JP6492852B2 - 電源切替装置、電源システム、電源切替方法、及び電源切替プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明による実施形態である電源切替装置100及び当該装置を備えた電源システム1を示すブロック図である。電源システム1は、2つの電源ユニット(以下、PSU(Power Supply Unit)ともいう)11、12と、2つの二次電池41、42と、電子機器51と、整流素子21、22、23、24と、FET(Filed Effect Transistor)であるスイッチ31、32、33、34とを備える。電源ユニット11は、電子機器51に対して電力供給を行う主電源ユニットである。電源ユニット12は、主電源ユニットである電源ユニット11が故障するなどの障害が発生した場合に切り替わって電子機器51に電力供給を行う予備電源ユニットである。電源ユニット11、12は、負荷に対して電力を供給する端子と、PowerGood信号を出力する端子と、電源のONとOFFを示す制御信号を受信する端子とを備える。また、電源ユニット11、12は、電源のONを示す制御信号を受信すると起動し、逆に、電源のOFFを示す制御信号を受信すると停止する。また、電源ユニット11、12は、出力電圧の状態に応じて、当該状態を示す値を含んだPowerGood信号を出力する。
なお、電源ユニットの数は、図1に示す2つ(電源ユニット11。12)に限らず複数であればよい。また、二次電池の数は、図1に示す2つ(二次電池41、42)に限らず1つ以上であればよい。
他方の経路は、充電用の経路であり、それぞれスイッチ32、34と、供給路16からの電流が二次電池41、42に流れる方向に向けられた整流素子22、24を介して供給路16に接続される。スイッチ32、34は、充電用スイッチの例に該当する。整流素子22、24は、充電用整流素子の例に該当する。
また、充電用スイッチの数は図1に示す2つ(スイッチ32、34)に限らない。二次電池毎に充電用スイッチが設けられていればよい。充電用整流素子の数も図1に示す2つ(整流素子22、24)に限らない。二次電池毎に充電用整流素子が設けられていればよい。
なお、制御論理回路55の2つの出力端子からの信号は、切替信号の例に該当する。
電源システム1の動作について説明する。電子機器51の起動時に、BMC52が、I2Cレジスタ53のレジスタ53−3に「1」を書き込むことにより、I2Cレジスタ53からCPLD54を経由して電源ユニット11に制御信号62−1が送信され、電源ユニット11がONとなる。電源ユニット11の出力電圧が安定すると、電源ユニット11は、PowerGood信号61−1を安定状態を示す「1」として出力し、電源ユニット11から電子機器51に対して供給路16を通じて電力が供給される。また、PowerGood信号61−1の「1」の値を受けてレジスタ53−1は、「1」を記憶する。
図5は、図1の状態から一定時間が経過して、制御論理回路55が2つの出力端子から出力する論理値が反転した状態を示している。制御論理回路55の出力端子の論理値が反転することにより、二次電池41のスイッチ31がOFF状態となり、スイッチ32がON状態となる。一方、二次電池42のスイッチ33がON状態となり、スイッチ34がOFF状態となる。これにより、二次電池41が充電状態となり、二次電池42が放電状態となる。更に、一定時間経過した後、制御論理回路55は、2つの出力端子の論理値を反転させ、図1の二次電池41が放電状態であり、二次電池42が充電状態となる状態に切り替え、この切り替え処理を一定時間ごとに繰り返す。
また、予備電源である電源ユニット12が起動されてから、出力電圧が安定するまでに要する時間は、長くとも数秒間であるため、二次電池41、42にUPS(Uninterruptible Power Supply)のような大容量の電池を用いる必要がなく、小容量な電池で電子機器51に対して十分な電力を供給することができる。
これにより、本実施形態の電源切替装置100を用いることで、高可用な電源供給機能が求められる装置において、高可用な電源供給を省電力かつ低コストで実現することが可能となる。
また、上記の実施形態では、主電源と予備電源という2つの電源ユニット11、12について示しているが、本発明は、当該実施の構成には限られない。電源ユニットは、2つ以上であればいくつあってもよく、3つ以上にする場合、CPLD54において、障害が発生した電源ユニットの個数だけ予備電源の電源ユニットをONにするように、PowerGood信号を処理する回路構成にする必要がある。
また、上記の実施形態では、2つの二次電池41、42について示しているが、本発明は、当該実施の構成には限られない。二次電池は、2つ以上の構成ならばいくつあってもよく、その場合、放電状態になる二次電池の個数が電子機器51の動作に必要な電圧が供給されるように制御論理回路55の論理回路を構成する必要がある。
また、上記の実施形態では、CLK56が出力するクロックを用いて一定時間を計測して、二次電池41と42とを切り替える構成としているが、BMC52などの別の機能部からの信号によって一定時間の計測を行うようにしてもよい。
図6は、本発明の電源切替装置の最小構成を示す概略ブロック図である。同図において、電源切替装置200は、電源切替部201と、接続点202と、供給路203と、放電用整流素子204とを備える。供給路203は、一端において、接続点202を介して電源ユニットに接続されており、他端において負荷に接続されている。また、放電用整流素子204は、二次電池に接続されている。
かかる構成において、電源切替部201は、主電源である電源ユニットが故障して障害が発生し、当該電源ユニットから異常を示す信号を受信した場合、障害の発生していない電源ユニットを起動して切り替える。また、放電用整流素子204は、電源ユニットの切り替えの際に、供給路203の電圧の低下にともなって導通し、二次電池から供給路に電力を供給させる。
図7は、本発明の電源システムの最小構成を示す概略ブロック図である。同図において、電源システム300は、負荷310と、電源ユニット321、322と、二次電池330と、電源切替部340と、接続点351と、供給路352と、放電用整流素子360とを備える。供給路352は、一端において、接続点351を介して電源ユニット321、322に接続されており、他端において負荷310に接続されている。また、放電用整流素子360は、二次電池330に接続されている。
かかる構成において、電源切替部340は、主電源である電源ユニット321が故障して障害が発生し、当該電源ユニット321から異常を示す信号を受信した場合、障害の発生していない電源ユニット322を起動して切り替える。また、放電用整流素子360は、電源ユニット321と322との切り替えの際に、供給路352の電圧の低下にともなって導通し、二次電池330から供給路に電力を供給させる。
11、12、321、322 電源ユニット
15、202、351 接続点
16、203、352 供給路
17 入力端子
21、22、23、24 整流素子
31、32、33、34 スイッチ
41、42、330 二次電池
51 電子機器
52 BMC
53 I2Cレジスタ
53−1、53−2、53−3、53−4 レジスタ
54 CPLD
55 制御論理回路
56 CLK
57−1、57−2 インバータ
58−1、58−2 インバータ
61、61−1、61−2 PowerGood信号
62、62−1、62−2 制御信号
90、201、340 電源切替部
100、200 電源切替装置
204、360 放電用整流素子
310 負荷
Claims (8)
- 異常が発生した場合に異常を示す信号を出力する電源ユニットから前記異常を示す信号を受信した場合に、障害の発生していない電源ユニットを起動して切り替えを行う電源切替部と、
前記電源ユニットの各々を接続する接続点と、
一端で前記接続点に、他端で負荷に接続され、前記電源ユニットからの電力を前記負荷に供給する供給路と、
少なくとも2つ以上の二次電池に対し、二次電池ごとに備えられてその二次電池に接続され、前記電源ユニットの切り替えの際に、前記供給路の電圧の低下にともなって導通し、前記二次電池から前記供給路に電力を供給させる放電用整流素子と、
前記二次電池に前記放電用整流素子とは別経路で接続され、前記二次電池の電圧が前記供給路の電圧より低下した際に導通して、充電する電力を前記供給路から前記二次電池に対して供給する、前記二次電池ごとに備えられる複数の充電用整流素子と、
を備える電源切替装置。 - 前記放電用整流素子は、
前記障害の発生してない電源ユニットが供給する電力による前記供給路の電圧の増加にともなって遮断し、前記二次電池から前記供給路への電力の供給を停止させる
請求項1に記載の電源切替装置。 - 前記電源切替部は、
前記電源ユニットが出力する前記異常を示す信号を用いて、前記障害の発生していない電源ユニットを起動する
請求項1又は請求項2に記載の電源切替装置。 - 各々の前記二次電池と、各々の前記放電用整流素子とに接続される複数の放電用スイッチと、
各々の前記二次電池と、各々の前記充電用整流素子とに接続される複数の充電用スイッチとを備え、
前記電源切替部は、
前記複数の二次電池の一部が充電が可能な状態の場合に、残りの前記二次電池が放電が可能な状態となるように、前記充電が可能な状態と前記放電が可能な状態とを切り替える信号を前記放電用スイッチと前記充電用スイッチとに出力する
請求項3に記載の電源切替装置。 - 前記電源切替部は、
前記二次電池が前記供給路への放電を開始してから、前記負荷に対して十分な電力を供給できなくなるまでの時間以下の長さである一定時間ごとに切替信号を出力して前記充電が可能な状態と前記放電が可能な状態とを切り替える
請求項4に記載の電源切替装置。 - 電力を消費する負荷と、
異常が発生した場合に異常を示す信号を出力する複数の電源ユニットと、
少なくとも2つ以上の二次電池と、
前記電源ユニットから前記異常を示す信号を受信した場合に、障害の発生していない前記電源ユニットを起動して切り替えを行う電源切替部と、
前記電源ユニットの各々を接続する接続点と、
一端で前記接続点に、他端で負荷に接続され、前記電源ユニットからの電力を前記負荷に供給する供給路と、
前記二次電池ごとに備えられてその二次電池に接続され、前記電源ユニットの切り替えの際に、前記供給路の電圧の低下にともなって導通し、前記二次電池から前記供給路に電力を供給させる放電用整流素子と、
前記二次電池に前記放電用整流素子とは別経路で接続され、前記二次電池の電圧が前記供給路の電圧より低下した際に導通して、充電する電力を前記供給路から前記二次電池に対して供給する、前記二次電池ごとに備えられる複数の充電用整流素子と、
を備える電源システム。 - 電源切替部と、
複数の電源ユニットの各々を接続する接続点と、
一端で前記接続点に接続され、他端で負荷に接続され、前記電源ユニットからの電力を前記負荷に供給する供給路と、
少なくとも2つ以上の二次電池に対し、二次電池ごとに備えられてその二次電池と前記供給路とに接続される放電用整流素子と、
前記二次電池に前記放電用整流素子とは別経路で接続され、前記二次電池ごとに備えられる複数の充電用整流素子と、
を備える電源切替装置によって行われる電源切替方法であって、
前記供給路を通じて前記電源ユニットから前記負荷に電力の供給が行われている間に、前記電源切替部が、前記電源ユニットから異常が発生した場合に異常を示す信号を受信した場合、障害の発生していない前記電源ユニットを起動して切り替えを行い、
前記放電用整流素子が、前記電源ユニットの切り替えの際の前記供給路の電圧の低下にともなって導通し、前記二次電池から前記供給路に電力を供給させ、
前記充電用整流素子が、前記二次電池の電圧が前記供給路の電圧より低下した際に導通して、充電する電力を前記供給路から前記二次電池に対して供給する、
電源切替方法。 - 電源切替部と、
複数の電源ユニットの各々を接続する接続点と、
一端で前記接続点に接続され、他端で負荷に接続され、前記電源ユニットからの電力を前記負荷に供給する供給路と、
少なくとも2つ以上の二次電池に対し、二次電池ごとに備えられてその二次電池と前記供給路とに接続される放電用整流素子と、
前記二次電池に前記放電用整流素子とは別経路で接続され、前記二次電池ごとに備えられる複数の充電用整流素子と、
を備える電源切替装置を制御するコンピュータに、
前記供給路を通じて前記電源ユニットから前記負荷に電力の供給が行われている間に、前記電源ユニットから異常が発生した場合に異常を示す信号を受信した場合、障害の発生していない前記電源ユニットを起動して切り替えを行い、
前記電源ユニットの切り替えの際の前記供給路の電圧の低下にともなって前記放電用整流素子を導通させて前記二次電池から前記供給路に電力を供給させ、
前記二次電池の電圧が前記供給路の電圧より低下した際に前記充電用整流素子を導通させて、充電する電力を前記供給路から前記二次電池に対して供給させる
手順を実行させるための電源切替プログラム。
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JP2015061653A JP6492852B2 (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 電源切替装置、電源システム、電源切替方法、及び電源切替プログラム |
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2015
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