CN101071327A - 使用灵活性配电单元接口的模块化电子系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括多个设备架(140)的模块化电子设备系统。每个设备架包括配置成接收和支持电子设备的设备框架，具有第一端固定到所述设备框架并配置成电耦合到所述设备框架支持的电子设备以对其供电的电力输入电缆(141)以及到连接到所述电力输入电缆的第二端的第一连接器(143)。所述系统还包括配电架(110)。所述配电架包括配电框架和多个由所述配电框架支持并配置成与所述设备架的第一连接器可插式配合的第二连接器(117)。

Description

使用灵活性配电单元接口的模块化电子系统和方法

技术领域

本发明涉及配电装置和方法，尤其涉及用于模块化电子系统的配电。

背景技术

互联网服务场和其它大规模块数据处理安装通常包括容纳网址、处理交易、管理财政和个人信息以及其它数据处理和通信任务的大量的计算机、外围设备和通信装置。这些安装常以模块块形式构造，例如安装可包括标准设备架(如19英寸架)的电池，架中可装入多个计算机和数据通信装置，如路由器、集线器等。类似的模块块结构可被用于电信系统。

典型地，期望这种安装具有高可用性和可靠性，以便例如即使是在发生灾难事件时也保持数据完整性和/或可访问性，诸如暴风雨、系统过载或其它干扰引起的供电故障。相应地，这种安装典型地由不间断电源(UPS)供电，它能在公用供电发生故障或降格时，提高供电质量和/或从诸如电池、发电机或燃料电池这样的备选电源提供备用电能至计算或通信设备。

已提出过将模块化UPS系统用于这种安装。Rasmussen等人的美国专利6,967,283描述了用于在设施中安装计算机设备和配电子设备的系统和方法。多个设备架中的每一个都具有电源输入口以从其中包含的设备接收电源。配电架给设备架提供电源并包括配电板和多根输出电缆。输出电缆的第一端与配电板耦合且该输出电缆的第二端具有与设备架的电源输入口可插式地配合的匹配连接器。

尽管这种配置有好处，但对这种应用还需要提高配电技术。

发明内容

在本发明的某些实施例中，模块化电子设备系统包括多个设备架。每个设备架包括配置成接收和支持电子设备的设备框架、电力输入电缆，其具有固定到设备框架的第一端并配置成电耦合到由设备框架支持的电子设备以对其供电，及连接到所述电力输入电缆的第二端的第一连接器。所述系统还包括配电架。所述配电架包括配电框架和由所述配电框架支持并被配置成与所述电力输入电缆的第一连接器可插式配合的多个第二连接器。

在本发明的某些实施例中，所述配电架进一步包括多个由配电框架支持的断路装置，电耦合到所述第二连接器并配置成控制对所述第二连接器的电源供应。所述断路装置可包括从配电框架的第一面可及的多个电路断路器和从配电框架的背面或其他面可及的所述多个第二连接器。该系统进一步还可包括不间断电源(UPS)架，该架包括一个电耦合到断路装置的UPS。所述配电架还进一步可包括由所述配电框架支持并电耦合到所述断路装置和所述UPS的旁路开关。所述配电架也可包括由所述配电框架支持并电耦合到所述旁路开关的变压器。

在本发明的某些实施例中，每个所述设备架包括由所述设备框架支持的配电网络，电耦合到所述电力输入电缆的第一端且配置成向所述设备框架支持的电子设备配电。例如，所述配电网络可包括多个配置成与所述电子设备的电力连接器可插式配合的设备电力连接器，且所述电力输入电缆可电耦合到所述多个设备电力连接器。所述配电架的第二连接器可根据至少一个标记显露式地进行分组，例如相、电源等。

本发明进一步的实施例提供在电子系统里提供配电的方法。提供多个设备架，每个架都包括配置成接收并支持电子设备的设备框架、第一端固定连接到所述设备框架并配置成电耦合到由所述设备框架支持的电子设备以对其供电的电力输入电缆，和连接到所述电力输入电缆的第二端的第一连接器。还提供一种配电架，所述配电架包括配电框架和固定连接到所述配电框架的多个第二连接器。所述第二连接器与所述电力输入电缆的第一连接器密配合。

附图说明

图1表示根据本发明的某些实施例的模块化电子系统；

图2和图3表示根据本发明的某些实施例的设备架和配电架之间的连接；

图4和图5表示根据本发明进一步的实施例的用于配电架内的配电组件；

图6表示根据本发明的某些实施例的用于配电架的连接器的典型分组；

图7表示根据本发明的附加实施例的模块化UPS架；

图8表示根据本发明的某些实施例的电力互连组件；

图9表示根据本发明的某些实施例的模块化电子系统；

图10表示根据本发明进一步的实施例在电子系统内提供配电的典型操作的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的具体典型实施例。然而本发明可以以多种不同的形式实施且不应解释为限定于这里提出的实施例；另外，提供这些实施例以使公开彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。附图中所表示的特定典型实施例的详细描述中所用的术语并不限制本发明。这些附图中，相同数字代表相同元件。

这里用到的单数形式“一个”和“这个”也包括复数形式，除非另有特别说明。进一步将理解当在本说明书使用“包含”和/或“包括”这些术语时，是列举所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或增加一个或更多其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。要理解当提到一个元件被“连接”或“耦合”至另一个元件时，可以是直接连接或耦合到其它元件也可以出现中间元件。此外，这里用到的“连接”或“耦合”可包括无线连接或耦合。这里用到的“和/或”包括一个或多个列出的相关所列项目的任意或全部组合。

除非另有说明，这里用到的所有术语(包括科技术语)具有与本发明所属领域技术人员通常理解的相同的含义。进一步将理解这些术语，如这些由词典通常定义的术语，应解释为具有与相关领域上下文含义一致的含义，除非这里有特别说明，不应解释为理想化的或过于正式的含义。

图1表示根据本发明的某些实施例的模块化电子系统100。该系统包括多个设备架140和配置成配电给设备架140的配电架110。系统100也包括UPS架120和电池架130，其被配置成与配电架110互操作。如图所示，UPS架120可包括一个或多个UPS122，被配置成通过电力输入电缆111从配电架110接收公用电力并通过电力输出电缆113对配电架110往回供电。例如，UPS架120可提供有条件的和/或备用电源，例如从电池架130内的电池132经过电池电缆121提供电力至用于分配到设备架140的配电单元110。应当理解，尽管图1表示与UPS122分开的电池架130和电池132，在本发明的一些实施例中，UPS122可包括集成电池，其可由或不由附加的外部电池提供。

设备架140被配置成容纳或者支持象服务器计算机、路由器、盘驱动器、磁带驱动器或其它计算或通信硬件这样的电子设备142。每个设备架140包括一条或多条电力输入电缆141，每条电缆具有固定连接到设备架140的第一端，例如使用电缆夹、拉力解除或其他固定安装结构。每条电力输入电缆141具有连到第二端的连接器143。应当理解，每个设备架140可具有多于一条的电力输入电缆141。例如，可提供多条电力输入电缆141以满足特殊负载要求和/或提供连接至冗余电源，以下将更详细的描述。电力输入电缆141相应于各个设备架140和配电架110之间各自的距离可具有各自的长度，以下也将更详细的描述。每个连接器143被配置成可插式连接至配电架110的匹配连接器117以提供电力到设备架140。

该方法能提供灵活性和可量测性。特别地，当首先展开安装时，可确定设备架140和配电架110、UPS架120和/或电池架130的数量以及它们的相关布置，且在生产中设备架140的电缆长度可被指定和制造为设备架140的部分结构。预制的设备架140和预制的配电架、UPS和/或电池架110、120、130可提供到安装现场，其中设备架140可装入设备并通过连接器117、143的可插式配合与配电架110结合起来。

在其它实施例中，配电架110、UPS架120和/或电池架130也可按模块化形式构造，这样它们也可在工厂和/或现场一个部件一个部件的构造。例如，这些电力设备架可使用装入如图所示的电源模块和模块化互连组件的标准成形系数(例如19英寸)架，例如，在同时提交正在待审的序列号为＿＿＿标题为“使用模块化互连组件的模块化UPS系统和方法”的美国专利申请，通过参考其全文结合于此。

通过增加新的设备架140和/或电源架可扩展安装，新的设备架和/或电源架可基于现有的设计在工厂预制。电路布图，如相和/或分支电路中负载的分布，通过在配电架110上改变连接器117、143之间的连接也容易被修改。例如当UPS模块或其它设备块为了维护需要移动和/或如果负载的性质改变时(如网路重组和/或扩展导致的变化)，这种灵活性可能有价值。应当理解连接器117、143可具有任意数量的不同构造和/或成形系数，包括闸刀/插座布置或其它提供可插式电耦合的结构。

如图1所示，配电架110也可包括多个断路装置，如这里所示断路器112，其耦合到连接器117。在描述的实施例中，断路器112耦合到旁路开关114，其也耦合到变压器116，如这里所示从公用电源115接收电力。旁路开关114可操作使得UPS架120中的一个或多个UPS122通过旁路，从而断路器112可直接连接到变压器116。在本发明的其它实施例中，如断路器112、旁路开关14或变压器116这样的元件，如图1所示被包含在配电架110中，可放在不同的架或外壳中，并通过敷设电缆耦合到配电架110。例如，在本发明的一些实施例中，旁路开关114和/或变压器116可包括在UPS架120或其它架中。

图2提供根据本发明的进一步实施例的配电架210和设备架240的后视图。图3提供配电架210的侧视图。配电架210包括框架215，例如外壳、结构支持件和/或其它框架部件。框架215支持断路器面板212，其在配电架210的前面213可及。框架215也支持多个输出口218，其在配电架210的后面217可及。

设备架240包括支持电子设备242例如计算机、路由器、集线器、盘驱动和/或其它计算或通信设备的框架245。安装在框架245中和/或上的输出口组件244包括配置成与电子设备242的电力输入电缆可插式配合的输出口247，由此为设备架240提供配电网络。设备架240的电力输入电缆241的第一端固定到电能输出口组件244。连接器243连到电力输入电缆241的第二端。连接器243被配置成与配电架210的一个输出口218可插式配合。尽管只示出了一条电力输入电缆241，应当理解设备架240可具有多于一条的电力输入电缆241。例如，设备架240可包括像组件244这样的多个输出口组件，各自的电力输入电缆固定连接到其上。

应当理解图2和3示出的配置用于说明的目的，其它配置的广泛变形落入本发明的范围。例如，尽管图2和3说明了断路器212和输出口218的布置并分别放在配电架的前面213和后面217上，输出口218或断路器212可设置在配电架的侧面，如断路器在置于一排架子最尾的配电架的侧面可及。

图4和5表示根据本发明的进一步实施例的用于配电架的断路器420和输出连接器430的另一典型配置。特别的，断路器420和输出口可分别放在被配置成置于配电框架内的配电组件410前面和后面(如断路器面板)上。电缆440可从配电组件410延伸用于连接电源，如连接到图1中表示的旁路开关和/或UPS。可参考下面的图7和图8中所述，通过模块化电力互连组件进行这种连接。

根据本发明的某些实施例，配电架的连接器，例如图1和2中所示的配电架110、210的连接器，可提供这样一种布置，其中根据断路器(支线)、相和/或其它使用特殊标记例如颜色编码的标记将连接器进行显露式分组。例如，如图6中所示，输出口连接器610可通过相(A、B、C)分组。这种方法可使负载的平衡和再平衡更方便，如多个电力连接可设置在一个位置且它们的相和/或支路身份对操作人员可以明显辨认。这与某些模块化系统形成有得的对比，所述某些模块化系统中中可插式电力连接以分布的方式设置在由单个配电架供给的多个单独的设备架中。应当理解图6示出的分组是为了说明的目的，其它分组，例如通过支路或电源分组，也可提供在本发明的一些实施例中。

图7表示根据本发明的进一步实施例可用于如图1的系统100这样的模块化电子系统中的UPS架710的典型配置。UPS架710包括被配置成支持一个或多个UPS模块716的框架712。UPS模块716电耦合到模块化电力互连组件714，其在图8中更详细示出。在本发明的某些实施例中，电力互连组件714可被配置成为UPS模块716提供AC和/或DC电力连接，如图8所示，也可经由连接器810连接至电力互连组件714。为了对热耦合和去耦合提供安全，例如连接器810可为“fingerproof”连接器，如Anderson Power Products生产的“the Power Pak”线连接器。如图8进一步所示，例如，对电力互连组件714的DC和/或AC电力连接可经由电力互连组件714的端820来提供。

根据本发明的进一步实施例，类似的基于架的模块化互连方法可用其它组件。例如，图1所示的配电架110可在电力互连组件714沿线上结合模块化互连组件以连接断路器面板112、旁路开关114和变压器116，例如类似的结构也可用于电池组和其它UPS系统组件。模块化电力互连组件和使用可根据本发明的某些实施例使用的这些组件的电力模块架配置在之前提及的序列号为＿＿＿、标题为“使用模块化互连组件的模块化UPS系统和方法”的美国专利申请中有概括描述。

根据本发明进一步实施例的配电装置和方法可容易支持多种不同的配电结构。例如，图9表示根据本发明的进一步实施例的模块化电子系统900，其中设备架140从多个电源供电。系统900包括多个图1所示的元件，相同元件以相同附图标记表示。系统900进一步区别在于，其从多个配电架110提供电力到设备架140，由多个UPS架120支持。例如在负载设备142被配置成从冗余电源接收电力的应用中可使用这种配置。例如，一些服务器架设备可包括具有DC输出的多个DC电源，其DC输出是并联的，用于提供冗余DC电力供应给服务器架中的服务器模块。在这些实施例中，相应的UPS支持的AC电源，如图9示出的相应的配电架140，可耦合到服务器架中的多个DC电源中相应的一个。

图10是表示根据本发明的某些实施例用于在诸如数据处理或电信系统的电子系统中提供配电的典型操作的流程图。确定配电和设备架的设计(方块1010)。配电架的要求，如导线的数量和大小、断路器的要求等，同连接到配电架的设备架的电力输入电缆的要求一起确定(方块1020)。例如，在该步骤中，每个设备架的电力输入电缆的数量和长度可基于系统的设计来确定。确定了这些规格，可获得具有恰当电力输入电缆的设备架以及有恰当容量的配电架(方块1030、1040)。然后获得的架布置在安装现场(方块1050)。然后设备架电缆的连接器匹配到配电架的适当连接器(方块1060)。如上所述，可基于负载或其它考虑来匹配。在连接器匹配之后，可操作系统，如可给设备架通电(方块1070)。

附图和说明书中公开了本发明的典型实施例。尽管使用了具体的术语，它们仅被用于通常的描述的含义，而不用于限定目的，本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (20)

1、一种模块化电子设备系统，包括：

多个设备架，每个包括：

设备框架(140)，配置成接收和支持电子设备；

电力输入电缆(141)，具有固定到所述设备框架的第一端，并配置成电耦合到由所述设备框架支持的电子设备；以及

第一连接器(143)，连到所述电力输入电缆的第二端；以及

配电架，包括：

配电框架(110)；以及

多个第二连接器(117)，由所述配电框架支持并配置成与所述设备架的所述第一连接器可插式配合。

2、如权利要求1所述的系统，其中所述配电架还包括由所述配电框架支持并电耦合到所述第二连接器的多个断路装置(112)。

3、如权利要求2所述的系统，其中所述断路装置包括可从所述配电架的第一面上可及的多个断路器，其中所述多个第二连接器从配电架的第二面上可及。

4、如权利要求2所述的系统，还包括不间断电源(UPS)架(120)，其包括电耦合到所述断路装置的UPS(122)。

5、如权利要求4所述的系统，其中所述配电架还包括由所述配电框架支持并电耦合到所述断路装置和所述UPS的旁路开关(114)。

6、如权利要求5所述的系统，其中所述配电架还包括由所述配电架支持并电耦合到所述旁路开关的变压器(116)。

7、如权利要求1所述的系统，其中每个所述设备架包括由所述设备框架支持的配电网络(244)，电耦合到所述电力输入电缆的第一端并被配置成向所述设备框架支持的电子设备配电。

8、如权利要求7所述的系统，其中所述配电网络包括配置成与所述电子设备的电力连接器可插式配合的多个设备电力连接器(247)，其中所述电力输入电缆耦合到所述多个设备电力连接器。

9、如权利要求1所述的系统，其中所述配电架的所述第二连接器根据至少一个标志进行显露式分组。

10、如权利要求1所述的系统，其中所述配电和设备架布置成一排，以及其中所述电力输入电缆根据所述配电架和所述各自的设备架之间各自不同的距离具有各自不同的长度。

11、一种在电子系统中提供配电的方法，所述方法包括：

提供多个设备架(140)，每个包括配置成接收和支持电子设备的设备框架，具有第一端固定到所述设备框架并配置成电耦合到所述设备框架支持的电子设备的电力输入电缆(141)，以及连接到所述电力输入电缆的第二端的第一连接器(143)；

提供包括配电框架和多个由所述配电框架支持的第二连接器(117)的配电架(110)；以及

将所述多个第二连接器与所述设备架的第一连接器可插式地配合起来。

12、如权利要求11所述的方法，还包括提供多个由所述配电框架支持的断路装置，电耦合到所述第二连接器并被配置成控制对所述第二连接器的供电。

13、如权利要求12所述的方法，其中所述断路装置包括在所述配电架的第一面上可及的多个断路器，其中所述多个第二连接器在所述配电框架的第二面上可及。

14、如权利要求12所述的方法，还包括提供不间断电源(UPS)架，其包括UPS，使所述UPS的输出电耦合至所述断路装置，并使所述第二连接器电耦合至所述断路装置。

15、如权利要求14所述的方法，还包括向所述配电架配备旁路开关并且使所述旁路开关电耦合到断路装置和所述UPS的输入端。

16、如权利要求15所述的方法，还包括给所述配电架配备变压器，并使所述变压器电耦合于电源和所述旁路开关之间。

17、如权利要求11所述的方法，还包括给每个所述设备架配备具有由所述设备框架支持并电耦合到所述电力输入电缆的第一端的配电网络。

18、如权利要求17所述的方法，其中所述配电网络包括配置成与所述电子设备的电力连接器可插式配合的多个设备电力连接器，其中所述电力输入电缆电耦合到所述多个设备电力连接器。

19、如权利要求11所述的方法，还包括根据至少一个标志对所述配电架的第二连接器进行分组。

20、如权利要求11所述的方法，还包括将所述配电和设备架布置成一排，且将所述电力输入电缆配置成具有相应于所述配电架和相应的设备架之间各自不同距离的各自不同的长度。

Images