(57)【要約】【課題】所望の冗長性を提供しながら、電源の数を最小限に減らすように電力配分システムを構成する。【解決手段】  本発明における電力配分システムは、第１グループと第２グループの双方の電源（２０〜２８）のうちの１つまたは複数の電源（２０〜２８）に、それぞれの負荷（３０〜４１）を接続して、いずれかのグループの電源（２０〜２８）のうちのどれか１つの電源、またはすべての電源（２０〜２８）が障害を起こす場合でも、これらの負荷（３０〜４１）のすべてに十分な電力が供給されるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１グループの電源と第２グループの電源を含む電源バンクと、
負荷バンクと、
前記第１グループと前記第２グループの双方の電源のうちの１つ以上の電源に、それぞれの負荷を接続して、前記負荷に、前記第１グループと前記第２グループの双方の電源から十分な電力が供給され、また、いずれかのグループの電源のうちのどれか１つの電源、またはすべての電源が障害を起こす場合でも、前記負荷のすべてに引き続き十分な電力が供給されるようにする相互接続装置と、
を備えることを特徴とする電力配分システム。
【請求項２】
前記第１グループの電源はＡＣ電源であることをさらに特徴とする請求項１に記載の電力配分システム。
【請求項３】
前記ＡＣ電源はそれぞれ、１，０００ワットの容量でＤＣ電圧を供給することをさらに特徴とする請求項２に記載の電力配分システム。
【請求項４】
前記第２グループの電源はＤＣ電源であることをさらに特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力配分システム。
【請求項５】
前記ＤＣ電源はそれぞれ、２，０００ワットの容量でバッテリー電圧を供給することをさらに特徴とする請求項４に記載の電力配分システム。
【請求項６】
第１グループの電源と第２グループの電源を含む電源バンクを設けることと、
前記第１グループと前記第２グループの双方の電源のうちの１つ以上の電源に、それぞれの負荷を接続して、前記第１グループと前記第２グループの双方の電源が、前記負荷に十分な電力を供給できるようにし、また、いずれかのグループの電源のうちの任意の１つ以上の電源が障害を起こす場合でも、前記負荷のすべてに引き続き十分な電力が供給されるようにすることと、
を含むことを特徴とする負荷バンクに電力を配分する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、コンピュータシステムなどの複数の負荷に電力を供給する電源システムに関する。本発明は、さらに具体的に言えば、融通性と信頼性を与えるために、冗長電源から給電できるような電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源システムが、安定供給される電力を、その電力を受けるシステムに供給しなければならない用途が多数ある。コンピュータシステムは、そのような用途の一例である。
【０００３】
以前のコンピュータシステムは、一般に、コンピュータシステム自体のＡＣ入力電源を備えていた。これらのＡＣフロントエンド電源は、正のＤＣ電圧出力を生成した。これらの正のＤＣ電圧出力から、電源サブシステムが、中電圧レイルと低電圧レイルの電圧を生成した。これらのコンピュータシステムを、電気通信産業用に変更する必要があるときには、コンピュータシステムへの電源として、−４８Ｖ  ＤＣの電圧を供給するために、電源システムの設計変更が求められた。結局、電気通信産業用のコンピュータシステム電源は、設計が難しく、さらに高い部品密度が要求され、さらに費用がかかり、しかも、長い調達期間が求められた。電源の冗長性を提供して、信頼性を得るために、一般に、類似する２つの電源が用いられた。
【０００４】
一般にコンピュータシステム、特に電気通信産業で使用されるものに、間断なく電力を供給することが一般的に望ましい。電気通信産業で利用される電気通信システムは、一般に、電話装置と同様にラックマウントされる。これらのラックは、一般に、例えば１９インチという事前設定された幅と、「Ｕ」と呼ばれる高さの単位の整数倍の高さを持つコンピュータサーバのようなコンピュータ機器（以後、「負荷」と呼ぶ）を受け入れるように規格化されている。
【０００５】
ラックが、その負荷とともに構成されると、そのラックを、電源のラックに適合させることが必要である。いつも、これらの負荷のすべてに十分な電力が供給されるように、電力配分システムを構成できることが望ましい。このことから、電源において冗長性が必要になる。あいにく、従来は、この種の冗長性を得ることが難しいとされていた。これは、一般に電気通信産業において利用できる−４８Ｖ  ＤＣを負荷が直接に使用できず、代わりにＡＣ入力電源から所要のＤＣ電圧を供給するための電源を負荷自体が備えていたという事実によるものである。その結果、電気通信産業で用いられる例えばコンピュータ機器のような負荷を組み入れた電力配分システムは、電気通信産業の環境において利用できる標準ＤＣ電圧から直接に、コンピュータ機器に電力を供給できるようにするために、入力電源の設計変更を必要とした。これを目的とするような、完全な電源冗長性を提供する電力配分システムの１つは、例えば、「ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ  ＩＮＰＵＴ  ＰＯＷＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ（冗長入力電源システム）」と称する２００４年２月５日出願の同時係属中の米国特許出願第１０／７７３，００８号に開示されている。本願に開示されているシステムにより、コンピュータ機器などの負荷は、事前設定された幅と、高さの単位の整数倍に等しい高さを持つラック内に納めるように規格化できる。さらに、このことから、電源を規格化することもできる。例えば、−４８Ｖ  ＤＣにて、それぞれ１，０００ワットのＤＣ電力を供給する６つのＡＣ電源は、３Ｕのラック高さを持つ。同様に、電気通信産業のバスインフラからの複数の標準２，０００ワット、−４８Ｖ  ＤＣのバッテリ給電は、普通、これらのラックの上方に利用できる。ＡＣ電源とＤＣ電源が両方とも、例えば−４８Ｖ  ＤＣの同一ＤＣ出力電圧を供給してもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力配分システムを構成しようとするときに、負荷のラックが構成されると、次に、これらの負荷用の電源を構成することが必要である。前述の通り、これらの電源のうちの１つに障害があるにもかかわらず、これらの負荷のそれぞれには、完全で、かつ途切れない電力を供給するやり方で電源を負荷に相互接続するように、電源を構成することが望ましい。これは、所望の冗長性を提供する。さらに、所望の冗長性を提供しながら、電源の数を最小限に減らすように、電力配分システムを構成することがもっとも望ましい。本発明は、これらの問題および要件を扱っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、第１グループの電源と第２グループの電源を含む電源バンク、負荷バンク、および、複数の相互接続部を含む相互接続装置を含む電力配分システムが提供される。これらの相互接続部は、第１グループと第２グループの双方の電源のうちの１つまたは複数の電源に、それぞれの負荷を接続して、それらの負荷に、第１グループと第２グループの双方の電源から十分な電力が供給され、また、いずれかのグループの電源のうちのどれか１つの電源、またはすべての電源が障害を起こす場合でも、これらの負荷のすべてには引き続き十分な電力が供給されるようにしている。
【０００８】
他の実施形態により、本発明は、負荷バンクに電力を配分する方法をさらに提供する。この方法は、第１グループの電源と第２グループの電源を含む電源バンクを設けるステップと、複数の相互接続部を提供するステップとを含む。この方法はさらに、第１グループと第２グループの双方の電源のうちの１つ以上の電源をそれぞれの負荷と前述の相互接続部によって接続して、第１グループと第２グループの双方の電源が、これらの負荷に十分な電力を供給できるようにし、また、いずれかのグループの電源のうちの任意の１つ以上の電源が障害を起こす場合でも、これらの負荷のすべてには引き続き十分な電力が供給されるようにするステップも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の利点だけでなく、上記および他の様々な特徴も、同じ参照数字が同一の要素を特定しているいくつかの図において、以下の詳細な説明を読み、かつ、関連する図面をよく調べれば、明らかになる。
【００１０】
本発明の模範的な実施形態の下記詳細な説明では、本発明の一部を成す添付図面を参照する。この詳細な説明および図面は、本発明を実施するときに用いる特定の模範的な実施形態を示している。これらの実施形態は、当業者に本発明を実施できるようにするくらい充分詳しく説明されている。本発明の精神または範囲から逸脱しなければ、他の実施形態を利用してもよいし、他の変更を行ってもよい。それゆえ、以下の詳細な説明は、限定的な意味で受けとめられるべきではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
【００１１】
図１は、本発明を具現する第１の電力配分システム１０を示している。この電力配分システム１０は、電源バンク１２、負荷バンク１４、および、相互接続装置１６を含む。
【００１２】
図１に示され、かつ、残りの図２〜図５にも繰り返し示されている電源バンク１２は、電源２０〜２５を含む第１グループの電源を含んでいる。第１グループの電源２０〜２５はそれぞれ、ＡＣ入力電圧をこの電力配分システムの負荷で利用されるＤＣ出力電圧に変換するＡＣ電源である。本発明のこの実施形態および他の記述された実施形態により、第１グループの電源２０〜２５はそれぞれ、１，０００ワットの容量を持っている。もちろん、第１グループの電源は、本発明から逸脱しなければ、他の容量を持ってもよい。この電力配分システム１０が、電気通信設備で用いられることになっている場合には、第１グループの電源２０〜２５のそれぞれのＤＣ出力電圧は、好ましくは−４８Ｖ  ＤＣである。
【００１３】
電源バンク１２はさらに、電源２６、２７、２８を含む第２グループの電源も含んでいる。第２グループの電源はそれぞれ、好ましくは、例えばバッテリ電源から得られるＤＣ電源である。第２グループの電源２６〜２８はそれぞれ、２，０００ワットの容量を持ち、また、この電力配分システム１０が電気通信設備で用いられることになっている場合には、好ましくは、−４８Ｖ  ＤＣの出力を供給する。もちろん、第２グループの電源の出力電圧および容量は、本発明から逸脱しなければ、異なるものであってもよい。
【００１４】
この負荷バンクは、複数の負荷、さらに具体的に言えば負荷３０〜４１を含む。負荷３０〜４１はそれぞれ、例えばコンピュータサーバーなどのコンピュータ関連機器あるいは電気通信設備で用いられる他の機器である。
【００１５】
この実施形態、および後述される他の実施形態では、これらの電源の容量と、これらの負荷の電力消費量は、５００ワットの倍数であることに留意されたい。しかしながら、５００ワット以外の倍数を示す機器でも、本発明から逸脱しなければ、使用してよい。
【００１６】
相互接続装置１６は、複数の相互接続部を含む。これらの相互接続部は、第１グループの電源２０〜２５と第２グループの電源２６〜２８の両グループの電源の１つ以上の電源に、負荷３０〜４１のそれぞれを接続して、それらの負荷に、第１グループと第２グループの双方の電源から十分な電力が供給されるようにし、また、いずれかのグループの電源のうちのどれか１つの電源、またはすべての電源が障害を起こす場合でも、これらの負荷のすべてには引き続き十分な電力が供給されるようにしている。
【００１７】
上記のものは、この実施形態により、電力配分システム１０を３つのサブシステム４２、４４、４６に分けることで達成される。サブシステム４２、４４、４６はそれぞれ、１，０００ワットのＡＣ電源を２つ、２，０００ワットのＤＣ電源を１つ、および、５００ワットの負荷を４つ含む。それゆえ、電力消費量の倍数に換算すると、５００がＸに等しい場合に、それぞれのサブシステムは、Ｘワットの負荷を４つ、２Ｘワットの第１グループの電源を２つ、および、４Ｘワットの第２グループの電源を１つ含む。相互接続装置１６は、それぞれのサブシステムに対して、これらのＸワットの負荷のうちの２つを、２Ｘワットの第１グループの電源のうちの共用される一方に接続し、また、これらの負荷の他の２つを、２Ｘワットの第１グループの電源のうちの共用される他方に接続し、さらに、Ｘワットの負荷のすべてを、４Ｘワットの第２グループの電源に接続するように、負荷を電源に接続する。それゆえ、例として、サブシステム４２は、５００ワットの負荷３０、３１、３２、３３、１，０００ワットの第１グループの電源２０、２１、および、２，０００ワットの第２グループの電源２６を含む。負荷３０、３１が共同で電源２０に接続され、負荷３２、３３が共同で電源２１に接続され、さらに、５００ワットの負荷のすべて３０〜３３が、２，０００ワットの電源２６に接続される。同様に、サブシステム４４、４６の電源と負荷も、これと同じやり方で接続される。
【００１８】
上記のことからわかるように、これらの相互接続部は、負荷３０〜４１を電源２０〜２８に接続して、冗長給電を提供する。さらに具体的に言えば、それぞれの負荷に、ＡＣ電源とＤＣ電源の両電源から十分な電力が供給されるやり方で、かつ、ＡＣ電源のどれか１つまたはすべて、あるいは、ＤＣ電源のどれか１つまたはすべてが障害を起こす場合でも、これらの負荷のすべてには引き続き十分な電力が供給されるように、負荷を電源に接続する。
【００１９】
負荷３０〜４１のそれぞれの冗長接続は、例えば、「ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ  ＩＮＰＵＴ  ＰＯＷＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ（冗長入力電源システム）」と称する２００４年２月５日出願の同時係属中の米国特許出願第１０／７７３，００８号に記述されるように、達成される。その出願から留意されるように、様々な電源に対する負荷の冗長接続は、電力ＯＲ回路によって行われる。
【００２０】
次に、図２を参照すると、図２は、本発明のさらに他の実施形態を示している。図２の電力配分システム５０は、前述の電源バンク１２、負荷バンク５２、および、相互接続装置５９を含む。
【００２１】
電源バンク１２は、第１グループの１，０００ワットのＡＣ電源２０〜２５と、第２グループの２，０００ワットのＤＣ電源２６〜２８を含む。負荷バンク５２は、負荷５３〜５８を含む。負荷５３〜５８はそれぞれ、１，０００ワットの定格消費電力を持っている。
【００２２】
この場合も、本発明により、相互接続装置５９は、第１グループと第２グループの双方の電源のうちの１つ以上の電源に、それぞれの負荷を接続して、それらの負荷に、第１グループと第２グループの双方の電源から十分な電力が供給されるように、また、いずれかのグループの電源のうちのどれか１つの電源、またはすべての電源が障害を起こす場合でも、これらの負荷のすべてには引き続き十分な電力が供給されるように、負荷を電源に接続する。その目的のために、電力配分システム５０は、サブシステム６２、６４、６６に分けられる。それぞれのサブシステムは、２Ｘワットの負荷を２つ、２Ｘワットの第１グループの電源を２つ、および、４Ｘワットの第２グループの電源を１つ含む。ここで、Ｘは５００に等しい。それぞれのサブシステムに対して、これらの２Ｘワットの負荷をそれぞれ、２Ｘワットの第１グループの電源のうちの異なる電源に接続し、かつ、４Ｘワットの第２グループの電源に接続する。それゆえ、例えば、サブシステム６２に関しては、負荷５３、５４を、それぞれ第１グループの異なる電源２０、２１、および２，０００ワットの第２グループの電源２６に接続する。同様に、サブシステム６４、６６を接続する。
【００２３】
それゆえ、ＡＣ電源のどれか１つまたはすべて、あるいは、ＤＣ電源のどれか１つまたはすべてが障害を起こす場合でも、図２の電力配分システムは、冗長性と信頼性を提供する。このような場合、負荷５３〜５８のすべてに、引き続き十分な電力が供給される。
【００２４】
次に、図３を参照すると、図３は、本発明のさらに他の実施形態を示している。図示される電力配分システム７０は、電源バンク１２、負荷バンク７２、および、相互接続装置７４を含む。電源バンク１２は、前述の通りである。負荷バンク７２は、２，０００ワットの負荷７５、負荷７６、負荷７７を含む。この場合も、電力配分システム７０は、サブシステム８２、８４、８６に分けられることがある。そこでは、それぞれのサブシステムは、２Ｘワットの第１グループの電源を２つ、４Ｘワットの第２グループの電源を１つ、および、４Ｘワットの負荷を１つ含む。相互接続装置７４は、それぞれのサブシステムに対して、４Ｘワットの負荷を、２Ｘワットの第１グループの電源、および、４Ｘワットの第２グループの電源に接続するように、それぞれのサブシステムの電源と負荷を接続する。それゆえ、サブシステム８２のように、２，０００ワットの負荷を、１，０００ワットの第１グループのＡＣ電源２０、２１、および、２，０００ワットの第２グループのＤＣ電源２６に接続する。同様に、他のサブシステム８４、８６が接続される。その結果、ＡＣ電源のどれか１つまたはすべてが障害を起こす場合でも、あるいは、ＤＣ電源のどれか１つまたはすべてが障害を起こす場合でも、負荷７５、７６、７７のそれぞれには引き続き十分な電力が供給される。
【００２５】
次に、図４を参照すると、図４は、本発明のさらに他の実施形態を示している。ここでは、電力配分システム９０は、電源バンク１２、負荷バンク９２、および、相互接続装置９４を含む。電源バンク１２は、前述の通りである。負荷バンク９２は、３，０００ワットの負荷９５、９６を含む。それゆえ、電力配分システム９０は、２Ｘワット（１，０００ワット）の第１グループのＡＣ電源２０〜２５、４Ｘワット（２，０００ワット）の第２グループのＤＣ電源２６、２７、２８、および、６Ｘワット（３，０００ワット）の負荷９５、９６を含む。相互接続装置９４は、負荷９５を、電源２０、２１、２２、２６、２７のそれぞれに接続し、かつ、負荷９６を、電源２３、２４、２５、２７、２８のそれぞれに接続する。それゆえ、負荷９５、９６のそれぞれを、電源２６、２７、２８のうち、共用される電源と、専用される電源に接続し、かつ、専用される３つの電源サブグループの電源２０〜２５に接続する。このようにして、ＡＣ電源のどれか１つまたはすべて、あるいは、ＤＣ電源のどれか１つまたはすべてが障害を起こす場合でも、負荷９５、９６の双方には引き続き十分な電力が供給される。
【００２６】
次に、図５を参照すると、図５は、これも本発明を具現する電力配分システム１００を示している。電力配分システム１００は、電源バンク１２、６，０００ワットの負荷１０２、および、相互接続装置１０４を含む。相互接続装置１０４は、負荷１０２を、電源バンク１２の電源のそれぞれに接続する。図５から留意されるように、ＡＣ電源のどれか１つ、あるいは、ＤＣ電源のどれか１つが障害を起こす場合でも、負荷１０２には引き続き十分な電力が供給される。
【００２７】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態に関して、かなり詳しく述べられてきたが、他の実施形態も可能である。それゆえ、併記の特許請求の範囲の精神または範囲は、本明細書中に記されている実施形態の説明に限定されてはならない。本発明は、これらの特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図示される電力配分システムが、５００ワットの負荷を１２個、１，０００ワットのＡＣ電源を６つ、および、２，０００ワットのＤＣ電源を３つ含む、本発明の第１の実施形態を示す。
【図２】図示される電力配分システムが、１，０００ワットの負荷を６つ、１，０００ワットのＡＣ電源を６つ、および、２，０００ワットのＤＣ電源を３つ含む、本発明の第２の実施形態を示す。
【図３】図示される電力配分システムが、２，０００ワットの負荷を３つ、１，０００ワットのＡＣ電源を６つ、および、２，０００ワットのＤＣ電源を３つ含む、本発明のさらに他の実施形態を示す。
【図４】図示される電力配分システムが、３，０００ワットの負荷を２つ、１，０００ワットのＡＣ電源を６つ、および、２，０００ワットのＤＣ電源を３つ含む、本発明のさらに他の実施形態を示す。
【図５】図示される電力配分システムが、６，０００ワットの負荷を１つ、１，０００ワットのＡＣ電源を６つ、および、２，０００ワットのＤＣ電源を３つ含む、本発明のさらに他の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１０、５０、７０、９０、１００  電力配分システム
１２  電源バンク
１４、５２、７２、９２  負荷バンク
１６、５９、７４、９４、１０４  相互接続装置
２０、２１、２２、２３、２４、２５  第１グループの電源
２６、２７、２８  第２グループの電源
３０〜４１、５３〜５８、７５〜７７、９５、９６、１０２  負荷
４２、４４、４６、６２、６４、６６、８２、８４、８６  サブシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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