(57)【要約】  本発明は、施設(300)の中の複数の装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の電力供給を管理するためのシステム(200)に関し、電気エネルギーを消費する装置(BS1、BS2、BS3、BS4)はそれぞれ、少なくとも1つの分配デバイス(100、100')を介して複数の電源ソース(A、B、C、D)に電気的に接続され、電源ソース(A、B、C、D)はそれぞれ、所定の性能曲線を有し、前記少なくとも1つの分配デバイス(100、100')は、装置の動作に必要な電気エネルギーを分配するように構成されているスイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})を備え、前記少なくとも1つの分配デバイス(100、100')は、装置のそれぞれについての少なくとも1つの加入済み電力、および分配アルゴリズムに基づいて、負荷プランを決定するための中央処理装置(30、30')と、電源ソース(A、B、C、D)に対する前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の動的接続スイッチングを行うようなやり方で、前記負荷プランに基づいてリアルタイムに前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})を制御するように構成されている制御回路とを備える。
2019506130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施設(300)の中の複数の装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の電力を管理するための方法であって、電力を消費する前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)がそれぞれ、少なくとも1つの分配デバイス(100、100')を介して複数の電力ソース(A、B、C、D)に電気的に接続され、前記少なくとも1つの分配デバイス(100、100')が、中央処理装置(30、30')、および前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)と前記電力ソース(A、B、C、D)との間のインターフェースをとるスイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})を備え、
前記電力ソース(A、B、C、D)のそれぞれが、所定の収率曲線を有し、
前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})が、動作の開始時に、所定の名目上の割当てに従って前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)を動作させるのに必要な電気エネルギーを分配するように構成されている制御回路({15、16、17、18; 25、26、27、28}、{15'、16'、17'、18'; 25'、26'、27'、28'})を介してリアルタイムに動作し、
前記方法が、コンピュータ手段によって実施され、動作相(PI)の間、次のステップ:
-  前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)のそれぞれについての少なくとも1つの加入済み電力、および分配アルゴリズムに基づいて、前記中央処理装置(30、30')によって請求する負荷プランを決定するステップ(S3)と、
-  前記制御回路({15、16、17、18; 25、26、27、28}、{15'、16'、17'、18'; 25'、26'、27'、28'})のそれぞれに前記中央処理装置(30、30')によって送信される前記負荷プランに基づいて前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})によって形成される、前記電力ソース(A、B、C、D)の前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)を動的攪拌するステップ(S4)と、
を含む、方法。
【請求項２】
各装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の電力消費量を継続的に測定するステップ(S2)を含み、前記中央処理装置(30、30')による前記負荷プランの前記決定(S3)が、前記測定された消費量に基づいてさらに行われる、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})が、各装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の、前記各装置(BS1、BS2、BS3、BS4)がそれぞれ供給する電力消費量を磁気的結合によって測定する、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記電力ソース(A、B、C、D)のうちの少なくとも1つの故障を検出するために、前記電力ソース(A、B、C、D)のそれぞれの状態を継続的に監視するステップ(S1)をさらに含み、前記中央処理装置(30、30')による前記負荷プランの前記決定(S3)が、前記状態に基づいてさらに行われる、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電力ソース(A、B、C、D)のそれぞれの前記状態を監視する(SI)とき、電力ソース(A、B、C、D)は、前記電力ソース(A、B、C、D)が下限故障閾値と上限故障閾値との間の範囲から外れた電圧を供給するとき、故障状態にあると見なされる、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記下限故障閾値および/または前記上限故障閾値が、設定可能な電圧値である、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記中央処理装置(30、30')による負荷プランの前記決定(S3)が、前記電力ソース(A、B、C、D)のそれぞれの性能曲線を考慮に入れた所定の割当てアルゴリズムにさらに基づいて、効率性を最大化しながら前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)のそれぞれへの前記電力ソース(A、B、C、D)の前記名目上の割当てを調整するように行われる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
指定ステップ(S0)において前記名目上の負荷プランが加入者が予め加入した電力に基づいて決定される、初期化相(P0)を含み、前記加入された電力が、所定のサービス品質レベルに関連付けられる、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
装置(BS1、BS2、BS3、BS4)による異常消費量、たとえば、厳密には前記加入済み電力の150%超を検出すると、関連するソース(A、B、C、D)によって前記装置への電源を中断するステップ(S2')をさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラムが少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように適合されている命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項1から9のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するための命令を含むコンピュータプログラムが記録されている、コンピュータによって読み取ることができる記録媒体。
【請求項１２】
施設(300)の中の複数の装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の給電の管理システム(200)であって、
電気エネルギーを消費する前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)がそれぞれ、少なくとも1つの分配デバイス(100、100')を介して複数の電力ソース(A、B、C、D)に電気的に接続され、
前記電力ソース(A、B、C、D)のそれぞれが、特定の収率曲線を有し、
前記少なくとも1つの分配デバイス(100、100')が、前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)と前記電力ソース(A、B、C、D)との間のインターフェースをとるスイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})を備え、前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})が、動作の開始時に、所定の名目上の割当てに従って前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)を動作させるのに必要な前記電気エネルギーを分配するように構成されている、
管理システム(200)において、
前記少なくとも1つの分配デバイス(100、100')が、
-  前記装置のそれぞれについての少なくとも1つの加入済み電力、および分配アルゴリズムに基づいて請求スキームを決定するように構成されている中央処理装置(30、30');
-  前記電力ソース(A、B、C、D)において前記装置(BS1、BS2、BS3、BS4)の動的スイッチングをもたらすように、中央処理装置(30、30')によって送信された負荷プランに基づいてリアルタイムに前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})を動作させるように構成されている制御回路機構({15、16、17、18; 25、26、27、28}、{15'、16'、17'、18'; 25'、26'、27'、28'})
を備えることを特徴とする、
システム(200)。
【請求項１３】
請求項2から9のいずれか一項に記載の方法ステップを実施するように構成されているコンピュータ手段を備える、請求項12に記載のシステム(200)。
【請求項１４】
前記スイッチング素子({11、12、13、14; 21、22、23、24}、{11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24'})が、IGBTタイプの半導体、および/またはTRIACタイプの電子部品を備える、請求項12または13に記載のシステム(200)。
【請求項１５】
前記少なくとも1つの分配デバイス(100、100')が、単相、3相、および/または4相をそれぞれ供給するように構成されている、請求項12から14のいずれか一項に記載のシステム(200)。
【請求項１６】
-  複数の電力ソース(A、B、C、D)と、
-  複数のサーバラックタイプコンピュータ装置(BS1、BS2、BS3、BS4)と、
-  請求項12にから15のいずれか一項に記載の電力管理のシステム(200)と
を備える、データ処理センタタイプ施設(300)、またはデータセンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気を消費する装置の電源の管理の分野に関する。
【０００２】
本発明の1つの目的は、施設の中の電気を消費する装置の動作条件を、これらの装置のそれぞれについての電源分配の管理を最適化することによって改善することである。
【０００３】
本発明は、データ処理センタ(またはデータセンタ)の分野において特に有利な適用例を見出して、これらのセンタのエネルギー効率を改善する。
【０００４】
本発明が、たとえば、「スマートシティ(Smart City)」のコンピュータ装置の電源管理など、他の分野においてさらなる有利な適用例を有して、たとえば、オフィスビル(異なるソース間の負荷最適化)における、または電気通信センタにおけるエネルギーの分配を効率的に管理することを理解されたい。
【背景技術】
【０００５】
データに続く本明細書全体を通じて、処理センタまたはデータセンタという用語は、コンピューティング装置(メインフレーム、サーバ、ストレージサーバラック、ネットワーク機器、および電気通信手段など)を収容する施設を示し、その目的は、サードパーティ、前記データセンタへの加入者が保有する(多かれ少なかれ機密の)データを記憶して、特には、これらのデータの安全性および保全性、またはデータ処理もしくは適用される計算のサポート/ホスティングを確保することである。
【０００６】
一般に、(記憶または処理された)データの損失を防止し、したがって、そのようなセンタを利用する加入者に高品質サービス、および高レベルの可用性を提供するために、データ処理センタは、情報安全上の理由から緊急用冗長電源システムも含んでいる。
【０００７】
データ処理センタは、電気を大量に消費する。
【０００８】
過去数年におけるデータ処理センタ「業界(industry)」に関連する事業は、電気を5番目に多く消費するものになっており、世界の電気消費量の2%超を占めていることに留意されたい。
【０００９】
その上、記憶されるデータの数が増加していることを所与として、特に、「クラウドコンピューティング(Cloud Computing)」サービスの到来、および記憶される数の急増に伴って(特に、専門家向けソーシャルネットワーク(social and professional network)などの台頭に伴って)、データ処理センタの電気需要は、さらに今後何年も著しく増えるはずである。
【００１０】
欧州においては、データセンタが56TWatt超を消費していると2008年に推定された。2020年までに、この消費量は、100TWattを上回ると推定される。
【００１１】
この電気エネルギーの半分超は、サーバを冷却し空調管理するために消費されていることがすでに知られている。
【００１２】
温度に関するこれらの問題に加えて、電源のエネルギー効率および管理に関する問題は、この分野の関係者にとって膨らむ課題となっている。
【００１３】
簡略化するための説明において、本明細書では以降、データセンタと呼ぶことになるデータ処理センタは、状況に関わらず(電源故障または停電の場合であっても)前記データセンタの中に収容されている様々なコンピュータ装置(サーバラックを含む)に電力を供給することができるものとする。
【００１４】
このことは、記憶されているデータの安全性および保全性、ならびにその可用性を確保するために非常に重要である。
【００１５】
そのため、サーバラックおよびサーバを含むコンピュータ装置の継続的な電力供給の確保が不可欠である。
【００１６】
これらのデータセンタのコンピュータ装置に電力を供給するために、これまでにいくつかの手法が存在する。
【００１７】
電力の分配の品質を確保する第1の手法は、様々な電力ソースにコンピュータラックの特定の電気配線を課すことである。
【００１８】
これにより、区画ごとにソースの冗長構成が確保される。
【００１９】
しかしながら、そのような配線は、静的である。
【００２０】
これは、実際、加入者がサービスに最初に加入した電力に主に基づいている「容量プラニング(capacity planning)」としても知られている分配テーブルから決定される。
【００２１】
ここで本出願人は、そのようなテーブルが通常、退屈でしばしば潜在的なエラーの源である手作業によって行われていることを提起する。
【００２２】
このテーブルは、可能性として、記録され消費された実際の電力に基づいて適時に更新され得る。この場合においては、このテーブルは、再計算されなくてはならず、それに従って、再配線が行われなくてはならない。
【００２３】
この第1の手法では、データセンタの作業者に対する要求が非常に厳しい。
【００２４】
配線の際、各電源は、確実に、互いに対して相の平衡が適切に保たれていなくてはならない。そのため、消費される実際の電力に基づいて適切に相の平衡を保つために、動作中に再配線が必要である場合がある。
【００２５】
電源は、電源のうちの1つに故障が生じた場合に過負荷に対して保護されなくてはならない。
【００２６】
配線は、性質上、静的であるので、サーバラックのエネルギー需要にリアルタイムに適合することは困難である。
【００２７】
このことは、新規加入者がデータセンタに加入したとき、または新規サーバラックを作動させたとき、理論上、再配線の必要性が生じたときには特に当てはまる。
【００２８】
分配テーブルの計算におけるエラー、または配線におけるエラーにより、完全に動作がシャットダウンし得ることにも留意されたい。
【００２９】
静的であり手作業によって行われる配線は、定期的保守が必要であり、したがって、限定的でありエラーの源(そのため、安全性の脆弱性)であるので、この手法は、もはや適当とは思われない。
【００３０】
その上、この手法が、エネルギーの点で非効率であること、すなわち、リアルタイムに最適な電源を保証できないことにも留意されたい。
【００３１】
実際、電力平衡は、配線後は最適であると見なすことができても、エネルギー需要が事業および所要のデータリソースに応じて経時的に変動するとすぐに平衡が保たれていない状態になる。
【００３２】
しかしながら、データセンタにおける電力消費量は、当然、動作中のドリフト(不平衡)にさらされることになり、必然的に、定期的に再配線が必要になる。
【００３３】
この平衡問題に加えて、本出願人は、冗長構成の必要性により、施設は、より多くの電力ソースを有することが必要であることも提起する。
【００３４】
たとえば、1MWattのコンピュータルームを提供するには、それぞれ、他のソースに故障が生じた場合にその部屋全体に供給することができる少なくとも2つの電力ソースが必要である。そのため、2つの電力ソースが必要であり、この場合においては、それぞれ、1MWattを提供することができる。
【００３５】
ここでは、施設の生産容量の50%が未利用であると仮定され、そのことは、経済的および財政的な観点から不合理に思われる可能性がある。
【００３６】
2つの電力ソースを用いた電気的冗長構成は、十分に満足のいくものではないことにも留意されたく、確実に、一方のソースの故障が現場の動作に影響しないようにすることは確かである。しかしながら、第2のソースの故障では、サーバの動作の完全停止の発生は不可避である。データ安全性は、十分に保証されない。
【００３７】
静的配線を用いた場合、3つまたは4つの電力ソースを用いても、この状況を改善することは困難である。実際、サーバは、通常、2つしか入力部を有しておらず、両方のソースに故障が生じた後、常に確実に電力供給するために、どのソースにそれらを接続する必要があるのかを予測することは不可能である。
【００３８】
電力の平衡を確保するために、第2の手法は、3相/単相コンバータを使用して単相ラインを生成することである。
【００３９】
そのような解決策により、ライン割当てデバイスではなく、3相ソースの3相から平衡した形でエネルギーを引き込む真の単相インバータであるデバイスが可能になる。
【００４０】
しかしながら、そのようなコンバータを使用すると、エネルギー性能が良くないので、これは、データセンタには適していない。
【００４１】
ここで本出願人は、これらの構成要素に関連するエネルギー損失は、結果的に、データセンタの分野への適用には許容できない大きい熱放散問題につながることに気づいている。
【００４２】
本出願人は、そのような解決策では、ソース間の負荷を調整できないことにさらに気づいている。
【００４３】
最後に、別の手法は、低電圧タイプ直流(たとえば、48ボルト)によりデータセンタにおけるサーバのそれぞれに供給することである。
【００４４】
技術的に、これには、電気的変圧の相(stage)の数を、同じ程度の直流電圧のインターフェースをただ1つに削減するという利点がある。
【００４５】
この手法によれば、高電圧交流電力ソースにおける各サーバの消費量の平衡を保つ必要性はもはやない。
【００４６】
その上、電力ソースの冗長構成を確保するために、高電圧/低周波変圧器を有する必要性もなく、インフラストラクチャーが簡略化される。
【００４７】
しかしながら、本出願人は、そのような手法では、同じ電力消費量において、電流がはるかにより強く、したがって、より高い導体領域が必要になることに気づいている。
【００４８】
この手法では、顧客データセンタに低電圧サーバが備わっていることが必要であり、それは、実際には実用的ではない。
【００４９】
本出願人は、実際に消費される電力消費量の計算が、各サーバラックにおけるメータの存在によって既存の解決策において達成されることにも気づいている。これは、かなりのハードウェア投資を表し、また熟練した労働者が必要である。
【００５０】
さらには、一元化データ報告のための装置が、これらの計器を設置するためには必要である。
【００５１】
いずれの場合においても、これまで最先端の技術には、各電力ソース内の相の負荷平衡を保証しながら、データセンタの中のサーバラックに対する電力の分配を最適化するための単純で効果的な技術的解決策がないことを、本出願人は提起する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５２】
本発明の目的は、現在の状況を改善することである。
【００５３】
本発明の1つの目的は、電力ソースにおける装置(たとえば、データセンタの中のサーバまたはサーバラックなど)の動的スイッチングを提供することによって、上述の従来技術の弱点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００５４】
ここで装置という用語は、動作するために電源を必要とするデバイスを示す。
【００５５】
そのような装置の適切な機能は、電力供給の品質に直接、関係する。
【００５６】
より具体的には、本発明は、第1の態様においては、施設の中の複数の装置(たとえば、データ処理センタもしくはデータセンタの中のサーバまたはサーバラック)の電力管理方法に関する。
【００５７】
本発明によれば、電気エネルギーを消費する装置(たとえば、データセンタの中のサーバまたはサーバラック)はそれぞれ、少なくとも1つの分配デバイスによって複数の電力ソースに電気的に接続され、この少なくとも1つの分配デバイスは、装置と電力ソースとの間のインターフェースを形成するスイッチング素子のそれぞれを備える。
【００５８】
本発明によれば、電力ソースはそれぞれ、それ自体の収率曲線を有する。
【００５９】
本発明によれば、スイッチング素子は、たとえばプログラマブル論理回路などの制御回路によってリアルタイムに制御され、装置(たとえば、サーバまたはサーバラック)を動作させるのに必要な電気エネルギーを分配するように構成されている。
【００６０】
動作の開始時に、このエネルギー分配は、名目上の割当てに従って行われる。名目上の割当ては、前記名目上の負荷プランによって決定される。
【００６１】
有利には、本発明による方法は、コンピュータ手段によって実施され、動作相において次のステップ:
-  1つの装置に対する少なくとも1つの加入済み電力、およびソースのそれぞれの性能曲線を考慮に入れた分配アルゴリズムに従って中央装置によって負荷プランを決定して、前記ソースの性能を最大限にする、またはより正確には効率性を最大限にすることによって装置(たとえば、サーバまたはサーバラック)のそれぞれに対する電力ソースの名目上の割当てを調整するステップ;
-  制御回路のそれぞれへの中央装置からの前記負荷プランに基づいてスイッチング素子によって行われる、電源における装置(たとえば、サーバまたはサーバラック)を動的スイッチングするステップ
を含む。
【００６２】
したがって、本発明は、本発明の特徴であるこれらの様々な技術的ステップの組合せにより、各装置について加入される異なる電力を考慮に入れた動的配線を可能にする。
【００６３】
たとえば、サービスへの加入者は、ラックについて加入される電力を動作に際して変更することが可能である。
【００６４】
この場合においては、負荷プランは、この新規加入済み電力を考慮に入れて自動的に変更されることになる。
【００６５】
そのような動的ケーブル配線により、現在使用されている静的配線はなくなる。新規装置の作動ごとに、または新規加入者がサービスに加入したとき、新規負荷プラン(または「容量プラニング」)の手作業確立を行う必要はもはやない。
【００６６】
本発明の任意選択の特徴によれば、単独でまたは組合せで:
-  方法は、装置(たとえば、サーバまたはサーバラック)のそれぞれの電力消費量を継続的に測定するステップを含む;
-  負荷プランは、測定された消費量に基づいて決定される;
-  スイッチング素子は、装置(たとえば、サーバまたはサーバラック)のそれぞれの、それぞれが供給する電力消費量を磁気的結合(magnetically coupling)によって測定する;
-  測定された電力消費量は、タイムスタンプされ、次いで、ログファイルとして知られているコンピュータファイルに記憶され、定期的に中央装置に送信される;
-  方法は、電力ソースのうちの少なくとも1つの故障を検出するために、各電力ソースの状態を継続的に監視するステップを含む;
-  負荷プランは、ソース状態に従って決定される;
-  電力ソースのそれぞれの状態を監視しているとき、電力ソースは、電力ソースが下限故障閾値と上限故障閾値との間の範囲から外れた電圧を供給する場合、故障状態であると見なされる;
-  好ましくは、下限故障閾値および/または上限故障閾値は、設定可能な電圧値である;
-  方法は、加入のステップの間、名目上の負荷プランが、加入者が以前加入した電力に基づいて決定される初期設定相を含み、加入済み電力は、特定のサービス品質レベルにさらに関連付けられる;
-  処理は、装置(たとえば、サーバラック)による異常消費量を検出した場合、たとえば、厳密には加入済み電力の150%超であるとき、関連の前記電力ソースによって前記装置への電源を中断するステップを含む。
【００６７】
それに対応して、本発明の目的は、第2の態様においては、命令を含むコンピュータプログラムに関し、この命令は、前記コンピュータプログラムが少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、上述の方法のステップを実行するように適合されている。
【００６８】
そのようなコンピュータプログラムは、任意のプログラミング言語を使用し、たとえば部分的にコンパイルされた形態で、または他の任意の望ましい形態で、ソースコード、ターゲットコード、またはソースコードとターゲットコードとの間の中間のコードの形態をとることができる。
【００６９】
同様に、本発明の目的は、第3の態様においては、コンピュータプログラムが記録されている、コンピュータによって読み取ることができるストレージ媒体に関し、このストレージ媒体は、上述の方法のステップを実行するための命令を含む。
【００７０】
第1に、記録媒体は、プログラムを記憶することができる任意の実体またはデバイスとすることができる。たとえば、媒体は、ROMタイプメモリ超小型電子回路、または磁気記録媒体、もしくはハードディスクなどのストレージ手段を含むことができる。
【００７１】
一方、この記録媒体はまた、電気または光信号などの伝送可能搬送波とすることもでき、そのような信号は、電気もしくは光ケーブルを介して、標準もしくは地上無線によって、または自発レーザ光線、あるいは他のやり方によって搬送され得る。本発明のコンピュータプログラムは、具体的には、Internetタイプネットワークを介してダウンロードされ得る。
【００７２】
代替として、記録媒体は、コンピュータプログラムが中に埋め込まれている集積回路とすることができ、この集積回路は、問題の処理を実行するように、または実行する際に使用されるように適合されている。
【００７３】
本発明の目的は、第4の態様においては、システム(たとえば、データ処理センタまたはデータセンタなど)の中の複数の装置(たとえば、サーバラックなど)に対する電源管理システムに関する。
【００７４】
有利には、前記システムは、上述の方法ステップを実施するように構成されているコンピュータ手段を含む。
【００７５】
より具体的には、このシステムにおいては、各装置(たとえば、サーバラック)は、少なくとも1つの分配デバイスを介して複数の電力ソースに電気的に接続されている。
【００７６】
本発明によれば、各ソースは、それ自体の収率曲線を有する。
【００７７】
本発明によれば、各分配デバイスは、装置と電力ソースとの間のインターフェースを形成するスイッチング素子を含む。
【００７８】
これらのスイッチング素子は、好ましくは、機器を動作させるのに必要な電気を分配するように構成されている。
【００７９】
動作の開始時に、この分配は、所定の名目上の割当てに従って行われる。
-  有利には、分配デバイスは、各デバイスについての少なくとも1つの加入済み電力、および各ソースの性能曲線を考慮に入れた所定の分配アルゴリズムに基づいて、負荷プランを決定して、効率化を最大限にするデバイス(たとえば、サーバラック)のそれぞれに対して電力ソースの名目上の割当てを調整するように構成されている中央処理装置と、
-  中央装置からの負荷プランに従って電力ソースにおける装置(たとえば、サーバラック)の動的スイッチングを達成するようにスイッチング素子をリアルタイムに制御するように構成されている制御回路とを備える。
【００８０】
特定の実施形態においては、スイッチング素子は、
-  IGBTタイプ(「絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor)」の略語)の半導体、および/または
-  TRIACタイプの電子部品(「交流の三極管(Triode for Alternating Current)」の略語)
を備える。そのような部品は、2つの逆並列接続のサイリスタの並列接続部と均等である。
【００８１】
好ましくは、分配デバイスは、3相および/または4相からそれぞれ単相を供給するように構成されている。
【００８２】
そのようなシステムはまた、現場の電力全体を中断させることなく熱く変化可能な分離システムを可能にする。
【００８３】
本発明の目的は、第5の態様においては、データ処理センタまたはデータセンタタイプの施設に関し、この施設は、
-  複数の電力ソースと、
-  とりわけサーバラックを含む複数の装置と、
-  上述のものなどの電力管理システムと
を備える。
【００８４】
好ましくは、各電力ソースは、インバータを含む。
【００８５】
したがって、本発明の目的は、上述のその様々な機能的および構造的態様により、データセンタに、加入済み電力、実際のエネルギー消費量、および可能性としてソース状態を考慮に入れた、電力ソースにおける装置の現実的な動的配線を提供することである。
【発明の効果】
【００８６】
データセンタの分野に適用できるとき、本発明は、データセンタのエネルギー効率を最適化し、データセンタにおいて記憶されているデータの安全性、保全性、および可用性を確保する。
【００８７】
本発明の他の特徴および利点は、非限定的な実施形態を示す添付の図1および図4を参照して下記の説明において明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一例示的実施形態によるデータセンタサーバラックの電力管理システムの概略図である。
【図２】本発明の一例示的実施形態による管理方法のステップの流れ図である。
【図３】一例示的実施形態によるスイッチパネルにおける例示的ケーシング構造の概略図である。
【図４】一例示的実施形態による例示的分配パネルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
次に、施設の中の複数の装置の電源およびそれに関連するシステムの管理について説明し、以下では、図1から図4を一緒に参照する。
【００９０】
ここで説明される例は、より具体的には、データセンタの中のサーバ電力またはサーバラックの管理に関する。ここで、もちろん、これは他の可能な適用例の中でもとりわけ特定の適用例であることを理解されたい。
【００９１】
いかなるときでもどのソースがいずれのサーバラックに電力供給するかを選択することができる配線を設計することが本発明の一目的である。
【００９２】
これは、本発明においては、電力ソースにおけるサーバラックを、そのそれぞれの実際の消費量および電力ソース状態に従って動的にケーブル配線することによって可能である。
【００９３】
ここで説明する例においては、データセンタ300の中のサーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4への電力の分配を効率的に管理するためのコンピュータおよび電子手段を備える電力管理システム200が存在する。
【００９４】
本明細書に説明し図1に示す例においては、サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4は、2つの分配デバイス100および100'、この場合においてはスイッチパネルによって電力ソースA、B、CおよびDに電気的に接続されている。
【００９５】
もちろん、システム200は、3つ以上のスイッチパネルを含み得ることを理解されたい。
【００９６】
これは、特定の一実施形態例であり、本発明の枠組みにおいては、スイッチパネルのない分散型アーキテクチャを提供することができ、そのような構成においては、すべてのラックが、すべてのソースによって供給され、割当てが、ラックの下部で行われることも当業者には理解されるであろう。
【００９７】
この例においては、電力ソースA、B、CおよびDは、インバータであり、それぞれがそれ自体の性能曲線を有する。もちろん、他のタイプの電力ソースが考慮されてもよい。
【００９８】
この例においては、パネル100および100'は、「電力スイッチ(Power Switch)」として機能し、それぞれ、ボックス10、20、および10'、20'(「スイッチング装置(Switching Unit)」またはSWUと呼ばれる)を含む。
【００９９】
これらのボックスにおいては、サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4と電力ソースA、B、CおよびDとの間のインターフェースをとるスイッチング素子がそれぞれ(11、12、13、14; 21、22、23、24)および(11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24')配置されている(図3参照)。
【０１００】
この例においては、「スイッチング素子(switching element)」または「SWE」とも呼ばれるこれらのスイッチング素子(11、12、13、14; 21、22、23、24)および(11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24')は、サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4を動作させるのに必要な電気エネルギーを分配するように意図されている。
【０１０１】
これらのSWEは、制御回路(15、16、17、18; 25、26、27、28)および(15'、16'、17'、18'; 25'、26'、27'、28')、ここでは、たとえば、負荷プランによって規定される電源からリアルタイムに分配命令をSWEに提供するプログラマブル論理回路によって制御される。
【０１０２】
名目上の相と呼ばれる動作の開始時に、スイッチング素子(11、12、13、14; 21、22、23、24)および(11'、12'、13'、14'; 21'、22'、23'、24')は、名目上の割当てとしても知られている名目上の負荷プランにおいて各サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4を動作させるのに必要な電気エネルギーを分配する。
【０１０３】
この名目上の負荷プランは、次のように決定され得る。
【０１０４】
この相の間、ステップS0では、加入者は、データセンタ300によるデータストレージまたはアプリケーションホスティングサービスに加入し、前記加入者がそのデータについて望んでいる安全性のレベルに関連するサービス品質を選択することが想定される。
【０１０５】
このサービス品質は、電力ソースの冗長構成、したがって、加入済み電力としても知られている電力に直接、関係する。
【０１０６】
本出願人は、「アプリケーション計算(application calculation)」がかなり存在し、データストレージはほとんど存在していない場合のデータセンタ300に本発明が特に関係していることを強調しており、実際、この場合においては、消費量は、それほど整合性がない。
【０１０７】
その上、計算サーバ(ファーム)のみが、「レベル0」になる(下記参照)。
【０１０８】
サーバ、たとえば、「レベル3」(または「レベル2」)は、3つの故障(信頼性が高い)(または2つの故障)の後、機能を維持していると見なすことができるが、「レベル1」サーバは、単一の故障の後、機能を維持し、第2の故障の後、オフラインされる。
【０１０９】
そのため、加入者は、その需要に最良に調整される可用性レベルに加入する機会を得る。
【０１１０】
ここで、本発明の枠組みの範囲では、故障がない場合に最小動作範囲を提供することが可能であること、すなわち、サーバは、この場合においては、「レベル0」としても知られているそのソースの第1の故障時に割り当てられることに留意されたい。
【０１１１】
このことは、不確かに思われる場合があるが、問題のサーバが、たとえば、ファームサーバ、または他の要素であるように、およびそれらの故障が、サービスの損失ではなく、せいぜい性能の低下を引き起こすものであるように、ハイパーバイザ仮想マシンとの相互作用は、マシンを体系化し得る。
【０１１２】
この相の間、したがって、各パネル100および100'の中央装置30および30'は、すべての加入者が加入した電力をすべて回収し、この情報に基づいて、名目上のプランとして知られている第1の負荷プランを計算する。
【０１１３】
そのため、この負荷プランは、サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4のそれぞれに対する電力ソースA、B、CおよびDの名目上の割当てに対応する。
【０１１４】
この初期相P0は、様々なサーバラックに対する電力ソースA、B、CおよびDに影響を与え得る。
【０１１５】
次いで、各パネル100(100')、中央装置30(30')は、ボックス10および20(10'および20')の各出力に、割り当てるべき名目上の電源のソースおよび電力ソースに関連する様々な故障シナリオを送信する。
【０１１６】
したがって、この例においては、名目上の負荷プランおよび様々な故障シナリオは、プログラマブル論理回路15、16、17、18; 25、26、27、28(15'、16'、17'、18'; 25'、26'、27'、28')における各ボックス10および20(10'および20')に記憶される。
【０１１７】
これらの回路は、FPGA回路であることが好ましく、安全性プロトコルおよびソース割当てをリアルタイムに管理することができる。
【０１１８】
サービス加入者は、この加入済み電力を(たとえば、リモートから)修正することが可能であり、この場合においては、負荷プランは、この電力の変更を考慮に入れるように中央装置によって再計算される。
【０１１９】
負荷プランを動的に変更するために、動作(この場合においてはPI相)の間、ラックの実際の電気消費量およびソースの状態を観察することは、本発明の一目的である。
【０１２０】
本明細書において説明する例においては、この目的のために、各パネル100および100'は、測定モジュール50および50'を含み、この測定モジュールは、ステップS2において、サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4のそれぞれの電力消費量を磁気的結合によって測定する。
【０１２１】
好ましくは、ここで説明する例においては、これらは、磁気的結合によるこの測定を行うスイッチング素子である。
【０１２２】
代替として、たとえば「シャント(shunt)」抵抗によって、抵抗測定を行うことも可能である。
【０１２３】
ここで、(電力)消費量を測定するためには、(様々なソースから振幅が生じた場合においては)電圧も測定することが望ましいことに留意すべきである。
【０１２４】
電流および電圧を測定するこの機能は、電圧および実効電流、有効および無効電力、位相シフト、電流および電圧の調和比、ならびに最終的には突入電流などの他の電気指標を提供することを可能にする。
【０１２５】
もちろん、特定の測定モジュールがこれらの消費量測定を行う他の実施形態も想到し得る。
【０１２６】
したがって、この例においては、測定機能部50および50'は、スイッチング素子の中に直接、集積化される。これは、可能な実施形態の一例である。
【０１２７】
動作全体を通じて継続的に測定されるこの電力消費量は、タイムスタンプされ、次いで、ログファイルとして知られているコンピュータファイルに記憶され、中央装置30に定期的に(たとえば、1分ごとに)送信される。
【０１２８】
この例においては、中央装置30は、ステップS3において、受信したすべてのログファイルを処理し、それによって、新規負荷プランを決定して、サーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4のそれぞれにおける電力ソースA、B、CおよびDの名目上の割当てを調整し、スイッチング素子を駆動して、電力ソースA、B、CおよびDにおけるサーバラックBS1、BS2、BS3およびBS4の動的スイッチングS4を達成する。
【０１２９】
この例においては、より具体的には、中央処理装置30は、動作中(たとえば、規則的な時間間隔において定期的に)、加入済み電力(および関連の変更)、および実際に測定された現実的な消費量、ならびにソースA、B、CおよびDのそれぞれの性能曲線を考慮に入れた所定の分配アルゴリズムに基づいて、新規負荷プランを計算する。
【０１３０】
次いで、この新規負荷プランは、効率性を最大限にするサーバラックのそれぞれに前記電力ソースの名目上の割当てを調整することを可能にする。
【０１３１】
より具体的には、割当てアルゴリズムは、ソースの、その負荷に基づいたそれぞれの収率曲線を有する。ここで、収率曲線が必ずしもすべてのソース間で同一とは限らないことに留意されたい。
【０１３２】
アルゴリズムはまた、区画ごとに各加入者が加入した電力、および区画ごとに測定される消費量(したがって、結果的には消費量全体)を有する。
【０１３３】
任意選択的には、消費量全体は、特定の測度(measure)とすることができる。この場合においては、消費される電力量と総消費量の特定の測度との差の計算を行うことが可能になる。これにより、いずれの潜在的故障または他の故障も監視することが可能になり得る。
【０１３４】
様々なソースを割り当てる方法は、様々なやり方で行うことができる。
【０１３５】
たとえば、選択された割当てアルゴリズムは、次のようにすることができる。
-  第1に、(ソースの平衡を一緒に保つことを目的に、またはそうでなければソースをピーク効率ポイントに置くために、など)現場監督によって確定される基準に基づいて各ソースの理想負荷を計算すること。このステップは、現場の総負荷を巨視的に分割するためである。
-  第2の相においては、ソースにおいてラックを1つずつ分配して、そのラックに第1のステップにおいて計算された負荷の電力を供給すること。このステップには、ソースにおけるラックの微視的分配が含まれる。
【０１３６】
これは、中でもとりわけ割当ての1つの例であることは明らかである。
【０１３７】
したがって、この例においては、負荷プランは、様々なラックの実際の消費量に基づいて自動的な形で更新され得る。
【０１３８】
代替としては、調整がインバータの寿命に有利に働くように行われる実施形態もまた想到し得る。
【０１３９】
この測定された消費量により、異常消費量である場合、各スイッチング素子のFPGAは、安全規則を適用し電力ソースを中断することも可能になり、したがって、施設の動作全体が危険にさらされないようになる。
【０１４０】
消費量ログファイルは、中央装置30(または30')が、2つの使用法:
-  顧客課金最適化のための消費量の一元化、および
-  ブリューイング(brewing)ソースの継続的な改善によるシステム性能全体の最適化
を制御することを可能にする。
【０１４１】
また、あるソースからおよび/または一方の相から他へと交互にスイッチングすることも必要である。この移行が難しいのは、このスイッチングが1回の交番において、かつその0への移行と同時に行われなくてはならないからである。その上、相を決して互いに短絡させないことが重要である。
【０１４２】
この例においては、スイッチング素子は、IGBTタイプの半導体および/またはTRIACタイプの電子部品である。これらのスイッチング素子(またはSWE)の選択は、SWUボックスのモデルおよび印加されることになる最大電流に基づいて行われる。
【０１４３】
上記に説明したように、これらのスイッチング素子は、FPGA回路によって制御され、このFPGA回路は、IGBTもしくはTRIACの導通状態または非導通状態を確保し、その制御も行う。
【０１４４】
そのような回路はまた、施設のリアルタイム保護も行う。
【０１４５】
実際、電源の過剰消費または短絡が生じた場合においては、FPGAは、ほんの数ナノ秒で電力ソースを遮断することを可能にし、カスケード効果は不可能でありながらも、現場の適切な機能が全体としては確保される。
【０１４６】
電力ソースの状態を考慮に入れることもまた、本発明の他の目的のうちの1つである。
【０１４７】
電力ソースは、それが予期される特性から外れているとき、たとえば、ソースが、ここでは所定のテンプレートに対応する範囲から外れた電圧を供給するとき、故障状態であると見なされ得る。
【０１４８】
この範囲の外では、予測されるサービス品質は保証されず、そのことにより、記憶されたデータが破損する可能性がある。
【０１４９】
ソースの妥当性の基準は、テンプレートに属する様々な相に基づいている。
【０１５０】
これらのテンプレートに準拠することにより、電気相の時間的順守を監視することも可能になる。
【０１５１】
本発明の文脈においては、電力ソースA、B、CおよびDのうちの少なくとも1つの何らかの故障を検出するために、ステップS1において、電力ソースA、B、CおよびDのそれぞれの状態を継続的に監視する監視モジュール40(または40')が想定される。
【０１５２】
ソースのうちの少なくとも1つの故障を検出しなくてはならないだけでなく、機能しなくなったソース、および必要に応じて、機能しなくなったソースの数を知ることもまた望ましい。したがって、ソース故障は特定されなくてはならない。
【０１５３】
次いで、この情報は、中央装置30(または30')だけでなく、またすべてのスイッチング素子にも送信され、これはリアルタイムである。
【０１５４】
したがって、ここで、中央処理装置30(または30')が、加入済み電力と、測定されたサーバラックの消費量ならびにソースA、B、CおよびDの状態との両方に基づいて負荷プランを決定することは明らかである。
【０１５５】
中央処理装置30(または30')はまた、サーバラックによる過剰消費を検出すると、適合した判断を下すことができることになる。
【０１５６】
たとえば、異常ラック消費量(たとえば、厳密にはその最大加入済み電力の150%超)を検出した場合において、前記ラックに供給するSWE出力の中断するステップS2'が存在し得る。
【０１５７】
そのため、動的スイッチングは、サーバラックのそれぞれの実際の消費量と、電力ソースのそれぞれの状態との両方を考慮に入れ、データセンタにおけるエネルギー効率を著しく改善することを可能にする。
【０１５８】
したがって、この動的スイッチングにより、どの電力ソースがどのサーバラックに供給するのかをいつでも選択するためのシステムを有することが可能である。
【０１５９】
そのため、そのようなスイッチングは、サーバ可用性を著しく高めることを可能にする。
【０１６０】
これによりまた、リアルタイムの各エネルギーソース内の相の負荷平衡が確保される。
【０１６１】
また、互いに異なるようにソースに負荷して、それらを最適な収率ポイントに個々に置くことも可能である。
【０１６２】
1つの3相ソースは、その相の平衡が保たれている(異なる相において等価な消費量である)場合、性能がより良いことがさらにわかる。
【０１６３】
SWUボックスは使用されているサーバ技術に基づいていくつかのタイプであるので、本発明の文脈においては、1つのスイッチパネル100に単相、3相、および4相を設けるボックス10および20を有することが想定される。
【０１６４】
この最適化相の目的は、インバータの性能を、それらの最大の性能にインバータを置くことによって、またできる限り各ソースの相の平衡を保つことによって最適化するために、ソースにおける様々な負荷を分配することである。
【０１６５】
動的電力スイッチングは、ラックの消費量の進展に応答してこの最適化を可能にする。
【０１６６】
性能は、もはや限定されず、元の配線によって強制されない。次いで、名目上の割当ては、ラックの瞬間消費量に基づいて更新され得る。
【０１６７】
したがって、本発明の文脈においては、複数の電力ソースA、B、CおよびDを動的に管理することができるシステム200が設けられる。
【０１６８】
ソースにおけるラックの動的スイッチングによって、対応するソケットを別の利用可能なソースに再割当てすることが可能である。
【０１６９】
したがって、サーバラックは、それらの冗長構成を維持する。
【０１７０】
ここで、このようにして、電力ソースの故障に打ち勝つことができるサーバの可用性が高められる。
【０１７１】
もちろん、確実に、ソースのサイズ決定がサーバの数に適合されなくてはならず、実際、各電力ソースは単独ですべてのサーバに供給することができなくてはならない。
【０１７２】
また、PDU(「電力分配装置(Power Distribution Unit)」の略)の存在により、電力の分配に、より細い格付けを有することができる。
【０１７３】
そのようなモジュール(図示せず)は、サービス品質をサーバにわたって管理することができ、ラックにわたる管理はできない。
【０１７４】
そのため、本発明によるシステム200は、電気トラフィックを監視し、方向付けることを目的とする。
【０１７５】
原理上、各サーバおよび各サーバラックの電力消費量を辿ることができる。これにより、専用の計測システムの費用のかかる設置が避けられ、データセンタの作業者の仕事は大いに容易になる。
【０１７６】
実際、電力管理全体、すなわち、加入され消費された電力、および時間期間による消費量は、単一の装置において一元化される。
【０１７７】
したがって、本発明の一部として提案される動的スイッチングは、高いエネルギー効率を提供する。ソフトウェア設定を介してソースを使用できることにより、これらのソースをデータセンタの作動と同時でなく徐々に設置できることが提供される。
【０１７８】
たとえば、データセンタの寿命の初期には、データセンタは、負荷不足であることはよくあり、その電力ソースをすべて正当化するとは限らない
【０１７９】
投資の観点での財政的な利益以外に、優れた性能を有するために十分な速度において動作する装置を有することが特に可能である。
【０１８０】
したがって、本発明の文脈において提案された動的スイッチング解決策は、次の利点を有する:
-  現場の予備容量を更新する(容量の50%増)、
-  現場のエネルギー効率の向上(PUE最適化)、
-  加入者の消費量追跡の簡略化、
-  「容量プラニング」の実践的監視の必要性の削除、
-  ソースへのエンドポイントの定期的なスイッチングの必要性の削除、
-  故障ソースに接続されるサーバの、別の機能するソースへの動的再割当てを可能にする、エネルギー分配の信頼性全体の向上。
【０１８１】
この詳細な説明は本発明の特定の実施形態に関するが、いずれの場合においても、この説明が、本発明の目的を限定するものではなく、むしろ、それは、次の特許請求の範囲のあらゆる可能な不正確さもまたは誤った解釈をも取り除くことを目的としていることに気づくべきである。
【０１８２】
続く特許請求の範囲における丸括弧の中の参照符号は、いかなる形にも、いずれの限定をも示しておらず、これらの符号は、続く特許請求の範囲ならびに追求される保護の範囲の了解度および理解度を高めることだけを意図しているにすぎないことにも留意すべきである。
【符号の説明】
【０１８３】
10、20、10'、20'  ボックス
11、12、13、14、21、22、23、24、11'、12'、13'、14'、21'、22'、23'、24'  スイッチング素子
15、16、17、18、25、26、27、28、15'、16'、17'、18'、25'、26'、27'、28'  制御回路
30、30'  中央処理装置、中央装置
40、40'  監視モジュール
50、50'  測定モジュール、測定機能部
100、100'  分配デバイス、パネル
200  電力管理システム
300  データセンタ
A、B、C、D  電力ソース
BS1、BS2、BS3、BS4  サーバラック、装置
P0  初期相
PI  動作相
【図１】
2019506130.tif 000003
【図２】
2019506130.tif 000004
【図３】
2019506130.tif 000005
【図４】
2019506130.tif 000006
【国際調査報告】
2019506130.tif 000007
2019506130.tif 000008
2019506130.tif 000009
2019506130.tif 000010