JP6627567B2 - 電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法 - Google Patents

電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法に関する。
近年、様々なデータが電子化されコンピュータ上で扱われるようになるにしたがい、コンピュータとは独立して大量のデータを効率よく格納することのできるディスクアレイ装置などのストレージ装置の重要性が増してきている。ディスクアレイ装置では、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）技術を導入することにより、単純なディスク装置に比べて信頼性が高められている。また、一般に、キャッシュメモリを内蔵することにより、データへのアクセス時間が短縮されている。
さらに、ＲＡＩＤ技術のような論理的なデータ保護に加え、物理的、電気的な面での信頼性を高めるための工夫を施す必要がある。例えば、キャッシュメモリは、揮発性メモリであり、電力供給が失われると、格納データが消失してしまう。そこで、停電時にキャッシュメモリに格納された処理中のデータを失わないようにする技術がある。
停電時のデータ保護のために、例えば、ストレージ装置は、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ：Lithium Ion Capacitor）を有する。ストレージ装置は、停電を検出すると、電源をリチウムイオンキャパシタに切り替える。そして、ディスク制御用のコントローラ（ＣＭ：Controller Module）は、リチウムイオンキャパシタからの供給電力を用いて、実行中の処理を中止し、電力停止によって消えてしまうキャッシュメモリ内のデータを、不揮発性メモリなどに複写し保護する。また、他の方法として、停電時に、キャッシュメモリを低電力モードに遷移させ、リチウムイオンキャパシタからの供給電力を用いてデータの保持を継続させる技術がある。
このように停電時のデータ保護対策としてリチウムイオンキャパシタなどのバッテリを用いる場合、そのバッテリは停電時に正常な動作を行うことが期待される。ただし、バッテリは充放電を繰り返すことで劣化が発生する。そこで、停電時にバッテリに正常な動作を行わせるために、バッテリの定期的な寿命診断により状態を把握することが行われる。
このようなバッテリの劣化判定の技術として以下のような技術がある。例えば、車両回生エネルギーを蓄電するリチウムイオンキャパシタの放電時の内部抵抗及び静電容量を検出してキャパシタの劣化を判断する従来技術がある。
また、二次電池における塩分濃度の分布により内部抵抗の増加するハイレート劣化に対して、二次電池の内部抵抗値からハイレート劣化を検出し、補助電源に電荷をため込んだ後に、二次電池に強制充電を行う従来技術がある。
さらに、複数のリチウム電池に設けたスイッチを切り替えてコンデンサに接続し、リチウム電池とコンデンサ間で電圧バランスを行い、電圧バランス後の電池電圧を計測して劣化を判定する従来技術がある。
特開２０１３−２３３０１１号公報 特開２０１３−４６４４６号公報 特開２０１０−２４６２１４号公報
しかしながら、バッテリの寿命診断を行う場合、バッテリからの電荷の放電が行われる。そして、ストレージ装置に搭載されたバッテリのように、長期稼働且つ確度の高い定期的な寿命診断を行うためには、非常に多くの電荷がバッテリから放出されることになる。そのため、ストレージ装置においては、バッテリの寿命診断によるエネルギー損失が大きくなり、電力消費を軽減することが困難である。
また、車両回生エネルギーを蓄電するキャパシタの放電時の内部抵抗などから劣化を判定する従来技術を用いても、劣化診断時に使用される電力は消費されてしまうため、電力消費を軽減することが困難である。また、ハイレート劣化を検出し二次電池に強制充電する従来技術を用いても、通常の劣化診断時に使用される電力については考慮されておらず、電力消費を軽減することは困難である。また、電圧バランス後の電池電圧を計測して劣化を判定する従来技術を用いても、劣化診断時の電力は消費されてしまうため、電力消費を軽減することは困難である。
本願の開示する電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法は、一つの態様において、複数の第１充電池及び複数の前記第１充電池の全体容量より低容量である第２充電池を備える。さらに、バランス放電制御部は、前記第１充電池の電圧に差がある場合、各前記第１充電池の電圧が等しくなるように各前記第１充電池からバランス放電させ、前記バランス放電された電気で前記第２充電池を充電する。診断部は、前記第１充電池から放電された電気を用いて前記第１充電池の寿命診断を行い、且つ前記寿命診断に用いた電気で前記第２充電池を充電する。充電部は、前記第２充電池から出力された電気で前記第１充電池を充電する。
本願の開示する電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法は、一つの態様において、第１充電池及び前記第１充電池より低容量である第２充電池を備える。さらに、診断部は、前記第１充電池から放電された電気を用いて前記第１充電池の寿命診断を行い、且つ前記寿命診断に用いた電気で前記第２充電池を充電する。充電部は、前記第２充電池から出力された電気で前記第１充電池を充電する。
本願の開示する電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法の一つの態様によれば、電力消費を軽減することができるという効果を奏する。
図１は、実施例に係るストレージ装置の概略を表すブロック図である。 図２は、電源装置のブロック図である。 図３は、実施例に係る電源装置による寿命診断処理のフローチャートである。
以下に、本願の開示する電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する電源装置、ストレージ装置及び電源装置制御方法が限定されるものではない。
図１は、実施例に係るストレージ装置の概略を表すブロック図である。図１における太い実線は給電系を表し、細い実線は信号の通信経路を表す。
図１に示すように、ストレージ装置１は、電源装置１０、コントローラ１１及びハードディスク１３を有する。ハードディスク１３は、データの記憶装置であり、商用電源２から電力供給を受けて動作する。
コントローラ１１は、商用電源２から電力供給を受ける。また、停電などにより商用電源２からの電力供給が停止した場合、コントローラ１１は、電源を切り替え、電源装置１０から電力供給を受ける。コントローラ１１は、商用電源２又は電源装置１０から供給された電力により動作する。
コントローラ１１は、キャッシュ１２を有する。また、コントローラ１１は、図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）及び不揮発性メモリを有する。キャッシュ１２は、揮発性メモリである。また、コントローラ１１は、サーバ３及びハードディスク１３に接続される。以下の処理は、コントローラ１１が有するＣＰＵによって実現される。
商用電源２からの電力供給がある場合、コントローラ１１は、データの読み出しや書き込みの指示をサーバ３から受ける。そして、コントローラ１１は、指示にしたがい、キャッシュ１２を使用してハードディスク１３に対してデータの読み出し又は書き込みを行う。例えば、コントローラ１１は、ハードディスク１３からデータを読み出す場合、キャッシュ１２上に読み出すデータが有るか否かを判定する。データがキャッシュ１２上に有る場合、コントローラ１１は、キャッシュ１２からデータを読み出し、読み出したデータをサーバ３へ送信する。また、データがキャッシュ１２上に無い場合、コントローラ１１は、ハードディスク１３からデータを読み出し、読み出したデータをサーバ３へ送信するとともにキャッシュ１２に格納する。
また、商用電源２からの電力供給が途絶え、電源装置１０からの電力共有に切り替わった場合、コントローラ１１は、キャッシュ１２に格納されたデータを自己が有する不揮発性メモリに移動する。これにより、キャッシュ１２に格納されたデータは、消失することなくコントローラ１１に保持される。その後、コントローラ１１は、商用電源２からの電力供給が復旧すると、不揮発性メモリに格納されたデータをキャッシュ１２に読み込み、商用電源２からの電力供給の停止前に実行していた処理を再開する。
次に、図２を参照して、電源装置１０の詳細を説明する。図２は、電源装置のブロック図である。
電源装置１０は、充電回路１０１、制御部１０２、診断回路１０３、昇圧回路１０４を有する。また、電源装置１０は、ＦＥＴスイッチ１１１、１１２及び１３１〜１３３を有する。さらに、電源装置１０は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６及び回生ＬＩＣ３０を有する。
リチウムイオンキャパシタ２１〜２６は、それぞれ同じ容量を有する充電可能なバッテリである。リチウムイオンキャパシタ２１〜２６は、停電時などにコントローラ１１に電力を供給するバックアップ電源である。以下では、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６をまとめて１つのリチウムイオンキャパシタと扱う場合、「リチウムイオンキャパシタ２０」という。このリチウムイオンキャパシタ２０が、「第１充電池」の一例にあたる。
本実施例では、リチウムイオンキャパシタ２１〜２３が直列に接続され、また、リチウムイオンキャパシタ２４〜２６が直列に接続される。そして、リチウムイオンキャパシタ２１〜２３とリチウムイオンキャパシタ２４〜２６とが並列に接続される。そして、並列に接続されたリチウムイオンキャパシタ２１〜２６の一端がグランドに接続される。また、並列に接続されたリチウムイオンキャパシタ２１〜２６の他端は、ＦＥＴスイッチ１１２に接続される。
回生ＬＩＣ３０は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の全容量と比べて低容量のバッテリである。回生ＬＩＣ３０は、例えば、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の全容量の３分の１の容量、すなわちリチウムイオンキャパシタ２１〜２６の２つ分の容量を有する。より具体的には、回生ＬＩＣ３０は、リチウムインキャパシタ２１〜２６と同じリチウムイオンキャパシタを２つ直列につないだものでよい。また、他の構成としては、電源装置１０が有するリチウムイオンキャパシタ２１〜２６の一部を回生ＬＩＣ３０として使用してもよい。この回生ＬＩＣ３０が、「第２充電池」の一例にあたる。
ＦＥＴスイッチ１１２は、リチウムイオンキャパシタ２０に接続される。また、ＦＥＴスイッチ１１２は、充電経路２０３を介して充電回路１０１と接続される。ＦＥＴスイッチ１１２は、リチウムイオンキャパシタ２０の充電を行うために充電経路２０３をリチウムイオンキャパシタ２０へ接続するためのスイッチである。ＦＥＴスイッチ１１２は、充電制御部１２１の制御を受けてオンになる。ＦＥＴスイッチ１１２がオンの場合、充電経路２０３がリチウムイオンキャパシタ２０に接続され、充電回路１０１から出力された電気がリチウムイオンキャパシタ２０に送られる。
ＦＥＴスイッチ１１１は、ＦＥＴスイッチ１１２に接続される。また、ＦＥＴスイッチ１１１は、放電経路２０１を介して診断回路１０３及びコントローラ１１に接続される。ＦＥＴスイッチ１１１は、リチウムイオンキャパシタ２０から放電を行うために放電経路２０１をリチウムイオンキャパシタ２０に接続するためのスイッチである。ＦＥＴスイッチ１１１は、寿命診断制御部１２２又はバックアップ用放電制御部１２４の制御を受けてオンになる。ＦＥＴスイッチ１１１がオンの場合、放電経路２０１がリチウムイオンキャパシタ２０に接続され、リチウムイオンキャパシタ２０から出力された電気がコントローラ１１又は診断回路１０３に送られる。
ＦＥＴスイッチ１３１は、リチウムイオンキャパシタ２１及び２４と回生ＬＩＣ３０とを接続するためのスイッチである。ＦＥＴスイッチ１３１は、バランス放電制御部１２３の制御を受けてオンになる。ＦＥＴスイッチ１３１がオンの場合、リチウムイオンキャパシタ２１及び２４が回生ＬＩＣ３０に接続される。そして、リチウムイオンキャパシタ２１及び２４が放電を行い、放電された電気が回生ＬＩＣ３０へ送られる。
ＦＥＴスイッチ１３２は、リチウムイオンキャパシタ２２及び２５と回生ＬＩＣ３０とを接続するためのスイッチである。ＦＥＴスイッチ１３２は、バランス放電制御部１２３の制御を受けてオンになる。ＦＥＴスイッチ１３２がオンの場合、リチウムイオンキャパシタ２２及び２５が回生ＬＩＣ３０に接続される。そして、リチウムイオンキャパシタ２２及び２５が放電を行い、放電された電気が回生ＬＩＣ３０へ送られる。
ＦＥＴスイッチ１３３は、リチウムイオンキャパシタ２３及び２６と回生ＬＩＣ３０とを接続するためのスイッチである。ＦＥＴスイッチ１３３は、バランス放電制御部１２３の制御を受けてオンになる。ＦＥＴスイッチ１３３がオンの場合、リチウムイオンキャパシタ２３及び２６が回生ＬＩＣ３０に接続される。そして、リチウムイオンキャパシタ２３及び２６が放電を行い、放電された電気が回生ＬＩＣ３０へ送られる。
充電回路１０１は、リチウムイオンキャパシタ２０の充電を行うための回路である。充電回路１０１は、充電経路２０３を介してＦＥＴスイッチ１１２に接続する。また、充電回路１０１は、充電経路２０２を介してコントローラ１１と接続する。
充電回路１０１は、コントローラ１１又は昇圧回路１０４から出力された電気の供給を受ける。そして、充電回路１０１は、充電制御部１２１からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を受けて、供給された電気を定電流且つ定電圧に変換する。そして、充電回路１０１は、定電圧且つ定電流の電気をＦＥＴスイッチ１１２を介してリチウムイオンキャパシタ２０へ送り、リチウムイオンキャパシタ２０に対して定電圧・定電流充電を行う。
昇圧回路１０４は、例えば、ＤＣ（Direct Current）／ＤＣコンバータなどである。回生ＬＩＣ３０から放電された電気の入力を受ける。そして、昇圧回路１０４は、入力された電気の電圧をリチウムイオンキャパシタ２０の充電電圧付近まで昇圧する。次に、昇圧回路１０４は、昇圧した電気を充電経路２０２を経由させて充電回路１０１へ送る。また、昇圧回路１０４は、昇圧後の電気を診断回路１０３へ送る。
診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０及び回生ＬＩＣ３０の寿命診断を行う。診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量の敷石であるバックアップ用ＬＩＣ閾値を予め有する。また、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量の閾値である回生ＬＩＣ閾値を予め有する。
リチウムイオンキャパシタ２０の寿命診断の場合、診断回路１０３は、寿命診断制御部１２２の制御を受けて、放電経路２０１を回生ＬＩＣ３０へ接続させる。その後、診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０から放電された電気の入力を受ける。そして、診断回路１０３は、入力された電気を用いてリチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量を求める。この時、診断回路１０３は、診断に用いた電気を回生ＬＩＣ３０へ出力し、回生ＬＩＣ３０を充電する。
そして、診断回路１０３は、求めたリチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量がバックアップ用ＬＩＣ閾値以上か否かを判定する。リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量がバックアップ用ＬＩＣ閾値以上の場合、診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０の劣化を通知するアラームをコントローラ１１に発行する。コントローラ１１は、このアラームをサーバ３に送信し、リチウムイオンキャパシタ２０の劣化を操作者に通知する。操作者は、この通知を受けて、リチウムイオンキャパシタ２０の交換などの処置を行う。また、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の診断完了を充電制御部１２１に通知する。
一方、リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量がバックアップ用ＬＩＣ閾値未満の場合、診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０の診断完了を充電制御部１２１に通知する。
また、回生ＬＩＣ３０の寿命診断の場合、診断回路１０３は、寿命診断制御部１２２の制御を受けて、昇圧回路１０４から出力された電気の入力を受ける。そして、診断回路１０３は、入力された電気を用いて回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量を求める。この時、診断回路１０３は、診断に用いた電気をグランドに放電する。
そして、診断回路１０３は、求めた回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量が回生ＬＩＣ閾値以上か否かを判定する。回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量が回生ＬＩＣ閾値以上の場合、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の劣化を通知するアラームをコントローラ１１に発行する。コントローラ１１は、このアラームをサーバ３に送信し、回生ＬＩＣ３０の劣化を操作者に通知する。操作者は、この通知を受けて、回生ＬＩＣ３０の交換などの処置を行う。また、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の診断完了を充電制御部１２１に通知する。
一方、回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量が回生ＬＩＣ閾値未満の場合、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の診断完了を充電制御部１２１に通知する。
制御部１０２は、リチウムイオンキャパシタ２０及び回生ＬＩＣ３０に対する充放電の制御、リチウムイオンキャパシタ２０におけるバランス放電の制御、並びに、リチウムイオンキャパシタ２０及び回生ＬＩＣ３０の寿命診断の実行の制御を行う。制御部１０２は、充電制御部１２１、寿命診断制御部１２２、バランス放電制御部１２３及びバックアップ用放電制御部１２４を有する。制御部１０２は、マイクロコンピュータなどで実現される。
充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２０が搭載されると、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにする。さらに、充電制御部１２１は、充電回路１０１に対してＰＷＭ制御を行う。これにより、コントローラ１１からの給電がある場合、リチウムイオンキャパシタ２０に対して定電流・定電圧充電が実行される。そして、充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧を計測する。充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧が所定値以上となった場合、リチウムイオンキャパシタ２０の充電が完了したと判定し、ＦＥＴスイッチ１１２をオフにし、充電回路１０１への制御を停止する。
充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２０の診断完了の通知を診断回路１０３から受ける。そして、充電制御部１２１は、昇圧回路１０４に対して回生ＬＩＣ３０からの出力電圧の昇圧及び充電回路への出力の制御を行う。また、充電制御部１２１は、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにする。この制御により、回生ＬＩＣ３０から出力された電気は、昇圧回路１０４で昇圧され充電経路２０２を経由して充電回路１０１へ入力され、リチウムイオンキャパシタ２０に充電される。
また、充電制御部１２１は、寿命診断制御部１２２に回生ＬＩＣ３０からの放電によるリチウムイオンキャパシタ２０の充電開始を寿命診断制御部１２２に通知する。その後、充電制御部１２１は、回生ＬＩＣの診断完了の通知を診断回路１０３から受ける。そして、充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２０の不足分の再充電の制御を行う。具体的には、充電制御部１２１は、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにして、さらに充電回路１０１に対してＰＷＭ制御を実行する。その後、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧が所定値以上となり、リチウムイオンキャパシタ２０の充電が完了すると、充電制御部１２１は、ＦＥＴスイッチ１１２をオフにする。
次に、充電制御部１２１は、不足分再充電の実行をバランス放電制御部１２３に通知する。その後、充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２０の不足分の再充電の制御を行う。そして、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧が所定値以上となり、リチウムイオンキャパシタ２０の充電が完了すると、充電制御部１２１は、ＦＥＴスイッチ１１２をオフにする。
寿命診断制御部１２２は、リチウムイオンキャパシタ２０の定期劣化診断のタイミングが到来したか否かを判定する。例えば、寿命診断制御部１２２は、前回の定期劣化診断から所定期間が経過した場合に定期劣化診断のタイミングが到来したと判定する。
定期劣化診断のタイミングが到来した場合、寿命診断制御部１２２は、ＦＥＴスイッチ１１１をオンにしてリチウムイオンキャパシタ２０を放電経路２０１に接続する。さらに、寿命診断制御部１２２は、リチウムイオンキャパシタ２０の劣化診断を行うように診断回路１０３を制御する。この制御により、リチウムイオンキャパシタ２０から放電が行われる。リチウムイオンキャパシタ２０から放電された電気は、診断回路１０３を経由して回生ＬＩＣ３０に送られる。これにより、診断回路１０３によってリチウムイオンキャパシタ２０の劣化診断が行われる。また、リチウムイオンキャパシタ２０から放電された電気により、回生ＬＩＣ３０が充電される。
また、寿命診断制御部１２２は、回生ＬＩＣ３０からの放電によるリチウムイオンキャパシタ２０の充電開始の通知を充電制御部１２１から受ける。そして、寿命診断制御部１２２は、回生ＬＩＣ３０の寿命診断を行うように診断回路１０３を制御する。この制御により、診断回路１０３によるリチウムイオンキャパシタ２０の放電を用いた寿命診断が行われる。
バランス放電制御部１２３は、定期的にリチウムイオンキャパシタ２１〜２６のそれぞれの電圧を計測する。ここで、図２では、代表としてリチウムイオンキャパシタ２６からバランス放電制御部１２３へ信号の入力のみを図示しているが、実際には、リチウムイオンキャパシタ２１〜２５のそれぞれからもバランス放電制御部１２３へ信号の入力が行われる。
バランス放電制御部１２３は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６のそれぞれの電圧を比較する。そして、電圧の差が所定値以上となった場合、バランス放電制御部１２３はバランス異常が発生したと判定し、以下の処理を行う。ここでは、一例として、リチウムイオンキャパシタ２５の電圧が高い場合で説明する。バランス放電制御部１２３は、ＦＥＴスイッチ１３１〜１３３の中で、電圧の差が所定値未満となるように電圧が高いリチウムイオンキャパシタ２５に繋がるＦＥＴスイッチ１３２をオンにする。これにより、電圧が高いリチウムイオンキャパシタ２５からバランス調整放電が行われ、リチウムイオンキャパシタ２５の電圧が下がる。このように、バランス放電制御部１２３は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６のそれぞれの電圧が均等になるように制御する。
この場合、リチウムイオンキャパシタ２５から出力された電気は、回生ＬＩＣ３０へ送られ、回生ＬＩＣ３０の充電が行われる。
また、バランス放電制御部１２３は、不足分再充電の実行の通知を充電制御部１２１から受ける。そして、バランス放電制御部１２３は、バランス異常の発生の判定及びバランス調整放電の制御を行う。
バックアップ用放電制御部１２４は、停電などによりストレージ装置１への外部電源からの電力供給が停止した場合、バックアップ用電源の起動の指示をコントローラ１１から受ける。そして、バックアップ用放電制御部１２４は、ＦＥＴスイッチ１１１をオンにする制御を行う。これにより、リチウムイオンキャパシタ２０から放電経路２０１を介してコントローラ１１に電力が供給される。その後、コントローラ１１から外部電源復旧の通知を受けると、バックアップ用放電制御部１２４は、ＦＥＴスイッチ１１１をオフにする。
次に、図３を参照して、本実施例に係る電源装置１０による寿命診断処理の流れについて説明する。図３は、実施例に係る電源装置による寿命診断処理のフローチャートである。ここでは、既にリチウムイオンキャパシタ２０に充電がなされている場合で説明する。
ストレージ１の電源が投入されると、バランス放電制御部１２３は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧を計測し、バランス異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１）。
バランス異常が発生している場合（ステップＳ１：肯定）、バランス放電制御部１２３は、バランス調整放電を行う（ステップＳ２）。その後、処理は、ステップＳ３へ進む。
バランス異常が発生していない場合（ステップＳ１：否定）又はバランス調整放電が完了した場合（ステップＳ２）、充電制御部１２１は、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにし、且つ充電回路１０１に対してＰＷＭ制御を実行し、充電を開始する（ステップＳ３）。
充電回路１０１は、コントローラ１１から充電経路２０２を経由して入力された電気の供給を受ける。そして、充電回路１０１は、供給された電気を定電圧・定電流に変換してリチウムイオンキャパシタ２０へ入力し、リチウムイオンキャパシタ２０に対して定電圧・定電流充電を行う（ステップＳ４）。
その後、充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧が所定値以上となると充電完了と判定し、ＦＥＴスイッチ１１２をオフにして、且つ、充電回路１０１へのＰＷＭ制御を停止して充電を停止する（ステップＳ５）。
その後、定期劣化診断のタイミングが到来すると、寿命診断制御部１２２は、ＦＥＴスイッチ１１１をオンにするとともに、リチウムイオンキャパシタ２０の定期劣化診断の実行を診断回路１０３に指示する(ステップＳ６)。
リチウムイオンキャパシタ２０は、放電経路２０１に対して寿命診断のための寿命診断放電を行う。リチウムイオンキャパシタ２０から放電経路２０１へ放電された電気は、診断回路１０３を経由して、回生ＬＩＣ３０へ入力され、回生ＬＩＣ３０の充電が行われる（ステップＳ７）。
診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０から放電された電気を用いて、リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量を求める。そして、診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量がバックアップ用ＬＩＣ閾値以上か否かを判定する（ステップＳ８）。
リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量がバックアップ用ＬＩＣ閾値未満の場合（ステップＳ８：否定）、診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０の寿命診断の完了を充電制御部１２１へ通知する。充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２０の寿命診断の完了の通知を受けて、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにするとともに、昇圧回路１０４に動作を指示する（ステップＳ９）。さらに、充電制御部１２１は、充電回路１０１に対してＰＷＭ制御を行う。
回生ＬＩＣ３０は、昇圧回路１０４に対して放電を行う。回生ＬＩＣ３０から昇圧回路１０４に対して放電された電気は、昇圧回路１０４、充電経路２０２、充電回路１０１、充電経路２０３及びＦＥＴスイッチ１１２を経由して、リチウムイオンキャパシタ２０へ入力される。これにより、リチウムイオンキャパシタ２０の充電が行われる（ステップＳ１０）。
診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０から放電された電気を用いて、回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量を求める。そして、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の内部抵抗又は静電容量が再生ＬＩＣ閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１１）。
回生ＬＩＣ３０の内部抵抗及び静電容量が再生ＬＩＣ閾値未満の場合（ステップＳ１１：否定）、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の寿命診断の完了を充電制御部１２１へ通知する。充電制御部１２１は、回生ＬＩＣ３０の寿命診断の完了の通知を受けて、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにするとともに、充電回路１０１に対してＰＷＭ制御を行い、リチウムイオンキャパシタ２０に対して不足分の定電流・定電圧充電を行う（ステップＳ１２）。その後、充電制御部１２１は、バランス調整をバランス放電制御部１２３に指示する。
バランス放電制御部１２３は、バランス調整の指示を充電制御部１２１から受ける。そして、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧を計測し、バランス異常が発生していないか否かを判定する（ステップＳ１３）。
バランス異常が発生している場合（ステップＳ１３：否定）、バランス放電制御部１２３は、バランス調整放電を行う（ステップＳ１４）。その後、処理は、ステップＳ１５へ進む。
バランス異常が発生していない場合（ステップＳ１３：肯定）又はバランス調整放電が完了した場合（ステップＳ１４）、充電制御部１２１は、ＦＥＴスイッチ１１２をオンにし、充電回路１０１に対してＰＷＭ制御を実行する。これにより、リチウムイオンキャパシタ２０に対して不足分の定電流・定電圧充電が行われる（ステップＳ１５）。
その後、充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２１〜２６の電圧が所定値以上となると充電完了と判定し、ＦＥＴスイッチ１１２をオフにして、且つ、充電回路１０１へのＰＷＭ制御を停止して充電を停止する（ステップＳ１６）。
そして、寿命診断制御部１２２は、定期診断のタイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ１７）。定期寿命診断のタイミングが到来していない場合（ステップＳ１７：否定）、寿命診断制御部１２２は、定期寿命診断のタイミングが到来するまで待機する。
これに対して、定期寿命診断のタイミングが到来した場合（ステップＳ１７：肯定）、寿命診断制御部１２２は、ステップＳ６へ戻る。ここで、図３のフローチャートには記載していないが、定期寿命診断のタイミング到来までの間に、バランス異常が発生すればバランス放電制御部１２３は、バランス放電を行う。また、リチウムイオンキャパシタ２０の電圧が下がった場合、充電制御部１２１は、リチウムイオンキャパシタ２０を充電するための制御を実行する。
一方、回生ＬＩＣ３０の内部抵抗又は静電容量が再生ＬＩＣ閾値以上の場合（ステップＳ１１：肯定）、診断回路１０３は、回生ＬＩＣ３０の劣化を通知するアラームを発行する（ステップＳ１８）。そして、電源装置１０は、リチウムイオンキャパシタ２０の寿命診断の処理を終了する。
また、リチウムイオンキャパシタ２０の内部抵抗及び静電容量がバックアップ用ＬＩＣ閾値以上の場合（ステップＳ８：肯定）、診断回路１０３は、リチウムイオンキャパシタ２０の劣化を通知するアラームを発行する（ステップＳ１９）。そして、電源装置１０は、リチウムイオンキャパシタ２０の寿命診断の処理を終了する。
操作者は、リチウムイオンキャパシタ２０又は回生ＬＩＣ３０の劣化を通知するアラームを受けた場合、アラームで指摘されたユニットを交換するなどの対処を行う。
以上に説明したように本実施例に係る電源装置は、劣化診断のためにバックアップ用のリチウムイオンキャパシタから放電される電気で回生ＬＩＣを充電する。そして、回生ＬＩＣに溜まった電気は昇圧された再度バックアップ用のリチウムイオンキャパシタに充電される。これにより、劣化診断のための放電による電力消費を抑えることができ、電源装置の電力消費を軽減することができる。
また、アースに対して診断放電を行う場合、抵抗が一定ではなく、定電流放電するための定電流放電回路が用いられる。これに対して、本実施例に係る電源装置は、回生ＬＩＣという一定の負荷に対して放電を行うので、定電流回路を設置しなくてもよくコストやスペースを抑えることができる。
また、バックアップ用のリチウムイオンキャパシタから放電された電気を回生ＬＩＣの充電に回すため、発熱が無くなり、空調電力を低減することができる。
１ ストレージ装置
２ 商用電源
３ サーバ
１０ 電源装置
１１ コントローラ
１２ キャッシュ
１３ ハードディスク
２０〜２６ リチウムイオンキャパシタ
３０ 回生ＬＩＣ
１０１ 充電回路
１０２ 制御部
１０３ 診断回路
１０４ 昇圧回路
１１１，１１２ ＦＥＴスイッチ
１２１ 充電制御部
１２２ 寿命診断制御部
１２３ バランス放電制御部
１２４ バックアップ用放電制御部
１３１〜１３３ ＦＥＴスイッチ
２０１ 放電経路
２０２，２０３ 充電経路

Claims (6)

  1. 複数の第１充電池と、
    複数の前記第１充電池の全体容量より低容量である第２充電池と、
    前記第１充電池の電圧に差がある場合、各前記第１充電池の電圧が等しくなるように各前記第１充電池からバランス放電させ、前記バランス放電された電気で前記第２充電池を充電するバランス放電制御部と、
    前記第１充電池から放電された電気を用いて前記第１充電池の寿命診断を行い、且つ前記寿命診断に用いた電気で前記第２充電池を充電する診断部と、
    前記第２充電池から出力された電気で前記第１充電池を充電する充電部と
    を備えたことを特徴とする電源装置。
  2. 前記第２充電池から出力された電気を昇圧する昇圧部をさらに備え、
    前記充電部は、前記昇圧部により昇圧された電気で前記第１充電池を充電する
    ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記診断部は、前記第１充電池を充電する前記第２充電池から出力された電気を用いて前記第２充電池の寿命診断を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
  4. 前記第１充電池及び前記第２充電池は、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電源装置。
  5. 記憶装置と、
    揮発性メモリを有し、前記揮発性メモリを用いて前記記憶装置を制御する制御部と、
    外部電源からの前記制御部への電力供給が停止した場合、前記制御部へ電力を供給する複数の第１充電池と、
    複数の前記第１充電池の全体容量より低容量である第２充電池と、
    前記第１充電池の電圧に差がある場合、各前記第１充電池の電圧が等しくなるように各前記第１充電池からバランス放電させ、前記バランス放電された電気で前記第２充電池を充電するバランス放電制御部と、
    前記第１充電池から放電された電気を用いて前記第１充電池の寿命診断を行い、且つ前記寿命診断に用いた電気で前記第２充電池を充電する診断部と、
    前記外部電源及び前記第２充電池から出力された電気で前記第１充電池を充電する充電部と
    を備えたことを特徴とするストレージ装置。
  6. 複数の第１充電池の電圧に差がある場合、各前記第１充電池の電圧が等しくなるように各前記第１充電池からバランス放電させ、前記バランス放電された電気で複数の前記第１充電池の全体容量より低容量である第２充電池を充電し、
    前記第１充電池から放電された電気を用いて記第１充電池の寿命診断を行い、且つ前記寿命診断に用いた電気で前記第２充電池を充電し、
    前記第２充電池に蓄えられた電気で前記第１充電池を充電する
    ことを特徴とする電源装置制御方法。
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