專利名稱：基于機架的無間斷電源的制作方法
基于機架的無間斷電源
背景技術(shù)：
可能會出現(xiàn)其中希望有大量計算機在特定位置處一起操作以便提供某項服務(wù)的情況，比如通過因特網(wǎng)提供服務(wù)的數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器叢集。常常希望在這樣的位置處具有恒定的電源，從而使得在該位置處操作的計算機和其他裝置持續(xù)運作。但是提供恒定的電源可能比較困難，這是因為電力提供商偶爾會經(jīng)歷停電。為數(shù)據(jù)中心提供備用電源以便針對這樣的停電提供保護的做法可能是有益的，但是這種做法本身也存在問題，比如在為數(shù)據(jù)中心建立并維持這樣的備用電源的過程中所涉及的成本。

發(fā)明內(nèi)容
提供本概要是為了以簡化形式介紹將在下面的詳細描述部分中進一步描述的概念的選擇。本概要不意圖標識出所要求保護的主題內(nèi)容的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也不意圖被用來限制所要求保護的主題內(nèi)容的范圍。 根據(jù)一個或更多方面，一種設(shè)備包括一個或更多電源以及一個或更多電池組。所述一個或更多電源分別被配置成在所述設(shè)備處于裝置機架中時接收電力，并且把所接收到的電力轉(zhuǎn)換成DC電力。所述一個或更多電源還被配置成把所述DC電力輸出到裝置機架的DC電力總線。所述一個或更多電池組分別被配置成響應(yīng)于所接收到的電力的中斷而向裝置機架的DC電力總線提供DC電力。


在附圖中，相同的附圖標記始終被用來指代相同的特征。圖I示出了根據(jù)一個或更多實施例的實施基于機架的無間斷電源的示例性系統(tǒng)。圖2是示出了根據(jù)一個或更多實施例的示例性機架電力單元的方框圖。圖3是示出了根據(jù)一個或更多實施例的使用電池組來進行電力平滑的示例性處理的流程圖。圖4是示出了根據(jù)一個或更多實施例的利用基于機架的無間斷電源來操作數(shù)據(jù)中心的示例性處理的流程圖。圖5是示出了根據(jù)一個或更多實施例的機架電力單元的操作的示例性狀態(tài)圖。圖6示出了根據(jù)一個或更多實施例的可以被配置成實施基于機架的無間斷電源的示例性計算裝置。圖7示出了根據(jù)一個或更多實施例的示例性機架電力單元。圖8示出了根據(jù)一個或更多實施例的示例性機架套裝。
具體實施例方式這里將討論基于機架的無間斷電源。數(shù)據(jù)中心包括處于裝置機架內(nèi)的多個計算裝置并且可選地還有其他聯(lián)網(wǎng)裝置。從外部電源向數(shù)據(jù)中心提供AC (交流)電力，并且在失去來自外部電源的電力的情況下還從備用發(fā)電機提供。此外，每一個裝置機架具有機架電力單元，其接收AC電力并且將AC電力轉(zhuǎn)換成DC (直流)電力，所述DC電力隨后被提供到位于該裝置機架內(nèi)的各個裝置。每一個機架電力單元還包括一個或更多電池組，其在失去來自外部AC電源的電力到備用發(fā)電機變?yōu)榭刹僮鞑⑶蚁驍?shù)據(jù)中心提供AC電力的時間段期間為該機架內(nèi)的各個裝置提供電力。每一個機架電力單元還可以包括附加的功能，比如在機架內(nèi)的各個裝置的峰值電力使用時間期間從電池組提供附加的DC電力。圖I示出了根據(jù)一個或更多實施例的實施基于機架的無間斷電源的示例性系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括數(shù)據(jù)中心102、備用發(fā)電機104以及接收自外部電源的外部AC電力106。
數(shù)據(jù)中心102包括一個或更多(M個)裝置機架110 (I).....110 (η)，其中每一個裝置機架
包括一個或更多裝置112以及機架電力單元114。裝置機架110也被簡單地稱作機架。雖然在這里提到了裝置機架，但是應(yīng)當注意的是，各個裝置112和電力單元114可以替換地被分組到其他容器、安放單元或者其他分組配置中。在這種情況下，這里所討論的基于機架的無間斷電源技術(shù)可以是基于這樣的替換分組而不是基于機架。
數(shù)據(jù)中心102操作來為各種計算裝置提供一項或更多項服務(wù)。這些計算裝置可以處在與數(shù)據(jù)中心102物理上緊鄰的位置，并且/或者處在廣大的地理范圍內(nèi)(例如整個國家或整個世界)。數(shù)據(jù)中心102可以通過多種不同的網(wǎng)絡(luò)與這樣的計算裝置進行通信，其中包括因特網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)、蜂窩式或其他電話網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、其他公共和/或?qū)Ｓ芯W(wǎng)絡(luò)及其組合等等。數(shù)據(jù)中心102可以由多種不同類型的計算裝置訪問，比如臺式計算機、膝上型計算機、移動站、娛樂電器、電視、可通信地耦合到顯示裝置的機頂盒、蜂窩式或其他無線電話、游戲機、汽車計算機等等。數(shù)據(jù)中心102可以為計算裝置提供多項不同服務(wù)當中的一項或更多項。舉例來說，數(shù)據(jù)中心102可以提供以下服務(wù)當中的一項或更多項社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、電子郵件服務(wù)、搜索服務(wù)、信息資源/存儲服務(wù)、消息傳送服務(wù)、圖像和/或視頻共享服務(wù)、游戲或其他娛樂服務(wù)等等。由數(shù)據(jù)中心102提供的一項或更多項服務(wù)可以是公共可用的，或者可替換地可以把對于所述服務(wù)當中的一項或更多項的訪問限制到特定用戶(例如具有由數(shù)據(jù)中心102的服務(wù)驗證的有效帳戶的那些用戶)。在系統(tǒng)100中，外部AC電力106是接收自一個或更多傳統(tǒng)外部電源(比如由電力公用事業(yè)公司管理的電站)的電力。外部AC電力106例如可以是單相或三相電力。可能會發(fā)生外部AC電力106的中斷(其也被稱作停電)，并且這指的是其中預(yù)期的外部AC電力106未被數(shù)據(jù)中心102接收到的情況。對于這樣的中斷存在多種原因，比如提供電力106的電站處的故障、所述電站與數(shù)據(jù)中心102之間的輸電線的故障等等。備用發(fā)電機104是在外部AC電力106中斷的情況下作為備用AC電源操作的發(fā)電機。備用發(fā)電機104例如可以是柴油或汽油發(fā)電機。雖然在系統(tǒng)100中示出了單個備用發(fā)電機104，但是替換地在系統(tǒng)100中可以包括多個備用發(fā)電機104 (例如分別負責為一個或更多機架110提供AC電力)。備用發(fā)電機104例如可以提供單相或三相AC電力，并且通常提供與外部AC電力106相同的單相或三相電力?？商鎿Q地，備用發(fā)電機104可以提供DC電力而不是AC電力。備用發(fā)電機104通常處在與數(shù)據(jù)中心102物理上緊鄰的位置。備用發(fā)電機104中或者可替換地另一個組件或裝置中的控制器檢測外部AC電力106的中斷。響應(yīng)于檢測到外部AC電力106的中斷，備用發(fā)電機104被通電，并且開始生成用以提供給數(shù)據(jù)中心102的AC電力。通常來說，在外部AC電力106的中斷到備用發(fā)電機104生成足以為數(shù)據(jù)中心102供電的AC電力(此時備用發(fā)電機104也被稱為在線)之間存在一段時間。該時間段可以基于以下因素當中的一項或更多項而不同檢測電力中斷的方式、數(shù)據(jù)中心102所使用的電力以及具體的備用發(fā)電機104。數(shù)據(jù)中心102的各個單獨機架內(nèi)的機架電力單元114在該時間段期間為裝置機架110中的裝置112提供電力，正如下面將更加詳細地描述的那樣。數(shù)據(jù)中心102中的多個裝置112操作來提供由數(shù)據(jù)中心102所提供的一項或更多項服務(wù)的功能?？梢园ǘ喾N不同類型的裝置以作為裝置112。裝置112通常包括一臺或更多臺服務(wù)器計算機，比如機架服務(wù)器或刀片服務(wù)器。裝置112還可以包括一個或更多其他組件，比如聯(lián)網(wǎng)組件(例如網(wǎng)關(guān)、路由器、交換機等等)、數(shù)據(jù)存儲組件(例如一個或更多磁盤驅(qū)動器)、冷卻組件(例如風扇)等等。
·
裝置112位于數(shù)據(jù)中心102的機架110內(nèi)。機架110是可以將多個機殼插入、安放或者以其他方式放置在其中的物理結(jié)構(gòu)或外罩。機架包括可以在該處放置特定尺寸的機殼的不同物理位置(其被稱作機架單元或RU)。不同類型的機架110可以容納不同數(shù)目的機殼。舉例來說，特定的機架110可以被配置成容納50個機殼、90個機殼等等。機殼又可以容納多種不同組件，比如裝置112或機架電力單元114。每一個機架110包括一條或更多條數(shù)據(jù)總線、一條或更多條控制總線以及一條或更多條電力總線，從而允許向/從各個裝置112傳送數(shù)據(jù)和控制信息并且允許向各個裝置112傳送電力。每一個機架包括一個或更多機架電力單元114。每一個機架電力單元114接收AC電力，其可以是外部AC電力106或者來自備用發(fā)電機104的AC電力。每一個機架電力單元114將所接收到的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且把所述DC電力提供到與該機架電力單元相同的機架內(nèi)的裝置112。舉例來說，機架電力單元114(1)向機架110(1)中的裝置112(1)提供DC電力，但是不向其他機架(/ )(例如其中/ ^ 2的機架)中的裝置112(/7)提供DC電力。此外，雖然每一個機架110在圖I中被顯示為包括一個機架電力單元114，但是替換地機架110可以包括兩個或更多機架電力單元，其分別向與所述兩個或更多機架電力單元相同的機架內(nèi)的裝置提供DC電力。雖然機架電力單元114被顯示為接收AC電力，但是在替換實施例中，機架電力單元114也接收DC電力輸入。在這樣的實施例中，作為把所接收到的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力的替代(或補充)，機架電力單元將所接收到的DC電力轉(zhuǎn)換成所期望的電壓(例如對于機架110內(nèi)的DC電力總線所期望的電壓，正如下面更加詳細地描述的那樣)。每一個機架電力單元114還包括一個或更多電池組，其充當用于與該機架電力單元114相同的機架中的各個裝置112的無間斷電源(UPS)。在機架電力單元114接收到的AC電力中斷的情況下，該機架電力單元114從所述一個或更多電池組吸取電力以便提供給各個裝置112。因此，如果外部AC電力106被中斷，則機架電力單元114從一個或更多電池組吸取電力以便為各個裝置112提供電力，直到備用發(fā)電機104為機架電力單元114提供AC電力為止。圖2是示出了根據(jù)一個或更多實施例的示例性機架電力單元200的方框圖。機架電力單元200是圖I的機架電力單元114的一個例子。機架電力單元200接收AC電力202，其可以是來自多種來源，比如電站、備用發(fā)電機等等。雖然被顯示為AC電力，但是電力202也可以替換地是DC電力(例如來自提供DC電力的備用發(fā)電機)。正如前面所討論的那樣，可能發(fā)生其中來自一個來源(例如電站)的AC電力202中斷并且在一段時間之后由另一個來源(例如備用發(fā)電機)提供AC電力202的情況。機架電力單元200包括一個或更多電源204以及一個或更多電池組206。機架電力單元200中的電源204的數(shù)目可以不同。舉例來說，出于冗余的原因(例如在其中一個電源204發(fā)生故障的情況下)可以在機架電力單元200中包括多個電源204。此外，雖然電源204和電池組206被分開示出，但是也可以替換地將電源204和電池組206 —起實施為單個組件或單元。電源204分別包括AC/DC轉(zhuǎn)換器208，其接收AC電力202、將所接收到的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力并且把DC電力210提供到與機架電力單元200相同的機架中的各個裝置。DC電力210可以是多種不同電壓當中的任一種，比如12伏特、24伏特、48伏特等等。DC電·力210通過DC電力總線212被提供到與機架電力單元200相同的機架中的各個裝置。與機架電力單元200相同的機架中的每一個裝置都耦合到DC電力總線212。因此，取代把所接收到的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，機架中的每一個裝置通過總線212接收DC電力。可替換地，作為AC/DC轉(zhuǎn)換器208的替代(或補充)，電源204可以分別包括DC電力轉(zhuǎn)換器，其把在電源204處接收到的DC電力轉(zhuǎn)換到針對DC電力總線212所期望的電壓。與機架電力單元200相同的機架中的每一個所述裝置可以簡單地通過總線212把所接收到的DC電力傳遞經(jīng)過所述裝置內(nèi)的各個組件?？商鎿Q地，如果其中一個或更多裝置內(nèi)的一個或更多組件希望有不同的電壓，則所述總線可以增大或減小通過總線212接收到的DC電力。舉例來說，如果某一裝置內(nèi)的各個組件希望有24伏特而DC電力總線212提供12伏特，則可以在所述裝置中包括升壓電力轉(zhuǎn)換器以便在該裝置內(nèi)把12伏特提升到24伏特。作為另一個例子，如果某一裝置內(nèi)的各個組件希望有12伏特而DC電力總線212提供24伏特，則可以在所述裝置中包括降壓轉(zhuǎn)換器以便在該裝置內(nèi)把電壓從24伏特降低到12伏特。類似地，可以在低于各個裝置所期望的DC電壓的水準下在DC電力總線212上提供DC電力，并且每一個裝置可以包括升壓電力轉(zhuǎn)換器以便把DC電力提高到在該裝置內(nèi)所期望的電壓水平。舉例來說，DC電力總線212可以提供11伏特，并且每一個裝置可以包括升壓電力轉(zhuǎn)換器以便在該裝置內(nèi)把11伏特提升到12伏特。在AC電力202中斷的情況下，電池組206通過DC電力總線212向與機架電力單元200相同的機架中的各個裝置提供DC電力210。應(yīng)當提到的是，在這里所討論的基于機架的無間斷電源中，電池組206被放置在與由電池組206供電的裝置相同的機架中(從而與之在物理上緊鄰)。這一物理上的緊鄰性(相對于其中電池組與所供電的裝置更加遠離的環(huán)境)減少了向所述裝置輸送電力時所可能招致的損耗。此外，由于通過DC電力總線212在機架內(nèi)配送電力，因此在從電池組206向機架中的各個裝置提供電力時不需要施行AC與DC電力之間的轉(zhuǎn)換。相反，由于在從電池組206向機架中的各個裝置提供電力時不會經(jīng)歷在AC與DC電力之間進行轉(zhuǎn)換時所可能招致的電力損耗，因此提供電力的效率更高。不需要施行AC與DC電力之間的附加轉(zhuǎn)換完全是受益于電池組206。電池組206處在機架電力單元200內(nèi)，以便在由AC/DC轉(zhuǎn)換器208轉(zhuǎn)換了所接收到的AC電力之后接收DC電力。因此，不需要僅僅為了對電池組206充電而施行從AC電力到DC電力的轉(zhuǎn)換，并且當電池組206向機架中的裝置提供電力時，不需要施行去到AC電力的轉(zhuǎn)換。
電源204還可以通過裝置反饋214的形式從與機架電力單元200相同的機架中的各個裝置接收控制信息。裝置反饋214可以被用來促進電源204和電池組206向各個裝置提供DC電力210的操作，正如下面更加詳細地討論的那樣。電池組206可以是多種不同類型的電池，比如密封鉛酸電池、鋰離子電池等等。電源204還向電池組206提供DC電力216以便對電池組206再充電。電源204還包括電源控制器218，其控制向DC電力總線212提供DC電力210以及還有向電池組206提供DC電力216。每一個電源204可以包括電源控制器218，或者可替換地單個電源控制器218可以控制兩個或更多電源204。電池組206包括電池組控制器220，其控制并且/或者監(jiān)測電池組206中的電池的各個方面，其中包括向DC電力總線212提供DC電力210。每一個電池組206可以包括電池組控制器220，或者可替換地單個電池組控制器220可以控制兩個或更多電池組206。在一個或更多實施例中，DC電力210也被提供為DC電力216以便對電池組206中的電池再充電。在其他實施例中，DC電力216是處于與DC電力210不同的電壓水平的DC電力。舉例來說，AC/DC轉(zhuǎn)換器208可以提供更高電壓水平(例如在400-600伏特的范圍內(nèi))以作為DC 電力216。該更高電壓水平是在把AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力的處理期間所常用的電壓水平。因此，機架電力單元200提供基于機架的無間斷電源。機架電力單元200不需要包括足以為機架電力單元200所處的數(shù)據(jù)中心中的所有裝置供電的電池組206。相反，由于機架電力單元200向與單元200相同的機架中的裝置提供電力，因此機架電力單元200參與向與單元200相同的機架中的裝置提供電力，而不向數(shù)據(jù)中心中的其他裝置提供電力。可以利用單個機殼來實施機架電力單元200，其中電源204和電池組206被包括在該單個機殼中?？商鎿Q地可以在多個機殼上實施機架電力單元200，比如將一個或更多電源204實施在一個或更多機殼中，并且將一個或更多電池組206實施在一個或更多機殼中。電池組206中的電池的數(shù)目和容量以及電池組206的數(shù)目和容量取決于被用來為與機架電力單元200相同的機架中的各個裝置(以及其他機殼中的各個組件)供電的電量。在一個或更多實施例中，這樣的電池和電池組的數(shù)目和容量被確定為使得機架中的各個裝置能夠以預(yù)期的電力使用繼續(xù)操作所期望的時間量。該所期望的時間量也被稱作保持時間(電池組為機架中的各個裝置供電或者保持其操作的時間)。該所期望的時間量例如由機架電力單元200處于其中的數(shù)據(jù)中心的管理員或顧客選擇。所述預(yù)期電力使用例如可以由機架電力單元200處于其中的數(shù)據(jù)中心的管理員或顧客決定，或者可替換地，可以由另一個組件或模塊基于數(shù)據(jù)中心中的各個裝置的操作決定。舉例來說，可以把各個裝置的電力使用作為裝置反饋214提供到電源控制器218，并且電源控制器218可以(例如向數(shù)據(jù)中心的管理員或顧客)提供關(guān)于機架中的各個裝置的預(yù)期電力使用的指示。出于冗余的原因(例如在一個電池組發(fā)生故障的情況下)，還可以在機架電力單元200中包括一個或更多附加電池組。在一個或更多實施例中，DC電力總線212具有多個端口，由機架電力單元200供電的各個計算裝置耦合到這些端口(例如總線212可以具有由各個裝置物理地插入的多個插座，或者可以具有插入到各個裝置的插座的多條電線和插頭)。電源控制器218可以單獨管理這些端口，從而允許由控制器218按照期望接通或關(guān)斷去到特定裝置的DC電力。電源控制器218還可以監(jiān)測在電力端口處消耗的電力，并且可以通過不同方式使用從這一監(jiān)測所獲得的信息，比如確定裝置(從而還有包括機架電力單元200的機架)的平均電力使用、裝置(從而還有包括機架電力單元200的機架的)的峰值電力使用等等。下面將更加詳細地討論能夠使用該監(jiān)測信息的方式。應(yīng)當提到的是，電池組206的數(shù)目和容量可以根據(jù)各個機架的電力使用而逐機架地有所不同。由于電池組206的數(shù)目和容量可以不同，因此機架電力單元200可以配備有適當數(shù)目的電池組以便為與機架電力單元200相同的機架內(nèi)的各個裝置供電。剩余或擱淺電力(其指的是可以由電池組206提供但是未被使用的電力，例如在AC電力202中斷的情況下未被使用)的數(shù)量可以被減少，這是因為機架電力單元200配備有對應(yīng)于特定機架的電力使用的適當數(shù)目和容量的電池組210。在一個或更多實施例中，電源控制器218接收來自電池組控制器220的控制信息 222。電池組控制器220監(jiān)測電池組206的充電水平，并且控制信息222可以包括關(guān)于電池組206的充電水平的指示。當電池組206的充電水平低于完全充電(或者至少比完全充電小一定閾值數(shù)量)時，電源控制器218向電池組206提供DC電力216以便對電池組206再充電。電池組控制器220包括電池再充電電路，其接收DC電力216并且對電池組206中的電池再充電。電源控制器218可以被配置成在特定時間提供DC電力216以便對電池組206再充電，比如在由機架電力單元200供電的裝置的當前使用較低時(例如低于臨界電力閾值數(shù)量)。所述臨界電力閾值可以是基于電源204所能提供的峰值電力，例如比電源204所能提供的峰值電力小某一固定或相對數(shù)量，或者可替換地其可以是基于其他數(shù)值?？梢酝ㄟ^不同方式確定當前使用，并且其可以是基于機架的平均電力使用、機架的峰值電力使用等等。舉例來說，可以在當前電力使用小于臨界電力閾值時提供DC電力216以便對電池組206再充電。此外，電源控制器218可以被配置成至少部分地基于電池組206的當前充電水平確定電池再充電速率。因此，電源控制器218可以在電池組206具有較低充電水平時(例如小于臨界閾值充電水平)或者在電池組206具有較高充電水平時(例如大于或等于臨界閾值充電水平)對電池組206更加積極地再充電。舉例來說，假設(shè)希望電池組206能夠在外部AC電力中斷的情況下提供I分鐘的電力。如果電池組206的充電水平不再允許其提供I分鐘的電力(例如小于臨界閾值充電水平)，則電源控制器218向一個或更多裝置發(fā)送信號以便節(jié)制其性能，從而使得在把輸入電力保持在臨界電力閾值或者低于臨界電力閾值的同時可以對電池積極地再充電。后面將將更加詳細地討論對裝置的性能進行節(jié)制。但是如果電池組206被部分地充電并且其充電水平足以提供I分鐘的電力(例如大于或等于臨界閾值充電水平)，則電源控制器218可以在保持電力使用小于臨界電力閾值數(shù)量的同時提供DC電力216以便在較低速率下對電池組206再充電。取決于服務(wù)水平協(xié)定要求，當電池充電水平不足以提供I分鐘的備用時不可對裝置進行節(jié)制。在這種操作模式下，例如當輸入電力大于或等于臨界電力閾值時不對電池充電，并且只有當輸入電力小于或等于臨界電力閾值時才在有限速率下對其再充電。電源控制器218還可以被配置成響應(yīng)于特定事件而提供(或者不提供)DC電力216以便對電池組206再充電。舉例來說，電源控制器218可以監(jiān)測電池組206的溫度。電池組控制器220可以向電源控制器218提供當前溫度，或者可替換地溫度計組件(未示出)可以向電源控制器218提供當前溫度。如果電池組206的溫度超出一定閾值溫度(其可以例如基于電池組206中的電池的類型而不同)，則電源控制器可以停止(或者不開始)提供DC電力216以便對電池組再充電，直到溫度下降為止(例如低于所述閾值溫度)。此外，基于機架的無間斷電源允許容易地將附加的電池組206添加到機架電力單元200。如果希望有附加的保持電力，則可以容易地將附加的電池組添加到機架電力單元200，比如將帶有附加電池組的一個或更多附加機殼插入到包括單元200的機架中。可以在不改動包括單元200的數(shù)據(jù)中心的操作的情況下添加附加的機殼，并且不需要將各個單獨的裝置斷電。舉例來說，假設(shè)會出現(xiàn)其中機架首先具有5KW (千瓦)的電力使用的情況，因此機架電力單元200包括足以提供所期望的時間段的5KW電力的電池組206。繼續(xù)這一例子，假設(shè)對于機架中的一個或更多裝置的利用率提高，從而導(dǎo)致該機架具有IOKW的電力使用?？梢酝ㄟ^(例如在一個或更多附加機殼中)添加足夠的電池組206容易地擴展機架電力單元200，從而使得單元200提供所期望的時間段的IOKW電力。可以通過預(yù)期電力使用的增加(例如如果數(shù)據(jù)中心的管理員知曉電力使用的預(yù)期增加的話)對單元200施行所述擴展，或者可以在檢測到電力使用的增加時施行所述擴展。還可以在無需將機架電力單元200和/ 或機架中的裝置斷電的情況下施行這一擴展。類似地，可以從機架電力單元200容易地移除電池組206?？梢栽跈C架仍然被供電并且機架中的裝置仍然在運行的同時移除電池組206。如果(例如由包括機架電力單元200的數(shù)據(jù)中心的管理員或用戶)確定在機架電力單元200中有過多的電池容量，則可以從機架電力單元200移除一個或更多電池組206。這例如可以通過從機殼中移除電池組或者移除電池組的機殼而實現(xiàn)。如果希望的話隨后可以把這些所移除的電池組使用在另一個機架的另一個機架電力單元200中。可以容易地從機架移除和/或更換(例如用替換機架電力單元200換出)機架電力單元200。這樣就允許替換機架電力單元200 (例如在所述電力單元中發(fā)生組件故障的情況下，或者在管理員或顧客希望把新的電池技術(shù)添加到數(shù)據(jù)中心的情況下)、容易地在機架電力單元200上施行維護等等。在其中利用多個機殼實施機架電力單元200的情況中，可以容易地單獨移除和/或更換這樣的機殼。舉例來說，特定機殼可以包括一個或更多電池組206，并且可以通過簡單地拉出該特定機殼并且在其位置處插入替換機殼從而容易地用不同的機殼來替換該特定機殼。包括一個或更多電池組206的機殼是可熱插拔的，從而可以在機架仍然被供電并且機架中的裝置仍然在運行的同時移除及添加機殼。包括一個或更多電源204的機殼也可以是可熱插拔的，這是假設(shè)在機架中有一個或更多其他機殼具有一個或更多電源204和/或一個或更多電池組206以便在DC電力總線212上提供由被移除的機殼所失去的電力。還應(yīng)當提到的是，機架的電力使用常常是基于機架中的各個裝置的預(yù)期峰值使用來確定的。機架中的各個裝置的預(yù)期峰值使用指的是在任何給定時間組合的機架中的各種裝置的預(yù)期峰值使用，而不是任何給定時間的每一個裝置的單獨的預(yù)期峰值使用。在給定可以包括在機架中的裝置的數(shù)目的情況下，機架中的各個裝置的該預(yù)期峰值使用通常小于各個單獨裝置的組合預(yù)期峰值使用，這是因為在任何給定時間不太可能出現(xiàn)機架中的所有裝置都操作在預(yù)期峰值使用下的情況?？梢酝ㄟ^不同方式來確定機架中的各個裝置的該預(yù)期峰值使用，比如基于測試機架中的各個裝置的結(jié)果、基于觀察機架中的各個裝置(或者類似機架中的類似裝置)的操作等等。由于機架中的各個裝置的預(yù)期峰值使用通常小于各個單獨裝置的組合預(yù)期峰值使用，因此電池組206的數(shù)目和容量可以少于根據(jù)各個單獨裝置的組合預(yù)期峰值使用來選擇電池組206的數(shù)目和容量的情況。由于這樣做會減少電池組的數(shù)目和容量，因此也會降低機架電力單元200的成本(例如與機架中的每一個裝置具有其自身的電池的情況相比)。在停電的情況下，電池組206向與機架電力單元200相同的機架中的各個裝置提供電力。在停電發(fā)生之后的某一點，AC電力202的供應(yīng)恢復(fù)(不管是來自外部電源還是來自備用發(fā)電機)，此時電源204恢復(fù)提供DC電力210并且電池組206停止提供DC電力210?？梢杂呻娫纯刂破?18和/或電池組控制器220通過多種傳統(tǒng)方式識別出AC電力恢復(fù)(從而電池組206停止提供DC電力210)的這一點。應(yīng)當提到的是，由于AC電力202被提供到電源204，但又由電池組206向DC電力總線212提供DC電力，因此可以在無需把AC電力202同步到電池組206所提供的電力的情況下停止由電池組206提供DC電力210。如果電池組206要提供AC電力并且隨后將其 轉(zhuǎn)換成DC電力以供數(shù)據(jù)中心中的裝置使用，則將通過施行頻率匹配或相位匹配把接收自外部電源或備用發(fā)電機的AC電力同步到電池組所提供的AC電力。這一同步要花費時間，從而將延長由電池組206負責為機架中的裝置供電的時間段。因此，通過令電池組206向DC電力總線212提供DC電力，則不需要施行所述同步，并且可以縮短由電池組206負責為機架中的裝置供電的時間段。由于這樣會減少電池組的數(shù)目和/或容量，因此也會降低機架電力單元200的成本。此外，在一個或更多實施例中，電池組控制器220被配置成促進DC電力總線212上的電力平滑?？赡軙霈F(xiàn)其中在與機架電力單元200相同的機架中的一個或更多裝置的電力使用中存在峰值的情況，并且該峰值導(dǎo)致超出電源204的容量(電源204無法提供所期望的電力)。這樣的峰值的持續(xù)時間常常較短(例如大約幾秒鐘)。電池組控制器220被配置成在這些時間期間從電池組206向DC電力總線212提供DC電力210，從而與電源204提供DC電力210同時提供DC電力210。因此電池組206可以有效地吸收電力使用峰值，從而允許由機架電力單元200供電的裝置所吸取的平均電流保持近似平坦或不變。這樣就允許把更多的裝置包括在與機架電力單元200相同的機架中，這是因為電源204的容量可以被用來在其正常操作期間為機架中的裝置供電，并且不需要被保留用于所述電力使用峰值。這樣就允許把更多裝置放置在機架中，從而允許把更多裝置包括在所述機架駐留其中的數(shù)據(jù)中心中。應(yīng)當提到的是,在這樣的情況下，電池組206在沒有AC電力202的任何中斷的情況下提供DC電力210。可以通過多種不同方式識別出超出電源204的容量的峰值電力使用。在一個或更多實施例中，電源控制器218監(jiān)測與電源204相關(guān)的各項指標當中的一項或更多項，以便確定峰值電力使用何時超出電源204的容量。舉例來說，電源控制器218可以例如通過使用串聯(lián)電阻器或感應(yīng)環(huán)路來監(jiān)測AC電力202的輸入電流。作為另一個例子，電源控制器218可以例如通過使用串聯(lián)電阻器、感應(yīng)環(huán)路或者監(jiān)測輸出FET (場效應(yīng)晶體管)兩端的電壓降來監(jiān)測電源204的輸出電流(DC電力210和DC電力216)。作為另一個例子，電源控制器218可以監(jiān)測電源204的輸出整流器的開關(guān)頻率(例如更高的占空比表明更高的電力使用)。所述各項指標當中的一項或更多項可以被用來識別通過DC電力總線212接收電力的各個裝置的電力使用。圖3是示出了根據(jù)一個或更多實施例的使用電池組來進行電力平滑的示例性處理300的流程圖。處理300由電源控制器實施，比如圖2的電源控制器218，并且可以用軟件、固件、硬件或其組合來實施。處理300被顯示為步驟集合，并且不限于針對施行各個步驟的操作所示出的順序。處理300是使用電池組來進行電力平滑的示例性處理；關(guān)于使用電池組來進行電力平滑的附加討論被參照不同附圖包括在此。在處理300中，對電源進行監(jiān)測(步驟302)。這一監(jiān)測可以是監(jiān)測如前面所討論的關(guān)于電源(例如電源204)的各項指標當中的一項或更多項。處理300基于電源輸出電流是否超出一定閾值數(shù)量而繼續(xù)(步驟304)。該電源輸出電流表明通過DC電力總線(例如圖I的DC電力總線212)接收電力的裝置的電力使用。所述閾值數(shù)量是與電源的容量接近(或可替換地相等)的電力使用。該閾值數(shù)量可以是固定數(shù)量(例如比電源的容量小20安培)或者是相對數(shù)量(例如比電源的容量小10%)?！τ陔娫吹谋O(jiān)測在整個處理300期間持續(xù)。如果電源輸出電流在步驟302中沒有超出閾值數(shù)量，則在不采取附加動作的情況下繼續(xù)監(jiān)測電源。但是如果電源輸出電流在步驟302中確實超出閾值數(shù)量，則接通或者以其他方式激活(步驟306)電池組(例如圖2的電池組206)。此外，電池組的輸出電壓被匹配為比DC電力總線小一定閾值數(shù)量的電壓。該閾值數(shù)量可以是固定數(shù)量(例如比DC電力總線的電壓小I. 5伏特)，或者是相對數(shù)量(例如比DC電力總線的電壓小5%)。隨后把電池組的輸出電壓增大特定數(shù)量(步驟308)。該特定數(shù)量可以是固定數(shù)量(例如O. 5伏特),或者可替換地是相對數(shù)量(例如電池組的當前輸出電壓的O. 5%或者DC電力總線的電壓的O. 5%)ο隨后檢查電源輸出電流是否仍然超出閾值數(shù)量(步驟310)。步驟310中的該閾值數(shù)量是與用在步驟304中的相同的閾值數(shù)量。如果電源輸出電流在步驟310中仍然超出閾值數(shù)量，則處理300返回步驟308，其中將電池組的輸出電壓再次增大特定數(shù)量。但是如果電源輸出電流在步驟310中沒有超出閾值數(shù)量，則檢查電源輸出電流是否超出閾值數(shù)量減去再充電電量(步驟312)。步驟312中的該閾值數(shù)量是與用在步驟304和310中的相同的閾值數(shù)量。再充電電量是被提供到電池組以便對電池組再充電的電流數(shù)量(例如作為圖2的DC電力216)。如果電源輸出電流在步驟312中超出閾值數(shù)量減去再充電電量，則處理300返回步驟308，其中將電池組的輸出電壓再次增大特定數(shù)量。但是如果電源輸出電流在步驟312中沒有超出閾值數(shù)量減去再充電電量，則把電池組輸出減小特定數(shù)量(步驟314)。該特定數(shù)量可以是固定或相對數(shù)量，這方面與用在步驟308中的特定數(shù)量類似。此外，步驟314中的該特定數(shù)量可以是與用在步驟308中的相同或不同的數(shù)量。隨后檢查電源輸出電流是否超出閾值數(shù)量減去再充電電量(步驟316)。該檢查與步驟312中所做的檢查相同。如果電源輸出電流在步驟316中超出閾值數(shù)量，則處理300返回步驟308，其中將電池組的輸出電壓再次增大特定數(shù)量。但是如果電源輸出電流在步驟316中沒有超出閾值數(shù)量減去再充電電量，則檢查電池組輸出是否大于DC電力總線的電壓減去閾值數(shù)量(步驟318)。該閾值數(shù)量可以是固定數(shù)量或相對數(shù)量，這方面與步驟306中的閾值數(shù)量類似。此外，步驟318中的該閾值數(shù)量可以是與用在步驟306中的相同或不同的數(shù)量。如果電池組輸出不大于DC電力總線的電壓減去閾值數(shù)量，則處理300返回步驟312以便檢查電源輸出電流是否超出閾值數(shù)量減去再充電電量。但是如果電池組輸出大于DC電力總線的電壓減去閾值數(shù)量，則關(guān)斷或者以其他方式停用電池組(步驟320)。在步驟320中關(guān)斷或者以其他方式停用電池組之后，處理300可選地返回到繼續(xù)在步驟302中監(jiān)測電源?；氐綀D2，機架電力單元200從而幫助DC電力總線212上的電力平滑。在這些峰值使用時間期間，處于其電力使用峰值的一個或多個裝置可以接收到其所期望的電力并且繼續(xù)按照其所期望的那樣操作。不需要由于缺少電力而削減或節(jié)制所述裝置的性能。此外，電源204不需要被配置成在這些峰值使用時間期間提供所有的電力，而是可以在這些峰值使用時間期間依賴于電池組206。在一個或更多實施例中，可能會出現(xiàn)其中機架電力單元200幫助DC電力總線212 上的電力平滑但是沒有提供足以完全適應(yīng)峰值使用的電力的情況。例如可能會出現(xiàn)這樣的情況電池組206的充電水平不足以提供用于峰值使用的電力，由于電池組206小于閾值充電水平(例如小于足以獲得所期望的保持時間的充電水平)因此電源控制器218決定不平滑(或者繼續(xù)平滑)峰值使用等等。電池組控制器220可以監(jiān)測并且向電源控制器218通知這樣的情況。在所述情況中，電源控制器218可以利用多種不同技術(shù)減少機架中的電力使用。其中一種這樣的技術(shù)被稱作節(jié)制，其降低裝置的性能并且與此同時減少裝置的電力消耗。電源控制器218向一個或更多裝置發(fā)送信號(例如通過機架中的控制總線)，從而表明所述一個或更多裝置將節(jié)制其性能。這些裝置被配置成按照不同方式節(jié)制其性能，比如減少去到某一組件(例如處理器)的電力、關(guān)停某一組件(例如關(guān)停多個處理器核心當中的一個)、減慢某一組件的操作(例如降低處理器的時鐘速度或者盤驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)速度)等等。當不再希望減少機架中的電力使用時，電源控制器218向所述一個或更多裝置表明(例如通過在機架中的控制總線上發(fā)送信號和/或去除機架中的控制總線上的信號)所述裝置將不再節(jié)制其性能。電源控制器218還可以被配置成響應(yīng)于其他事件來施行裝置節(jié)制。在一個或更多實施例中，電池組206會隨著其使用壽命而損失容量。舉例來說，電池組206可能預(yù)期被使用5年，但是也被預(yù)期在所述5年的末尾所保有的充電水平僅為電池組206在所述5年的開頭所可能保有的充電水平的80%。電源控制器218可以被配置成隨著電池組206的使用壽命施行裝置節(jié)制以便減少機架中的各個裝置的電力消耗，并且從而允許電池組206的保持時間仍然是相同的。電源控制器218可以響應(yīng)于AC電力202的中斷、在電池組206正向DC電力總線212提供電力時等等施行該裝置節(jié)制。電源控制器218可以被配置成對之做出響應(yīng)而施行裝置節(jié)制的另一個事件是電池組206的容量的任何其他減少。除了隨著其使用壽命損失容量之外，電池組的容量減少可能響應(yīng)于其他事件而發(fā)生，比如某一電池組206的故障?；氐綀DI，在不同的機架中使用不同的機架電力單元114。這些不同的機架電力單元114可以按照相同的方式被配置(例如具有相同數(shù)目的電池組)，或者可替換地可以被不同地配置。數(shù)據(jù)中心102的不同用戶(比如不同的公司或者相同公司內(nèi)的不同業(yè)務(wù)單位)被指派不同的機架110，并且能夠選擇其自身的機架電力單元114的配置。這些不同的公司或業(yè)務(wù)單位從而可以具有不同的UPS配置，盡管其裝置處在相同的數(shù)據(jù)中心102中。這些不同的UPS配置可以允許不同的保持時間、不同的再充電速率等等。舉例來說，第一業(yè)務(wù)單位可能希望具有足以在外部AC電力106的電力中斷與備用發(fā)電機104變?yōu)樵诰€之間的時間段期間為其機架中的各個裝置供電的電池電力，并且相應(yīng)地其機架電力單元114將具有足以提供該電力的電池組。第二業(yè)務(wù)單位可能希望具有足以在峰值電力使用時間期間提供一定電力平滑的電力，但是不涉及外部AC電力106的電力中斷。相應(yīng)地，該第二業(yè)務(wù)單位的機架電力單元114將具有足以提供該電力平滑能力的電池組。第二業(yè)務(wù)單位在外部AC電力106的電力中斷的情況下將不具有電池電力，但是也將不會有購買并維護電池組以便在外部AC電力106的電力中斷的情況下提供電池電力的成本。第三業(yè)務(wù)單位可能完全沒有興趣在任何電池上花錢，因此其機架電力單元114將不具有電池組。
繼續(xù)該例，所有三個業(yè)務(wù)單位都在相同的數(shù)據(jù)中心102中具有機架110，但是其具有被不同地配置的機架電力單元114。在外部AC電力106的電力中斷的情況下，第一業(yè)務(wù)單位的裝置將繼續(xù)在電池電力上運行，但是第二和第三業(yè)務(wù)單位的裝置將由于缺乏電池電力而關(guān)停。但是當備用發(fā)電機104在線并且提供AC電力時，第一業(yè)務(wù)單位的裝置將支持來自備用發(fā)電機104的AC電力而停止運行在電池電力上，第二和第三業(yè)務(wù)單位的裝置將重啟并且恢復(fù)運行在來自備用發(fā)電機104的AC電力上。通過允許數(shù)據(jù)中心102的不同用戶選擇其自身的機架電力單元114的配置還允許數(shù)據(jù)中心102的用戶確定其對于其機架電力單元的電池組所期望的容量數(shù)量。該容量指的是所述電池組可以為該機架中的裝置提供的電力數(shù)量。在外部AC電力106的電力中斷的情況下，如果電池組的容量被超出，則包括這些電池組的機架電力單元可能會關(guān)停，從而導(dǎo)致包括該機架電力單元的機架中的裝置失去電力。某些用戶可能希望對于其電池組具有一定數(shù)量的多余容量，而其他用戶則不這么希望。舉例來說，第一業(yè)務(wù)單位可能希望具有比其峰值電力使用超出10%的電池組容量，因此其機架電力單元114將具有足以提供該容量的電池組。第二業(yè)務(wù)單位可能希望具有比其平均電力使用超出10%的電池組容量，因此其機架電力單元114將具有足以提供該容量的電池組。因此，第二業(yè)務(wù)單位在電池組上將不會花那么多錢，因為其容量決策是基于平均電力使用而不是峰值電力使用。在外部AC電力106的電力中斷的情況下，如果第二業(yè)務(wù)單位的各個裝置將比其平均電力使用超出多于10%，則第二業(yè)務(wù)單位的機架電力單元114將關(guān)停，并且第二業(yè)務(wù)單位的各個裝置將由于缺少電池電力而關(guān)停(或者可替換地將采取其他補救動作，比如對第二業(yè)務(wù)單位的各個裝置進行節(jié)制)。但是第一業(yè)務(wù)單位的各個裝置將繼續(xù)操作，這是假設(shè)第一業(yè)務(wù)單位的各個裝置沒有比其峰值電力使用超出多于10%。類似地，數(shù)據(jù)中心102的不同用戶可以選擇由電源控制器(例如圖2的控制器218)使用的再充電速率，以便對其機架電力單元的電池組再充電。電源控制器可以被配置成在不同速率下對各個電池組再充電，其中更快的速率更加快速地對電池組再充電但是利用更多電力，更慢的速率對電池組的再充電沒有那么快但是利用更少電力。電源控制器用來對電池組再充電的電力越多，可用于提供給機架中的各個裝置112的電力就越少。相應(yīng)地，如果電源控制器被配置成以更快速率對電池組再充電，則在電池組再充電的同時電源控制器減少其通過機架中的DC電力總線提供給各個裝置的電力。電源控制器可以通過不同方式減少其提供給各個裝置的電力，比如使用前面所討論的裝置節(jié)制、關(guān)斷前面所討論的端口
坐坐寸寸ο可替換地，取代減少其提供給機架110中的各個裝置的電力，數(shù)據(jù)中心102可以被配置成向機架110提供附加的AC電力。因此，電源控制器可以被配置成在更快速率下對電池組再充電，并且同時在電池組再充電時不減少其提供給各個裝置112的電力。但是由于數(shù)據(jù)中心102的用戶通常是基于其所使用的AC電力的數(shù)量來付費的，因此通過向機架110提供該附加AC電力會增加用戶的成本。不管電源控制器的配置方式如何，不同機架110的機架電力單元114中的電源控制器可以被不同地配置。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)中心102的各個單獨的用戶能夠關(guān)于將以多快的速度對其機架中的電池組再充電以及在電池的再充電期間是否減少去到其機架中的各個裝置的電力做出其自己的決定，并且相應(yīng)地配置機架電力單元。
這里所討論的基于機架的無間斷電源還促進用于建立及填充數(shù)據(jù)中心102的按程收費(pay as you go)模型。在把裝置112添加到數(shù)據(jù)中心102時(并且如前面所討論的那樣基于數(shù)據(jù)中心102的用戶的期望)把機架電力單元和包括在其中的電池組添加到數(shù)據(jù)中心102。舉例來說，假設(shè)數(shù)據(jù)中心102包括50個機架，每一個機架能夠容納88個裝置112，則數(shù)據(jù)中心102可以容納多達4400個裝置112。取代提供足以為4400個裝置提供電力的電池組，可以在利用裝置112填充數(shù)據(jù)中心102時添加機架電力單元(或者可以添加具有電池組的機殼)。舉例來說，如果數(shù)據(jù)中心102在第一個月的運營期間僅僅具有一個機架中的60個裝置，則可以將用以為所述60個裝置提供電力的一個或更多機架電力單元添加到所述一個機架。相應(yīng)地，用以為附加的裝置112 (多達4340個裝置112)供電的附加的機架電力單元和電池組的開銷可以被推遲到這些裝置112實際被添加到數(shù)據(jù)中心102為止。此外，在一個或更多實施例中，一個或更多機架110 (例如向數(shù)據(jù)中心102的管理員)提供關(guān)于所述機架中的各個裝置112和機架電力單元114的當前使用或健康狀況的反饋。該反饋可以由機架110的反饋模塊提供，所述反饋模塊可以是機架110的單獨組件，或者可替換地可以被合并到另一個組件(例如機架電力單元114)中。該使用或健康狀況反饋可以是表明機架中的各個裝置112的當前電力使用、機架中的各個裝置112的平均電力使用以及各個機架電力單元114中的電池組的當前充電水平等等的信息。這樣的信息可以從機架電力單元114 (例如從圖2的電源控制器218)獲得，或者可替換地可以從機架110的另一個組件或模塊獲得?？梢园凑斩喾N不同方式來使用該使用或健康狀況信息。舉例來說，可以在數(shù)據(jù)中心102處顯示或者以其他方式呈現(xiàn)關(guān)于每一個機架110中的各個電池組的當前充電水平的指示。作為另一個例子，機架110中的電池組的容量和機架中的各個裝置112的平均電力使用可以被用來確定機架110中的各個電池組的當前保持時間?？梢詫⒃摦斍氨３謺r間顯示給數(shù)據(jù)中心102的管理員，從而允許所述管理員確定是否應(yīng)當將附加的電池組添加到機架110、是否可以從機架110移除電池組等等。該當前保持時間還可以由反饋模塊分析，并且在當前保持時間落到一定閾值數(shù)量(其針對每一個機架110可以被配置到不同數(shù)值)以下時顯示或者以其他方式呈現(xiàn)一則通知。應(yīng)當提到的是，通過在不同的機架110中具有不同的機架電力單元114，在特定機架電力單元114發(fā)生故障的情況下，與故障機架電力單元114相同的機架110中的裝置會受到影響。舉例來說，如果某一機架電力單元114中的電池組發(fā)生故障，則在外部AC電力106中斷的情況下，與該機架電力單元114相同的機架110中的裝置將不會由所述電池組供電。但是其他機架110中的裝置將仍然由所述其他機架110的機架電力單元114中的電池組供電。相對于針對整個數(shù)據(jù)中心設(shè)計的UPS，這里所討論的基于機架的無間斷電源促進按照多種不同方式為數(shù)據(jù)中心中的各個裝置提供UPS。取代針對整個數(shù)據(jù)中心使用大型的定制電池，基于機架的無間斷電源可以采用較小的更加常見的電池。由于這些電池不是定制的，因此其成本通常低于定制電池。此外，正如前面所討論的那樣，可以在希望有電池所提供的容量時才招致這些電池的成本。此外,各種組件(比如電池組和電源)可以被設(shè)計并建立成適應(yīng)較低電壓，這是因為其管理機架內(nèi)的裝置而不是數(shù)據(jù)中心內(nèi)的所有裝置。舉例來說，針對整個數(shù)據(jù)中心設(shè)計的UPS可能管理以兆瓦計的電力，而機架則通?？赡芄芾硎呋蚨叩碾娏Α?br> ·
此外，由于在每一個機架110處知道外部AC電力106的中斷，因此這里所討論的基于機架的無間斷電源促進為數(shù)據(jù)中心中的各個裝置提供UPS。每一個機架電力單元114可以至少部分地基于知道外部AC電力106的中斷以多種方式做出響應(yīng)，這是因為每一個機架電力單元114 (以丟失外部AC電力106的形式)接收到關(guān)于外部AC電力106中斷的指示。此外，機架110、裝置112和機架電力單元114可以被設(shè)計并建立成知道某一個裝置或機架電力單元的故障可能會影響相同機架110中的各個裝置和機架電力單元，但是不會影響其他機架110中的裝置和機架電力單元。因此，由于故障不會影響整個數(shù)據(jù)中心102，從而不需要包括各種幾余和多余各量。相對于針對單獨服務(wù)器的UPS，這里所討論的基于機架的無間斷電源通過多種不同方式促進為數(shù)據(jù)中心中的各個裝置提供UPS?；跈C架的無間斷電源促進為數(shù)據(jù)中心中的各個裝置提供UPS的一種方式在于可以在多個裝置上平均峰值使用。相應(yīng)地，機架電力單元114可以被設(shè)計成適應(yīng)在不同時間發(fā)生的來自各個裝置112的峰值使用。舉例來說，機架電力單元114可以被設(shè)計成假設(shè)所有裝置112不會同時經(jīng)歷峰值使用。因此，機架電力單元114中的電池組可以具有足以在一個或幾個裝置112的同時峰值使用期間提供電力的容量，而不是具有足以在所有裝置112的同時峰值使用期間提供電力的容量。此外，這里所討論的基于機架的無間斷電源通過降低在獲得電池組方面招致的成本而促進為數(shù)據(jù)中心中的各個裝置提供UPS?？梢员苊舛ㄖ齐姵?，并且電池不需要對于機架Iio超出規(guī)格，這是因為可以基于對于整個機架110中的各個裝置112所期望的容量來選擇電池。舉例來說，如果將要把電池組放置在裝置112中，可能會出現(xiàn)其中所述電池組將是定制的或者具有大于針對該裝置112所真實期望的容量的情況。這樣的定制電池或大于所期望的容量的情況會增加為該裝置提供電池組的成本。此外，這里所討論的基于機架的無間斷電源通過簡化對數(shù)據(jù)中心102的管理而促進為數(shù)據(jù)中心中的各個裝置提供UPS?？梢园严嗤愋偷亩鄠€裝置112 (例如服務(wù)器)安裝在相同或不同的機架110中。盡管對于所述相同的服務(wù)器希望有不同的UPS但是仍然可以使用這些相同的服務(wù)器，這是因為UPS是在機架層級被管理的。舉例來說，可以在數(shù)據(jù)中心102中整理并安裝125臺相同類型的服務(wù)器(其例如具有相同的配置和相同的庫存單元(SKU))，即使其中一些所述服務(wù)器可能不受數(shù)據(jù)中心102中的電池組支持同時其他服務(wù)器受到電池組支持、其中一些所述服務(wù)器可以在數(shù)據(jù)中心102中具有以不同速率支持對其再充電的電池組等等。圖4是示出了根據(jù)一個或更多實施例的利用基于機架的無間斷電源操作數(shù)據(jù)中心的示例性處理400的流程圖。處理400由機架電力單元實施，比如圖2的機架電力單元200，并且可以用軟件、固件、硬件或其組合來實施。處理400被顯示為步驟集合，并且不限于針對施行各個步驟的操作所示出的順序。處理400是利用基于機架的無間斷電源操作數(shù)據(jù)中心的示例性處理；關(guān)于利用基于機架的無間斷電源操作數(shù)據(jù)中心的附加討論被參照不同附圖包括在此。在處理400中，利用接收自外部來源的AC電力對機架中的裝置進行供電(步驟402)。該外部來源可以是如前面所討論的多種不同的傳統(tǒng)外部來源。通過如前面所討論的一個或更多電源將所述AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力?！?br> 檢查是否超出機架的峰值電力(步驟404)。這例如可以是檢查是否超出電源的容量，或者檢查機架中的裝置的電力使用是否超出與電源的容量接近的一定閾值數(shù)量(正如前面關(guān)于圖3的步驟304所討論的那樣)。如果沒有超出機架峰值電力，則處理400在不采取附加動作的情況下返回步驟402。但是如果超出機架峰值電力，則從機架中的UPS針對所述峰值提供剩余電力(步驟406)。該UPS是實施處理400的機架電力單元，并且該剩余電力由實施處理400的機架電力單元中的電池組提供，前面參照圖3描述了這方面的一個例子的附加細節(jié)。此外，檢查是否有電力中斷(步驟408)。正如前面所討論的那樣，對于電力中斷存在多種不同原因。如果沒有電力中斷，則處理400在不采取附加動作的情況下返回步驟402。但是如果有電力中斷，則啟動備用發(fā)電機(步驟410)。該備用發(fā)電機例如可以是柴油或汽油發(fā)電機，正如前面所討論的那樣。在啟動備用發(fā)電機的同時，利用機架中的UPS為機架內(nèi)的裝置供電(步驟412)。該UPS是實施處理400的機架電力單元，并且所述電力由實施處理400的機架電力單元中的電池組提供。還檢查備用發(fā)電機是否在線從而能夠為機架中的裝置提供電力(步驟414)。繼續(xù)利用機架中的UPS為機架內(nèi)的裝置供電，直到備用發(fā)電機在線為止。當備用發(fā)電機在線時，由備用發(fā)電機為機架中的裝置供電(416)，并且通常不再需要由UPS供電。但是檢查是否超出機架的峰值電力(步驟418)，這類似于步驟404，其不同之處在于在步驟418中正從備用發(fā)電機接收AC電力(而不是步驟404中的外部來源)。如果沒有超出機架峰值電力，則處理400在不采取附加動作的情況下返回步驟416。但是如果超出機架峰值電力，則從機架中的UPS針對所述峰值提供剩余電力(步驟420)。該UPS是實施處理400的機架電力單元，并且該剩余電力由實施處理400的機架電力單元中的電池組提供，前面參照圖3描述了這方面的一個例子的附加細節(jié)。此外，檢查來自外部來源的電力是否已恢復(fù)(步驟422)。利用備用發(fā)電機(以及可選地在步驟420中的UPS)繼續(xù)為機架內(nèi)的裝置供電，直到來自外部來源的電力恢復(fù)為止。如果來自外部來源的電力已恢復(fù)，則把機架從由備用發(fā)電機供電切換到由外部來源供電(步驟424 )。備用發(fā)電機被關(guān)停或斷電(步驟426 )，并且處理400返回步驟402，其中機架中的裝置由接收自外部來源的AC電力供電。在把AC電力從備用發(fā)電機切換到外部來源期間可以停止步驟420中的從UPS提供剩余電力(并且可選地在步驟406中恢復(fù))，或者可替換地在把AC電力從備用發(fā)電機切換到外部來源期間可以繼續(xù)步驟420中的從UPS提供剩余電力。圖5是示出了根據(jù)一個或更多實施例的機架電力單元的操作的示例性狀態(tài)圖500。所述機架電力單元例如是圖2的機架電力單元200。最初在狀態(tài)502中，接收AC電力并且將其轉(zhuǎn)換成DC電力，并且所述DC電力被輸出到機架DC電力總線(例如圖2的總線212)。除非有AC電力中斷或者超出機架的峰值電力，否則機架電力單元保持在狀態(tài)502中。雖然在狀態(tài)圖500中提到了機架的峰值電力，但是應(yīng)當認識到也可以替換地使用其他數(shù)值，比如比機架的預(yù)期峰值使用少某一固定或相對數(shù)量的閾值。當處于狀態(tài)502中時，如果沒有AC電力中斷而是超出機架的峰值電力，則機架電力單元過渡到狀態(tài)504。在狀態(tài)504中，接收AC電力并且將其轉(zhuǎn)換成DC電力，并且所述DC電力被輸出到機架DC電力總線。此外，電池電力也被輸出到機架DC電力總線。除非有AC·電力中斷或者直到不再超出機架的峰值電力為止，否則機架電力單元保持在狀態(tài)504中。如果不再超出機架的峰值電力并且沒有AC電力中斷，則機架電力單元過渡到狀態(tài)502。當處于狀態(tài)502或504中時，如果有AC電力中斷，則機架電力單元過渡到狀態(tài)506。在狀態(tài)506中，電池電力被輸出到機架DC電力總線。機架電力單元保持在狀態(tài)504中，直到不再有AC電力中斷為止(不管是由于解決了 AC電力中斷的原因還是備用發(fā)電機在線)，此時機架電力單元過渡到狀態(tài)502?？商鎿Q地，如果機架電力單元從狀態(tài)504過渡到狀態(tài)506，則機架電力單元可以過渡回到狀態(tài)504而不是狀態(tài)502。圖6示出了根據(jù)一個或更多實施例的可以被配置成實施基于機架的無間斷電源的示例性計算裝置600。計算裝置600例如可以是圖2的電源控制器218或電池組控制器220。計算裝置600也可以是圖I的裝置112。計算裝置600包括一個或更多處理器或者處理單元602、一個或更多計算機可讀介質(zhì)604 (其可以包括一個或更多存儲器和/或存儲組件606)、一個或更多輸入/輸出(I/O)裝置608以及允許各個組件和裝置彼此通信的總線610。計算機可讀介質(zhì)604以及/或者一個或更多I/O裝置608可以被包括為計算裝置600的一部分或者可替換地可以與之耦合。總線610代表幾種類型的總線結(jié)構(gòu)當中的一種或更多種，其中包括利用多種不同的總線體系結(jié)構(gòu)的存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線、加速圖形端口、處理器或局部總線等等。總線610可以包括有線和/或無線總線。存儲器/存儲組件606代表一種或更多種計算機存儲介質(zhì)。組件606可以包括易失性介質(zhì)(比如隨機存取存儲器(RAM))和/或非易失性介質(zhì)(比如只讀存儲器(ROM)、閃存、光盤、磁盤等等)。組件606可以包括固定介質(zhì)(例如RAM、ROM、固定硬盤驅(qū)動器等等)以及可移除介質(zhì)(例如閃存驅(qū)動器、可移除硬盤驅(qū)動器、光盤等等)。這里討論的技術(shù)可以用軟件實施，其具有由一個或更多處理單元602執(zhí)行的指令。應(yīng)當認識到，不同的指令可以被存儲在計算裝置600的不同組件中，比如存儲在處理單元602中、存儲在處理單元602的各種高速緩沖存儲器中、存儲在裝置600的其他高速緩沖存儲器(未示出)中或者存儲在其他計算機可讀介質(zhì)上等等。此外還應(yīng)當認識到，指令被存儲在計算裝置600中的位置可以隨時間改變。一個或更多輸入/輸出裝置608允許用戶向計算裝置600輸入命令和信息，并且還允許向用戶和/或其他組件或裝置呈現(xiàn)信息。輸入裝置的例子包括鍵盤、光標控制裝置(例如鼠標)、麥克風、掃描儀等等。輸出裝置的例子包括顯示裝置(例如監(jiān)視器或投影儀)、揚聲器、打印機、網(wǎng)卡等等。在這里，可以在軟件或程序模塊的一般情境中描述各種技術(shù)。通常來說，軟件包括施行特定任務(wù)或?qū)嵤┨囟ǔ橄髷?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。這些模塊和技術(shù)的一種實現(xiàn)方式可以被存儲在某種形式的計算機可讀介質(zhì)上或者通過其發(fā)送。計算機可讀介質(zhì)可以是能夠由計算裝置訪問的任何一種或多種可用介質(zhì)。作為舉例而非限制，計算機可讀介質(zhì)可以包括“計算機存儲介質(zhì)”和“通信介質(zhì)”?！坝嬎銠C存儲介質(zhì)”包括按照任何方法或技術(shù)實施的易失性和非易失性、可移除和 不可移除介質(zhì)，以用于存儲諸如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或者其他數(shù)據(jù)之類的信息。計算機存儲介質(zhì)包括(但不限于)RAM,ROM,EEPROM,閃存或其他存儲器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用盤(DVD)或其他光學存儲裝置、磁盒、磁帶、磁盤存儲裝置或其他磁性存儲裝置或者可以被用來存儲所期望的信息并且可由計算機訪問的任何其他介質(zhì)?！巴ㄐ沤橘|(zhì)”通常把計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)具體實現(xiàn)在已調(diào)數(shù)據(jù)信號中，比如載波或其他傳輸機制。通信介質(zhì)還包括任何信息遞送介質(zhì)。術(shù)語“已調(diào)數(shù)據(jù)信號”意味著信號的一項或更多項特性被設(shè)定或改變從而在所述信號中編碼信息。作為舉例而非限制，通信介質(zhì)包括例如有線網(wǎng)絡(luò)或直接連線連接之類的有線介質(zhì)，以及例如聲學、RF、紅外和其他無線介質(zhì)之類的無線介質(zhì)。前述任何內(nèi)容的各種組合也被包括在計算機可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。通常來說，可以利用軟件、固件、硬件(例如固定邏輯電路)、人工處理或者這些實現(xiàn)方式的某種組合來實施這里所描述的任何功能或技術(shù)。這里所使用的術(shù)語“模塊”和“組件”通常表示軟件、固件、硬件或其組合。在軟件實現(xiàn)方式的情況下，所述模塊或組件表示在處理器(例如一個或更多CPU)上執(zhí)行時施行指定任務(wù)的程序代碼。所述程序代碼可以被存儲在一個或更多計算機可讀存儲器裝置中，關(guān)于這方面的進一步描述可以參照圖6找到。這里所描述的基于機架的無間斷電源的特征是獨立于平臺的，這意味著可以在具有多種處理器的多種商用計算平臺上實施所述技術(shù)。圖7示出了根據(jù)一個或更多實施例的示例性機架電力單元700。機架電力單元700例如可以是圖2的機架電力單元200或者圖I的機架電力單元114。機架電力單元700包括四個電源702、704、706和708以及五個電池組712、714、716、718和720。每一個電源702-708例如可以是圖2的電源204。每一個電池組712-720例如可以是圖2的電池組206。可以在無需將機架電力單元700斷電的情況下替換各個電源702-708和/或電池組712-720，正如前面所討論的那樣。雖然所述示例性機架電力單元700包括四個電源和五個電池組，但是機架電力單元700可以包括任意數(shù)目的電源和任意數(shù)目的電池組，正如前面所討論的那樣。圖8示出了根據(jù)一個或更多實施例的示例性機架套裝800。機架套裝800包括容納多個裝置和/或機架電力單元的機架802。機架802例如可以是圖I的機架110。在圖8的例子中，以附加的細節(jié)顯示出機架電力單元804和裝置806并且將其從機架802移除，并且機架電力單元804和裝置806當中的每一個可以被插入到機架802中。此外還示出了從機架電力單元804移除的電池組808，其可以被插入到機架電力單元804中。機架電力單元804例如可以是圖7的機架電力單元700、圖2的機架電力單元200或圖I的機架電力單元114。裝置806例如可以是圖I的裝置112。雖然以附加的細節(jié)示出了單個機架電力單元804和裝置806，但是在機架802中可以容納任意數(shù)目的機架電力單元和/或裝置。
雖然前面用特定于結(jié)構(gòu)特征和/或方法步驟的語言描述了本發(fā)明的主題內(nèi)容，但是應(yīng)當理解的是，在所附權(quán)利要求書中限定的主題內(nèi)容不一定受限于前面描述的具體特征或步驟。相反，前面描述的具體特征和步驟是作為實施權(quán)利要求書的示例性形式而公開的。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包括 一個或更多電源，其分別被配置成在所述設(shè)備處于裝置機架中時接收電力，并且將所接收到的電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且還被配置成把所述DC電力輸出到所述裝置機架的DC電力總線；以及 一個或更多電池組，其分別被配置成響應(yīng)于所接收到的電力中斷將DC電力提供到所述裝置機架的DC電力總線。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述一個或更多電池組當中的第一電池組被包括在第一機殼中，所述一個或更多電池組當中的第二電池組被包括在第二機殼中，并且第一機殼和第二機殼都被安放在所述裝置機架中。
3.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，至少部分地基于包括在所述裝置機架中的裝置的數(shù)目來確定包括在所述設(shè)備中的所述一個或更多電池組的數(shù)目，而不考慮包括在其他裝置機架中的裝置的數(shù)目。
4.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述一個或更多電源還被配置成在來自外部來源的AC電力中斷之后從備用發(fā)電機恢復(fù)接收電力，并且恢復(fù)將DC電力輸出到DC電力總線而不把備用發(fā)電機的電力輸出同步到所述一個或更多電池組的電力輸出。
5.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述一個或更多電池組還被配置成在所述裝置機架中的一個或更多裝置的電力使用峰值時并且在所接收到的電力沒有中斷的情況下向DC電力總線提供DC電力。
6.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述一個或更多電源被配置成確定所述裝置機架的當前電力使用是否低于臨界電力閾值數(shù)量，并且響應(yīng)于確定所述裝置機架的當前電力使用低于臨界電力閾值數(shù)量向所述一個或更多電池組提供DC電力以便對所述一個或更多電池組再充電。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述一個或更多電源還被配置成在所述一個或更多電池組小于臨界閾值充電水平時節(jié)制所述裝置機架中的一個或更多裝置的性能，同時把所述一個或更多電池組再充電到具有至少所述臨界閾值充電水平。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述一個或更多電源還被配置成在將DC電力輸出到DC電力總線的同時向所述一個或更多電池組提供所述DC電力。
9.一種用在數(shù)據(jù)中心中的方法，所述方法包括 為包括第一機架電力單元的第一裝置機架中的多個第一裝置供電，所述第一機架電力單元包括 一個或更多第一電源，其分別接收電力、將所接收到的電力轉(zhuǎn)換成第一 DC電力并且將第一 DC電力輸出到第一裝置機架的DC電力總線；以及 一個或更多第一電池組，其分別響應(yīng)于所接收到的電力中斷向第一裝置機架的DC電力總線提供第二 DC電力；以及 為包括第二機架電力單元的第二裝置機架中的多個第二裝置供電，所述第二裝置機架電力單元包括 一個或更多第二電源，其分別接收電力、將所接收到的電力轉(zhuǎn)換成第三DC電力并且將第三DC電力輸出到第二裝置機架的DC電力總線；以及 一個或更多第二電池組，其分別響應(yīng)于所接收到的電力中斷向第二裝置機架的DC電力總線提供第四DC電力。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其還包括在不同于一個或更多第二電池組的速率下對一個或更多第一電池組再充電。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，一個或更多第一電池組具有足以為多個第一裝置提供第一保持時間的電力，其中一個或更多第二電池組具有足以為多個第二裝置提供第二保持時間的電力，并且其中第一保持時間不同于第二保持時間。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其還包括在多個第一裝置的電力使用峰值時并且在沒有所接收到的電力的情況下，一個或更多第一電池組為第一裝置機架的DC電力總線提供第一 DC電力。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其還包括一個或更多第一電源確定第一裝置機架的當前電力使用何時低于臨界電力閾值數(shù)量，并且響應(yīng)于確定第一裝置機架的當前電力使用低于臨界電力閾值數(shù)量向一個或更多第一電池組提供第一 DC電力以便對一個或更多第一電池組再充電。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其還包括當一個或更多第一電池組小于臨界閾值充電水平時，一個或更多第一電源節(jié)制第一裝置機架中的一個或更多裝置的性能，同時把一個或更多第一電池組再充電到具有至少所述臨界閾值充電水平。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其還包括一個或更多第一電源在將第一DC電力輸出到第一裝置機架的DC電力總線的同時向一個或更多第一電池組提供所述第一 DC電力。
全文摘要
一種機架電力單元被配置成插入到數(shù)據(jù)中心的裝置機架中。所述機架電力單元包括一個或更多電源以及一個或更多電池組。所述一個或更多電源分別被配置成在所述設(shè)備處于所述裝置機架中時接收電力(例如AC電力)，并且將所接收到的電力轉(zhuǎn)換成DC電力。所述一個或更多電源還被配置成將所述DC電力輸出到所述裝置機架的DC電力總線。所述一個或更多電池組分別被配置成響應(yīng)于所接收到的電力中斷向所述裝置機架的DC電力總線提供DC電力。
文檔編號H02J7/00GK102918747SQ201180028592
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者E.C.彼得森, S.L.哈里斯, C.L.貝拉迪, D.A.沙基布, S.P.奧拉里, F.J.維爾茨 申請人:微軟公司