JP2011160596A

JP2011160596A - Power feed system

Info

Publication number: JP2011160596A
Application number: JP2010021723A
Authority: JP
Inventors: Akihito Akai; 亮仁赤井; Yasuyuki Kudo; 泰幸工藤; Hiroyuki Nitta; 博幸新田; Takeshi Kato; 猛加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: JP5450136B2

Abstract

【課題】サーバ等のＩＴ機器用の電源装置の高効率使用による消費電力の削減と、電源装置の
高信頼性を実現する。
【解決手段】稼動している複数のサーバに流れる負荷電流に応じて、電源装置の給電効率が最大となるように、電源ユニットの稼動数を制御するとともに、電源ユニットの出力側に無停電電源を設ける。さらに、ジョブ情報、あるいは計測した消費電力を利用して電源ユニットの稼動数を制御する。また、予測が外れた場合であっても、不足分の電流を電源ユニットの出力ごとに設置した無停電電源からの給電で補償することで、給電バスにおける瞬低を回避し、サーバ機器、その他の装置の安定動作を維持する。
【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To realize power consumption reduction and high reliability of a power supply device by using a power supply device for IT equipment such as a server with high efficiency.
In accordance with load currents flowing through a plurality of operating servers, the number of operating power supply units is controlled so that the power supply efficiency of the power supply device is maximized, and an uninterruptible power supply is provided on the output side of the power supply unit. Is provided. Further, the number of operating power supply units is controlled using job information or measured power consumption. Even if the prediction is not correct, the power supply bus is compensated for by supplying power from the uninterruptible power supply installed for each output of the power supply unit, thereby avoiding instantaneous drop in the power supply bus, server equipment, etc. The stable operation of the device is maintained.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、サーバに代表されるＩＴ機器と、ＩＴ機器に給電する電源装置からなる給電システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system including an IT device represented by a server and a power supply device that supplies power to the IT device.

近年、データ管理を外部に委託するデータセンタサービスが注目され、データセンタの市場規模は年々拡大を続けている。それに伴い、データ処理を実施するサーバ等のＩＴ機器の増加や、ＩＴ機器の高性能化も推進され、データセンタの消費電力は年率１０％で増加傾向にある。一方で地球温暖化防止に向けてグリーンＩＴへの政府や企業の取り組みが加速している。地球環境に配慮した技術開発が重要視されている。このような背景の下、部品、機器、装置、と広範にわたって、低電力化に向けての技術開発が実施されている。 In recent years, data center services that outsource data management have attracted attention, and the market size of data centers continues to expand year by year. Along with this, an increase in IT devices such as servers that perform data processing and higher performance of IT devices are promoted, and the power consumption of the data center is increasing at an annual rate of 10%. On the other hand, efforts by governments and companies for green IT are accelerating to prevent global warming. The development of technology in consideration of the global environment is regarded as important. Under such a background, technological development for reducing power consumption has been carried out over a wide range of parts, equipment, and devices.

特許文献１に記載の電源装置は、複数の電源ユニット、例えば４台の電源ユニットで構成されて、各電源ユニットの出力は、給電バスに接続される。そして、給電バスに接続される負荷、サーバ機器に流れる消費電流を検出し、その電流値がある一定値以下の場合に、４台の電源ユニットのうち、例えば２台を停止させる制御を実施する。一般的に電源ユニットが供給可能な最大電力容量に対する実際の負荷電力の割合（＝負荷電力／最大電力容量、以降、負荷率と呼ぶ）が高い場合、電源ユニットの給電効率は、例えば８０％以上と高い特性が得られるが、負荷率が低い場合、電源ユニットの給電効率が低下することが知られている。なお、給電効率とは、電源ユニットに入力電力と負荷電力の割合（＝負荷電力／入力電力）であり、１００％に近いほど、要求される負荷電力に対して、少ない入力電力で稼動でき、低電力化が可能になる。 The power supply device described in Patent Document 1 includes a plurality of power supply units, for example, four power supply units, and the output of each power supply unit is connected to a power supply bus. Then, the load connected to the power supply bus and the current consumption flowing in the server device are detected, and when the current value is a certain value or less, for example, control is performed to stop two of the four power supply units. . In general, when the ratio of the actual load power to the maximum power capacity that can be supplied by the power supply unit (= load power / maximum power capacity, hereinafter referred to as the load factor) is high, the power supply efficiency of the power supply unit is, for example, 80% or more It is known that the power supply efficiency of the power supply unit decreases when the load factor is low. The power supply efficiency is the ratio of input power to load power (= load power / input power) in the power supply unit, and the closer to 100%, the less the required load power can be operated. Low power can be achieved.

特許文献１に記載の電源装置は、サーバ機器に供給する負荷電流が小さい場合に電源ユニットの稼働台数を減らして、１電源ユニットあたりの負荷率を高い状態に維持する。これにより、給電効率を高くすることができ、前述のように入力電流を少なくできることから、結果として消費電力が削減できる。 The power supply device described in Patent Document 1 reduces the number of operating power supply units when the load current supplied to the server device is small, and maintains a high load factor per power supply unit. As a result, the power supply efficiency can be increased, and the input current can be reduced as described above. As a result, power consumption can be reduced.

特開平９−２０４２４０号公報JP-A-9-204240

稼動している電源ユニットの電流容量とＩＴ機器側の負荷電流とのバランスが崩れた場合、供給しなければならない電流が電源ユニットから供給できず、給電バスにおいて電圧降下が発生（以下、瞬低と呼ぶ）し、ＩＴ機器の動作が不安定になる可能性がある。 If the balance between the current capacity of the operating power supply unit and the load current on the IT device side is lost, the current that must be supplied cannot be supplied from the power supply unit, and a voltage drop occurs in the power supply bus (hereinafter referred to as an instantaneous drop). The operation of the IT device may become unstable.

例えば、負荷電流が小さい状況が一定時間継続し、電源ユニットの稼動台数を４台中２台に減らして運用していた場合に、電源ユニットの１個が故障した場合である。これを回避するために、特許文献１では、内部冗長構成を採用している。しかしながら、たとえ内部冗長構成を採用していたとしても、電源ユニットの制御遅延が発生したり、電源ユニット稼働数の算出に誤りが発生したりした場合に、供給しなければならない電流が電源ユニットから供給できない虞がある。 For example, when a situation where the load current is small continues for a certain period of time and the number of operating power supply units is reduced to two out of four, and one of the power supply units fails. In order to avoid this, Patent Document 1 adopts an internal redundant configuration. However, even if an internal redundant configuration is adopted, if a control delay of the power supply unit occurs or an error occurs in the calculation of the number of power supply unit operations, the current that must be supplied from the power supply unit There is a possibility that it cannot be supplied.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。 Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

複数のサーバと、複数のサーバに接続される監視サーバと、バスを介して並列接続され、バスを介して複数のサーバに給電する複数の電源ユニットと、複数の電源ユニットそれぞれの出力部に設けられ、バスの電圧レベルが所定の条件を満たす場合に複数のサーバに給電する複数の電源装置と、監視サーバが出力する信号に基づいて複数の電源ユニットの稼働数を制御する制御装置と、を備える給電システムである。 A plurality of servers, a monitoring server connected to the plurality of servers, a plurality of power supply units connected in parallel via a bus and supplying power to the plurality of servers via the bus, and an output unit of each of the plurality of power supply units A plurality of power supply devices that supply power to the plurality of servers when the voltage level of the bus satisfies a predetermined condition, and a control device that controls the number of operations of the plurality of power supply units based on a signal output from the monitoring server, A power supply system provided.

本発明によれば、電源ユニットの高効率使用による消費電力の削減と、電源ユニットの高信頼性の両立を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both reduction in power consumption due to high-efficiency use of the power supply unit and high reliability of the power supply unit.

（ａ）は第１の実施例に係る構成図の例、（ｂ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。(A) is an example of the block diagram concerning a 1st Example, (b) is an example of the figure which showed the control table of load current and the operation number control of a power supply unit. （ａ）は第１の実施例に係る監視サーバの構成図の例、（ｂ）は制御モジュールの構成図、（ｃ）はＵＰＳ装置の構成図の例である。(A) is an example of a configuration diagram of a monitoring server according to the first embodiment, (b) is a configuration diagram of a control module, and (c) is an example of a configuration diagram of a UPS device. 第１の実施例に係る電力と電源ユニットの稼動数制御の様態を示した図の例である。It is the example of the figure which showed the aspect of the electric power and operation number control of a power supply unit which concern on a 1st Example. （ａ）は電源ユニットの稼動数制御しない場合の負荷率−給電効率特性の図の例、（ｂ）は稼動数制御する場合の負荷率−給電効率特性の図の例である。(A) is an example of the figure of the load factor-power supply efficiency characteristic when not controlling the number of operations of the power supply unit, and (b) is an example of the figure of the load factor-power supply efficiency characteristic when the number of operations is controlled. 第２の実施例に係る負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。It is the example of the figure which showed the control table of the load current and operation number control of a power supply unit which concern on 2nd Example. （ａ）は電源ユニットの冗長化構成の例を示した図、（ｂ）は第２の実施例に係る電源ユニット故障時の稼動数制御の様態の例を示した図である。(A) is the figure which showed the example of the redundant structure of a power supply unit, (b) is the figure which showed the example of the mode of operation number control at the time of the power supply unit failure concerning a 2nd Example. 第２の実施例に係る電力と電源ユニットの稼動数制御の様態を示した図の例である。It is the example of the figure which showed the mode of the electric power and operation number control of a power supply unit which concern on a 2nd Example. 第３の実施例に係る構成図の例である。It is an example of the block diagram concerning a 3rd Example. 第４の実施例に係る構成図の例である。It is an example of the block diagram concerning a 4th Example. （ａ）は第５の実施例に係る構成図の例、（ｂ）は電源ユニットと電流容量の関係を示した図の例、（ｃ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。(A) is an example of a configuration diagram according to the fifth embodiment, (b) is an example of a diagram showing the relationship between the power supply unit and the current capacity, and (c) is a control table for controlling the load current and the number of operations of the power supply unit. It is an example of the figure which showed. （ａ）は第６の実施例に係る構成図の例、（ｂ）は電源ユニット１０９ａの負荷率−給電効率の特性図の例、（ｃ）は電源ユニット１００１〜１００３の負荷率−給電効率の特性図の例、（ｄ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御の制御テーブルを示した図の例である。(A) is an example of a configuration diagram according to the sixth embodiment, (b) is an example of a characteristic diagram of the load factor-feeding efficiency of the power supply unit 109a, and (c) is a load factor-feeding efficiency of the power supply units 1001 to 1003. (D) is an example of the figure which showed the control table of load current and the operation number control of a power supply unit.

本発明は、ＰＣやサーバ等のＩＴ機器に対し、低消費電力化とともに電源ユニットの高信頼性を実現するものである。具体的には、稼動している複数のサーバに流れる負荷電流に応じて、電源装置の給電効率が最大となるように、電源ユニットの稼動数を制御するとともに、電源ユニットの出力側に無停電電源を設ける。 The present invention achieves high power supply unit reliability and low power consumption for IT devices such as PCs and servers. Specifically, the number of operating power supply units is controlled so that the power supply efficiency of the power supply unit is maximized according to the load current flowing through multiple servers in operation, and the power supply unit output side is uninterrupted. Provide a power supply.

さらに、ジョブ情報、あるいは計測した消費電力を利用して電源ユニットの稼動数を制御する。予めサーバが消費する電流、特に定常的に消費する定常電流の内訳が判っていれば、管理サーバが出力するジョブ情報の解析や計測値に基づく統計解析により、消費電力の予測も可能である。このように消費電力の予測を前提にすれば、サーバで消費済みの電流値に基づいたフィードバック制御ではなく、予測に基づくフィードフォワード制御による高速な制御が可能になる。また、予測が外れた場合であっても、不足分の電流を電源ユニットの出力ごとに設置した無停電電源からの給電で補償することで、給電バスにおける瞬低を回避し、サーバ機器、その他の装置の安定動作を維持する。 Further, the number of operating power supply units is controlled using job information or measured power consumption. If the breakdown of the current consumed by the server, in particular, the steady current consumed constantly, is known, the power consumption can be predicted by analyzing the job information output by the management server and statistical analysis based on the measured values. Assuming that power consumption is predicted in this way, high-speed control based on feedforward control based on prediction is possible instead of feedback control based on the current value consumed by the server. Even if the prediction is not correct, the power supply bus is compensated for by supplying power from the uninterruptible power supply installed for each output of the power supply unit, thereby avoiding instantaneous drop in the power supply bus, server equipment, etc. The stable operation of the device is maintained.

本実施例では、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、特徴となる電源装置の詳細を説明する。 In this embodiment, a rack mount server installed in a data center or the like is taken as an example, and the details of the characteristic power supply apparatus will be described.

本発明の第１の実施例による電源装置の構成について、図１〜４を用いて説明する。 The configuration of the power supply device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図１（ａ）は本発明の第１の実施例に係る構成図である。１０１はサーバラック、１０２は商用電源、１０３はＰＤＵ、１０４はネットワークスイッチ、１０５は監視サーバ、１０６ａ〜ｈはサーバ、１０７はＤＣ／ＤＣ変換器、１０８はＣＰＵ・メモリ、１０９ａ〜ｄは電源ユニット、１１０ａ〜ｄはＵＰＳ装置、１１１は制御モジュール、１１２はクライアント端末、１１３は電流計である。なお、本明細書では、便宜上、監視サーバと制御モジュールを異なる装置として説明するが、これらの機能を１の装置で実現することも可能である。 First, FIG. 1A is a configuration diagram according to the first embodiment of the present invention. 101 is a server rack, 102 is a commercial power supply, 103 is a PDU, 104 is a network switch, 105 is a monitoring server, 106a to h are servers, 107 is a DC / DC converter, 108 is a CPU / memory, 109a to d are power supply units 110a to 110d are UPS devices, 111 is a control module, 112 is a client terminal, and 113 is an ammeter. In this specification, for the sake of convenience, the monitoring server and the control module are described as different devices. However, these functions can be realized by a single device.

本実施例においては、ラックマウントタイプのＩＴ機器を想定すると、サーバラック１０１にネットワークスイッチ１０４、監視サーバ１０５、サーバ１０６ａ〜ｈ、電源装置１０９、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄ、制御モジュール１１１が組み込まれており、サーバラック１０１に対しては、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ＰＤＵ１０３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１１２からジョブ、制御信号、およびデータが入力されるものとする。 In this embodiment, assuming a rack-mount type IT device, the server rack 101 includes the network switch 104, the monitoring server 105, the servers 106a to 106h, the power supply device 109, the UPS devices 110a to 110d, and the control module 111. The server rack 101 receives a commercial power supply 102 via a PDU 103 having a built-in surge circuit that suppresses noise superimposed due to various factors, and receives a job from the client terminal 112 via the network switch 104. Assume that a control signal and data are input.

次に、本実施例に係わ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１１２は、複数存在し、サーバラック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。 Next, each of the structural blocks according to the present embodiment will be described. There are a plurality of client terminals 112, which are computers that submit jobs to the server rack 101, specifically request services, data processing, and data management, and receive the provisions.

ネットワークスイッチ１０４は、クライアント端末１１２、及びサーバラック１０１内の各ブロックを接続するものであり、例えば各ブロックをＬＡＮケーブルで接続する。 The network switch 104 connects the client terminal 112 and each block in the server rack 101. For example, each block is connected by a LAN cable.

サーバ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・メモリ１０８と、電流計１１３などで構成される。ＤＣ／ＤＣ変換器１０７は、電源装置から入力される直流の電源ＶＩＮ０、例えば１２Ｖをサーバ１０６ａ〜ｈ内の各ブロックで使用する電源電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３…を生成する。そして、ＣＰＵ・メモリ１０８は、後述する監視サーバ１０５から分配されるジョブ、例えばデータ処理を実施する。なお、電流計１１３は、例えばサーバ１０６ａ〜ｈの給電入力部に設置されるシャント抵抗であり、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。そして、電流の測定結果をネットワークスイッチ１０４を介して監視サーバ１０５に転送する。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構わない。 The servers 106a to 106h include a DC / DC converter 107 for generating a power supply voltage used in each block, a CPU / memory 108, an ammeter 113, and the like. The DC / DC converter 107 generates power supply voltages V1, V2, V3,... That use a DC power supply VIN0, for example, 12V input from the power supply device, in each block in the servers 106a-h. The CPU / memory 108 executes a job distributed from the monitoring server 105 described later, for example, data processing. The ammeter 113 is, for example, a shunt resistor installed in the power supply input unit of the servers 106a to 106h, and can measure the current from the resistance value of the shunt resistor and the potentials at both ends thereof. Then, the current measurement result is transferred to the monitoring server 105 via the network switch 104. The current measuring method is not limited to this, and a clamp-type ammeter may be used.

監視サーバ１０５は、ネットワークスイッチ１０４を介して、ラック１０１内に設置された複数のサーバ１０６ａ〜ｈや、後述する電源装置に対して、起動やシャットダウンを制御する。また、バランサーと呼ばれる、クライアント端末１１２から投入されるジョブを分配する役割を果たす場合もある。さらに、投入されるジョブ量に応じて、サーバ１０６ａ〜ｈの稼動数の制御する場合もある。 The monitoring server 105 controls activation and shutdown of a plurality of servers 106 a to 106 h installed in the rack 101 and a power supply device to be described later via the network switch 104. In addition, there is a case where a job called a balancer plays a role of distributing jobs input from the client terminal 112. Furthermore, the number of servers 106a to 106h may be controlled according to the amount of jobs to be submitted.

電源装置は、ＡＣ／ＤＣ変換器の役割を果たす、複数の電源ユニット１０９ａ〜ｄで構成され、それらはバスを介して並列接続される。そして、電源ユニットは、Ｎ台、本実施例では３台でラック１０１内の機器の最大電力容量を供給できるものとし、さらに、ＲＡＩＤ装置と同様に、例えば（Ｎ＋１）の冗長化構成とする。これにより、電源装置を構成する電源ユニット１０９ａ〜ｄのうち、いずれか1台が故障した場合でも、冗長化構成の電源ユニットによりラック１０１内で要求される最大電力容量が保証される。 The power supply apparatus includes a plurality of power supply units 109a to 109d that play the role of an AC / DC converter, and these are connected in parallel via a bus. Further, N power supply units, three in this embodiment, can supply the maximum power capacity of the devices in the rack 101, and, for example, have a (N + 1) redundant configuration as in the RAID device. As a result, even if any one of the power supply units 109a to 109d constituting the power supply device fails, the maximum power capacity required in the rack 101 is guaranteed by the power supply unit having a redundant configuration.

ＵＰＳ装置１１０は、蓄電池を搭載するいわゆる無停電電源装置であり、入力電源に停電などの異常が発生しても一定時間は停電することなく電力を供給し続ける電源装置である。そして、ＵＰＳ装置１１０が電力供給する時間で、サーバ１０６を安全に終了させて、機器の故障やデータの破壊を回避する。そして、電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力部には、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄを設置することが本実施例の特徴のひとつである。 The UPS device 110 is a so-called uninterruptible power supply device equipped with a storage battery, and is a power supply device that continues to supply power without a power failure for a certain period of time even if an abnormality such as a power failure occurs in the input power supply. Then, during the time when the UPS device 110 supplies power, the server 106 is safely terminated to avoid device failure and data destruction. One feature of the present embodiment is that UPS devices 110a to 110d are installed at the output units of the power supply units 109a to 109d.

制御モジュール１１１は、監視サーバ１０５から入力される電力予測データに基づいて、（Ｎ＋１）台の電源ユニットに対して（本実施例ではＮ＝３）、稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を調整する。図１（ｂ）は、本実施例において、制御モジュール１１１に入力される電力予測データと実施する電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数制御の関係を示したものである。本実施例では、電源ユニット１０９ａ〜ｄそれぞれの容量を１００Ａとして説明する。消費電流が１００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａと１０９ｂの２台とし、合計電流容量を２００Ａとする。また、消費電流が３００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａ〜ｄの４台とし、合計電流容量を４００Ａとする。これにより、電源ユニットあたりの負荷率を向上させる。 Based on the power prediction data input from the monitoring server 105, the control module 111 adjusts the number of operating power supply units 109a to 109d for (N + 1) power supply units (N = 3 in this embodiment). To do. FIG. 1B shows the relationship between the power prediction data input to the control module 111 and the operation number control of the power supply units 109a to 109d to be executed in this embodiment. In the present embodiment, description will be made assuming that the capacity of each of the power supply units 109a to 109d is 100A. When the current consumption is less than 100 A, the two power supply units 109 a and 109 b are operated, and the total current capacity is 200 A. When the current consumption is less than 300 A, the number of operating power supply units is four units 109 a to d and the total current capacity is 400 A. Thereby, the load factor per power supply unit is improved.

次に、本実施例の特徴である、制御内容について、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。 Next, the control content, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c).

図２（ａ）は、監視サーバ１０５のブロック構成を示した図であり、２０１はネットワークＩ／Ｆ、２０２はレジスタ、２０３は記憶装置、２０４はＣＰＵ、２０５はメモリ、２０６はデータ出力部である。監視サーバ１０５は、前述したように、ネットワークスイッチ１０４を介して入力されるデータに基づいて構成する各ブロックが動作する。具体的には、監視サーバ１０５の動作、および監視サーバ１０５上で動作させるプログラムに関する設定値はレジスタ２０２に格納し、監視サーバ１０５で動作させるプログラムは記憶装置２０３に格納し、それらに基づいてＣＰＵ２０４がプログラムを実行することにより、各種演算を実施する。本実施例の特徴として、プログラムはジョブ情報あるいは電流計１１３を用いて計測した各サーバの消費電流値を解析して、各サーバで消費する電力を予測する。なお、演算時のデータ保持用にメモリ２０５を使用し、演算結果を、本実施例では電力予測データをデータ出力部２０６に転送する。ここで、監視サーバ１０５が実施する電力予測方法について例を挙げる。 2A is a diagram showing a block configuration of the monitoring server 105, in which 201 is a network I / F, 202 is a register, 203 is a storage device, 204 is a CPU, 205 is a memory, and 206 is a data output unit. is there. As described above, in the monitoring server 105, each block configured based on data input via the network switch 104 operates. Specifically, the setting values relating to the operation of the monitoring server 105 and the program operated on the monitoring server 105 are stored in the register 202, and the program operated on the monitoring server 105 is stored in the storage device 203, and based on them, the CPU 204 Performs various operations by executing the program. As a feature of the present embodiment, the program analyzes job consumption or the current consumption value of each server measured using the ammeter 113 to predict the power consumed by each server. Note that the memory 205 is used to hold data at the time of calculation, and the calculation result is transferred to the data output unit 206 as power prediction data in this embodiment. Here, an example is given of the power prediction method performed by the monitoring server 105.

ジョブ情報を使用する場合、監視サーバ１０５は、クライアント端末１１２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が判れば、トータルの消費電力の推定が可能にできる。 When using job information, the monitoring server 105 analyzes the work contents of a job input from the client terminal 112 via the network switch 104, specifically, data storage, data reading, data backup, and the like. . Here, the power consumption for 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 if the work content and the data size of the handled data are known, the total power consumption Estimation can be made possible.

また、電流の測定結果に基づく電流予測の場合、電流計１１３は、例えば、サーバ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１０５は一定間隔Δｔで消費電流を導出することにし、時間ｔを基準に（ｔ＋Δｔ）の消費電流は、（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。 In the case of current prediction based on the current measurement result, the ammeter 113 is, for example, a shunt resistor installed in the power supply input unit of the servers 106a to 106h, and its resistance value R is known, for example, 1 mΩ. . And if the both-ends potential Va and Vb are measured, consumption current can be derived | led-out by (Va-Vb) / R. Here, the monitoring server 105 derives the current consumption at a constant interval Δt, and the current consumption at (t + Δt) is time-series predicted from the current consumption measurement result at (t−Δt) and t with reference to the time t. carry out.

さらに、電流計１１３を使用して消費電流を測定するのではなく、サーバ１０６ａ〜ｈが有するＣＰＵ使用率のデータを使用しても構わない。ＣＰＵ負荷率とサーバ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。 Furthermore, instead of using the ammeter 113 to measure the current consumption, the CPU usage rate data of the servers 106a to 106h may be used. It is known that the CPU load factor and the current consumption of the server have a high correlation, and power prediction is possible even with time series prediction using the CPU load factor.

図２（ｂ）は、制御モジュール１１１のブロック構成を示した図であり、２０７は判定回路、２０８は参照テーブル、２０９は比較器、２１０は加算器である。 FIG. 2B is a diagram illustrating a block configuration of the control module 111, in which 207 is a determination circuit, 208 is a reference table, 209 is a comparator, and 210 is an adder.

制御モジュール１１１は、監視サーバ１０５から入力される電力予測データを使用して、（Ｎ＋１）台の電源ユニットに対して（図の例はＮ＝３）、稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を調整する。電力予測データと電源ユニットの稼動数制御の関係は、前述したように図１（ｂ）が一例である。一般的に、電源ユニットの給電効率は、電源ユニットが有する電力容量とサーバや、装置の消費電力の割合（以降、負荷率と呼ぶ）に依存している。例えば、負荷率２０％以上において、給電効率が８０％以上の電源ユニットであっても、負荷率２０％未満においては、前述の給電効率よりも低くなってしまう場合が多い。以上から、図１（ｂ）に示すように、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数を制御することにより、１電源ユニットあたりの負荷率を向上させ、給電効率の高い条件、例えば負荷率２０％以上で、サーバや装置に給電することができるようにする。 The control module 111 uses the power prediction data input from the monitoring server 105 to calculate the number of operating power supply units 109a to 109d for (N + 1) power supply units (N = 3 in the figure). adjust. As described above, FIG. 1B is an example of the relationship between the power prediction data and the operation number control of the power supply unit. In general, the power supply efficiency of a power supply unit depends on the power capacity of the power supply unit and the ratio of power consumption of the server and the device (hereinafter referred to as the load factor). For example, even when the power supply unit has a power supply efficiency of 80% or more at a load factor of 20% or more, the power supply efficiency is often lower than the above-described power supply efficiency at a load factor of less than 20%. From the above, as shown in FIG. 1B, by controlling the number of operation of the power supply units 109a to 109d, the load factor per power supply unit is improved, and conditions for high power supply efficiency, for example, a load factor of 20% or more. Therefore, it is possible to supply power to the server or the device.

判定回路２０７は、監視サーバから電力予測データが入力され、テーブル２０８を参照し、冗長化稼働することを前提に給電効率が最大となるように、稼動する電源ユニット数を判定する。制御モジュールは、判定した電源ユニット数に基づいて、電源ユニットを稼働させるための電源制御信号を電源ユニットに出力する。テーブル２０８は、各電源ユニットとその電流容量との対応関係あるいは消費電流と電源ユニット稼動数の対応関係（図1（ｂ））を示すデータセットを有しており、判定回路２０７に対して、稼動制御データとして転送するものとする。 The determination circuit 207 receives the power prediction data from the monitoring server, refers to the table 208, and determines the number of power supply units that operate so as to maximize the power supply efficiency on the assumption that redundant operation is performed. The control module outputs a power control signal for operating the power supply unit to the power supply unit based on the determined number of power supply units. The table 208 has a data set indicating a correspondence relationship between each power supply unit and its current capacity or a correspondence relationship between current consumption and the number of power supply unit operations (FIG. 1B). It shall be transferred as operation control data.

図２（ｃ）は、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの内部を示した図であり、２１１は充電回路、２１２は蓄電池、２１３は放電素子、２１４は蓄電池セルコントローラである。充電回路２１１はレギュレータであり、蓄電池２１２は２次電池、例えばＮｉ−ＭＨ（ニッケル水素電池）、放電素子２１３はダイオード、あるいはＭＯＳＦＥＴ、蓄電池セルコントローラ２１４は、蓄電池２１２を構成するセル単位で電圧や、温度、蓄電池の内部抵抗をモニタし、蓄電池の充放電動作の制御を実施する。そして、電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力には、充電回路２１１を介して蓄電池２１２の入力が接続され、放電素子２１３を介して蓄電池２１２の出力が接続される。 FIG. 2C is a diagram showing the inside of the UPS devices 110a to 110d, in which 211 is a charging circuit, 212 is a storage battery, 213 is a discharge element, and 214 is a storage battery cell controller. The charging circuit 211 is a regulator, the storage battery 212 is a secondary battery, for example, Ni-MH (nickel metal hydride battery), the discharge element 213 is a diode, or a MOSFET, and the storage battery cell controller 214 is a voltage or voltage for each cell constituting the storage battery 212. The temperature and the internal resistance of the storage battery are monitored, and the charge / discharge operation of the storage battery is controlled. And the input of the storage battery 212 is connected to the output of power supply unit 109a-d via the charging circuit 211, and the output of the storage battery 212 is connected via the discharge element 213.

なお、蓄電池２１２の電力容量は電力容量Ａと、本実施例を実現するための電力容量Ｂの合計とする。ここでの電力容量Ａは、ＵＰＳ機能１１０ａ〜ｄが実現可能な容量、つまり、停電時に、例えばサーバ１０６ａ〜ｈがシャットダウンコマンドを自動実行し、処理中のデータを損失することなく、安全に稼動終了するまでの時間給電可能な容量とする。また、電力容量Ｂは、電力容量Ａと同等かそれ以下の容量であり、瞬低を防止するために十分な容量である。 The power capacity of the storage battery 212 is the sum of the power capacity A and the power capacity B for realizing the present embodiment. The power capacity A here is a capacity that can be realized by the UPS functions 110a to 110d, that is, in the event of a power failure, for example, the servers 106a to 106h automatically execute a shutdown command and operate safely without losing data being processed. It is set as the capacity that can supply power until the end. In addition, the power capacity B is equal to or less than the power capacity A, and is a capacity sufficient to prevent an instantaneous drop.

なお、蓄電池２１２の電圧レベルは、例えば、サーバ１０６ａ〜ｈに内蔵する基板が動作するための入力電圧ＶＩＮ０を基準に設定し、例えば１２Ｖであれば、その蓄電池２０２固有の終止電圧が１２Ｖになるようなセル構成とする。例えば、蓄電池がＮｉ−ＭＨ（ニッケル水素電池）で、放電終了の電圧（終止電圧）を１．１Ｖとするならば、１１セルの直列構成とすることにし、例えば、Ｌｉ−ｉｏｎ（リチウムイオン電池）で、終止電圧を２．４Ｖとするならば、５セルの直列構成とする。そして、蓄電池２１２の出力部には、放電素子２１３としてダイオード、あるいはＭＯＳＦＥＴスイッチを接続し、サーバ１０６ａ〜ｈに接続される直流の給電バスの電圧レベルが蓄電池２１２の出力電圧よりも降下した場合には、自動的に給電動作が実施されるようにする。 Note that the voltage level of the storage battery 212 is set based on, for example, the input voltage VIN0 for operating the board built in the servers 106a to 106h. For example, if the voltage level is 12V, the end voltage unique to the storage battery 202 is 12V. The cell configuration is as follows. For example, if the storage battery is Ni-MH (nickel metal hydride battery) and the voltage at the end of discharge (end voltage) is 1.1 V, it is assumed that 11 cells are connected in series, for example, Li-ion (lithium ion battery). ) If the end voltage is 2.4V, a 5-cell series configuration is adopted. When a diode or a MOSFET switch is connected to the output unit of the storage battery 212 as the discharge element 213 and the voltage level of the DC power supply bus connected to the servers 106a to 106h drops below the output voltage of the storage battery 212. The power supply operation is automatically performed.

このように、電源ユニットの出力側に蓄電池を有するUPS装置を設けることで、冗長化稼働していた場合でも発生しうる瞬低を回避し、電源ユニットの高信頼性を確保しうる。
また、特許文献１に記載のシステムは、サーバ機器等に流れる負荷電流を検出し、検出結果をフィードバックさせて電源ユニットの稼働台数を制御するため、電源ユニットの稼働台数を制御する際の遅延が発生し、給電バスで瞬低が発生するおそれがある。これに対して、本実施例では、上述したように、監視サーバのジョブ情報、あるいは計測した消費電力値を解析することで、サーバで消費する負荷電流が予測して、稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する際の遅延は回避あるいは縮小する。また、仮に制御遅延が発生したり、電力予測に間違いがあって、給電バスで瞬低が発生した場合であっても、前述した電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力部に設置したＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄからの給電で、電圧降下分を自動補償することが可能にする。これらの結果、特許文献１に記載の制御方法と比べて、電源ユニットの高信頼性を確保しうる。 As described above, by providing the UPS device having the storage battery on the output side of the power supply unit, it is possible to avoid the instantaneous drop that may occur even when redundant operation is performed, and to ensure the high reliability of the power supply unit.
In addition, the system described in Patent Document 1 detects the load current flowing through the server device and the like, and feeds back the detection result to control the number of operating power supply units. Therefore, there is a delay in controlling the number of operating power supply units. There is a risk of a voltage drop in the power supply bus. On the other hand, in this embodiment, as described above, by analyzing the job information of the monitoring server or the measured power consumption value, the load current consumed by the server is predicted, and the power supply unit 109a to operate Delays in controlling the number of d are avoided or reduced. Further, even if a control delay occurs or there is an error in power prediction and an instantaneous drop occurs in the power supply bus, the UPS devices 110a to 110d installed in the output units of the power supply units 109a to 109d described above. It is possible to automatically compensate for the voltage drop by supplying power from. As a result, the high reliability of the power supply unit can be ensured as compared with the control method described in Patent Document 1.

併せて、制御モジュール１１１は、ＵＰＳ装置の管理、制御も実施しうる。ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄに内蔵する蓄電池２１２は寿命の観点から充放電を繰り返すことは望ましくない。したがって、蓄電池２１２のうち、前述の電力容量Ｂについては、放電が完了するまで、充電を実施しないようにすることもできる。 In addition, the control module 111 can also manage and control the UPS device. It is not desirable to repeatedly charge and discharge the storage battery 212 built in the UPS devices 110a to 110d from the viewpoint of life. Therefore, it is possible to prevent the above-described power capacity B of the storage battery 212 from being charged until the discharge is completed.

本実施例では、図２（ｂ）に示すように比較器２０９と加算器２１０を設ける。比較器２０９は、ＵＰＳ装置１１０から転送される蓄電池残量データ、本実施例ではセル電圧が入力され、閾値電圧Ｖｔｈと比較する。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、予め制御モジュール１１１が有するメモリ（図示省略）に記録されており、例えば蓄電池の放電終了を示す終止電圧とする。そして、セル電圧が閾値電圧Ｖｔｈと等しい、あるいは閾値電圧Ｖｔｈより低ければ、蓄電池の残量が足りないと判定して１を出力する。また、セル電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高ければ、蓄電池２１２の残量が十分と判定して０を出力する。そして、加算器２１０は、判定回路２０７の出力であるジョブ情報に基づく電源ユニット数と比較器２０９の出力を加算して、電源ユニットを稼働させるための電源制御信号を電源ユニットに出力する。 In this embodiment, a comparator 209 and an adder 210 are provided as shown in FIG. The comparator 209 receives the remaining battery level data transferred from the UPS device 110, in this embodiment the cell voltage, and compares it with the threshold voltage Vth. The threshold voltage Vth is recorded in advance in a memory (not shown) included in the control module 111, and is, for example, a stop voltage indicating the end of discharge of the storage battery. If the cell voltage is equal to or lower than the threshold voltage Vth, it is determined that the remaining amount of the storage battery is insufficient and 1 is output. If the cell voltage is higher than the threshold voltage Vth, it is determined that the remaining amount of the storage battery 212 is sufficient and 0 is output. The adder 210 adds the number of power supply units based on the job information that is the output of the determination circuit 207 and the output of the comparator 209, and outputs a power supply control signal for operating the power supply unit to the power supply unit.

このように、蓄電池２１２の残量が足りない場合は、マージンを有した条件で稼動する電源ユニット数を選択し、蓄電池２１２の残量が十分の場合は、マージンが無い条件で稼動する電源ユニット数を選択する。言い換えれば、蓄電池２１２の残量が足りない場合には、冗長化稼働とは別に１台の電源ユニットをさらに稼働し、蓄電池２１２の残量が十分な場合には、冗長化稼働とは別の電源ユニットを稼働させることはしない。このように、電力予測データと電源ユニット数と蓄電池２１２の残量に基づいて電源ユニットの稼働台数を制御する。これにより、電源ユニットの制御遅延や電源ユニットの制御誤りによる瞬低の回避を保障しつつ、蓄電池２１２の寿命を延ばすことが可能となる。この制御を実現するために、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄ内部の蓄電池セルコントローラ２０４はセルの電圧情報を制御モジュール１１１に転送し、制御モジュール１１１はそれに基づいて、蓄電池セルコントローラ２０４と電源ユニット１０９ａ〜ｄへの制御信号を生成し、出力する。 As described above, when the remaining capacity of the storage battery 212 is insufficient, the number of power supply units that operate under a condition with a margin is selected, and when the remaining capacity of the storage battery 212 is sufficient, the power supply unit that operates under a condition without a margin. Select a number. In other words, when the remaining capacity of the storage battery 212 is insufficient, one power supply unit is further operated separately from the redundant operation, and when the remaining capacity of the storage battery 212 is sufficient, it is different from the redundant operation. Do not operate the power supply unit. In this way, the number of operating power supply units is controlled based on the power prediction data, the number of power supply units, and the remaining amount of the storage battery 212. As a result, it is possible to extend the life of the storage battery 212 while ensuring avoidance of a sag due to a control delay of the power supply unit or a control error of the power supply unit. In order to realize this control, the storage battery cell controller 204 inside the UPS devices 110a to 110d transfers the cell voltage information to the control module 111, and the control module 111 and the storage battery cell controller 204 and the power supply units 109a to 109d based thereon. Generates and outputs a control signal to

次に、具体例を挙げて本実施例の制御内容を説明する。なお、本例では蓄電池２１２の残量が十分であることを前提に説明する。図３は、４台の電源ユニット１０９ａ〜ｄのうち、１台の電源ユニット１０９ｄを冗長化稼動させることを前提に、横軸に時間をプロットした場合の電力予測と、４台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄの稼動状態を示した図である。なお、電力容量は、電源ユニット３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台の電源ユニットは３台の電源ユニット１０９と同一容量で冗長化構成とする。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、４台すべての電源ユニット１０９ａ〜ｄを稼動させ、最大電力の６６％未満であれば、３台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを稼動させ、最大電力の３３％未満であれば、２台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂを稼動させることにする。稼働させない電源ユニットは、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。 Next, the control contents of the present embodiment will be described with specific examples. In this example, description will be made on the assumption that the remaining amount of the storage battery 212 is sufficient. FIG. 3 shows power prediction when time is plotted on the horizontal axis on the assumption that one power supply unit 109d is redundantly operated among the four power supply units 109a to 109d, and the four power supply units 109a. , 109b, 109c, and 109d. The power capacity is set so that three power units can supply the maximum amount of power in the rack, and the remaining one power unit has the same capacity as the three power units 109 and has a redundant configuration. As shown in FIG. 3, when the predicted power consumption increases and approaches the maximum power capacity in the rack 101, all four power supply units 109a to 109d are operated and less than 66% of the maximum power. If so, the three power supply units 109a, 109b, and 109c are operated, and if the power is less than 33% of the maximum power, the two power supply units 109a and 109b are operated. The power supply unit that is not operated is shifted to a standby mode in which the power of some of the circuits is turned off or a power off mode in which the power of all the circuits is turned off.

この制御における給電効率改善量の一例を挙げると、負荷電流がラック１０１内の最大電力の１０％の場合、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数制御を実施せず４台とすると、負荷率は１０％となるが、電源ユニットの稼動数を２台とすると、電源ユニット１台あたりの負荷率が２０％に上昇する。電源装置の認定基準として使用される、ＣＳＣＩ（ＣｌｉｍａｔｅＳａｖｅｒｓＣｏｍｐｕｔｉｎｇＩｎｉｔｉａｔｉｖｅ）の基準においても、負荷率２０％以上において、例えば給電効率８０％以上、あるいは８５％以上と明確に規定されているのに対し、負荷率２０％未満についての給電効率の規定はなく、実際に給電効率は低いことが多い。ここで挙げた負荷率の例では、負荷率が１０％であっても、１つの電源ユニットあたりの負荷率が２０％に上昇させることができるため、負荷率１０％時の給電効率と負荷率２０％時の給電効率の差分が給電効率の改善量となる。 As an example of the amount of power supply efficiency improvement in this control, if the load current is 10% of the maximum power in the rack 101 and the number of power supply units 109a to 109d is not controlled, the load factor is 10 However, if the number of operating power supply units is two, the load factor per power supply unit increases to 20%. The CSCI (Climate Savers Computing Initiative) standard used as a certification standard for power supplies is clearly defined as a power supply efficiency of 80% or more, or 85% or more, for example, at a load factor of 20% or more. There is no regulation of power supply efficiency for load factor less than 20%, and power supply efficiency is often low. In the example of the load factor given here, even if the load factor is 10%, the load factor per power supply unit can be increased to 20%. Therefore, the power supply efficiency and the load factor when the load factor is 10%. The difference in power supply efficiency at 20% is the amount of improvement in power supply efficiency.

図４（ａ）（ｂ）は、本実施例における給電効率の改善を示した図であり、横軸は負荷率、縦軸は給電効率として、グラフ化したものである。４０１は稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を固定にした場合の電源装置特性であり、４０２は稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御した場合の電源装置特性である。図４（ａ）にある電源装置特性４０１と電源装置特性４０２との比較で、軽負荷時において特に給電効率が向上していることが判る。 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing the improvement of the power supply efficiency in this example, and the horizontal axis is a graph showing the load factor and the vertical axis is the power supply efficiency. Reference numeral 401 denotes power supply characteristics when the number of operating power supply units 109a to 109d is fixed, and reference numeral 402 denotes power supply apparatus characteristics when the number of operating power supply units 109a to 109d is controlled. A comparison between the power supply device characteristics 401 and the power supply device characteristics 402 shown in FIG. 4A shows that the power supply efficiency is particularly improved at light loads.

以上の構成と制御内容により、電源ユニットが有する電力容量に対して、負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。なお、図４（ａ）における電源装置特性４０１と電源装置特性４０２の給電効率の差は、比較的負荷率が低い条件において顕著であるのに対し、負荷率が高い条件においては差が小さい。しかし、実際のサーバの運用における負荷率は、平均２０％〜３０％であることが知られており、本実施例による給電効率の改善効果は大きいと言える。 With the above configuration and control content, the ratio of the load current, that is, the load factor can be set high with respect to the power capacity of the power supply unit, so that the power supply efficiency can be improved particularly at light loads. As a result, it is possible to realize low power consumption, which is an object of the present invention. Note that the difference in power supply efficiency between the power supply device characteristic 401 and the power supply device characteristic 402 in FIG. 4A is significant under a condition where the load factor is relatively low, whereas the difference is small under a condition where the load factor is high. However, it is known that the load factor in actual server operation is 20% to 30% on average, and it can be said that the effect of improving the power supply efficiency by this embodiment is great.

なお、本実施例では、ラックに搭載するサーバ数を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。また、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を４台として説明したが、電源ユニットに関しても、４台より増やしても構わないし、少なくても構わない。ただし、給電する電力容量を変えずに、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を増やせば、電源ユニットあたりの電力容量を抑制することができ、冗長化構成の電源ユニットの電力容量を小さくできる。 In the present embodiment, the number of servers mounted on the rack has been described as eight, but it may be increased or decreased. Moreover, although the number of power supply units 109a to 109d has been described as four, the power supply units may be increased or decreased from four. However, if the number of power supply units 109a to 109d is increased without changing the power capacity to be fed, the power capacity per power supply unit can be suppressed, and the power capacity of the power supply unit having a redundant configuration can be reduced.

例えば、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数が４台の場合、制御の基準となる負荷率が３レベルとなり、図４（ａ）に示すように、給電効率において、３箇所の段差が発生する。これに対し、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を増やすことで、より詳細な制御が可能になる。図４（ｂ）は、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を４台にした場合の電源装置特性４０２と、９台にした場合の電源装置特性４０３を示したものである。電源装置特性４０３の方が、電源ユニットの稼動数を切り替える制御点は増えるが、１箇所で発生する効率低下量が縮小できるため、負荷率に対する依存度が低く、給電効率特性の平均化が可能になる。搭載する電源ユニット数については、その数がサーバのシステム構成によって、異なる場合があることから、例えば監視サーバを介して、電源ユニット数は外部から設定できるようにするのが望ましい。また、テーブル２０８の内容についても、サーバの運用管理思想によって異なることが考えられるため、例えば監視サーバを介して、テーブル２０８の内容は外部から設定できるようにするのが望ましい。 For example, when the number of power supply units 109a to 109d is four, the load factor serving as a control reference is 3 levels, and as shown in FIG. On the other hand, more detailed control is possible by increasing the number of power supply units 109a to 109d. FIG. 4B shows power supply device characteristics 402 when the number of power supply units 109a to 109d is four, and power supply device characteristics 403 when the number is nine. The power supply characteristics 403 increase the number of control points for switching the number of operating power supply units, but the amount of decrease in efficiency that occurs at one location can be reduced, so the dependency on the load factor is low, and the power supply efficiency characteristics can be averaged become. Since the number of power supply units to be mounted may vary depending on the system configuration of the server, it is desirable that the number of power supply units can be set from the outside via, for example, a monitoring server. Further, since the contents of the table 208 may vary depending on the operation management concept of the server, it is desirable that the contents of the table 208 can be set from the outside via, for example, a monitoring server.

また、本実施例では、サーバの稼動数は固定で、ＣＰＵの負荷率に応じて、電源ユニット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の稼動数を抑制して低電力化し、その上で稼動する電源ユニット数を制御するのでも構わない。具体的には、投入されるジョブ量又は電流計１１３で計測されたサーバの消費電力に基づいて予測される消費電力がサーバ１０６ａ〜ｈに搭載したＣＰＵの最大処理能力に対して十分に少ない場合には、稼動するサーバ数を少数に限定し、ジョブを稼動しているサーバに集中させ、残りのサーバは、スタンバイモード、あるいは完全に停止させる。サーバで消費する電力は、ジョブに依存するＣＰＵ自体の電力と、メモリの読み書き時の電力の他に、定常的に消費するＤＣ／ＤＣ変換器１０７や空冷ファンなどの電力があるため、スタンバイモードに移行させるサーバ数、あるいは停止させるサーバ数が増えると、消費電力を大きく削減することができる。 In this embodiment, the number of operating servers is fixed and the number of power supply units is changed according to the CPU load factor. However, the number of server operations is suppressed according to the CPU load factor. It is also possible to reduce the power and control the number of power supply units operating on it. Specifically, when the power consumption predicted based on the amount of jobs to be input or the power consumption of the server measured by the ammeter 113 is sufficiently small with respect to the maximum processing capacity of the CPU installed in the servers 106a to 106h In this case, the number of operating servers is limited to a small number, the jobs are concentrated on the operating servers, and the remaining servers are in the standby mode or are completely stopped. The power consumed by the server includes the power of the DC / DC converter 107 and the air cooling fan that are constantly consumed in addition to the power of the CPU itself depending on the job and the power at the time of reading / writing the memory. When the number of servers to be transferred to or the number of servers to be stopped increases, power consumption can be greatly reduced.

ラック１０１に搭載するサーバ数を８台として、本内容の一例を挙げるならば、予測される消費電力がＣＰＵの最大処理能力の１００％に近い場合は８台すべてのサーバ１０６ａ〜ｈを稼動させる。また、ＣＰＵの最大処理能力の７５％未満であれば、６台のサーバ１０６ａ〜ｆを稼動させて２台をスタンバイモード、あるいは電源オフする。さらに、ＣＰＵの最大処理能力の５０％未満であれば、４台のサーバ１０６ａ〜ｄを稼動させて４台をスタンバイモード、あるいは電源オフにし、ＣＰＵの最大処理能力の２５％未満であれば、２台のサーバ１０６ａ〜ｂを稼動させて６台をスタンバイモード、あるいは電源オフすることにする。もちろん、前述のサーバの稼動数制御方法は一例であり、サーバの消費電力が低減できるのであれば、ジョブ量と稼動数の関係は前述以外でも構わないし、サーバの故障を想定した冗長化稼動でも構わないのは言うまでもない。 If the number of servers mounted on the rack 101 is eight and an example of this content is given, if the predicted power consumption is close to 100% of the maximum processing capacity of the CPU, all eight servers 106a-h are operated. . Further, if it is less than 75% of the maximum processing capacity of the CPU, the six servers 106a to 106f are operated, and the two are in the standby mode or turned off. Furthermore, if it is less than 50% of the maximum processing capacity of the CPU, the four servers 106a to 106d are operated and the four are turned into the standby mode or powered off, and if less than 25% of the maximum processing capacity of the CPU, Two servers 106a-b are operated and 6 units are set in a standby mode or powered off. Of course, the server operation number control method described above is only an example, and if the power consumption of the server can be reduced, the relationship between the job amount and the operation number may be other than the above, or redundant operation assuming a server failure may be used. Needless to say, it doesn't matter.

また、電源ユニットを構成する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１０１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電源ユニット１０９ａ〜ｄをＤＣ／ＤＣと置換すればよく、特徴である蓄電池と稼動する電源ユニット数の制御ができれば構わない。 Moreover, although the output voltage of the AC / DC converter which comprises a power supply unit was demonstrated as 12V, it should just match a voltage level with the DC voltage used with load, for example, IT apparatus, and is not limited to 12V. Further, the AC power source input to the rack 101 has been described as 100 V. However, it may be 200 V, and even if it is a direct current DC power source, the power source units 109 a to 109 d of this embodiment may be replaced with DC / DC. As long as it is possible to control the storage battery and the number of power supply units that operate.

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を例に説明したが、複数の電源ユニットを搭載し、電源ユニットの稼動状態を、スタンバイモードや電源オフモードのようにモード切り替え機能が搭載可能な機器であれば、適用可能である。 In this embodiment, a rack mount type server that assumes a data center has been described as an example. However, a plurality of power supply units are installed, and the operation status of the power supply units can be changed to a mode switching function such as standby mode or power off mode. Any device that can be mounted is applicable.

本発明の第２の実施例による電源装置の構成について、図５〜７を用いて説明する。本発明の第２の実施例は、第１の実施例に対して、分散配置したＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの蓄電池２０２を利用して、電源ユニット１０９ａ〜ｄの冗長化稼動を回避し、低消費電力化を図るものである。なお、本実施例の構成図については、第１の実施例と同様であるため、ここでの説明は割愛する。 The configuration of the power supply device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention avoids redundant operation of the power supply units 109a to 109d by using the storage batteries 202 of the UPS devices 110a to 110d which are distributed in the first embodiment, thereby reducing the power consumption. Electricity is intended. Note that the configuration diagram of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.

図５は、本実施例において、制御モジュール１１１に入力される電力予測データと実施する電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数制御の関係を示したものである。本実施例では、電源ユニット１０９ａ〜ｄそれぞれの容量を１００Ａとして説明する。消費電流が１００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａの１台とし、合計電流容量を１００Ａとする。また、消費電流が２００A以上３００Ａ未満の場合、稼動する電源ユニットは１０９ａ〜ｃの３台とし、合計電流容量を３００Ａとする。そして、電源ユニット１０９ｄはバックアップ用に待機させておくことにする。制御モジュールは電力予測データに基づいて、各電源ユニットとその電流容量との対応関係あるいは図５に示す消費電流と電源ユニット稼働数の対応関係を参照して、冗長化駆動を行わずに給電効率が最大となるように、電源ユニットの稼働数制御を行う。 FIG. 5 shows the relationship between the power prediction data input to the control module 111 and the operation number control of the power supply units 109a to 109d in the present embodiment. In the present embodiment, description will be made assuming that the capacity of each of the power supply units 109a to 109d is 100A. When the current consumption is less than 100A, the number of operating power supply units is 109a, and the total current capacity is 100A. When the current consumption is 200 A or more and less than 300 A, the three power supply units 109 a to 109 c are operated, and the total current capacity is 300 A. The power supply unit 109d is kept on standby for backup. Based on the power prediction data, the control module refers to the correspondence between each power supply unit and its current capacity or the correspondence between the current consumption and the number of power supply units shown in FIG. The number of operation of the power supply unit is controlled so as to maximize the power.

図６は、４台の電源ユニット１０９ａ〜ｄを前提にして、図６（ａ）は実施例１で示す冗長化駆動について説明した図であり、図６（ｂ）は本実施例の制御について説明した図である。本例は、消費電流が２００A以上３００Ａ未満の場合の電源ユニットの稼働数を示したものである。 6A and 6B are diagrams illustrating the redundant drive shown in the first embodiment, assuming that the four power supply units 109a to 109d are used. FIG. 6B is a diagram illustrating the control of the present embodiment. FIG. In this example, the number of operating power supply units when the current consumption is 200 A or more and less than 300 A is shown.

横軸に時間をプロットした場合の電源ユニットの稼動状態を示した図であり、６０１は電源ユニットの起動遅延時の電力不足であり、６０２はＵＰＳ装置１１０ａからの給電である。図６（ａ）（ｂ）のいずれも３台の電源ユニット１０９ａ〜ｃで負荷の最大電力量を給電できるように設定し、１台の電源ユニット１０９ｄは冗長化構成とする。 It is the figure which showed the operating state of the power supply unit at the time of plotting time on a horizontal axis, 601 is the power shortage at the time of a starting delay of a power supply unit, 602 is the electric power feeding from the UPS apparatus 110a. 6A and 6B are set so that the maximum power amount of the load can be supplied by the three power supply units 109a to 109c, and one power supply unit 109d has a redundant configuration.

そして、図６（ａ）では冗長化稼動しておき、１台の電源ユニット１０９ｃの故障が判定された場合に、冗長化で稼動状態にある電源ユニット１０９ｄで継続給電することで瞬低を回避する。 In FIG. 6A, redundant operation is performed, and when a failure of one power supply unit 109c is determined, the power supply unit 109d that is in an operating state due to redundancy is continuously powered to avoid a sag. To do.

一方、図６（ｂ）は、冗長化稼動はせず、電源ユニット１０９ｄは電源オフの状態でバックアップ用に待機させておく。そして、１台の電源ユニット１０９ｃの故障が判定された場合に、バックアップ用の電源ユニット１０９ｄを起動することにする。一般的に電源ユニットは、電源オフ状態から通常動作が可能になるまでには一定時間が必要であるため、稼動していた電源ユニット１０９ｃが故障した時点から、電源オフの状態で待機していた電源ユニット１０９ｄが起動するまでの時間で、給電バスにおいて電力不足６０１が発生し、瞬低状態になる可能性がある。これに対して、分散配置したＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの蓄電池２１２からの給電６０２を利用して瞬低を回避する。ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄに内蔵した蓄電池２１２は、ＩＴ機器等の負荷を安全にシャットダウンするまでの時間、分単位の時間を十分に稼動させるだけの電力容量を有しており、本実施例で目的とした、冗長化された電源ユニット１０９ｄが起動するまでの時間は十分に給電することが可能である。また、蓄電池２１２と負荷との間にはダイオード、またはＭＯＳＦＥＴで構成される放電素子２１３を挿入するが、蓄電池２１２の電位との比較で電圧降下を自動検出して給電することができるため、瞬低を回避可能である。 On the other hand, in FIG. 6B, the redundant operation is not performed, and the power supply unit 109d is kept on standby for backup in a power-off state. When a failure of one power supply unit 109c is determined, the backup power supply unit 109d is activated. In general, a power supply unit requires a certain period of time from the power-off state until normal operation becomes possible. Therefore, the power supply unit waits in a power-off state from the time when the power supply unit 109c that has been operating fails. In the time until the power supply unit 109d is activated, there is a possibility that a power shortage 601 occurs in the power supply bus and the power supply unit 109d becomes instantaneously low. On the other hand, the power supply 602 from the storage batteries 212 of the UPS devices 110a to 110d that are arranged in a distributed manner is used to avoid the instantaneous drop. The storage battery 212 built in the UPS devices 110a to 110d has a power capacity sufficient to allow sufficient time for minutes and minutes until a load such as IT equipment is safely shut down. It is possible to sufficiently supply power until the redundant power supply unit 109d is activated. Further, a discharge element 213 composed of a diode or MOSFET is inserted between the storage battery 212 and the load. However, since a voltage drop can be automatically detected by comparison with the potential of the storage battery 212, power can be supplied instantaneously. Low can be avoided.

以上の構成と制御内容により、ＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄの蓄電池２１２を利用して電源ユニット１０９ｄの冗長化稼動を実施する必要がなくなる。図７は、本実施例を適用した場合の制御動作を示したものであり、横軸に時間をプロットした場合の電力予測３０１と、４台の電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄの稼動状態を示した図である。図７から判るように、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数を制御した場合に、第１の実施例よりも、電源ユニットの稼動の電力容量に対する負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができ、その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。 With the above configuration and control content, it is not necessary to perform redundant operation of the power supply unit 109d using the storage battery 212 of the UPS devices 110a to 110d. FIG. 7 shows the control operation when this embodiment is applied. The power prediction 301 is plotted when time is plotted on the horizontal axis, and the operating states of the four power supply units 109a, 109b, 109c, and 109d. FIG. As can be seen from FIG. 7, when the number of operating power supply units 109a to 109d is controlled, the ratio of the load current to the operating power capacity of the power supply unit, that is, the load factor can be set higher than in the first embodiment. Particularly, it is possible to improve the power supply efficiency at the time of a light load, and as a result, it is possible to realize low power consumption, which is an object of the present invention.

なお、本実施例では、ラックに搭載するサーバ数を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。また、電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を４台として説明したが、電源ユニットに関しても、４台より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、サーバの稼動数は固定で、ＣＰＵの負荷率に応じて、電源ユニット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の稼動数を抑制して低電力化し、その上で稼動する電源ユニット数を制御するのでも構わない。さらに、電源ユニットを構成する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１０１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電源ユニット１０９ａ〜ｄをＤＣ／ＤＣと置換すればよく、特徴である蓄電池と稼動する電源ユニット数の制御ができれば構わない。 In the present embodiment, the number of servers mounted on the rack has been described as eight, but it may be increased or decreased. Moreover, although the number of power supply units 109a to 109d has been described as four, the power supply units may be increased or decreased from four. In this embodiment, the number of operating servers is fixed and the number of power supply units is changed according to the CPU load factor. However, the number of server operations is suppressed according to the CPU load factor. It is also possible to reduce the power and control the number of power supply units operating on it. Furthermore, although the output voltage of the AC / DC converter constituting the power supply unit 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. Further, the AC power source input to the rack 101 has been described as 100 V. However, it may be 200 V, and even if it is a direct current DC power source, the power source units 109 a to 109 d of this embodiment may be replaced with DC / DC. As long as it is possible to control the storage battery and the number of power supply units that operate.

本発明の第３の実施例による電源装置の構成について、図８を用いて説明する。 The configuration of the power supply device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の第３の実施例は、第１の実施例に対して、機器、装置の制御を容易にすることを目的に、停電時の瞬断を回避するためのＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄと、本実施例の特徴である電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数の切り替え時に発生する可能性がある瞬低を回避するキャパシタを併用することを特徴とする。キャパシタは、蓄電池と比べて放電時の電圧降下が大きいため、常時電荷を注ぎ足すような制御が必要であるが、寿命に課題がなく、出力効率（Ｗｈ／リットル）の点で優位である特性があるため、本発明の目的である短時間での電流補償には適用可能である。 The third embodiment of the present invention is a UPS device 110a-d for avoiding an instantaneous interruption at the time of a power failure, for the purpose of facilitating the control of the device and the device with respect to the first embodiment, This embodiment is characterized in that a capacitor for avoiding an instantaneous drop that may occur at the time of switching the number of operating power supply units 109a to 109d, which is a feature of the present embodiment, is used. Capacitors have a large voltage drop at the time of discharge compared to storage batteries, so it is necessary to constantly control the addition of electric charge, but there is no problem in life, and characteristics that are advantageous in terms of output efficiency (Wh / liter) Therefore, it can be applied to current compensation in a short time, which is an object of the present invention.

図８は、第３の実施例を実現するための構成図を示したものであり、８０１ａ〜ｄはキャパシタである。 FIG. 8 is a block diagram for realizing the third embodiment, and reference numerals 801a to 801d denote capacitors.

第１の実施例のＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄに加えてキャパシタ８０１ａ〜ｄを電源ユニット１０９ａ〜ｄの出力部に接続する。なお、蓄電池２１２の電力容量は、ＵＰＳ機能が実現可能な容量、つまり、停電時に、例えばサーバ１０６ａ〜ｈがシャットダウンコマンドを自動実行し、処理中のデータを損失することなく、機器が安全に稼動終了するまでの時間給電可能な容量とする。これにより、第１の実施例と比べて、蓄電池２１２の電力容量は小さく、また、充電回路２１１に要求される充電容量が小さくなるため、蓄電池２１２と充電回路２１１の占有面積が抑制され、低コスト化が可能になる。なお、本実施例に関わる構成図はキャパシタ８０１ａ〜ｄを追加したこと以外は、第１の実施例と同様なので、ここでの説明は割愛する。 In addition to the UPS devices 110a to 110d of the first embodiment, capacitors 801a to 801d are connected to the output units of the power supply units 109a to 109d. The power capacity of the storage battery 212 is a capacity that can realize the UPS function, that is, in the event of a power failure, for example, the servers 106a to 106h automatically execute a shutdown command, and the device operates safely without losing data being processed. It is set as the capacity that can supply power until the end. As a result, the power capacity of the storage battery 212 is smaller than that of the first embodiment, and the charging capacity required for the charging circuit 211 is reduced. Therefore, the area occupied by the storage battery 212 and the charging circuit 211 is suppressed, and the storage capacity is low. Cost can be reduced. The configuration diagram related to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that capacitors 801a to 801d are added, and the description thereof is omitted here.

なお、本実施例は、電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数の切り替え時に発生する瞬低回避をＵＰＳ装置１１０ａ〜ｄからの放電で実現するのではなく、キャパシタ８０１ａ〜ｄからの放電で実現する。この場合、蓄電池２１２の充放電制御が不要になるのみで、その他の制御については変わらないので、ここでの説明は割愛する。 In the present embodiment, the instantaneous voltage drop that occurs when the number of power supply units 109a to 109d is switched is not realized by the discharge from the UPS devices 110a to 110d, but is realized by the discharge from the capacitors 801a to 801d. In this case, only the charge / discharge control of the storage battery 212 is unnecessary, and the other controls are not changed, so the description here is omitted.

以上の構成と制御内容により、キャパシタの特徴である寿命問題がない利点を利用した電源ユニット１０９ａ〜ｄの稼動数の制御が可能になり、その上で、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化と電源ユニットの高信頼性の実現が可能となる。 With the above configuration and control content, it is possible to control the number of operating power supply units 109a to 109d using the advantage that there is no lifetime problem that is a characteristic of the capacitor, and in addition, the power supply efficiency is improved particularly at light loads. be able to. As a result, low power consumption and high reliability of the power supply unit, which are the objects of the present invention, can be realized.

本実施例では、キャパシタとして、電気２重層キャパシタを念頭において説明したが、よりエネルギー密度（Ｗｈ／リットル）の高いリチウムイオンキャパシタであっても構わない。また、本実施例の特徴である電源ユニットの稼動数の切り替え時に発生する瞬低を回避する用途について、蓄電池とキャパシタを併用した例で説明したが、すべての蓄電池をキャパシタに置換しても構わない。 In the present embodiment, the electric double layer capacitor has been described as a capacitor, but a lithium ion capacitor having a higher energy density (Wh / liter) may be used. In addition, the use of avoiding the instantaneous drop that occurs when switching the number of operating power supply units, which is a feature of the present embodiment, has been described with an example in which a storage battery and a capacitor are used together. However, all storage batteries may be replaced with capacitors. Absent.

本発明の第４の実施例による電源装置の構成について、図９を用いて説明する。 The configuration of the power supply device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第４の実施例は、第１の実施例に対して、より効率的な低電力化を実現することを目的に、ラック１０１内を構成する機器、装置からの発熱を抑制し、機器、装置の安定動作を保証するための空調装置の制御と、サーバ１０６a〜hの制御と、電源ユニット１０９ａ〜ｄの制御を連係させたことを特徴とする。一般的に空調装置での消費電流は、冷却対象である機器の消費電流に匹敵するため、空調装置の制御を考慮した機器制御は重要である。 The fourth embodiment, compared with the first embodiment, suppresses heat generation from the equipment and devices constituting the rack 101 for the purpose of realizing more efficient low power consumption. It is characterized in that the control of the air conditioner for guaranteeing the stable operation, the control of the servers 106a to h, and the control of the power supply units 109a to 109d are linked. In general, the current consumption in an air conditioner is comparable to the current consumption of a device to be cooled, and thus device control considering control of the air conditioner is important.

まず、図９は第４の実施例に係る構成図であり、９０１、９０２は冷却装置、９０３は監視サーバである。図９は、ラック１０１に対して、２系統の冷却装置９０１、９０２を導入した場合の構成図であり、それ以外のラック内１０１の構成は、第１の実施例と同様とする。ここで、サーバ１０６ａ〜ｈに投入されるジョブの合計が最大処理能力の２５％未満だった場合、第１および第２の実施例において説明したように、サーバの稼動数を２台に限定し、電源ユニットの稼動数は１台、あるいは冗長化稼動で２台とすることで、電源ユニットあたりの負荷率が高くして、給電効率を向上させる。この場合、２系統ある冷却装置９０１、９０２のうち、冷却装置９０１を稼動させるように制御すると、局所的に発熱する２台のサーバ１０６ａ〜ｂに対して、十分な冷気を供給する必要がある一方で、稼動していない２台のサーバ１０６ｃ〜ｄに対しても冷気を供給することになり、その分冷却装置９０１の消費電力が無駄になる。 First, FIG. 9 is a configuration diagram according to the fourth embodiment, in which 901 and 902 are cooling devices, and 903 is a monitoring server. FIG. 9 is a configuration diagram when two systems of cooling devices 901 and 902 are introduced into the rack 101, and the other configurations in the rack 101 are the same as those in the first embodiment. Here, when the total number of jobs input to the servers 106a to 106h is less than 25% of the maximum processing capacity, the number of operating servers is limited to two as described in the first and second embodiments. By setting the number of operating power supply units to one or two for redundant operation, the load factor per power supply unit is increased and the power supply efficiency is improved. In this case, it is necessary to supply sufficient cold air to the two servers 106a and 106b that generate heat locally when the cooling device 901 is controlled to operate among the two cooling devices 901 and 902. On the other hand, cold air is supplied to the two servers 106c to 106d that are not operating, and the power consumption of the cooling device 901 is wasted accordingly.

そこで、監視サーバ９０３は、冷却装置９０１、９０２の制御も実施し、その制御内容に合わせて、稼動するサーバ数を調整する。具体的には、稼動を４台のサーバ１０６ａ〜ｄに限定し、サーバ１台あたりの消費電力、つまり発熱量を１／２に分配できれば、対応する１系統の冷却装置９０１は、分散された熱源に対して、平均的な冷気を供給することができ、消費電力の無駄がなくなる。 Therefore, the monitoring server 903 also controls the cooling devices 901 and 902, and adjusts the number of servers to be operated in accordance with the control contents. Specifically, if the operation is limited to four servers 106a to 106d and the power consumption per server, that is, the heat generation amount can be distributed in half, the corresponding one cooling system 901 is distributed. The average cold air can be supplied to the heat source, and power consumption is not wasted.

このように、ジョブ情報のみではなく、冷却装置９０１、９０２の設置状況、具体的には冷却装置の設置台数及び冷却装置とサーバとの位置関係を示す情報に応じて、サーバ１０６ａ〜ｈの稼動数を制御する。冷却装置の設置台数を示す情報及び冷却装置とサーバとの位置関係を示す情報は、監視サーバの記憶装置に予め格納されている。さらに、監視サーバは、サーバ稼働数の制御情報を制御モジュール１１１に出力して、制御モジュールは、各サーバの消費電流を予測することにする。なお、サーバ内で消費する電力内訳については、ジョブに応じて過渡的に流れる過渡電流に対し、定常的に流れる定常電流は予め判っているため、定常電流量と、サーバの稼動数、ジョブ情報のみで、消費電流の予測は可能である。 As described above, the operation of the servers 106a to 106h is not limited to job information, but is based on information indicating the installation status of the cooling devices 901 and 902, specifically, the number of installed cooling devices and the positional relationship between the cooling devices and the server. Control the number. Information indicating the number of installed cooling devices and information indicating the positional relationship between the cooling devices and the server are stored in advance in the storage device of the monitoring server. Furthermore, the monitoring server outputs control information on the number of operating servers to the control module 111, and the control module predicts the current consumption of each server. Regarding the breakdown of power consumed in the server, the steady current that flows constantly is known in advance for the transient current that flows transiently according to the job, so the steady current amount, the number of operating servers, and job information Only with this, the current consumption can be predicted.

以上の構成と制御内容により、電源ユニットの稼動数の制御による給電効率を向上と、冷却装置の効率利用を両立させることができ、その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能になる。 With the above configuration and control contents, it is possible to improve both the power supply efficiency by controlling the number of operating power supply units and to efficiently use the cooling device. As a result, the low power consumption that is the object of the present invention can be realized. It becomes possible.

なお、本実施例では、冷却装置をラック内に２系統設置する例で説明したが、３系統以上でも構わない。また、冷却装置とは空冷であっても構わないし、水冷であっても構わない。また、ラックに搭載するサーバ数を８台として説明したが、それより増やしても構わないし、電源ユニットの数を４台として説明したが、電源ユニットに関してもそれより増やしても構わない。また、判りやすくするために、冷却装置の系統数のみで説明したが、例えば、サーバラックと冷却装置の位置関係から冷却効率を計算し、その計算結果をサーバの稼動数に反映させても構わない。 In addition, although the present Example demonstrated the example which installed 2 systems of cooling devices in a rack, 3 or more systems may be sufficient. The cooling device may be air-cooled or water-cooled. Further, although the number of servers mounted on the rack has been described as eight, the number may be increased, or the number of power supply units is described as four. However, the number of power supply units may also be increased. For the sake of clarity, only the number of cooling device systems has been described. For example, the cooling efficiency may be calculated from the positional relationship between the server rack and the cooling device, and the calculation result may be reflected in the number of operating servers. Absent.

本発明の第５の実施例による電源装置の構成について、図１０を用いて説明する。 The configuration of the power supply device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第５の実施例は、第１あるいは第２の実施例に対して、より効率的な低電力化を実現することを目的に、搭載する電源ユニット１０９ａ〜ｄの電源容量を異ならせることを特徴とする。一例を挙げるならば、電源ユニット１０９ｄを、電源ユニット１０９ａ〜ｃと比べて小容量の電源ユニットに置換する。以上の構成で、第１の実施例の複数の電源ユニットと蓄電池の併用による、電源ユニットの稼動数制御を実施するのが本実施例である。 The fifth embodiment differs from the first or second embodiment in that the power supply capacities of the power supply units 109a to 109d to be mounted are different for the purpose of realizing more efficient low power consumption. And For example, the power supply unit 109d is replaced with a power supply unit having a smaller capacity than the power supply units 109a to 109c. In the present embodiment, the present embodiment executes the operation number control of the power supply units by using the plurality of power supply units and the storage battery in the first embodiment in combination.

図１０（ａ）は、第５の実施例に関するブロック図であり、図１０（ｂ）は各電源ユニット１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１００１、１００２と電流容量との関係、図１０（ｃ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御、及び制御時の電源装置の合計電流容量との関係を示した表である。図１０（ｂ）あるいは図１０（ｃ）に示すデータは、制御モジュールのテーブルに格納されており、判定回路は当該テーブルを参照して給電効率が最大となるように電源ユニットを選択することで、本実施例の電源ユニットの稼働数制御を実現する。 FIG. 10A is a block diagram relating to the fifth embodiment, FIG. 10B is a relationship between each power supply unit 109a, 109b, 109c, 1001, 1002 and current capacity, and FIG. 10C is a load. It is the table | surface which showed the relationship between the electric current and operation number control of a power supply unit, and the total current capacity of the power supply device at the time of control. The data shown in FIG. 10B or FIG. 10C is stored in a table of the control module, and the determination circuit refers to the table to select the power supply unit so that the power supply efficiency is maximized. In this embodiment, the operation number control of the power supply unit is realized.

まず、本実施例においては、図１０（ａ）に示すように、１０９ａ〜ｃからなる電源ユニット群と１００１、１００２からなる電源ユニット群が混在し、それぞれの電源ユニットの電流容量は、例えば図１０（ｂ）に示すように設定するものとする。ここでは、電源ユニット１００１、１００２の電源容量は電源ユニット１０９ａ〜ｃの１／２と設定し、電源ユニット１０９ａ〜ｂと電源ユニット１００１、１００２でラック１０１に搭載する機器が消費する最大電力容量をまかなえることにする。 First, in this embodiment, as shown in FIG. 10A, a power supply unit group consisting of 109a to 109c and a power supply unit group consisting of 1001 and 1002 are mixed, and the current capacity of each power supply unit is, for example, It is assumed that the setting is made as shown in 10 (b). Here, the power supply capacity of the power supply units 1001 and 1002 is set to ½ of the power supply units 109a to 109c, and the maximum power capacity consumed by the devices mounted on the rack 101 by the power supply units 109a to 109b and the power supply units 1001 and 1002 is set. I will cover it.

次に、電源容量を異ならせた電源ユニットを混在させた場合における、電源稼動数の制御方法について図１０（ｃ）を用いて説明する。図１０（ｃ）中の丸印は稼動（電源ユニットオンモード）を示しており、例えば、負荷電流５０Ａ以下においては、電源ユニット１００１のみ稼動し、それ以外は稼動しない（電源ユニットオフモード、あるいはスタンバイモード）となるように制御する。以下、図１０（ｃ）に示すように、５０Ａ刻みで電源ユニットの稼動状況を制御することで、第１の実施例と比べて、負荷電流と電源装置の合計電流容量とが近い値に設定することが可能になり、給電効率を向上させることができる。なお、電源ユニット、及び制御モジュール以外については、第１の実施例と同様であるため、ここでの説明は割愛する。 Next, a method for controlling the number of operating power supplies when power supply units having different power supply capacities are mixed will be described with reference to FIG. The circles in FIG. 10C indicate operation (power supply unit on mode). For example, when the load current is 50 A or less, only the power supply unit 1001 operates, and the others do not operate (power supply unit off mode or (Standby mode). Hereinafter, as shown in FIG. 10C, by controlling the operation status of the power supply unit in increments of 50A, the load current and the total current capacity of the power supply device are set closer to each other than in the first embodiment. It is possible to improve power supply efficiency. Since the components other than the power supply unit and the control module are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.

以上の構成と制御内容により、電源ユニットが有する電力容量に対して、負荷電流の割合、つまり負荷率が高く設定できるため、特に軽負荷時において給電効率を向上させることができる。その結果、本発明の目的である低消費電力化の実現が可能となる。 With the above configuration and control content, the ratio of the load current, that is, the load factor can be set high with respect to the power capacity of the power supply unit, so that the power supply efficiency can be improved particularly at light loads. As a result, it is possible to realize low power consumption, which is an object of the present invention.

本発明の第６の実施例による電源装置の構成について、図１１を用いて説明する。 The configuration of the power supply device according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第６の実施例は、第１あるいは第２の実施例に対して、低コストで低電力化を実現することを目的に、搭載する電源ユニット１０９ａ〜ｄの電流−効率特性を異ならせることを特徴とする。一例を挙げるならば、電源ユニット１０９ｂ〜ｄは電源ユニット１０９ａと電源容量は同一であっても、出力電流−給電効率特性が異なるような電源ユニットにする。以上の構成で、第１の実施例の複数の電源ユニットと蓄電池の併用による、電源ユニットの稼動数制御を実施するのが本実施例である。 The sixth embodiment differs from the first or second embodiment in that the current-efficiency characteristics of the power supply units 109a to 109d to be mounted are made different in order to realize low power at low cost. Features. For example, the power supply units 109b to 109d are power supply units that have the same power supply capacity as the power supply unit 109a but have different output current-power feeding efficiency characteristics. In the present embodiment, the present embodiment executes the operation number control of the power supply units by using the plurality of power supply units and the storage battery in the first embodiment in combination.

図１１（ａ）は、第６の実施例に関するブロック図であり、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は電源ユニットの負荷率−給電効率の特性図、図１１（ｄ）は負荷電流と電源ユニットの稼動数制御、及び制御時の電源装置の合計電流容量との関係を示した表である。図１１（ｂ）、図１１（ｃ）または図１１（ｄ）に示すデータは、制御モジュールのテーブルに格納されており、判定回路は当該テーブルを参照して給電効率が最大となるように電源ユニットを選択することで、本実施例の電源ユニットの稼働数制御を実現する。 FIG. 11A is a block diagram relating to the sixth embodiment, FIG. 11B and FIG. 11C are characteristic diagrams of the load factor-feeding efficiency of the power supply unit, and FIG. 11D is the load current. 4 is a table showing the relationship between the operation number control of the power supply unit and the total current capacity of the power supply device during control. The data shown in FIG. 11 (b), FIG. 11 (c), or FIG. 11 (d) is stored in a table of the control module, and the determination circuit refers to the table and supplies power so that the power feeding efficiency is maximized. By selecting the unit, the operation number control of the power supply unit of the present embodiment is realized.

まず、本実施例においては、図１１（ａ）に示すように、電源ユニット１０９ａと１１０１、１１０２、１１０３からなる電源ユニット群が混在し、それぞれの電源ユニットの負荷率−給電効率特性は、例えば電源ユニット１０９ａは、図１１（ｂ）に示すように設定し、負荷率２０％以上においては、例えば給電効率８０％以上を維持し、給電効率特性をフラットになる特性を有する。一方、電源ユニット１１０１、１１０２、１１０３は図１１（ｃ）に示すように設定し、例えば負荷率５０％以上で給電効率８０％が維持できるような比較的安価な電源ユニットとする。ここでは、電源ユニット１０９ａ、１１０１、１１０２、１１０３の電源容量は同一に設定し、電源ユニット１０９ａと電源ユニット１１０１、１１０２でラック１０１に搭載する機器が消費する最大電力容量をまかなえることにする。 First, in the present embodiment, as shown in FIG. 11A, the power supply units 109a, 1101, 1102, and 1103 are mixed, and the load factor-feeding efficiency characteristics of each power supply unit are, for example, The power supply unit 109a is set as shown in FIG. 11B. When the load factor is 20% or more, for example, the power supply efficiency is maintained at 80% or more, and the power supply efficiency characteristic is flat. On the other hand, the power supply units 1101, 1102, and 1103 are set as shown in FIG. 11C, and are, for example, relatively inexpensive power supply units that can maintain a power supply efficiency of 80% at a load factor of 50% or more. Here, the power supply units 109a, 1101, 1102, and 1103 are set to have the same power supply capacity, and the power supply unit 109a and the power supply units 1101 and 1102 can cover the maximum power capacity consumed by devices mounted on the rack 101.

次に、負荷率−給電効率特性を異ならせた電源ユニットを混在させた場合における、電源稼動数の制御方法について図１１（ｄ）を用いて説明する。図１１（ｄ）中の丸印は稼動（電源ユニットオンモード）を示しており、例えば、負荷電流１００Ａ以下においては、電源ユニット１０９ａのみ稼動し、それ以外は稼動しない（電源ユニットオフモード、あるいはスタンバイモード）となるように制御する。以下、図１１（ｄ）に示すように、第１の実施例と同様に、１００Ａ刻みで電源ユニットの稼動状況を制御するが、例えば、電源ユニット１０９ａを存在させることで、安価で負荷率−給電効率特性が劣る電源ユニットのみで運用する場合と比べて、トータルの給電効率特性を向上させることができる。なお、搭載する電源ユニットの負荷率−給電効率特性と、制御モジュール以外については、本発明の第５の実施例と同様であるため、ここでの説明は割愛する。 Next, a method for controlling the number of operating power supplies when power supply units having different load factor-power feeding efficiency characteristics are mixed will be described with reference to FIG. A circle in FIG. 11D indicates operation (power supply unit on mode). For example, when the load current is 100 A or less, only the power supply unit 109a is operated, and the others are not operated (power supply unit off mode or (Standby mode). Hereinafter, as shown in FIG. 11 (d), as in the first embodiment, the operating status of the power supply unit is controlled in increments of 100A. For example, the presence of the power supply unit 109a makes it possible to reduce the load factor— Compared with the case where only the power supply unit with poor power supply efficiency characteristics is used, the total power supply efficiency characteristics can be improved. Since the load factor-power feeding efficiency characteristics of the power supply unit to be mounted and the control module other than the control module are the same as those of the fifth embodiment of the present invention, the description thereof is omitted here.

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、当業者に理解されよう。 As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. As will be appreciated by those skilled in the art.

サーバに搭載されるＩＴ機器のように、負荷率が大きく変動するものであり、さらに電源ユニット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、広範にわたって適用可能である。 As long as the load factor fluctuates greatly like an IT device mounted on a server, and the device can be mounted with a plurality of power supply units, the present invention can be applied, and the condition is met. If applicable, it is widely applicable.

１０１…サーバラック
１０２…商用電源
１０３…ＰＤＵ
１０４…ネットワークスイッチ
１０５…監視サーバ
１０６ａ〜ｈ…サーバ
１０７…ＤＣ／ＤＣ変換器
１０８…ＣＰＵ・メモリ
１０９ａ〜ｄ…電源ユニット
１１０ａ〜ｄ…ＵＰＳ装置
１１１…制御モジュール
１１２…クライアント端末
１１３…電流計
２０１…ネットワークＩ／Ｆ
２０２…レジスタ
２０３…記憶装置
２０４…ＣＰＵ
２０５…メモリ
２０６…出力部
２０７…判定回路
２０８…テーブル
２０９…比較器
２１０…加算器
２１１…充電回路
２１２…蓄電池
２１３…放電素子
２１４…蓄電池セルコントローラ
３０１…電力予測
４０１…稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を固定した時の給電効率特性
４０２…４台の電源ユニットで稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する時の給電効率特性
４０３…４台の電源ユニットで稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する時の給電効率特性
４０４…９台の電源ユニットで稼動する電源ユニット１０９ａ〜ｄの数を制御する時の給電効率特性
６０１…電源ユニット起動遅延時の給電不足
６０２…ＵＰＳ装置からの給電
８０１ａ〜ｄ…キャパシタ
９０１、９０２…冷却装置
９０３…監視サーバ
１００１、１００２…電源ユニット
１００３、１００４…ＵＰＳ装置
１１０１、１１０２、１１０３…電源ユニット 101 ... Server rack 102 ... Commercial power supply 103 ... PDU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 ... Network switch 105 ... Monitoring server 106a-h ... Server 107 ... DC / DC converter 108 ... CPU memory 109a-d ... Power supply unit 110a-d ... UPS apparatus 111 ... Control module 112 ... Client terminal 113 ... Ammeter 201 ... Network I / F
202 ... Register 203 ... Storage device 204 ... CPU
205 ... Memory 206 ... Output unit 207 ... Determination circuit 208 ... Table 209 ... Comparator 210 ... Adder 211 ... Charging circuit 212 ... Storage battery 213 ... Discharge element 214 ... Storage battery cell controller 301 ... Power prediction 401 ... Power supply unit 109a to operate Feeding efficiency characteristics 402 when the number of d is fixed ... Power feeding efficiency characteristics 403 when controlling the number of power supply units 109a to 109d operated by four power supply units 403 ... Power supply units 109a to work with four power supply units Power supply efficiency characteristics when controlling the number of d 404... Power supply efficiency characteristics when controlling the number of power supply units 109 a to 109 d operating with nine power supply units 601... From the power supply 801a to d ... capacitors 901, 902 ... cooling device 903 ... monitoring server 1001, 1 02 ... power supply unit 1003,1004 ... UPS devices 1101, 1102, 1103 ... the power supply unit

Claims

Multiple servers,
A monitoring server connected to the plurality of servers;
A plurality of power supply units connected in parallel via a bus and supplying power to the plurality of servers via the bus;
A plurality of power supply devices that are provided at the output of each of the plurality of power supply units, and that supply power to the plurality of servers when the voltage level of the bus satisfies a predetermined condition;
And a control device that controls the number of operating power supply units based on a signal output from the monitoring server.

The power feeding system according to claim 1,
Each of the plurality of power supply devices has a storage battery,
The storage battery is a power supply system including a power capacity for the plurality of servers to execute a predetermined process during a power failure.

The power feeding system according to claim 1,
The monitoring server predicts current consumption of the plurality of servers based on job information of the plurality of servers input via the network, or current consumption of the plurality of servers measured by an ammeter,
The control device controls the number of operations of the plurality of power supply units based on the predicted current consumption so that the power supply efficiency of the power supply unit is maximized.

The power feeding system according to claim 1,
The control device controls the power supply unit so as not to drive the power supply unit in a redundant state.

The power feeding system according to claim 1,
Each of the plurality of power supply devices has a capacitor,
A storage battery is provided at the output of each of the plurality of power supply units,
The storage battery is a power supply system including a power capacity for the plurality of servers to execute a predetermined process during a power failure.

The power feeding system according to claim 1,
A power supply system in which a power source input to the server and the monitoring server is a DC power source.

The power feeding system according to claim 1,
The control module is a power supply system that sets a power supply unit that is not in operation to a standby mode or a power-off mode.

The power feeding system according to claim 1,
The monitoring server predicts current consumption of the plurality of servers based on job information of the plurality of servers input via the network, or current consumption of the plurality of servers measured by an ammeter, A power supply system that controls the number of operating servers according to the predicted current consumption.

The power feeding system according to claim 1,
In some power supply units and other power supply units among the plurality of power supply units, the power supply capacity or the power supply efficiency is different,
The control device is a power supply system that controls the number of operating the plurality of power supply units based on a power supply capacity or power supply efficiency of each of the plurality of power supply units.

In the power supply system according to claim 8,
A cooling device for cooling the plurality of servers;
The monitoring server stores in advance information indicating the positional relationship between the plurality of servers and the cooling device,
The power supply system, wherein the monitoring server controls the number of operating the plurality of servers based on the predicted current consumption and information indicating the positional relationship.