服务器机架燃料电池的制作方法
【专利说明】服务器机架燃料电池
[0001]
[0002]随着现代联网硬件使得物理上分开的计算设备能够比先前快几个量级地彼此通信，各计算设备间的通信吞吐量持续增长。此外，高速网络通信能力对更大数量的人可用，在人们工作的位置和他们的家中两者。结果，增加的数据和服务的量可经由这样的网络通信被有意义地提供给不断增加的接收者。因此，计算设备的效用越来越多地在于其彼此通信的能力。
[0003]具体而言，在远离初始生成数据以及将消费经处理的数据的位置的位置处执行数字数据处理已变得更加实际。例如，用户可以将数字照片上传到服务器并随后使得服务器处理该数字照片，从而改变其颜色并对它应用其他视觉编辑。在这样的示例中，诸如对图片等的数字处理由远离用户的设备来执行。在另一个更加普通的示例中，用户利用在概念上简单但实际需要大量处理能力的服务和功能性，诸如搜索服务。
[0004]为了从集中的位置经由网络通信提供这样的数据和处理能力，集中的位置一般包括通常安装在竖直取向的机架中的数以百计或数以千计的计算设备。这样的计算设备的集合和用以支持这种计算设备所必需的相关联的硬件以及容纳计算设备及相关联硬件的物理结构在传统上被称作“数据中心”。随着高速网络通信能力的可用性的增加，以及由此而来的来自集中位置的数据和服务的供应连同数据中心的传统利用(诸如先进计算服务和大量计算处理能力的供应)的增加，数据中心的尺寸和数量持续增加。
[0005]然而，数据中心(尤其是计算设备自身)常常消耗大量电功率。一般地，这种电功率由电力电网和其他市政电力提供商提供。这种电功率一般以交流电能的形式接收并且必须既被转换成直流电能又被降压以便被计算设备的处理单元和其他电路系统直接利用。这种转换在对购买的电功率的次优利用以及购买、维护和支持设备执行这种转换的设备所需这两方面引入低效率。
[0006]燃料电池可以消耗燃料(一般为天然气)并可本地地以可以被计算设备(诸如数据中心中的计算设备)的处理单元和其他电路系统直接利用的电势输出直流电能。然而，由于燃料电池将燃料转换成电能的过程的本质，燃料电池不能快速地修改其产生的电功率量。因此，举例而言，如果燃料电池被用来给一个或多个服务器计算设备供电，并且对服务器计算设备而言存在突然增加其处理的需求，则燃料电池将不能立即提供现在被服务器计算设备请求的增加的电流，且因此正由燃料电池输出的电功率的电压将降低，从而导致计算设备关机，除非有替换的电功率源可用。类似地，如果服务器计算设备将突然减少其处理，则燃料电池将不能足够快地减少其电功率输出，并且现在被服务器计算设备请求的减少的电流将导致正由燃料电池输出的电功率的电压激增，由此潜在地损害计算设备。
[0007]利用燃料电池给计算设备供电的现有技术依赖补充的电功率源(诸如电池备份)来或者在降低正向其提供这一功率的计算设备的功耗的时间期间吸收由燃料电池产生的过多功率，或者在增加功耗的时间期间提供计算设备所需要的由于上述限制而原本不能被燃料电池提供的附加的功率。但是这种电池备份弓I入其自身的成本、低效和维护问题。
[0008]其他解决方案已经尝试预测计算设备处理及由此而来的功耗，于是燃料电池可以被提前给以通知，藉此在恰当时提供用于增加或减少其电功率的生产的充足时间量。然而，尽管处理需求可以有其周期性方面，但其也常基于意想不到的事件。例如，提供搜索功能的计算设备在营业时间期间比在一天内的其他时间期间被更频繁地访问。因此，在这种营业时间期间由这种计算设备执行的处理及进而其功耗可预测地增加。但是这种计算设备还在意想不到的事件(例如，名人死亡)期间经历增加的访问。因为这样的情况根据定义是不可预测的，故而将不会有提供给燃料电池的提前通知，并且因此由这种燃料电池供电的一个或多个计算设备将不得不再次诉诸于替换的电功率源，诸如举例而言，电池备份。
【发明内容】
[0009]在一个实施例中，控制器可以监视向一个或多个计算设备提供电功率的燃料电池和接收功率的计算设备两者，并且可以在计算设备的功耗需求增长比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备停用或减缓某些功耗功能，并且可以在计算设备的功耗需求降低比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备激活或增速某些功耗功能。
[0010]在又一实施例中，可以确定燃料电池的尺寸以向计算设备的经定义的集合提供功率，诸如数据中心内的服务器计算设备的机架。数据中心可以包括向单独的燃料电池递送燃料的输气管线，其随后以能够被服务器计算设备的处理组件和其他电路系统直接消耗的形式来提供电能。这种数据中心由此可以避免附加的复杂性、低效率以及对接收并消耗高电压交流电能的传统数据中心的维护需求。
[0011]在又一实施例中，计算设备的邻近机架的燃料电池可以在一个或多个服务器机架的燃料电池故障的情况下提供备用功率。由邻近机架的燃料电池产生的功率可以与其燃料电池故障的服务器计算设备的机架均等地共享，或者由这种燃料电池产生的功率可以被排优先级从而仅使过多的功率与其燃料电池故障的服务器计算设备的机架共享。
[0012]在又一实施例中，燃料电池及服务器计算设备可以被相对彼此地定位以实现热共生效应。由服务器计算设备生成的热量可以被用来提供燃料电池所需的热量。由此，燃料电池可以被定位在服务器计算设备上，或者空气流可以被引导将热量从服务器计算设备传递到燃料电池。
[0013]提供本
【发明内容】
是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
[0014]当参考附图阅读以下详细描述时，将使得其它特征和优点是显而易见的。
[0015]附图简沐
[0016]以下详细描述在结合附图参考时可得到最佳的理解，附图中:
[0017]图1是计算设备及向其提供功率的燃料电池的示例性布置的组件图；
[0018]图2是通过负载控制对燃料电池功率输出的示例性管理的流程图；以及
[0019]图3是示出示例性通用计算设备的框图。
[0020]详细描沐
[0021]以下描述涉及由多个燃料电池向计算设备(诸如在数据中心内)供应功率，该多个燃料电池可以消耗燃料(诸如天然气)并且可以输出以可被计算设备本地消耗的形式的电能。这样的数据中心可以避免将外部提供的高电压交流电功率转换成可被计算设备消耗的低电压直流电功率的复杂性。可以确定燃料电池的尺寸以便向一组计算设备(诸如将定向在数据中心内的竖直机架中)提供功率。这种服务器机架燃料电池中的多个燃料电池可以为彼此提供备用，从而使有故障的燃料电池的计算设备可以从邻近的燃料电池接收功率。另外，燃料电池及计算设备可以被定位成实现热共生效应，诸如从计算设备向燃料电池供热。控制器可以在计算设备的功耗需求增长比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备停用或减缓某些功耗功能，并且可以在计算设备的功耗需求降低比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备激活或增速某些功耗功能。以此方式，可以最小化或完全消除对附加电源的需求，从而对燃料电池不能快速调整其提供的电功率量进行补充。
[0022]本文中所述的技术参考特定类型的气体及特定类型的气体消耗装备。例如，参考由天然气提供动力的发电机，诸如燃料电池。然而，这种参考完全是示例性的并且为了便于描述和呈现而作出这样的参考，并且不旨在将所述的机制限于特定的设备。相反，本文中所述的技术可以不经修改地均等地适用于不能快速地改变其产生的功率量的产生电功率的任何设备或机制。
[0023]虽然未作要求，但以下描述的各方面将在诸如程序模块等正由计算设备执行的计算机可执行指令的一般上下文中提供。更具体而言，除非另外指明，否则描述的各方面将参考一个或多个计算设备或外围设备所执行的动作以及其所执行的操作的符号表示。由此，应当理解，有时被称作计算机可执行的这种动作和操作包括处理单元对以结构化形式表示数据的电信号的操纵。这种操纵转换了数据或将其维持在存储器的位置中，这就以本领域技术人员所熟知的方式来重新配置或更改计算设备或外设的操作。数据被维护在其中的数据结构是具有由数据形式所定义的特定属性的物理位置。
[0024]—般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。此外，本领域技术人员将会认识到这些计算设备不必限于常规服务器计算机架或常规个人计算机，并且包括其他计算配置，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机等等。类似地，这些计算设备不必限于独立计算设备，因为各机制也可以在通过通