專利名稱：使用靈活性配電單元接口的模塊化電子系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電裝置和方法，尤其涉及用于模塊化電子系統(tǒng)的配電。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)場和其它大規(guī)模塊數(shù)據(jù)處理安裝通常包括容納網(wǎng)址、處理交易、管理財政和個人信息以及其它數(shù)據(jù)處理和通信任務(wù)的大量的計算機、外圍設(shè)備和通信裝置。這些安裝常以模塊塊形式構(gòu)造，例如安裝可包括標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備架(如19英寸架)的電池，架中可裝入多個計算機和數(shù)據(jù)通信裝置，如路由器、集線器等。類似的模塊塊結(jié)構(gòu)可被用于電信系統(tǒng)。
典型地，期望這種安裝具有高可用性和可靠性，以便例如即使是在發(fā)生災(zāi)難事件時也保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性和/或可訪問性，諸如暴風(fēng)雨、系統(tǒng)過載或其它干擾引起的供電故障。相應(yīng)地，這種安裝典型地由不間斷電源(UPS)供電，它能在公用供電發(fā)生故障或降格時，提高供電質(zhì)量和/或從諸如電池、發(fā)電機或燃料電池這樣的備選電源提供備用電能至計算或通信設(shè)備。
已提出過將模塊化UPS系統(tǒng)用于這種安裝。Rasmussen等人的美國專利6,967,283描述了用于在設(shè)施中安裝計算機設(shè)備和配電子設(shè)備的系統(tǒng)和方法。多個設(shè)備架中的每一個都具有電源輸入口以從其中包含的設(shè)備接收電源。配電架給設(shè)備架提供電源并包括配電板和多根輸出電纜。輸出電纜的第一端與配電板耦合且該輸出電纜的第二端具有與設(shè)備架的電源輸入口可插式地配合的匹配連接器。
盡管這種配置有好處，但對這種應(yīng)用還需要提高配電技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的某些實施例中，模塊化電子設(shè)備系統(tǒng)包括多個設(shè)備架。每個設(shè)備架包括配置成接收和支持電子設(shè)備的設(shè)備框架、電力輸入電纜，其具有固定到設(shè)備框架的第一端并配置成電耦合到由設(shè)備框架支持的電子設(shè)備以對其供電，及連接到所述電力輸入電纜的第二端的第一連接器。所述系統(tǒng)還包括配電架。所述配電架包括配電框架和由所述配電框架支持并被配置成與所述電力輸入電纜的第一連接器可插式配合的多個第二連接器。
在本發(fā)明的某些實施例中，所述配電架進(jìn)一步包括多個由配電框架支持的斷路裝置，電耦合到所述第二連接器并配置成控制對所述第二連接器的電源供應(yīng)。所述斷路裝置可包括從配電框架的第一面可及的多個電路斷路器和從配電框架的背面或其他面可及的所述多個第二連接器。該系統(tǒng)進(jìn)一步還可包括不間斷電源(UPS)架，該架包括一個電耦合到斷路裝置的UPS。所述配電架還進(jìn)一步可包括由所述配電框架支持并電耦合到所述斷路裝置和所述UPS的旁路開關(guān)。所述配電架也可包括由所述配電框架支持并電耦合到所述旁路開關(guān)的變壓器。
在本發(fā)明的某些實施例中，每個所述設(shè)備架包括由所述設(shè)備框架支持的配電網(wǎng)絡(luò)，電耦合到所述電力輸入電纜的第一端且配置成向所述設(shè)備框架支持的電子設(shè)備配電。例如，所述配電網(wǎng)絡(luò)可包括多個配置成與所述電子設(shè)備的電力連接器可插式配合的設(shè)備電力連接器，且所述電力輸入電纜可電耦合到所述多個設(shè)備電力連接器。所述配電架的第二連接器可根據(jù)至少一個標(biāo)記顯露式地進(jìn)行分組，例如相、電源等。
本發(fā)明進(jìn)一步的實施例提供在電子系統(tǒng)里提供配電的方法。提供多個設(shè)備架，每個架都包括配置成接收并支持電子設(shè)備的設(shè)備框架、第一端固定連接到所述設(shè)備框架并配置成電耦合到由所述設(shè)備框架支持的電子設(shè)備以對其供電的電力輸入電纜，和連接到所述電力輸入電纜的第二端的第一連接器。還提供一種配電架，所述配電架包括配電框架和固定連接到所述配電框架的多個第二連接器。所述第二連接器與所述電力輸入電纜的第一連接器密配合。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的模塊化電子系統(tǒng)；圖2和圖3表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的設(shè)備架和配電架之間的連接；圖4和圖5表示根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例的用于配電架內(nèi)的配電組件；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于配電架的連接器的典型分組；圖7表示根據(jù)本發(fā)明的附加實施例的模塊化UPS架；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的電力互連組件；圖9表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的模塊化電子系統(tǒng)；圖10表示根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例在電子系統(tǒng)內(nèi)提供配電的典型操作的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的具體典型實施例。然而本發(fā)明可以以多種不同的形式實施且不應(yīng)解釋為限定于這里提出的實施例；另外，提供這些實施例以使公開徹底和完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。附圖中所表示的特定典型實施例的詳細(xì)描述中所用的術(shù)語并不限制本發(fā)明。這些附圖中，相同數(shù)字代表相同元件。
這里用到的單數(shù)形式“一個”和“這個”也包括復(fù)數(shù)形式，除非另有特別說明。進(jìn)一步將理解當(dāng)在本說明書使用“包含”和/或“包括”這些術(shù)語時，是列舉所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除存在或增加一個或更多其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。要理解當(dāng)提到一個元件被“連接”或“耦合”至另一個元件時，可以是直接連接或耦合到其它元件也可以出現(xiàn)中間元件。此外，這里用到的“連接”或“耦合”可包括無線連接或耦合。這里用到的“和/或”包括一個或多個列出的相關(guān)所列項目的任意或全部組合。
除非另有說明，這里用到的所有術(shù)語(包括科技術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的相同的含義。進(jìn)一步將理解這些術(shù)語，如這些由詞典通常定義的術(shù)語，應(yīng)解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域上下文含義一致的含義，除非這里有特別說明，不應(yīng)解釋為理想化的或過于正式的含義。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的模塊化電子系統(tǒng)100。該系統(tǒng)包括多個設(shè)備架140和配置成配電給設(shè)備架140的配電架110。系統(tǒng)100也包括UPS架120和電池架130，其被配置成與配電架110互操作。如圖所示，UPS架120可包括一個或多個UPS122，被配置成通過電力輸入電纜111從配電架110接收公用電力并通過電力輸出電纜113對配電架110往回供電。例如，UPS架120可提供有條件的和/或備用電源，例如從電池架130內(nèi)的電池132經(jīng)過電池電纜121提供電力至用于分配到設(shè)備架140的配電單元110。應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖1表示與UPS122分開的電池架130和電池132，在本發(fā)明的一些實施例中，UPS122可包括集成電池，其可由或不由附加的外部電池提供。
設(shè)備架140被配置成容納或者支持象服務(wù)器計算機、路由器、盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器或其它計算或通信硬件這樣的電子設(shè)備142。每個設(shè)備架140包括一條或多條電力輸入電纜141，每條電纜具有固定連接到設(shè)備架140的第一端，例如使用電纜夾、拉力解除或其他固定安裝結(jié)構(gòu)。每條電力輸入電纜141具有連到第二端的連接器143。應(yīng)當(dāng)理解，每個設(shè)備架140可具有多于一條的電力輸入電纜141。例如，可提供多條電力輸入電纜141以滿足特殊負(fù)載要求和/或提供連接至冗余電源，以下將更詳細(xì)的描述。電力輸入電纜141相應(yīng)于各個設(shè)備架140和配電架110之間各自的距離可具有各自的長度，以下也將更詳細(xì)的描述。每個連接器143被配置成可插式連接至配電架110的匹配連接器117以提供電力到設(shè)備架140。
該方法能提供靈活性和可量測性。特別地，當(dāng)首先展開安裝時，可確定設(shè)備架140和配電架110、UPS架120和/或電池架130的數(shù)量以及它們的相關(guān)布置，且在生產(chǎn)中設(shè)備架140的電纜長度可被指定和制造為設(shè)備架140的部分結(jié)構(gòu)。預(yù)制的設(shè)備架140和預(yù)制的配電架、UPS和/或電池架110、120、130可提供到安裝現(xiàn)場，其中設(shè)備架140可裝入設(shè)備并通過連接器117、143的可插式配合與配電架110結(jié)合起來。
在其它實施例中，配電架110、UPS架120和/或電池架130也可按模塊化形式構(gòu)造，這樣它們也可在工廠和/或現(xiàn)場一個部件一個部件的構(gòu)造。例如，這些電力設(shè)備架可使用裝入如圖所示的電源模塊和模塊化互連組件的標(biāo)準(zhǔn)成形系數(shù)(例如19英寸)架，例如，在同時提交正在待審的序列號為＿＿＿標(biāo)題為“使用模塊化互連組件的模塊化UPS系統(tǒng)和方法”的美國專利申請，通過參考其全文結(jié)合于此。
通過增加新的設(shè)備架140和/或電源架可擴展安裝，新的設(shè)備架和/或電源架可基于現(xiàn)有的設(shè)計在工廠預(yù)制。電路布圖，如相和/或分支電路中負(fù)載的分布，通過在配電架110上改變連接器117、143之間的連接也容易被修改。例如當(dāng)UPS模塊或其它設(shè)備塊為了維護需要移動和/或如果負(fù)載的性質(zhì)改變時(如網(wǎng)路重組和/或擴展導(dǎo)致的變化)，這種靈活性可能有價值。應(yīng)當(dāng)理解連接器117、143可具有任意數(shù)量的不同構(gòu)造和/或成形系數(shù)，包括閘刀/插座布置或其它提供可插式電耦合的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，配電架110也可包括多個斷路裝置，如這里所示斷路器112，其耦合到連接器117。在描述的實施例中，斷路器112耦合到旁路開關(guān)114，其也耦合到變壓器116，如這里所示從公用電源115接收電力。旁路開關(guān)114可操作使得UPS架120中的一個或多個UPS122通過旁路，從而斷路器112可直接連接到變壓器116。在本發(fā)明的其它實施例中，如斷路器112、旁路開關(guān)14或變壓器116這樣的元件，如圖1所示被包含在配電架110中，可放在不同的架或外殼中，并通過敷設(shè)電纜耦合到配電架110。例如，在本發(fā)明的一些實施例中，旁路開關(guān)114和/或變壓器116可包括在UPS架120或其它架中。
圖2提供根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實施例的配電架210和設(shè)備架240的后視圖。圖3提供配電架210的側(cè)視圖。配電架210包括框架215，例如外殼、結(jié)構(gòu)支持件和/或其它框架部件?？蚣?15支持?jǐn)嗦菲髅姘?12，其在配電架210的前面213可及?？蚣?15也支持多個輸出口218，其在配電架210的后面217可及。
設(shè)備架240包括支持電子設(shè)備242例如計算機、路由器、集線器、盤驅(qū)動和/或其它計算或通信設(shè)備的框架245。安裝在框架245中和/或上的輸出口組件244包括配置成與電子設(shè)備242的電力輸入電纜可插式配合的輸出口247，由此為設(shè)備架240提供配電網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備架240的電力輸入電纜241的第一端固定到電能輸出口組件244。連接器243連到電力輸入電纜241的第二端。連接器243被配置成與配電架210的一個輸出口218可插式配合。盡管只示出了一條電力輸入電纜241，應(yīng)當(dāng)理解設(shè)備架240可具有多于一條的電力輸入電纜241。例如，設(shè)備架240可包括像組件244這樣的多個輸出口組件，各自的電力輸入電纜固定連接到其上。
應(yīng)當(dāng)理解圖2和3示出的配置用于說明的目的，其它配置的廣泛變形落入本發(fā)明的范圍。例如，盡管圖2和3說明了斷路器212和輸出口218的布置并分別放在配電架的前面213和后面217上，輸出口218或斷路器212可設(shè)置在配電架的側(cè)面，如斷路器在置于一排架子最尾的配電架的側(cè)面可及。
圖4和5表示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實施例的用于配電架的斷路器420和輸出連接器430的另一典型配置。特別的，斷路器420和輸出口可分別放在被配置成置于配電框架內(nèi)的配電組件410前面和后面(如斷路器面板)上。電纜440可從配電組件410延伸用于連接電源，如連接到圖1中表示的旁路開關(guān)和/或UPS。可參考下面的圖7和圖8中所述，通過模塊化電力互連組件進(jìn)行這種連接。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，配電架的連接器，例如圖1和2中所示的配電架110、210的連接器，可提供這樣一種布置，其中根據(jù)斷路器(支線)、相和/或其它使用特殊標(biāo)記例如顏色編碼的標(biāo)記將連接器進(jìn)行顯露式分組。例如，如圖6中所示，輸出口連接器610可通過相(A、B、C)分組。這種方法可使負(fù)載的平衡和再平衡更方便，如多個電力連接可設(shè)置在一個位置且它們的相和/或支路身份對操作人員可以明顯辨認(rèn)。這與某些模塊化系統(tǒng)形成有得的對比，所述某些模塊化系統(tǒng)中中可插式電力連接以分布的方式設(shè)置在由單個配電架供給的多個單獨的設(shè)備架中。應(yīng)當(dāng)理解圖6示出的分組是為了說明的目的，其它分組，例如通過支路或電源分組，也可提供在本發(fā)明的一些實施例中。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實施例可用于如圖1的系統(tǒng)100這樣的模塊化電子系統(tǒng)中的UPS架710的典型配置。UPS架710包括被配置成支持一個或多個UPS模塊716的框架712。UPS模塊716電耦合到模塊化電力互連組件714，其在圖8中更詳細(xì)示出。在本發(fā)明的某些實施例中，電力互連組件714可被配置成為UPS模塊716提供AC和/或DC電力連接，如圖8所示，也可經(jīng)由連接器810連接至電力互連組件714。為了對熱耦合和去耦合提供安全，例如連接器810可為“fingerproof”連接器，如Anderson Power Products生產(chǎn)的“the Power Pak”線連接器。如圖8進(jìn)一步所示，例如，對電力互連組件714的DC和/或AC電力連接可經(jīng)由電力互連組件714的端820來提供。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實施例，類似的基于架的模塊化互連方法可用其它組件。例如，圖1所示的配電架110可在電力互連組件714沿線上結(jié)合模塊化互連組件以連接斷路器面板112、旁路開關(guān)114和變壓器116，例如類似的結(jié)構(gòu)也可用于電池組和其它UPS系統(tǒng)組件。模塊化電力互連組件和使用可根據(jù)本發(fā)明的某些實施例使用的這些組件的電力模塊架配置在之前提及的序列號為＿＿＿、標(biāo)題為“使用模塊化互連組件的模塊化UPS系統(tǒng)和方法”的美國專利申請中有概括描述。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實施例的配電裝置和方法可容易支持多種不同的配電結(jié)構(gòu)。例如，圖9表示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實施例的模塊化電子系統(tǒng)900，其中設(shè)備架140從多個電源供電。系統(tǒng)900包括多個圖1所示的元件，相同元件以相同附圖標(biāo)記表示。系統(tǒng)900進(jìn)一步區(qū)別在于，其從多個配電架110提供電力到設(shè)備架140，由多個UPS架120支持。例如在負(fù)載設(shè)備142被配置成從冗余電源接收電力的應(yīng)用中可使用這種配置。例如，一些服務(wù)器架設(shè)備可包括具有DC輸出的多個DC電源，其DC輸出是并聯(lián)的，用于提供冗余DC電力供應(yīng)給服務(wù)器架中的服務(wù)器模塊。在這些實施例中，相應(yīng)的UPS支持的AC電源，如圖9示出的相應(yīng)的配電架140，可耦合到服務(wù)器架中的多個DC電源中相應(yīng)的一個。
圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例用于在諸如數(shù)據(jù)處理或電信系統(tǒng)的電子系統(tǒng)中提供配電的典型操作的流程圖。確定配電和設(shè)備架的設(shè)計(方塊1010)。配電架的要求，如導(dǎo)線的數(shù)量和大小、斷路器的要求等，同連接到配電架的設(shè)備架的電力輸入電纜的要求一起確定(方塊1020)。例如，在該步驟中，每個設(shè)備架的電力輸入電纜的數(shù)量和長度可基于系統(tǒng)的設(shè)計來確定。確定了這些規(guī)格，可獲得具有恰當(dāng)電力輸入電纜的設(shè)備架以及有恰當(dāng)容量的配電架(方塊1030、1040)。然后獲得的架布置在安裝現(xiàn)場(方塊1050)。然后設(shè)備架電纜的連接器匹配到配電架的適當(dāng)連接器(方塊1060)。如上所述，可基于負(fù)載或其它考慮來匹配。在連接器匹配之后，可操作系統(tǒng)，如可給設(shè)備架通電(方塊1070)。
附圖和說明書中公開了本發(fā)明的典型實施例。盡管使用了具體的術(shù)語，它們僅被用于通常的描述的含義，而不用于限定目的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種模塊化電子設(shè)備系統(tǒng)，包括多個設(shè)備架，每個包括設(shè)備框架(140)，配置成接收和支持電子設(shè)備；電力輸入電纜(141)，具有固定到所述設(shè)備框架的第一端，并配置成電耦合到由所述設(shè)備框架支持的電子設(shè)備；以及第一連接器(143)，連到所述電力輸入電纜的第二端；以及配電架，包括配電框架(110)；以及多個第二連接器(117)，由所述配電框架支持并配置成與所述設(shè)備架的所述第一連接器可插式配合。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述配電架還包括由所述配電框架支持并電耦合到所述第二連接器的多個斷路裝置(112)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述斷路裝置包括可從所述配電架的第一面上可及的多個斷路器，其中所述多個第二連接器從配電架的第二面上可及。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括不間斷電源(UPS)架(120)，其包括電耦合到所述斷路裝置的UPS(122)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述配電架還包括由所述配電框架支持并電耦合到所述斷路裝置和所述UPS的旁路開關(guān)(114)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述配電架還包括由所述配電架支持并電耦合到所述旁路開關(guān)的變壓器(116)。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個所述設(shè)備架包括由所述設(shè)備框架支持的配電網(wǎng)絡(luò)(244)，電耦合到所述電力輸入電纜的第一端并被配置成向所述設(shè)備框架支持的電子設(shè)備配電。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述配電網(wǎng)絡(luò)包括配置成與所述電子設(shè)備的電力連接器可插式配合的多個設(shè)備電力連接器(247)，其中所述電力輸入電纜耦合到所述多個設(shè)備電力連接器。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述配電架的所述第二連接器根據(jù)至少一個標(biāo)志進(jìn)行顯露式分組。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述配電和設(shè)備架布置成一排，以及其中所述電力輸入電纜根據(jù)所述配電架和所述各自的設(shè)備架之間各自不同的距離具有各自不同的長度。
11.一種在電子系統(tǒng)中提供配電的方法，所述方法包括提供多個設(shè)備架(140)，每個包括配置成接收和支持電子設(shè)備的設(shè)備框架，具有第一端固定到所述設(shè)備框架并配置成電耦合到所述設(shè)備框架支持的電子設(shè)備的電力輸入電纜(141)，以及連接到所述電力輸入電纜的第二端的第一連接器(143)；提供包括配電框架和多個由所述配電框架支持的第二連接器(117)的配電架(110)；以及將所述多個第二連接器與所述設(shè)備架的第一連接器可插式地配合起來。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括提供多個由所述配電框架支持的斷路裝置，電耦合到所述第二連接器并被配置成控制對所述第二連接器的供電。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述斷路裝置包括在所述配電架的第一面上可及的多個斷路器，其中所述多個第二連接器在所述配電框架的第二面上可及。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括提供不間斷電源(UPS)架，其包括UPS，使所述UPS的輸出電耦合至所述斷路裝置，并使所述第二連接器電耦合至所述斷路裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括向所述配電架配備旁路開關(guān)并且使所述旁路開關(guān)電耦合到斷路裝置和所述UPS的輸入端。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括給所述配電架配備變壓器，并使所述變壓器電耦合于電源和所述旁路開關(guān)之間。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括給每個所述設(shè)備架配備具有由所述設(shè)備框架支持并電耦合到所述電力輸入電纜的第一端的配電網(wǎng)絡(luò)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述配電網(wǎng)絡(luò)包括配置成與所述電子設(shè)備的電力連接器可插式配合的多個設(shè)備電力連接器，其中所述電力輸入電纜電耦合到所述多個設(shè)備電力連接器。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括根據(jù)至少一個標(biāo)志對所述配電架的第二連接器進(jìn)行分組。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將所述配電和設(shè)備架布置成一排，且將所述電力輸入電纜配置成具有相應(yīng)于所述配電架和相應(yīng)的設(shè)備架之間各自不同距離的各自不同的長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括多個設(shè)備架(140)的模塊化電子設(shè)備系統(tǒng)。每個設(shè)備架包括配置成接收和支持電子設(shè)備的設(shè)備框架，具有第一端固定到所述設(shè)備框架并配置成電耦合到所述設(shè)備框架支持的電子設(shè)備以對其供電的電力輸入電纜(141)以及到連接到所述電力輸入電纜的第二端的第一連接器(143)。所述系統(tǒng)還包括配電架(110)。所述配電架包括配電框架和多個由所述配電框架支持并配置成與所述設(shè)備架的第一連接器可插式配合的第二連接器(117)。
文檔編號H05K7/14GK101071327SQ20071010066
公開日2007年11月14日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者R·W·小約翰遜 申請人:伊頓動力品質(zhì)公司