CN105593781B

CN105593781B - 选择性使能的备用电力

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Publication number: CN105593781B
Application number: CN201380079943.1A
Authority: CN
Inventors: 海·玉·恩吉耶; 王汉; 帕特里克·A·雷蒙德
Original assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: US10591968B2; US20160224088A1; WO2015047415A1; TW201530977A; CN105593781A; TWI538350B

Abstract

描述了备用电力设备和包括该备用电力设备的系统的示例。示例可以包括电池模块以及备用电力控制模块，以确定主机装置的备用电力需求，并且如果电池模块具有大于备用电力需求的电力容量，则选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出。

Description

选择性使能的备用电力

背景技术

随着对计算系统依赖持续增长，对于用于这些计算系统的可靠的电力系统和备用方案的需求也增长。例如，服务器可以向闪存或持久性存储器以及备用电源提供用于备份数据的体系结构以在电力损耗之后为该数据的备份供电。备用电源有时可以包括诸如电容器或电池的能量部件。

附图说明

详细描述部分参考附图，其中：

图1是包括用于选择性使能备用电力输出的备用电力控制模块的示例性备用电力设备的方框图；

图2是包括备用电力子系统的示例性系统的方框图，备用电力子系统包括用于选择性使能备用电力输出的备用电力控制模块；并且

图3－图8是用于由备用电力设备选择性使能备用电力输出的示例性方法的流程图；

在所有这些附图中可以实施各个实施例。

具体实施方式

用于计算系统的可靠电力系统和备用方案可以帮助在主电力的意外损耗或下降的事件中避免或减少关键数据的损失。帮助完成这些的装置有时可以包括诸如非易失性存储器和阵列控制器的装置，其可以从诸如电容器和电池的能量部件被提供备用电力。

用于提供备用电力的能量部件有时可能需要再充电周期，在此期间能量部件可能无法用于提供备用电力。尽管在一些情况下可以使用多个能量部件以提供备用电力的可用性的一些保证，但由于有限的空间，实际上可以使用的能量部件的数目可能是有限的。快速充电的备选例可以是可用的，但是这些解决方案可能趋向于产生大量的热，这可以导致减少的电池寿命以及总成本的增大。

在此描述了包括电池模块和备用电力控制模块的备用电力设备的各个实施方式。备用电力控制模块可以确定主机装置的备用电力需求，并且如果电池模块具有大于备用电力需求的电力容量，选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出。在各个实施方式中，备用电力输出的选择性使能可以允许电池模块比如果备用电力输出被延迟直至电池模块完全充电则可以另外可行的情形更早地可用于提供备用电力。

现在参照附图，图1是示例性备用电力设备102的方框图。备用电力设备102包括电池模块104以及备用电力控制模块106。电池模块104可以包括能量部件以将所存储的能量转换为电能从而将电力108输送至联接至备用电力设备102的至少一个负载(通常多个负载)。电池模块104的示例可以包括但不限于：可再充电电池、电容器(诸如例如超级电容器、超大电容器等)、以及类似的。如在此所使用的电力108可以包括电流、电压、电荷、瓦特、或从电池模块104向负载所提供的其他类型的能量。

备用电力设备102可以被配置为联接至主机装置(在此未示出)以用于向主机装置提供备用电力108。在各个实施方式中，如在此更完全地描述，备用电力控制模块106可以选择性地使能或禁用电池模块104以当为负载供电出现故障时向主机装置的至少一个负载提供备用电力108。在各个实施方式中，备用电力控制模块106可以配置为具有额外的功能。例如，备用电力控制模块106可以控制电池模块104的充电和放电，或者备用电力设备102的其他操作，诸如例如，分析、监控或保护控制模块106、以及控制与主机装置的通信。在各个实施方式中，备用电力控制模块106可以被配置为提供对备用电力设备102的保护，诸如但不限于：短路保护、充电/放电保护、电流/电压保护、温度保护、通信准确度/误差稳健性保护等。备用电力控制模块106的示例可以包括但不限于：处理器、电路逻辑、由处理器、微芯片、芯片集、电子电路、微处理器、微控制器、中央处理单元可执行的指令集、或类似物。

备用电力控制模块106可以至少部分地基于电池模块104的电力容量以及主机装置的负载的备用电力需求而确定是否使能或禁用电池模块104。在各个实施方式中，备用电力控制模块106可以经由输入端口110从主机装置接收负载的数量，并且备用电力控制模块106可以通过基于主机装置的负载数量和所估计的每个负载的电力需求而估计备用电力需求来确定备用电力需求。在相同或不同的实施例中，备用电力控制模块106可以通过对从电池模块104至对应的多个先前电力损耗事件的主机装置的备用电力108的多个输出取平均来确定备用电力需求。

在各个实施方式中，备用电力设备102可以包括输出端口112，备用电力控制模块106可以经由输出端口112向主机装置发送消息，诸如例如指示电池模块104被使能或禁用的消息。

在图2中示出了示例性系统200的方框图。在此所述的各个备用电力设备(诸如例如参照图1在此所述的备用电力设备102)可以被并入各种类型的系统中，或者可以包括可以与至少一个计算装置联接以形成系统的设备。

如图2中所示，系统200包括备用电力子系统202，备用电力子系统202包括电池模块204和备用电力控制模块206。备用电力子系统202可以可操作地联接至主机装置216。在各个实施方式中，备用电力控制模块206可以被配置为与主机装置216通信。例如，备用电力控制模块206与主机装置216之间的通信可以包括主机装置216的负载214的数量、主机装置216的状态，除了其他之外。在各个实施方式中，系统200可以包括可操作地并联联接至主机装置216的多个备用电力子系统202。

主机装置216可以包括装置，诸如但不限于：计算装置、服务器、或适用于支持备用电力子系统202的任何其他计算系统。主机装置216可以支持至少一个负载214。一个或多个负载214可以包括电路、电阻抗、或者能够从备用电力子系统202接收电力208的其他类型的电路。在各个实施方式中，一个或多个负载214可以包括例如存储阵列控制器、非易失性存储器(诸如例如非易失性双列直插存储器)、或其他负载以在至系统200或主机装置216的主电力218的损耗事件(诸如例如电力故障、电力下降等)中促进将主机装置216的数据备份至诸如闪存或持久性存储器的存储器。

备用电力子系统202可以在主电力214损耗的事件中向主机装置216的一个或多个负载214提供备用电力208，但是备用电力控制模块206可以基于电池模块204的电力容量以及主机216的一个或多个负载214的备用电力需求而选择性地使能或禁用来自电池模块204的备用电力208的输出。为了确定电池模块204的电力容量，备用电力控制模块206可以使用电池模块204的实际可用电力容量，或者可以影响电力容量的一些减小。例如，可以按当电池模块204老化时的容限(margin)百分比和/或按给定系统200或主机装置216的特定工作状况的公差(tolerance)百分比而减小真实的电力容量。例如，备用电力控制模块205可以如下计算电池模块204的调整后的电力容量PC_adjusted：

其中PC_actual是电池模块204的实际电力容量，x是公差百分比，并且y是容限百分比。

备用电力控制模块206可以通过估计备用电力需求或计算先前电力损耗事件的主机装置216的备用电力需求的平均而确定主机装置216的一个或多个负载214的备用电力需求。在各个实施方式中，备用电力控制模块206可以经由输入端口210从主机装置接收一个或多个负载214的数量，并且备用电力控制模块206可以如下基于负载的数量n以及所估计的或典型的每个负载的电力需求PD_EL而确定估计的备用电力需求PD_E：

PD_E＝n×PD_EL

例如，如果备用电力设备202从主机装置216接收24个数量的负载，并且预先确定的所估计或典型的每个负载的电力需求值是n瓦特(W)/负载，备用电力控制模块206可以确定备用电力需求PD_E的估计值约为24n W。

在各个实施方式中，主机装置216可以提供由主机装置216支持的一个或多个负载214的实际数目(例如全部工作的负载)、或者少于所有工作的一个或多个负载214的一些数目。例如，在一些实施方式中，主机216可以对一个或多个负载214区分优先级以使得只有一个或多个负载214的子集将在电力损耗事件之后接收备用电力208。

在相同或不同的实施例中，备用电力控制模块206可以通过对从电池模块204至对应的多个先前电力损耗事件的主机装置218的电力208的多个输出取平均而确定备用电力需求。在这些实施方式中的各种实施方式中，备用电力控制模块206可以首先尝试使用备用电力需求的平均值，并且如果平均值不可用，则随后使用估计值。例如，如果负载的数量改变，则先前并未计算平均值等，那些负载的平均备用电力需求可以是不可用的。

在确定主机216的备用电力需求之后，备用电力控制模块206可以选择性地使能或禁用电池模块204。备用电力控制模块206可以至少部分地基于电池模块204的电力容量以及主机216的所确定备用电力需求而选择性地使能或禁用电池模块204。在各个实施方式中，如果电池模块204具有至少等于备用电力需求的电力容量，则备用电力控制模块206可以选择性地使能电池模块204。在相同或不同的实施方式中的各种实施方式中，如果电池模块204具有小于备用电力需求的电力容量，则备用电力控制模块206可以选择性地禁用电池模块204。

在各个实施方式中，备用电力设备202可以经由输出端口212向主机装置216发送指示电池模块204被使能或禁用的消息。

在使能状态中，电池模块204可以等待电力损耗事件，在此时电池模块204可以向主机216提供备用电力208以用于为一个或多个负载214供电。当电池模块206处于被禁用状态时，备用电力控制模块206可以连续地或周期性地检查电池模块204的电力容量以确定电力容量是否已经增大到至少等于主机216的备用电力需求的水平。

图3－图8是在系统上执行的用于选择性使能备用电力子系统以当主电力供应给至少一个负载供电出现故障时向主机装置的至少一个负载提供备用电力的示例性方法的流程图。应该注意的是，所讨论和/或所示的各个操作可以依次通常称作多个分立的操作以帮助理解各个实施方式。描述的顺序不应解释为暗示这些操作是顺序相关的，除非明确地陈述。此外，一些实施方式可以包括比所描述的更多或更少的操作。

现在转向图3，根据各个实施方式的用于对于电力损耗事件选择性地使能从电池模块向主机装置的电力输出的方法300可以以在方框320处确定主机装置的备用电力需求的方式开始或继续进行。在各个实施方式中，可以通过基于主机装置的负载的数量以及所估计的每个负载的电力需求而估计备用电力需求、或者通过对从电池模块至对应的多个先前电力损耗事件的主机装置的多个电力输出取平均来确定备用电力需求。在这些实施方式的各种实施方式中，可以通过首先确定平均备用电力需求值或者可以被平均的多个值是否可用、并且如果不可用则基于主机装置的负载数量以及所估计的每个负载的电力需求而估计备用电力需求(或者使用已经计算并且存储在备用电力子系统中的估计值)来确定备用电力需求。

方法300可以继续进行至方框322，如果电池模块具有大于备用电力需求的电力容量，则选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出。在各个实施方式中，如果电池模块具有至少等于备用电力需求的电力容量，则可以选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出。一旦被使能，电池模块可以等待至主机装置的电力损耗事件，在此时电池模块可以向主机装置的一个或多个负载提供备用电力。

在图4处，根据各个实施方式的用于对于电力损耗事件选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出的方法400可以以在方框424处确定主机装置的备用电力需求的方式开始或继续进行。在各个实施方式中，如在此所述，可以通过基于主机装置的负载的数量以及所估计的每个负载的电力需求而估计备用电力需求、或者通过对从电池模块至对应的多个先前电力损耗事件的主机装置的多个电力输出取平均，来确定备用电力需求。

在方框426处，方法400可以以确定电池模块的电力容量的方式继续进行。在各个实施方式中，如在此所使用的，电力容量可以包括影响公差百分比和/或容限百分比的电池模块的电力容量。

方法400可以继续进行至方框428，比较备用电力需求与电池模块的电力容量以确定是否禁用或使能来自电池模块的电力输出。如果电池模块的电力容量大于或至少等于备用电力需求，则方法400可以继续进行至方框430，对于电力损耗事件使能从电池模块至主机装置的电力输出。另一方面，如果电池模块的电力容量小于备用电力需求，则方法400可以继续进行至方框432，禁用从电池模块至主机装置的电力输出。方法400可以随后返回至方框426以确定电池模块的电力容量是否已经增大至足以向主机装置提供备用电力。

图5示出了用于确定主机装置的负载数量是否已经从先前电力损耗事件改变的示例性方法500。如在此所述，在各个实施方式中，可以至少部分地基于主机装置的负载的数量而确定主机装置的备用电力需求，并且在一些实施方式中，当确定是否选择性地使能备用电力子系统的电池模块时，可以使用来自先前电力损耗事件的多个备用电力需求的平均值。

在方框534处，方法500可以以从主机装置接收负载的数量的方式开始或继续进行，并且随后继续至方框536，确定负载的数量是否已经从先前的负载数量改变。在各个实施方式中，该改变可以是由于主机装置的工作的改变、由主机装置对负载的重新区分优先级等。如果确定了负载的数量已经改变，则方法500可以以重设所存储的平均备用电力需求的方式继续进行，并且随后继续进行为确定是否选择性地使能由电池模块输出电力，如在此所述(诸如例如分别根据参照图3、图4和图6在此所述的方法300、400或600中的一个或多个)。另一方面，如果确定了负载的数量尚未改变，则方法500可以继续进行为确定是否选择性地使能由电池模块输出电力，而并未重设所存储的平均备用电力需求值。

在图6处，根据各个实施方式的用于对于电力损耗事件选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出的方法600可以以在方框640处确定负载的数量是否是可用的方式开始于或者继续进行。在各个实施方式中，负载的数量可以由主机装置提供，并且可以包括由主机装置所支持的负载的总数目、或者少于负载总数目的一些数量。如果负载的数量不是可用的，则方法600可以继续进行至方框642，禁用从电池模块至主机装置的电力输出，直至负载的数量为可用的。

另一方面，如果负载的数量是可用的，则方法600可以继续进行至方框644，确定备用电力需求值是否可用。在各个实施方式中，备用电力需求值可以包括先前确定的值，诸如例如对于先前的电力损耗事件的先前的实际备用电力需求的平均值。如果备用电力需求值是可用的，则方法600可以继续进行至参照图7稍后所述的方法700。

另一方面，如果备用电力需求值不是可用的，则方法600可以以在方框646处估计备用电力需求值的方式继续进行。在各个实施方式中，可以至少部分地基于负载的数量以及所估计或典型的每个负载的备用电力需求而估计备用电力需求值。

方法600可以继续进行至方框648，确定电池模块的电力容量，并且在方框650处将电池模块的电力容量与备用电力需求的估计值比较。如果电池模块的电力容量大于或者至少等于备用电力需求，则方法600可以继续进行至方框652，对于电力损耗事件使能从电池模块至主机装置的电力输出。另一方面，如果电池模块的电力容量小于备用电力需求，则方法600可以继续进行至方框654，禁用从电池模块至主机装置的电力输出。方法600可以随后返回进至方框648以确定电池模块的电力容量是否已经增大到足以向主机装置提供备用电力。

如上所述，如果在方框644处备用电力需求值是可用的，则方法600可以继续进行至图7的方法700。在图7处，根据各个实施方式的用于对于电力损耗事件选择性地使能从电池模块至主机装置的电力输出的方法700可以以如下方式开始或者继续进行：方框758，确定电池模块的电力容量，并且在方框760处将电池模块的电力容量与备用电力需求比较。如果电池模块的电力容量大于或至少等于备用电力需求，则方法700可以继续进行至方框764，对于电力损耗事件使能从电池模块至主机装置的电力输出。另一方面，如果电池模块的电力容量小于备用电力需求，则方法700可以继续进行至方框762，禁用从电池模块至主机装置的电力输出。方法700可以随后返回进至方框758以确定电池模块的电力容量是否已经增大至足以向主机装置提供备用电力。

在各个实施方式中，一旦使能了备用电力子系统的电池模块，则电池模块可以等待电力损耗事件以用于向主机装置的负载提供备用电力。当向主机装置的负载提供备用电力时，备用电力子系统的备用电力控制模块可以计算向主机装置所提供的实际备用电力。计算出的值可以用于备用电力需求值以确定是否选择性地使能电池模块，或者可以用于与至少一个其他实际备用电力需求值取平均以使得平均值可以用于备用电力需求值以确定是否选择性地使能电池模块。

图8示出了根据各个实施方式的用于操作已经选择性使能了电池模块的备用电力子系统的方法800。方法800可以以在方框866处确定对于主机装置的电力损耗的方式开始或者继续进行。如果不存在电力损耗事件，则方法800可以返回进至方框866直至电力损耗事件。

在发生了电力损耗事件之后，方法800可以继续进行至方框868，将电力从电池模块输出至主机装置。在备用电力的输出期间或之后，备用电力控制模块可以在方框870处计算主机装置的实际备用电力需求，其可以包括在电力损耗事件期间向主机装置的负载所提供的实际备用电力。在方框872处，计算出的实际备用电力需求可以随后与主机装置的至少一个其他的先前计算出的实际备用电力需求取平均。根据在此所述的各个实施方式，平均备用电力需求可以随后用于选择性地使能或禁用从电池模块至主机装置的电力输出。

在此使用本领域技术人员通常采用的术语描述示意性实施例的各个方面以向本领域技术人员传达它们工作的主旨。对于本领域技术人员将明显的是，可以采用所述方面的仅一些而实施备选的实施例。为了解释说明的目的，提出具体数目、材料和配置以便于提供对示意性实施例的全面理解。对于本领域技术人员将明显的是，可以实施备选实施例而无需具体细节。在其他情形中，省略或者简化了广泛已知的特征以免使示意性实施例不模糊。

尽管在此已经示出并且描述了某些实施例，本领域技术人员应该意识到的是，所示和所述的实施例可以替换广泛各种备选和/或等价的、计算用于实现相同目的的实施例或实施方式，而并未脱离本公开的范围。本领域技术人员将易于意识到，实施例可以以广泛各种方式而实施。本申请意在覆盖在此讨论的实施例的任何适应或变化。因此显然旨在仅由权利要求及其等价物而限定实施例。

Claims

1.一种用于提供备用电力至主机装置的设备，包括：

电池模块；以及

备用电力控制模块，用于确定具有多个负载的所述主机装置的备用电力需求，其中所述主机装置响应于主电力给所述多个负载供电出现故障导致的电力损耗事件而确定所述多个负载的子集将接收所述备用电力，并且

如果所述电池模块具有大于所述备用电力需求的电力容量，则选择性地使能从所述电池模块至所述主机装置的所述多个负载的所述子集的电力输出；

其中，所述备用电力控制模块通过对从所述电池模块至对应的多个先前电力损耗事件的所述主机装置的多个电力输出取平均，来确定所述多个负载的所述子集的所述备用电力需求。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述备用电力控制模块用于：如果所述电力容量小于所述备用电力需求，则选择性地禁用从所述电池模块至所述主机装置的所述电力输出。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述备用电力控制模块用于：确定所述电池模块的所述电力容量，并且比较所述备用电力需求和所述电池模块的所述电力容量以确定是否禁用或使能来自所述电池模块的电力输出。

4.根据权利要求3所述的设备，进一步包括输出端口，所述输出端口用于向所述主机装置发送指示所述电池模块被使能或禁用的消息。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述备用电力需求包括基于所述主机装置的负载的数量和所估计的每个负载的电力需求而计算的所述备用电力需求的估计值。

6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括用于从所述主机装置接收负载的数量的输入端口。

7.一种用于提供备用电力至主机装置的系统，包括：

具有多个负载的所述主机装置；以及

备用电力子系统，可操作地联接至所述主机装置以接收由所述主机装置所支持的负载的数量，

所述备用电力子系统包括：

电池模块；以及

备用电力控制模块，用于确定所述具有所述多个负载的主机装置的备用电力需求，其中所述主机装置响应于主电力给所述多个负载供电出现故障导致的电力损耗事件而确定所述多个负载的子集将接收所述备用电力，并且如果所述备用电力控制模块确定所述电池模块具有大于所述备用电力需求的电力容量，则选择性地使能从所述电池模块至所述主机装置的所述多个负载的所述子集的电力输出；

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述主机装置用于在所述电力损耗事件之后向所述备用电力子系统的输入端口提供将被提供备用电力的所述主机装置的负载的数量，并且其中所述备用电力控制模块用于基于所述负载的数量以及估计的每个负载的电力需求而估计所述备用电力需求。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述备用电力子系统包括输出端口，所述输出端口用于向所述主机装置的输入端口发送指示所述电池模块被使能或禁用的消息。

10.一种用于对于电力损耗事件将备用电力从电池模块提供至主机装置的方法，包括：

确定所述主机装置的备用电力需求，其中，所述主机装置具有多个负载，并且响应于主电力给所述多个负载供电出现故障导致的所述电力损耗事件而确定所述多个负载的子集将接收所述备用电力；以及

其中，所述确定备用电力需求的步骤包括：对从所述电池模块至对应的多个先前电力损耗事件的所述主机装置的多个电力输出取平均。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定所述电池模块的所述电力容量；以及

比较所述备用电力需求与所述电池模块的所述电力容量，以确定是否禁用或使能来自所述电池模块的电力输出。

12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：如果所述电力容量小于所述备用电力需求，则选择性地禁用从所述电池模块至所述主机装置的电力输出。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述确定的步骤包括：基于所述主机装置的负载的数量以及估计的每个负载的电力需求而估计所述备用电力需求。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定对于所述主机装置的电力损耗；以及

在确定所述电力损耗之后，从所述电池模块输出电力至所述主机装置。