JP5263933B2 - マルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラム - Google Patents

Description

この発明は、複数の負荷系統に個別に電力を供給するマルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラムに係り、特に、コンピュータ等の情報処理装置のシステムの負荷ごとに対応した電圧で個別に電力を供給するマルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラムに関する。

コンピュータ等の情報処理装置のシステム（以下、装置システムという）は複数の負荷によって構成され、各負荷はそれぞれ必要な電圧で動作している。したがって、複数の電源系統からなるマルチ電源装置によって、装置システム内のそれぞれの負荷ごとに要求された電圧で各負荷に個別に電力を供給している。図５は、装置システム等に用いられる一般的なマルチ電源装置の構成図である。図５に示すように、装置システム２５は、Ａ負荷２６ａとＢ負荷２６ｂが互いに独立した電源ユニットによって動作している。したがって、Ａ負荷２６ａには２台の電源ユニット（Ａ１電源２１ａ１とＡ２電源２１ａ２）が並列冗長で接続されている。また、Ｂ負荷２６ｂには２台の電源ユニット（Ｂ１電源２２ｂ１とＢ２電源２２ｂ２）が並列冗長で接続されている。このとき、Ａ系統の２台の電源ユニット（Ａ１電源２１ａ１とＡ２電源２１ａ２）はＡ負荷２６ａが要求する電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）を出力し、Ｂ系統の２台の電源ユニット（Ｂ１電源２２ｂ１とＢ２電源２２ｂ２）はＢ負荷２６ｂが要求する電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を出力している。

すなわち、それぞれの系統の負荷（Ａ負荷２６ａとＢ負荷２６ｂ）が要求する電圧とそれぞれの電源ユニット（Ａ１電源２１ａ１及びＡ２電源２１ａ２と、Ｂ１電源２２ｂ１及びＢ２電源２２ｂ２）は対で構成される。また、各電源ユニットの容量は各負荷の最大電流で決定される。例えば、２台の電源ユニット（Ａ１電源２１ａ１とＡ２電源２１ａ２）が並列冗長システムで運転している場合は、Ａ１電源２１ａ１とＡ２電源２１ａ２のそれぞれがＡ負荷２６ａの最大電流を定格容量としている。したがって、並列冗長システムでは、それぞれの系統の２台の電源ユニット（例えば、Ａ１電源２１ａ１とＡ２電源２１ａ２）はそれぞれ定格容量の半分の容量で運転していることになる。

すなわち、短期間かつ特定モードのとき（例えば、負荷が投入された瞬間の過度状態のとき）だけにおいて最大電流が流れる場合であっても、その最大電流に合わせて各電源ユニットの最大容量を決定する必要がある。言い換えると、装置システム２５内で複数の電源ユニットによって多出力電源を構成する場合は、各負荷（Ａ負荷２６ａとＢ負荷２６ｂ）がそれぞれ必要とする最大負荷電流値を想定し、それぞれの電源ユニット（（Ａ１電源２１ａ１及びＡ２電源２１ａ２と、Ｂ１電源２２ｂ１及びＢ２電源２２ｂ２）の容量を決定している。したがって、負荷が定格状態で運転している通常時の電流に対しては、かなり大きな容量の電源ユニットで多出力電源を構成していることになる。その結果、装置システムに電力を供給するマルチ電源装置の容量が大きくなり、装置システム全体の実装スペースが大きくなってコストアップしてしまう。言い換えると、通常負荷電流に対しては過剰に供給能力のある電源構成となるため、マルチ電源装置の小型化や低コスト化の妨げとなっている。

また、高信頼性を必要とする装置システムにおいては、何れか一つの電源系統の電圧が異常となった場合にシステムとして正常動作することができず重大事故に発展する危険性を回避するために、各電源ユニットはバックアップ冗長構成をとるのが一般的であるが、複数個の電源ユニットを並列接続する場合も、それぞれの電源ユニットの容量は最大負荷電流に対応できるように大容量化しなければならない。すなわち、各電源ユニットの出力側にそれぞれのバックアップ冗長用電源を並列接続して設けるため、装置システムがさらに大規模かつコストアップするおそれがある。また、装置システムにおいて、負荷の電圧値や容量の変更が生じた場合は、一度セットアップしたマルチ電源装置の構成を変更することは難しく、電源ユニットの変更に対応するための柔軟性に欠けている。通常、このような電源ユニットの変更を行う場合は、マルチ電源装置のプリント基板の変更を伴う大幅な設計変更となることが多い。

そこで、電源ユニットの容量が大きくなるという問題を解決するために、複数の電源ユニットで構成されるマルチ電源装置において、各電源系統のＤＣ−ＤＣコンバータ（電源ユニット）の最大容量を通常負荷運転時の定格容量とし、過負荷運転時にはスイッチをＯＮにしてＤＣ−ＤＣコンバータにバッテリを並列接続して、そのバッテリから電力補給を行うようにしたマルチ電源装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの容量は通常運転時の電流容量でよいので、各電源ユニットの容量を比較的小さく抑えることができる。

また、それぞれ異なる電圧を出力する複数の電源ユニットとは別に予備の電圧可変電源ユニットを設け、この電圧可変電源ユニットがそれぞれのスイッチを介して電圧の異なる複数の電源ユニットに個別に並列接続されるようにした電源システムの技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、複数の電源ユニットのうち何れかの電源ユニットが故障した場合は、直ちに、該当するスイッチがＯＮされて電圧可変電源ユニットが故障した電源ユニットの系統に接続され、その電圧可変電源ユニットから故障した電源ユニットと同じ電圧が同系統の負荷に供給される。このようにして、複数の電源ユニットのうち何れの電源ユニットが故障しても、電圧可変電源ユニットは、直ちに、故障した電源ユニと同じ電圧を立ち上げて故障した電源ユニットと入れ替えることができる。すなわち、複数の電源ユニットのそれぞれと電圧可変電源ユニットは並列冗長システムにはなっていないが、電圧可変電源ユニットがバックアップ電源として無停電電源システムを構築することができる。
特開２００４−２２２４０４号公報 特開平１１−２６５２２４号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術は、ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷へ定格電力を供給しているとき、過負荷になったらバッテリから補助電力を供給することができるので、ＤＣ−ＤＣコンバータの容量を低く抑えることはできるが、バッテリの充電状態によっては過負荷時に対応するだけの補助電力の供給を行えないこともある。すなわち、バッテリの充電状態を常時監視して、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧よりバッテリ電圧を常に高い電圧に維持しておかなければバッテリから補助電力の供給を行うことができない。そのため、バッテリの充電状態を監視する監視装置等が必要となり、マルチ電源装置がコストアップするおそれがある。さらに、バッテリ電圧はほぼ一定の電圧であるので、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が異なる場合には、全てのＤＣ−ＤＣコンバータに対して補助電力の供給を行うように対応することはできない。また、このマルチ電源装置の構成では負荷状態に応じて柔軟に電源ユニット（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の構成を変化させることができない。

また、上記特許文献２の技術によれば、電圧可変電源ユニットは、複数の電源ユニットのそれぞれが故障したときに入れ替わるバックアップ用の電源であるので、正常時に負荷に電力を供給している複数の電源ユニットの各容量は、過度時を含めた負荷の最大電流を供給できるだけの容量でなければならない。したがって、この技術においては各電源ユニットの容量を負荷が要求する瞬時の最大容量より小さくすることはできない。すなわち、各電源ユニットの電源容量は定格負荷に対して大きなものとなってしまい、各電源ユニットの容量利用率は極めてよくない。さらに、このマルチ電源装置のシステムにおいても、負荷状態に応じて柔軟に電源ユニットの構成を構築することはできない。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、個別の電源ユニットの電源容量を出来るだけ小さくすると共に、負荷状態に応じて電源ユニットの構成を最適化することができるようなマルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明の第１の構成は、複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給するマルチ電源装置に係り、前記負荷に補助電力を供給するブースタ電源と、前記負荷毎に、各動作モードで必要な電圧、電流を監視して監視情報を送信する監視手段と、前記監視手段から送信された前記監視情報に基づいて前記複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択し、前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させる選択接続手段と、前記監視手段から送信された前記監視情報に基づいて、前記ブースタ電源の電圧レベルを、前記選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させる電圧制御手段とを備えてなることを特徴としている。

この発明の第２の構成は、マルチ電源装置を構成する複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給する電力供給方法に係り、前記負荷毎に、各動作モードで必要な電圧、電流を監視して監視情報を送信する第１のステップと、前記監視情報に基づいて前記複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択する第２のステップと、前記監視情報に基づいて、前記負荷に補助電力を供給するブースタ電源の出力電圧を前記特定の電源ユニットの出力電圧と一致させる第３のステップと、前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させる第４のステップと、を含むことを特徴としている。

この発明の構成によれば、負荷となる装置システム側からの要求により、ブースタ電源の出力電圧及び各動作モードにおける負荷への供給ルートを自在にコントロールすることができるので、各電源ユニットを最小限の電源容量にしてマルチ電源装置を構成することができる。したがって、装置システムの小型化及び低コスト化を図ることができる。また、従来のマルチ電源装置でバックアップ冗長システムを構築する場合は、各電源ユニットの出力側に個別のバックアップ冗長用電源を設ける必要があった。しかし、本発明のマルチ電源装置では、バックアップ用電源（つまり、ブースタ電源）が自在に出力電圧及び各動作モードにおける負荷への供給ルートを変えることができるので、各電源ユニットの出力側に共有のバックアップ用電源（ブースタ電源）を構成することができる。したがって、最小限の容量と個数の電源ユニットの構成によって多出力のバックアップ冗長システムを構築することができる。その結果、マルチ電源装置及び装置システムのコストダウンを図ることができると共に、信頼性を向上させることができる。

この発明のマルチ電源装置は、複数の電源ユニットから個別の負荷に電力を供給する複数の電源系統を備えると共に、複数の電源ユニットとは別に予備電源ユニットをブースタ電源として備え、この予備電源ユニット（ブースタ電源）と複数の電源ユニットとはそれぞれスイッチによって個別に並列接続されるように構成されている。そして、負荷となる装置システムからの要求信号により、予備電源ユニットの出力電圧を可変させると共に、その要求信号によって選択されたスイッチにより、予備電源ユニットを該当する電源ユニットの電源系統に並列接続させる。このような構成により、負荷状態に応じて対応する負荷へのルートを選択して、予備電源ユニットを複数の電源ユニットの何れかと並列接続させることができる。言い換えると、それぞれの負荷の電流容量に応じて、対応する電源ユニットの電源系統に予備電源ユニットを並列接続させることができる。これによって、複数の電源ユニットの各容量は、それぞれの負荷の定格容量に抑えることができると共に、負荷状態に応じて柔軟に（フレキシブルに）電源ユニットの構成を可変させることが可能となる。また、マルチ電源装置における電源ユニットの構成の最適化と装置システムの信頼性の向上を図ることができる。

この発明の好適な実施形態は、複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給するマルチ電源装置であって、負荷の状態を監視して監視情報を送信する監視手段と、監視手段から送信された監視情報に基づいて複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択し、負荷に補助電力を供給するブースタ電源を特定の電源ユニットに並列接続させる選択接続手段と、監視手段から送信された監視情報に基づいて、ブースタ電源の電圧レベルを、選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させる電圧制御手段とを備えている。
このような構成によれば、例えば、マルチ電源装置が２系統の電源ユニットで構成されていて、情報処理システム等の装置システムの２系統の負荷に個別に電力を供給する場合、実際の運用状態においては２系統の負荷が同時に最大負荷電流となる運転モードは殆んど発生しない。よって、定常状態で使用する負荷電流をベースに各電源ユニットの容量を決定し、負荷電流が不足する特定モード（例えば、起動時）に備えて最小限のブースタ電源を準備し、マルチ電源装置の各電源ユニットの出力段に装置システムで使用する系統数と同じ個数のスイッチを搭載する。そして、装置システムからの監視情報に基づいてブースタ電源の出力電圧を必要な電圧に設定し、過負荷電流となる電源ユニットの系統のスイッチをＯＮにしてブースタ電源から該当する負荷に対して補助電力を供給する。これによって、各負荷に対して必要な電力供給を行うことが可能となると共に、ブースタ電源はバックアップ冗長電源としても機能させることもできる。

実施形態１

以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態であるマルチ電源装置の構成図である。なお、以下に説明する各実施形態において、同一の構造要素は同一の符号を付して示し、かつ重複する説明は省略する。また、このマルチ電源装置は、説明を簡単にするために２個の電源ユニットによる２出力の電源構成となっているが、さらに多くの電源ユニットによって多出力の電源構成にすることもできる。

まず、図１に示すマルチ電源装置の構成について説明する。このマルチ電源装置は、基本的には、Ａ電源１とＢ電源２の２つの電源ユニットによる２系統の電源構成となっている。すなわち、Ａ電源１が装置システム５のＡ負荷６ａに電力を供給するＡ系統と、Ｂ電源２が装置システム５のＢ負荷６ｂに電力を供給するＢ系統の２つの電源系統によって構成されている。さらに、予備電源ユニットであるＣ電源３がブースタ電源となり、スイッチ４ａをＯＮすることによってＡ電源１とＣ電源３（ブースタ電源）が並列接続され、スイッチ４ｂをＯＮすることによってＢ電源１とＣ電源３（ブースタ電源）が並列接続されるように構成されている。

また、装置システム５の内部には、Ａ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂの負荷状態を監視する電源状態監視回路（監視手段）７が設置され、この電源状態監視回路７の監視情報がコントロール回路１０へ送信されるように構成されている。さらに、コントロール回路１０は、電源状態監視回路７から受信した監視情報に基づいて、ドライバ回路９及びＣ電源３の出力電圧調整端子（電圧制御手段）１１へ制御信号（第１の制御信号と第２の制御信号）を送信するように構成されている。そして、ドライバ回路９が、コントロール回路１０から受信した第１の制御信号に基づいてスイッチ（選択接続手段）４ａ、４ｂをＯＮ／ＯＦＦさせ、Ｃ電源３が、出力電圧調整端子（電圧制御手段）１１に入力された第２の制御信号に基づいて自己の出力電圧を変化させるように構成されている。

各構成要素の機能についてさらに詳しく説明する。Ａ電源１及びＢ電源２は、装置システム５のＡ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂが必要とするデフォルトの電力（定格電力）を供給する手段である。ブースタ電源となるＣ電源３は、Ａ電源１及びＢ電源２の各出力電力のブースタ（電力の補助供給）を行う手段であると共に、バックアップ冗長電源として該当する電源系統へ電力を供給する手段である。Ｃ電源３の出力電圧調整端子１１は、コントロール回路１０からの第２の制御信号のレベルによりＣ電源３の出力電圧を任意に設定する電圧制御端子である。

電圧検出回路８は、Ｃ電源３の出力電圧が必要とする電圧レベルに達しているか否かを検出する手段である。電源状態監視回路７は、装置システム５内のＡ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂにおける各動作モードにおいて必要な電圧／電流、及び電源異常を監視する監視手段である。コントロール回路１０は、装置システム５内のＡ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂの電源状態監視回路７から監視情報を受信して必要な制御信号（第１の制御信号及び第２の制御信号）を生成し、第２の制御信号をＣ電源３の出力電圧調整端子１１へ送信すると共に第１の制御信号をドライバ回路９へ送信する手段である。

ドライバ回路９は、電圧検出回路８からの電圧レベルの信号とコントロール回路１０からの第１の制御信号とを受信し、スイッチ４ａ又はスイッチ４ｂを選択して選択信号を送信して、Ｃ電源３をＡ系統に接続するかＢ系統に接続するかを決定する選択手段である。スイッチ４ａ、４ｂは、ドライバ回路９からの選択信号に基づいて、Ｃ電源３の出力が接続される負荷のルート（Ａ系統又はＢ系統）を選択する選択接続手段である。

次に、図１に示すマルチ電源装置の動作について説明する。なお、このマルチ電源装置は、装置システム５のＡ負荷６ａとＢ負荷６ｂが同時に最大負荷となる動作モードはないものとする。また、Ｃ電源３は出力電圧を任意に調整してＡ電源１又はＣ電源３と電圧レベルを合わせることができ、Ａ電源１とＣ電源３、及びＢ電源２とＣ電源３は、それぞれ並列冗長運転を行うことが可能であるものとする。また、このような電源ユニット（Ａ電源１、Ｂ電源２、及びＣ電源３）は、モジュールとして広く市販されている電源ユニットであるので、個々の電源回路方式についての説明は省略する。また、スイッチ４ａ、４ｂは、リレー等のメカニカルなスイッチでも構成可能であるが、主として半導体スイッチを想定している。

Ａ電源１又はＢ電源２は、それぞれの負荷（Ａ負荷６ａ又はＢ負荷６ｂ）の負荷状態に応じてＣ電源３の出力電圧を自動設定し、それぞれのスイッチ（スイッチ４ａ又はスイッチ４ｂ）を介してＣ電源３を並列接続させる。例えば、Ａ負荷６ａが過負荷状態となり、Ａ電源１だけではＡ負荷６ａに負荷電流を供給しきれない状態であることを電源状態監視回路７が検知した場合は、コントロール回路１０が出力電圧調整端子１１に第２の制御信号を送信し、Ｃ電源３の出力電圧をＡ電源１の出力電圧と同じ電圧に設定する。そして、ドライバ回路９からの選択信号によってスイッチ４ａをＯＮにしてＣ電源３とＡ電源１とを並列接続し、Ｃ電源３をブースタ電源としてＡ負荷６ａに補助電力を供給する。

また、Ｂ負荷６ｂが過負荷状態となった場合についても、同様に、Ｃ電源３がブースタ電源となり、スイッチ４ｂを介してしてＢ電源２とＣ電源３が並列接続され、Ｃ電源３からＢ負荷６ａに補助電力が供給される。また、Ａ電源１又はＢ電源２の何れかが異常停止した場合も、電源状態監視回路７の監視情報に基づいて、上記と同様に、Ｃ電源３の出力電圧を故障した電源ユニットの出力電圧の値に自動設定し、該当するスイッチを介して異常停止した電源系統にＣ電源３を接続させる。これによって、Ｃ電源３がバックアップ冗長電源となって故障した電源系統の負荷に電力を供給し続けることができる。

このようにして、Ａ負荷６ａ又はＢ負荷６ｂの負荷状態に応じてＣ電源３の出力電圧を自在に変化させ、該当するスイッチ（スイッチ４ａ又はスイッチ４ｂ）を介してＣ電源３をブースタ電源として、該当する負荷（Ａ負荷６ａ又はＢ負荷６ｂ）に補助電力を供給すると共に、Ａ負荷６ａ又はＢ負荷６ｂの故障時には、Ｃ電源３をバックアップ冗長電源とすることができる。このような回路構成により、必要最小限の容量の電源ユニットによってマルチ電源装置を構成することができるので、マルチ電源装置を低コストかつ小型化することが可能となる。また、Ｃ電源３をバックアップ冗長電源として使用する場合は、低コストで信頼性の向上を図ることができる。

次に、フローチャートを参照して、上記構成の示すマルチ電源装置の動作について説明する。図４は、この発明の第１の実施形態であるマルチ電源装置の動作の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、ある現状の動作モードから、Ａ負荷６ａが過負荷となる動作モードに移行する場合の動作について説明する。

まず、電源状態監視回路７が、装置システム５内の各負荷（Ａ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂ）の負荷状態を把握し、Ａ負荷６ａが過負荷となったために、Ａ電源１からＡ負荷６ａへの供給電流を増やす必要があると判断する（ステップＳ１）。次に、電源状態監視回路７からコントロール回路１０へ、Ｃ電源３をＡ電源１のブースタ電源とするための命令信号（監視情報）を送信する（ステップＳ２）。すると、コントロール回路１０は、その命令信号を受信して、Ｃ電源３の出力電圧を所望の電圧にするための制御信号（第２の制御信号）をＣ電源３の出力電圧調整端子１１へ送信すると共に、ドライバ回路９へスイッチ４ａ又はスイッチ４ｂを選択するための制御信号（第１の制御信号）を送信する（ステップＳ３）。

これによって、Ｃ電源３は、出力電圧調整端子１１に入力された制御信号（第２の制御信号）に基づいて必要な出力電圧に可変される（ステップＳ４）。また、ドライバ回路９の制御信号（第１の制御信号＝選択信号）によって何れか一つのスイッチ（スイッチ４ａ又はスイッチ４ｂ）が選択される（ステップＳ５）。但し、この時点では、Ｃ電源３の出力電圧が所望の電圧に立上っているか否かは不明であるので、各負荷（Ａ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂ）に対する保護のため選択されたスイッチ４はまだＯＮにされない。

次に、電圧検出回路８がＣ電源３の出力電圧を検出し、その出力電圧が所望の電圧に立上っていることの確認する（ステップＳ６）。さらに、各スイッチ（スイッチ４ａ又はスイッチ４ｂ）は、電源状態監視回路７からコントロール回路１０への命令信号（監視情報）によって同時ＯＮされていないことを確認する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ６の電圧確認とステップＳ７のスイッチＯＦＦの確認がなされた後に、ドライバ回路９はステップＳ５で選択されたスイッチ（スイッチ４ａ又はスイッチ４ｂ）をＯＮにする（ステップＳ９）。

これによって、Ｃ電源３は、Ａ電源１と並列接続されてブースタ電源として機能する（ステップＳ１０）。その後、Ａ負荷６ａの負荷電流が減少して、ブースタ電源は不要であると電源状態監視回路７が判断したとき（ステップＳ１１）、コントロール回路１０は、電源状態監視回路７からの命令信号（監視情報）に基づいて、全てのスイッチ（（スイッチ４ａ及びスイッチ４ｂ）をＯＦＦし、Ｃ電源３をスタンバイ状態として電源状態監視回路７からの次の命令信号を待つ（ステップＳ１２）。

また、Ｂ負荷６ｂが過負荷となる場合についても、上述した手順でＣ電源３をＢ電源２のブースタ電源とすることが可能である。さらに、Ａ負荷６ａ及びＢ負荷６ｂに定格電流（デフォルト値）を供給するＡ電源１又はＢ電源２の何れかが何らかの原因で停止した場合についても、電源状態監視回路７がその監視情報をコントロール回路１０に送信することにより、図４のステップＳ３〜Ｓ９と同様の手順でＣ電源３をバックアップ冗長電源として機能させることができる。

実施形態２

図２は、この発明の第２の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。図２のマルチ電源装置の構成が図１と異なるところは、Ｃ電源３の入力側（入力ラインＶｉｎとＣ電源３の入力端子との間）にスイッチ（開閉手段）１２を設けた点のみである。このようなスイッチ１２を設けることにより、Ｃ電源３を必要としない動作モードではスイッチ１２をＯＦＦし、Ｃ電源３が必要な動作モードのときだけスイッチ１２をＯＮにする。すなわち、Ｃ電源３がブースタ電源としてＡ電源１又はＢ電源２に並列接続されているときはスイッチ１２をＯＮにし、Ｃ電源３がＡ電源１及びＢ電源２の何れにも並列接続されていないときはスイッチ１２をＯＦＦにする。これによって、Ｃ電源３を必要としない動作モードではＣ電源３の待機電力をゼロとすることができるので、マルチ電源装置の更なる省エネルギー化を実現することが可能となる。

実施形態３

図３は、この発明の第３の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。第３の実施形態のマルチ電源装置では、全ての電源系統において同じタイプの（つまり、電圧及び容量が同じ）電源１３を使用する。さらに、各電源１３の出力側には、使用する負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）の個数と同数のスイッチ１４を搭載する。なお、監視・制御系の電圧状態監視回路７ａ、電圧検出回路８ａ、ドライバ回路９ａ、コントロール回路１０ａ、及び出力電圧調整端子１１ａの機能は図１と同じであるが、図１とは信号数が異なるので各符号に添え字ａが付してある。

このような構成により、装置システム５ａの各負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）の要求により、何れかのスイッチ１４によって自由に任意の電源１３を選択すると共に、各電源１３は任意の電圧値に設定することができる。例えば、Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃの電流が少ないときは、図の最上段の電源系統の各スイッチ１４のみをＯＮにして、最上段の電源１３から対応する負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）へ所望の電圧で電力を供給する。

また、各負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）の電流がさらに増えたときは、図の２段目の電源系統の各スイッチ１４をＯＮにして、２段目の電源１３をブースタ電源として対応する負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）へ補助電力を供給する。以下、各負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）の電流が増加するごとに、図の３段目の電源系統の各スイッチ１４、４段目の電源系統の各スイッチ１４を順次ＯＮにして、３段目の電源１３、４段目の電源１３を順次ブースタ電源として対応する負荷へ補助電力を追加供給する。

また、最上段の電源１３から各負荷（Ａ負荷６ａ、Ｂ負荷６ｂ、及びＣ負荷６ｃ）へ電力を供給しているとき、Ａ負荷６ａのみの電流が増加し、Ｂ負荷６ｂ及びＣ負荷６ｃの電流は増加しないときは、２段目の電源系統においてＡ負荷６ａの系統のスイッチ１４のみをＯＮにして、２段目の電源１３をブースタ電源としてＡ負荷６ａのみへ補助電力を供給する。このような制御は、前述の第１の実施形態で述べた場合と同様に、電圧状態監視回路７ａによる装置システム５ａの監視情報と、電圧検出回路８ａ、ドライバ回路９ａ、コントロール回路１０ａ、及び出力電圧調整端子１１ａの制御機能によって実現される。

このようにして、マルチ電源装置は、装置システムの負荷状態に応じて各電源ユニットの電源容量や出力電圧を可変することによって柔軟に対応すると共に、各電源ユニットのバックアップ冗長システムを容易に構成することができる。その結果、マルチ電源装置における電源ユニットの構成を最適化して、マルチ電源装置のコスト低減と安価なバックアップ冗長システムの構成による信頼性の向上を図ることができる。また、装置システムに使用される電源設計の短縮化と仕様変更の対応が容易となる。さらに、図２の第２の実施形態で示したように、Ｃ電源３（ブースタ電源）の入力端子と入力電源ライン（Ｖｉｎ）との間にスイッチ１２を設けることによって、電源の省エネルギー化を実現することができる。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

この発明のマルチ電源装置は、多出力の電圧を必要とする情報処理装置や各種電子機器等に有効に利用することができる。

この発明の第１の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。 この発明の第２の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。 この発明の第３の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。 この発明の第１の実施形態に係るマルチ電源装置の動作の流れを示すフローチャートである。 装置システム等に用いられる一般的なマルチ電源装置の構成図である。

符号の説明

１ Ａ電源
２ Ｂ電源
３ Ｃ電源（ブースタ電源）
４ａ、４ｂ、１２、１４ スイッチ
５、５ａ 装置システム
６ａ Ａ負荷
６ｂ Ｂ負荷
６ｃ Ｃ負荷
７、７ａ 電源状態監視装置
８、８ａ 電圧検出回路
９、９ａ ドライバ回路
１０、１０ａ コントロール回路
１１、１１ａ 電圧制御端子
１３ 電源

Claims (11)

1. 複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給するマルチ電源装置であって、
   前記負荷に補助電力を供給するブースタ電源と、
   前記負荷毎に、各動作モードで必要な電圧、電流を監視して監視情報を送信する監視手段と、
   前記監視手段から送信された前記監視情報に基づいて前記複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択し、前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させる選択接続手段と、
   前記監視手段から送信された前記監視情報に基づいて、前記ブースタ電源の電圧レベルを、前記選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させる電圧制御手段と
   を備えてなることを特徴とするマルチ電源装置。
2. 前記監視手段から受信した監視情報に基づいて第１の制御信号と第２の制御信号を生成するコントロール回路を備え、
   前記コントロール回路は、前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させるための前記第１の制御信号を前記選択接続手段へ送信すると共に、前記ブースタ電源の電圧レベルを前記選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させるための前記第２の制御信号を前記電圧制御手段へ送信することを特徴とする請求項１記載のマルチ電源装置。
3. さらに、前記ブースタ電源の電圧レベルが、前記選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルと一致したか否かを判定する電圧検出回路を備えてなることを特徴とする請求項２記載のマルチ電源装置。
4. さらに、前記ブースタ電源が前記特定の電源ユニットに並列接続されたか否かにより、該ブースタ電源の入力端子を入力ラインに接続／遮断させる開閉手段を備えてなることを特徴とする請求項１、２又は３マルチ電源装置。
5. 前記開閉手段は、前記ブースタ電源が前記特定の電源ユニットに並列接続されたときは、該ブースタ電源の入力端子を前記入力ラインに接続にさせ、前記ブースタ電源が前記特定の電源ユニットに並列接続されないときは、該ブースタ電源の入力端子を前記入力ラインから遮断させることを特徴とする請求項４記載のマルチ電源装置。
6. 前記ブースタ電源は、前記特定の電源ユニットと並列冗長で運転されることを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一つに記載のマルチ電源装置。
7. 前記選択接続手段は、前記監視手段から送信された前記監視情報に基づいて、前記複数の電源ユニットを順次前記ブースタ電源として並列接続させることを特徴とする請求項１記載のマルチ電源装置。
8. マルチ電源装置を構成する複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給する電力供給方法であって、
   前記負荷毎に、各動作モードで必要な電圧、電流を監視して監視情報を送信する第１のステップと、
   前記監視情報に基づいて前記複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択する第２のステップと、
   前記監視情報に基づいて、前記負荷に補助電力を供給するブースタ電源の出力電圧を前記特定の電源ユニットの出力電圧と一致させる第３のステップと、
   前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させる第４のステップと、
   を含むことを特徴とするマルチ電源装置に用いられる電力供給方法。
9. 前記第３のステップにおいて、前記ブースタ電源の出力電圧が前記特定の電源ユニットの出力電圧と一致したか否かを判定し、両者の電圧が一致したときに前記第４のステップに移行させ、両者の電圧が一致しないときは前記第４のステップに移行させないことを特徴とする請求項８記載のマルチ電源装置に用いられる電力供給方法。
10. 前記第４のステップに移行されないときは前記ブースタ電源の入力端子を入力ラインから遮断させる第５のステップを含むことを特徴とする請求項９記載のマルチ電源装置に用いられる電力供給方法。
11. コンピュータに請求項８又は９記載のマルチ電源装置を用いる電力供給方法を実行させることを特徴とする電力供給制御プログラム。

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