状態を示す図、図４は、図２の電源管理装置において無停電電源装置の電源を切替えたときの状態を示す図、図５は、図２の電源管理装置における制御手段の説明図である。本実施形態は２つの電力系統から電源電力を受電する場合である。

図１において、１は、本発明の実施形態としての電源管理装置、２ａは、Ａ系電力系統（以下、第１の電力系統という）から電源電力を受電するために、第１の電力系統の配線が接続される電源管理装置１のコネクタ（以下、入力コネクタという）、２ｂは、Ｂ系電力系統（以下、第２の電力系統という）から電源電力を受電するために、第２の電力系統の配線が接続される電源管理装置１のコネクタ（以下、入力コネクタという）、１２は、電源管理装置１の負荷としてのサーバ装置、１０ａは、サーバ装置１２内のＡＣ／ＤＣ電源であって電源管理装置１を介し第１の電力系統の電力に基づいた電力を電源とするＡＣ／ＤＣ電源（ＡＣ／ＤＣ電源ａ）、１０ｂは、サーバ装置１２内のＡＣ／ＤＣ電源であって電源管理装置１を介し第２の電力系統の電力または第１の電力系統の電力に基づいた電力を電源とするＡＣ／ＤＣ電源（ＡＣ／ＤＣ電源ｂ）、３ａは、第１の電力系統の電力またはそれに基づく電力を負荷としてのサーバ装置１２側に供給するために、サーバ装置１２側のＡＣ／ＤＣ電源ａの配線が接続される電源管理装置１のコネクタ（以下、出力コネクタという）、３ｂは、第２の電力系統の電力または第１の電力系統の電力に基づいた電力を、負荷としてのサーバ装置１２側に供給するために、サーバ装置１２側のＡＣ／ＤＣ電源ｂの配線が接続される電源管理装置１のコネクタ（以下、出力コネクタという）、１１は、停電時などにサーバ装置１２側に電源電力を供給する無停電電源装置、８は、無停電電源装置１１の入力配線が接続される電源管理装置１の無停電電源接続部としてのコネクタ（以下、無停電電源装置用コネクタという）、９は、無停電電源装置１１の出力配線が接続される電源管理装置１の無停電電源接続部としてのコネクタ（以下、無停電電源装置用コネクタという）、１３は、無停電電源装置１１の入力配線が接続される無停電電源装置１１のコネクタ（以下、無停電電源装置の入力コネクタという）、１４は、無停電電源装置１１の出力配線が接続される無停電電源装置１１のコネクタ（以下、無停電電源装置の出力コネクタという）である。

電源管理装置１内では、入力コネクタ２ａと出力コネクタ３ａとの間に第１の電力供給路が形成され、入力コネクタ２ｂと出力コネクタ３ｂとの間に第２の電力供給路が形成される。無停電電源装置１１は、電源管理装置１側から、無停電電源装置用コネクタ８及び無停電電源装置の入力コネクタ１３を介して、第２の電力系統の電力または第１の電力系統の電力を入力される。また、該無停電電源装置１１は、停電時などに、無停電電源装置の出力コネクタ１４及び無停電電源装置用コネクタ９を介して電源管理装置１側に電力を供給する。
以下、説明中で用いる図１の構成における構成要素には、図１の場合と同じ符号を付すとする。

図２は、本発明の実施形態としての電源管理装置１の構成例図であって、負荷のサーバ装置１２側へ電力を供給しているときの状態を示す図である。
図２において、２０は、電源管理装置１の制御手段としての系統制御装置、６は、第１のスイッチング手段としての開閉器、７は、第２のスイッチング手段としての開閉器、５は、第３のスイッチング手段としての開閉器、４は、第４のスイッチング手段としての開閉器、２３ａは、第１の電流検出手段としての電流検出回路、２３ｂは、第２の電流検出手段としての電流検出回路である。開閉器６、７、５、４はそれぞれ、系統制御装置２０の制御信号によって、開閉動作が制御可能なものであればよく、例えば電磁式のリレーなどであってもよいし、電子式のスイッチング素子などであってもよい。また、電流検出回路２３ａ、２３ｂはそれぞれ、例えば、カレントトランスとダイオードで構成し、カレントトランスで検出した電流をダイオードで整流し、電流の絶対値を検出する構成とする。入力コネクタ２ａと出力コネクタ３ａとの間には、第１の電力系統の電力またはそれに基づく電力を、負荷としてのサーバ装置１２側に供給するための第１の電力供給路が、開閉器６、電流検出回路２３ａを含んで形成される。また、入力コネクタ２ｂと出力コネクタ３ｂとの間には、第２の電力系統の電力または第１の電力系統の電力に基づき無停電電源装置１１が生成した電源電力をサーバ装置１２側に供給するための第２の電力供給路が、開閉器５、無停電電源装置用コネクタ８、９、開閉器７、電流検出回路２３ｂを含んで形成される。

第２の電力供給路は、電源管理装置１が、第１、第２の電力系統のいずれからも電源電力を受電しない場合、例えば停電時などの場合に、無停電電源装置１１からの電力をサーバ装置１２側に供給する。第１のスイッチング手段としての開閉器６は、第１の電力供給路上において、サーバ装置１２側への電源電力の供給をオン、オフする。第１の電流検出手段としての電流検出回路２３ａは、第１の電力供給路上において、サーバ装置１２側へ供給される電源電力の電流を検出する。第２のスイッチング手段としての開閉器７は、第２の電力供給路上において、サーバ装置１２側への電源電力の供給をオン、オフする。第２の電流検出手段としての電流検出回路２３ｂは、第２の電力供給路上において、サーバ装置１２側へ供給される無停電電源装置１１からの電流を検出する。第３のスイッチング手段としての開閉器５は、第２の電力供給路上において、第２の電力系統（Ｂ系電力系統）からの電源電力を受電する受電部としての入力コネクタ２ｂと無停電電源接続部としての無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオン、オフし、無停電電源装置１１への電源電力の供給をオン、オフする。第４のスイッチング手段としての開閉器４は、第１の電力供給路と、第２の電力供給路上の上記無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオン、オフする。また、制御手段としての系統制御装置２０は、第１の電力供給路、第２の電力供給路それぞれにおける受電状態の検出結果及び電流検出回路２３ａ、２３ｂそれぞれによる該第１の電力供給路、該第２の電力供給路の通電電流レベルの検出結果に基づき、開閉器６、７、５、４を制御し、サーバ装置１２側への電源電力の供給を制御する。２１ａは、第１の電力供給路における第１の電力系統の電力の受電状態を検知する信号用配線が接続される系統制御装置２０上の入力コネクタ、２１ｂは、第２の電力供給路における第２の電力系統の電力の受電状態を検知する信号用配線が接続される系統制御装置２０上の入力コネクタ、２２ａは、開閉器４を制御する信号用配線が接続される出力コネクタ、２２ｂは、開閉器５を制御する信号用配線が接続される出力コネクタ、２２ｃは、開閉器６、７を制御する信号用配線が接続される出力コネクタ、２４ａは、電流検出回路２３ａからの出力信号用配線が接続される入力コネクタ、２４ｂは、電流検出回路２３ｂからの出力信号用配線が接続される入力コネクタである。

図２では、系統制御装置２０による制御によって、開閉器６、７、５がそれぞれの接点を「閉」状態、開閉器４がその接点を「開」状態とされている。系統制御装置２０が、入力コネクタ２ａ、２ｂの両方が、入力コネクタ２１ａ、２１ｂから入力される信号により、第１、第２の電力供給路が第１、第２の電力系統から電源供給を受けていていると判断し、通常にサーバ装置１２が稼動している状態にある。これによって、第１の電力供給路上においてサーバ装置１２側への電源電力の供給がオン状態、かつ、第２の電力供給路上においてサーバ装置１２側への無停電電源装置１１からの電源電力の供給が可能な状態にある。無停電電源装置１１へは、開閉器５の接点の「閉」状態により第２の電力系統の電源電力が入力され、開閉器４の接点の「開」状態により第１の電力系統の電源電力は入力されない。すなわち、無停電電源装置１１は第２の電力系統の電源電力により充電等される。

図２の状態は、上記の他、系統制御装置２０が、入力コネクタ２ａ側の第１の電力系統が停電状態にあり、入力コネクタ２ｂ側の第２の電力系統が活電状態となっていると判断し、一方の電力系統のみから電力供給を受けて、通常にサーバ装置１２が稼動している場合、または、系統制御装置２０が、入力コネクタ２ａ、２ｂの両方に対し、それぞれ、第１、第２の電力系統からの電源供給が停止され、無停電電源装置１１からサーバ装置１２へシャットダウン命令が必要となっていると判断した場合、または、無停電電源装置１１が故障し、無停電電源装置１１からの給電が完全に停止した場合、または、系統制御装置２０の電源故障で系統制御装置２０が動作不能となった場合が該当する。

第１の電力供給路における第１の電力系統からの電源入力と第２の電力供給路における第２の電力系統からの電源入力とを監視して、第２の電力供給路における無停電電源装置１１の入力側の電源電力が停電し、第１の電力供給路における第１の電力系統からの電源入力の活電状態を検出した場合以外は、各開閉器４、５、６、７は、図２に示すように、開閉器４は接点「開」、開閉器５は接点「閉」、開閉器６は接点「閉」、開閉器７は接点「閉」の状態となる。

制御手段としての系統制御装置２０は、第１の電力供給路、第２の電力供給路それぞれにおける電圧による受電状態の監視及び電流検出回路２３ａ、２３ｂそれぞれによる該第１の電力供給路、該第２の電力供給路の通電電流レベルの監視を行い、開閉器６、７、５、４を制御してサーバ装置１２側への電源電力の供給を制御する。これら監視の結果、例えば、少なくとも約２〜３秒間以上にわたって停電状態が継続した場合には、系統制御装置２０は該状態を「停電状態」と判断する。このとき、第２の電力供給路に接続されている無停電電源装置１１が、生成した電源電力を、無停電電源装置用コネクタ９から第２の電力供給路に供給する。これによって、サーバ装置１２には、電源電力が供給し続けられ、サーバ装置１２は稼動し続けることができる。かかる状態では、無停電電源装置１１を経由してサーバ装置１２内のＡＣ／ＤＣ電源１０ａ、１０ｂの両方に電力が供給され、各ＡＣ／ＤＣ電源１０ａ、１０ｂの電力消費は約５０％ずつとなる。かかる状態では、各開閉器５、６、７、８には開閉器励起用の電流も流れず、電力も消費されない。該開閉器励起用の電流が流れない状態で、開閉器５、６、７はその接点が「閉」状態、開閉器４はその接点が「開」状態となっているようにする。すなわち、開閉器５、６、７としては、開閉器励起用の電流が流れない状態のときに接点が「閉」状態となる構成のものを用い、開閉器４としては、開閉器励起用の電流が流れない状態のときに接点が「開」状態となる構成のものを用いる。

なお、図２の電源管理装置１は、系統制御装置２０が故障している場合にも、サーバ装置１２に電力系統から電源電力が供給され必要最小限の動作を行えるようにするために、入力コネクタ２ａと出力コネクタ３ａとを接続可能、かつ、入力コネクタ２ｂと出力コネクタ３ｂとを接続可能な構成になっている。

系統制御装置２０は、第１の電力供給路からサーバ装置１２側へ供給される電源電力の電流が所定値以下となったことが電流検出回路２３ａで検出されると、該電流検出回路２３ａの出力信号に基づき第１の開閉器６を制御してその接点を「開」状態にし、該第１の電力供給路からサーバ装置１２側への電力供給をオフ状態にし、また、系統制御装置２０は、第２の電力供給路からサーバ装置１２側へ供給される電源電力の電流が所定値以下となったとき、電流検出回路２３ｂの出力信号に基づき開閉器７を制御してその接点を「開」状態にし、該第２の電力供給路からサーバ装置１２側への電力供給をオフ状態にする。

また、系統制御装置２０は、第２の電力供給路が外部の電力系統から電源電力を受電しないとき、開閉器５を制御してその接点を「開」状態とし、入力コネクタ２ｂと無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオフ状態とした後、開閉器４を制御してその接点を「閉」状態とし、第１の電力供給路と無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオン状態として、該第１の電力供給路から無停電電源装置１１へ電源電力が供給されるようにする。

また、系統制御装置２０は、開閉器６、７の接点が「閉」状態（オン状態）にあり、電流検出回路２３ｂが検出した第２の電力供給路の電流がゼロで、かつ電流検出回路２３ａが検出した第１の電力供給路の電流が予め設定された基準値以上であるときには、無停電電源装置１１が故障していると判断し、開閉器５を制御してその接点を「開」状態とし、入力コネクタ２ｂと無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオフ状態とするとともに、開閉器４を制御してその接点を「開」状態とし、第１の電力供給路と無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオフ状態とし、無停電電源装置用コネクタ８を切り離す。

さらに、系統制御装置２０は、開閉器６、７の接点が「閉」状態（オン状態）にあるとき、電流検出回路２３ａが検出した電流値と電流検出回路２３ｂが検出した電流値との合計電流値を演算して予め設定した基準値と比較し、該合計電流値が基準値以下である場合は、接続されたサーバ装置１２がスケジュール運転の機能停止モード状態にあると判定し、開閉器６及び開閉器７を制御してそれぞれの接点を「開」状態とし、第１の電力供給路及び第２の電力供給路からのサーバ装置１２側への電力供給をオフ状態にする。

図３は、図２の電源管理装置１が、サーバ装置１２側への電力供給を停止しているときの状態を示す図である。すなわち、本図３は、入力コネクタ２ａ、２ｂがともに電源供給を受け、サーバ装置１２が通常に作動している状態の場合、または入力コネクタ２ａ側の第１の電力系統が停電となり入力コネクタ２ｂ側に電源電力が給電される状態の場合であって、サーバ装置１２のスケジュール運転動作において、スケジュール停止時刻となったためにサーバ装置１２への電力供給が停止された場合を示す。スケジュール停止の指令は、サーバ装置１２がサーバ装置１２自身に対して出す。系統制御装置２０は、サーバ装置１２における該スケジュール停止状態を、電流検出回路２３ａ、２３ｂからの出力信号に基づき検知し、スケジュール停止の条件が成立したと判定したとき、開閉器６、７を、それぞれの接点が「開」状態となるように制御する。かかる状態においては、第１の電力供給路からも第２の電力供給路からも、サーバ装置１２への電源電力の供給は行われない。このため、スケジュール停止状態におけるサーバ装置１２の消費電力はゼロとなり、サーバ装置の運転用電力の節減がなされる。

図４は、図２の電源管理装置１において、入力コネクタ２ａへ給電が継続し、入力コネクタ２ｂへの給電が停止した場合に、無停電電源装置１１の電源を、第２の電力系統の電力から第１の電力系統の電力へ切替えたときの状態を示す図である。
系統制御装置２０が、無停電装置１１の接続されている第２の電力系統が停電し、第１の電力系統が活電状態にあると判定すると、開閉器４、５、６、７を制御して、開閉器５の接点を「閉」状態から「開」状態にし、その約５秒後に、開閉器４の接点を「開」状態から「閉」状態にする。開閉器４、５のかかる切替えにより、第１の電力供給路と無停電電源装置用コネクタ８との間の接続がオン状態となり、該第１の電力供給路から無停電電源装置１１へ電源電力が供給されるようになる。すなわち、無停電電源装置１１の電源が、第２の電力系統から第１の電力系統に切替えられる。このとき、開閉器６、７の接点は「閉」状態のまま継続させる。開閉器５と開閉器４の上記動作に上記時間差をもたせることでそれぞれの接点の「閉」状態が互いに時間的に重ならないようにされ、第１の電力供給路と第２の電力供給路との間の短絡が回避される。無停電電源装置１１に対する電力系統または電力供給路の切替え中は、入力コネクタ２ａは給電が継続するが、無停電電源装置１１側では、上記時間差の間、入力が停止状態となり、瞬時的な停電状態が発生する。このとき、無停電電源装置１１は、該瞬時的な停電状態に対応して電源電力を出力し、電源管理装置１の第２の電力供給路を通してサーバ装置１２のＡＣ／ＤＣ電源１０ｂへ電源電力を供給する。

図５は、電源管理装置１における制御手段としての系統制御装置２０の説明図である。
図５において、２８は、系統制御装置２０の制御回路、２９は、系統制御装置２０の駆動用電源、１７は、制御回路２８内にあって第１、第２の電力系統における停電状態を検出する停電検出回路、１８は、制御回路２８内にあって停電検出回路１７からの出力に基づき、開閉器４、５を制御するための制御信号を形成する系統切替え制御回路、１９は、制御回路２８内にあって電流検出回路２３ａ、２３ｂからの出力信号に基づき、第１、第２の電力供給路における電流レベルを判断する電流比較回路、２５ａは、制御回路２８内にあって系統切替え制御回路１８の出力に基づき、開閉器４、５を駆動する駆動信号を形成し出力する開閉器駆動回路、２５ｂは、制御回路２８内にあって電流比較回路１９の出力に基づき、開閉器６、７を駆動する駆動信号を形成し出力する開閉器駆動回路、１５は、入力コネクタ２１ａに接続される駆動用電源２９内のＡＣ／ＤＣ電源、１６は、入力コネクタ２１ｂに接続される駆動用電源２９内のＡＣ／ＤＣ電源、２６ａ、２６ｂはそれぞれＯＲダイオード、２７は、駆動用電源出力を取出す電源出力部である。

駆動用電源２９内のＡＣ／ＤＣ電源１５には、駆動用電源２９外部の入力コネクタ２１ａから第１の電力系統（Ａ系電力系統）の交流電力が供給される。該ＡＣ／ＤＣ電源１５は該供給された交流電力を直流電力に変換し、ＯＲダイオード２６ａ側に出力する。ＯＲダイオード２６ａは、該直流電力をさらに整流して電源出力部２７側に出力する。同様に、駆動用電源２９内のＡＣ／ＤＣ電源１６には、入力コネクタ２１ｂから第２の電力系統（Ｂ系電力系統）の交流電力が供給される。該ＡＣ／ＤＣ電源１６は該供給された交流電力を直流電力に変換し、ＯＲダイオード２６ｂ側に出力する。ＯＲダイオード２６ｂは、該直流電力をさらに整流して電源出力部２７側に出力する。

制御回路２８は、駆動用電源２９の電源出力部２７から供給される駆動用電源出力（直流出力）に基づき上記各回路１７、１８、１９、２５ａ、２５ｂが作動する。駆動用電源２９は、入力コネクタ２１ａからの第１の電力系統の電力または入力コネクタ２１ｂからの第２の電力系統の電力のうちのいずれか一方が供給されれば、電源出力部２７から駆動用電源出力を制御回路２８に供給することができる。また、系統制御装置２０内の故障などにより制御回路２８に電力が供給されない場合も、入力コネクタ２ａと出力コネクタ３ａとを接続可能、かつ、入力コネクタ２ｂと出力コネクタ３ｂとを接続可能な構成になっているため、サーバ装置１２への電力供給は可能である。

制御回路２８内において、停電検出回路１７は、ＯＲダイオード２６ａのアノード側の電流または電流を検知して、第１の電力供給路の受電状態から第１の電力系統の停電状態を検出するとともに、ＯＲダイオード２６ｂのアノード側の電流または電流を検知して、第２の電力供給路の受電状態から第２の電力系統の停電状態を検出する。

制御回路２８内において、系統切替え制御回路１８は、停電検出回路１７が第２の電力系統の停電を検出した場合には、該停電検出回路１７からの出力に基づき、開閉器５を制御してその接点を「開」状態にした後、開閉器４を制御してその接点を「閉」状態にするための制御信号を形成し、開閉器駆動回路２５ａ側に出力する。開閉器駆動回路２５ａは、該制御信号に基づき開閉器５と開閉器４の駆動信号を形成する。該駆動信号により、開閉器５の接点を「開」状態にした後、開閉器４の接点を「閉」状態とする。これによって、無停電電源装置用コネクタ８へは、第２の電力供給路に替って、第１の電力供給路を接続し、第１の電力系統の電力を無停電電源装置１１に供給する（図４の状態）。また、系統切替え制御回路１８は、開閉器６、７の接点が「閉」状態（オン状態）にあり、電流検出回路２３ｂが検出した第２の電力供給路の電流がゼロで、かつ電流検出回路２３ａが検出した第１の電力供給路の電流が予め設定された基準値以上であるときには、無停電電源装置１１が故障していると判断し、開閉器駆動回路２５ａを介して開閉器４、５を制御し、開閉器５の接点を「開」状態として入力コネクタ２ｂと無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオフ状態とするとともに、開閉器４の接点を「開」状態として第１の電力供給路と無停電電源装置用コネクタ８との間の接続をオフ状態とし、無停電電源装置用コネクタ８を切り離す。このとき、電流検出回路２３ｂで検出される電流はゼロであり、電流検出回路２３ａで検出される電流は閾値以上となる。この状態は、系統制御装置２０内の電流比較回路１９におけるスケジュール停止中の判断条件に一致しない。このため、開閉器６、７は、接点「閉」の状態を維持する。

制御回路２８内において、電流比較回路１９は、開閉器６、７の接点が「閉」状態（オン状態）にあるとき、例えば、電流検出回路２３ａが検出した電流値と電流検出回路２３ｂが検出した電流値との合計電流値を演算して予め設定した基準値と比較し、該合計電流値が基準値以下である場合は、接続されたサーバ装置１２がスケジュール運転の機能停止モード状態にあると判定し、該判定結果に基づく制御信号を形成し、開閉器駆動回路２５ｂ側に出力する。開閉器駆動回路２５ｂは、該制御信号に基づき開閉器６と開閉器７の駆動信号を形成する。該駆動信号により、開閉器６，７の接点を「開」状態にし、第１の電力供給路及び第２の電力供給路からのサーバ装置１２側への電力供給をオフ状態にする（図３の状態）。

サーバ装置１２のスケジュール運転における停止モード時の系統制御装置２０の制御は、例えば以下のようにして行う。
スケジュール運転停止中のサーバ装置１２へ流れる既知の仕様等で決まっている電流に、誤動作防止係数（例えば１．３）を乗じた電流値を閾値として、系統制御装置２０に登録しておく。登録方法は、例えば、ディップ・スイッチ等で１Ａ（アンペア）、２Ａ、…と設定値をハード的に設定する。一般に、サーバ装置の待機電流と運転時の電流は、少なくとも１０倍以上は違うため、サーバ装置１２の待機状態を判別する電流の閾値は容易に設定される。サーバ装置１２へ流れる電流が閾値以下であればサーバ装置１２は、補助電源すなわち無停電電源装置１１から電源電力を供給されている状態または待機状態であると判断する。また、待機電流測定モードをディップ・スイッチ等で設定できるようにしておき、サーバ装置１２を予め待機状態としておき、その時の電流を電流検出回路２３ａ、２３ｂにより測定し、その測定値に誤作動防止係数（例えば１．３）を乗じた電流値を閾値として系統制御装置２０に記憶させておいてもよい。第１の電力系統（Ａ系電力系統）の電流値と第２の電力系統（Ｂ系電力系統）の電流値とがともにゼロより大きく、かつ、該両電流値の合計が予め設定された閾値より小さい場合は、スケジュール停止中と判断して、開閉用駆動回路２５ｂを介し、開閉器６、７の接点を「開」状態にする。開閉器６、７の接点を「開」状態にするタイミングは、遅延回路を設けて、「開」条件が成立してから、数秒後に「開」状態とされるようにしてもよい。サーバ装置が停止していることが電流では判定しにくい場合は、閾値以下の電流を確認した後、ある程度の時間が経ってからサーバ装置１２への給電を停止するようにしてもよい。

また、スケジュール運転の停止状態を検出する回路を利用することで、シャットダウン未終了での誤った給電停止を防止することができる。
また、待機状態にあることの判断は、シャットダウン終了後の電流を検出し、該電流値が閾値以下でかつ電流の変動幅が所定値以下であることによっても可能である。

上記本発明の実施形態によれば、サーバ装置１２のスケジュール運転における消費電力を低減化することができ、また、１台の無停電電源装置１１の電源電力を第２の電力系統から第１の電力系統に切替えることができ、電力供給系のバックアップが可能となる。また、サーバ装置１２のシャットダウンに対応して該サーバ装置１２への確実な給電停止を行うことができる。この結果、使い勝手の良いかつ信頼性の高い電源管理装置を提供することができる。

なお、上記実施形態では、第１〜第４のスイッチング手段として、接点を有する開閉器６、７、５、４を用いたが、本発明はこれに限定されず、該第１〜第４のスイッチング手段はそれぞれ、系統制御装置２０からの制御信号によって、電路の開閉を制御可能なものであればよく、例えば電子式のスイッチング素子などであってもよい。

本発明の実施形態としての電源管理装置を用いた電源供給システムの概念図である。 本発明の実施形態としての電源管理装置の構成例図であって負荷側へ電力を供給している状態を示す図である。 図２の電源管理装置が負荷側への電力供給を停止している状態を示す図である 図２の電源管理装置において無停電電源装置の電源を切替えたときの状態を示す図である。 図２の電源管理装置における制御手段の説明図である。

符号の説明

１…電源管理装置、
２ａ、２ｂ…入力コネクタ、
３ａ、３ｂ…出力コネクタ、
４、５、６、７…開閉器、
８、９…無停電電源装置用コネクタ、
１０ａ、１０ｂ…ＡＣ／ＤＣ電源、
１１…無停電電源装置、
１２…サーバ装置、
１３…無停電電源装置の入力コネクタ、
１４…無停電電源装置の出力コネクタ、
１５、１６…ＡＣ／ＤＣ電源、
１７…停電検出回路、
１８…系統切替え制御回路、
１９…電流比較回路、
２０…系統制御装置、
２１ａ、２１ｂ、２４ａ、２４ｂ…入力コネクタ、
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…出力コネクタ、
２３ａ、２３ｂ…電流検出回路、
２５ａ、２５ｂ…開閉器駆動回路、
２６ａ、２６ｂ…ＯＲダイオード、
２７…電源出力部、
２８…制御回路、
２９…駆動用電源。

Claims (5)

1. 複数の電力系統から電源電力を受電し、停電時にも複数の電力供給路のうちの少なくとも１つから負荷側に対して電源電力を供給可能にする電源管理装置であって、
   受電した電源電力を負荷側に供給する第１の電力供給路と、
   無停電電源装置が接続される無停電電源接続部を電路上に備え、少なくともいずれの電力系統からも電源電力を受電しない場合に、該無停電電源装置からの電力を負荷側に供給する第２の電力供給路と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第１のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側へ供給される電源電力の電流を検出する第１の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第２のスイッチング手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側へ供給される無停電電源装置からの電流を検出する第２の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、電力系統からの電源電力を受電する受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフし、上記無停電電源装置への電源電力の供給をオン、オフする第３のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路と、上記第２の電力供給路上の上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフする第４のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路から負荷側へ供給される電源電力の電流が所定値以下となったとき、上記第１の電流検出手段の出力信号に基づき上記第１のスイッチング手段を制御して該第１の電力供給路から負荷側への電力供給をオフ状態にし、また、上記第２の電力供給路から負荷側へ供給される電源電力の電流が所定値以下となったとき、上記第２の電流検出手段の出力信号に基づき上記第２のスイッチング手段を制御して該第２の電力供給路から負荷側への電力供給をオフ状態にする制御手段と、
   を備え、負荷側への電源電力の供給を制御する構成としたことを特徴とする電源管理装置。
2. 複数の電力系統から電源電力を受電し、停電時にも複数の電力供給路のうちの少なくとも１つから負荷側に対して電源電力を供給可能にする電源管理装置であって、
   受電した電源電力を負荷側に供給する第１の電力供給路と、
   無停電電源装置が接続される無停電電源接続部を電路上に備え、少なくともいずれの電力系統からも電源電力を受電しない場合に、該無停電電源装置からの電力を負荷側に供給する第２の電力供給路と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第１のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側へ供給される電源電力の電流を検出する第１の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第２のスイッチング手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側へ供給される無停電電源装置からの電流を検出する第２の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、電力系統からの電源電力を受電する受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフし、上記無停電電源装置への電源電力の供給をオン、オフする第３のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路と、上記第２の電力供給路上の上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフする第４のスイッチング手段と、
   上記第２の電力供給路が外部の電力系統から電源電力を受電しないとき、上記第３のスイッチング手段を制御して上記受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオフ状態とし、上記第４のスイッチング手段を制御して上記第１の電力供給路と上記無停電電源接続部との間の接続をオン状態として、該第１の電力供給路から上記無停電電源装置へ電源電力を供給する制御手段と、
   を備え、負荷側への電源電力の供給を制御する構成としたことを特徴とする電源管理装置。
3. 複数の電力系統から電源電力を受電し、停電時にも複数の電力供給路のうちの少なくとも１つから負荷側に対して電源電力を供給可能にする電源管理装置であって、
   受電した電源電力を負荷側に供給する第１の電力供給路と、
   無停電電源装置が接続される無停電電源接続部を電路上に備え、少なくともいずれの電力系統からも電源電力を受電しない場合に、該無停電電源装置からの電力を負荷側に供給する第２の電力供給路と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第１のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側へ供給される電源電力の電流を検出する第１の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第２のスイッチング手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側へ供給される無停電電源装置からの電流を検出する第２の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、電力系統からの電源電力を受電する受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフし、上記無停電電源装置への電源電力の供給をオン、オフする第３のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路と、上記第２の電力供給路上の上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフする第４のスイッチング手段と、
   上記第１、第２のスイッチング手段がオン状態にあり、上記第２の電流検出手段が検出した上記第２の電力供給路の電流がゼロ、上記第１の電流検出手段が検出した上記第１の電力供給路の電流が予め設定された基準値以上であるとき、上記無停電電源装置が故障していると判断し、上記第３のスイッチング手段を制御して上記受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオフ状態とするとともに、上記第４のスイッチング手段を制御して上記第１の電力供給路と上記無停電電源接続部との間の接続をオフ状態とし、上記無停電電源接続部を切り離す制御手段と、
   を備え、負荷側への電源電力の供給を制御する構成としたことを特徴とする電源管理装置。
4. 複数の電力系統から電源電力を受電し、停電時にも複数の電力供給路のうちの少なくとも１つから負荷側に対して電源電力を供給可能にする電源管理装置であって、
   受電した電源電力を負荷側に供給する第１の電力供給路と、
   無停電電源装置が接続される無停電電源接続部を電路上に備え、少なくともいずれの電力系統からも電源電力を受電しない場合に、該無停電電源装置からの電力を負荷側に供給する第２の電力供給路と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第１のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路上において、負荷側へ供給される電源電力の電流を検出する第１の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側への電力供給をオン、オフする第２のスイッチング手段と、
   上記第２の電力供給路上において、負荷側へ供給される無停電電源装置からの電流を検出する第２の電流検出手段と、
   上記第２の電力供給路上において、電力系統からの電源電力を受電する受電部と上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフし、上記無停電電源装置への電源電力の供給をオン、オフする第３のスイッチング手段と、
   上記第１の電力供給路と、上記第２の電力供給路上の上記無停電電源接続部との間の接続をオン、オフする第４のスイッチング手段と、
   上記第１、第２のスイッチング手段がオン状態にあるとき、上記第１の電流検出手段が検出した電流値と上記第２の電流検出手段が検出した電流値との合計電流値を演算して基準値と比較し、該合計電流値が予め設定した基準値以下である場合は、接続された負荷がスケジュール運転の機能停止モードにあると判定し、上記第１のスイッチング手段及び上記第２のスイッチング手段を制御して、上記第１の電力供給路及び上記第２の電力供給路からの負荷側への電力供給をオフ状態にする制御手段と、
   を備え、負荷側への電源電力の供給を制御する構成としたことを特徴とする電源管理装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の電源管理装置と、
   上記電源管理装置の上記無停電電源接続部に接続される無停電電源装置と、
   上記電源管理装置に負荷として接続され、電源電力の供給を受けるサーバ装置と、
   を備えて構成されることを特徴とする電源供給システム。

Images