瞬間ピークを“ためて使う”電源最適化
同時起動やトラフィック集中時のピーク電力をEDLCが一時供給し、PSU/UPSの突発負荷を緩和。
過渡負荷による影響を抑制し、電源効率を維持するとともに設備の小型化を実現。
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評価や比較検討をスムーズに進める第一歩として、ぜひご活用ください。
本動画では、パナソニックのEDLC(電気二重層キャパシタ)が、こうした過渡ピークへの対応にどのように貢献できるのかをご紹介します。

AIサーバーの一斉起動や学習ジョブの集中投入、瞬断復帰時の突入電流――。データセンターの本当の課題は「定常」ではなく過渡ピークです。これに合わせた過大設計は、PSU効率の低下やUPS・ブレーカの余裕圧迫、さらには空調のオーバーシュートを招きます。
パナソニックのEDLC(電気二重層キャパシタ)は、ラック下流(DCバス)・ゾーン・配電盤直下のいずれにも配置可能。瞬間エネルギーを局所でためて高速放出し、上流設備には平準化された電流を供給します。その結果、PSUは高効率レンジを維持し、UPSや配電は誤遮断リスクを抑制。発熱ピークも緩み、空調やレイアウトの自由度が高まります。
「止めない・熱くしない・大きくしない」――“ためて・つかう”というシンプルな電源アーキテクチャで、それを実現します。

現象: 深夜バッチ処理やオートスケールによりGPUノードが同時起動し、突入電流およびスパイクが連鎖的に発生。これによりPSU、UPS、ブレーカが瞬間的に定格上限付近に到達。
影響: PSUは高効率動作レンジを逸脱し、入力電流変動幅(ΔI)が増大。PDU・ブレーカは動作余裕が縮小し、誤遮断リスクが上昇。
結果: 上流設備は“瞬間最大”を前提とした容量・配線・放熱の過大設計を強いられ、TCOの上昇およびラック占有U数の増加につながる。

現象: 配信、推論、ストレージなど異種ワークロードが混在し、時間帯によって位相の異なる負荷波形が重畳。ゾーン全体での負荷ピークが予測困難となる。
影響: ゾーン単位のピークを読み切れず、配電・空調計画は安全側に偏重。結果として契約電力や冷却冗長度が膨張する。
結果: リソース引き当てが固定化し、ラック増設や新規テナント受け入れの柔軟性が制限され、拡張スピードが低下する。

現象: 系統切替や瞬停時にライドスルー時間が不足し、復電直後の突入電流が発生。これにより再起動や誤動作が誘発される。
シンプルな役割分担が、電源から空調までトータルで最適化を実現します。

EDLCが突入電流や急峻なスパイクを吸収することで、PSUは80〜50%負荷帯といった高効率動作レンジを維持しやすくなります。その結果、発熱や損失が抑制され、設計上の過剰なデレーティングを回避可能となります。

EDLCにより入力電流の揺らぎ(ΔI)が平滑化され、ブレーカが瞬時動作域に入る確率を低減できます。これにより、上流設備を“盛りすぎ容量”に依存させず、安全マージンを確保した設計が可能となります。
“瞬間最大”に合わせたヒートシンク・銅バー・配線径の過剰設計を回避可能となり、ラックU数の圧縮、奥行制約の緩和、配線取り回しの短縮が実現します。結果として、設置効率と拡張性が向上します。
高サイクル耐性を持つEDLCに、電圧・温度・ESRのモニタリングを組み合わせることで劣化予兆を早期に把握。計画的な点検・予防交換へ移行でき、突発的な保守対応を削減します。
削減
※上記値は代表構成・条件に基づく社内評価/導入実績のレンジです。実効果はEDLC容量、許容ΔV、しきい値、温度、配線インダクタンス、負荷プロファイル等に依存します。
※上記値は代表構成・条件に基づく社内評価/導入実績のレンジです。実効果はEDLC容量、許容ΔV、しきい値、温度、配線インダクタンス、負荷プロファイル等に依存します。
アップ
※上記は代表構成・条件に基づく社内評価および現場実績のレンジ。実効果はEDLC容量、許容ΔV、しきい値、温度、配線インダクタンス、負荷プロファイル等に依存。
「瞬間的に蓄え、必要な時に高速放出」。EDLCは高出力・高速応答・長寿命サイクルを備え、PSU/UPS/配電が直面する“瞬間最大”を吸収します。
その結果、上流設備は安定した動作レンジを維持でき、発熱・空調・レイアウトの制約を緩和します。
msオーダーで電流を供給可能。AIサーバーの突入電流や負荷スパイクを局所で吸収し、入力電流の変動を平滑化します。
化学反応を伴わない蓄電方式により、繰り返しの充放電に強く、ピーク吸収用途においても交換サイクルを長期化できます。
ラック内の局所的な温度変動においても特性変化が小さく、ホットスポット対策や季節変動の大きい設備環境でも安定した運用が可能です。
ラック単位、ゾーン単位、あるいは系統単位で直並列構成により容量・電圧を柔軟にスケーリング可能。既存のPSU/UPSの上流・下流いずれの構成にも適用できます。
電圧・温度・内部抵抗(ESR)といった指標を活用し、劣化予兆を早期に把握可能。計画保全や予防保全の実施を容易にし、保守負荷の平準化に寄与します。
施策(ラック下流/DCバス):
EDLCを各ラックのDCバスに直結し、起動シーケンスに同期して放電閾値を設定。
効果例:
入力電流変動幅(ΔI)を約60〜70%低減、誤遮断発生率を約80〜90%削減。PSUの動作点は平均負荷近傍へ回帰。
運用:
起動ウィンドウの自由度が拡大し、上流設備の過剰設計を回避可能。
施策(ゾーンEDLCバンク):
ピーク時間帯を特定し、ゾーン母線にEDLCバンクを配置。負荷が低い時間帯に充電し、ピーク時に放電させる運用を実施。
効果例:
契約電力の見直し余地(ピーク換算で約5〜10%低減)、入力電流変動幅(ΔI)を約50〜65%抑制、PUEは0.02〜0.05改善。
運用:
テナント増設時における上流側の再配線を最小化でき、受け入れリードタイムの短縮につながる。
施策(配電盤直下):
配電盤直下にEDLCを設置し、数秒間のライドスルーと復電直後の突入吸収を確保。フェールセーフは遮断優先で設定。
効果例:
ライドスルーを数秒間確保。再起動件数は大幅に減少し、時間帯によってはゼロ化を確認。点検時間は30〜40%削減。
運用:
手術スケジュールの安定性が向上し、法規制および品質要件に適合した運用ドキュメントを整備可能。
お客さまからよく寄せられるご質問とその回答をご案内しております。
EDLCはUPSの代わりになりますか?
代替関係ではなく、役割分担の関係です。
EDLCは「短時間・高出力」のピーク吸収やライドスルーに適し、UPSは「数分〜数十分」のバックアップ電源に適しています。両者を併用することで、システム停止リスクを低減しつつ、過大設計の回避にもつながります。
安全面はどう確保しますか?
EDLCは化学反応を伴わないため、電池のような熱暴走リスクがありません。
加えて、過電圧・過電流・温度監視やセルバランスなどの保護機能を実装し、安全側動作と保護協調で運用時の安全性を確保します。
寿命と保守周期は?
寿命は温度、印加電圧、リプル電流などの使用条件に依存します。ただしEDLCは高サイクル用途に強く、ピーク吸収を繰り返しても劣化進行は緩やかです。電圧・温度・内部抵抗(ESR)のトレンドを監視することで劣化予兆を把握でき、突発交換ではなく計画保全へ移行可能です。
容量と構成はどう見積もる?
概算には以下の目安式を用います。
C ≒ (P × t) / (Vₙₒₘ × η × ΔV)
例:P=4kW、t=2s、Vₙₒₘ=48V、η=0.95、ΔV=10% → C≒1.85F(直並列構成で実現可能)。
ピーク電流や内部抵抗によるロス分を考慮し、実波形データを反映して決定します。
発熱・空調への影響は?
EDLCが電力スパイクを局所で吸収することで発熱ピークを抑制します。その結果、空調の追従オーバーシュートやホットスポットの発生を抑え、PUE悪化を防止できます。筐体については温度上限を満たす放熱設計を適用します。
コスト効果はどこで出ますか?
EDLCの導入により、“瞬間最大”に合わせた過大設計を抑制できます。さらに発熱ピークの抑制によるPUE改善や、保守費用、システムダウンリスクの低減等を通じてTCO削減につながります。具体的な効果は実サイトの負荷により異なります。
| 最大印加電圧 | : | 3.0 V |
| 静電容量 | : | 80 F |
| 内部抵抗 | : | 0.9mΩ |
| 耐久性 | : | 65℃ 3.0V 1500hours |
| 製品サイズ | : | φ18 x L67.5 mm |
※この製品は現在開発中の製品です。 仕様等予告なく変更される可能性があります。
〜電気二重層キャパシタ(EDLC)によるAIデータセンターのピーク電力対策提案〜
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