功率互连组件及配置功率互连组件的方法

专利名称：功率互连组件及配置功率互连组件的方法
技术领域：
本发明涉及互连组件和，尤其是，涉及功率互连组件及使用该功率互 连组件的方法。
背景技术：
因特网服务器机群(farm)和其它的大M^:据处理设备通常包括大 量的计算机、外围设备和通信设备，用以管理网站、处理交易、管理金融 和个人信息，和执行其它数据处理和通信任务。这些装置通常以模块化的 方式构建，如， 一个装置可包括一批标准化的设备机架(rack)(如19英 寸机架)，在该机架中可安放多台计算机和数据通信设备，如路由器，集线 器等。相似的^^块化结构也可用于远程通信系统。
通常，希望这些装置容易获得并具有高可靠性，以使得，例如，即使 在破坏性的情况期间，如由于风暴产生的供电故障、系统超负荷或其它干 扰，也能够保持数据完整性和/或可读取性。因此，该装置通常采用不间断 电源供电(UPS),不间断电源能提高供电质量和/或在公用电源故障或功 率降低时从另一替代电源，如电池，发电机或燃料电池，提供后备电源给 计算和通信设备。
已经提出了用于这些设备的模块化的UPS系统。例如， 一些厂家提供 架装(rackmount)的UPS，该多个USP被配置为安装于标准的i殳备机架 (如19英寸机架)，并采用硬线(hardwired )(如，采用接线柱或螺旋端子) 连接以提供功率互连。 一些模块设计可包括具有子机架(subrack)或类似 结构的机箱(chassis),其配置有与滑入该子机架(subrack)的功率4莫块 匹配的底板或连接器区。
Rasmussen等人的美国专利No.6967283描述了在装置中安装计算机设 备或配电设备的系统和方法。多个设备机架的每一个具有为安装于其中的 设备接收功率的功率输入端。配电机架提供功率给设备机架并包括了 一个 配电盘和多个输出功率电缆。输出电缆的第一端与配电盘耦合，输出电缆 的第二端具有匹配连接器，该连接器可插入地与设^^机架的功率输入端匹 配。该功率电缆采用位于设备机架顶上的功率电缆导轨从配电架布设到设 备机架。
虽然这样的布置具有优点，然而对于这些应用现在还需要提高的配电 技术。

发明内容
本发明的实施例提供了功率互连组件。在该功率互连组件内，纵向延 伸的基座构件包括了多个纵向延伸的母线接收槽。多个纵向延伸的母线被 分别定位于各个母线接收槽内。 一互连模块被耦合到基座构件。该互连模 块包括一净皮设置为从一功率组件接收可插入连接的电缆的连接器构件。多 个链接电连接构件(linking electrical connection )将连接器构件的多个电 连接器中的若干个耦合到多条母线中的相应的若干个。
在其他的实施例中，该链接电连接构件被设置为可选择地将连接器构 件的电连接器耦合到多条母线的指定的若干条上，以确定在连接器构件和 母线之间的连接配置。第二互连模块可在沿纵向偏移该第一互连模块的位 置上被耦合到基座构件，且在第二互连模块的连接器构件和母线之间的连 接配置可以与第一互连构件的连接器构件的连接配置不同。该第二互连构 件的连接器构件可以与第一互连构件的连接器构件具有相同的形状因素。 该形状因素可为防手指插入(fmgerproof)连接器。
在进一步的实施例中，该第一和第二互连模块在基座构件上可选择的 纵向位置上被耦合到基座构件，且该链接电连接构件在最接近所述各个纵 向位置的位置上耦合该连接器构件到母线。每个所述槽(channel)可以包
括开口以露出位于其中的母线，从而将母线在与各互连构件最近的多个纵 向位置上耦合到个互连构件。该基座构件可以包括纵向延伸的被配置成接 收多个沿纵向间隔放置的互连模块的互连模块接收部分，且在所述槽中的 开口可以是在所述槽中纵向延伸的开口 ，该开口延伸贯穿整个互连才莫块接 收部分。该纵向延伸的开口可在该互连模块接收部分的任何位置上允许电 连接构件与母线的连接。
在其他的实施例中，间隔构件净皮耦合到基座构件上，且在第一和第二 互连模块之间沿纵向延伸，并与第一和第二互连模块相接。该互连模块和 间隔构件可在母线周围从基座构件的第一端延伸到基座构件的第二端以限 定一个包围母线的空腔。该基座构件可进一步在其一端包括一端部，该端 部包括耦合到各条母线的输入连接器。
在更进一步的实施例中，该基座构件包括纵向延伸的互连模块接收构 件，该互连模块接收构件在其表面包括纵向延伸的安装槽。该互连模块通 过在安装槽内的并与安装槽接合的螺钉构件被安装于基座构件上。该基座 构件可包括纵向延伸的被设置成接收多个沿纵向间隔放置的互连模块的互 连模块接收部分，且该安装槽可延伸贯穿互连模块接收部分以允许该互连 模块被安装于可选的纵向位置上。
在其他的实施例中，该基座构件包括机架安装壁部分和母线接收部分。 该机架安装壁部分在其第一端和第二端具有被设置成接收被耦合到基座构 件的互连模块端部的互连模块接收槽。该母线接收部分包括母线接收槽， 并从机架安装壁部分延伸，且具有偏移于机架安装壁部分的在其中包括安 装槽以限定互连模块接收构件的端部。该基准构件可为挤压成型的聚合物
构件，如聚苯乙烯和/或聚苯醚(polyphenylene ether),
在进一步的实施例中，该每个互连模块包括第一和第二L形构件.该 第一 L形构件从位于机架安装壁部分的一个第一接收槽的第一端延伸到邻 近于所述互连模块接收构件的第二端，且延伸贯穿整个安装槽。该笫二 L 形构件从位于机架安装壁部分的另一接收槽的第一端延伸到邻近于所述互
连模块接收构件的第二端，且延伸跨过整个安装槽，并且使第一L形构件 夹于其与安装槽间。 一个连接器接收开口设置于安装槽上，该开口由叠置 第一L形构件和第二L形构件所确定，并被设置为接收连接构件。该第一 和第二L形构件可以为，例如，如聚苯乙烯和/或聚苯醚。 一个自攻螺钉可 延伸穿过第一和第二 L形构件，并延伸到安装槽内以耦合第一和第二 L形 构件到基座构件上。
在其他的实施例中，第一连接器构件具有第一栓锁(keying)配置， 第二连接器构件具有不同于第 一栓锁配置的第二栓锁配置，这样该第 一连 接器构件将阻止适合于第二连接器构件的可插入连接的电缆的插入，并且 第二连接器构件可阻止适合于第一连接器构件的可插入连接的电缆的插 入。该互连模块可在其中包括多个连接器构件，且在各个连接器构件和母 线之间的连接配置各不相同。
功率组件设置为包括如上所述的安装于机架内的功率互连组件，并且 还在其内包括多个被耦合到功率互连组件的各个互连模块的功率组件。该 功率互连组件可包括与所述多个功率组件的每一个相关联的互连模块，且 可具有为各个功率组件选择的在基座构件上的相关纵向位置和相关连接配 置。
在一些实施例中，功率互连组件包括纵向延伸的基座构件，该基座构 件包括多个纵向延伸的母线接收槽，其设置为用于接收纵向延伸的母线。 一个互连模块被设置成耦合到该基座构件上。该互连模块被设置成接收被 设置成从功率组件接收可插入连接的电缆的连接器构件。该基座构件被设 置以使得在母线插入到所述槽内的情况下，连接器构件的多个电连接器中 的若干个被耦合到相应的若干母线。
在另一实施例中，该槽的每一个包括开口，用于露出固定于其中的母 线，从而使得在多个纵向位置上母线能够耦合到连接器构件。该基座构件 可包括被设置成接收多个沿纵向间隔放置的具有连接器构件的纵向延伸的 互连模块接收部分，该槽内的开口可以是在槽内纵向延伸的开口，其延伸
贯穿整个互连模块接收部分，该纵向延伸的开口可允许连接器构件和母线 在互连模块接收部分的任何位置上连接。该互连模块可环绕母线接收槽从 基座构件的第一端延伸到基座模块的第二端以确定封闭母线的空腔。该基 座构件可包括纵向延伸的互连模块接收构件，该纵向延伸的互连模块接收 构件包括在其表面的纵向延伸的安装槽，该安装槽可设置成允许通过在安 装槽内的并与该安装槽固定在一起的螺钉构件将该互连模块安装到所述基 座构件上。该安装槽可延伸贯穿互连模块接收部分以允许互连模块净皮安装 于可选的纵向位置上。
在进一步的实施例中，配置功率互连组件以用于具有相关的电气母线 连接的电源的方法包括标识所述电源的多个功率组件，和确定每个功率组 件到电气母线连接的连接配置。提供纵向延伸的基座构件，该基座构件包 括位于其中的并相应于各个电气母线连接的多条母线。多个连接器构件被 提供，每个连接器构件被设置成从功率组件接收可插入连接的电缆，且在 其中指定的位置具有多个电连接器。基于所确定的与各连接器构件相关的 各个功率组件的连接配置，各个连接器的各个电连接器被电连接到相应的 各母线。对于所述多个功率组件的每一个，互连模块被耦合到基座构件上， 覆盖母线，并且与其相关的连接器构件定位于其中，从而提供了一个被设 置的功率互连组件。
在其他的实施例中，该方法进一步包括确定与多个功率组件相关的纵 向位置，并且耦合该互连^f莫块包括，对于每个功率组件，在为相关的功率 组件所确定的纵向位置上，将具有与相应功率组件相关的连接器的互连才莫 块耦合到基座构件上。该方法可进一步包括安装该被设定的功率互连组件 到电源机架上，固定该多个电源組件于机架上，且采用从各个功率组件延
w "鄉
关联的连接器构件，


图1A为依据本发明的一些实施例的功率互连组件的透视图； 图1B为图1A中功率互连组件的分解透视图2为依据本发明的一些实施例的用于功率互连组件的基座构件透视
图3为沿图1中线3-3的横截面图4为依据本发明的一些实施例的连接到多条母线的互连模块的部分 分解图5为依据本发明的一些实施例的功率互连组件端部的透视图6A和图6B为依据本发明的一些实施例的功率互连组件端部透视
图7A和图7B为依据本发明的一些实施例的功率互连组件的支架透视
图8为依据本发明的一些实施例的说明配置用于电源中的功率互连组
件的操作的流禾呈图9依据本发明的一些实施例图示了包括多个UPS模块的UPS系统； 图IO依据本发明的进一步的实施例图示了包括各种UPS系统组件模
块的UPS系统；
图11依据本发明的另外的实施例图示了在一行设备机架里包括UPS 系统组件模块的电子系统；
图12和13图示了电子系统，其中UPS系统组件才莫块的模块化布置4皮 配置为为负载提供冗余(redundant)功率输入。
具体实施例方式
本发明的具体典型的实施例现在将参照附图予以描述。然而，本发明 可以通过多种不同形式予以实施，而不应当被解释为仅限于在此所提出的 实施例；更确切地，这些实施例被提供以使得本发明的公开彻底和完整， 并将完整地传达本发明的范围给本领域技术人员。在附图中所示的详细的
典型实施例的具体描述中使用的术语并不意味着是对本发明的限制。在附 图中，相同的数字指代相同的元件。
如在此使用的，除非另外清楚陈述，没有特别限定为单数的单数形式
("a", "an"和"the"),其含义还包括了复数形式。还应当理解，在本说 明书中使用的词语"包括，，("comprises", "includes", "comprising"和/ 或"including")列举了被陈述的特征、数目、步骤、操作、元件和/或组 件，但不排除一个或多个其它的特征、数目、步骤、操作、元件、组件和/ 或及其组合的存在或添加。应当明白，当一个元件被称作被"连接"或"耦 合"到其它元件时，该元件可以直接连接或耦合到其它元件或具有中间元 件。进一步，此处使用的"连接"或"耦合"可包括无线连接或耦合。如 在此使用的，词语"和/或"包括了一个或多个相关列出的项目的任意的和 全部的组合。
除非另外定义，在此使用的所有的术语(包括技术的和科学的术语) 与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。应进一步明白这 些术语，如那些在常用词典中所定义的，应当被解释成具有与其在相关领
域背景中的意义一致的含义，而不采用理想化的或过于形式化的意义解释， 除非在此清楚地如此定义。
才艮据本发明的一些实施例的功率互连组件100将参考附图1A到7B予 以描述。附图1A为功率互连组件100的透视图，附图1B为附图1A中的 功率互连组件100的部分分解透视图。附图3为沿1A中所示的线3 -3而得到的附图1A中的功率互连组件100的横截面图。
如图1A， 1B和3所示，根据本发明的一些实施例，功率互连组件100 包括纵向延伸的基座构件105， 一个或多个互连才莫块110被耦合到基座构 件105上。该功率互连组件100包括纵向延伸的互连模块接收部分123和 在其一端的端部130。
该互连模块接收部分123被配置为接收多个纵向间隔放置的互连模块 110。注意，如在此使用的，纵向方向指图1A中的箭头"L"所表明的方
向。进一步，可以从图1A和1B中的实施例看到，耦合到基座构件105的 间隔构件125在互连模块110之间纵向延伸并与各互连模块110相邻接。 该互连模块110和间隔构件125从基座构件105的第一端105a延伸到基座 构件105的第二端105b以确定一个空腔361 (图3 )。从图1B和3能最清 楚地看到，功率互连组件100的多个纵向延伸的母线115封装在空腔361 中。由于母线115可能被耦合到高电压源和/或大电流源，因此该封装空腔 361可提供保护以防止与这些高电压源和/或大电流源的不希望的偶然接 触。
现在进一步参考图2所示的透视图描i^座构件105的实施例。如图 2中所示，该纵向延伸的基座构件105沿纵向轴L延伸。该基座构件105 包括多个纵向延伸的母线接收槽251，多个纵向延伸的母线115被安置在 所述母线接收槽中，如图3中所示。每个槽251包括开口 253以露出安置 于其中的母线115，从而将母线115在沿基座构件105的多个纵向位置Lo， Lo，， Lo"， L。，"， L。""， Lo""，上与各连接构件110最接近地耦合到连 接构件IIO。在图2所示的特殊实施例中，该开口 253为纵向延伸的开口， 贯穿延伸整个互连模块接收部分123 (如图1B)以允许互连模块110的电 连接构件和母线115在互连模块接收部分123的任何区域上连接。
如图2所示的基座构件105的实施例中，该基座构件105进一步包括 纵向延伸的互连模块接收构件255。该互连模块接收构件255在其表面包 括一纵向延伸的安装槽257。如图1B和图4中所示，该互连才莫块110可通 过螺钉构件471安装到基座构件105上，该螺钉构件被接收并插入到安装 槽257内。在一些实施例中该安装槽257延伸贯穿整个互连模块接收部分 123以允许互连才莫块安装于可选的纵向位置LQ， IV， Lo"， IV"， Lo"", Lo,，，，，上(如图1A所示)。
在如图2中所示的基座构件105的实施例中可进一步知晓，该基座构 件105包括机架安装壁部分259和从该机架安装壁部分259延伸的母线接 收部分254,该母线接收部分包括母线接收槽251。该机架安装壁部分259
分别在其每个第一和第二端包括互连模块接收槽252， 252，。该接收槽252， 252，被设置为接收被耦合到基座构件105的互连模块110的端部135， 135，， 如图3所示。该母线接收部分254具有偏移于机架安装壁部分259的端部 254a，其包括安装槽257且限定了互连;f莫块接收构件255。
在本发明的一些实施例中，基座构件105为挤压聚合构件。例如，该 基座构件105可为聚苯乙烯和/或聚苯醚。如图2中所示的具体的实施例中， 该基座构件105为一纵向延伸的在整个互连才莫块接收部分123和端部130 中具有一致的横截面形状的挤压构件。该基座构件105的长度可以变化并 选捧成与将要^c用于其中的功率组件机架等的需要和尺寸相符合。因此，
在本发明的一些实施例中，可以被容纳的互连模块110的纵向位置和互连 模块110的数目以及它们被定位的位置的范围都有一定灵活性。因此，例 如，通过改变使用的基座构件105的长度， 一个功率互连组件100的尺寸 可以确定为延伸贯穿一个机架，多个机架等等，以及在给定的基座构件105 上可以提供一个端部130或多个端部130。相似地，容纳于功率互连组件 100内的母线115的数目的变化可以通过在基座构件105上的槽251数目 的变化和/或母线115所插入的槽的数目的变化来实现。
在如图2和图3中所示的具体的实施例中，示出了八道槽251，在接 收部分254的每一侧有四道。在图2和3中所示的具体的实施例中，两个 额外的母线115可被容纳于母线接收部分254的每一侧的槽282中。在图 2和3中所示的实施例中的每道槽251由各对分割壁285对所确定。此夕卜， 在每个分割壁285上示出了加厚的保持片部分287,其可用于保持通过在 槽251上的相应开口 253压入各个槽251中或通过槽251的端部滑入其中 的母线115，。
图2和3中的实施例还示出了位于各个槽251的底壁上在分割壁285 之间延伸的分隔条289。该分隔条289可用于将母线115定位为离开底壁。 该i殳置可允许增强的气流通过在槽251内的各*#线115的底面以利于母 线115的降温。
从图3可最清楚地看到，该第一 L形构件113从位于机架安装壁部分 259的接收槽的第一端252中的第一端135延伸到邻近于互连模块接收构 件255并延伸越过安装槽257的第二端137。该第二 L形构件111从位于 机架安装壁部分259的接收槽另一端252，的第一端135，延伸到邻近于互连 模块接收构件255并延伸越过安装槽257的第二端137，，并且，该第一L 形构件113位于该第二端137，和安装槽257之间。该连接器接收开口 363 位于安装槽257之上，并通过叠置第一 L形构件113和第二 L形构件111 所确定，并被设置为接收连接器构件117。该第一L形构件113和第二L 形构件lll可以是，例如，聚合物，如聚苯乙烯和/或聚苯醚(如，改性聚 苯醚，Noryl )。
图2和3中所示的实施例的附加的特征为将各个L形构件111， 113连 接到基座构件105的弹簧锁设置，从而提供环绕母线115的封闭的空腔361。 具体地，每个互连模块接收槽252， 252，包括相应的锁片283， 283，，其被 ^没置和定位以与位于L形构件111， 113的端部135, 135，的各个锁片135a， 135a，相配合。
对于本发明的一些实施例，由图3能够最清楚地看到，每个L形构件 111， 113包括延伸部分393， 一旦如图3中被定位，就确定了一配置为接 收连接器构件117的开口 363。该延伸部分393进一步确定密封的空间395， 其中可以设置电连接，如导线连接等。图3也示出了重叠各个L形构件111， 113的端部137， 137，形成的重叠部分391。注意图3所示的横截面包括该 重叠部分391和开口 363。然而，可以理解，在该区域，相对于图1S中线 3-3，图3中的横截面不在一条直线上，因为一个开口，更不是重叠，将 沿空间395延伸到空腔361以允许位于开口 363的连接器构件117和每条 相应母线U5之间的链接电连接构件119(图4)通过，从而为电连接器117 提供期望的连接配置。然而，图3的横截面中，为了说明目的而示出了端 部137， 137，的重叠部分。
现在参考图1B和4，在所示实施例中的功率互连组件100包括将连接
器构件117的多个电连接器121耦合到相应的多M线115上的多个链接 电连接构件119。该连接构件119被示为通过连接器构件，如螺栓472，耦 合到各条母线115，该螺栓472在最邻近于连接器构件117的位置上固定 到形成在母线上的螺紋口 473。该链接电连接构件119允许连接器构件117 的电连接器121可选择地耦合到指定的多条母线115上以确定在连接器构 件117和母线115之间的连接配置。在某些实施例中，各个不同的互连模 块110和各个连接器构件117，可包括在连接器构件117和母线115之间的 连接配置，该连接配置在各个连接器构件117之间是不同的。然而，该连 接器构件117自身在不同的互连模块110上可具有相同的形状因素。在一 些实施例中，该形状因素为防手指插入连接器，例如可以由Anderson Power Products获得的保护罩功率极块连接器。
如图1A和图4中的实施例所示，各个互连模块110在可选择的纵向位 置Lo， IV， Lo"， Lo"，， Lo""， Lo""，分别耦合到基座构件105。在每 个位置上，如图4中所示的位置Lo，该链接电连接构件119在最接近于各 个纵向位置Lo， Lo'， Lo"， Lo，，，, L。""， IV""的位置L1， L2, L3将 连接器构件117耦合到母线115。
在本发明的一些实施例中该连接器117可具有栓锁配置，其限制了来 自功率组件的对应于何种剖面的可插入连接的电缆能够祐:锁控的连接器构 件117接受。不同的连接器构件117具有不同的輕"锁配置以使得第一连接 器构件U7可阻挡适合于笫二连接器构件117的可插入连接的电缆的插入， 并且第二连接器构件117可阻挡适合于第一连接器构件117的可插入连接 的电缆的插入。
同样由图1B和图4所示，可使用自攻螺钉构件471延伸贯穿第一113 和第二 111L形构件，并延伸到安装槽257以耦合第一 113和第二 111L形 构件到基座构件105上。这种配置可用于允许连接器构件117和互连模块 110灵活定位于沿互连组件100的互连才莫块接收部分123的任何期望的可 选的纵向位置。
如图1A中所示，该互连模块110,独自地或与间隔构件125相结合， 能够以彼此邻接的形式被设置在沿基座构件105的各纵向位置上。该互连 才莫块110可相互邻接或可邻接于位于其间的间隔构件125。如图4所示， 在互连模块110上可提供各匹配部分475， 477以允许在相邻的互连模块 110和/或间隔构件125之间插入的重叠关系，从而确定封装母线115的空 腔361。
根据本发明的一些实施例，适于在端部130使用的配置将被进一步参 考图5， 6A和6B描述。如图5， 6A和6B中所示，耦合到各条母线115 的多个输入连接器131、 133被包括于端部130。该输入连接器131被示意 配置成提供输入电缆等与各个相关的单M线115之间的连接，包括提供 通过各个不同长度的桥接构件504耦合到母线连接器部分506的电缆连接 部分502。
如图5、 6A和6B中所示的配置，该桥接构件504的可变长度可允许 沿同一平面定位每个电缆连接器部分502，同时以一对一的关系连接各个 连接器131到不同的母线115上。桥接构件514通过从共用的桥接构件514 延伸的母线连接部分516允许多层电缆连接部分512连接到同一条母线115 上。由此，采用图5的配置，通过使用连接器133多输^/输出线可以耦合 到一单务學线U5，而其它的母线U5，在图5中是6条，可以被连接到不 同的单条输入线上。
如图6A和6B中所示，采用导线母线连接构件628可以单独地连接到 第八条母线115，连接，该导线母线连接构件628具有从其中延伸到输入 连接器624的电缆626。例如，在某些配置中，通过该连接器628进行耦 合的母线115可提供通过输入连接器624耦合的中性参考点。
同样如图6A和6B所示，该端部130可以在输入连接器131, 133, 624 外围包括防护壳体构件620。保护平板622可被耦合到壳体620。该平板 622可包括多个开口 632，用于接收通过连接器131耦合的输入导线，还包 括开口 630，用于接收通过输入连接器133耦合的导线。该平板622进一
步显示为包括留给输入连接器624的缺口 。
参照图7A和7B，在互连才莫块110中可包括的多个连接器构件117。 对于互连模块110的各个连接器构件117，在各个连接器构件117和母线 115之间的连接配置可互不相同，且各个连接器构件117可具有相同的形 状因素，如图7A所示。
在图7A和7B的实施例中还示出了可用于将功率互连组件100耦合到 功率组件等的机架的托架配置。图7A知7B中示出了具有两部分的托架 702，其围绕功率互连组件100延伸。托架702的两个部分在一端通过互锁 部分704耦合，在另一端通过连接器构件706耦合，从而缠绕在功率互连 组件100上并与其耦合。该托架702可配置成具有被设置为与位于电源机 架上的相应的接收槽、托架等匹配的表面。多个托架702可被用于将功率 互连组件100耦合到功率设备等的机架上。 一旦在机架上，各个功率组件 分别被耦合到相应的功率互连才莫块110和连接器构件117，对于各个功率 组件而言该相应的功率互连模块110和连接器构件117具有期望的连接到 母线115的配置。
参考图8,根据本发明的一些实施例，在具有相关的电气母线连接的 电源中使用的功率互连组件100的配置方法将进一步祐:描述。如图8的实 施例中所示，电源的多个功率组件被标示(框800)。每个功率组件到电气 母线连接的连接配置被确定(框805)。
提供了纵向延伸的基座构件，在其中包括多条相应于各个电气母线连 接的母线(框810)。此外，提供了多个连接器构件，每个连接器构件被配 置为从功率组件接收可插入连接的电缆(框815)。在框815中提供的每个 连接器构件在选定的位置上具有多个电连接器。在本发明的一些实施例中， 如框820所示，还确定了与每个功率组件相关联的纵向位置。
基于与该连接器构件相关的各个功率组件的确定的连接配置，若干个 电连接器电连接到相应的若干条母线上(框825)。对于每个功率组件，将 互连模块耦合到基座构件上，相关的连接器构件定位于其中，从而提供覆
盖母线的被配置的功率互连组件(框830 )。在各功率组件在框820中被确 定具有相关的纵向位置的实施例中，各个互连才莫块和连接器构件可在为相 关的功率组件构件而确定的纵向位置上定位于基座构件。
在本发明的一些实施例中，操作进一步包括安装所述配置的功率互连 组件到电源机架上(框835)。该多个功率组件^皮定位于机架中(框840X 在该功率互连组件内，利用从各个功率组件延伸的可插入连接的电缆，各 个功率组件被耦合到与其相关的连接器构件上(框845 )。
根据本发明的各种实施例，参照图1-8所述的沿着*线的功率互连 组件可用于支持模块化UPS系统和包括了该UPS系统的具有大量灵活的 "即插即用"配置的电子系统。尤其是， 一个UPS系统可以包括多个UPS 系统组件模块，如UPS模块，电池模块，配电模块，等等。每个模块可被 配置为安装于一个或多个设备机架上，且可包括至少一条由此延伸的软性 功率电缆和在其一端的可插入连接器。该UPS系统可进一步包括才莫块化功 率互连组件，如，按照沿着如上所述的组件的线而配置的组件。如在后更 详细的描述，该功率互连组件可通过多种不同的方式置于一个或多个设备 机架。UPS系统组件模块的各个连接器被可插入地匹配到功率互连组件的 各个连接器上，以使得功率互连组件提供多个UPS系统组件模块间的电连 接。
在进一步的实施例中，在设备机架内该UPS系统组件可与负载才莫块集 成到一起。例如，UPS模块和/或其它的UPS系统组件模块，如电池模块、 变压器模块、开关模块和配电单元(PDU)模块，可被安装于一个或多个 设备机架中，所述设备机架还容纳负栽，例如服务器、路由器、集线器和 其它的数据处理和/或数据通信设备。该UPS模块和/或其它UPS系统组件 可被配置成为该负载供电。该UPS系统组建模块可通过沿着在此描述的各 条线的一个或多个模块化功率互连组件而相互连接，从而在各UPS系统组 件模块之间提供输入功率并联，输出功率并联，电池功率分配等等以及其 他功能。
根据本发明的一些实施例，图9示出了模块化UPS系统900，尤其是， 示出了如何使用模块化功率互连组件支持UPS系统组件的并联的例子。该 系统900包括一设备机架910，如，标准19英寸或相似的机架。多个UPS 系统组件模块，在此示为包括多个UPS模块920，以列的方式被安装于机 架910内。该UPS模块920可包括很多不同类型的UPS中的任何种类的 UPS,例如，在线的，后备的，线交互的(line-interactive)或其它类型的 UPS。每个UPS模块920具有一软性功率电缆922，该功率电缆922由UPS 模块920延伸出，并终止于连接器924。在所示的实施例中，每个UPS模 块920进一步包括至少一个被配置连接到外部负载的功率输出926。
系统卯0进一步包括一个连接于设^^机架910上的模块化功率互连组 件930。该功率互连组件930可具有沿着如上参考图1 - 8所述的各条线的 配置，即，可包括长条形的壳体，和沿该壳体的长度延伸的多条实质上并 联的母线，连接器932在壳体表面固定并沿壳体的长度间隔放置。该功率 互连组件930可采用，例如，如上所述的安装i殳置，附着于或安装于设备 机架内和/或设备机架上。
进一步如图9所示，当UPS模块920的功率电缆922的连接器924被 可插入地匹配于功率互连组件930的连接器932时，该功率互连组件930 可配置成支持UPS模块920的并联连接。尤其是，如虛线所示，UPS模块 的功率输入921可通过共同地连接到功率互连组件930内的母线上而并联 连接。该功率输入921可以从，例如，连接在功率互连组件930的底部或 靠近该底部的交流输入电缆950被供电。
相似的，UPS模块920的功率输出923可通过，如，共同连接到功率 互连组件930的另外母线上而被并联连接。如图所示，该并联连接的功率 输出923可电气耦合到UPS模块920的用于外部负载饿功率输出926。可 以i人识到，采用该方式，UPS才莫块920可以以并联冗余方式(parallel redundant manner)操作，从而使得，例如，耦合到一个指定的UPS模块 920的负载在该指定的UPS模块920故障时可由一个或多个其它的UPS
模块920供电。可以认识到，虽然图9中示出了通过输出926给外部负栽 供电，但是本发明的其它的实施例可以其它方式连接到负载。例如，负载 可以通过功率互连组件930 (或其它此类设备)被连接，例如，功率电缆 可被连接到功率互连组件930的输出功率母线并给位于同一机架或另外的 机架的配电模块(PDU)供电，其为负载提供连接。例如，模块化功率互 连组件，如，组件930，可提供UPS模块920和用于安装在机架的负载的 配电机架之间的连接，该配电机架在与本申请同时申请的待审的美国专利
申请申请号_,题为"采用灵活配电接口的模块化电子系统和方
法(Modular Electronic Systems and Methods using a Flexible Power Distribution Interface)",中予以描述，通过引用，该申请整体并入本文。
该功率互连组件930可支持额外的连接。例如，在本发明的一些实施 例中，UPS模块920可包括内部电池，且功率互连组件930可包括母线连 接以支持在其中提供DC总线，由此，UPS模块930的电池可采用与图9 中所示的功率输入和输出连接相似的方式并联连接。类似于如图9中所示 的交流输入950，该功率互连組件930 (例如，附加的，相似的被安装的并 联于功率互连组件930的功率互连组件)可被配置为支持外部电池连接。 该外部电池连接可被用于，例如，连接为UPS模块920供电的外部电池。 可以认识到，该外部直流连接可被用于不具有内部电池的UPS模块，或用 作具有内部电池的UPS模块的补充电池功率。
可进一步理解，参照图9所描述的设置可以用于其它类型的UPS系统 组件才莫块。例如，在本发明的一些实施例中，电池机架可以具有一类似图 9中所示的UPS模块920的模块化设置，其中，机架包括柱状排列的电池 模块，而不是一列UPS模块920,该电M块通过一具有类似于功率互连 组件930的形状因素的功率互连组件而相互连接。在其它的实施例中，UPS 模块和电池模块可同时以相似的方式安排于单个机架中，并采用具有类似 于功率互连组件930的形状因素的功率互连組件而相互连接。这种机架可 进一步包括其它类型的模块，如变压器或开关模块，该模块均可被相似地 连接。
在进一步的实施例中，相似的方式可^皮用于在单个i殳备机架内连接其
它类型的UPS系统组件模块。特别地，图IO示出了根据本发明的的进一 步的实施例的另一个示范的UPS系统1000，其中两个UPS模块1030，变 压器(xfmr)模块1040和配电单元(PDU)模块1020在设备机架1010 内被排成柱状形式。该模块1020, 1030， 1040具有从各自延伸出并分别终 止于连接器1024、 1034、 1044的功率电缆1022、 1032、 1042。
一个长条形的功率互连组件1050被垂直安装于设备机架1010，并沿 着模块列1020、 1030、 1040延伸。该功率互连组件1050包括沿其表面间 隔放置多个连接器1052。如虚线所示，该功率互连组件1050,例如，通过 共同地连接到功率互连组件1050的母线上，并联连接UPS模块1030的功 率输入1031到变压器模块1040的功率输出1041。该功率互连组件1050 同样支持UPS模块1030的功率输出1033到配电模块1020的功率输入1021 的并联连接。该变压器模块1040可将一交流输入1060供电到功率互连组 件1050。
可以知道，图10中所示的模块设置为示意性的例子，本发明的其它实 施例可包括UPS系统组件模块的其它的集合或布置。例如，如图10所示 的多模块的布置可以包括多个模块，例如除所示的UPS、变压器和PDIJ 模块之外的旁路开关和电池模块。这些模块之间的互连可采用一个或多个 类似于图10所示的功率互连组件1050的可插入功率互连组件来实现。
根据本发明的进一步的实施例，根据上文所述的功率互连组件还可以 支持一行状设备机架的水平的布置。参照图11，根据本发明的一些实施例 的系统1100在行状设备机架1110内包括多个成水平行布置的UPS模块 1130。一长条形功率互连组件1140被安装于多个i殳备机架1110。如图所示， 该功率互连组件1140可采用，例如，夹具、安装托架或其它的安f^i殳备， 沿机架1110的底背面安装。然而，可以理解，功率互连组件1140同样可 以安装于其它位置，例如，沿机架1110的背面的顶部部分安装和/或安装
在机架1110的顶部。
功率互连组件1140可提供UPS模块1130的并联连接。如图所示，例 如，当UPS模块1130的功率电缆1132的连接器1134被可插入匹配到功 率互连组件1140的连接器1142时，UPS模块1130的功率输出1133可以 例如通过功率互连组件1140共同连接到母线而被并联连接。UPS模块1130 的功率输出1136被电连接到功率输入1133并被设置成用于负载1120，该 负栽同样通过电缆1122置于设备机架1110内。例如，在IT应用中，该负 栽1120可以包括由UPS模块1130供电的服务器、路由器、集线器或计算 机或数据处理和/或通信模块。负载1120和UPS模块1130之间的连接可以 是直接的，如图11所示，和/或可使用安装于设备机架1110内和/或安装于 设备机架1110上的功率带(powerstrip)或其它中间分配设备。采用从交 流输入1150接收交流功率的功率互连组件1140 (或一相似的单独的功率 互连组件)，UPS模块1130的功率输入也可被并联连接。该功率互连组件 1140 (或额外的功率互连组件)可同样支持电池连接。
一些IT应用中，如服务器机架应用中，可涉及提供功率给由冗余电源 供电的架装负载。例如，参考图12，其中示出了根据本发明进一步的一些 实施例的系统1200，安装在设备机架1210上的负载1220可包括第 一和第 二功率输入A， B，该功率输入提供，例如，负载1220的冗余的直流电源。 一行UPS才莫块1230可采用类似于如前参考图11所述的方式安装于机架 1210。具体地，通过UPS模块1230的功率电缆1232的连接器1234可插 入地匹配到沿行状UPS模块1230延伸的功率互连组件1240的连接器 1242, UPS模块1230的功率输出1233可通过互连组件1240并联。UPS 模块1230的功率输出1236被电耦合到功率输出1233，且通过功率电缆 1222耦合到负载1220的第 一功率输入A ，由此为负载1220提供笫 一 电源。 一交流电源可耦合到负栽1220的第二功率输入B。在负载1220和UPS模 块1230之间的连接可以是直接的和/或可使用安装于设备机架1210内和/ 或安装于其上的功率带或其它的中间分配设备。从交流输入1250接收交流
功率的UPS模块1230的功率输入也可采用功率互连组件1240 (或相似的 独立的功率互连组件)而并联连接。功率互连组件1240 (或额外的功率互 连组件)可同样支持电池互连。
图13示出了用冗余功率输入给负载供电的典型配置。在系统1300中， 第一和第二行的UPS模块1330a、 1330b被安装于一4ti殳备机架1310内， 该设备机架同样装载具有冗余第一和第二功率输入A， B的负载1320。各 行中的每个UPS模块1330a、 1330b的功率输出电缆1332的连接器1334 -故可插入地匹配到各功率互连组件1340a、 1340b的连接器1342。例如， 按照参考图12所述的方式，所述功率互连组件1340a， 1340b在每行的UPS 模块中的UPS模块1330a， 1330b之间提供并联的输出连接。负载1320的 第一功率输入电缆1322a 4皮连接到第一行UPS ;f莫块1330a的功率输出 1336，而负载1320的第二功率输入电缆1322b被连接到第二行UPS模块 1330b的功率输出1336。在负载1320和UPS模块1330a、 1330b之间的连 接可以是直接的和/或可使用安装于设备机架1310内和/或安装于其上的功 率带或其它的中间分配设备。UPS模块1330a、 1330b的功率输入也可采 用功率互连组件1340a、 1340b (或相似的独立的功率互连组件)而并联连 接，该功率互连组件1340a、 1340b (或相似的独立的功率互连组件)收交 一个或多个交流输入1350 (例如，组件1340a、 1340b可从同一电源或不 同电源供电)。功率互连组件1340a、 1340b (或额外的功率互连组件)可 同样支持电池互连。
可以知晓，上述描述的系统和方法为示意性的例子，各组件的其它配 置和/或组合同样落入本发明的范围内。例如，如图12和13中所迷的系统 可进一步包括额外的其它类型的UPS系统组件;f莫块，如电池，开关和变压 器模块。
在附图和说明书中，公开了本发明的典型实施例。虽然使用了特定的 术语，它们仅仅被采用了 一般的和描述性的含义，而不是为了限制的目的， 本发明的范围通过下述权利要求限定。
权利要求
1、一个功率互连组件(100)，包括纵向延伸的基座构件(105)，其包括多个纵向延伸的接收槽(251)；多条纵向延伸的母线(115)，被分别定位于各个接收槽(251)；互连模块(110)，被耦合到所述基座构件(105)；其中该互连模块(110)包括被设置为从功率组件接收可插入连接的电缆(1022，1032，1042)的连接器构件(117)；和多个链接电连接构件(119)，用于将所述连接器构件(117)的多个电连接器(121)中的若干个耦合到所述多条母线(115)的相应的若干条。
2、 如权利要求l所述的功率互连组件，其中该链接电连接构件(119) 被设置成将所述连接器构件(117)的所述电连接器(121)有选择地耦合 到所述多条母线(115)中指定的若干条上，以确定在所述连接器构件和所 述母线之间的连接配置。
3、 如权利要求2所述的功率互连组件，进一步包括第二互连模块(110 ), 该第二互连模块(110)在沿纵向偏移该第一互连才莫块(110)的位置上被 耦合到所g座构件，且其中在第二互连模块的连接器构件和母线之间的 连接配置与第一互连构件的连接器构件的连接配置不同，且其中该第二互 连构件的所述连接器构件与第 一互连构件的所述连接器构件具有相同的形 状因素。
4、 如权利要求3所述的功率互连組件，其中该第一和第二互连模块 (110)在所述基座构件上可选择的纵向位置(Ll， L2， L3)被耦合到所述 基座构件，且其中该链接电连接构件在最接近各个所述纵向位置的位置上 将该连接器构件耦合到所述母线。
5、 如权利要求4所迷的功率互连组件，其中每个槽(251)包括开口 (253)以露出固定于其中的母线，从而使得母线能够在多个纵向位置上在 最接近于各所述连接构件的位置耦合到所述连接构件。
6、 如权利要求5所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包括 纵向延伸的被配置成接收多个纵向间隔放置的互连模块(110)的互连模块 接收部分(123)，且其中所述槽中的所述开口 (253)包括在所述槽内纵向 延伸的并延伸贯穿整个互连模块接收部分(123)的开口 ，且其中该纵向延 伸的开口能够在该互连模块接收部分的任何位置上允许所述电连接构件与 所述母线的连接。
7、 如权利要求4所述的功率互连组件，进一步包括间隔构件(125)， 该间隔构件(125)被耦合到所述基座构件(105 ),且在第一和第二互连模 块(110)之间纵向延伸，并邻接于第一和第二互连模块(110)。
8、 如权利要求7所述的功率互连组件，其中该互连模块(110)和所 述间隔构件(125)环绕所述母线从所"座构件的第一端延伸到所ii^座 构件的第二端以确定包围所述母线的空腔。
9、 如权利要求4所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)进一 步在其一端包括端部(130)，该端部包括耦合到各条母线的输入连接器 (131， 133)。
10、 如权利要求4所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包括 纵向延伸的互连模块接收构件(255)，该互连模块接收构件在其表面包括 纵向延伸的安装槽(257)，且其中通过插入到所述安装槽内并与该安装槽 接合的螺钉构件(471)该互连模块(110)被安装于所述基座构件(105 )。
11、 如权利要求10所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包 括纵向延伸的被设置成接收多个纵向间隔放置的互连模块(110)的互连模 块接收部分(123 )，且其中该安装槽(257 )穿过该互连模块接收部分延伸 以允许该互连模块在可选的纵向位置被安装。
12、 如权利要求11所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包括机架安装壁部分(259)，该机架安装壁部分在其第一端和第二端具有 互连模块接收槽(252， 252，)，该互连模块接收槽被设置成接收被耦合到 所述基座构件的互连才莫块的端部；和母线接收部分(254),该母线接收部分包括母线接收槽，并从机架安 装壁部分延伸，且在其远离于所述机架安装壁部分的位置具有端部(254a )， 在该端部中包括安装槽以确定所述互连^=莫块接收构件。
13、 如权利要求12所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包 括包含聚苯乙烯和/或聚苯醚的挤压聚合物构件。
14、 如权利要求12所述的功率互连组件，其中该每个互连模块(110) 包括第一 L形构件(113 )，该第一 L形构件从位于所述机架安装壁部分的 第一接收槽的第一端延伸到邻近于所述互连模块接收构件的第二端，且在 整个所述安装槽上延伸；第二 L形构件(111 )，该第二 L形构件从位于所述机架安装壁部分的 另外接收槽的第一端延伸到邻近于所述互连模块接收构件的第二端，并在 整个所述安装槽上延伸，且第一 L形构件位于第二 L形构件的所述第二端 和安装槽之间；和位于所述安装槽之上的连接器接收开口 (363)，该连接器接收开口 (363)通过叠置第一L形构件和第二L形构件所确定，并被设置为接收所 述连接构件。
15、 如权利要求14所述的功率互连组件，其中该第一和笫二L形构件 (113， 111)含有聚苯乙烯和/或聚苯醚。
16、 如权利要求14所述的功率互连组件，进一步包括自攻螺钉构件 (471)，该自攻螺钉构件贯穿第一和第二 L形构件延伸，并延伸到所述安 装槽以将第一和第二 L形构件耦合到所述基座构件。
17、 如权利要求3所述的功率互连组件，其中第一连接器构件(117) 具有笫一栓锁配置，第二连接器构件(117)具有不同于笫一栓锁配置的第 二栓锁配置，以使该第一连接器构件阻挡适合于第二连接器构件的可插入 连接的电缆的插入，并使第二连接器构件阻塞挡适合于笫一连接器构件的 可插入连接的电缆的插入。
18、 如权利要求3所述的功率互连组件，其中该形状因素包括防手指 插入连接器。
19、 如权利要求2所述的功率互连组件，其中该互连模块(110)在其 中包括多个连接器构件(117 )，且其中，对各个所述连接器构件来说，在 各个所述连接器构件和母线之间的连接配置互不相同，且其中连接器构件 与第一互连构件的所述连接器构件具有相同的形状因素。
20、 如权利要求19所述的功率互连组件，其中该形状因素包括防手指 插入连接器。
21、 一个功率装置(1000， 1100, 1200)，包括安装于机架(1010， 1110， 1210)的如权利要求4中所述的功率互连组件，和进一步包括在其内的被 耦合到所述功率互连组件的各个互连模块的多个功率组件(1020， 1030， 1040， 1120， 1130， 1140， 1220， 1230， 1240)。
22、 如权利要求21所述的功率装置，其中该功率互连组件包括互连模 块，该互连模块与所述多个功率组件的每一个相关，且具有为各个功率组 件选择的处于基座构件上的相关纵向位置和相关连接配置。
23、 一个功率互连组件(100),包括纵向延伸的基座构件(105)，该基座构件包括多个纵向延伸的母线接 收槽(251)，用于接收纵向延伸的母线(115);互连模块(110)，该互连模块被设置成耦合到该基座构件上，其中该 互连模块被设置成接收连接器构件(117 )，该连接器构件(117)被设置成 从功率组件接收可插入连接的电缆(1022， 1032, 1042);并且其中该基座构件被设置以使得在所述母线(115)插入到槽(251)内 的情况下，所述连接器构件(117)的多个所述电连接器(119)中的若干 个可被耦合到相应的若干条母线(115 )。
24、 如权利要求23所述的功率互连组件，其中每个所述槽(251)包 括开口 ( 253 )，用于露出定位于其中的母线，从而使得在多个纵向位置(Ll， L2， L3)上能够将所述母线耦合到所述连接器构件。
25、 如权利要求24所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包 括纵向延伸的互连模块接收部分(123 )，该互连模块接收部分(123 )被设 置成接收多个具有连接器构件(117)的并沿纵向间隔放置的互连模块 (110)，其中该槽(251)的所述开口 (253)包括在所述槽内纵向延伸贯穿 整个所述互连模块接收部分的开口 ，且其中该纵向延伸的开口允许所述连 接器构件和所述母线在所述互连模块接收部分的任何位置上连接。
26、 如权利要求25所述的功率互连组件，其中该互连^^莫块(110)环 绕所述母线接收槽沿从所i^座构件的第 一端延伸到所述基座模块的第二 端以确定包围所述母线的空腔(361 )。
27、 如权利要求25所述的功率互连组件，其中该基座构件(105)包 括纵向延伸的互连模块接收构件(255)，该互连模块接收构件包括在其表 面的纵向延伸的安装槽(257)，其中该安装槽设置成允许通过被插入到所 述安装槽内并与该安装槽接合的螺钉构件(471)将该互连模块(110)安 装到所述基座构件上。
28、 如权利要求27所述的功率互连组件，其中该安装槽(257)穿过 所述互连模块接收部分延伸以允许所述互连模块在可选的纵向位置上被安 装。
29、 如权利要求28所述的功率互连组件，其中该基座构件包括 机架安装壁部分(259)，该机架安装壁部分在其第一端和第二端具有互连模块接收槽，该互连模块接收槽被设置成接收被耦合到所述基座构件 的互连才莫块的端部；和母线接收部分(254)，其包括母线接收槽，该母线接收部分从所述机 架安装壁部分延伸，并具有远离于所述机架安装壁部分的端部，该端部在 其中包括安装槽以确定所述互连模块接收构件。
30、 如权利要求29所述的功率互连組件，其中该基座构件(105)包 括含有聚苯乙烯和/或聚苯醚的挤压聚合物构件。
31、 如权利要求25所述的功率互连组件，其中该连接器构件(117) 具有相同的形状因素。
32、 如权利要求31所述的功率互连组件，其中该形状因素包括防手指 插入连接器。
33、 用于具有相关的电气母线连接的电源的功率互连组件的配置方法， 包括标示(800)所述电源的多个功率组件；确定(805)每个所述功率组件到电气总线连接的连接配置；提供(810)纵向延伸的基座构件，在其中包括相应于各个所述电气总 线连接的多条母线；提供(815)多个连接器构件，每个所述连接器构件被配置为从功率组 件接收可插入连接的电缆，且在该连接器构件的选定的位置上具有多个电 连接器；基于要与该连接器构件相关联的各个功率组件的确定连接配置，电连 接(825)所述多个电连接器中的若干个到相应的若干条母线；和耦合(830)互连模块到所g座构件，和对于所述多个功率组件中的 每一个覆盖所述母线，使得相关的连接器构件定位于其中，以提供被配置 的功率互连组件。
34、 如权利要求33所述的方法，进一步包括确定与所述多个功率组件 (820)的每一个相关的纵向位置，其中耦合所述互连模块包括，对于每个 功率组件，对于相关的功率组件，在确定的纵向位置将具有与相应功率组 件相关的所述连接器的互连模块耦合到所述基座构件。
35、 如权利要求34所述的方法，进一步包括 安装(835)该配置的功率互连组件到电源机架上； 定位(840)所述多个功率组件于所述机架中；和 在该功率互连组件内，利用从各个所述功率组件延伸的可插入连接的电缆，耦合(845)各个所述功率组件到与其相关的连接器构件上。
全文摘要
功率互连组件(100)包括纵向延伸的基座构件(105)，该纵向延伸的基座构件包括多个纵向延伸的被设置成接收纵向延伸的母线(115)的母线接收槽(251)。互连模块(110)被设置成耦合到基座构件。该互连模块被设置为接收连接器构件(117)，连接器构件(117)被设置为从一功率组件接收可插入连接的电缆(1022，1032，1042)。该基座构件被设置成使得连接器构件(117)的多个电连接器(121)可被耦合到相应的多条母线，其中所述多条母线插入在所述槽中。
文档编号H05K7/14GK101106257SQ20071010352
公开日2008年1月16日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月17日
发明者L·R·强森, R·W·小约翰逊 申请人:伊顿动力品质公司