CN111864890A - 一种bbu放电控制系统、方法及存储阵列 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种BBU放电控制系统，包括：处理装置，用于获取PSU的状态，当PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；放电输出装置，用于当接收到控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，预设输出电压小于PSU的输出电压，以便当PSU供电异常时直接切换至BBU为负载供电；放电输出装置，还用于当未接收到控制信号，控制BBU不工作。本申请能够保证BBU和PSU之间无缝切换，同时消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响。本申请还公开了一种BBU放电控制方法及存储阵列，具有以上有益效果。

Description

一种BBU放电控制系统、方法及存储阵列

技术领域

本申请涉及存储阵列领域，特别涉及一种BBU放电控制系统、方法及存储阵列。

背景技术

在大数据时代，对存储阵列可靠性，尤其是对PSU(Power Supply Unit，供电单元)和BBU(Backup Battery Unit，备份电池单元)的供电稳定性，以及对BBU的使用寿命提出了更高的要求，以保证存储阵列中的数据完整。现有的方案中，PSU和BBU的供电方式包括冷备供电方式和热备供电方式。冷备供电方式，即PSU供电正常时，BBU不工作，PSU供电异常时，BBU再启动供电，切换过程存在一定的反应时间，导致冷备供电方式不能做到PSU和BBU的无缝切换；热备供电方式，即PSU和BBU均工作，根据PSU和BBU二者输出电压的大小，选择当前为负载供电的供电单元，但是待机损耗对电池的使用寿命存在影响。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种BBU放电控制系统、方法及存储阵列，能够保证BBU和PSU之间无缝切换，同时消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种BBU放电控制系统，包括：

处理装置，用于获取PSU的状态，当所述PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；

放电输出装置，用于当接收到所述控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，所述预设输出电压小于所述PSU的输出电压，以便当所述PSU供电异常时直接切换至所述BBU为负载供电；所述放电输出装置，还用于当未接收到所述控制信号，控制所述BBU不工作。

优选的，该BBU放电控制系统还包括：

采样装置，用于获取所述PSU的供电电压、所述BBU的输出电压及所述BBU的输出电流。

优选的，所述放电输出装置包括降压输出模块和旁路输出模块；

所述降压输出模块，用于在接收到所述控制信号后控制所述BBU按所述预设输出电压工作；

相应的，所述处理装置还用于：

根据所述BBU的输出电压控制所述放电输出装置中的旁路输出模块工作或所述降压输出模块工作。

优选的，所述放电输出装置还包括：

第一端分别连接所述旁路输出模块和所述降压输出模块、第二端连接所述PSU的第一防倒灌模块，用于防止所述PSU的电流倒灌至所述旁路输出模块或所述降压输出模块。

优选的，所述放电输出装置还包括：

设于所述降压输出模块和所述第一防倒灌模块之间的第二防倒灌模块，用于防止所述旁路输出模块的电流倒灌至所述降压输出模块；

相应的，所述处理装置具体用于：

当所述BBU的输出电压低于第一预设值，先控制所述旁路输出模块工作，再控制所述降压输出模块不工作；

当所述BBU的输出电压高于第二预设值，先控制所述降压输出模块工作，再控制所述旁路输出模块不工作；

其中，所述第一预设值低于所述第二预设值。

优选的，所述采样装置，还用于获取BBU输入硬件接口信号；

相应的，所述处理装置根据所述BBU输入硬件接口信号和其获取到的工作参数判断执行自诊断操作；

所述工作参数包括所述PSU的工作状态参数、所述BBU的输出电压及所述BBU的输出电流。

优选的，所述采样装置包括：

钳位模块，用于对获取到的所述BBU输入硬件接口信号执行钳位保护操作；

滤波单元，用于对执行完所述钳位保护操作的BBU输入硬件接口信号执行滤波操作。

优选的，所述处理装置包括单片机。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种BBU放电控制方法，应用于如上文任意一项所述的BBU放电控制系统，该BBU放电控制方法包括：

处理装置获取PSU的状态，当所述PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；

放电输出装置当接收到所述控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，所述预设输出电压小于所述PSU的输出电压，以便当所述PSU供电异常时直接切换至所述BBU为负载供电；所述放电装置当未接收到所述控制信号，控制所述BBU不工作。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种存储阵列，包括如上文任意一项所述的BBU放电控制系统。

本申请提供了一种BBU放电控制系统，当处理装置判断PSU的状态满足待切换条件，即PSU即将发生供电异常时，生成控制信号，放电输出装置在接收到控制信号后控制BBU按预设输出电压工作，使PSU和BBU为热备供电方式，由于BBU此时的输出电压小于PSU的输出电压，因此，在PSU未发生供电异常时，仍由PSU为负载供电，而当PSU发生供电异常时，可以直接切换到BBU为负载供电，保证BBU和PSU之间无缝切换；当未接收到控制信号时，控制BBU不工作，以消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响。本申请还提供了一种BBU放电控制方法及存储阵列，具有和上述BBU放电控制系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种BBU放电控制系统的结构示意图；

图2为本申请所提供的另一种BBU放电控制系统的结构示意图；

图3为本申请所提供的一种BBU放电输出装置的结构示意图；

图4为本申请所提供的一种BBU放电控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种BBU放电控制系统、方法及存储阵列，能够保证BBU和PSU之间无缝切换，同时消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种BBU放电控制系统的结构示意图，该BBU放电控制系统包括：

处理装置1，用于获取PSU的状态，当PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；

放电输出装置2，用于当接收到控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，预设输出电压小于PSU的输出电压，以便当PSU供电异常时直接切换至BBU为负载供电；放电输出装置2，还用于当未接收到控制信号，控制BBU不工作。

具体的，处理装置1用于获取PSU的状态，具体可以通过通信装置获取PSU的关键工作状态参数来获取PSU的状态，其中PSU的关键工作状态参数包括但不限于其温度参数、电流参数、电压参数、是否触发过流保护、是否触发过温保护等对应的参数。根据上述关键工作状态参数可以得到PSU的状态，PSU的状态包括正常供电状态和异常供电状态，通过PSU的状态对PSU当前的供电状态进行预判，若PSU的状态满足切换条件，其中，切换条件对应PSU即将发生供电异常时的条件，处理装置1生成控制信号，处理装置1具体可以包括单片机。

放电输出装置2的输入端与BBU连接，其输出端与PSU的输出端共同连接负载。当放电输出装置2接收到控制信号，判定PSU即将出现供电异常，通过放电输出装置2控制BBU按预设输出电压工作，也即在判定PSU即将出现供电异常时，使PSU和BBU按热备供电方式为负载供电，由于预设输出电压小于PSU的输出电压，因此，在PSU未出现供电异常时，仍由PSU为负载供电，又由于当前PSU和BBU按热备供电方式为负载供电，因此，当PSU供电异常时，可以直接切换到BBU供电，实现BBU和PSU的无缝切换，提高供电可靠性，同时在判定PSU处于正常供电状态下，BBU不工作，从而消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响，可以理解的是，这里的正常供电状态不包括即将发生供电异常的状态。

可见，本实施例在处理装置1判断PSU的状态满足待切换条件，即PSU即将发生供电异常时，生成控制信号，放电输出装置2在接收到控制信号后控制BBU按预设输出电压工作，使PSU和BBU为热备供电方式，由于BBU此时的输出电压小于PSU的输出电压，因此，在PSU未发生供电异常时，仍由PSU为负载供电，而当PSU发生供电异常时，可以直接切换到BBU为负载供电，保证BBU和PSU之间无缝切换；当未接收到控制信号时，控制BBU不工作，以消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响。

请参照图2，图2为本申请所提供的另一种BBU放电控制系统的结构示意图，该BBU放电控制系统在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，该BBU放电控制系统还包括：

采样装置3，用于获取PSU的供电电压、BBU的输出电压及BBU的输出电流。

具体的，采样装置3可以包括但不限于电压传感器、电流传感器等，用于获取PSU的供电电压、BBU的输出电压及BBU的输出电流。

作为一种优选的实施例，放电输出装置2包括降压输出模块21和旁路输出模块22；

降压输出模块21，用于在接收到控制信号后控制BBU按预设输出电压工作；

相应的，处理装置1还用于：

根据BBU的输出电压控制放电输出装置2中的旁路输出模块22工作或降压输出模块21工作。

具体的，本申请中的放电输出装置2具体包括降压输出模块21和旁路输出模块22，当控制装置判定PSU的状态满足切换条件时，通过控制信号控制放电输出装置2中的降压输出模块21工作，将BBU的输出电压调整到预设输出电压。在BBU开始输出后，通过采样装置3采集BBU的输出电压及输出电流，可根据BBU的输出电压控制放电输出装置2中的旁路输出模块22和降压输出模块21交替工作，以根据需求调整BBU的输出电压，提高供电系统的可靠性。具体的，当BBU的输出电压低于第一预设值，由旁路输出模块22控制BBU的输出，当BBU的输出电压高于第二预设值，由降压输出模块21控制BBU的输出。备电过程存储系统的PSU异常恢复时，当BBU的输出高于第一预设值时，切换至由降压输出模块21控制BBU的输出，PSU工作状态稳定持续超过一定时间，BBU停止输出，BBU备电过程结束，BBU立刻停止输出。其中，第一预设值可根据需要设置为11.3V，第二预设值可根据需要设置为12.57V。

作为一种优选的实施例，放电输出装置2还包括：

第一端分别连接旁路输出模块22和降压输出模块21、第二端连接PSU的第一防倒灌模块23，用于防止PSU的电流倒灌至旁路输出模块22或降压输出模块21。

作为一种优选的实施例，放电输出装置2还包括：

设于降压输出模块21和第一防倒灌模块23之间的第二防倒灌模块24，用于防止旁路输出模块22的电流倒灌至降压输出模块21；

相应的，处理装置1具体用于：

当BBU的输出电压低于第一预设值，先控制旁路输出模块22工作，再控制降压输出模块21不工作；

当BBU的输出电压高于第二预设值，先控制降压输出模块21工作，再控制旁路输出模块22不工作；

其中，第一预设值低于第二预设值。

具体的，本实施例中的放电输出装置2中还包括第一防倒灌模块23和第二防倒灌模块24，其中，第一防倒灌模块23设于PSU的输出端与旁路输出模块22、降压输出模块21之间，用以防止PSU的电流倒灌至旁路输出模块22或降压输出模块21，一方面可以保证供电安全性，另一方面，由于存在第一防倒灌模块23，因此，在PSU未停止输出时，也可以控制BBU工作，以实现后续的BBU和PSU之间的无缝切换。可以理解的是，旁路输出模块22的输出会大于降压输出模块21的输出，若不设置第二防倒灌模块24，就必须要等到降压输出模块21关闭后，再打开旁路输出模块22，以避免旁路输出模块22的电流倒灌至降压输出模块21中，基于此，本实施例将第二防倒灌模块24设于第一防倒灌模块23和降压输出模块21之间，由于设有第二防倒灌模块24，因此，保证降压输出模块21和旁路输出模块22可以同时工作，从而实现降压输出模块21和旁路输出模块22的无缝切换，进一步提高供电系统的可靠性。

作为一种优选的实施例，放电输出装置2的具体电路结构可以参照图3所示，其中，Vb-Chg作为放电输出装置2的输入端，V-B+作为放电输出装置2的输出端，降压输出模块21包括MOS管Q₇、MOS管Q₆及驱动控制电路，第二防倒灌模块24包括MOS管Q₂及驱动控制电路，旁路输出模块22包括MOS管Q₅、MOS管Q₄及其驱动控制电路，第一防倒灌模块23包括MOS管Q₁及驱动控制电路。处理装置1通过控制放电输出装置2中对应的MOS管的导通/关断来控制对应的模块工作或停止工作。如当需要降压输出模块21工作时，则控制MOS管Q₇、MOS管Q₆导通，并控制MOS管Q₅及MOS管Q₄关断。可以理解的是，可一直向MOS管Q₁和Q₂的栅极发送驱动信号，当PSU有输出时，Q₁截止，当旁路输出模块22有输出时，Q₂截止，防止电流倒灌，保证降压输出模块21和旁路输出模块22可以同时工作，从而实现降压输出模块21和旁路输出模块22的无缝切换，进一步提高供电系统的可靠性。

作为一种优选的实施例，采样装置3，还用于获取BBU输入硬件接口信号；

相应的，处理装置1根据BBU输入硬件接口信号和其获取到的工作参数判断执行自诊断操作；

工作参数包括PSU的工作状态参数、BBU的输出电压及BBU的输出电流。

具体的，本实施例中，采样装置还用于获取BBU输入硬件接口信号，并通过采样装置内部集成的钳位模块和滤波模块对BBU输入硬件接口信号进行钳位保护操作及滤波操作，以使BBU输入硬件接口信号满足处理装置的接口条件，保证信号传输的可靠性。处理装置根据其获取到BBU和PSU的实际工作参数，如PSU的工作状态参数、BBU的输出电压及BBU的输出电流等参数，及接收到的BBU输入硬件接口信号执行自诊断操作，判断是否存在系统异常或自身异常，以便后续有针对性的进行处理操作，进一步提高BBU放电控制系统的可靠性。

请参照图4，图4为本申请所提供的一种BBU放电控制方法的步骤流程图，应用于如上文任意一个实施例所描述的BBU放电控制系统，该BBU放电控制方法包括：

S101：处理装置获取PSU的状态，当PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；

S102：放电输出装置当接收到控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，预设输出电压小于PSU的输出电压，以便当PSU供电异常时直接切换至BBU为负载供电；放电装置当未接收到控制信号，控制BBU不工作。

可见，本实施例在处理装置判断PSU的状态满足待切换条件，即PSU即将发生供电异常时，生成控制信号，放电输出装置在接收到控制信号后控制BBU按预设输出电压工作，使PSU和BBU为热备供电方式，由于BBU此时的输出电压小于PSU的输出电压，因此，在PSU未发生供电异常时，仍由PSU为负载供电，而当PSU发生供电异常时，可以直接切换到BBU为负载供电，保证BBU和PSU之间无缝切换；当未接收到控制信号时，控制BBU不工作，以消除BBU的待机损耗对BBU寿命的影响。

作为一种优选的实施例，该BBU放电控制方法还包括：

采样装置获取PSU的供电电压、BBU的输出电压及BBU的输出电流。

作为一种优选的实施例，放电输出装置包括降压输出模块和旁路输出模块；

相应的，放电输出装置当接收到控制信号，控制BBU按预设输出电压工作的过程具体包括：

降压输出模块在接收到控制信号后控制BBU按预设输出电压工作；

相应的，该BBU放电控制方法还包括：

处理装置根据BBU的输出电压控制放电输出装置中的旁路输出模块工作或降压输出模块工作。

作为一种优选的实施例，该BBU放电控制方法还包括：

通过第一防倒灌模块防止PSU的电流倒灌至旁路输出模块或降压输出模块，第一防倒灌模块的第一端分别连接旁路输出模块和降压输出模块、第二端连接PSU。

作为一种优选的实施例，该BBU放电控制方法还包括：

通过设于降压输出模块和第一防倒灌模块之间的第二防倒灌模块防止旁路输出模块的电流倒灌至降压输出模块；

相应的，处理装置根据BBU的输出电压控制放电输出装置中的旁路输出模块工作或降压输出模块工作的过程具体包括：

当BBU的输出电压低于第一预设值，先控制旁路输出模块工作，再控制降压输出模块不工作；

当BBU的输出电压高于第二预设值，先控制降压输出模块工作，再控制旁路输出模块不工作；

其中，第一预设值低于第二预设值。

作为一种优选的实施例，该BBU放电控制方法还包括：

采样装置获取BBU输入硬件接口信号；

相应的，处理装置根据BBU输入硬件接口信号和其获取到的工作参数判断执行自诊断操作；

工作参数包括PSU的工作状态参数、BBU的输出电压及BBU的输出电流。

作为一种优选的实施例，该BBU放电控制方法还包括：

通过采样装置中的钳位模块对获取到的BBU输入硬件接口信号执行钳位保护操作；

通过采样装置中的滤波单元对执行完钳位保护操作的BBU输入硬件接口信号执行滤波操作。

作为一种优选的实施例，处理装置包括单片机。

另一方面，本申请还提供了一种存储阵列，包括如上文任意一个实施例所描述的BBU放电控制系统。

对于本申请所提供的一种存储阵列的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种存储阵列，具有和上述BBU放电控制系统相同的有益效果。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种BBU放电控制系统，其特征在于，包括：

处理装置，用于获取PSU的状态，当所述PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；

放电输出装置，用于当接收到所述控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，所述预设输出电压小于所述PSU的输出电压，以便当所述PSU供电异常时直接切换至所述BBU为负载供电；所述放电输出装置，还用于当未接收到所述控制信号，控制所述BBU不工作。

2.根据权利要求1所述的BBU放电控制系统，其特征在于，该BBU放电控制系统还包括：

采样装置，用于获取所述PSU的供电电压、所述BBU的输出电压及所述BBU的输出电流。

3.根据权利要求2所述的BBU放电控制系统，其特征在于，所述放电输出装置包括降压输出模块和旁路输出模块；

所述降压输出模块，用于在接收到所述控制信号后控制所述BBU按所述预设输出电压工作；

相应的，所述处理装置还用于：

根据所述BBU的输出电压控制所述放电输出装置中的旁路输出模块工作或所述降压输出模块工作。

4.根据权利要求3所述的BBU放电控制系统，其特征在于，所述放电输出装置还包括：

第一端分别连接所述旁路输出模块和所述降压输出模块、第二端连接所述PSU的第一防倒灌模块，用于防止所述PSU的电流倒灌至所述旁路输出模块或所述降压输出模块。

5.根据权利要求4所述的BBU放电控制系统，其特征在于，所述放电输出装置还包括：

设于所述降压输出模块和所述第一防倒灌模块之间的第二防倒灌模块，用于防止所述旁路输出模块的电流倒灌至所述降压输出模块；

相应的，所述处理装置具体用于：

当所述BBU的输出电压低于第一预设值，先控制所述旁路输出模块工作，再控制所述降压输出模块不工作；

当所述BBU的输出电压高于第二预设值，先控制所述降压输出模块工作，再控制所述旁路输出模块不工作；

其中，所述第一预设值低于所述第二预设值。

6.根据权利要求1所述的BBU放电控制系统，其特征在于，所述采样装置，还用于获取BBU输入硬件接口信号；

相应的，所述处理装置根据所述BBU输入硬件接口信号和其获取到的工作参数判断执行自诊断操作；

所述工作参数包括所述PSU的工作状态参数、所述BBU的输出电压及所述BBU的输出电流。

7.根据权利要求6所述的BBU放电控制系统，其特征在于，所述采样装置包括：

钳位模块，用于对获取到的所述BBU输入硬件接口信号执行钳位保护操作；

滤波单元，用于对执行完所述钳位保护操作的BBU输入硬件接口信号执行滤波操作。

8.根据权利要求1所述的BBU放电控制系统，其特征在于，所述处理装置包括单片机。

9.一种BBU放电控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任意一项所述的BBU放电控制系统，该BBU放电控制方法包括：

处理装置获取PSU的状态，当所述PSU的状态满足待切换条件，生成控制信号；

放电输出装置当接收到所述控制信号，控制BBU按预设输出电压工作，所述预设输出电压小于所述PSU的输出电压，以便当所述PSU供电异常时直接切换至所述BBU为负载供电；所述放电装置当未接收到所述控制信号，控制所述BBU不工作。

10.一种存储阵列，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的BBU放电控制系统。

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