WO2012086001A1 - 給電装置および情報処理システム - Google Patents

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WO2012086001A1
WO2012086001A1 PCT/JP2010/072926 JP2010072926W WO2012086001A1 WO 2012086001 A1 WO2012086001 A1 WO 2012086001A1 JP 2010072926 W JP2010072926 W JP 2010072926W WO 2012086001 A1 WO2012086001 A1 WO 2012086001A1
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power supply
power
current
converter
output
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PCT/JP2010/072926
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良樹 弓部
泰幸 工藤
笠井　成彦
俊哉 門山
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株式会社日立製作所
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    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/263—Arrangements for using multiple switchable power supplies, e.g. battery and AC
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12—Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems

Definitions

  • the present invention relates to a power feeding device and an information processing system, and more particularly to a technology for auxiliary power feeding of the power feeding device and the information processing device.
  • Information processing devices such as server devices receive power from the power supply device.
  • Patent Document 1 in a power supply apparatus provided with a plurality of power modules having the same capacity connected in parallel, control is performed to turn off unnecessary power modules according to load conditions, and the power supply apparatus can be efficiently operated. Techniques for operating the are disclosed.
  • power supply devices for information processing devices such as server devices and storage devices are generally equipped with an auxiliary power source for backup.
  • the secondary battery of the auxiliary power source is charged via the bidirectional DC / DC converter, and when the power failure of the power source connected to the disk array system is detected, the direction of the bidirectional DC / DC converter is discharged.
  • a technique for switching to an auxiliary power source by switching to the above is disclosed.
  • FIG. 23 shows the relationship between the power supply efficiency and the power required for the information processing apparatus when the number of units used is increased or decreased.
  • plot 2301 operates one power source
  • plot 2302 operates two power sources
  • plot 2303 operates three power sources
  • plot 2304 operates four power sources
  • a range indicated by an arrow 2305 indicates a range of power that can be supplied by one power source.
  • the reason why the plot 2301 is only in the range indicated by the arrow 2305 is that no more power can be supplied by one power source.
  • it is better to supply the power by reducing the number of power supplies as much as possible.
  • the power required by the information processing apparatus is one power supply from the state in which the power supply is operating. Therefore, when operating two power supplies, the current value supplied per power supply suddenly decreases, resulting in power supply noise that converges the fluctuation after the current is insufficient and the voltage drops. It was found that it causes an instantaneous voltage drop (hereinafter abbreviated as “instantaneous drop”).
  • instantaneous drop since the power required by the information processing apparatus is within the range of one power source indicated by the arrow 2305 from the state where the power source is operating with two power sources, when operating only one power source.
  • the power supply noise that suddenly decreases due to the decrease in the number of currents, the voltage drops, and the voltage of the power supply that is operating to compensate for the shortage of current starts to drop and rises. Found to cause low.
  • the auxiliary power source is also a constant voltage power source, and therefore responds by being dragged by power source noise accompanying a change in the number of operating units. It is difficult to solve the problem and avoid the instantaneous drop.
  • the present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus that performs appropriate auxiliary power supply, that is, power assist.
  • a power supply apparatus includes a plurality of constant voltage power supplies connected in parallel, and an auxiliary power supply that adds current in accordance with a change in output current accompanying a change in the number of operating units of the plurality of constant voltage power supplies. It is characterized by that.
  • An information processing system includes a plurality of constant voltage power supplies connected in parallel, and an auxiliary power supply that adds current in accordance with a change in output current accompanying a change in the number of operating units of the plurality of constant voltage power supplies.
  • a power supply device is provided.
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of a server system provided with a power supply device as an embodiment of an information processing system provided with the power supply device of the present invention.
  • the server system 101 includes a power supply apparatus 100, a network switch 104, a monitoring server apparatus 105, server apparatuses 106a to 106h, and a control module 112.
  • the power supply apparatus 100 includes a power supply unit (Power Supply Unit: PSU) 109a to 109c that is a constant voltage power source, a spare PSU 110, a power assist unit 111 that is an auxiliary power source, an ammeter 114, and a voltmeter 117.
  • PSU Power Supply Unit
  • the specifications such as the rated output of the PSUs 109a to 109c and the spare PSU 110 are all the same. That is, power supplies having substantially the same performance are arranged in the PSUs 109a to 109c and the spare PSU 110.
  • the server devices 106a to 106h include an ammeter 115, a DC / DC converter 107, and a CPU board 108 including a CPU and a memory.
  • the monitoring server device 105 and the control module 112 are described as different devices. However, these functions can be realized by a single device.
  • the server system 101 is realized by rack type IT equipment, and therefore, the network switch 104, PSUs 109a to 110c, 110, server devices 106a to 106h, the monitoring server device 105, and the control module 112 are incorporated in the rack.
  • the server system 101 is supplied with the commercial power supply 102 via a power distribution unit (PDU) 103 having a built-in surge circuit that suppresses noise superimposed on the commercial power supply 102 due to various factors.
  • PDU power distribution unit
  • the client terminal 113 is illustrated as one block for convenience, there are usually a plurality of units, and jobs are submitted to the server system 101, specifically, services, data processing, and data management requests are made. It is a computer that is provided.
  • the network switch 104 connects the client terminal 113 and each block in the server system 101.
  • the network switch 104 and each block are connected by, for example, a LAN cable.
  • the server devices 106a to 106h include a DC / DC converter 107 for generating a power supply voltage used in each block, a CPU board 108 having a CPU and a memory and performing arithmetic processing.
  • the DC / DC converter 107 generates a power supply voltage, for example, V1, V2, V3,... Used for each block in the server devices 106a to h by using a DC power supply, for example, 12V input from the PSU 109.
  • the CPU board 108 executes a job distributed from the monitoring server device 105 described later, for example, data processing. It is assumed that the ammeter 115 can measure the current value flowing into the server devices 106a to 106h from the resistance value of the shunt resistor and the potentials at both ends thereof. Then, the measurement result of the current value is transferred to the monitoring server device 105 via the network switch 104.
  • the current measuring method is not limited to this, and a clamp-type ammeter may be used.
  • the monitoring server device 105 controls activation and shutdown of the plurality of server devices 106a to 106h and the power supply device 100 installed in the server system 101 via the network switch 104. Also, the job input from the client terminal 113 is distributed to the server devices 106a to 106h.
  • the power supply apparatus 100 includes PSUs 109a to 109c serving as AC / DC converters and spare PSUs 110, which are connected in parallel via a bus serving as a power supply bus to the server apparatuses 105 and 106a to h. . It is assumed that the maximum power capacity of the devices in the server system 101 can be supplied with N PSUs, three in this embodiment. In the present embodiment, a spare PSU 110 is further installed, and even if any one of the PSUs 109a to 109c constituting the power supply device fails, the spare PSU 110 is turned on, so that the server system 101 The required maximum power capacity is guaranteed.
  • the control module 112 outputs a PSU operating unit switching notice signal 116 to the power assist unit 111 before switching the number of operating PSUs based on the power prediction data.
  • the operating unit switching notice signal 116 of the PSU includes operating unit information and switching timing information.
  • the power assist unit 111 uses the current provided in the power supply bus for the instantaneous drop that occurs when the number of operating PSUs 109a to c is adjusted in the power supply bus from the power supply apparatus 100 to the server apparatuses 105 and 106a to h. Automatic compensation is performed by supplying power from the power assist unit 111 based on the current value from the total 114. In addition, as another function of the power assist unit 111, when any one of the operating PSUs 109a to 109c fails, the spare PSU 110 is turned on so that the maximum required in the server system 101 is reached.
  • the power capacity is guaranteed, but the operation to the server apparatuses 105 and 106a to h is maintained by the power supply from the power assist unit 111 so that the server apparatus does not go down until the output is stabilized after the standby PSU 110 is turned on. .
  • the voltage value of the power supply bus greatly decreases. Therefore, the voltage drop is detected by the voltmeter 117 and the power assist is turned on.
  • the power supply capacity temporarily exceeding the power supply capacity from the power supply apparatus 100 in the state where the number of operating units is controlled is required, the shortage is supplied from the power assist unit 111. As a result, the data processing can be continued without lowering the processing capability of the server apparatuses 106a to 106h.
  • the current value is measured by the ammeter 114 installed in the power supply bus, and the detected value of the ammeter 114 is the maximum with respect to the current PSU operating number based on the current value and the operating unit information in the PSU operating unit switching notice signal 116.
  • the current value is exceeded, for example, it means that a large number of jobs have been submitted against the power prediction result. In this case, the shortage is compensated by power supply from the power assist unit 111. Details of each power assist operation will be described later.
  • the ammeter 114 can measure the current from the resistance value of the shunt resistor and the potentials at both ends thereof. The current measuring method is not limited to this, and a clamp-type ammeter may be used.
  • the monitoring server device 105 analyzes the current consumption values of the server devices 106a to 106h measured by using the job information or the ammeter 115 provided in each of the server devices 106a to 106h.
  • the power consumption that is, the required power is predicted, and the calculation result is transferred to the control module 112.
  • the power consumption of the devices in the server system 101 other than the server devices 106a to 106h, such as the monitoring server device 105 does not fluctuate so that the number of operating units needs to be controlled.
  • the power required by the server 101 is estimated, it can be added to the power required by the server apparatuses 106a to 106h.
  • an example of the power prediction method performed by the monitoring server device 105 is given below.
  • the monitoring server device 105 When the job information is used, the monitoring server device 105 performs the work contents of the job (workload) input from the client terminal 113 via the network switch 104, specifically, data storage, data read, data Analyze backups.
  • work contents of the job workload
  • the power consumption of each operation in a series of sequences according to the work content for example, the access unit to the HDD and the memory is known in advance, and the total power consumption is estimated from the work content and the data size of the data to be handled. Is possible.
  • the ammeter 115 is, for example, a shunt resistor installed in the power supply input unit of the server devices 106a to 106h, and the resistance value R is known, for example, 1 m ⁇ .
  • the current consumption can be derived by (Va ⁇ Vb) / R.
  • the monitoring server device 105 derives the current consumption at a constant interval t, and performs time series prediction on the current consumption at (t + ⁇ t) based on the time t from the current consumption measurement results at (t ⁇ t) and t. To do.
  • the CPU usage rate (CPU load factor) data of the server devices 106a to 106h may be used instead of using the ammeter 115 to measure the current consumption. It is known that the CPU load factor and the current consumption of the server device have a high correlation, and power prediction is possible even with time series prediction using the CPU load factor.
  • FIG. 2 shows an example of the relationship between the power prediction data input to the control module 112 and the operation number control of the PSUs 109a to 109c to be executed.
  • the capacity of each of the PSUs 109a to 109c and the spare PSU 110 is 100A.
  • the number of operating PSUs is 109a1 and the total current capacity is 100 A.
  • the current consumption is predicted to be 100A or more and less than 200A, two PSUs 109a and b are operated, and the total current capacity is 200A.
  • the current consumption is predicted to be 200 A or more and less than 300 A
  • three PSUs 109 a to 109 c are operated and the total current capacity is 300 A.
  • the spare PSU 110 serves as a backup when any of the active PSUs 109a to 109c fails, and is not normally operated.
  • the number of operating units is controlled based on the prediction of current consumption, that is, the prediction of power consumption. Thereby, the power supply efficiency of the power supply apparatus 100 is improved by setting the minimum number of operating PSUs necessary for power supply.
  • FIG. 3 is a diagram showing power prediction when time is plotted on the horizontal axis, and operating states of the three PSUs 109a, 109b, 109c and the standby PSU 110.
  • the power capacity is set so that the maximum amount of power in the rack can be supplied by three PSUs, and the remaining one spare PSU 110 is used as a backup when one of the active PSUs 109a to 109c fails. Normally, do not operate.
  • FIG. 3 when the predicted power consumption increases and approaches the maximum power capacity in the rack 101, all three PSUs 109a-c are operated and should be less than 66% of the maximum power.
  • two PSUs 109a and 109b are operated, and if less than 33% of the maximum power, one PSU 109a is operated.
  • the PSU that is not operated is shifted to a standby mode in which the power of some circuits is turned off or a power off mode in which the power of all circuits is turned off.
  • FIG. 4 is a diagram showing a block configuration of the power assist unit 111.
  • the power assist unit 111 includes a second DC / DC converter 401, a capacitor 402, a first DC / DC converter 403, a current balancer 404, a charge control device 405, and an ammeter 406.
  • the capacitor 402 is an electric double layer capacitor, and the charging voltage is 30V.
  • the type of capacitor is not limited to this, and a storage battery such as Li ion or Ni hydrogen may be used instead of the capacitor.
  • the second DC / DC converter 401 and the charging control device 405 are blocks related to charging of the capacitor 402, and the second DC / DC converter 401 is a voltage for charging the capacitor 402 from the power supply bus.
  • the converter performs a conversion, boosts and converts the voltage of the power supply bus, for example, 12V to a capacitor charging voltage, for example, 30V, and charges the capacitor 402.
  • the charge control device 405 outputs the output of the second DC / DC converter 401. Is turned on / off, and the charging operation to the capacitor 402 is controlled.
  • the first DC / DC converter 403 and the current balancer 404 are blocks related to the discharge from the capacitor 402.
  • the first DC / DC converter 403 performs voltage conversion in order to discharge from the capacitor 402 to the power supply bus.
  • the output voltage of the capacitor 402 for example, a voltage of 20 to 30 V, is reduced and supplied to the power supply bus.
  • the output of the first DC / DC converter 403 is controlled by the current balancer 404.
  • the current balancer 404 is based on the ammeter 114 and the voltmeter 117 installed in the power supply bus, the ammeter 406 installed in the output bus of the capacitor, and the PSU operating unit switching notice signal 116 output from the control module 112. Then, the output of the first DC / DC converter 403 is turned on to perform power assist described later. When the power assist ends, the power assist is stopped by turning off the output of the first DC / DC converter 403. Since the capacitor 402 needs to be charged / discharged independently, the current balancer 404 and the charge control device 405 transmit / receive signals to / from each other, and output of the first DC / DC converter 403 is required when power assist is required.
  • the output of the second DC / DC converter 401 is turned off, the power assist is not required, and when the charge amount of the capacitor is not sufficient, the output of the first DC / DC converter 403 is turned off.
  • the output of the DC / DC converter 401 is turned on to prioritize charging of the capacitor. Thereby, it is not necessary to charge and discharge efficiently, and to make the capacitor used for the auxiliary power supply unnecessarily large, and the auxiliary power supply can be reduced in size.
  • the current balancer 404 will be described later. Note that the ammeters 114 and 406 can measure current from the resistance value of the shunt resistor and the potentials at both ends thereof.
  • the current measuring method is not limited to this, and a clamp-type ammeter may be used.
  • the output voltage of the second DC / DC converter 401 is 30 V and the input voltage of the first DC / DC converter 403 is 20 to 30 V.
  • the second DC / DC converter 401 The voltage may be boosted and charged by the first DC / DC converter 403 and discharged by the first DC / DC converter 403.
  • the capacitor used for charging is reduced in size,
  • a large auxiliary power capacity can be obtained. Therefore, it is possible to reduce the size of the power assist unit 111 that is an auxiliary power source and to secure a sufficiently large capacity as the auxiliary power source.
  • the power assist unit 111 supplies power from the power supply apparatus 100 in order to avoid a voltage drop that occurs when switching the number of operating PSUs, or to avoid a voltage drop that occurs when one of the PSUs 109a to 109c breaks down. It functions to make up for the shortage of power when temporarily exceeding the capacity is required.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the current balancer 404 in the power assist unit 111.
  • the current balancer 404 includes an adder circuit 501, a current value holding unit 502, and a set voltage calculation unit 503. Further, the inside of the first DC / DC converter 403 is also shown.
  • the first DC / DC converter 403 is a PWM (Pulse Width Modulation) type DC / DC converter, and includes a PWM control unit 505 and a switching circuit 506.
  • the set voltage calculation unit 503 calculates the set voltage of the output of the first DC / DC converter 403, and transmits the result to the PWM control unit 505.
  • the PWM control unit 505 controls the duty ratio of the switching circuit 506 at the subsequent stage according to the set voltage transmitted from the set voltage calculation unit 503.
  • the operation of the current balancer circuit 404 will be described with reference to FIG.
  • the control module 112 transmits a PSU operating number switching notice signal 116 to the current value holding unit 502 and the set voltage calculating unit 503 in the current balancer 404.
  • the current value holding unit 502 measures the current value of the power supply bus before the PSU operating unit switching is performed by the ammeter 114, and holds the value.
  • the set voltage calculation unit 503 turns on the output of the first DC / DC converter 403 by a timer for a predetermined time for avoiding the instantaneous drop, for example, 400 milliseconds, and current flows from the capacitor. It can be so. While the timer is on, the PSU operating number is actually switched.
  • the ammeter 114 measures the current value of the power supply bus
  • the ammeter 406 measures the output current value of the capacitor
  • the measured values are input to the adding circuit 501 and the measured values of both currents are added.
  • the set voltage calculation unit 503 acquires the addition value of both currents and the current value before switching the number of operating PSUs held by the current value holding unit 502. Since the number of operating PSUs is adjusted based on power prediction and the number of operating units is switched with sufficient time, the current value is large if the time is short before and after switching the number of operating units. Ideally there should be almost no change.
  • the set voltage calculation is performed based on a control method such as PID control so as to suppress the added value of the current value of the power supply bus and the current value from the capacitors from the current value measured by the ammeter 114 before switching the number of operating units.
  • the unit 503 determines a set voltage for the output of the first DC / DC converter 403. That is, the power assist unit 111 performs control so that the added value of the current value of the power supply bus and the current value from the capacitor maintains the current value measured by the ammeter 114 before switching the number of operating units.
  • the set voltage calculation unit 503 turns on the first DC / DC converter 403, the set voltage is set to be lower than 12V of the output voltage of the power supply apparatus 100, for example, 11V, Control in which the set voltage calculation unit 503 increases the set voltage of the output of the first DC / DC converter 403 when the added value is lower than the current value measured by the ammeter 114 before switching the number of operating units, that is, switching Control is performed to increase the duty ratio of the circuit 506 and increase the supply of current from the capacitor 402 to the power supply bus.
  • the power assist unit 111 controls the set value of the output voltage of the first DC / DC converter 403 so as to compensate the current that is insufficient due to the instantaneous drop with the current from the capacitor 402, that is, the duty of the switching circuit. Control the ratio to avoid dip.
  • the power assist unit 111 controls the set value of the output voltage of the first DC / DC converter 403 according to the fluctuation of the current supplied from the PSU, that is, the duty ratio of the switching circuit 506. Adds current by performing current control by control, and avoids voltage drop. Thereby, the stable operation
  • the voltage value of the power supply bus is measured by the voltmeter 117, and the voltage drop (for example, 10%) is detected by the set voltage calculation unit 403. Then turn on the power assist.
  • the PSU operating number switching notice signal 116 transmitted from the control module 112 to the current balancer 404 in the power assist unit 111 also includes information on the number of operating PSUs.
  • Information on the number of operating units and the detected current value of the power supply bus by the ammeter 114 are input to the set voltage calculation unit 503.
  • the set voltage calculation unit 503 calculates the maximum current value in the current operating number from the operating number information, and compares the maximum current value with the detected current value of the power supply bus. If the detected current value of the power supply bus exceeds the maximum current value in the current operating number, the output of the capacitor is turned on and power assist is performed.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the operating state of the three PSUs 109a, 109b, and 109c and the spare PSU 110 when time is plotted on the horizontal axis.
  • a plot 601 is a time-dependent waveform of current, and a plot 602 is an assist current.
  • the arrow 603 indicates the power assist output ON period when the PSU operating unit switching notice signal 116 is issued.
  • the first PSU is operating, and the number of operations is increased to 2 based on the power prediction that the load will increase. Compensation is provided by assist from 111.
  • the control module 112 When power is predicted to increase when the load is increased when one PSU is operating, the control module 112 outputs the PSU operating number switching signal 116 in FIG. 5 at the timing indicated by the arrow 603 before switching the operating number. To do. Thereafter, a period in which the output of the first DC / DC converter 403 described above indicated by an arrow 604 is turned on by a timer is provided.
  • FIG. 7 shows the time of the PSU output voltage when the power assist by the power assist unit 111 is not performed and when the power assist unit 111 performs when switching from the state where one PSU is operated as shown in FIG. It is the figure which showed the change.
  • the number of operating PSUs increases from one to two, resulting in a decrease in the current value supplied per PSU, resulting in insufficient current and voltage. After the decrease, the fluctuations converge. This fluctuation, that is, noise causes a momentary drop.
  • FIG. 8 shows the temporal change of the PSU output voltage when the power assist by the power assist unit 111 is not performed and when the power assist is performed when switching from the state where two PSUs are operated to the state where one PSU is operated.
  • FIG. 8 shows the temporal change of the PSU output voltage when the power assist by the power assist unit 111 is not performed and when the power assist is performed when switching from the state where two PSUs are operated to the state where one PSU is operated.
  • FIG. 8 shows the temporal change of the PSU output voltage when the power assist by the power assist unit 111 is not performed and when the power assist is performed when switching from the state where two PSUs are operated to the state where one PSU is operated.
  • FIG. 8 shows the temporal change of the PSU output voltage when the power assist by the power assist unit 111 is not performed and when the power assist is performed when switching from the state where two PSUs are operated to the state where one PSU is operated.
  • FIG. 8 shows the temporal change of the PSU output voltage when the power assist
  • the power assist compensates for the transient shortage of the current, so that the waveform as shown in plot 802 is suppressed and stable without imposing an excessive load on the PSU. Voltage waveform can be obtained, and instantaneous voltage drop can be avoided.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the operating state of the three PSUs 109 a, 109 b, 109 c and the standby PSU 110 when time is plotted on the horizontal axis, and a region 901 is a portion for power assist by the power assist unit 111.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of the operating state of FIG.
  • a plot 1101 shown in FIG. 11 is a plot of time on the horizontal axis and power value on the vertical axis for the example of the operating state of FIG. 9, plot 1102 is the output power of the failed PSU 109c, and plot 1103 is the power assist.
  • the output power of the first DC / DC converter 403 in the unit 111, the plot 1104 is the output power of the standby PSU 110, the time 1105 is the time when the PSU 109 c fails and the time 1106 is the first DC / DC converter 403 in the power assist unit 111.
  • the time 1107 is the time when the server apparatus is down due to the failure of the PSU 109c
  • the time 1108 is the time when the output of the first DC / DC converter 403 in the power assist unit 111 is turned off.
  • Reference numeral 1109 denotes a time when the spare PSU 110 is turned on.
  • the voltage value of the power supply bus is measured by the voltmeter 117 in FIG. 5, and the voltage drop (for example, 10%) is set by the set voltage calculation unit 503. ) Is detected and power assist is turned on. If the time 1106 when the output of the first DC / DC converter 403 is turned on is earlier than the time 1107 when the server apparatus is down, even if the PSU 109c breaks down, the server apparatus does not go down and can maintain the operating state. .
  • the power assist unit 111 Since it takes time until the output is stabilized after the standby PSU 110 is turned on, the power assist unit 111 turns on the standby PSU 110 while the power assist unit 111 performs power assist. By continuing the assist, stable operation of the server system 101 can be ensured.
  • FIG. 12 is a plot of time on the horizontal axis and power on the vertical axis.
  • Plot 1201 shows the actual power supply at a certain time by adjusting the power supply capacity of the power supply device, here the number of operating PSUs 109a to c.
  • the plot 1202 represents the power required for the data processing of the server device, and the plot 1203 represents the assist power amount supplied by the power assist unit 111.
  • FIG. 12 it is assumed that a certain number of PSUs are operating by adjusting the number of operating PSUs 109a to 109c based on the power prediction data, and the power supply capacity at that time is shown by a plot 1201.
  • the plot 1202 that is the power required by the server device temporarily exceeds the plot 1201 that is the power supply capability.
  • the PSU that is not in operation is newly turned on, but this is an unexpected behavior of power prediction, and thus adjustment of the number of operating units may not work well.
  • the time for exceeding the power supply capability plot 1201 is short, even if the PSU is turned on again, it must be turned off immediately. Thus, the PSU is frequently turned on / off in this way. Since it affects the lifetime of itself, it is not preferable.
  • the processing capability of the CPU board 108 in the server device is temporarily increased. This is dealt with by, for example, lowering the processing clock.
  • the operating unit information and the current value of the power supply bus are input to the set voltage calculation unit 503.
  • the setting voltage calculation unit 503 calculates the maximum current value in the current operating unit from the operating unit information, and the maximum current value and the power supply bus The detected current values are compared, and if the maximum current value is exceeded, power assist is performed by turning on the output of the capacitor.
  • the above-described technology for limiting the processing capability of the CPU board 108 and the power assist technology by the power assist unit 111 can be used in combination. As a result, the number of installed server devices can be increased without changing the capacity of the power supply device, and the cost can be reduced by reducing the capacity of the power supply device while maintaining the number of installed server devices.
  • the number of server devices mounted on the rack has been described as eight. However, the number may be increased or decreased. Furthermore, a system that controls the number of operating server apparatuses 106a to 106h according to the amount of jobs to be input may be used. Other than the server device, for example, an information processing system in which a storage device is installed in a rack may be used. Further, although the number of PSUs 109a to 109c is three and the number of spare PSUs 110 is one, these may be increased or decreased.
  • the number of operating server devices is fixed, and the number of PSUs is changed according to the CPU load factor.
  • the number of server device operations is suppressed according to the CPU load factor.
  • the power may be reduced and the number of PSUs operating on the power may be controlled.
  • the output voltage of the AC / DC converter constituting the PSU has been described as 12V
  • the voltage level may be adjusted to a DC voltage used in a load, for example, an IT device, and is not limited to 12V.
  • the AC power input to the rack has been described as being 100 V. However, it may be 200 V, or even if it is a DC power source, the PSUs 109 a to c and the spare PSU 110 of this embodiment may be replaced with DC / DC converters. .
  • a rack mount type server system assuming a data center has been described as an example.
  • a plurality of PSUs are mounted, and mode switching is performed so that the operating state of the PSUs is set to a standby mode or a power-off mode.
  • Any device that can be equipped with a function can be applied to devices other than a rack mount type server system.
  • the configuration of the power feeding system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention in that the ammeter 114 in each power supply bus is not required by using the ammeter 115 in each server device. The cost is reduced. Therefore, in the second example of the present invention, the configuration in the power assist unit, particularly the configuration of the current balancer, is changed with respect to the first example of the present invention shown in the first embodiment.
  • the power assist output voltage setting means for avoiding the instantaneous drop that occurs when switching the number of operating PSUs is different from that of the first embodiment.
  • an ammeter here, it is assumed that the current can be measured from the resistance value of the shunt resistor and the potential at both ends thereof
  • the current measurement method is not limited to this.
  • the current balancer 404 in the power assist unit 111 measures the current value from the ammeter 114 installed in the power supply bus, detects the shortage of the current value, Based on this, the output of the first DC / DC converter 403 is turned on, and the power assist amount is determined by adjusting the output voltage. Then, if the voltage drop is avoided by the power assist, the current value does not decrease. Therefore, the power assist is stopped by turning off the output of the first DC / DC converter 403.
  • FIG. 13 is a configuration diagram according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a block configuration diagram of the power assist unit 111 in FIG. 13
  • FIG. 15 is a block diagram of the current balancer 404 in FIG.
  • a block 1501 is a current value comparison unit.
  • the ammeter installed in the power supply bus is not required and the cost is reduced. Instead, the ammeter 115 installed in the server apparatuses 106a to 106h is used.
  • the ammeter 115 installed in the server apparatuses 106a to 106h is for creating power prediction data that is used as a basis for adjusting the number of operating PSUs 109a to 109c.
  • the monitoring server apparatus 105 includes job information or ammeters.
  • the power consumption value of each server device measured using 115 is analyzed, the power consumed by each server device is predicted, and the calculation result is transferred to the control module 112.
  • the control module 112 adjusts the number of operating PSUs 109a to 109c based on the calculation result.
  • the ammeter 115 is used as an input to the power assist unit 111. Specifically, the current value measured using the ammeter 115 of the server devices 106 a to 106 h is transmitted to the monitoring server device 105 via the network switch 104, and the monitoring server device 105 measures using the ammeter 115.
  • the current consumption values of the server devices are summed to obtain the current value flowing through the power supply bus, and the result is transferred to the control module.
  • the control module transmits the calculation result of the current value to the current balancer 404 in the power assist unit 111.
  • the control module 112 transmits a PSU operating number switching notice signal 116 to the current value holding unit 502 and the set voltage calculating unit 503 in the current balancer 404 before actually switching the number of operating PSUs based on the power prediction result.
  • the set voltage calculator 503 turns on the output of the first DC / DC converter 403 so that a current can flow from the capacitor.
  • the current value holding unit 502 holds a current value corresponding to the current value flowing in the power supply bus received from the control module 112. Thereafter, the actual number of PSUs is switched after a short time.
  • the current value received from the control module 112 and the current value before switching the PSU operating number held in the current value holding unit 502 are input to the current value comparing unit 1501, and the magnitude comparison is performed. Input to the set voltage calculator 503.
  • the set voltage calculation unit 503 increases the set value of the output voltage of the first DC / DC converter 403 if the current value received after switching is smaller than the current value before switching the PSU operating number, and received after switching. If the current value is larger than the current value before switching the PSU operating number, the output voltage of the first DC / DC converter 403 is decreased to balance the PSU current and the assist current.
  • the set voltage calculation unit 503 determines the set voltage of the output of the first DC / DC converter 503 so that the fluctuation of the current value can be suppressed in the time before and after switching. To do.
  • the configuration diagram according to this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the above description, and thus the description thereof is omitted here. Further, the details of the operation number adjustment operation of the PSUs 109a to 109c and the power assist operation of the power assist unit 111 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • the ammeter 115 in the server devices 106a to 106h used for power prediction for adjusting the number of operating units of the PSUs 109a to 109c is used for measuring the current value of the power supply bus, so that it is installed in the power supply bus.
  • the ammeter 114 that has been used can be eliminated, and the cost can be reduced.
  • the third embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention in that the power assist unit 111 that performs power assist has the same shape as the server devices 106a to 106h, and the server devices 106a to 106h are mounted. By mounting at any position, high reliability is achieved by introducing a power assist unit without changing the shape of the rack.
  • FIG. 16 is a configuration diagram according to the third embodiment of the present invention, which includes a server-type power assist unit 1601.
  • FIG. 17 is a diagram showing a block configuration in server-type power assist unit 1601 in FIG. 16, in which input to second DC / DC converter 401, that is, charging to capacitor 402, and first DC / DC The output of the DC converter 403, that is, the power assist from the capacitor is performed by sharing the same connector to the power supply bus.
  • the power assist unit 111 is a server power assist unit 1601 having the same shape as the server device, and the server power assist unit 1601 is mounted at the position where the server device 106h is mounted.
  • the ammeter 115 of the mounted server devices 106a to 106g (in this case, the current can be measured from the resistance value of the shunt resistor and the potential at both ends thereof.
  • the current measuring method is not limited to this, and the clamp type
  • the current value measured using the ammeter may be transmitted to the monitoring server device 105 via the network switch 104, and the monitoring server device 105 may measure each server device measured using the ammeter 115.
  • the current consumption value is summed to obtain the current value flowing in the power supply bus, and the result is transmitted to the current balancer 404 in the server type power assist unit 1601 via the network switch 104.
  • the current balancer 404 increases or decreases the set voltage of the output of the first DC / DC converter 403 by the operation of the current balancer 404 similar to that of the second embodiment based on the calculation result of the received current value, thereby connecting to the power supply bus. Assist power is supplied. Then, if the voltage drop is avoided by the power assist, the current value does not decrease. Therefore, the power assist is stopped by turning off the output of the first DC / DC converter 403.
  • the configuration diagram according to this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the above description, and thus the description thereof is omitted here.
  • the details of the operation number adjustment operation of the PSUs 109a to 109c and the power assist operation of the power assist unit 111 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
  • the number of server devices that can be mounted on the rack is described as eight. However, the number may be increased or decreased. Furthermore, a system that controls the number of operating server apparatuses 106a to 106h according to the amount of jobs to be input may be used.
  • one server type power assist unit 1601 is mounted at the position of the server device 106h shown in FIG. 1, but the number is not limited to the number and position of the server device 106a.
  • the server type power assist unit 1601 may be mounted in more than one position, but if the number of server type power assist units 1601 is increased, the power that can be assisted increases. However, on the other hand, the number of server devices that can be mounted is reduced, so it is necessary to use it according to the application.
  • the power assist unit 111 that performs power assist has the same shape as the server devices 106a to 106h, and is mounted at any of the positions where the server devices 106a to 106h are mounted. High reliability can be realized by introducing a power assist unit without changing the power.
  • the fourth embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention in that the power assist unit 111 that performs power assist has the same shape as the PSUs 109a to 110c and the spare PSU 110, and the positions where the PSUs 109a to 109c are mounted. By mounting on either of these, high reliability can be achieved by introducing a power assist unit without changing the shape of the rack.
  • FIG. 18 is a block diagram according to the fourth embodiment of the present invention, and a block 1801 is a PSU type power assist unit.
  • the power assist unit 111 is a PSU type power assist unit 1801 having the same shape as the PSU, and the PSU type power assist unit 1801 is mounted at the position where the PSU 109c is mounted.
  • the ammeters 115 of the server devices 106a to 106h (here, it is assumed that the current can be measured from the resistance value of the shunt resistor and the potentials at both ends thereof, but the current measurement method is not limited to this and is a clamp-type current system). May be transmitted to the monitoring server device 105 via the network switch 104, and the monitoring server device 105 calculates the current consumption value of each server device measured using the ammeter 115.
  • the control module 112 transmits a current value to the current balancer 404 in the PSU type power assist unit 1801.
  • the current balancer 404 determines the power assist amount by increasing / decreasing the set voltage of the output of the first DC / DC converter 403 by the operation of the current balancer 404 similar to that of the second embodiment based on the calculation result of the received current value. To do. Then, if the instantaneous drop is avoided by the power assist, the current value does not decrease, so the power assist is stopped by turning off the output of the first DC / DC converter 403.
  • FIG. 19 is a diagram showing a block configuration in the PSU type power assist unit 1801 in FIG. 18, and a block 1901 is an AC / DC converter.
  • a commercial power source 102 for example, AC 100 V is input to the PSU type power assist unit 1801 via the PDU 103.
  • the AC / DC converter 1901 and the charging control device 405 are blocks related to charging of the capacitor 402.
  • the AD / DC converter 1901 charges the capacitor 402 with a capacitor charging voltage, for example, 30 V, and the charging control device 405 includes The output of the AD / DC converter 1901 is turned on / off, and the charging operation to the capacitor 402 is controlled.
  • the first DC / DC converter 403 and the current balancer 404 are blocks related to discharging from the capacitor, and the first DC / DC converter 403 performs voltage conversion to discharge from the capacitor 402 to the power supply bus.
  • the output voltage of the capacitor 402 for example, a voltage of 20 to 30 V is converted into a set voltage from a current balancer 404 described later, and the current balancer 404 performs control described later.
  • the current value is received from the module 112, and the power assist amount is determined by increasing or decreasing the set voltage of the output of the first DC / DC converter 403 by the operation of the current balancer 404 similar to that of the second embodiment.
  • the power assist is stopped by turning off the output of the first DC / DC converter 403. Since the capacitor 402 needs to be charged / discharged independently, the current balancer 404 and the charge control device 405 transmit / receive signals to / from each other, and output of the first DC / DC converter 403 is required when power assist is required. Is turned on, the output of the AC / DC converter 1901 is turned off, no power assist is required, and when the charging power of the capacitor is not a sufficient amount, the output of the first DC / DC converter 403 is turned off, and the AC / DC conversion is performed. The output of the unit 1901 is turned on to give priority to the charging of the capacitor.
  • the configuration diagram according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the above description, and thus the description thereof is omitted here. Since the operation number adjustment operation of the PSUs 109a to 109c is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
  • two PSUs 109a and 109b are provided, and a spare PSU 110 that is activated only when one of the two PSUs 109a and 109b fails, and a PSU type power assist unit 1801 is provided at the position 109c.
  • the number of PSU type power assist units is not limited to the number and position of the PSU type power assist units.
  • the PSU type power assist unit 1801 may be mounted at any position of the PSUs 109a to 109c and the spare PSU 110
  • the number of mold power assist units 1801 may be more than one. Also, the number and position of PSUs and spare PSUs are not limited to this configuration.
  • the power assist unit 111 that performs power assist has the same shape as the PSUs 109a to c and the spare PSU 110, and is mounted at any position where the PSUs 109a to 109c and the spare PSU 110 are mounted. High reliability can be realized by introducing a power assist unit without changing the shape of the power assist unit.
  • the configuration of the power feeding system according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 20, 21, and 22.
  • the fifth embodiment of the present invention is different from the ammeter 114 installed in the power supply bus in the first embodiment of the present invention and the ammeter 406 installed in the output of the capacitor in the power assist unit 111.
  • the fifth embodiment of the present invention is a configuration in which the configuration in the power assist unit, particularly the configuration of the current balancer, is changed with respect to the first embodiment of the present invention shown in the first embodiment.
  • the power assist output voltage setting means for avoiding the instantaneous drop that occurs when switching the number of operating PSUs is different from that of the first embodiment.
  • an ammeter here, it is assumed that the current can be measured from the resistance value of the shunt resistor and the potential at both ends thereof
  • the current measurement method is not limited to this.
  • the current balancer 404 in the power assist unit 111 measures the current value from the ammeter 114 installed in the power supply bus, detects the shortage of the current value, Based on this, the output of the first DC / DC converter 403 is turned on, and the power assist amount is determined by adjusting the set value of the output voltage. Then, if the voltage drop is avoided by the power assist, the current value does not decrease. Therefore, the power assist is stopped by turning off the output of the first DC / DC converter 403.
  • FIG. 20 is a configuration diagram according to the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a block configuration diagram of the power assist unit 111 in FIG. 20
  • FIG. 22 is a block diagram of the current balancer 404 in FIG.
  • a block 1501 is a current value comparison unit.
  • the ammeter 114 installed at the power supply bus and the ammeter 406 installed at the output of the capacitor are not necessary, and instead the ammeter 2001 is installed at the output of the power supply apparatus 100, The number of necessary ammeters is reduced to reduce the cost.
  • the output current value of the power feeding device 100 detected by the ammeter 2001 is transmitted to the current balancer 404 in the power assist unit 111.
  • the control module 112 transmits a PSU operation number switching notice signal 116 to the current value holding unit 502 and the set voltage calculation unit 503 in the current balancer 404 before actually switching the number of PSU operations based on the power prediction result.
  • the set voltage calculator 503 turns on the output of the first DC / DC converter 403 so that a current can flow from the capacitor.
  • the current value holding unit 502 holds the output current value of the power feeding device detected by the ammeter 2001. Thereafter, the actual number of PSUs is switched after a short time.
  • the output current value of the power supply apparatus 100 detected by the ammeter 2001 and the current value before switching the number of operating PSUs held by the current value holding unit 502 are input to the current value comparing unit 1501, and the magnitude comparison is performed.
  • the result is input to the set voltage calculation unit 503.
  • the set voltage calculation unit 503 if the current value received after switching is smaller than the current value before switching the number of operating PSU units, the first DC / DC converter 403 The output set voltage is increased, and if the current value received after switching is larger than the current value before switching the number of operating PSU units, the output set voltage of the first DC / DC converter 403 is decreased to reduce the PSU current. And assist current balance.
  • the set voltage calculator 503 sets the set voltage of the output of the first DC / DC converter 403 so that the fluctuation of the current value can be suppressed in the time before and after switching. decide.
  • the configuration diagram according to this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the above description, and thus the description thereof is omitted here. Further, the details of the operation number adjustment operation of the PSUs 109a to 109c and the power assist operation of the power assist unit 111 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • the present invention can be applied and meets the conditions. If there is, it can be applied in a wide range.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Power supply apparatus, 101 ... Server system, 102 ... Commercial power supply, 103 ... PDU, 104 ... Network switch, 105 ... Monitoring server apparatus, 106a-h ... Server apparatus, 107 ... DC / DC converter, 108 ... CPU board, 109a to c ... PSU, 110 ... spare PSU, 111 ... power assist unit, 112 ... control module, 113 ... client terminal, 114 ... ammeter, 115 ... ammeter, 116 ... PSU operation number switching notice signal, 117 ... voltmeter , 301 ... power prediction, 401 ... second DC / DC converter, 402 ... capacitor, 403 ...
  • first DC / DC converter 404 ... current balancer, 405 ... charge control device, 406 ... ammeter, 501 ... Addition circuit, 502 ... current value holding unit, 503 ... set voltage calculation unit, 504 ... capacitor output current, 05 ... PWM control unit, 506 ... switching circuit.

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Abstract

　複数台の電源を有する給電装置において、給電効率を向上するために行う負荷に応じた動的稼動台数切り替え制御の際に生じる瞬低に対して、適切な補助給電、すなわち電力アシストを行う補助給電機能を提供する。本発明の給電装置は、並列に接続されている複数台の定電圧電源と、該複数台の定電圧電源の稼働台数の変化に伴う出力電流の変動に応じて電流を足す補助電源とを備えることを特徴とする。

Description

給電装置および情報処理システム
　本発明は、給電装置と情報処理システムに関し、特に給電装置と情報処理装置の補助給電の技術に関する。
　サーバ装置などの情報処理装置は給電装置から電力供給を受ける。特許文献１には、複数の、並列接続されている同一容量の電源モジュールを設けた給電装置において、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い、効率の良い状態で給電装置を動作させる技術が開示されている。
　また、サーバ装置、ストレージ装置などの情報処理装置の給電装置には、バックアップ用の補助電源が一般に備えられている。特許文献２には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して補助電源の二次電池に蓄電し、ディスクアレイシステムに接続されている電源の停電を検出すると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの向きを放電に切り替えることで、補助電源に切り替える技術が開示されている。
特開平９－２０４２４０号公報 特開２００７－６８３３８号公報
　本願の発明者等は、サーバ装置などの情報処理装置に接続する給電装置として、複数の電源を並列に動作させて、必要に応じて稼働させる電源の台数を増減させる給電装置を検討した。図２３に検討に用いた、台数を増減させたときの給電効率と情報処理装置に必要とされる電力の関係を示した。プロット２３０１が１台の電源を稼働させた場合、プロット２３０２が２台の電源を稼働させた場合、プロット２３０３が３台の電源を稼働させた場合、プロット２３０４が４台の電源を稼働させた場合の給電効率である。矢印２３０５で示した範囲は電源１台で供給できる電力の範囲を示している。プロット２３０１が矢印２３０５で示した範囲にしかプロットが無いのは、電源１台ではそれ以上の電力供給ができないからである。プロット２３０１～２３０４から分かるように、同じ電力を供給するのであれば、可能な限り電源の台数を少なくして電力を供給した方が良いことが分かる。
　ここで、可能な限り電源の台数を少なくして電力を供給しようとして電源の台数を制御する際、例えば電源１台で稼働させていた状態から、情報処理装置が必要とする電力が電源１台分を超えるため、電源２台を稼働させる際には、突然電源１台当りで供給する電流値が減少する結果、電流が不足し電圧が低下した後に、その変動が収束する電源ノイズが発生し、瞬時電圧低下（以下、瞬低と略す）を引き起こすことを見出した。また逆に、例えば電源２台で稼働させていた状態から、情報処理装置が必要とする電力が矢印２３０５で示した電源１台分の範囲内に収まるため、電源１台のみを稼働させる際には、突然台数が減ったことにより電流が不足して、電圧も降下し、さらに不足分の電流を補おうとして稼働している電源の電圧が降下から上昇に転ずるという電源ノイズが発生し、瞬低を引き起こすことを見出した。
　ここで、特許文献２に記載の補助電源に切り替える技術を適用しても、補助電源も定電圧電源であるために稼働台数の変化に伴う電源ノイズに引きずられて応答してしまうため、電源ノイズを解消して瞬低を回避することが困難である。
　本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、適切な補助給電、すなわち電力アシストを行う給電装置を提供することを目的とする。
　本発明の給電装置は、並列に接続されている複数台の定電圧電源と、該複数台の定電圧電源の稼働台数の変化に伴う出力電流の変動に応じて電流を足す補助電源とを備えることを特徴とする。
　本発明の情報処理システムは、並列に接続されている複数台の定電圧電源、および該複数台の定電圧電源の稼働台数の変化に伴う出力電流の変動に応じて電流を足す補助電源を有する給電装置を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、過渡的に足りなくなる電流を補うことができ、瞬低を回避することができる。
本発明の給電装置および情報処理システムの実施例に係る構成図である。 電力予測データとＰＳＵ稼動台数制御の関係の一例である。 電力予測とＰＳＵ稼動状態の時間変化の一例を示した図である。 本発明の給電装置の実施例における電力アシストユニット内のブロック図である。 本発明の給電装置の実施例における電力アシストユニット内の電流バランサの構成の一例を示した図である。 ＰＳＵ稼動状態の時間変化と電力アシストの一例を示した図である。 ＰＳＵの出力状態を示す図である。 ＰＳＵの出力状態を示す図である。 ＰＳＵ稼働状態の時間変化の一例を示した図である。 ＰＳＵ稼動状態の時間変化の一例を示したブロック図である。 ＰＳＵが１台故障して、予備ＰＳＵがオンするまでの電力アシストの様子を示した図である。 給電装置からの給電能力を上回ったときの電力アシストを示す図である。 本発明の第２の実施例に係る構成図である。 本発明の第２の実施例における電力アシストユニット内のブロック図である。 本発明の第２の実施例における電力アシストユニット内の電流バランサのブロック図である。 本発明の第３の実施例に係る構成図である。 本発明の第３の実施例におけるサーバ型電力アシストユニット内のブロック図である。 本発明の第４の実施例に係る構成図である。 本発明の第４の実施例におけるＰＳＵ型電力アシストユニット内のブロック図である。 本発明の第５の実施例に係る構成図である。 本発明の第５の実施例における電力アシストユニット内のブロック図である。 本発明の第５の実施例における電力アシストユニット内の電流バランサのブロック図である。 電源の稼働台数を増減変更したときの給電効率を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、データセンタ等で導入されるラックマウントサーバを例に採り、図面を参照しながら説明する。
　　　（実施の形態１）
　図１に、本発明の給電装置を備えた情報処理システムの実施例として、給電装置を備えたサーバシステムの実施例の構成図を示す。サーバシステム１０１は、給電装置１００、ネットワークスイッチ１０４、監視サーバ装置１０５、サーバ装置１０６ａ～ｈ、制御モジュール１１２を備える。給電装置１００は、定電圧電源である電源ユニット（Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｕｎｉｔ：ＰＳＵ、以下ＰＳＵ）１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０、補助電源となる電力アシストユニット１１１、電流計１１４、および電圧計１１７を備える。ＰＳＵ１０９ａ～ｃおよび予備ＰＳＵ１１０の定格出力などの仕様は全て同じとする。すなわち、ＰＳＵ１０９ａ～ｃおよび予備ＰＳＵ１１０には、実質的に性能が同じ電源を揃える。サーバ装置１０６ａ～ｈは、電流計１１５と、ＤＣ／ＤＣ変換器１０７と、ＣＰＵおよびメモリを備えるＣＰＵボード１０８とを備える。なお、本実施例では監視サーバ装置１０５と制御モジュール１１２とを異なる装置として説明するが、これらの機能を１つの装置で実現することも可能である。本実施例はラックタイプのＩＴ機器でサーバシステム１０１を実現するので、ラックにネットワークスイッチ１０４、ＰＳＵ１０９ａ～ｃおよび１１０、サーバ装置１０６ａ～ｈ、監視サーバ装置１０５、制御モジュール１１２が組み込まれる。サーバシステム１０１には、商用電源１０２に様々な要因で重畳されるノイズを抑制するサージ回路を内蔵する配電盤（ＰＤＵ：Ｐｏｗｅｒ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）１０３を介して、商用電源１０２が入力され、ネットワークスイッチ１０４を介して、クライアント端末１１３からジョブ、制御信号、およびデータが入力される。
　次に、本実施例に係る構成ブロックのそれぞれについて説明する。クライアント端末１１３は便宜上一つのブロックとして図示しているが通常は複数台が存在し、サーバシステム１０１に対してジョブを投入、具体的にはサービス、データ処理や、データ管理の依頼を行い、その提供を受けるようなコンピュータである。
　ネットワークスイッチ１０４はクライアント端末１１３、及びサーバシステム１０１内の各ブロックを接続する。ネットワークスイッチ１０４と各ブロックとは、例えばＬＡＮケーブルで接続される。
　サーバ装置１０６ａ～ｈは、各ブロックで使用する電源電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣ変換器１０７と、ＣＰＵやメモリを有し演算処理を行うＣＰＵボード１０８などを備える。ＤＣ／ＤＣ変換器１０７は、ＰＳＵ１０９から入力される直流の電源、例えば１２Ｖをサーバ装置１０６ａ～ｈ内の各ブロックで使用する電源電圧、例えばＶ１、Ｖ２、Ｖ３、…を生成する。そして、ＣＰＵボード１０８は、後述する監視サーバ装置１０５から分配されるジョブ、例えばデータ処理を実施する。電流計１１５は、シャント抵抗の抵抗値とその両端電位からサーバ装置１０６ａ～ｈに流れ込む電流値を測定できるものとする。そして電流値の測定結果は、ネットワークスイッチ１０４を介して監視サーバ装置１０５に転送される。なお、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流計であってもかまわない。
　監視サーバ装置１０５は、ネットワークスイッチ１０４を介して、サーバシステム１０１内に設置された複数のサーバ装置１０６ａ～ｈや、給電装置１００の、起動やシャットダウンを制御する。また、クライアント端末１１３から投入されるジョブをサーバ装置１０６ａ～ｈへ分配する。
　給電装置１００は、ＡＣ／ＤＣ変換器の役割を果たすＰＳＵ１０９ａ～ｃと、予備ＰＳＵ１１０とを有し、それらはサーバ装置１０５、１０６ａ～ｈへの給電バスとなるバスを介して並列接続されている。そして、ＰＳＵは、Ｎ台、本実施例では３台でサーバシステム１０１内の機器の最大電力容量を供給できるものとする。本実施例では、さらに、予備ＰＳＵ１１０を一台設置し、電源装置を構成するＰＳＵ１０９ａ～ｃのうち、いずれか１台が故障した場合でも、予備ＰＳＵ１１０をオンにすることで、サーバシステム１０１内で要求される最大電力容量が保証される。
　制御モジュール１１２は、監視サーバ装置１０５から入力される電力予測データに基づいて、Ｎ台のＰＳＵに対して（本実施例ではＮ＝３）、ＰＳＵ１０９ａ～ｃのうちの稼動させる台数を調整する。制御モジュール１１２は、電力予測データに基づいてＰＳＵの稼動台数を切替える前に、ＰＳＵの稼動台数切り替え予告信号１１６を電力アシストユニット１１１へ出力する。ＰＳＵの稼動台数切り替え予告信号１１６には、稼動台数情報と切替えタイミング情報とが含まれている。
　電力アシストユニット１１１は、給電装置１００からサーバ装置１０５、１０６ａ～ｈへの給電バスにおいて、前述したＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動数調整を行った際に生じる瞬低を、給電バスに備えられている電流計１１４からの電流値に基づいて電力アシストユニット１１１から給電することにより自動補償する。また、電力アシストユニット１１１の別の機能として、稼動させているＰＳＵ１０９ａ～ｃのうち、いずれか１台が故障した場合に、予備ＰＳＵ１１０をオンにすることで、サーバシステム１０１内で要求される最大電力容量を保証するが、予備ＰＳＵ１１０をオンにしてから出力が安定するまでの間、サーバ装置がダウンしないように電力アシストユニット１１１からの給電によりサーバ装置１０５、１０６ａ～ｈへの稼動を維持する。稼動ＰＳＵが故障すると給電バスの電圧値が大きく降下するので、電圧計１１７でその電圧降下を検出して、電力アシストをオンにする。そして、さらなる別の機能として、稼働台数制御されている状態の給電装置１００からの電力供給能力を一時的に上回る電力供給が必要とされたときに、その不足分を電力アシストユニット１１１からの給電で補うことにより、サーバ装置１０６ａ～ｈの処理能力を下げることなく、データ処理を続行できるようにする。給電バスに設置してある電流計１１４で電流値を計測し、その電流値とＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６における稼動台数情報に基づいて、電流計１１４の検出値が現在のＰＳＵ稼動数に対する最大電流値を超過した場合は、例えば電力予測結果に反して大量のジョブが投入されたことを意味し、この場合は電力アシストユニット１１１からの給電により不足分を補う。各電力アシスト動作の詳細については後述する。電流計１１４は、シャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとする。なお、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流計であってもかまわない。
　次に、監視サーバ装置１０５、制御モジュール１１２によるＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整について詳細を説明する。監視サーバ装置１０５は、ジョブ情報あるいは各サーバ装置１０６ａ～ｈに備えられている電流計１１５を用いて計測した各サーバ装置１０６ａ～ｈの消費電流値を解析して、各サーバ装置１０６ａ～ｈで消費する電力、すなわち必要となる電力を予測し、演算結果を制御モジュール１１２に転送する。なお、監視サーバ装置１０５などのサーバ装置１０６ａ～ｈ以外のサーバシステム１０１内の装置の消費電力は、稼働台数制御を要するほどの消費電力の変動はないので、その予想値を固定値としてサーバシステム１０１が必要とする電力を見積もる際にサーバ装置１０６ａ～ｈが必要とする電力に加えることができる。ここで、監視サーバ装置１０５が実施する電力予測方法について以下に例を挙げる。
　ジョブ情報を使用する場合、監視サーバ装置１０５は、クライアント端末１１３からネットワークスイッチ１０４を介して入力されるジョブ（作業負荷）の作業内容、具体的には、データの格納、データの読み出し、データのバックアップ等を解析する。ここで、作業内容に応じた一連のシーケンスにおける動作毎、例えば、ＨＤＤ、メモリへのアクセス単位の消費電力は予め判っており、作業内容と取り扱うデータのデータサイズから、トータルの消費電力の推定が可能である。
　または、電流の測定結果に基づく電流予測の場合、電流計１１５は、例えば、サーバ装置１０６ａ～ｈの給電入力部に設置されるシャント抵抗であり、その抵抗値Ｒは既知、例えば１ｍΩであるとする。そして、その両端電位Ｖａ、Ｖｂを測定すれば、消費電流は（Ｖａ－Ｖｂ）／Ｒで導出できる。ここで、監視サーバ装置１０５は一定間隔ｔで消費電流を導出し、時間ｔを基準に（ｔ＋Δｔ）の消費電流について、（ｔ－Δｔ）とｔにおける消費電流測定結果から、時系列予測を実施する。
　または、電流計１１５を使用して消費電流を測定するのではなく、サーバ装置１０６ａ～ｈが有するＣＰＵ使用率（ＣＰＵ負荷率）のデータを使用しても構わない。ＣＰＵ負荷率とサーバ装置の消費電流とは相関が高いことが判っており、ＣＰＵ負荷率を使用した時系列予測であっても電力予測は可能である。
　制御モジュール１１２は、監視サーバ装置１０５から入力される電力予測データを使用して、Ｎ台のＰＳＵに対して（図の例はＮ＝３）、稼動させるＰＳＵ１０９ａ～ｃの数を調整する。前述のように、給電装置の給電効率は、同じ電力を供給するのであれば、電源、ここではＰＳＵの稼働台数を可能な限り少なくしたほうが良い。そこで、制御モジュール１１２は、後述のように、電力供給に必要な最小限の稼働台数になるように、稼働させるＰＳＵ１０９ａ～ｃの台数を制御する。
　次に具体例を挙げて、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整について説明する。図２は、制御モジュール１１２に入力される電力予測データと実施するＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数制御の関係の例を示したものである。本実施例では、ＰＳＵ１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０それぞれの容量を１００Ａとする。消費電流の予測が１００Ａ未満の場合、稼動するＰＳＵは１０９ａ１台とし、合計電流容量を１００Ａとする。消費電流の予測が１００Ａ以上かつ２００Ａ未満の場合、稼動するＰＳＵは１０９ａ、ｂの２台とし、合計電流容量を２００Ａとする。消費電流の予測が２００Ａ以上かつ３００Ａ未満の場合、稼動するＰＳＵは１０９ａ～ｃの３台とし、合計電流容量を３００Ａとする。予備ＰＳＵ１１０は稼動ＰＳＵ１０９ａ～ｃのいずれかが故障したときのバックアップとしてのものであり、通常は稼動させない。以上のように稼働台数を消費電流の予測、すなわち消費電力の予測に基づいて制御する。これにより、電力供給に必要な最小限のＰＳＵの稼働台数とし、給電装置１００の給電効率を向上させる。
　図３は、横軸に時間をプロットした場合の電力予測と、３台のＰＳＵ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと予備ＰＳＵ１１０の稼動状態を示した図である。なお、電力容量は、ＰＳＵ３台で、ラック内の最大電力量を給電できるように設定し、残りの１台の予備ＰＳＵ１１０は稼動ＰＳＵ１０９ａ～ｃのいずれかが故障したときのバックアップとしてのものであり、通常は稼動させない。そして、図３に示すように、予測による消費電力が増加し、ラック１０１内の最大電力容量に近くなった場合は、３台すべてのＰＳＵ１０９ａ～ｃを稼動させ、最大電力の６６％未満であれば、２台のＰＳＵ１０９ａ、１０９ｂを稼動させ、最大電力の３３％未満であれば、１台のＰＳＵ１０９ａを稼動させる。稼働させないＰＳＵは、その一部の回路の電源をオフするスタンバイモードか、すべての回路の電源をオフする電源オフモードに移行させる。
　次に、電力アシストユニット１１１による電力アシスト動作の詳細について図４を用いて説明する。図４は、電力アシストユニット１１１のブロック構成を示した図である。電力アシストユニット１１１は、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１、キャパシタ４０２、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３、電流バランサ４０４、充電制御装置４０５、電流計４０６を有している。本実施例では、キャパシタ４０２を電気二重層キャパシタとし、充電電圧３０Ｖとする。但し、キャパシタの種類はこれに限ったものではなく、また、キャパシタの代わりにＬｉイオン、Ｎｉ水素のような蓄電池を用いてもよい。
　第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１、充電制御装置４０５はキャパシタ４０２への充電に係るブロックであり、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１は、給電バスからキャパシタ４０２への充電を行うために電圧変換装置を行い、給電バスの電圧、例えば１２Ｖをキャパシタの充電電圧、例えば３０Ｖに昇圧して変換し、キャパシタ４０２に充電し、充電制御装置４０５は、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１の出力をオン／オフし、キャパシタ４０２への充電動作を制御する。
　第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３、電流バランサ４０４はキャパシタ４０２からの放電に係るブロックであり、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３は、キャパシタ４０２から給電バスに放電を行うために電圧変換を行い、出力電流および出力電圧を安定させるためのものであり、キャパシタ４０２の出力電圧、例えば２０～３０Ｖの電圧を減圧して給電バスに供給する。第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力は電流バランサ４０４によって制御される。
　電流バランサ４０４は、給電バスに設置されている電流計１１４および電圧計１１７、キャパシタの出力バスに設置されている電流計４０６、制御モジュール１１２から出力されるＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６に基づいて、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオンし、後述の電力アシストを行う。そして、電力アシストが終了したら、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフすることで電力アシストを止める。キャパシタ４０２の充放電はそれぞれ独立して行う必要があるため、電流バランサ４０４と充電制御装置４０５は互いに信号を送受信し、電力アシストが必要な場合には第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオン、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１の出力はオフにし、電力アシストが必要無く、キャパシタの充電量が十分でないときには、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフ、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１の出力はオンにし、キャパシタへの充電を優先させる。これにより、効率的に充放電を行い、補助電源に用いるキャパシタを無用に大きいものにする必要が無くなり、補助電源を小型にすることができる。電流バランサ４０４の詳細動作については後述する。なお、電流計１１４および４０６は、シャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとする。なお、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流計あってもかまわない。また、本実施例では第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１の出力電圧を３０Ｖ、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の入力電圧を２０～３０Ｖとしたが、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１で昇圧して充電し、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３で減圧して放電する関係であれば良い。この第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１での昇圧と第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３での減圧を用いた充電により、高い電圧で充電できるために、充電に使用するキャパシタを小型にして、かつ、大きい補助電源の容量を得ることが可能となる。従って、補助電源である電力アシストユニット１１１を小型にし、かつ補助電源として十分に大きい容量を確保できる。
　次に、図５を用いて電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４の動作の詳細について説明する。電力アシストユニット１１１は、ＰＳＵの稼動台数切替え時に生じる瞬低の回避のため、もしくはＰＳＵ１０９ａ～ｃの内の１台が故障した場合に生じる瞬低の回避のため、そして給電装置１００からの電力供給能力を一時的に上回る電力が必要とされたときに不足分の電力を補うために機能する。
　図５は、電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４の構成の一例を示した図である。電流バランサ４０４は、加算回路５０１と、電流値保持部５０２と、設定電圧計算部５０３とを備える。また、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の内部についても示した。第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のＤＣ／ＤＣ変換器であり、ＰＷＭ制御部５０５およびスイッチング回路５０６とを備える。
　設定電圧計算部５０３は第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を計算し、その結果をＰＷＭ制御部５０５に送信する。ＰＷＭ制御部５０５は設定電圧計算部５０３から送信された設定電圧に応じて後段のスイッチング回路５０６のデューティ比を制御する。
　以下、図５を用いて、電流バランサ回路４０４の動作について説明する。本実施例では、前述のように、電力予測データに基づいて、Ｎ台のＰＳＵに対して（本実施例ではＮ＝３）、稼動するＰＳＵ１０９ａ～ｃの台数が調整される。
　まず、電力アシストユニット１１１によるＰＳＵの稼動台数制御の際に発生する瞬低の回避における電流バランサ４０４の動作について説明する。ＰＳＵの稼動台数制御は電力予測データに基づいて行うため、ＰＳＵの稼動台数を切替えるタイミングは事前に予測できている。電力予測結果に基づき実際にＰＳＵの稼動台数を切替える前に、制御モジュール１１２からＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６が電流バランサ４０４内の電流値保持部５０２と設定電圧計算部５０３に送信される。そのＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６を受け、電流値保持部５０２はＰＳＵ稼動台数切替え前の給電バスの電流値を電流計１１４で測定し、その値を保持しておく。その後、設定電圧計算部５０３は第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力を瞬低を回避するための所定の時間、例えば４００ミリ秒の間、タイマーによりオンし、キャパシタから電流が流れることができるようにする。タイマーによるオンの間に、実際にＰＳＵ稼動台数切替えが実行される。
　タイマーにより第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３がオンになっている間には、電流計１１４は給電バスの電流値を測定し、電流計４０６はキャパシタの出力電流値を測定し、両電流の測定値は加算回路５０１に入力され、両電流の測定値が加算される。設定電圧計算部５０３は、両電流の加算値と電流値保持部５０２で保持していたＰＳＵ稼動台数切替え前の電流値を取得する。電力予測に基づいてＰＳＵの稼動台数調整を行っており時間的余裕を持って稼動台数切替えを行っているので、稼動台数切替え前と切替え後の間の微小時間であれば、電流値の大きさはほぼ変化が無いのが理想である。そこで、給電バスの電流値とキャパシタからの電流値の加算値が稼動台数切替え前に電流計１１４で測定した電流値から変動するのを抑えるようにＰＩＤ制御などの制御方法に基づき、設定電圧計算部５０３で第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を決定する。すなわち、電力アシストユニット１１１は、給電バスの電流値とキャパシタからの電流値の加算値が稼動台数切替え前に電流計１１４で測定した電流値を保つように制御する。
　具体的には、設定電圧計算部５０３は第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３をオンする際には設定電圧を給電装置１００の出力電圧の１２Ｖよりも低い、例えば１１Ｖに設定しておき、電流値の加算値が稼動台数切替え前に電流計１１４で測定した電流値を下回るときに設定電圧計算部５０３が第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を上昇させる制御、すなわち、スイッチング回路５０６のデューティ比を大きくし、キャパシタ４０２から給電バスへの電流の供給を大きくする制御を行う。これにより、ＰＳＵ１０９ａ～ｃからの電流のＰＳＵ稼働台数切り替え、すなわち稼働台数変化に伴う電源ノイズによる減少分を、補助電源である電力アシストユニット１１１からの補助電流により補う制御を行うことができる。すなわち、電力アシストユニット１１１は、瞬低により不足する電流をキャパシタ４０２からの電流で補うように第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力電圧の設定値を制御して、すなわち、スイッチング回路のデューティ比を制御して瞬低を回避する。
　以上のように、電力アシストユニット１１１はＰＳＵから供給される電流の変動に応じて第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力電圧の設定値を制御することによって、すなわちスイッチング回路５０６のデューティ比の制御による電流制御を行うことで電流を足し、瞬低を回避する。これにより、給電効率を高めた給電装置によるサーバシステムの安定動作を図ることができる。
　次に、稼動ＰＳＵ１０９ａ～ｃのうち１台が故障した場合に生じる瞬低回避のための電力アシスト動作について説明する。稼動ＰＳＵ１０９ａ～ｃのうち、いずれか１台が故障した場合に、予備ＰＳＵ１１０をオンにすることで、サーバシステム１０１内で要求される最大電力容量を保証するが、予備ＰＳＵ１１０をオンしてから出力が安定するまでの間、サーバ装置がダウンしないように電力アシストユニット１１１からの給電によりサーバ装置の稼動を維持する。稼動ＰＳＵのうち１台が故障すると、給電バスの電圧値が大きく降下するので、電圧計１１７で給電バスの電圧値を測定し、設定電圧計算部４０３でその電圧降下(例えば１０％)を検出して、電力アシストをオンにする。
　次に、ＰＳＵからの電力供給能力を一時的に上回る電力の供給が必要とされたときに不足分を補うための電力アシスト動作について説明する。電力予測データに基づくＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整により、ある決まった台数のＰＳＵが稼動していることを想定している。そのときに、例えばサーバ装置１０６ａ～ｈに想定外の大量のジョブが投入されたときには、サーバ装置１０６ａ～ｈが必要とする電力が一時的に現状のＰＳＵ稼動台数における電力供給能力を超過する。このときの電力不足分を電力アシストユニット１１１の電力アシストによって補う。制御モジュール１１２から電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４に送信されるＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６には、ＰＳＵの稼動台数情報も含まれている。稼動台数情報と電流計１１４による給電バスの検出電流値が設定電圧計算部５０３に入力される。設定電圧計算部５０３では、稼動台数情報から現在の稼動台数における最大電流値が算出され、その最大電流値と給電バスの検出電流値とが比較される。給電バスの検出電流値が現在の稼動台数における最大電流値を超過していたら、キャパシタの出力がオンになり電力アシストが行われる。
　次に、図４、図５の電力アシストユニット１１１による電力アシスト動作について、図６－１２に示す具体例に基づいて説明する。
　本実施例では、前述したように、電力予測データに基づいて、Ｎ台のＰＳＵに対して（本実施例ではＮ＝３）、稼動するＰＳＵ１０９ａ～ｃの数を調整する。図６は、横軸に時間をプロットした場合の３台のＰＳＵ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと予備ＰＳＵ１１０の稼動状態の一例を示した図であり、プロット６０１は電流の時間変化波形、プロット６０２はアシスト電流、矢印６０３はＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６が発せられる時、矢印６０４は電力アシスト出力オン期間を示す。図６では、最初ＰＳＵ１台で稼動しており、負荷が増加するという電力予測に基づいて稼動数を２台に増やしており、１台から２台への切替え時に生じる電流低下分を電力アシストユニット１１１からのアシストにより補償している。ＰＳＵ１台で稼動しており、負荷が増加するという電力予測がなされたときに、稼動台数を切替える前に、制御モジュール１１２が図５におけるＰＳＵ稼動台数切替え信号１１６を矢印６０３で示したタイミングで出力する。その後に、矢印６０４で示した前述の第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力がタイマーによりオンになる期間が設けられる。
　図７は、図６のようにＰＳＵを１台稼働させていた状態から２台稼働させる状態に切り替えるときに、電力アシストユニット１１１による電力アシストを行わない場合と行う場合でのＰＳＵ出力電圧の時間変化を示した図である。図７のプロット７０１に示したように、電力アシストしない場合にはＰＳＵの稼働台数が１台から２台に増えることで、ＰＳＵ１台当りが供給する電流値が減少する結果、電流が不足し電圧が低下した後に、その変動が収束していく。この変動、すなわちノイズは瞬低を招く。それに対して、電力アシストを行う場合には、電力アシストにより電流の過渡的な不足分が補われるためにプロット７０２のような変動が抑制された波形となり、ＰＳＵ１０９ａに無理な負荷をかけずに安定した電圧波形が得られ、瞬低を回避できる。
　図８は、ＰＳＵを２台稼働させていた状態からＰＳＵ１台を稼働させる状態に切り替えるときに、電力アシストユニット１１１による電力アシストを行わない場合と行う場合でのＰＳＵ出力電圧の時間変化を示した図である。図８のプロット８０１に示したように、電力アシストしない場合にはＰＳＵの稼働台数が２台から１台に減少することで、突然１台での供給となったことにより要求される電流値に満たなくなり瞬低を引き起こし、同時に電圧も低下するが、１台での稼働となったＰＳＵが不足分を補おうとすることにより電圧が上昇し、その後変動が収束する。それに対して、電力アシストを行う場合には、電力アシストにより電流の過渡的な不足分が補われるためにプロット８０２のような変動が抑えられた波形となり、ＰＳＵに無理な負荷をかけずに安定した電圧波形が得られ、瞬低を回避できる。
　図９は、横軸に時間をプロットした場合の３台のＰＳＵ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと予備ＰＳＵ１１０の稼動状態の一例を示した図であり、領域９０１は電力アシストユニット１１１による電力アシスト分である。図１０は、図９の稼動状態の一例について、ブロック図で示したものである。図１１に示したプロット１１０１は、図９の稼動状態の一例について、横軸に時間、縦軸に電力値をプロットしたものであり、プロット１１０２は故障するＰＳＵ１０９ｃの出力電力、プロット１１０３は電力アシストユニット１１１における第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力電力、プロット１１０４は予備ＰＳＵ１１０の出力電力、時刻１１０５はＰＳＵ１０９ｃが故障してダウンする時、時刻１１０６は電力アシストユニット１１１における第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力がオンする時、時刻１１０７はＰＳＵ１０９ｃが故障によりサーバ装置がダウンする時、時刻１１０８は電力アシストユニット１１１における第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力がオフする時、時刻１１０９は予備ＰＳＵ１１０がオンする時である。図９－１１において、３台のＰＳＵ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃが稼動しているときにＰＳＵ１０９ｃが故障すると、それまで稼動していたＰＳＵ１０９ｃからの電力供給が急に停止し、出力電力が低下する。そのまま何も対策をしなければ、電力供給不足となり、時刻１１０７の時にサーバ装置がダウンしてしまう。
　ここで、ＰＳＵ１０９ｃが故障によりダウンすると、給電バスの電圧値が大きく降下するので、図５における電圧計１１７で給電バスの電圧値を測定し、設定電圧計算部５０３でその電圧降下(例えば１０％)を検出して、電力アシストをオンする。この第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力がオンする時刻１１０６が、サーバ装置がダウンする時刻１１０７より早ければ、ＰＳＵ１０９ｃが故障してもサーバ装置はダウンせず稼動状態を維持することができる。予備ＰＳＵ１１０をオンして出力が安定するまでには時間がかかるので、電力アシストユニット１１１で電力アシストを行っている間に、予備ＰＳＵ１１０をオンし、予備ＰＳＵ１１０がオンするまで電力アシストユニット１１１で電力アシストを続けることで、サーバシステム１０１の安定動作が確保できる。
　図１２は、横軸に時間、縦軸に電力をプロットしたものであり、プロット１２０１は電源装置の電力供給能力、ここではＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整により、ある時間にて実際に稼動しているＰＳＵの台数分の電力容量であり、プロット１２０２はサーバ装置のデータ処理に必要とされる電力、プロット１２０３は電力アシストユニット１１１によって供給されるアシスト電力量である。図１２では、電力予測データに基づくＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整により、ある決まった台数のＰＳＵが稼動していることを想定しており、そのときの電力供給能力がプロット１２０１で示される。そのときに、例えばサーバ装置に大量のジョブが投入され、サーバ装置が要求する電力であるプロット１２０２が一時的に電力供給能力であるプロット１２０１を超過する。現在の電力供給能力を超過した場合には通常、稼動していないＰＳＵを新たにオンするが、これは電力予測の想定外の挙動であるため、稼動台数調整がうまく働かない場合がある。また、電力供給能力であるプロット１２０１を超過する時間が短いため、たとえ新たにＰＳＵをオンしたとしてもすぐにオフしなくてはならず、このように頻繁にＰＳＵをオン／オフするのはＰＳＵ自体の寿命に影響を与えるため、好ましくない。一般に、電源装置の電力供給能力に制限のある環境において、サーバ装置の要求電力が電源装置の電力供給能力を一時的に上回ってしまう場合は、サーバ装置内のＣＰＵボード１０８の処理能力を一時的に下げる、例えば処理クロックを低下させることで対処する。本実施例では、一時的な電力不足分を電力アシストユニット１１１からの給電で補うことにより、図１２の場合においても、サーバ装置の処理能力を維持することが可能となる。制御モジュール１１２から電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４に送信されるＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６には、ＰＳＵの稼動台数情報も含まれているため、この稼動台数情報と電流計１１４による給電バスの検出電流値を用いる。稼動台数情報と給電バスの電流値を設定電圧計算部５０３に入力し、設定電圧計算部５０３では、稼動台数情報から現在の稼動台数における最大電流値を算出し、その最大電流値と給電バスの検出電流値を比較し、最大電流値を超過していたら、キャパシタの出力をオンすることで電力アシストを行う。前述のＣＰＵボード１０８の処理能力に制限をかける技術と電力アシストユニット１１１による電力アシスト技術は併用することも可能である。これにより電源装置の容量は変えずに搭載サーバ装置数を増やすことが可能であり、また、搭載サーバ装置数はそのままで電源装置の容量を小さくしてコストダウンすることも可能である。
　以上の構成と制御内容により、電力予測値に応じてＰＳＵの稼動数を調整する際に生じる瞬低を回避でき、また、稼動ＰＳＵのうち１台が故障してから予備ＰＳＵがオンするまでの間、サーバ装置の安定動作を保証することができ、高信頼な給電システムの実現が可能となる。
　なお、本実施例では、ラックに搭載するサーバ装置数を８台として説明したが、それより増やしても構わないし、少なくても構わない。さらに、投入されるジョブ量に応じて、サーバ装置１０６ａ～ｈの稼動数の制御するようなシステムでも構わない。サーバ装置以外の、例えばストレージ装置をラックに導入した情報処理システムとしても構わない。また、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの数を３台、予備ＰＳＵ１１０を１台として説明したが、これらも増やしても構わないし、少なくても構わない。
　また、本実施例では、サーバ装置の稼動数は固定で、ＣＰＵの負荷率に応じて、ＰＳＵ数を変化させることを前提に説明したが、ＣＰＵ負荷率に応じてサーバ装置の稼動数を抑制して低電力化し、その上で稼動するＰＳＵ数を制御するのでも構わない。さらに、ＰＳＵを構成するＡＣ／ＤＣ変換器の出力電圧を１２Ｖとして説明したが、負荷、例えばＩＴ機器で使用する直流電圧に電圧レベルを合わせればよく、１２Ｖに限定するものではない。また、ラックに入力されるＡＣ電源を１００Ｖとして説明したが、２００Ｖでも構わないし、直流のＤＣ電源であっても本実施例のＰＳＵ１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０をＤＣ／ＤＣ変換器と置換すればよい。
　本実施例では、データセンタを想定したラックマウントタイプのサーバシステムを例に説明したが、複数のＰＳＵを搭載し、ＰＳＵの稼動状態を、スタンバイモードや電源オフモードにするようなモード切り替えを行う機能を搭載可能な機器であれば、ラックマウントタイプのサーバシステム以外の機器にも適用可能である。
　　　（実施の形態２）
　本発明の第２の実施例による給電システムの構成について、図１３を用いて説明する。本発明の第２の実施例は、本発明第１の実施例に対して、各サーバ装置内の電流計１１５を利用して、給電バスに設置していた電流計１１４を不要とすることで低コスト化を図るものである。そのため、本発明の第２の実施例は、実施の形態１で示した本発明の第１の実施例に対して、電力アシストユニット内の構成、特に電流バランサの構成を変えたものであり、ＰＳＵ稼動台数切替え時に生じる瞬低回避のための電力アシストの出力電圧の設定手段が第１の実施例とは異なる。
　第１の実施例では、給電バスに電流計（ここではシャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとするが、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流系であってもかまわない）を設置してあり、電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４は、給電バスに設置されている電流計１１４より電流値を測定し、電流値の不足を検出し、それに基づいて第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオンし、出力電圧を調整することで電力アシスト量を決定する。そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３出力をオフすることで電力アシストを止める。
　図１３は本発明の第２の実施例に係る構成図であり、図１４は図１３における電力アシストユニット１１１のブロック構成図であり、図１５は図１４における電流バランサ４０４のブロック図であり、ブロック１５０１は電流値比較部である。第２の実施例では、給電バスに設置していた電流計を必要無くし、低コスト化を図るものであり、代わりにサーバ装置１０６ａ～ｈ内に設置されている電流計１１５を用いる。サーバ装置１０６ａ～ｈ内に設置されている電流計１１５は、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整の基になる電力予測データを作成するためのものであり、監視サーバ装置１０５は、ジョブ情報あるいは電流計１１５を用いて計測した各サーバ装置の消費電流値を解析して、各サーバ装置で消費する電力を予測し、演算結果を制御モジュール１１２に転送する。制御モジュール１１２はその演算結果に基づいてＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数を調整する。この電流計１１５を利用して電力アシストユニット１１１への入力とする。具体的には、サーバ装置１０６ａ～ｈの電流計１１５を用いて計測した電流値を、ネットワークスイッチ１０４を介して監視サーバ装置１０５に送信し、監視サーバ装置１０５は、電流計１１５を用いて計測した各サーバ装置の消費電流値を総和し、給電バスに流れる電流値を求め、その結果を制御モジュールに転送する。制御モジュールは、電流値の演算結果を電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４に送信している。制御モジュール１１２は電力予測結果に基づき実際にＰＳＵの稼動台数を切替える前に、ＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６を電流バランサ４０４内の電流値保持部５０２と設定電圧計算部５０３に送信する。そのＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６を受け、設定電圧計算部５０３は第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオンし、キャパシタから電流が流れることができるようにしておく。また、電流値保持部５０２は制御モジュール１１２から受信した給電バスに流れる電流値に相当する電流値を保持しておく。その後、微小時間後に実際にＰＳＵ稼動台数切替えが実行される。このときには、制御モジュール１１２から受信している電流値と電流値保持部５０２で保持していたＰＳＵ稼動数切替え前の電流値を電流値比較部１５０１に入力し、大小比較を行い、その結果を設定電圧計算部５０３に入力する。設定電圧計算部５０３では、切替え後に受信している電流値がＰＳＵ稼動数切替え前の電流値よりも小さかったら第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力電圧の設定値を増加させ、切替え後に受信している電流値がＰＳＵ稼動数切替え前の電流値よりも大きかったら第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力電圧を減少させることでＰＳＵ電流とアシスト電流のバランスをとる。これは、電力予測に基づいてＰＳＵの稼動台数調整を行っており時間的余裕を持って稼動台数切替えを行っているので、稼動台数切替え前と切替え後の微小時間であれば、電流値の大きさはほぼ変化が無いのが理想であるため、切替え前後の時間で電流値の変動が抑えられるように、設定電圧計算部５０３で第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を決定する。
　そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフすることで電力アシストを止める。なお、本実施例に係る構成図は、前述の説明以外は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。また、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整動作、電力アシストユニット１１１の電力アシスト動作についての詳細は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。
　以上の構成により、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整のための電力予測に用いていたサーバ装置１０６ａ～ｈ内の電流計１１５を、給電バスの電流値測定に利用することで、給電バスに設置していた電流計１１４を不要とすることができ、低コスト化が実現可能となる。
　　　（実施の形態３）
　本発明の第３の実施例による給電システムの構成について、図１６、図１７を用いて説明する。
　本発明の第３の実施例は、本発明第１の実施例に対して、電力アシストを行う電力アシストユニット１１１をサーバ装置１０６ａ～ｈと同形状とし、サーバ装置１０６ａ～ｈがマウントされている位置のいずれかにマウントすることで、ラックの形状を変更することなく、電力アシストユニット導入による高信頼化を図るものである。
　図１６は、本発明の第３の実施例に係る構成図であり、サーバ型の電力アシストユニット１６０１を有する。図１７は、図１６におけるサーバ型電力アシストユニット１６０１内のブロック構成を示した図であり、第２のＤＣ／ＤＣ変換器４０１への入力、つまりキャパシタ４０２への充電、そして第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力、つまりキャパシタからの電力アシストは、給電バスへの同一のコネクタを共有して行う。本実施例では、電力アシストユニット１１１をサーバ装置と同形状のサーバ型電力アシストユニット１６０１とし、サーバ装置１０６ｈがマウントされていた位置に、サーバ型電力アシストユニット１６０１をマウントする。マウントされているサーバ装置１０６ａ～ｇの電流計１１５（ここではシャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとするが、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流計であってもかまわない）を用いて計測した電流値を、ネットワークスイッチ１０４を介して監視サーバ装置１０５に送信し、監視サーバ装置１０５は、電流計１１５を用いて計測した各サーバ装置の消費電流値を総和し、給電バスに流れる電流値を求め、その結果を、ネットワークスイッチ１０４を介して、サーバ型電力アシストユニット１６０１内の電流バランサ４０４に送信する。電流バランサ４０４は、受信した電流値の演算結果から実施例２と同様な電流バランサ４０４の動作により第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を増減することで、給電バスとのコネクタへとアシスト電力を供給する。そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３出力をオフすることで電力アシストを止める。なお、本実施例に係る構成図は、前述の説明以外は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。また、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動数調整動作、電力アシストユニット１１１の電力アシスト動作についての詳細は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。
　なお、本実施例では、ラックに搭載可能なサーバ装置数を８台として説明したが、それより増やしても構わないし、少なくても構わない。さらに、投入されるジョブ量に応じて、サーバ装置１０６ａ～ｈの稼動数の制御するようなシステムでも構わない。
　また、本実施例では、サーバ型電力アシストユニット１６０１の１台を、図１記載のサーバ装置１０６ｈの位置にマウントしているが、この搭載数、位置に限ったことではなく、サーバ装置１０６ａ～ｈのどの位置にマウントしてもよく、サーバ型電力アシストユニット１６０１搭載数は１台より多くても構わないが、サーバ型電力アシストユニット１６０１の搭載数を多くすると、アシスト可能な電力は大きくなるが、それに反して、搭載できるサーバ装置数が減少するため、用途に応じた使い方をする必要がある。
　以上の構成とすることで、電力アシストを行う電力アシストユニット１１１をサーバ装置１０６ａ～ｈと同形状とし、サーバ装置１０６ａ～ｈがマウントされている位置のいずれかにマウントすることで、ラックの形状を変更することなく、電力アシストユニット導入による高信頼化が実現可能である。
　　　（実施の形態４）
　本発明の第４の実施例による給電システムの構成について、図１８、図１９を用いて説明する。
　本発明の第４の実施例は、本発明第１の実施例に対して、電力アシストを行う電力アシストユニット１１１をＰＳＵ１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０と同形状とし、ＰＳＵ１０９ａ～ｃがマウントされている位置のいずれかにマウントすることで、ラックの形状を変更することなく、電力アシストユニット導入による高信頼化を図るものである。
　図１８は、本発明の第４の実施例に係る構成図であり、ブロック１８０１はＰＳＵ型の電力アシストユニットである。
　本実施例では、電力アシストユニット１１１をＰＳＵと同形状のＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１とし、ＰＳＵ１０９ｃがマウントされていた位置に、ＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１をマウントする。サーバ装置１０６ａ～ｈの電流計１１５（ここではシャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとするが、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流系であってもかまわない）を用いて計測した電流値を、ネットワークスイッチ１０４を介して監視サーバ装置１０５に送信し、監視サーバ装置１０５は、電流計１１５を用いて計測した各サーバ装置の消費電流値を総和し、給電バスに流れる電流値を求め、その結果を、ネットワークスイッチ１０４を介して、制御モジュール１１２へ送信する。制御モジュール１１２は、ＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１内の電流バランサ４０４に電流値を送信する。電流バランサ４０４は、受信した電流値の演算結果から実施例２と同様な電流バランサ４０４の動作により第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を増減することで、電力アシスト量を決定する。そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフすることで電力アシストを止める。
　図１９は、図１８におけるＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１内のブロック構成を示した図であり、ブロック１９０１はＡＣ／ＤＣ変換器である。図１９のＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１の構成について説明する。商用電源１０２、例えばＡＣ１００ＶがＰＤＵ１０３を介してＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１に入力される。ＡＣ／ＤＣ変換器１９０１、充電制御装置４０５はキャパシタ４０２への充電に係るブロックであり、ＡＤ／ＤＣ変換器１９０１は、キャパシタの充電電圧、例えば３０Ｖでキャパシタ４０２に充電し、充電制御装置４０５は、ＡＤ／ＤＣ変換器１９０１の出力をオン／オフし、キャパシタ４０２への充電動作を制御する。第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３、電流バランサ４０４はキャパシタからの放電に係るブロックであり、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３は、キャパシタ４０２から給電バスに放電を行うために電圧変換を行い、出力電流および出力電圧を安定させるためのものであり、キャパシタ４０２の出力電圧、例えば２０～３０Ｖの電圧を、後述の電流バランサ４０４からの設定電圧に変換し、電流バランサ４０４は、後述の制御モジュール１１２から電流値を受信し、実施例２と同様な電流バランサ４０４の動作により第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を増減することで、電力アシスト量を決定する。そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフすることで電力アシストを止める。キャパシタ４０２の充放電はそれぞれ独立して行う必要があるため、電流バランサ４０４と充電制御装置４０５は互いに信号を送受信し、電力アシストが必要な場合には第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオン、ＡＣ／ＤＣ変換器１９０１の出力はオフし、電力アシストが必要無く、キャパシタの充電電力が十分な量でないときには、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフ、ＡＣ／ＤＣ変換器１９０１の出力はオンし、キャパシタへの充電を優先させる。
　なお、本実施例に係る構成図は、前述の説明以外は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。また、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整動作については第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。
　本実施例では、２台のＰＳＵ１０９ａ、１０９ｂとし、さらに２台のＰＳＵ１０９ａと１０９ｂのうち１台が故障した場合にだけ稼動させる予備ＰＳＵ１１０を設けており、１０９ｃの位置にＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１を１台マウントしているが、このＰＳＵ型電力アシストユニットの搭載数、位置に限ったことではなく、ＰＳＵ１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０のどの位置にＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１をマウントしてもよく、ＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１搭載数は１台より多くても構わない。また、ＰＳＵ、予備ＰＳＵの搭載数、位置もこの構成に限ったことではない。しかし、ＰＳＵ型電力アシストユニット１８０１の搭載数を多くすると、アシスト可能な電力は大きくなるが、それに反して、搭載できるＰＳＵ数、予備ＰＳＵ数が減少するため、ラックの最大電力容量自体が低下するので、用途に応じた使い方をする必要がある。
　以上の構成とすることで、電力アシストを行う電力アシストユニット１１１をＰＳＵ１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０と同形状とし、ＰＳＵ１０９ａ～ｃ、予備ＰＳＵ１１０がマウントされている位置のいずれかにマウントすることで、ラックの形状を変更することなく、電力アシストユニット導入による高信頼化が実現可能である。
　　　（実施の形態５）
　本発明の第５の実施例による給電システムの構成について、図２０、図２１、図２２を用いて説明する。本発明の第５の実施例は、本発明第１の実施例において給電バスに設置していた電流計１１４と電力アシストユニット１１１におけるキャパシタの出力に設置していた電流計４０６の代わりに給電装置１００の出力に電流計２００１を設置することで、必要な電流計数を削減し低コスト化を図るものである。そのため、本発明の第５の実施例は、実施の形態１で示した本発明の第１の実施例に対して、電力アシストユニット内の構成、特に電流バランサの構成を変えたものであり、ＰＳＵ稼動台数切替え時に生じる瞬低回避のための電力アシストの出力電圧の設定手段が第１の実施例とは異なる。
　第１の実施例では、給電バスに電流計（ここではシャント抵抗の抵抗値とその両端電位から電流を測定できるものとするが、電流測定方法は、これに限るわけではなく、クランプ型の電流系であってもかまわない）を設置してあり、電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４は、給電バスに設置されている電流計１１４より電流値を測定し、電流値の不足を検出し、それに基づいて第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオンし、出力電圧の設定値を調整することで電力アシスト量を決定する。そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３出力をオフすることで電力アシストを止める。
　図２０は本発明の第５の実施例に係る構成図であり、図２１は図２０における電力アシストユニット１１１のブロック構成図であり、図２２は図２１における電流バランサ４０４のブロック図であり、ブロック１５０１は電流値比較部である。第５の実施例では、給電バスに設置していた電流計１１４とキャパシタの出力に設置していた電流計４０６を必要無くし、代わりに給電装置１００の出力に電流計２００１を設置することで、必要な電流計の数を削減し低コスト化を図るものである。
　電流計２００１で検出した給電装置１００の出力電流値を電力アシストユニット１１１内の電流バランサ４０４に送信する。制御モジュール１１２は電力予測結果に基づき実際にＰＳＵの稼動数を切替える前に、ＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６を電流バランサ４０４内の電流値保持部５０２と設定電圧計算部５０３に送信する。そのＰＳＵ稼動台数切替え予告信号１１６を受け、設定電圧計算部５０３は第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオンし、キャパシタから電流が流れることができるようにしておく。また、電流値保持部５０２は電流計２００１で検出した給電装置の出力電流値を保持しておく。その後、微小時間後に実際にＰＳＵ稼動台数切替えが実行される。このときには、電流計２００１で検出した給電装置１００の出力電流値と電流値保持部５０２で保持していたＰＳＵ稼動台数切替え前の電流値を電流値比較部１５０１に入力し、大小比較を行い、その結果を設定電圧計算部５０３に入力する、設定電圧計算部５０３では、切替え後に受信している電流値がＰＳＵ稼動台数切替え前の電流値よりも小さかったら第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を増加させ、切替え後に受信している電流値がＰＳＵ稼動台数切替え前の電流値よりも大きかったら第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を減少させることでＰＳＵ電流とアシスト電流のバランスをとる。電力予測に基づいてＰＳＵの稼動台数調整を行っており時間的余裕を持って稼動台数切替えを行っているので、稼動台数切替え前と切替え後の間の微小時間であれば、電流値の大きさはほぼ変化が無いのが理想であるため、切替え前後の間の時間で電流値の変動が抑えられるように、設定電圧計算部５０３で第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力の設定電圧を決定する。
　そして、電力アシストにより瞬低が回避されたら、電流値は低下しなくなるので、第１のＤＣ／ＤＣ変換器４０３の出力をオフすることで電力アシストを止める。なお、本実施例に係る構成図は、前述の説明以外は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。また、ＰＳＵ１０９ａ～ｃの稼動台数調整動作、電力アシストユニット１１１の電力アシスト動作についての詳細は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。
　以上の構成により、本発明第１の実施例において給電バスに設置していたＰＳＵからの出力電流を計測する電流計１１４と電力アシストユニット１１１におけるキャパシタの出力に設置していた電流計４０６の代わりに、給電装置１００の出力に電流計２００１を設置することで、必要な電流計の数を削減し低コスト化が実現可能となる。
　以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々変形実施可能であり、上述した各実施例を適宜組み合わせることが可能であることは、言うまでもない。
　サーバシステムに搭載されるＩＴ機器のように、負荷率が大きく変動するものであり、さらにＰＳＵを複数搭載可能な機器であれば、本発明の適用は可能であり、その条件に該当するものであれば、多岐にわたって適用可能である。
１００…給電装置、１０１…サーバシステム、１０２…商用電源、１０３…ＰＤＵ、１０４…ネットワークスイッチ、１０５…監視サーバ装置、１０６ａ～ｈ…サーバ装置、１０７…ＤＣ／ＤＣ変換器、１０８…ＣＰＵボード、１０９ａ～ｃ…ＰＳＵ、１１０…予備ＰＳＵ、１１１…電力アシストユニット、１１２…制御モジュール、１１３…クライアント端末、１１４…電流計、１１５…電流計、１１６…ＰＳＵ稼動台数切替え予告信号、１１７…電圧計、３０１…電力予測、４０１…第２のＤＣ／ＤＣ変換器、４０２…キャパシタ、４０３…第１のＤＣ／ＤＣ変換器、４０４…電流バランサ、４０５…充電制御装置、４０６…電流計、５０１…加算回路、５０２…電流値保持部、５０３…設定電圧計算部、５０４…キャパシタ出力電流、５０５…ＰＷＭ制御部、５０６…スイッチング回路。

Claims (14)

  1. 　情報処理装置に電力を出力する給電装置であって、
    　並列に接続されている複数台の電源ユニットと、
    　第１のＤＣ／ＤＣ変換器を介して電流を出力する補助電源と、
    　前記複数台の電源ユニットの出力および前記補助電源の出力が接続されている給電バスとを有し、
    　前記情報処理装置の要求に応じて前記複数台の電源ユニットの内の稼働させる台数を変化させ、前記複数台の電源ユニットから出力される電流の変動に応じて前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を制御することを特徴とする給電装置。
  2. 　請求項１に記載の給電装置において、
    　前記設定値の制御の際に、前記複数台の電源ユニットから出力される電流の減少に応じて前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を上昇させることを特徴とする給電装置。
  3. 　請求項１に記載の給電装置において、
    　前記複数台の電源ユニットから出力される電流を計測する第１の電流計と、
    　前記補助電源から出力される電流を計測する第２の電流計とを備え、
    　前記設定値の制御の際に、前記第１の電流計の計測値と前記第２の電流計の計測値の和が保たれるように前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を制御することを特徴とする給電装置。
  4. 　請求項１に記載の給電装置において、
    　前記要求の前の前記情報処理装置からの予告信号に基づいて前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器の出力をオフからオンにすることを特徴とする給電装置。
  5. 　請求項１に記載の給電装置において、
    　前記補助電源は、
    　前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器の入力に接続されている容量と、
    　前記容量に出力が接続され、前記バスに入力が接続されている第２のＤＣ／ＤＣ変換器とを有し、
    　前記バスから前記第２のＤＣ／ＤＣ変換器を介して昇圧して前記容量に充電し、前記容量から前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器を介して減圧して前記バスに電流を供給することを特徴とする給電装置。
  6. 　並列に接続されている複数台の定電圧電源と、
    　前記複数台の定電圧電源の稼働台数の変化に伴う出力電流の変動に応じて電流を足す補助電源とを備えることを特徴とする給電装置。
  7. 　請求項６に記載の給電装置において、
    　前記補助電源は出力段にＤＣ／ＤＣ変換器を有しており、前記出力電流の変動に応じて前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を制御して電流を足すことを特徴とする給電装置。
  8. 　請求項７に記載の給電装置において、
    　前記設定値の制御の際に、前記出力電流の減少に応じて前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を上昇させることを特徴とする給電装置。
  9. 　請求項６に記載の給電装置において、
    　前記補助電源は出力段にスイッチング回路を有しており、前記出力電流の変動に応じて前記スイッチング回路のデューティ比を制御して電流を足すことを特徴とする給電装置。
  10. 　請求項９に記載の給電装置において、
    　前記デューティ比の制御の際に、前記出力電流の減少に応じて前記スイッチング回路のデューティ比を上昇させることを特徴とする給電装置。
  11. 　情報処理装置と、
    　並列に接続されている複数台の電源ユニットと、
    　ＤＣ／ＤＣ変換器を介して電流を出力する補助電源と、
    　前記複数台の電源ユニット、前記補助電源、および前記情報処理装置を接続する給電バスとを有し、
    　前記情報処理装置の要求に応じて前記複数台の電源ユニットの内の稼働させる台数を変化させ、前記複数台の電源ユニットの出力電流の変動に応じて前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を制御することを特徴とする情報処理システム。
  12. 　請求項１１に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記設定値の制御において、前記複数台の電源ユニットの出力電流の減少に応じて前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧の設定値を上昇させることを特徴とする情報処理システム。
  13. 　請求項１１に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記情報処理装置は少なくとも１台のサーバ装置を含むことを特徴とする情報処理システム。
  14. 　請求項１３に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記情報処理装置は監視サーバを有し、
    　前記監視サーバは前記サーバ装置が処理する作業負荷の情報に基づいて前記情報処理装置が必要とする電力を予測して、予測結果に基づいて前記稼働させる台数を決定することを特徴とする情報処理システム。
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