JP5696887B2 - 電力制御装置および電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力制御装置および電力制御方法に係わり、特に複数の電源のそれぞれの活性、不活性を制御して負荷装置に電力を供給する電力制御装置および電力制御方法に関する。

交流電圧により電力が供給されAC-DCコンバータにより、直流電圧に整流された電力をエネルギー源とする電気機器がある。

特許文献１には、複数のＡＣ−ＤＣコンバータが負荷機器に対して並列に接続され、片方のＡＣ−ＤＣコンバータが故障しても他方のＡＣ−ＤＣコンバータから負荷機器へ直流電力が供給できるようにしたリダンダンド電源装置の記載がある。

特開平１０−２４８２６１号公報（段落００６２、００６９、００７０等）

交流電圧により電力を供給されAC-DCコンバータにより直流電圧に整流された電力をエネルギー源とし、複数台のAC-DCコンバータを並列させて使用する場合、通常、予想される最大消費電力に合わせてAC-DCコンバータを活性化しておくことが求められる。

また、消費電力に合わせてAC-DCコンバータの活性化する台数を制御しようとすると、急激な消費電力上昇に対応できず、その分、余裕を持ってAC-DCコンバータを活性化しておくことが求められる。

本発明に係わる電力制御装置は、負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記負荷装置へ供給する電力を制御する制御部と、
前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値と該電力値の変動率とを測定する測定手段と、を有し、
前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された前記電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇し、且つ前記変動率が一定値以上の上昇率を超えたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
前記制御部は、前記測定手段により測定された前記電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少し、且つ前記変動率が一定値以上の減少率を超えたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化することを特徴とする。

また本発明に係わる電力制御装置は、複数の負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記複数の負荷装置へ供給する電力を制御するとともに、負荷装置の組込、抜去を認識する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記負荷装置の組込の認識がされたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、前記負荷装置の抜去の認識がされたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化することを特徴とする。

本発明に係わる電力制御方法は、負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値と該電力値の変動率とを測定する測定手段と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された前記電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇し、且つ前記変動率が一定値以上の上昇率を超えたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
前記測定手段により測定された前記電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少し、且つ前記変動率が一定値以上の減少率を超えたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化し、
前記活性化及び前記不活性化により、前記負荷装置へ供給する電力を制御する電力制御方法である。

また本発明に係わる電力制御方法は、複数の負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記複数の負荷装置へ供給する電力を制御するとともに、負荷装置の組込、抜去を認識する制御部と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記負荷装置の組込の認識がされたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、前記負荷装置の抜去の認識がされたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化する電力制御方法である。

本発明によれば、負荷装置への供給電力に合わせて構成制御を行い、不要部分の電源をオフすることで省電力化に貢献できる。

本発明に係わる電力制御装置を含む電気装置の一実施形態を示すブロック図である。 供給電力が上昇傾向又は減少傾向にある場合の供給電力の変動を示す説明図である。 供給電力が急激に変化する場合の供給電力の変動を示す説明図である。 供給電力と、供給電力の変動率（上昇率、減少率）とによりAC-DCコンバータの追加活性、不活性を決定する手順を示すフローチャートである。 装置の組込、抜去によりAC-DCコンバータの追加活性、不活性を決定する手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係わる典型的な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係わる電力制御装置を含む電気装置の一実施形態を示すブロック図である。

図１は、交流電圧（AC）により電力が供給され３つのAC-DCコンバータ21,22,23（３つの電源となる）により、直流電圧に整流された電力をエネルギー源とする電気装置100を示した。電力制御装置は電源ボックス10、電力測定装置80及びサービス・プロセッサ70により構成される。

３つのAC-DCコンバータ21,22,23が並列に配置され、電源ボックス10に収められている。ここでは、AC-DCコンバータは３台としているが、AC-DCコンバータの数は必要に応じて設定してよく、２台又は４台以上であってもよい。

電気装置100には、プロセッサ30、メモリ40、ファン50、PCIカード60及びこれら搭載物の構成制御を行うサービス・プロセッサ70が搭載されている。プロセッサ30、メモリ40、ファン50、PCIカード60は負荷装置となる。

AC-DCコンバータ21,22,23により直流電圧に整流された電力は、プロセッサ30、メモリ40、ファン50、PCIカード60及びサービス・プロセッサ70に供給されている。サービス・プロセッサ70は制御部となるとともに負荷装置の１つとなる。

立ち上げ時には、立ち上げ後しばらくの間必要となる電力量を供給可能なAC-DCコンバータのみ活性化しておく。

例えば、電気装置100の最大消費電力量を供給するのに必要な、３台のAC-DCコンバータ21,22,23を立ち上げ後、しばらくの間必要となる電力量分のAC-DCコンバータの数量を2台（例えばAC-DCコンバータ21,22）とする。この場合、立ち上げ時は、２台のAC-DCコンバータ21,22を活性化、1台のAC-DCコンバータ23を非活性としておく。

以下、電力制御装置の動作を図２〜図５を用いて説明する。図２は供給電力が上昇傾向又は減少傾向にある場合の供給電力の変動を示す説明図、図３は供給電力が急激に変化する場合の供給電力の変動を示す説明図である。図４は供給電力と、供給電力の変動率（上昇率、減少率）とによりAC-DCコンバータの追加活性、不活性を決定する手順を示すフローチャートである。図５は装置の組込、抜去によりAC-DCコンバータの追加活性、不活性を決定する手順を示すフローチャートである。

まず、図１、図２及び図４を用いて、供給電力と、供給電力の変動率（上昇率、減少率）とによりAC-DCコンバータの追加活性、不活性を決定する場合について説明する。

電力測定装置80が、電源ボックス10より供給される直流電圧の電力量を、全ての出力元(ここでは、図１のa-1,a-2,a-3,a-4)で測定する（ステップＳ１１）。

電力測定装置80は、測定した電力値をサービス・プロセッサ70に送信する。サービス・プロセッサ70は、供給電力値に加えて、電力の上昇率、減少率を考慮し、AC-DCコンバータ23の活性・非活性を制御する。

図２のA1のように供給電力が、活性化されているAC-DCコンバータ21,22の供給量限界値以下の所定の値に上昇し(ここでは、図２上のK線の値に供給量が上昇したときとする)、かつ供給電力が上昇傾向（一定値以上の上昇率を超えた）にある場合は（ステップS12のYES、ステップS13の上昇）、サービス・プロセッサ70によりAC-DCコンバータ23を追加で活性化する（ステップS14）。

図２のA2のように、AC-DCコンバータ21,22の供給量限界値以下の所定の値に減少し（ここでは、供給量限界値に供給量が減少したときとする）、かつ供給電力が減少傾向（一定値以上の減少率を超えた）にあり（ステップS12のYES、ステップS13の減少）、活性化するAC-DCコンバータを減らしても十分な供給量が得られる場合は、サービス・プロセッサ70によりAC-DCコンバータ23を非活性にする（ステップS15）。ここでは、ステップS12の判断の後にステップS13の判断を行っているが、逆の順序で行われてもよく、同時に判断を行ってもよい。

(A)活性化されているAC-DCコンバータの電力供給量に対しどの地点で非活性のAC-DCコンバータを組み込むか(図２上のK線の値をいくつに設定するか)
(B)電力の上昇率、減少率を考慮するかしないか
(C)電力の上昇率、減少率をどの程度考慮するか
など、AC-DCコンバータの活性・非活性を行う条件はサービス・プロセッサに予め設定する。

電力の上昇率が小さい電気機器の場合は、活性切換のタイミングを遅くしてもよいので、図２上のK線の値（活性切換値）を供給量限界値又は供給量限界値から近くにとることができる（供給量限界値とK線の値との差をより小さくとることができる）。一方、電力の上昇率が大きい電気機器の場合は、活性のタイミングを速くすることが望ましいので、図２上のK線の値（活性切換値）を供給量限界値からより離してとることが望ましい（供給量限界値とK線の値との差をより大きくとることが望ましい）。不活性切換のタイミングは省電力化の観点からは速くすることが望ましいので、供給量限界値に減少した場合に速やかに不活性とすることが望ましい。ただし、供給量限界値未満の所定の値に減少したときに不活性の切換を行ってもよい。活性切換値と不活性切換値とは異なる値でも、同じ値としてもよい。活性切換値と不活性切換値とを同じにするために、図２上のK線に供給量が減少したときにAC-DCコンバータ23を非活性としてもよい。

ここでは、電力の上昇率、減少率を考慮した例について説明したが、電力の上昇率、減少率を考慮せずに、供給量限界値以下の所定の値に上昇した場合にはAC-DCコンバータの活性化を行い、供給量限界値以下の所定の値に減少した場合には非活性化を行ってもよい。しかし、供給量限界値以下の所定の値に上昇（例えば、図２上のK線の値を超えて上昇）した場合でも、供給電力が減少傾向にあれば、必ずしもAC-DCコンバータの活性化の必要はなく、供給量限界値以下の所定の値に減少した場合でも供給電力が上昇傾向にあれば、AC-DCコンバータの不活性化を行わない方がよい場合があるので、供給電力値に加えて、電力の上昇率、減少率を考慮し、AC-DCコンバータの活性・非活性を制御することが望ましい。

供給電力が上昇傾向か減少傾向かは、微小な変動により活性・非活性の制御が行われないように、一定時間内に一定値以上の上昇、減少があったかどうか（一定値以上の上昇率、減少率を超えた）により判断することが望ましい。

また、装置の構成変更を行う際には、図３のように電力値の急激な変化が想定される。

以下、図１、図３及び図５を用いて、装置の組込、抜去によりAC-DCコンバータの追加活性、不活性を決定する場合について説明する。

図３の中のA3のように、サービス・プロセッサ70は、装置の組込を認識し（ステップS21,S22）、装置組込により急激な電力値上昇が想定される場合に、装置の組込を完了して電力を供給する前に非活性のAC-DCコンバータを組み込みことで（ステップS23）、供給電力（消費電力）の上昇に対応する。

図３中のA4のように、サービス・プロセッサ70は、装置の抜去を認識し（ステップS21,S22）、装置抜去により急激な電力値減少が想定される場合に、装置の抜去完了後AC-DCコンバータを非活性にすることで(ステップS24）、省電力を実現する。

サービス・プロセッサ70によりAC-DCコンバータを追加で活性化するよう指示が発行された後、実際にAC-DCコンバータが活性化され使用できるようになるまでには通常、わずかではあるが時間差が生じる。

図３のように電力値が急激に上昇する場合は勿論、電力の上昇値が大きい場合を考慮し、その分、余裕を持ってAC-DCコンバータを活性化しておくことが望ましい。

本実施形態では、電力の上昇が急激である場合又は電力の上昇値が大きい場合、サービス・プロセッサ70は、AC-DCコンバータを活性化するのと同じタイミングで、ファン50への電力供給を停止するよう電源ボックス10に指示を出す。

これにより電力が急激に上昇する場合又は電力の上昇値が大きい場合でも、AC-DCコンバータを活性化するのに必要な時間はファン50へ供給する電力を他の装置へ回すことができ、活性化されているAC-DCコンバータの電力供給量の限界に対し非活性のAC-DCコンバータを組み込む(図２、図３上のK線)際の電力マージンを少なくすることができる。

電気装置100では、サービス・プロセッサ70により、AC-DCコンバータを追加で活性化するよう指示が発行された後、実際にAC-DCコンバータが活性化され使用できるようになるまでのわずかな時間、ファン50への電力供給を停止しても、ファン50は余力で回転を維持できるので、本電気装置100の運用には影響が無いものと考えられる。ここでは、負荷装置のうち、動作上の影響の少ないファンへの電力供給を停止したが、供給電力を削減するように制御してもよい。

以上説明した、本実施形態の電力制御装置は、交流電圧により電力を供給されAC-DCコンバータ(スイッチング電源)により直流電圧に整流された電力をエネルギー源とし、複数台のAC-DCコンバータを並列させて使用する電気装置において供給電力（消費電力）に合わせてAC-DCコンバータの活性化する台数を制御することで、省電力を実現する。

また、供給電力の上昇に合わせてAC-DCコンバータを組み込む際、AC-DCコンバータを活性化するために必要な時間を補うため、一時的にファンへの電力供給を停止することで、電力が急激に上昇する場合でも、AC-DCコンバータを活性化するのに必要な時間はファン50へ供給する電力を他の装置へ回すことができ、活性化されているAC-DCコンバータの電力供給量の限界に対し非活性のAC-DCコンバータを組み込む際の電力マージンを少なくすることができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。

（付記１）
負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記負荷装置へ供給する電力を制御する制御部と、
前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値を測定する測定手段と、を有し、
前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇したときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
前記制御部は、前記測定手段により測定された電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少したときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化することを特徴とする電力制御装置。

（付記２）
複数の負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記複数の負荷装置へ供給する電力を制御するとともに、負荷装置の組込、抜去を認識する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、負荷装置の組込の認識がされたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、負荷装置の抜去の認識がされたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化することを特徴とする電力制御装置。

（付記３）
付記１に記載の電力制御装置において、前記負荷装置は複数設けられ、前記制御部は、前記不活性とされた電源を活性化する指示を送るタイミングで、複数の前記負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を送る電力制御装置。

（付記４）
付記２に記載の電力制御装置において、前記制御部は、前記不活性とされた電源を活性化する指示を送るタイミングで、前記複数の負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を送る電力制御装置。

（付記５）
付記１から４のいずれかに記載の電力制御装置において、前記電源はAC-DCコンバータである電力制御装置。

（付記６）
負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値を測定する測定手段と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇したときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
前記測定手段により測定された電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少したときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化し、
前記活性化及び前記不活性化により、前記負荷装置へ供給する電力を制御する電力制御方法。

（付記７）
複数の負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記複数の負荷装置へ供給する電力を制御するとともに、負荷装置の組込、抜去を認識する制御部と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、負荷装置の組込の認識がされたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、負荷装置の抜去の認識がされたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化する電力制御方法。

（付記８）
付記６に記載の電力制御方法において、前記負荷装置は複数設けられ、前記不活性とされた電源を活性化する指示を前記複数の電源に送るタイミングで、複数の前記負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を少なくとも１つの負荷装置に送る電力制御方法。

（付記９）
付記７に記載の電力制御方法において、前記制御部は、前記不活性とされた電源を活性化する指示を送るタイミングで、前記複数の負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を送る電力制御方法。

（付記１０）
付記６から９のいずれかに記載の電力制御方法において、前記電源はAC-DCコンバータである電力制御方法。

（付記１１）
付記１から５のいずれかに記載の電力制御装置を備えた電気装置。

本発明はコンピュータ、工場で用いられる生産機械、電子制御される家庭電気機器等の電気装置用の電力制御装置として用いることができる。

10 電源ボックス
21, 22, 23 AC-DCコンバータ
30 プロセッサ
40 メモリ
50 ファン
60 PCIカード
70 サービス・プロセッサ
80 電力測定装置
100 電気装置

Claims (10)

1. 負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
   前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記負荷装置へ供給する電力を制御する制御部と、
   前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値と該電力値の変動率とを測定する測定手段と、を有し、
   前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された前記電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇し、且つ前記変動率が一定値以上の上昇率を超えたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
   前記制御部は、前記測定手段により測定された前記電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少し、且つ前記変動率が一定値以上の減少率を超えたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化することを特徴とする電力制御装置。
2. 複数の負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
   前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記複数の負荷装置へ供給する電力を制御するとともに、負荷装置の組込、抜去を認識する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、負荷装置の組込の認識がされたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、負荷装置の抜去の認識がされたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化することを特徴とする電力制御装置。
3. 負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
   前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記負荷装置へ供給する電力を制御する制御部と、
   前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値を測定する測定手段と、を有し、
   前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された前記電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇したときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
   前記制御部は、前記測定手段により測定された前記電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少したときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化し、
   前記負荷装置は複数設けられ、前記制御部は、前記不活性とされた電源を活性化する指示を送るタイミングで、複数の前記負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を送る電力制御装置。
4. 請求項２に記載の電力制御装置において、前記制御部は、前記不活性とされた電源を活性化する指示を送るタイミングで、前記複数の負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を送る電力制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記電源はAC-DCコンバータである電力制御装置。
6. 負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
   前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値と該電力値の変動率とを測定する測定手段と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
   前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された前記電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇し、且つ前記変動率が一定値以上の上昇率を超えたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
   前記測定手段により測定された前記電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少し、且つ前記変動率が一定値以上の減少率を超えたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化し、
   前記活性化及び前記不活性化により、前記負荷装置へ供給する電力を制御する電力制御方法。
7. 複数の負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
   前記複数の電源のうちの少なくとも１つの電源の活性、不活性を制御して前記複数の負荷装置へ供給する電力を制御するとともに、負荷装置の組込、抜去を認識する制御部と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
   前記制御部は、前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、負荷装置の組込の認識がされたときに、前記不活性とされた電源を活性化し、負荷装置の抜去の認識がされたときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化する電力制御方法。
8. 負荷装置へ電力を供給する複数の電源と、
   前記複数の電源から前記負荷装置へ供給される電力値を測定する測定手段と、を有する電力制御装置の電力制御方法であって、
   前記複数の電源が不活性とされた電源を含む場合に、前記測定手段により測定された前記電力値が、活性とされた電源の供給量限界値以下の所定の値に上昇したときに、前記不活性とされた電源を活性化し、
   前記測定手段により測定された前記電力値が、前記供給量限界値以下の所定の値に減少したときに、活性とされている２以上の電源の少なくとも１つを不活性化し、
   前記活性化及び前記不活性化により、前記負荷装置へ供給する電力を制御し、
   前記負荷装置は複数設けられ、前記不活性とされた電源を活性化する指示を前記複数の電源に送るタイミングで、複数の前記負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を少なくとも１つの負荷装置に送る電力制御方法。
9. 請求項７に記載の電力制御方法において、前記制御部は、前記不活性とされた電源を活性化する指示を送るタイミングで、前記複数の負荷装置のうち少なくとも１つの電力供給を停止する指示を送る電力制御方法。
10. 請求項６から９のいずれか１項に記載の電力制御方法において、前記電源はAC-DCコンバータである電力制御方法。

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