JP5550110B2 - 電源ユニットの電力制御装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータの電源制御に適用される電源ユニットの電力制御装置及びその方法に関する。

コンピュータは、ＣＰＵメモリユニット、ＩＯユニット、ＦＡＮユニット、ＢＡＳＥユニットなど複数のユニットからなり、これらユニットで消費される消費電力量に応じて、ＰＳＵ（Power Supply Unit）から電力が供給される。

そして、このようなＰＳＵからの電力供給に係る技術として以下の特許文献１〜４が知られている。
特許文献１に示される電子機器では、消費する電力の大きさが変化する負荷と、該負荷に電力を供給可能な複数の電源ユニットから構成される電源手段と、前記負荷の大きさを設定する負荷値設定手段と、前記負荷値設定手段にて設定された負荷の大きさに基づいて、前記負荷に電力を供給する電源ユニットを選択し、前記負荷に対して電力を供給する電源選択手段を備える。

特許文献２に示される電源装置では、運転および停止を指示する電源状態指示に従って運転状態または停止状態になる複数の電源モジュールの電源容量値と、各電源モジュールにより電力を供給される負荷の最大消費電力値とに基づいて、予め定められた冗長台数分の前記電源モジュールを除いた残りの電源モジュールの電源容量値の合計が最大消費電力値の合計を下回らないよう各電源モジュールの運転または停止を決定して電源状態指示を出力する。

特許文献３に示される電力供給装置では、複数の同一容量の電源モジュールを設けた電源ユニットにおいて、負荷に対して冗長状態で電源モジュールを駆動するとともに、負荷条件に応じて不要な電源モジュールをオフにする制御を行う制御手段を具備する。

特許文献４に示される可変出力電源装置では、通常状態で必要となる出力をまかなう通常電源ユニットの他に、任意の電圧を出力できる電源ユニットを予備電源ユニットとして用意し、故障等による前記通常電源ユニットの停止に応じて停止した電源の電圧に出力を切り換える。

特開２００８‐３０９９４８号公報 特開２０１０‐６８６３６号公報 特開平９‐２０４２４０号公報 特開平１１‐２６５２２４号公報

ところで、上記引用文献１〜４で示される技術は、いずれも、ＣＰＵメモリユニット、ＩＯユニット、ＦＡＮユニット、ＢＡＳＥユニットなどのユニットでの消費電力量に応じて、電源ユニットであるＰＳＵから出力される電力供給量を決定するものである。
このとき、ＰＳＵは複数設置され、かつこれらＰＳＵの出力スペックは同一に設定されていることが多く、ＰＳＵからの出力される電力は、複数あるＰＳＵの出力数を増減させることで調整し、かつＰＳＵの数を最小限にするような省電力方式が採用されている場合が多い。
しかしながら、このような同一の出力スペックのＰＳＵを単に増減させるだけの負荷調整では、電力消費ユニットでの電力使用に対して細かに対応することができず、無駄なエネルギー消費を発生させる原因となっていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電力消費ユニットでの電力使用を高効率で抑えることができ、高い省エネルギー性能を有する電源ユニットの電力制御装置及びその方法を提供する。

上記課題を解決するために、この発明は、コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットと、前記電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、電源容量がそれぞれ異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出する装置電力計算部と、駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部と、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す電源ユニット選択部と、前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記電源ユニットをＯＮにして前記電力消費ユニットに電力を供給させる制御部と、前記コンピュータ装置に搭載された電力消費ユニットを表す情報を表示する表示部と、前記表示部によって表示された電力消費ユニットのうち、駆動対象の電力消費ユニットを指定する指示を入力する入力部と、前記入力部によって指定された電力消費ユニットを、駆動する電力消費ユニットとして検出する構成制御部と、を有することを特徴とする電源ユニットの電力制御装置である。

また、本発明は、コンピュータ装置に搭載される装置電力計算部が、前記コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、電源容量がそれぞれ異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットから、駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出し、前記コンピュータ装置に搭載される電源ユニット選択部が、駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部を参照し、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを読み出し、前記コンピュータ装置に搭載される制御部が、前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記複数の電源ユニットをＯＮにして前記電力消費ユニットに電力を供給させ、表示部が、前記コンピュータ装置に搭載された電力消費ユニットを表す情報を表示し、入力部が、前記表示部によって表示された電力消費ユニットのうち、駆動対象の電力消費ユニットを指定する指示の入力を受け付け、構成制御部が、前記入力部によって指定された電力消費ユニットを、駆動する電力消費ユニットとして検出することを特徴とする電源ユニットの電力制御方法である。

本発明によれば、供給可能な電力が異なる複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出し、計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを記憶部から読み出し、その電源ユニットの組合せに従って、電源ユニットをＯＮにして電力消費ユニットに電力を供給させるようにした。
これにより、供給可能な電力が異なる複数の電源ユニットを、消費電力量に応じて組み合わせて駆動させることができ、電力消費ユニットでの電力使用に応じて、無駄を抑えて高効率な電力供給を図ることができる。

本発明に適用されるコンピュータ装置を示す全体構成図である。 ＰＳＵ・ＯＮテーブルを示す図である。 本発明に係る方式のＰＳＵ・ＯＮテーブルを示す図である。 本発明に係る電源ユニットのＰＳＵ負荷率と、従来に係る電源ユニットのＰＳＵ負荷率を示すグラフである。 ＰＳＵ負荷率の変動に起因した本発明に係るＰＳＵのＡＣ−ＤＣ変換効率を示すグラフである。

本発明に係る電源ユニットの電力制御方法及びその電力制御方法が適用された電力制御装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明に係るコンピュータ装置１であって、コンピュータ装置１の処理動作を実現する電力消費ユニット２と、該電力消費ユニット２に対して電力供給を行う電源ユニット３と、電源ユニット３から各電力消費ユニット２に対して供給される電力を制御するためのＰＳＵ選択制御部４とを含んで構成される。

電力消費ユニット２は、コンピュータ装置１に搭載される負荷である。この電力消費ユニット２は、例えば、演算回路であるＣＰＵ・メモリユニット１０〜１ｎ、データ入出力回路であるＩＯユニット２０〜２ｎ、冷却装置であるＦＡＮユニット３０〜３ｎ、演算処理を支援するためのＢＡＳＥユニット４０等から構成されている（ｎは自然数）。

電源ユニット（以下、ＰＳＵと称す）３は、複数のＰＳＵ７０〜７４から構成され、これらＰＳＵ７０〜７４は、少なくともいずれかが異なる出力定格を有している。具体的には、ＰＳＵ７０は「０．５ＫＷ」の出力定格、ＰＳＵ７１は「１．０ＫＷ」の出力定格、ＰＳＵ７２は「２．０ＫＷ」の出力定格、ＰＳＵ７３は「３．０ＫＷ」の出力定格、ＰＳＵ７４は「３．０ＫＷ」の出力定格である。このように、ＰＳＵは、それぞれ異なる出力定格を有している。

ＰＳＵ選択制御部４は、構成制御部６０、装置電力計算部６１、ＰＳＵ電源制御部６２、ＰＳＵ電源ＯＮ回路６３、ユーザインタフェース（以下、ユーザＩＦと称す）６４とから構成される。ＰＳＵ選択制御部４は、電力消費ユニット２の駆動状況を示すユニット情報に応じて、複数のＰＳＵ７０〜７４を最適な組み合わせを決定し、ＰＳＵ７０〜７４から最適量の電力を出力させる。

具体的には、構成制御部６０は、ＣＰＵ・メモリユニット１０、ＩＯユニット２０、ＦＡＮユニット３０、ＢＡＳＥユニット４０から出力されるユニットを識別する信号を検出し、ユーザＩＦ６４を介してコンピュータ装置１に実装されている電力消費ユニット２を表示装置に表示することによって、ユーザに通知する。その後、構成制御部６０は、ユーザからキーボードやマウス等の入力装置を介して入力される、駆動対象となる電力消費ユニット２を指定する指示であるユニット情報６０ＡをユーザＩＦ６４を通じて受信し、駆動する電力消費ユニット２のユニット情報６０Ａ（電力消費ユニット２の駆動状況を示す情報）を装置電力計算部６１に出力する。

装置電力計算部６１は、電力消費ユニット２における各ユニットの消費電力量のデータ一覧である電力テーブル５０を有する。この装置電力計算部６１は、構成制御部６０が検出した電力消費ユニット２の駆動状況を示すユニット情報６０Ａに基づき、該電力テーブル５０から該当する消費電力量を選択して、該消費電力量の総和を示す消費電力量データ６１Ａを演算する。電力テーブル５０は、電力消費ユニット２のそれぞれの識別情報（例えば名称やユニット識別番号）と消費電力量とを対応付けて記憶する。

ＰＳＵ電源制御部６２は、消費電力量データ６１Ａで示される消費電力量の総和と電源ＯＮするＰＳＵとの一覧表であるＰＳＵ−ＯＮテーブル５１を有している。
このＰＳＵ・ＯＮテーブル５１は、装置電力量と駆動させる電源ユニットの組合せとを対応付けて記憶している。具体的には、電力消費量の総和に対応したＰＳＵ７０〜７４の出力定格の合計と、該出力定格に対応したＰＳＵ７０〜７４の組み合わせとからなる電力出力パターン（符号５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・で示す）を複数パターンについて記憶する。ここでは、ＰＳＵ７０〜７４を個別に識別する情報であるＰＳＵ番号と、ＰＳＵ７０〜７４の名称と、このＰＳＵをＯＮにするか否かを表す情報とが、消費電力量に対応付けて記憶される。
このＰＳＵ電源制御部６２では、装置電力計算部６１から出力された消費電力量の総和を示す消費電力量データ６１Ａに対応する消費電力量をＰＳＵ・ＯＮテーブル５１から検索し、検索された消費電力量に対応する電力出力パターン（符号５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・で示す）の一つを選択し、さらに該電力出力パターンに基づき、電源ＯＮする対象のＰＳＵ７０〜７４のＰＳＵ番号を含むＰＳＵ番号データ６２Ａを、ＰＳＵ電源ＯＮ回路６３に出力する。

なお、前記ＰＳＵ・ＯＮテーブル５１では、電力消費ユニット２の電力消費量の総和に対応したＰＳＵ７０〜７４の出力定格の合計値を、「０．５ＫＷ」単位で設定しているが、これは、最小の出力定格「０．５ＫＷ」であるＰＳＵ７０に対応しているものであり、この最小の出力定格をいくつに設定するか、また、そのＰＳＵ７０の数をいくつとするかで、前記ＰＳＵ・ＯＮテーブル５１の電力出力パターン（符号５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・で示す）が種々設定される。

ＰＳＵ電源ＯＮ回路６３は、ＰＳＵ電源制御部６２から受け取ったＰＳＵ番号データ６２Ａに基づき、該当するＰＳＵ７０〜７４に対して電源をＯＮする。そして、このＰＳＵ電源ＯＮ回路６３により電源ＯＮとなったＰＳＵ７０〜７４は、ＣＰＵ・メモリユニット１０、ＩＯユニット２０、ＦＡＮユニット３０、ＢＡＳＥユニット４０にＤＣ電源を供給する。

以上示したＰＳＵ選択制御部４の動作を説明する。
構成制御部６０がＣＰＵ・メモリユニット１０、ＩＯユニット２０、ＦＡＮユニット３０、ＢＡＳＥユニット４０からの信号を受信すると、ユーザＩＦ６４を介して表示部によってユーザへの通知を行い、入力部から入力される、駆動対象を指定する指示の入力を、電力消費ユニット２の駆動状況を示すユニット情報６０Ａとして受信し、装置電力計算部６１に出力する。

装置電力計算部６１は、構成制御部６０が検出した電力消費ユニット２の駆動状況を示すユニット情報６０Ａに基づき、該電力テーブル５０から該当する消費電力量を選択して該消費電力量の総和を示す消費電力量データ６１Ａを生成する。

ＰＳＵ電源制御部６２は、装置電力計算部６１から出力された消費電力量の総和を示す消費電力量データ６１Ａに基づき、ＰＳＵ−ＯＮテーブル５１から、該当する電力出力パターン（符号５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・で示す）の一つを選択し、さらに該電力出力パターンに基づき、電源ＯＮするＰＳＵ７０〜７４のＰＳＵ番号データ６２Ａを、ＰＳＵ電源ＯＮ回路６３に出力する。

ＰＳＵ電源ＯＮ回路６３は、ＰＳＵ電源制御部６２から出力されたＰＳＵ番号データ６２Ａに基づき、該当するＰＳＵ７０〜７４に対して電源をＯＮする。そして、このＰＳＵ電源ＯＮ回路６３により電源ＯＮとなったＰＳＵ７０〜７４により、第１の工程で検出した電力消費ユニット２、すなわちＣＰＵ・メモリユニット１０、ＩＯユニット２０、ＦＡＮユニット３０、ＢＡＳＥユニット４０に対して選択的にＤＣ電源を供給する。

次に、本発明の第１の実施形態に係るＰＳＵ−ＯＮテーブル５１と、その他のＰＳＵ−ＯＮテーブルについて、図２及び図３を参照して説明する。なお、以下の説明では、装置定格電力が９．４ＫＷのケースを例に挙げることにする。

図２は、ＰＳＵ−ＯＮテーブル８０であって、同一出力（２．０ＫＷ）のＰＳＵ（符号９０〜９４で示す）を５台搭載したケースが示されている。そして、このような方式では、ＰＳＵ９０〜９４の出力定格は、該ＰＳＵ９０〜９４の組み合わせにより、「２．０ＫＷ」、「４．０ＫＷ」、「６．０ＫＷ」、「８．０ＫＷ」、「１０．０ＫＷ」の５つの電力出力パターン（符号８０ａ〜８０ｄで示す）を有する（図２参照）。

これに対して、第１の実施形態に係るＰＳＵ−ＯＮテーブル５１では、「０．５ＫＷ」、「１．０ＫＷ」、「２．０ＫＷ」、「３．０ＫＷ」というように、複数種の異なる出力定格を有するＰＳＵ７０〜７４が用いられ、最小の出力定格「０．５ＫＷ」を有するＰＳＵ７０を最小単位として、「０．５ＫＷ」刻みで、最小の「０．５ＫＷ」から最大の「９．５ＫＷ」まで１９の電力出力パターン（符号５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・で示す）が設定されている（図３参照）。

そして、このような第１の実施形態に係るＰＳＵ−ＯＮテーブル５１を用いた場合の電源ユニット３のＰＳＵ負荷率（図４に符号Ａで示す）と、他のＰＳＵ−ＯＮテーブルを用いた場合の電源ユニットのＰＳＵ負荷率（図４に符号Ｂで示す）は、図４にグラフに示される。
そして、図４を参照して分かるように、本発明に係る電源ユニットの電力制御方式では、電力消費ユニット２での電力消費が大きくなるにつれ、ＰＳＵ７０〜７４の負荷率が上昇するとともに、電力消費ユニット２での電力消費がおよそ「２．０ＫＷ」以上となった場合にはＰＳＵ７０〜７４の負荷率は、９０％以上を維持して安定している。これは、電源ユニット３におけるＰＳＵ７０〜７４の出力定格が、ＰＳＵ７０を最小単位として、「０．５ＫＷ」刻みで、最小の「０．５ＫＷ」から最大の「９．５ＫＷ」まで１９の細かい電力出力パターンが設定され、電源ユニット３の出力定格と、電力消費ユニット２の消費電力との間の差が小さいことに起因している。
これに対して、その他の方式では、電力出力パターンが本願発明の１９パターンに対して、僅か５パターンしかなく、電力消費ユニット２での電力消費量によっては、電源ユニット３の出力定格と、電力消費ユニット２の消費電力との間の差が大きくなり、これによってＰＳＵ９０〜９４の負荷率の振れ幅が大きく、安定しない状況になる。

そして、このようなＰＳＵ負荷率の変動に起因したＰＳＵのＡＣ−ＤＣ変換効率を図５のグラフに示す。
図５のグラフは、電力消費ユニット２の消費電力が、１．０ＫＷ〜９．４ＫＷの範囲内にある場合における、本発明に係るＰＳＵ負荷率とＰＳＵのＡＣ−ＤＣ変換効率との関係を示すものである。そして、この本発明に係る電源ユニットの電力制御方式では、ＰＳＵ負荷率がおよそ７０％を越えているとき（その範囲を（イ）で示す）に、その他の方式と比較して、（ロ）で示される大きさのＡＣ−ＤＣ変換効率の差が発生することが確認されている。
すなわち、本発明に係る電源ユニットの電力制御方式では、ＰＳＵ負荷率がおよそ７０％を越えている（イ）の範囲で使用すれば、高いＰＳＵのＡＣ−ＤＣ変換効率が得られ、これにより省電力化が実現可能できることが確認されている。

以上詳細に説明したように本発明の実施形態に係る電源ユニットの電力制御方法及びその装置によれば、ＰＳＵ７０〜７４が複数種の出力定格を有し、ＰＳＵ・ＯＮテーブル５１で設定された電力出力パターン（符号５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・で示す）に基づき、電力消費ユニット２での消費電力に応じて、複数のＰＳＵ７０〜７４の中でＯＮとするＰＳＵを選択するようにした。このとき、ＰＳＵ・ＯＮテーブル５１の電力出力パターン５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・にて、各種の出力定格を有するＰＳＵ７０〜７４が適宜組み合わされることにより、該ＰＳＵ７０〜７４の出力電力量を細かく設定することができ、電力消費ユニット２での電力使用に応じた、無駄のない高効率な電力制御が可能となる。

なお、上記実施形態では、最小のＰＳＵ７０の出力定格を「０．５ＫＷ」、かつＰＳＵ７１〜７４を「１．０ＫＷ」、「２．０ＫＷ」、「３．０ＫＷ」とすることで、「０．５ＫＷ」刻みで、最小の「０．５ＫＷ」から最大の「９．５ＫＷ」まで１９の電力出力パターン５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・・・を設定したが、さらに細かく電力出力パターンを設定したいのであれば、最小のＰＳＵの出力定格を小さくし、かつこれ以外のＰＳＵの出力定格をさらに多種類に設定すれば良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、コンピュータの電源制御に適用される電源ユニットの電力制御方法及びその装置に関する。

１ コンピュータ装置
２ 電力消費ユニット
３ 電源ユニット
５１ ＰＳＵ−ＯＮテーブル
６０ 構成制御部
６１ 装置電力計算部
６２ ＰＳＵ電源制御部
６３ ＰＳＵ電源ＯＮ回路
７０〜７４ ＰＳＵ

Claims (3)

1. コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットと、
   前記電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、電源容量がそれぞれ異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットと、
   前記複数の電源ユニットから駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出する装置電力計算部と、
   駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す電源ユニット選択部と、
   前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記電源ユニットをＯＮにして前記電力消費ユニットに電力を供給させる制御部と、
   前記コンピュータ装置に搭載された電力消費ユニットを表す情報を表示する表示部と、
   前記表示部によって表示された電力消費ユニットのうち、駆動対象の電力消費ユニットを指定する指示を入力する入力部と、
   前記入力部によって指定された電力消費ユニットを、駆動する電力消費ユニットとして検出する構成制御部と、
   を有することを特徴とする電源ユニットの電力制御装置。
2. 電力消費ユニットのそれぞれの消費電力量を示す消費電力量記憶部を有し、
   前記装置電力計算部は、前記構成制御部の検出結果に基づいて、駆動対象の電力消費ユニット毎の消費電力量を前記消費電力量記憶部から読み出し、読み出した消費電力量の総和を算出し、
   前記電源ユニット選択部は、前記装置電力計算部が算出した総和の消費電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを前記記憶部から読み出す
   ことを特徴とする請求項１記載の電源ユニットの電力制御装置。
3. コンピュータ装置に搭載される装置電力計算部が、
   前記コンピュータ装置に複数台搭載される電力消費ユニットに対して電力を供給する複数の電源ユニットであり、電源容量がそれぞれ異なる電源ユニットを含む複数の電源ユニットから、駆動対象の電力消費ユニットに供給される電力を算出し、
   前記コンピュータ装置に搭載される電源ユニット選択部が、
   駆動させる電源ユニットの組合せと装置電力量とを対応付けて記憶する記憶部を参照し、前記装置電力計算部の計算結果である装置電力量に応じて駆動させる電源ユニットの組合せを読み出し、
   前記コンピュータ装置に搭載される制御部が、
   前記電源ユニット選択制御部によって読み出された電源ユニットの組合せに従って、前記複数の電源ユニットをＯＮにして前記電力消費ユニットに電力を供給させ、
   表示部が、前記コンピュータ装置に搭載された電力消費ユニットを表す情報を表示し、
   入力部が、前記表示部によって表示された電力消費ユニットのうち、駆動対象の電力消費ユニットを指定する指示の入力を受け付け、
   構成制御部が、前記入力部によって指定された電力消費ユニットを、駆動する電力消費ユニットとして検出する
   ことを特徴とする電源ユニットの電力制御方法。

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