特許 6340080 ラックマウント型のモジュール式ＤＣ電力ユニットのためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6340080

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】ラックマウント型のモジュール式ＤＣ電力ユニットのためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20180528BHJP

   H02M 7/04 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 Y

   H02M3/28 U

   H02M7/04 A

【請求項の数】22

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-540372(P2016-540372)

(86)(22)【出願日】2014年9月4日

(65)【公表番号】特表2016-533158(P2016-533158A)

(43)【公表日】2016年10月20日

(86)【国際出願番号】US2014054020

(87)【国際公開番号】WO2015035004

(87)【国際公開日】20150312

【審査請求日】2017年3月9日

(31)【優先権主張番号】201310403989.6

(32)【優先日】2013年9月6日

(33)【優先権主張国】CN

(31)【優先権主張番号】62/008,197

(32)【優先日】2014年6月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506188585

【氏名又は名称】リーバート・コーポレイシヨン

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ウィルコックス，エリック

(72)【発明者】

【氏名】キップリー，ボブ

(72)【発明者】

【氏名】シュナイダー，マシュー

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１９８５３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２５３９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２５２２７９７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３０３４３２０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

Ｈ０２Ｍ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置ラックの複数のコンポーネント位置のうちの１つへの搭載を可能にするフォームファクタを有し、装置ラックのコンポーネント位置のうちの他のコンポーネント位置に搭載された１つまたは複数の装置コンポーネントに直流（ＤＣ）電力を供給している装置ラックのＤＣバスにＤＣ電力を提供する、モジュール式電力ユニットであって、
複数のＤＣ電源を挿入できる複数のスロットを画定するシャーシと、
外部の交流（ＡＣ）電力源からＡＣ電力を受け取るための複数のＡＣモジュールであって、シャーシ内の、モジュール式電力ユニットのカバー（２４）領域の後ろに、かつスロットの後ろに、スロットへのアクセスを妨げることなく配置された複数のＡＣモジュールと、
シャーシのスロットのうちの１つへの挿入および搭載を可能にするフォームファクタをそれぞれが有する複数の独立したモジュール式ＤＣ電源と、
複数のＤＣ電源と通信し、シャーシ内に収納されたコントローラと、
シャーシ内の、ＤＣ電力を通信可能にするためにスロットの後ろに収納されたＤＣバスであって、ＤＣ電源からのＤＣ出力電力を、装置ラック内に収納された別個のＤＣバスに供給するためにＤＣ電源と通じるＤＣバスとを備える、モジュール式電力ユニット。

【請求項2】

ＤＣ電源のうちの少なくとも１つが、ＤＣ出力電力を提供するためのバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを含む、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項3】

ＤＣ電源のうちの少なくとも１つが、ＤＣ出力電力を供給するための整流器モジュールを含む、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項4】

複数のＤＣ電源が、少なくとも１つの整流器モジュールおよび少なくとも１つのバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを含む、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項5】

コントローラが、シャーシのスロットのうちの１つに搭載されるのを可能にするフォームファクタを有する、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項6】

電源のうちの少なくとも１つが整流器モジュールを含み、
電源のうちの少なくとも１つがバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを含み、
ＢＢＵモジュールが、過渡事象ライドスルーインスタンスの間にモジュール式電力ユニットのＤＣバス上でＤＣ電力を提供して、それにより、整流器モジュールによって提供されているＤＣ電力を補足するように構成された、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項7】

ＢＢＵモジュールからのＤＣ出力電力が、ＢＢＵモジュールが生成できる量よりも少ない量に制限される、請求項６に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項8】

電源のうちの少なくとも１つが整流器モジュールを含み、
電源のうちの少なくとも１つがバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを含み、
ＢＢＵモジュールが、モジュール式電力ユニットへのＡＣ電力が失われたときにモジュール式電力ユニットのＤＣバス上でＤＣ電力を提供するように構成された、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項9】

ＢＢＵモジュールが、モジュール式電力ユニットへのＡＣ電力が失われたときに、整流器モジュールのＤＣ電力出力に等しいレベルのＤＣ電力を約９０秒までの継続時間にわたって提供するように構成された、請求項８に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項10】

電源のうちの少なくとも１つが整流器モジュールを含み、
電源のうちの少なくとも１つがバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを含み、
整流器モジュールおよびＢＢＵモジュールがそれぞれ約３ＫＷの出力を提供する、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項11】

装置ラックに搭載されたときに装置ラックの３つのコンポーネント位置を使用するフォームファクタを有する、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項12】

電源モジュールのうちの所与の１つに関連する第１のコネクタコンポーネントと、シャーシ内に搭載された第２のコネクタコンポーネントとを有するコネクタアセンブリをさらに備え、第１および第２のコネクタコンポーネントが、電源のうちの所与の１つがシャーシに挿入されているときに接続可能であり、第１および第２のコネクタコンポーネントが、
電源のうちの所与の１つからのＤＣ出力を、シャーシ内に搭載されたＤＣバスに送るように動作し、
コントローラと通信する制御バスと電源のうちの所与の１つとの間で接続が行われるのを可能にするように動作する、請求項１に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項13】

装置ラックの複数のコンポーネント位置のうちの１つまたは複数への搭載を可能にするフォームファクタを有し、装置ラックのコンポーネント位置のうちの他のコンポーネント位置に搭載された１つまたは複数の装置コンポーネントに直流（ＤＣ）電力を供給している装置ラックのＤＣバスにＤＣ電力を提供する、モジュール式電力ユニットであって、
複数の独立したＤＣ電源を挿入できる複数の並列構成されたスロットを画定するシャーシと、
外部の交流（ＡＣ）電力源からＡＣ電力を受け取るための複数のＡＣモジュールであって、シャーシ内の、モジュール式電力ユニットのカバーに隣接して、スロットへのアクセスを妨げることなく配置され、シャーシの幅に沿って互いに離間した複数のＡＣモジュールと、
シャーシのスロットのうちのいずれか１つへの挿入および搭載を可能にする共通フォームファクタを有し、少なくとも１つの整流器モジュールを含む、複数の独立したモジュール式ＤＣ電源と、
複数のＤＣ電源と通信し、シャーシの１つのスロットに収納されたコントローラと、
ＤＣ電源からのＤＣ出力電力を、装置ラック内に収納された別個のＤＣバスに供給するための、シャーシ内に収納されＤＣ電源と通じるＤＣバスとを備える、モジュール式電力ユニット。

【請求項14】

複数のＤＣ電源が、シャーシ内のＤＣバスにＤＣ電力出力を提供するための少なくとも１つのバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを含む、請求項１３に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項15】

整流器モジュールとＢＢＵモジュールが、同じレベルのＤＣ電力出力を提供する、請求項１４に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項16】

ＢＢＵモジュールが、過渡事象ライドスルーインスタンスが経験されるときにシャーシのＤＣバスにＤＣ電力を供給して、それにより、整流器モジュールによって提供されているＤＣ電力を補足するように構成された、請求項１４に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項17】

ＢＢＵモジュールが、外部ＡＣ電力源からのＡＣ電力が失われたときに、そのＤＣ電力出力をシャーシ内のＤＣバスに提供する、請求項１４に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項18】

ＢＢＵモジュールが、外部ＡＣ電力源からのＡＣ電力が失われたときに、そのＤＣ電力を約９０秒までにわたって提供するように構成された、請求項１７に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項19】

ＢＢＵモジュールによって提供されるＤＣ電力が、ＢＢＵモジュールが生成できる量よりも少ない量に制限される、請求項１６に記載のモジュール式電力ユニット。

【請求項20】

複数のコンポーネント位置を内部に有する装置ラックの直流（ＤＣ）バスにＤＣ電力を提供する方法であって、装置ラックが、装置ラックのコンポーネント位置のうちのコンポーネント位置に搭載された１つまたは複数の装置コンポーネントを収容するように、かつ装置ラックのＤＣバス上で提供されるＤＣ電力を使用して１つまたは複数の装置コンポーネントに電力供給するように、設計され、方法が、
少なくとも１つのコンポーネント位置に挿入されるのを可能にするフォームファクタを有するモジュール式ＤＣ電力ユニットを使用して装置ラックのＤＣバスにＤＣ電力を提供すること、
モジュール式ＤＣ電力ユニットのシャーシの複数のスロットに搭載された複数のＤＣ電源を使用して、装置ラックのＤＣバスに加えられるＤＣ電力を生成すること、
シャーシのスロットのうちの１つに搭載されるように構成されたコントローラを使用して、ＤＣ電源と通信しＤＣ電源を制御すること、および、
シャーシ内に、モジュール式電力ユニットのリアカバーに隣接して配置された複数のＡＣ入力モジュールを使用して、シャーシのいずれのスロットへのアクセスを妨げることなく、外部ＡＣ電力源をモジュール式ＤＣ電力ユニットにインタフェース接続して、ＡＣ電力をモジュール式ＤＣ電力ユニットに提供することを含む、方法。

【請求項21】

複数のＤＣ電源を使用する動作が、少なくとも１つの整流器モジュールおよび少なくとも１つのバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールを使用することを含み、整流器モジュールとＢＢＵモジュールが共通のフォームファクタを有する、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

コントローラを有し、装置ラック内の第１のコンポーネント位置に挿入されるのを可能にする寸法である、モジュール式主要電力ユニットと、
装置ラック内の第２のコンポーネント位置に挿入されるのを可能にする寸法を有するモジュール式補助電力ユニットとを備える、電力ユニットシステムであって、
モジュール式主要電力ユニットおよびモジュール式補助電力ユニットのそれぞれが、
複数のＤＣ電源を挿入できる複数のスロットを画定するシャーシと、
シャーシのスロットのうちの１つへの挿入および搭載を可能にするフォームファクタをそれぞれが有する複数の独立したモジュール式ＤＣ電源と、
少なくともモジュール式主電源ユニットに含まれる複数の交流（ＡＣ）モジュールであって、外部の交流（ＡＣ）電力源からＡＣ電力を受け取るために、モジュール式主電源ユニットのシャーシ内の、モジュール式主電源ユニットのカバーの後ろ、かつモジュール式主電源ユニットのスロットの後ろに、スロットへのアクセスを妨げることなく、配置されている、複数のＡＣモジュールと、
ＤＣ電源からのＤＣ出力電力を、装置ラック内に収納された別個のＤＣバスに供給するための、シャーシ内に収納されＤＣ電源と通じるＤＣバスとを備える、電力ユニットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１４年６月５日に出願された米国仮特許出願第６２／００８，１９７号の利益を主張する。本出願はまた、２０１３年９月６日に出願された中国発明特許出願第２０１３１０４０３９８９．６号の利益および優先権を主張する。上記の各出願の開示全体は、引用により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本開示は、データセンタコンポーネントおよび他の電気コンポーネントに電力供給するための電力システムに関し、より詳細には、装置ラック内の少なくとも１つのＤＣバスにＤＣ電力を提供して、それにより、装置ラックに搭載された他の装置コンポーネントに電力供給するための、ユーザ構成可能なラックマウント型のモジュール式電力ユニットに関する。

【背景技術】

【0003】

このセクションの記述は、本開示に関係する背景情報を提供するに過ぎず、従来技術を構成するとは限らない。

【0004】

標準的な装置ラックを利用するデータセンタはしばしば、例えばファイルサーバなどの装置を有することになるが、これらのサーバは、各サーバが引き出すことになる電力の量に影響を及ぼす種々の能力により配列および構成される場合がある。したがって、多くの場合、このようなコンポーネントは、必要とされる可能性のある電力よりもずっと多くの電力を供給できる電源を有することになる。例えば、３つのラックマウント型サーバにそれぞれ１０００ワット電源が供給されるが、１つのラックは３００ワットしか消費しないように装備（例えば、グラフィックカード、メモリカードなど）され、第２のラックは５００ワットしか消費しないように構成され、第３のラックは９００ワットを消費するように構成されることがある。ラックに搭載されたコンポーネントがこれらだけである場合は、かなりの量の余分な電力容量がラックにおいて提供されたと結論付けることができる。これは、電力「オーバープロビジョニング」とも呼ばれ、データセンタで非常に頻繁に起こる。オーバープロビジョニングは、設備の運営者にとっての追加コストを表す。余分な電力容量の結果としてまた、より程度の高い冷却能力をラックに提供する必要もある（必要とされるその特定の電力量と、おそらくは「ヘッドルーム」としての少量の追加電力とだけがラックのコンポーネントに供給される場合に必要とされるはずの冷却能力と比較して）。さらに、１つのラックマウント型コンポーネントの内部に存在する強力な電源が、隣接して搭載された装置に対してＥＭＩの懸念を生じさせることがある。このような懸念は、電源の全てがラックの１つまたは複数の特定の位置またはエリアに位置することができれば、未然に防ぐことができる。しかし、現在のラックマウント型データセンタ装置はそれぞれがそれ自体の電源を備えるので、これは不可能である。

【0005】

さらに、１つまたは複数の既存のラックマウント型コンポーネントによって引き出されている電力に影響を及ぼす装置構成変更を、これらのコンポーネントに対して行う必要があるとき、これはデータセンタ作業者にとっていくらか不便である可能性がある。例えば、所与のコンポーネント、例えばサーバに対して構成変更が行われて、１つまたは複数のカードがコンポーネントに追加され、それによりコンポーネントの電力要件が変更される、という状況が発生することがある。この場合、電力要件の増大により、必要とされる追加の電力に対応するためにサーバ中の電源を変更する必要が生じることがある（追加の電力引出しを扱うのに十分な容量を電源が有さないと仮定して）。所与のラック中の様々な他のラックマウント型コンピューティングコンポーネント、ストレージコンポーネント、ネットワーキングコンポーネントなどに直接に電力供給する、カスタム構成可能な独立した電源を本質的に提供するラックシステムであれば、各ラックに対する装置構成変更を行うことが大幅に単純化されるであろうが、このようなラックシステムでは、ユーザは、ラックの新しい装置構成によって必要とされるだけの電力量しか配備することができない。

【0006】

最後に、それぞれが自前の電源を有する個別のラックマウント型コンポーネントを収容する装置ラックでは、かなりの程度の無駄にされる電力能力が各ラックに存在することがある。したがって例えば、３つのラックマウント型サーバにそれぞれ１０００ワット電源が装備されているが、各サーバは５００ワットしか引き出さないように構成された場合は、総計１．５ｋｗが未使用となる（すなわち「ストランデッド（ｓｔｒａｎｄｅｄ）」電力容量）。これは、必要とされるよりもかなり多くの余分な電力容量であることがある。この状況が、多数のラック、例えば大規模データセンタ内の何十個または何百個ものラック中で発生した場合、総体的なストランデッド電力容量は、データセンタ運営者に対するかなりの追加コストを表し得ることは理解されるであろう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、装置ラックの複数のコンポーネント位置のうちの少なくとも１つへの搭載を可能にするフォームファクタを有する、モジュール式電力ユニットに関する。モジュール式電力ユニットは、装置ラックのＤＣバスにＤＣ電力を提供する。モジュール式電力ユニットは、複数のＤＣ電源を挿入できる複数のスロットを画定するシャーシを有することができる。外部ＡＣ電力源からＡＣ電力を受け取るために、ＡＣ入力モジュールが使用されてよい。シャーシのスロットのうちの１つへの挿入および搭載を可能にするフォームファクタをそれぞれが有する、複数の独立したモジュール式ＤＣ電源が、シャーシに搭載されてよい。コントローラが、ＤＣ電源と通信してよく、シャーシ内に収納されてよい。シャーシ内に収納されたＤＣバスが、ＤＣ電源と通じ、ＤＣ電源からのＤＣ出力電力を、装置ラック内に収納された別個のＤＣバスに供給する。

【0008】

本開示の別の態様は、装置ラックの複数のコンポーネント位置のうちの少なくとも１つへの搭載を可能にするフォームファクタを有する、モジュール式電力ユニットに関する。モジュール式電力ユニットは、装置ラックのコンポーネント位置のうちの他のコンポーネント位置に搭載された１つまたは複数の装置コンポーネントに直流（ＤＣ）電力を供給している装置ラックのＤＣバスに、ＤＣ電力を提供する。モジュール式電力ユニットは、複数の独立したＤＣ電源を挿入できる複数の並列構成されたスロットを画定するシャーシを備えることができる。外部ＡＣ電力源からＡＣ電力を受け取るために、交流（ＡＣ）モジュールがシャーシ内に配置されてよい。シャーシのスロットのうちのいずれか１つへの挿入および搭載を可能にする共通フォームファクタを有する、複数の独立したモジュール式ＤＣ電源が備わってよい。モジュール式ＤＣ電源は、少なくとも１つの整流器モジュールを含むことができる。コントローラが、複数のＤＣ電源と通信してよく、シャーシの１つのスロットに収納されてよい。シャーシ内に収納されＤＣ電源と通じるＤＣバスが、ＤＣ電源からのＤＣ出力電力を、装置ラック内に収納された別個のＤＣバスに供給することができる。

【0009】

本開示のさらに別の態様は、複数のコンポーネント位置を内部に有する装置ラックの直流（ＤＣ）バスにＤＣ電力を提供する方法に関する。装置ラックは、装置ラックのコンポーネント位置のうちのコンポーネント位置に搭載された１つまたは複数の装置コンポーネントを収容するように、かつ装置ラックのＤＣバス上で提供されるＤＣ電力を使用して１つまたは複数の装置コンポーネントに電力供給するように、設計される。この方法は、少なくとも１つのコンポーネント位置に挿入されるのを可能にするフォームファクタを有するモジュール式ＤＣ電力ユニットを使用して、装置ラックのＤＣバスにＤＣ電力を提供することを含むことができる。モジュール式ＤＣ電力ユニットのシャーシの複数のスロットに搭載された複数のＤＣモジュール式電源を使用して、装置ラックのＤＣバスに加えられるＤＣ電力を生成することができる。シャーシのスロットのうちの１つに搭載されるように構成されたコントローラを使用して、ＤＣ電源と通信しＤＣ電源を制御することもできる。ＡＣ入力モジュールを使用して、外部ＡＣ電力源をモジュール式ＤＣ電力ユニットにインタフェース接続して、ＡＣ電力をモジュール式ＤＣ電力ユニットに提供することができる。

【0010】

さらに他の応用可能性領域は、本明細書に提供する記述から明らかになるであろう。記述および具体例は、単に説明のためのものとし、本開示の範囲を限定するものとはしないことを理解されたい。

【0011】

本明細書に記載の図面は、説明のためのものに過ぎず、決して本開示の範囲を限定するものとはしない。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示による、統合されたラックマウント型のモジュール式電力ユニットの一実施形態の拡大斜視図である。

【図2】ＤＣ供給バスおよびリターンバスを示す、図１のモジュール式電力ユニットの背面の斜視図である。

【図2A】他の外部コンポーネントとの様々な接続を行えるようにするコネクタをより詳細に示す、図２のモジュール式電力ユニットの背面の一部の拡大斜視図である。

【図3A】ＢＢＵモジュールまたは整流器モジュールのうちの１つを、ＤＣ供給バスおよびリターンバスに接続し、かつシステムコントローラカード（ＳＣＣ）と通信するための通信バスに接続するために、図１のモジュール式電力ユニットと共に使用できるコネクタアセンブリの斜視図である。

【図3B】ＢＢＵモジュールまたは整流器モジュールのうちの１つを、ＤＣ供給バスおよびリターンバスに接続し、かつシステムコントローラカード（ＳＣＣ）と通信するための通信バスに接続するために、図１のモジュール式電力ユニットと共に使用できるコネクタアセンブリの斜視図である。

【図4】ユニットの電源のうちの特定の電源が所定ＡＣ入力信号を受け取るようにユーザがモジュール式電力ユニットを構成できるようにする、モジュール式電力ユニット中で使用されるＡＣ入力端子ブロックのうちの１つの斜視図である。

【図5】３つのＡＣ入力端子ブロックのそれぞれから３つの別々の電源グループにＡＣ電力を供給できるように、モジュール式電力ユニットのシャーシのスロットをグループ化するための一構成を示す、図１のモジュール式電力ユニットの正面斜視図である。

【図6】図１に示すモジュール式電力ユニットの高レベルブロック図タイプの図であって、ユニットの内部コンポーネントのレイアウトの一例を示す図である。

【図7】追加の電力を整流器モジュールに提供して短期間の電力需要増加を満たすために、電力ブースト動作中にどのように４つのＢＢＵモジュールから利用可能な最大電力出力の「上限を定める」ことができるかを示すグラフである。

【図8】図１のモジュール式電力ユニットを埋めるのに使用できる１つの１２ＶＤＣ整流器モジュールの高レベル斜視図である。

【図9】図１のモジュール式電力ユニットを埋めるのにやはり使用できる１２ＶＤＣバッテリバックアップユニット（ＢＢＵ）モジュールの高レベル斜視図である。

【図10】ＢＢＵモジュールの一実施形態のブロック図である。

【図11】整流器モジュールの一実施形態の内部サブシステムおよびコンポーネントを示すブロック図である。

【図12】コントローラカードの一実施形態のブロック図である。

【図13】主要電力システムが２つの補助電力システムと共に備わる、本開示の別の実施形態のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の記述は、例示的な性質のものに過ぎず、本開示、応用、または使用を限定するものとはしない。図面の全体を通して、対応する参照番号は、同じまたは対応する部分および特徴を示すことを理解されたい。

【0014】

図１を参照すると、本開示の一実施形態により、ラックマウント型のモジュール式直流（ＤＣ）電力ユニット１０（以下、単に「モジュール式電力ユニット１０」）が示されている。モジュール式電力ユニット１０は、ユーザ構成可能なＤＣ電力出力を従来型の装置ラックのＤＣバスに提供するための「電力システム」を形成すると見なすことができる。ＤＣ出力を使用して、サーバ、ネットワークスイッチ、ＫＶＭアプライアンス、ルータ、ファンシステムなど、幅広いラックマウント型データセンタコンポーネントまたはＩＴコンポーネントのいずれかに電力供給することができる。

【0015】

モジュール式電力ユニット１０ユニットは、シャーシ１２を有することができる。シャーシ１２は、この実施形態では、それぞれ整流器モジュール１６および／またはバッテリバックアップモジュール（ＢＢＵ）１８のいずれかの形をとる場合のある、ユーザ構成可能な組合せの電源モジュールを受け取って収納するための９つの独立したモジュールスロット１４と、コントローラカード２０のためのスロットとを有する。便宜上、以下の考察の全体を通して、整流器モジュール１６およびＢＢＵモジュール１８を「電源モジュール１６および／または１８」と総称することがある。

【0016】

図１に示す例では、モジュール式電力ユニット１０は、高さ３Ｕおよび幅１９インチだが、これらの寸法は、種々のサイズのラックの要件を満たすように変えられてもよい。この例におけるモジュール式電力ユニット１０は、３つの整流器モジュール１６および６つのＢＢＵモジュール１８を備えるように示されているが、前述のように、この構成は完全にユーザ構成可能である。この例におけるコントローラカード２０は、１Ｕ×３Ｕ（高さ）構成を有する。

【0017】

図２に、モジュール式電力ユニット１０の背面図を示す。＋ＤＣバス２２ａおよびリターン電力バス２２ｂが設けられ、これらは装置ラック中のＤＣバスに結合されることが可能である。供給ＤＣバス２２ａおよびリターン電力バス２２ｂはそれぞれ、厚さ１／８インチであって銅めっきされたものとすることができる。この例における開口２４ａは、３つまでの別々のＡＣ電力ケーブルがカバー２４の中を通ることを許容する。

【0018】

図２Ａに、外部コンポーネントとの接続を行うことができる様々なコネクタを説明するために、モジュール式電力ユニット１０の背面の一部のみの拡大図を示す。コネクタ２５ａが設けられてよく、コネクタ２５ａにより、独立したコンポーネント、例えばリモートアクセスアプライアンスやサーバに接続して、発生した電力障害状態をコンポーネントに知らせることができる。これにより、モジュール式電力ユニット１０からの電力が短時間のうちに（例えば１０ミリ秒のうちに）失われるであろうことを知らせる通知を、コンポーネントに提供することができる。コネクタ２５ｂは、外部のラック管理システム（ＲＭＳ）またはリモートアクセスアプライアンス（例えばユニバーサルマネジメントゲートウェイ（ＵＭＧ）デバイス）への接続を可能にするコネクタとすることができる。コネクタ２５ｃは、コントローラカード２０の通信バス（例えばＣＡＮバス）に接続される適切なケーブル（図示せず）をモジュール式電力ユニット１０に接続できるようにして、それによりコントローラカード２０との通信を可能にする、コネクタである。好ましくは、各モジュール式電力ユニット１０は、複数のモジュール式電力ユニット１０を共に（すなわち並列で）デイジーチェーン接続できるようにするために、２つのコネクタ２５ｃを備える。このようにして、コントローラカード２０は、シャーシ１２中にインストールされた各電源モジュール１６および／または１８と通信することができる。コネクタ２５ｄは、他の入力（例えばセンサ）をモジュール式電力ユニット１０のコントローラカード２０に提供できるようにするために設けられる場合のある、オプションのコネクタである。

【0019】

図３Ａおよび３Ｂにコネクタアセンブリ２６を示すが、コネクタアセンブリ２６を使用して、電源モジュール１６または１８のうちの１つからのＤＣ出力をＤＣバス２２ａおよび２２ｂに結合すること、ならびにコントローラカード２０との通信を可能にすることができる。コネクタアセンブリ２６は、第１のコネクタコンポーネント２６ａと、対合する第２のコネクタコンポーネント２６ｂとを含む。第１のコネクタコンポーネント２６ａは、電源モジュール１６または１８のうちの所与の１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）２７上の適切なエッジコネクタ２７ａに接続することができる。したがって、第１のコネクタコンポーネント２６ａは、所与の電源モジュール１６または１８からのＤＣ電力出力を受け取り、また、所与の電源モジュール１６または１８の制御線（図示せず）にも接続する。複数のピン２６ｃが、コントローラカード２０との通信に使用できる制御線を形成する。ピン２６ｄを使用して、ＡＣ電力源との接続を行うことができる。ピン２６ｅは、ＰＣＢ２７への入力を提供し、それにより、モジュール１６または１８が最初にシャーシ１２に挿入されたときに、ＤＣ電源モジュール１６または１８にＤＣ信号を加えて、制御された方式で徐々にモジュールを所望のＤＣ電圧まで上げることができるようにする。

【0020】

図３Ａおよび３Ｂをさらに参照すると、第２のコネクタコンポーネント２６ｂは、要素、例えば銅ピン２６ｆを備え、銅ピン２６ｆは、＋ＤＣバスバー２２ａおよび電力リターンバスバー２２ｂと係合して、それにより、コネクタアセンブリ２６を介して所与のＤＣ電力モジュール１６または１８からのＤＣ出力をバス２２ａに結合するように構成される。ピン２６ｆは、第１のコネクタコンポーネント２６ａのピン２６ｉとインタフェース接続する。第１のコネクタコンポーネント２６ａはまた、コネクタ２６ｇと通信できるピン２６ｇ１（図３Ｂ）も有する。コネクタ２６ｇは、適切なケーブル（図示せず）を介して結合されて、コントローラカード２０との通信を可能にすることができる。ピン２６ｇ１は、第１のコネクタコンポーネント２６ａを、エッジコネクタ２７ａのピン２６ｃにインタフェース接続する。第１のコネクタコンポーネント２６ａのピン２６ｈを使用して、外部ＡＣ入力を受け取り、ＡＣ入力をエッジコネクタ２７ａのピン２６ｄにインタフェース接続することができる。第１のコネクタコンポーネント２６ａのピン２６ｊは、エッジコネクタ２７ａのピン２６ｅとインタフェース接続することができる。

【0021】

電源モジュール１６および１８の大きな利点は、これらが「ホットスワップ可能」なことである。これにより、これらのモジュールは、通電中のＤＣ電力システムに対して損傷なしに挿入および取外しができるプラグアンドプレイタイプのモジュールであることになる。電源モジュール１６または１８のうちの１つがシャーシ１２に挿入されてコネクタアセンブリ２６を介して結合されるとき、システム出力電圧が影響を受けることはない。

【0022】

図４に、図２のカバー２４の後ろの各開口２４ａに隣接して存在するＡＣ入力端子ブロック２８を示す。ＡＣ入力端子ブロック２８は、例えば、単相２０８ＶＡＣ、３相４８０ＶＡＣ、および３相２０８ＶＡＣのうちのいずれか１つを受容するように配線されたものとすることができる。各ＡＣ入力端子ブロック２８は、シャーシ１２の９つのスロット１４のうちの特定の３つのスロット中にある電源モジュール１６および／または１８にＡＣ入力電力を送るように、電気的に結合される。図５の例では、ＡＣ入力端子ブロック２８のうちの第１のＡＣ入力端子ブロック２８は、シャーシスロット１４ａ−１４ｃ中にある電源モジュール１６および／または１８にＡＣ入力電力を送ることができ、ＡＣ入力端子ブロック２８のうちの第２のＡＣ入力端子ブロック２８は、シャーシスロット１４ｄ−１４ｆ中にある電源モジュール１６および／または１８にＡＣ入力電力を提供することができ、第３のＡＣ入力端子ブロック２８は、シャーシスロット１４ｇ−１４ｉ中にある電源モジュール１６および／または１８にＡＣ入力電力を供給することができる。よって、３つの異なるＡＣ入力電力供給構成を使用して、モジュール式電力ユニット１０中にある電源モジュール１６および／または１８に電力を提供することができる。

【0023】

図６に、モジュール式電力ユニット１０のブロック図説明を示すが、このブロック図説明は、どのように整流器モジュール１６、ＢＢＵモジュール１８、コントローラカード２０、ＤＣバス２２ａおよび２２ｂ、ならびにＡＣ入力端子ブロック２８をモジュール式電力ユニット１０のシャーシ１２中にパッケージできるかについての一例を示す。この例では、整流器モジュール１６はシャーシ位置１４ａ−１４ｅに存在し、ＢＢＵモジュール１８はシャーシ位置１４ｆ−１４ｉに存在する。モジュール式電力ユニット１０は、ユーザによって望まれる最大電力出力を提供するように構成されてよい。一例では、各モジュール１６および１８は、３０００ＫＷ（１２ＶＤＣで２５０振幅）の出力を提供し、総計９つのモジュール１６および／または１８は、Ｎ＋１冗長性では２４０００ＫＷの総電力出力（１２ＶＤＣで２０００振幅）を提供する。これに関して、ユーザは通常、使用されると予想される電力よりもわずかに多い電力をユニットが提供できるように、モジュール式電力ユニット１０を構成することになることは理解されるであろう。したがってこの例では、ユーザは通常、約２４ＫＷ以下を引き出すと予想されるコンポーネントを装置ラックに入れる場合があり、モジュール式電力ユニット１０は、２７ＫＷ（９つの電力モジュール１６および／または１８の全てが使用される場合）、またはＮ＋１冗長性では２４ＫＷ（すなわち、９つの電源モジュール１６および／または１８のうちの１つの出力は、通常はオフラインだが、必要が生じた場合には利用可能である）を提供できることになる。しかし、電源モジュール１６および１８の出力は、種々のレベルの電力（しかしやはり同じ１２ＶＤＣで）を装置ラック中のＤＣバスに提供するように、変えられてもよいことは理解されるであろう。

【0024】

モジュール式電力ユニット１０は、単相または３相ＡＣ入力信号に対応することができる。単一コード入力と２重コード入力とのいずれかが受け取られる場合がある。単一ラインコードが使用される場合は、この例におけるモジュール式電力ユニット１０の出力は、Ｎ＋１冗長性では２４ＫＷ、あるいはＮ＋Ｎ冗長性では１２ＫＷとなる。２重コードＡＣ入力が使用される場合は、出力は、各レッグ上で、Ｎ＋１冗長性では９ＫＷとなる。よって、例えば１つの整流器モジュール１６および１つのＢＢＵモジュール１８が使用されるとき、整流器モジュール１６とＢＢＵモジュール１８の比率は１：１であることは理解されるであろう。したがってこの場合、３ＫＷの電力が利用可能となり、９０秒のホールドアップ時間が利用可能となる。別の例として、２つの整流器モジュール１６が１つのＢＢＵモジュール１８と共に使用されるときは、６ＫＷ出力が提供され、９０秒にわたる３ＫＷのホールドアップ電力が伴う。

【0025】

整流器モジュール１６とＢＢＵモジュール１８の電力密度が共通であることにより、過渡事象ライドスルーインスタンスの場合の追加電力に対する需要を満たすために幅広い程度の電力制御および補足的電力が整流器モジュール１６にとって利用可能となるようにすることができる。これに関する例が図７のグラフに示されている。このグラフは、総出力１５ＫＷとなるそれぞれ３ＫＷの５つの整流器モジュール１６と、総計１２ＫＷとなるそれぞれ３ＫＷの４つのＢＢＵモジュール１８とで構成されたモジュール式電力ユニット１０から利用可能な電力出力を示す。しかし、この例では、４つのＢＢＵ１８からの出力は、最大２ＫＷに制限され、５つの整流器モジュール１６が提供できる電力を超える短い継続時間の追加の電力需要を満たすのに利用可能にされた。よって、モジュール式電力ユニットの整流器モジュール１６が１５ＫＷしか供給できないであろうにもかかわらず、追加の２ＫＷがＢＢＵモジュール１８から利用可能にされてよく、それにより、整流器モジュール１６が満たすことのできる電力を超える、過渡事象ライドスルーインスタンス（通常はマイクロ秒またはミリ秒のオーダーの継続時間の）に関連する短期間の電力需要が満たされる。この特徴は、整流器モジュール１６が扱うことが通常なら予想されるはずの電力を超える電力引出しの一時的な増加を引き起こす、予期される短い継続時間の過渡事象ライドスルーインスタンスを扱うために、モジュール式電力ユニット１０を追加の整流器モジュール１６で「オーバープロビジョニング」する必要を低減することによって、著しいコスト利益をもたらすと予想される。よって、ＢＢＵモジュール１８は、２つの機能のために使用されてよい：すなわち、１）ある程度の短期間「電力ブースト」を整流器モジュール１６に提供すること、および、２）モジュール式電力ユニット１０へのＡＣソース電力における混乱が生じた場合にホールドアップ電力を提供することである。

【0026】

前述の電力ブースト特徴は、コントローラカード２０を使用してＢＢＵモジュール１８のバッテリレベルを監視することによって実現され得る。バッテリレベルが十分な最小の所定レベルであるという条件で、コントローラカード２０は各ＢＢＵモジュール１８に信号を送ることができ、この信号により、ＢＢＵモジュール１８は、＋ＤＣバス２２ａ上の感知されたバス電圧が最小の所定レベルより下に瞬間的に降下して過渡事象ライドスルーインスタンスの発生が示されたときに、その出力を提供することができる。このような過渡事象ライドスルーインスタンスが発生したとき、ＢＢＵモジュール１８からの限られた量の電力が、ほぼ瞬時に＋ＤＣバス２２ａ上で利用可能にされて、整流器モジュール（複数可）１６からの出力を補足する。

【0027】

図７の上記の例はまた、以下のことも明確にするはずである。すなわち、ＢＢＵモジュール１８からの最大出力の上限が、ＢＢＵから利用可能な最大電力未満のいくらかの量に定められることが可能なので（この例では、電力の上限は２ＫＷに定められる）、このことは、９０秒よりもかなり長いホールドアップ時間を提供するようにＢＢＵモジュールを構成するオプションをユーザが有することを意味する。この場合もやはり、ＡＣ入力電力が失われた場合、この例における４つのＢＢＵモジュール１８は、通常なら最大１２ＫＷが利用可能なはずであるにもかかわらず、３ＫＷを提供するように電力制限され得る。この結果、ホールドアップ継続時間は９０秒よりもかなり長く、おそらく４倍までの長さであることになる（ＢＢＵモジュールからの最大利用可能出力の１／４しか使用されていないので）。よって、モジュール式電力ユニット１０中の利用可能な全てのＢＢＵモジュール１８から利用可能な最大電力を、最大利用可能電力出力よりも少ないいくらかの所定量に制限するこの能力は、モジュール式電力ユニット１０の構成時に、極めて幅広い程度の電力制御カスタマイズ化をユーザに提供する。

【0028】

図８に、整流器モジュール１６のうちの１つに関するフォームファクタの例を示す。各整流器モジュール１６は、幅１Ｕ×高さ３Ｕ×奥行き４５０ｍｍのフォームファクタを有することができる。整流器モジュール１６は、固定１２ＶＤＣ出力を提供することができ、これは一実施形態では３０００ＫＷである。当然、整流器モジュール１６は、ユーザ要件に応じて、より大きいかまたはより小さい出力を提供するように構築されてもよい。図９に、ＢＢＵモジュール１８の一実施形態を示す。この実施形態では、ＢＢＵモジュール１８は、整流器モジュール１６と同じフォームファクタを有する（すなわち、１Ｕ×３Ｕ×奥行き４５０ｍｍ）。しかし、整流器モジュール１６とＢＢＵモジュール１８とのいずれかまたは両方が、幅２Ｕのフォームファクタで構成されて、シャーシ１２中で１つではなく２つの位置を占めてもよいことは理解されるであろう。しかし、共通のフォームファクタであることにより、必要が生じた場合に整流器モジュール１６とＢＢＵモジュール１８とを交換することができる。例えば、ユーザが、モジュール式電力ユニット１０の初期構成を変更して、６つの整流器モジュールおよび３つのＢＢＵモジュール１８から、４つの整流器モジュールおよび５つのＢＢＵモジュールにしたいと仮定する。これは、単純に、整流器モジュール１６のうちの２つを取り外し、２つの追加ＢＢＵモジュール１８をシャーシ１２中のそれぞれのスロットに挿入することによって、達成することができる。共通のフォームファクタであることにより、整流器モジュール１６とＢＢＵモジュール１８を混合し、ユーザの望む任意の構成に一致させることができる。この特徴は、装置ラック中で装置コンポーネントが変更されてそれによりＤＣ電力要件の修正が必要であるときに、特に有用である。単に１つまたは複数の整流器モジュール１６および／またはＢＢＵモジュール１８を取り外し、取り外したモジュールを追加の整流器モジュール１６またはＢＢＵモジュール１８で置き換えることによって、モジュール式電力ユニット１０を再構成できることは、装置ラック中の新しい装置構成に対応するようにモジュール式電力ユニット１０を再構成する際に、かなりの時間を節約することができる。

【0029】

一実装形態では、整流器モジュール１６はそれぞれ定電流設計のものであり、このことは、通常の動作周囲温度範囲および入力電圧範囲の内で、利用可能な最大出力電力が所定量（例えば３０００Ｗ）となることを意味する。これらの範囲で、一例では、整流器モジュール１６は、負荷需要に応じて、３つの動作モードのうちの１つで動作することができる。周囲温度が許容値よりも上がったかまたは入力電圧が許容値よりも下がった場合、整流器モジュール１６は、動作し続けることができるが、ただし下げられた出力電力レベルで動作し続けることができる。一例として、３つの電力モードは以下のとおりとすることができる：

【0030】

定電力電圧モード：１２．０Ｖから１３．２ＶＤＣの任意の初期出力電圧設定に対して、出力電圧は負荷にかかわらず一定のままである。これは、負荷が供給されバッテリが浮動充電される、通常動作条件である。負荷電流と出力電圧との積が約３０００Ｗである点まで負荷が増大しない限り、整流器モジュール１６は定電圧モードで動作する。

【0031】

定電力モード：負荷がこの例では約３０００Ｗよりも増大するのに伴って、出力電流は増大し続けるが、出力電圧は、一定出力電力を維持するために必要に応じて減少する。電流限度設定に達する点まで負荷が増大し続けない限り、整流器モジュール１６は定電力モードで動作する。

【0032】

定電流モード：負荷が電流限度設定まで増大した場合、出力電圧は線形に減少して、出力電流を電流限度設定に維持する。

【0033】

図１０を参照しながら、ＢＢＵモジュール１８の構造についてより詳細に論じる。本明細書に記載のように、モジュール式電力ユニット１０の重要な一特徴は、ＢＢＵモジュール１８が、整流器モジュール１６の提供する電力密度と同じ電力密度を提供できることである。一実施形態では、ＢＢＵモジュール１８の電力密度は約２０Ｗ／ｉｎ^３である。この、整流器モジュール１６とＢＢＵモジュール１８との間の１：１電力密度の関係は、この２つのコンポーネントを、すぐに交換可能とすることができる。一実施形態では、ＢＢＵモジュール１８は、高電圧の正弦波振幅コンバータ（ＨＶ ＳＡＣ）１８ａ、ブースト力率補正（ＰＦＣ）モジュール１８ｂ、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）バックブースト（ＢＢ）モジュール１８ｃ、複数のバッテリセル１８ｄ、およびＺＶＳバックレギュレータモジュール１８ｅを備えることができる。ＨＶ ＳＡＣ１８ａは、３６０ＶＤＣ−４００ＶＤＣの間のＤＣ入力を受け取って、完全に絶縁された４５Ｖ−５０Ｖ、３２５Ｗの出力を提供する、バスコンバータとすることができる。ブーストＰＦＣモジュール１８ｂは、バッテリセル１８ｄを充電するための細流充電器として動作することができる。ＺＶＳ ＢＢモジュール１８ｃは、ＺＶＳ高効率コンバータとすることができる。ＨＶ ＳＡＣモジュール１８ａ、ＺＶＳ ＢＢモジュール１８ｃ、およびＺＶＳバックレギュレータモジュール１８ｅのそれぞれは、米国マサチューセッツ州アンドーヴァーのＶｉｃｏｒ Ｃｕｓｔｏｍ Ｐｏｗｅｒから入手可能である。ＢＢモジュール１８ｃは、所定の入力、例えば３８から５５ＶＤＣ入力から動作して、所定の調整された出力、例えば５から５５ＶＤＣ出力を生成することができる。ＺＶＳバックブーストモジュール１８ｃは、高い変換効率で、高いスイッチング周波数（約１ＭＨｚ）の動作を可能にする。高いスイッチング周波数は、無効分の大きさを減少し、潜在的に１３００Ｗ／ｉｎ^３までの電力密度を可能にする。ＺＶＳバックレギュレータモジュール１８ｅは、６つの３６２３ＣＨｉＰモジュール（４０×２３×７．３ｍｍ）のアレイを備えることができ、このアレイは、３６ＶＤＣ−６０ＶＤＣ入力を受け取るためのものであり、１１−１３ＶＤＣダイナミックレンジを有し、４２Ａ出力でセットポイントは１２ＶＤＣ（各モジュール）、非絶縁である。

【0034】

「待機モード」（バッテリ充電）では、ＺＶＳバックレギュレータモジュール１８ｅはオフであり、１２Ｖ配電システムは、モジュール式電力ユニット１０の他のコンポーネント（便宜上、図面では単に「バルク電力システム」として示す）によって供給される。ＨＶ ＳＡＣモジュール１８ａは、ＤＣ入力から直接に、またはブーストＰＦＣモジュール１８ｂを介してＡＣ入力から、電力を調達する。ＨＶ ＳＡＣモジュール１８ａは、絶縁出力（３６０−４００Ｖ／８＝４５−５０Ｖ）を有し、この出力はＺＶＳバックブーストモジュール１８ｃに供給し、ＺＶＳバックブーストモジュール１８ｃはバッテリセル１８ｄを充電する。バッテリ充電プロファイル、ゲージング、および全体管理は、ＢＢＵモジュール１８の外部で実施されるべきである。ＤＣバス電圧が事前設定済みレベル未満に下がった場合、バックアップモードに入る。この例では、ＢＢＵモジュール１８への入力線が消えるか、または適切なフラグが受け取られ、ＺＶＳバックレギュレータモジュール１８ｅがイネーブルにされて約２５０Ａまでの調整された１２ＶＤＣ出力を提供する。

【0035】

図１１を参照すると、整流器モジュール１６の一実施形態が示されている。整流器モジュール１６は、入力ＥＭＩ回路１６ａ、ソフトスタート回路１６ｂ、ブリッジレスＰＦＣ（力率補正）回路１６ｃ、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１６ｄ、出力ＥＭＩ回路１６ｅ、およびディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６ｆを備えることができる。入力ＥＭＩ回路１６ａは、ＡＣ電力線に対するフィルタリングを提供し、どんなスプリアス信号成分もＡＣ電力線上に置かれないようにするのを助ける。ソフトスタート回路１６ｂにより、ブリッジレスＰＦＣ回路１６ｃのコンデンサ（図示せず）の入力バンクならびにＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１６ｄは、制御された方式で始動して、他の入力ブレーカまたはヒューズを作動させるのを回避することができる。ブリッジレスＰＦＣ１６ｃは、力率補正を提供するように機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１６ｄは、内部バンクＤＣ電圧をとり、同期整流を介してこれを１２ＶＤＣに変換する。出力ＥＭＩ１６ｅは、整流器モジュール１６の１２ＶＤＣレール（図示せず）上で、出力フィルタリングおよびリップルノイズ低減を提供する。ＤＳＰ１６ｆは、上に論じた整流器モジュール１６の他コンポーネントを制御することに加えて、クリティカルなコンポーネント温度および周囲温度を監視すること、ならびにシステムハウスキーピング機能のために他のコンポーネントから入力を受け取ることもできる。ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）送受信機１６ｇは、整流器モジュール１６がコントローラカード２０と通信できるようにする。ＤＳＰ１６ｆには、ＰＦＣ制御ファームウェア１６ｈおよびＤＣ／ＤＣ制御ファームウェア１６ｉが組み込まれてよい。整流器モジュール１６は、以下の仕様を有することができる：

【0036】

約１７６ＶＡＣ−３１０ＶＡＣの間のＡＣ入力電圧を受容する。

【0037】

約−２０℃−４５℃の間の動作温度範囲を有する。

【0038】

Ａ級ＥＭＣ性能レーティングを有する。

【0039】

少なくとも約９４％の概算ピーク効率を有する。

【0040】

全負荷の約５％の負荷シェアを有する。

【0041】

＋／−１％の電圧調整を提供する。

【0042】

２００マイクロ秒未満の過渡応答、および５％未満のオーバーシュートを有する。

【0043】

１００％の電流限度を有する。

【0044】

約１０ミリ秒のホールドアップ時間を有する。

【0045】

５０ｍｖ（２０ＭＨｚ）のピークツーピークノイズを有する。

【0046】

ＵＬ６０９５０安全性レーティングを有する。

【0047】

各ＢＢＵモジュール１８は、一実施形態では、以下の仕様を有することができる：

【0048】

１２ＶＤＣの固定出力。

【0049】

３ＫＷの電力出力。

【0050】

約２００ＶＡＣ−３１０ＶＡＣの間のＡＣ入力電圧範囲。

【0051】

約０℃と４５℃の間の動作温度範囲。

【0052】

Ａ級ＥＭＣレーティング。

【0053】

＋／−５％の電圧調整。

【0054】

切断前に約１１．４ＶＤＣまで下がって動作可能。

【0055】

リチウムバッテリ技術。

【0056】

約９０秒のホールドアップ時間。

【0057】

約１００分以下の再充電時間。

【0058】

図１２を参照すると、コントローラカード２０の一実施形態のブロック図が示されている。コントローラカード２０は、モジュール式電力ユニット１０のモジュール１６および／または１８へのインタフェースを提供し、また、モジュール式電力ユニットの外部の、モジュール式電力ユニットと通信する必要がある場合のあるサブシステム（例えばセンサ）へのインタフェースを提供する。この例におけるコントローラカード２０は、高さ９５ｍｍ×奥行き４４４．５ｍｍのフォームファクタを有することができる。モジュール式電力ユニット１０が２つ以上のＤＣバスに電力を提供することになっている場合は、複数のコントローラカード２０、すなわち、ユニット１０が電力を提供することになる各ＤＣバスにつき１つのコントローラカード２０を使用することができる。３つのモジュール式電力ユニット１０が設けられた場合、これらはまとめて、２７個までの電源モジュール１６および／または１８とインタフェース接続できることになる。

【0059】

コントローラカード２０は、プロセッサ２０ｂが実装されたマザーボード２０ａを備えることができる。イーサネット（登録商標）相互接続性を提供するために、オプションのボード２０ｃが設けられてよい。ユーザへのインタフェース接続を可能にするために、マンマシンインタフェース（ＭＭＩ）サブシステム２０ｄが備わってよい。装置ラックに接続された他のコンポーネント（例えばセンサ）からのディジタルおよびアナログ入力および出力をコントローラカード２０が収集するのを補助するために、入力オプションボード２０ｅが備わってよい。コントローラカード２０内部の他のボードまたはコンポーネントからマザーボード２０ａが情報を得るのを補助するために、オプションのボード２０ｆが使用されてよい。他のデバイスやセンサなどからマザーボード２０ａへの将来の入力を扱うために、別のオプションの入力ボード２０ｇが設けられてよい。情報およびデータを収集するため、または追加の制御機能を提供するために、ＳＭＤＵ（スマートモジュールディストリビューションユニット）２０ｈが使用されてもよい。

【0060】

コントローラカード２０から電力モジュール１６および／または１８への通信は、例えば、ＧＢＢ ＣＡＮプロトコルを使用することができる。このプロトコルを拡張して、ＢＢＵモジュール１８との間で送られるデータを追加することができる。モジュール式電力ユニット１０はまた、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なラック管理システム（ＲＭＳ）と共に使用することもでき、ＲＭＳは、装置ラックの電力コンポーネント、ならびにデータセンタ環境で使用される他のコンポーネントへのアクセスを統合する。コントローラカード２０は、ＲＭＳへのインタフェースを提供することができる。

【0061】

コントローラカード２０はまた、拡張するデータセンタニーズに向けてユーザがよりよく計画を立てられるように、モジュール式電力ユニット１０の容量が現在どれくらい使用されているかをユーザが監視および理解するのを助ける。コントローラカード２０はまた、以下のトピックについて、情報および／または能力をユーザに提供することもできる：

【0062】

モジュール式電力ユニット１０が現在どれくらい最大能力に近く動作しているか、および、現在の使用をモジュール式電力ユニット１０からの利用可能な総電力のパーセンテージとして見ること。

【0063】

モジュール式電力ユニット１０の問題を示す何らかの警報が存在するかどうか。

【0064】

入来するＡＣ電圧が、予想されるものかどうか。

【0065】

各モジュール式電力ユニット１０が、予想されるＤＣ出力を提供しているかどうか。

【0066】

各モジュール式電力ユニット１０の実際の構成が、予想される構成と一致するかどうか。

【0067】

モジュール式電力ユニット１０のＢＢＵモジュール１８が、ユニットが電力を提供している他のラックマウント型コンポーネントを、どれくらい長く維持することになるか。

【0068】

いずれか１つまたは複数のモジュール式電力ユニット１０のＢＢＵモジュール１８が再充電するのにどれくらいの時間がかかることになるか。

【0069】

ユニットまたは装置ラック中の構成または配線に変更を加えるために、ユーザがいずれか１つまたは複数のモジュール式電力ユニット１０をオフにすることができるようにする。

【0070】

入来ＡＣ電力に障害が起きた場合にいずれか１つまたは複数のモジュール式電力ユニット１０のＢＢＵモジュール１８が必要ホールドアップ電力を提供することになることを確実にするために、ユーザがバッテリテストを実施できるようにする。

【0071】

ユーザが、いずれか１つまたは複数のモジュール式電力ユニット１０によって生成された１つまたは複数の警報を調べた後で、全ての警報をクリアできるようにする。

【0072】

各ユニットをトラブルシューティングに向けて知られている状態に戻すために、または各ユニットがパワーサイクル後に正しい状態で始動するのを確実にするために、ユーザがモジュール式電力ユニット１０をリセットできるようにする。

【0073】

ＡＣ電力を制御およびバジェット編成できるように、ＤＣ電力システムが使用する入来ＡＣ電力の量をユーザが制御できるようにする。

【0074】

いずれかの電力モジュール１６および／または１８が外れた場合に、または予想されるユニット１６および／または１８の全てが存在すると認識されない状態でモジュール式電力ユニット１０が起動した場合に、モジュール式電力ユニット１０がアラートを提供できるように、ユーザが所望の構成をセットアップできるようにする。

【0075】

電力消費および電力効用コストを効果的に管理できるように、ＤＣ電力システムが提供する電力の量をユーザが制御できるようにする。

【0076】

装置ラックからの温度過昇アラートに関する温度セットポイントをユーザが設定できるようにする。

【0077】

ＲＭＳを含む構成では、コントローラカード２０は、イーサネットを介したＳＮＭＰを使用してＲＭＳと通信することができる。ＲＭＳのない構成では、コントローラカード２０は、例えば、イーサネットを介したＳＮＭＰ、またはインテリジェントプラットフォームマネジメントインタフェース（ＩＰＭＩ）を使用して、インタフェースを提供することができる。

【0078】

次に図１３を参照すると、本開示の別の実施形態による電力ユニットシステム１００が示されている。モジュール式電力ユニット１０と共通のコンポーネントは、モジュール式電力ユニット１０の記述に使用された参照番号から１００だけ増やされた参照番号で示されている。

【0079】

この例における電力ユニットシステム１００は、モジュール式主要電力ユニット１０２、および少なくとも１つのモジュール式補助電力ユニット１０４ａを備える。図１３は、２つのこのようなモジュール式補助電力ユニット１０４ａおよび１０４ｂが主要電力ユニット１０２と共に使用されるのを示す。この例における主要電力ユニット１０２は、１つまたは複数の整流器モジュール１１６、１つまたは複数のＢＢＵ１１８、およびシステムコントローラカード（ＳＣＣ）１２０を備えることができるという点で、モジュール式電力ユニット１０と同様または同一とすることができる。別法として、システム１００は、ＳＣＣ１２０と共に、ＢＢＵ１１８のみまたは整流器モジュール１１６のみを備えてもよい。この例における主要電力ユニット１０２は、１２Ｖ ＤＣで２０００Ａを提供することができ（Ｎ＋１冗長）、総計９つまでの電力モジュール１１６および／または１１８を収容することができる。複数のＡＣ入力端子ブロック（図示せず）が、所望のＡＣ入力に使用されてよい（例えば、２０８／２４０Ｖ ＡＣの単相ＡＣ入力；または、２０８／２４０Ｖ ＡＣの３相入力フィード、もしくは２７７／４８０Ｖ ＡＣの４ワイヤ＋ＰＥ ＡＣ入力フィード、もしくは２００／２０８／２４０Ｖ ＡＣの単相入力フィード）。

【0080】

図１３をさらに参照すると、補助電力ユニット１０４ａおよび１０４ｂはＳＣＣ１２０を備えないことに気付くであろう。その代わり、主要電力ユニット１０２からのＳＣＣ１２０は、例えばＣＡＮバスを使用して、各補助電力ユニット１０４ａおよび１０４ｂと通信することができる。これは、主要電力ユニット１０２のＣＡＮバスポート１０６を補助電力ユニット１０４ａの第１のＣＡＮバスポート１０８ａと結合する適切なケーブリングと、補助電力ユニット１０４ａの第２のＣＡＮバスポート１０８ｂを補助電力ユニット１０４ｂのＣＡＮバスポート１０９と結合する別のケーブルとによって達成される。

【0081】

主要電力ユニット１０２は、電力障害検出ポート１０６ａおよび１０６ｂも備えることができ、これらは、補助電力ユニット１０４ａおよび１０４ｂの電力障害検出ポート１０８ｃおよび１０９ａにそれぞれ結合される。これにより、主要電力ユニット１０２は、補助電力ユニット１０４ａと１０４ｂとのいずれかが電力障害を被っているかどうかを検出することができる。

【0082】

主要電力ユニット１０２は追加のポートを有することができる。例えば、緊急コマンドがＩＴ専門家または外部装置から発行された場合に主要電力ユニット１０２の電源をすぐに切ることができるようにするための、緊急電源切断（ＥＰＯ）用のポート１０６ｃを有することができる。さらに他のポートとしては、外部回路に結合されることが可能なリモート感知ポート１０６ｄ、および、切迫した電力障害状態を他の外部回路に報告するための「切迫電力障害」ポート１０６ｅを含めることができる。ＤＣバス１０６ｆが、装置ラック中のＤＣバスと通じることができる。同様に、補助電力ユニット１０４ａおよび１０４ｂはそれぞれ、装置ラック中のＤＣバスに電力を供給するために、それ自体のＤＣバス１０８ｄおよび１０９ｂをそれぞれ備えることができる。

【0083】

主要電力ユニット１０２が、自前のＳＣＣ１２０を必要としない２つまでの追加の補助ユニット１０４ａおよび１０４ｂと通信しこれらを制御することができることにより、システム１００は、所与の装置ラック中の変化する電力ニーズを満たすように拡張されることが可能である。よって、本開示のモジュール式電力ユニット１０は、総出力電力およびホールドアップ時間に関係する選択された特性を提供するようにユーザによって構成できる、ＤＣ電力ユニットを提供する。整流器モジュール１６およびＢＢＵモジュール１８のモジュール的性質、ならびにそれらの共通のフォームファクタおよび電力密度により、これらのコンポーネントは、必要時に素早く容易に交換されることが可能である。これにより、ユーザは、ラックの装置構成が変更された場合に、必要に応じてモジュール式電力ユニット１０を素早く容易に再構成することができる。モジュール式電力ユニット１０は、所与の装置ラックに電力をオーバープロビジョニングするユーザの傾向を低減すると予想される。モジュール式電力ユニット１０のコンポーネントのモジュール的性質はまた、既存の装置ラックに装置コンポーネントが追加されておりしたがって電力供給要件の変化を要するような、発展しつつあるデータセンタに、よりよく対応すると予想される。モジュール式電力ユニット１０の電力を制限できることによってさらに、このユニットを使用して、整流器モジュール１６の電力出力を補足するための短期間の追加電力を提供して過渡事象ライドスルーインスタンスをよりよく扱うことができる。

【0084】

様々な実施形態について述べたが、当業者なら、本開示を逸脱することなく行われる可能性のある修正または変形を認識するであろう。例は、様々な実施形態を説明するものであり、本開示を限定するものとはしない。したがって、この記述および特許請求の範囲は、寛大に解釈されるべきであり、関連のある従来技術に鑑みて必要である限定のみを含む。

【図1】

【図2】

【図2A】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】