JP6637996B2 - 電流突入を減少させるための双安定リレーの管理を備えたインテリジェントなテーブルタップ - Google Patents

Description

本出願は、２０１６年４月１１日に出願された米国特許出願第１５／０９５，５７６号と、２０１５年４月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／１５２１２６号との優先権を主張する。なお、上記出願のすべての開示内容は、参照により本明細書に組み入れられる。

本開示は、双安定リレーを備えたインテリジェントなテーブルタップに関し、さらに詳細には、そのインテリジェントなテーブルタップによって給電されている外部デバイスをオンにするときの突入電流を制限するという様態で複数の双安定リレーを制御することができる、インテリジェントなテーブルタップに関する。

このセクションでは、本開示に関する背景情報を提供するが、提供される背景情報は、必ずしも従来技術とは限らない。

インテリジェントなテーブルタップのあるモデルは、たとえばサーバなどの接続された負荷デバイスをリブートすることを主目的としてコンセントの電力線を切り替えるために、典型的には定格が２５０Ｖ、２０Ａｒｍｓ未満の電力リレーを用いる。負荷デバイスの内部電源設計に応じて、リレーの接点が閉じられた瞬間にその入力バルクコンデンサが充電する間に、実質的な突入電流が生じ得る。この短時間ではあるが大きな電流サージは、リレー接点を恒久的に損なう可能性、すなわち、接点が閉じるように溶接してしまう可能性があり、その結果として、リレー接点がもはや動作しなくなる。それによると、また、典型的には回路ブレーカである上流の回路保護デバイスを動作させる原因にもなり得る。いくつかのリレー製造業者は、それらの設計定格の４倍の瞬間的な電流サージを処理可能な、より高価なデバイスを提供している。リレー接点の保護をさらに補完するためには、電力線周波数の電圧ゼロ交差に従ってリレーを閉じるタイミングを調整することによって、突入電流を緩和することが可能である。

一般的にラックＰＤＵと称されるいくつかのテーブルタップは、すべてのコンセントと関連したスイッチング能力を有している。ＰＤＵとは、配電装置（ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）の略称であり、ラックＰＤＵは、サーバなどの電子機器を保持するラックにおいて、用いられる。スイッチング能力を有することの主たる理由は、次の２つの要素から構成される。すなわち、（ａ）ハングアップ状態にある接続された機器への電力を遠隔的にリサイクルできること、そして、（ｂ）接続されているすべての負荷に大きな突入電流が同時に流れることが原因となって上流のブレーカが始動しないことを保証するために、接続されているすべての機器を順次始動させられること、である。たとえばサーバなどの典型的なＩＴ（情報技術）負荷には、始動の時点では、それらの通常の電流の５倍の電流が流れることがあり得る。過去においては、典型的には、各コンセントにおいてソリッドステートリレーを用いることにより、上述の能力が対処されてきた。

ラックＰＤＵにおいては、双安定リレーがますます用いられるようになっているのであるが、その理由は、双安定リレーは、それらの接点状態を維持するためにそれらのコイルをエネルギー供給状態に保つ必要がなく、よりエネルギー効率的であるからである。そのような双安定リレーでは、開いた状態から閉じられた状態におよびそれとは逆の方向に接点状態を変化させるために、コイルにパルスが与えられる。すると、接点は、コイルに再びパルスが与えられるまで、その既存の状態に留まる。対照的に、典型的な常時開のリレーでは、そのリレーの接点を閉じることが望まれるときには、リレーのコイルにエネルギーが供給されなければならず、接点を閉じられた状態に保つためには、エネルギーが供給されている状態が維持されなければならない。典型的な常時開のリレーのコイルへのエネルギー供給が停止されると、リレー接点は、その常時開の状態に復帰する。同様に、典型的な常時閉のリレーでは、そのリレーの接点を開放することが望まれるときには、リレーのコイルにエネルギーが供給されなければならず、接点を開いた状態に保つためには、エネルギーが供給されている状態が維持されなければならない。典型的な常時閉のリレーのコイルへのエネルギー供給が停止されると、リレー接点は、その常時閉の状態に復帰する。双安定リレーを有するラックＰＤＵでは、電力が失われると閉じられる双安定リレーは、閉じられた状態に維持される。電力が回復すると、閉じられた双安定リレーを流れる累積的な突入電流が、典型的には回路ブレーカである上流の回路保護デバイスを始動させ得る。

一態様では、本開示は、配電装置（ＰＤＵ）に関しており、この配電装置は、外部デバイスの交流（ＡＣ）電力コードを、この電力コンセントに取り付けることが可能であるように構成された少なくとも１つの電力コンセントを備えている。また、分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）が含まれ得、このＢＲＣは、少なくとも１つの双安定リレーを有し、ＡＣ電力を外部ＡＣ電源から少なくとも１つの電力コンセントに供給するために少なくとも１つの電力コンセントと関連している。双安定リレーは、開位置と閉位置とに設定されることが可能な接点を有する。ＢＲＣは、さらに、外部ＡＣ電源からの電力線電圧のパラメータをモニタし、モニタされたパラメータを用いてＡＣ電力の喪失が生じるときを検出し、ＡＣ電力喪失状態を検出したとき、双安定リレーが閉位置にある場合には、双安定リレーを開位置にトグル的に切り換えるように構成され得る。ラック配電装置コントローラ（ＲＰＤＵＣ）が含まれ得、このＲＰＤＵＣは、ＢＲＣと通信して、双安定リレーの状態をモニタし、ＡＣ電力が回復された後に、双安定リレーを選択的に閉じるようにＢＲＣに命じるように構成されている。

別の態様では、本開示は、外部デバイスの交流（ＡＣ）電力コードをその電力コンセントに取り付けることが可能であるように構成された少なくとも１つの電力コンセントを備え得る配電装置（ＰＤＵ）に関する。分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）が含まれ得るが、このＢＲＣは、複数の双安定リレーを有し、ＡＣ電力を外部ＡＣ電源から少なくとも１つの電力コンセントに供給するために少なくとも１つの電力コンセントと関連する。双安定リレーのそれぞれは、開位置と閉位置とに設定されることが可能な接点を有することができる。ＢＲＣは、さらに、外部ＡＣ電源からの電力線電圧の周波数をモニタし、モニタされた周波数を用いてＡＣ電力の喪失が生じるときを検出し、ＡＣ電力喪失状態を検出したとき、閉位置にある双安定リレーのいずれか１つまたは複数を開位置にトグル的に切り換えるように構成され得る。ＢＲＣは、さらに、電力線電圧の周波数をモニタし、モニタされた周波数のゼロ交差に関係する情報から、ＡＣ電力喪失状態が生じたと決定することによってＡＣ電力の喪失状態を検出し得る。また、ラック配電装置コントローラ（ＲＰＤＵＣ）が含まれ得るが、このＲＰＤＵＣは、ＢＲＣと通信して、ＡＣ電力喪失状態の前である以前には閉位置にあったリレーが、ＡＣ電力が回復された後に、ＰＤＵへの電流の突入を制限するように再び閉じられるように、すべて順次命じられるように、双安定リレーを制御するように構成されている。

さらに別の態様によると、本開示は、複数のデータセンタデバイスへのＡＣ電力の適用をモニタおよび制御するための方法に関する。この方法は、独立のデータセンタデバイスの交流（ＡＣ）電力コードのための電力供給点を形成する少なくとも１つのＡＣ電力コンセントを提供するステップを備え得る。この方法は、また、ＡＣ電力を外部ＡＣ電源からＡＣ電力コンセントに供給するための電力コンセントと関連しており開位置と閉位置とに設定されることが可能な接点を有する少なくとも１つの双安定リレーを有する分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）を用いるステップを備え得る。ＢＲＣは、外部ＡＣ電源の電力線電圧と関連するパラメータをモニタするのに、用いられ得る。モニタされたパラメータは、ＡＣ電力の喪失がまさに生じるときを検出するのに用いられ得る。ＡＣ電力の検出された切迫する喪失に応答して、ＢＲＣは、電力が失われる直前に双安定リレーが現在閉位置にある場合には、ＢＲＣへの電力が失われる前に、双安定リレーを開位置にトグル的に切り換えるのに用いられ得る。ＢＲＣと通信して双安定リレーの状態をモニタするように構成されたラック配電装置コントローラ（ＲＰＤＵＣ）が、ＡＣ電力が回復された後で、ＢＲＣに対して、双安定リレーを閉じるように命じるように、用いられ得る。

本明細書において説明される図面は、単に例証目的のための、選択された実施形態に関するものであり、すべての可能な実装に関するものではなく、本開示の範囲を制限することは意図されていない。

本開示による、そのＰＤＵの複数のＡＣ電力コンセントのそれぞれに印加されるＡＣ電力をモニタして制御するためのＰＤＵの一実施形態のブロック図である。 本開示の一実施形態によるＲＰＤＵＣの高レベルのブロック図である。 ＢＲＣで用いられるＣＰＬＤの一実施形態のブロック図である。 ２つのサブバンク（すなわち、サブバンクＡおよびサブバンクＢ）として配列された８つの双安定リレーの図解である。

対応する参照符号は、図面のうちの複数の図を通じて、対応する部分を示す。

次に、例示的な実施形態が、添付の図面を参照して、より十分に説明される。

本開示の一態様に従って、インテリジェントなテーブルタップの双安定リレーは、電力喪失後に電力が回復したときに突入電流が最小化されるように、管理される。リレーは双安定リレーであるから、それらの最終状態は、電力状態とは無関係に持続的である。電力喪失したときには、双安定リレーは、すべての閉じられているリレーが自動的に開放されるように、制御される。電力喪失は、上流の電力設備からのＡＣ電源の喪失、インテリジェントなテーブルタップの上流にありインテリジェントなテーブルタップに給電する無停電電源装置（「ＵＰＳ」）の故障、または過電流状態に起因する回路ブレーカの始動によって生じ得る。次回の電源投入サイクルにはいったときは、閉じられるべき双安定リレーは順次閉じられるが、そのような双安定リレーのうちのそれぞれはＮ回の電力線サイクルごとに閉じられ、全体的な突入電流を最小化して上流の回路ブレーカの始動を回避する。電力線周波数がモニタされ、電力線周波数の喪失が検出されると、それは、結果的に双安定リレーの開放を生じさせる電力喪失が切迫していることを示す。次の電源投入サイクルの間に閉じられる各双安定リレーは、接点のアーク放電とそのリレー接点を流れる突入電流とを最小化するために、その電源投入サイクルの間の、電力線周波数の最小電圧（ゼロ電圧交差）点において、閉じられる。双安定リレーは、接点のアーク放電を最小化するために、電力線周波数の最小電流（ゼロ電流交差）点で、開放され得る。

図面の図１を参照すると、本開示による例証のためのラックＰＤＵが記載されている。以下の説明では、ＭＰＨ２ １０は、ラックＰＤＵを表しており、以後では、簡潔に、「ＭＰＨ１０」と称される。この例におけるＲＰＣ２０００１２（以後では、単に、「ＲＰＣ１２」）は、ＭＰＨ１０に取り付けられるホットスワップが可能なウェブカードであり得る。ＲＰＣ１２は、マイクロコントローラ１４を含み得るのであり、好ましくは、不揮発性（ＮＶ）メモリ１６も含み得る。ＲＰＣ１２は、また、複数のポートを含み得るが、これらの複数のポートは、限定されることはなく、ＬＡＮイーサネット（登録商標）ポート１８と、拡張／管理ポート２０と、（たとえば、本開示の譲受人から入手可能な「ＢＤＭ」すなわち「基本表示モジュール」である）表示モジュールに結合するためのポート２２と、１つまたは複数の１−ワイヤセンサポート２４と、ＲＤ−２３２ポート２６と、ＵＳＢポート２８とを含む。ＭＰＨ１０は、さらに、マイクロコントローラ３２と不揮発性メモリ３４とを有するラックＰＤＵコントローラ（ＲＰＤＵＣ）３０と、１つまたは複数の分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）３６とを含む。各ＢＲＣ３６は、ＡＣ入力電力の喪失について感知する電圧および電流感知サブシステム３８ａを有する複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）３８と、複数の双安定リレー４０と、開回路ブレーカ状態に対して感知する開回路ブレーカ（ＯＣＢ）検出サブシステム４２とを有することができる。ＲＰＤＵＣ３０は、バス４４を経由して、ＢＲＣ３６のそれぞれと双方向的な通信をする。ＲＰＣ１２は、バス４６を経由して、ＲＰＤＵＣ３０と双方向的な通信をする。リセットスイッチ４８は、ＭＰＨ１０のフェースプレートを経由してユーザによって容易にアクセス可能であるが、ユーザがシステム１０ＡのＢＲＣ３６へのハードリセットを生じさせることを可能にするために、提供される。

図１は、また、複数の分岐回路ブレーカ（ＣＢ）５０も示している。「分岐」回路ブレーカとは、ＣＢ５０のそれぞれが、１つの特定のＢＲＣ３６と、一意的に関連していることを意味する。ＯＣＢ検出サブシステム４２は、ＣＢ５０をモニタして、いずれか１つまたは複数がいつ始動して開放状態になるかを検出する。そして、上で説明されたように、各ＢＲＣ３６は、複数の双安定リレー４０を含んでおり、複数の双安定リレー４０とは、ある特定の実施形態では、８つの双安定リレーを備えている。しかし、１つの分岐ごとにより多くのまたはより少数の双安定リレー４０が提供され得ることが理解されるであろう。機械的な双安定リレーは、コイルと機械的接点とを有する。それらは、シングルコイルまたはデュアルコイルのリレーであり得る。また、各ＢＲＣ３６に対して、複数のＣＢ５０が存在し得る。たとえば、各ＢＲＣ３６が、その双安定リレーを、別々のＣＢ５０が各サブバンクと関連する２つのサブバンクに配列された状態で、有することがあり得る。本明細書での用法では、ＢＲＣ３６の各サブバンクとは、ＢＲＣの１つの分岐である。

図１は、また、それぞれが第１の関連する光学要素１０ａ１と第２の光学要素１０ａ２とを有する複数のＡＣ電力コンセント１０ａを、示している。光学要素１０ａ１は、それぞれが、その特定のＡＣコンセント１０ａと関連する特定の双安定リレー４０の状態を示す第１の色であるたとえば緑色を有する、ＬＥＤであり得る。光学要素１０ａ２の第２のグループは、また、たとえば、追加的な情報をユーザに提供するための異なる色であるたとえば赤色を有する、ＬＥＤであり得る。緑色のＬＥＤ１０ａ１のそれぞれは、たとえば、その特定のＡＣコンセント１０ａと関連する双安定リレー４０が閉じられていることを示すことができ、緑色のＬＥＤ１０ａ１が消えている場合には、それは、関連する双安定リレーが開いた状態にあることを示すことができる。ＭＰＨ１０への入力電力は、無停電電源装置（ＵＰＳ）から、または、いずれかの他のＡＣ電源からのものであり得る。

ＲＰＤＵＣ３０が、図２において、より詳細に示されている。ＲＰＤＵＣ３０は、電圧感知サブシステム５２と、電流感知サブシステム５４とを含む。サブシステム５２および５４は、それぞれ、ＲＭＳ電圧測定とＲＭＳ電流測定とをリアルタイムに実行することにより、ＡＣ電源からの電力入力をモニタする。モニタされた電力情報は、バス４４を経由して、ＲＰＣ１２と共有され得る。上述されたように、各ＢＲＣ３６の電圧および電流感知サブシステム４３は、また、ＡＣ入力電力の喪失に関してもモニタするため、この点では、ＲＰＤＵＣ３０とＢＲＣ３６とにおいて、この特徴に関する冗長性が存在する。ＲＰＤＵＣ３０の電流管理サブシステム５４は、それがその電流感知機能を実行するために用いる分岐ＢＲＣ（簡潔にするために、図２では、番号３６を用いて集合的にラベル付けされている）のそれぞれから、入力電流信号を受け取る。各分岐ＢＲＣ３６は、また、双安定リレー４０の各分岐と関連するＡＣコンセント１０ａを流れる電流を独立に測定するための複数の変流器（ＣＴ）５６を含む。各分岐ＣＴ５６からの信号は、解析のために、電流感知サブシステム５４に入力される。

図１に示されているＲＰＣ１２は、ＲＰＤＵＣ３０から取得されるＭＰＨ１０のエネルギー計測および配電状態に関する情報を管理し、モニタして、ネットワーク接続されたソフトウェアクライアントに報告する。ＲＰＤＵＣ３０は、上で説明されたように、エネルギー計測の測定および計算と、制御管理と、ＲＰＣ１２への通信インターフェースとに対するサポートを提供する。ＲＰＤＵＣ３０は、各ＢＲＣ３６と通信して、電力喪失したときを除き、その関連する双安定リレー４０のそれぞれを独立に制御するためにコマンドメッセージを各ＢＲＣに送ることにより、各ＢＲＣの双安定リレー４０を制御する。

ＢＲＣ３６は、より詳細にはそのＣＰＬＤ３８は、その双安定リレー４０を直接に制御する。ＢＲＣ３６は、また、個々のＬＥＤのコンセントの動作状態とＡＣ入力電力信号の喪失とを、電圧および電流検出サブシステム３８ａによって実行される電力線周波数モニタリングを介して、また同様に、開回路ブレーカ状態を検出するためのＯＣＢサブシステム４２を用いて、感知する。この例における各ＢＲＣ３６の双安定リレー４０は、状態を変更するため、すなわち、その接点を開放するまたは閉じるためには、そのコイルへの公称で１６ミリ秒のパルスを要求する。双安定リレーが「開いた状態にある」と称することは、その接点が開放されていて、この双安定リレーが電力を切り換えるコンセント１０ａにおける電力がオフであること、すなわち中断されていることを意味する。本明細書における用法では、「電源投入」、「電源停止」、「電源故障」、および「電力サイクル」とは、各ＢＲＣ３６の双安定リレー４０を通じてコンセント１０ａに提供されるＡＣ電力である入力ＡＣ電力線電圧の特定の状態を指す。「設定された状態」という用語は、双安定リレー４０との関係で用いられるときには、電源がオンになったときに、与えられた双安定リレーが置かれるように設定されている状態（すなわち、開放されているまたは閉じられている状態）を意味する。

ＲＰＣ１２は、各双安定リレー４０のリレー状態を設定するように、この例では図１のバス４６であるＳＭＢｕｓ（Ｉ２Ｃ）通信バスを経由してＲＰＤＵＣ１４に命令し、次に、この例ではバス４４であるＳＰＩ通信バスを経由してＢＲＣ３６に命令する。ＲＰＤＵＣ３０は、ＲＰＣ１２のコマンドがなくても、自律的行動を行うことが可能である。１つまたは複数のＢＲＣ３６は、それぞれが、ＲＰＤＵＣ３０のコマンドがなくても、自律的行動を行うことが可能である。

図３を参照すると、ＢＲＣ３６の１つのＣＰＬＤ３８が、より詳細に示されている。この例では、８つの双安定リレー４０_１−４０_８が示されているが、ＭＰＨ１０はより多くのまたはより少数の双安定リレー４０を制御することができることが理解されるであろう。ＣＰＬＤ３８は、ＣＰＬＤの他のサブシステムとの通信を管理するシリアル−パラレルインターフェース（「ＳＰＩ」）コントローラ３８ｂを含む。ＣＰＬＤ３８は、双安定リレー４０に対して、それぞれが第１の状態（「ＳＥＴ」信号）または第２の状態（「ＲＥＳＥＴ」信号）をとるように独立に命じる信号を生成するための適切なロジックを含む。ＣＰＬＤ３８は、また、緑色のＬＥＤ１０ａ１と赤色のＬＥＤ１０ａ２とを制御するためのロジックも含む。ＣＰＬＤは、双安定リレー４０の与えられたバンクが所定の上限の電流に近い電流を流すときには緑色ＬＥＤ１０ａ１が第１のレートで点滅するように、緑色のＬＥＤ１０ａ１を制御することができる。ＣＰＬＤ３８は、過電流状態が生じる（すなわち、双安定リレー４０の与えられたバンクが許容されるよりも多くの電流を流す）ときには緑色ＬＥＤ１０ａ１が第１のレートとは異なる（たとえば、より高い）第２のレートで点滅するように、緑色のＬＥＤ１０ａ１を制御することができる。ＣＰＬＤ３８は、双安定リレー４０の与えられたバンクが許容されるよりも多くの電流を流している過電流状態が生じる場合には、赤色ＬＥＤ１０ａ２のすべてが連続的に点灯した状態で留まるように、赤色のＬＥＤ１０ａ２を制御することができる。赤色のＬＥＤ１０ａ２は、また、開放された回路ボード状態が生じる場合には、点滅するまたはパルス化するようにも制御され得る。

ＢＲＣ３６では、各ＣＰＬＤ３８の電圧および電流感知サブシステム３８ａが、ＢＲＣ３６のそれぞれに対するそれぞれのＣＢ５０の負荷側における電力線周波数の喪失をモニタする。各ＢＲＣ３６は、配電のための２つのサブバンクを許容し、ＡＣ電力の供給は、同一であるかまたは異なる位相を有することができる。双安定リレー４０の各サブバンクは、任意選択で、それ自体のＣＰＬＤ３８とＯＣＢサブシステム４２とを有してもよい。図４は、２つのサブバンク（すなわち、サブバンクＡおよびサブバンクＢ）として配列された８つの双安定リレー４０_１−４０_８を図解している。

１つまたは複数のＢＲＣ３６のそれぞれは、ＡＣ電源からのＡＣ電力線信号の電力線周波数の喪失を検出することによって、切迫した電力喪失を推論する。各ＢＲＣ３６は、電力線周波数をモニタし、その間にはＡＣ電力線信号の電圧ゼロ交差遷移が予想される数よりも少ない数だけ生じていることが検出された短い期間の後に、電力線周波数の真の喪失状態を設定する。電力線周波数の真の喪失とは、３２．７６８ミリ秒の間隔の間に３回未満のゼロ電圧遷移またはゼロ交差が生じ、５０／６０Ｈｚ両方の動作を満たす場合として定義される。ＢＲＣ３６のゼロ交差検出ハードウェアは、ビルトイン型のヒステリシスを有しており、電力線周波数をデジタル化する。デジタル化された電力線周波数は、信頼性の高いトリガ動作のためにデジタルフィルタリングを用いるＢＲＣ３６に提供される。これに関して、ＢＲＣ３６は、この決定をするために、ゼロ交差電圧遷移をカウントする。遷移の回数は、ゼロ交差について、単一最悪ケースに対し、２分の１サイクルの遅延を許容する。

電力線周波数の喪失を検出するための検出期間は、システム１０の全体（すなわち、ＲＰＤＵＣ３０、ＢＲＣ３６およびＲＰＣ１２）に給電している電源３０ａから導かれる各双安定リレー４０のリレーコイル電圧が、開いた状態になるように開放されることが必要である双安定リレー４０にＢＲＣ３６がパルスを与えるのに十分に長く（典型的には、約１６ミリ秒）維持されるように、小さくなければならない。最悪の場合である十分にロードされた状態、すなわち７０Ｖａｃで給電され、ＲＰＣ１２が十分に動作している場合では、約６４ミリ秒の電源保持時間が存在する。

ＲＰＤＵＣ３０は、同様に、図１の破線４７によって示されているように、ＣＢ５０の電力線側における電力線周波数の喪失をモニタする能力も有している。冗長性をモニタするために、その電力線周波数状態の喪失が、各ＢＲＣ３６に向かうＳＰＩ通信バス４４を経由して、専用の信号によって、命じられるまたは示され得、その結果として、各ＢＲＣ３６は、ＢＲＣ３６によるなんらかの行為がなされる前に、それ自体の電力線喪失状態をモニタして、ＲＰＤＵＣ３０によって報告されている状態と比較し得る。また、ＲＰＤＵＣ１４は、ＲＰＣ１２に向かう専用の信号をアサートし、それを低電力動作モードに入らせ、電源の保持時間を延長できる。

ＢＲＣ３６のＣＰＬＤ３８は、電力線電力の喪失に起因する電力喪失とＣＢ５０が開いた状態にあることに起因する電力喪失とを区別しない。したがって、電力喪失した時には、ＢＲＣ３６は、それらの接点が開いた状態に切り換えられる（または、そのまま開いた状態に維持される）ように、影響を受けるサブバンクにおけるすべての双安定リレー４０を制御する。すなわち、電力喪失した時には、ＢＲＣ３６は、閉じられている双安定リレー４０を開放し、開いた状態にある双安定リレーをそのまま開いた状態に維持する。

命令を受けたコンセント１０ａの状態は、自律的な電源投入状態の行動を無効化する。すなわち、電源投入サイクルの間に、閉じられるべき双安定リレー４０を閉じるというシーケンスに起因してコンセント１０ａに対する電源投入遅延が未完である場合には、コンセントの電源をオンにさせる別個のコマンドの結果として、そのコンセントに対応する双安定リレー４０を閉じる処理が直ちになされる。

当初のシステムの始動時には、すべてのＣＢ５０が、電力が与えられる前に、ユーザによって、手動で開いた状態に切り換えられる。この結果として、電源投入した時には、ＲＰＤＵＣ３０が、ＢＲＣ３６に対して、突入電流を緩和するために、直ちに開いた状態になるようにすべての双安定リレー４０を制御するように、自律的に命じることになる。その後で、ＲＰＤＵＣ３０は、その双安定リレー４０の全部が開いた状態にあることを確認するために各ＢＲＣ３６に照会し、それらが開いた状態にある場合には、そのＢＲＣ３６に対するＣＢ５０が閉じられ得ることをユーザにアラートする。各コンセント１０ａと関連するＬＥＤ１０ａ１は、そのコンセントに対する双安定リレー４０が閉じられているときにはオン（点灯状態）であり、そのコンセントが開放されているときにはオフである。典型的には、双安定リレー４０が製造時にデフォルトとして「開放」位置に設定されていることがあり得るが、輸送および／または設置の間の過剰な衝撃や振動が生じると、状態に変化が生じる場合があり得る。

同じＢＲＣ３６について、一つのＣＢ５０が、電力線電力喪失（電力線周波数の真の喪失）の際に閉じられていることが検出される場合、すべての双安定リレー４０は、ＲＰＤＵＣ３０によって、それらの設定されたコンセント１０ａ電源投入状態に設定される。すなわち、電力線電力喪失の際に閉じられた状態にある双安定リレー４０は、電源投入した時に再度閉じられた状態に設定され、開いた状態にある双安定リレーは、電源投入時にそのままの開いた状態に留まるように設定される。

同じＢＲＣ３６について、両方のＣＢ５０が、電力線電力喪失（電力線周波数の真の喪失）の際に開いた状態にあることが検出される場合、すべての双安定リレー４０は、それらのＣＢ５０が閉じられるまでこれらの双安定リレー４０のすべてが電源投入時に開いた状態に維持されるように、ＲＰＤＵＣ３０によって制御される。ＣＢ５０が閉じられると、ＲＰＤＵＣ３０は、当初のシステム始動の間には、既に論じられたように、進行する。そして、ＢＲＣ３６のすべての双安定リレー４０が開いた状態にあることが確認されると、その場合には、ＲＰＤＵＣ３０は、ＢＲＣに対して、閉じられるべき双安定リレー４０を閉じるように命じるように進行し、これを、ＲＰＤＵＣは、既に論じられたように、順次実行し得る。

ＲＰＤＵＣ３０の電源が故障すると、ＲＰＤＵＣとＢＲＣ３６とは、もはや動作しない；しかし、双安定リレー４０は、以後の電力サイクルの間も、その最終設定の状態に留まる。この態様において、ＲＰＤＵＣ３０の電源は、ＢＲＣ３６に電力を提供する。

現在の双安定リレー４０の状態は、ＲＰＤＵＣ３０によって設定されるとき、および／または、ＢＲＣ３６によって自律的に変更されるときには、ＢＲＣ３６の揮発性レジスタメモリ（図示せず）において直ちに更新され、この揮発性レジスタメモリは、各ＢＲＣ３６から、ＲＰＤＵＣ３０によって読み出され得る。ＲＰＤＵＣ３０は、次に、ＲＰＤＵＣの不揮発性メモリに記憶されているこれらの双安定リレー２２のための状態を更新する。

それぞれの影響を受けるＢＲＣ３６のそれぞれの影響を受けるサブバンクのすべての閉じられた双安定リレーが開放されている電力喪失の場合を除き、あるＢＲＣの分岐について、１つの双安定リレー状態だけが、Ｎ回の電力線サイクルごとに変更することが許容され、突入電流を緩和し、その特定の分岐と関連するＣＢ５０が予想に反して開いた状態になるすなわち始動することを回避する。たとえば、あるＢＲＣ３６の影響を受ける分岐の電源投入サイクルの間には、ＲＰＤＵＣ３０が、その影響を受ける分岐のどの双安定リレー４０が閉じられるべきかを決定する。そして、それが、それらの双安定リレー４０を閉じるように命じるコマンドをＢＲＣ３６に順次送り、１つのコマンドが、Ｎ回の電力線サイクルごとに１つの異なる双安定リレーに対応する。すなわち、ＲＰＤＵＣ３０は、ＢＲＣ３６に、Ｎ回の電力線サイクルごとに閉じられるべき双安定リレー４０のうちの１つを閉じるように命じるコマンドを送る。この結果として、１つのそのような双安定リレー４０が、Ｎ回の電力線サイクルごとに閉じられることになる。すべてのＢＲＣ３６のすべての双安定リレー４０のリアルタイムの設定状態を記憶するために、ＲＰＤＵＣ３０の不揮発性メモリ３４がＲＰＤＵＣによって用いられることが理解されるべきである。ＲＰＤＵＣ３０は、次に、記憶されている設定された状態に基づいて、影響を受けるＢＲＣ３６の影響を受ける分岐のどの双安定リレーが電源投入サイクルの間に閉じられるべきかを決定する。

ＲＰＤＵＣ３０は、ファームウェアとして実装されたすべてがデジタルの位相ロックループを有することができる。ＲＰＤＵＣ３０は、電力線周波数にロックし、電圧および電流測定のためのアナログからデジタルへの変換プロセスを正確に調整し、電力線周波数の電圧ゼロ交差の前に、決定論的な態様でＢＲＣ３６にコマンドを送る、という動作を行い得る。ＲＰＤＵＣ３０は、また、突入電流を緩和するために、各ＢＲＣ３６に対し、最小の電圧（それは電力線周波数のゼロ交差になる）に同期したタイミングに従って、その関連の双安定リレー４０を閉じるように、命じることがあり得る。ＲＰＤＵＣ３０は、電力線ニュートラル電圧と電力線間の電圧との両方に同期し得る。ＲＰＤＵＣ３０は、各ＢＲＣ３６に対し、接点のアーク放電を最小化するために、電力線周波数の最小の電流ゼロ交差に同期したタイミングに従って、その関連の双安定リレー４０を開放するように命じることがあり得る。

双安定リレー４０の開閉タイミングは、製造時の機能テストの間に測定され、ＲＰＤＵＣ３０の不揮発性メモリ３４などの不揮発性メモリに保存され得る。ＢＲＣ３６も同様に不揮発性メモリを有することができ、これらのタイミングは、そのＢＲＣの不揮発性メモリに代替的にまたは追加的に保存され、必要に応じてＲＰＤＵＣ３０によって取得され得ることが理解されるべきである。また、双安定リレー４０は、コイルの動作／リリース時間のために、リリース／開いた状態が達成されるまで内在的な遅延を含む応答を有することも理解されるであろう。これらのタイミング値は、ＲＰＤＵＣ３０によって、電圧および電流ゼロ交差状態の到来に従って実際の開放／閉鎖状態をよりよく同期させるためにコマンド実行タイミングを補償するように、用いられる。たとえば、特定の双安定リレー４０が９ミリ秒の閉鎖時間を有すると測定された場合であれば、ＲＰＤＵＣ３０が、その双安定リレー４０を有するＢＲＣ３６に対し、それを閉じるように命じるコマンドを送っているときには、ＲＰＤＵＣは、次のゼロ電圧電力線交差点よりも９ミリ秒前に、それを行う。

ＲＰＤＵＣ３０は、また、典型的な１−２ミリ秒の接点バウンスが電力線電圧ゼロ交差点の周囲で生じるように、閉鎖状態を〜１ミリ秒より早く命じることにより、リレーの接点バウンスを補償し得る。９ミリ秒の閉鎖時間を有する双安定リレー４０の上述した例では、ＲＰＤＵＣ１４は、よって、次の電力線電圧ゼロ交差点よりも１０ミリ秒前に双安定リレーを閉じるように命じるコマンドをＢＲＣ３６に送る。

ＲＰＣ１２は、また、双安定リレー４０が開放するように命じられているが、それを流れる電流が依然として測定されているときには、異常動作状態を報告し得る。図２に示されているように、各コンセント１０ａは、そのコンセントを流れている電流を測定するのに用いられる、それと関連する変流器５６の１つを有する。この異常状態は、リレー接点が故障したまたは閉じた状態で固定されてしまっていることの結果として生じ得る。ＢＲＣ３６は、その変流器５６によって測定されている電流をＲＰＤＵＣ３０に伝え、ＲＰＤＵＣ３０は、次に、そのような異常動作状態が存在するかどうかを決定する。異常動作状態が存在する場合には、ＲＰＤＵＣ３０は、これを、ＲＰＣ１２に伝える。

図面に示されているように、ＲＰＣ１２、ＲＰＤＵＣ３０およびＢＲＣ３６のそれぞれは、ＣＰＬＤ３８、マイクロコントローラ３２およびマイクロコントローラ１４をそれぞれ含んでおり、これらは、それぞれが、上述された論理機能を実装するための適切なロジックを含む。デジタルプロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレー（ＦＰＧＡ）、または特定用途向き集積回路（ＡＳＩＣ）など、他のタイプのデバイスも用いられ得ることが、理解されるはずである。ＲＰＣ１２、ＲＰＤＵＣ３０またはＢＲＣ３６がある機能のためのロジックを有すると述べるときには、そのロジックは、ＣＰＬＤとして実装されたロジックを含めて、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを含み得ることが理解されるはずである。

実施形態に関する以上の説明は、例証と説明とのために提供されている。網羅的であることまたは本開示を限定することは、意図されていない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されたものではなく、適用可能な場合には、特に示されているまたは説明されている場合でなくとも、相互に交換可能であり、ある選択された実施形態で用いられることも可能である。同じものが多くの方法で改変されることもあり得る。そのような改変は、本開示からの逸脱であると見なされるべきではなく、すべてのそのような修正は、本開示の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (21)

1. 配電装置（ＰＤＵ）であって、
   外部デバイスの交流（ＡＣ）電力コードを少なくとも１つの電力コンセントに取り付けることが可能であるように構成された少なくとも１つの電力コンセントと、
   開位置と閉位置とに設定されることが可能な接点を有する少なくとも１つの双安定リレーを有し、ＡＣ電力を外部ＡＣ電源から少なくとも１つの電力コンセントに供給するために少なくとも１つの電力コンセントと関連する分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）であって、
   外部ＡＣ電源からの電力線電圧のパラメータをモニタし、モニタされたパラメータを用いてＡＣ電力の喪失がまさに生じようとしているときを検出し、切迫するＡＣ電力喪失状態を検出したとき、双安定リレーが閉位置にある場合には、双安定リレーを開位置にトグル的に切り換えるようにさらに構成された、ＢＲＣと、
   ＢＲＣと通信して、双安定リレーの状態をモニタし、ＡＣ電力が回復された後に、双安定リレーを閉じるようにＢＲＣに命じるように構成されたラック配電装置コントローラ（ＲＰＤＵＣ）と、
   を備える、配電装置（ＰＤＵ）。
2. ＰＤＵに関するエネルギー計測および配電状態情報をモニタし、提供するために情報を少なくとも１つの外部サブシステムに通信するように構成されたラックプログラマブルコントローラ（ＲＰＣ）をさらに備える、請求項１に記載のＰＤＵ。
3. ＢＲＣが複数の双安定リレーを含んでおり、ＲＰＤＵＣが、ＡＣ電力の喪失の直前に閉じられていて、ＡＣ電力喪失状態を検出したときにＢＲＣによって開放された複数の双安定リレーのうちの選択されたものを、ＰＤＵへの電流の突入を制限する方法で、順次閉じるように動作する、請求項１に記載のＰＤＵ。
4. ＢＲＣが、双安定リレーと関連する回路ブレーカが開いたときを検出するための開回路ブレーカ検出サブシステムを含む、請求項１に記載のＰＤＵ。
5. 電力線電圧のパラメータをモニタすることが、ＢＲＣによって電力線電圧の周波数をモニタすることと、ＰＤＵに供給されているＡＣ電力の電力線電圧のゼロ交差をモニタすることによって、ＡＣ電力の喪失を検出するためにＢＲＣを用いることとを含む、請求項１に記載のＰＤＵ。
6. ＢＲＣが、所定の時間期間の間に３回未満のゼロ電圧交差遷移が生じるときを検出することによって、ＡＣ電力の喪失を検出する、請求項５に記載のＰＤＵ。
7. 所定の時間期間が約３２．７６８ミリ秒である、請求項６に記載のＰＤＵ。
8. ＲＰＤＵＣが、また、供給されているＡＣ電力の電圧のゼロ交差をモニタすることによってＡＣ電力の喪失をモニタし、ＲＰＤＵＣがＡＣ電力の喪失を検出したときには情報をＢＲＣに通信するように構成されている、請求項１に記載のＰＤＵ。
9. ＲＰＤＵＣが、双安定リレーの現在の状態を記憶するための不揮発性メモリを含む、請求項１に記載のＰＤＵ。
10. ＲＰＤＵＣが、ＡＣ電力喪失の喪失に続いてＡＣ電力がＰＤＵに回復された後で双安定リレーが再度閉じられる必要があるかどうかを決定する目的で、双安定リレーの状態を決定するために不揮発性メモリを読み出す、請求項９に記載のＰＤＵ。
11. ＢＲＣが複数の双安定リレーを含み、複数の双安定リレーが少なくとも２つのサブバンクとして配列されている、請求項１に記載のＰＤＵ。
12. サブバンクのそれぞれが、別々の回路ブレーカと動作的に関連している、請求項１１に記載のＰＤＵ。
13. 配電装置（ＰＤＵ）であって、
    外部デバイスの交流（ＡＣ）電力コードを少なくとも１つの電力コンセントに取り付けることが可能であるように構成された少なくとも１つの電力コンセントと、
    開位置と閉位置とに設定されることが可能な接点をそれぞれが有する複数の双安定リレーを有し、ＡＣ電力を外部ＡＣ電源から少なくとも１つの電力コンセントに供給するために少なくとも１つの電力コンセントと関連する分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）であって、
    外部ＡＣ電源からの電力線電圧の周波数をモニタし、モニタされた周波数を用いてＡＣ電力の喪失がまさに生じようとしているときを検出し、切迫するＡＣ電力喪失状態を検出したとき、閉位置にある双安定リレーのいずれか１つまたは複数を開位置にトグル的に切り換えるようにさらに構成されており、
    電力線電圧の周波数をモニタし、電力線電圧のゼロ交差に関係する情報から、ＡＣ電力喪失状態が生じたと決定することによってＡＣ電力の喪失状態をさらに検出する、ＢＲＣと、
    ＢＲＣと通信して、ＡＣ電力喪失状態の前である以前には閉位置にあったリレーが、ＡＣ電力が回復された後に、ＰＤＵへの電流の突入を制限する方法で、再び閉じられるようにすべて順次命じられるように、双安定リレーを制御するように構成されたラック配電装置コントローラ（ＲＰＤＵＣ）と、
    を備える、配電装置（ＰＤＵ）。
14. ＰＤＵに関するエネルギー計測および配電状態情報をモニタし、提供するために情報を少なくとも１つの外部サブシステムに通信するように構成されたラックプログラマブルコントローラ（ＲＰＣ）をさらに備える、請求項１３に記載のＰＤＵ。
15. ＲＰＤＵＣが、双安定リレーのそれぞれの状態をモニタし、ＢＲＣに対して、ＡＣ電力が回復された後で、双安定リレーの連続的な閉鎖の間に所定の時間遅延を満たす方法で、双安定リレーのうちの特定のものを選択的に閉鎖するように命じる、請求項１３に記載のＰＤＵ。
16. ＢＲＣが、双安定リレーと関連する回路ブレーカが開いたときを検出するための開回路ブレーカ検出サブシステムをさらに備える、請求項１３に記載のＰＤＵ。
17. ＢＲＣが、所定の時間期間の間にＡＣ電力のＡＣ電圧波形に対して３回未満のゼロ電圧交差遷移が生じるときを検出することによって、ＡＣ電力の喪失を検出する、請求項１３に記載のＰＤＵ。
18. ＢＲＣが、双安定リレーのそれぞれの現在の状態を記憶するための不揮発性メモリを含む、請求項１３に記載のＰＤＵ。
19. ＰＤＵに関するエネルギー計測および配電状態情報をモニタし、提供するために情報を少なくとも１つの外部サブシステムに通信するように構成されたラックプログラマブルコントローラ（ＲＰＣ）をさらに備えており、
    ＲＰＣは、不揮発性メモリにアクセスすることによって、双安定リレーのそれぞれの現在の状態をモニタする、請求項１８に記載のＰＤＵ。
20. 複数の光学要素をさらに備えていて、前記複数の光学要素のそれぞれが、双安定リレーの１つと一意的に関連し、その関連する前記双安定リレーの状態の光学的指標を提供し、状態が、関連する前記双安定リレーが現在開位置にあるかまたは閉位置にあるかを示す、請求項１３に記載のＰＤＵ。
21. 複数のデータセンタデバイスへのＡＣ電力の適用をモニタおよび制御するための方法であって、
    独立のデータセンタデバイスの交流（ＡＣ）電力コードのための電力供給点を形成する少なくとも１つのＡＣ電力コンセントを提供するステップと、
    ＡＣ電力を外部ＡＣ電源からＡＣ電力コンセントに供給するための電力コンセントと関連しており開位置と閉位置とに設定されることが可能な接点を有する少なくとも１つの双安定リレーを有する分岐コンセントコントローラ（ＢＲＣ）を用いるステップと、
    ＢＲＣを用いて、外部ＡＣ電源の電力線電圧と関連するパラメータをモニタし、モニタされたパラメータを用いて、ＡＣ電力の喪失がまさに生じようとしているときを検出するステップと、
    ＡＣ電力の検出された切迫する喪失に応答し、ＢＲＣを用いて、電力が失われる直前に双安定リレーが現在閉位置にある場合には、ＢＲＣへの電力が失われる前に、双安定リレーを開位置にトグル的に切り換えるステップと、
    ＢＲＣと通信して双安定リレーの状態をモニタするように構成されたラック配電装置コントローラ（ＲＰＤＵＣ）を用いて、ＡＣ電力が回復された後で、ＢＲＣに対して、双安定リレーを閉じるように命じるステップと、
    を備える、方法。

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