CN113760076A - 电容管理方法、电容管理装置、备电系统、固态硬盘 - Google Patents

电容管理方法、电容管理装置、备电系统、固态硬盘 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电源供电管理领域，公开了一种电容管理方法、电容管理装置、备电系统以及固态硬盘。该电容管理方法包括：在检查周期被触发的情况下，获取所述多个电容组当前的第一电容量；获取所述多个电容组的损耗次数，根据所述损耗次数获取待替换的电容组；根据所述待替换的电容组，以及所述电容组的所述第一电容量执行分组均衡轮流使用操作。此外，还根据转换系数和损耗次数获得电容组的剩余工作时长，根据该剩余工作时长决定是否提示预警信息，防止异常掉电导致业务丢失。

Description

电容管理方法、电容管理装置、备电系统、固态硬盘
技术领域
本发明涉及电源供电管理领域，具体涉及一种电容管理方法、电容管理装置、备电系统以及固态硬盘。
背景技术
目前，很多电子系统设计中应对异常掉电的保护方法大多是采用备电系统来维持一段时间的供电，从而确保业务的完整收敛。该备电系统大部分是将由多个电容组成的超级电容组作为储能单元，当系统上电时进行充电，当系统下电(比如异常掉电)时放电作为电源供电源。由于电容随着充放电的次数增加，其蓄能能力下降，因此，需要增加一定量的冗余电容来保证生命周期内的蓄电能力要求。相关技术是将超级电容组作为一个整体进行充放电，并检测备电容量是否满足需求。
然而，现有技术一般都是将超级电容组作为一个整体进行充放电，也就是冗余部分一开始就作为整体一起损耗，显然冗余有效利用率差。由于整体充放电，当检测电容组容量时发生异常掉电，则因为供电不足而导致业务丢失，存在较高的业务丢失风险，影响业务的完整性。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种电容管理方法、电容管理装置、备电系统以及固态硬盘，其解决了电容冗余利用率低，现有固态硬盘业务丢失风险高的技术问题，提高了固态硬盘的业务的完整性。
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：
第一方面，提供一种电容管理方法，应用于备电系统，所述备电系统包括多个电容组，包括：
在检查周期被触发的情况下，获取所述多个电容组当前的第一电容量；
获取所述多个电容组的损耗次数；
根据所述损耗次数计算所述多个电容组的平均损耗次数；
根据所述损耗次数和所述平均损耗次数获取每一电容组的损耗差值；
在所述损耗差值大于预设阈值时，根据所述损耗差值大于预设阈值的电容组，以及所述电容组的所述第一电容量执行分组均衡轮流使用操作。
第二方面，提供一种电容管理装置，应用于备电系统，所述备电系统包括多个电容组，包括：
第一获取模块，用于在检查周期被触发的情况下，获取所述多个电容组当前的第一电容量；
第二获取模块，用于获取所述多个电容组的损耗次数；
计算模块，用于根据所述损耗次数计算所述多个电容组的平均损耗次数；
第三获取模块，用于根据所述损耗次数和所述平均损耗次数获取每一电容组的损耗差值；
处理模块，用于在所述损耗差值大于预设阈值时，根据所述损耗差值大于预设阈值的电容组，以及所述电容组的所述第一电容量执行分组均衡轮流使用操作。
第三方面，提供一种备电系统，包括：备电管理设备和电源管理设备；
所述备电管理设备包括：电容组、电容组控制模块以及电容组管理模块，所述电容组控制模块分别连接所述电源管理设备、所述电容组和所述电容组管理模块；
所述电容组管理模块包括电容容量检查单元和控制器，所述控制器包括：
至少一个处理器，与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器基于所述电容量检查单元执行如上所述的电容管理方法。
第四方面，提供一种固态硬盘，包括如上所述的备电系统。
区别于相关技术的情况，本发明实施例提供一种电容管理方法、电容管理装置、备电系统以及固态硬盘，该备电系统包括多个电容组，通过在检查周期被触发的情况下，获取该多个电容组当前的第一电容量，并获取该多个电容组的损耗次数，再根据该损耗次数计算该多个电容组的平均损耗次数，根据该损耗次数和该平均损耗次数获取每一电容组的损耗差值，在该损耗差值大于预设阈值时，根据该损耗差值大于预设阈值的电容组以及该电容组的第一电容量执行分组均衡轮流使用操作。本发明实施例提供的电容管理方法、电容管理装置、备电系统以及固态硬盘通过追踪电容组的损耗次数和电容量的组合管理方式，来对分组后的电容组进行均衡分组轮流使用，提高了冗余利用率，降低了因供电不足导致的业务丢失风险，提升了固态硬盘的业务的完整性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的固态硬盘的供电系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电容储能供电特性的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种备电系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的图3中所述备电管理设备的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的电容组进行分组的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电容组分组的过程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种电容组分组的流程图；
图8是本发明实施例提供的另一种电容组分组的过程示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种电容组分组的流程图；
图10是本发明实施例提供的电容量检测的电路原理图；
图11是本发明实施例提供的电容组通路选择示意图；
图12是本发明实施例提供的电容组容量检测的流程图；
图13是本发明实施例提供的对非使能组的电容组进行电容检测的过程示意图；
图14是本发明实施例提供的对使能组的电容组进行电容检测的过程示意图；
图15是本发明实施例提供的充放电次数、温度以及工作时长的关系图；
图16是本发明实施例提供的一种分组状态表示意图；
图17是本发明实施例提供的一种转化系数查找表示意图；
图18是本发明实施例提供的一种理论容量表示意图；
图19是本发明实施例提供的一种周期查找表示意图；
图20是本发明实施例提供的一种电容管理方法的流程图；
图21是本发明实施例提供的基于易失性存储器划分分区的示意图；
图22是本发明实施例提供的对分区确定电容分组的过程示意图；
图23是本发明实施例提供的获取充电时间的电路原理图；
图24和图25是本发明实施例提供的用于表示不同参数之间的关系的示意图；
图26是本发明实施例提供的一种电容切换管理方法的流程图；
图27本发明实施例提供的电容切换管理装置的结构示意图；
图28是本发明实施例提供的所述策略表的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互组合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
典型的固态硬盘(Solid State Drives，SSD)通常包括固态硬盘控制器(主控制器)、闪存(NAND Flash)阵列、缓存单元、连接器以及其他外围单元。
固态硬盘控制器用于作为控制运算单元，管理SSD内部系统。
闪存阵列，作为存储单元，用于存储数据，包括用户数据和系统数据，闪存阵列一般呈现多个通道(Channel，简写CH)，一个通道独立连接一组NAND Flash，例如CH0/CH1……CHx。其中，闪存(NAND Flash)，其特性是写入之前，必须进行擦除，且每个闪存擦除次数有限。
缓存单元，用于缓存映射表，所述缓存单元一般为动态随机存取存储器(DynamicRandom Access Memory，DRAM)。
连接器，用于将固态硬盘连接主机。
其他外围单元可以包括PMIC(集成电源管理电路)、传感器、寄存器等部件。其中，PMIC是包括电源管理芯片在内的电源系统。
目前，固态硬盘在应对异常掉电的保护方法大多是采用备电系统来维持一段时间的供电，从而确保主机写入到固态硬盘缓存内的数据和必要的元数据写入到非易失存储器内。其中，备电系统大部分是将超级电容组(一般有多个电容组成)作为储能单元，当固态硬盘上电(工作)时进行充电，当固态硬盘下电时(一般是异常掉电时)放电作为电源供电源。
如图1所示，固态硬盘工作时由外部供电，此时电源控制模块一边给电容组进行充电控制，一边把外部电源供给电源管理模块。其中，备电模块主要包括储能模块，控制电路等。电源控制模块主要实现掉电检测，电源选择控制电路以及电容充放电控制。电源管理模块主要是一系列的电压转换模块，如DC/DC，LDO电源芯片，主要是根据固态硬盘需求进行电源转化，如12v转成5v、3.3v，5v转成3.3v，3.3v转成1.2v等。
其中，备电模块的电容充电后作为电源供电，其对外供电电能与电容充放电次数存在一定关系，如图2所示，横轴为充电次数，纵轴为电容量，如不考虑精确度和不同电容特性，总体而言，随着充放电次数的增加，供电电能减少。其中相对突变点，即如图2中的拐点(g)，受工作温度影响最大，当温度越高，该拐点越早出现，即充电次数越小。可见，电容的生命周期受到工作温度和损耗次数的影响，因此，对电容的生命周期进行有效管理具有重要意义。
目前的固态硬盘的电容的生命周期管理主要是周期性的容量检查，计算电容容量是否满足需求，如果发现当前容量不够，则报警。另外，将电容组作为一个整体进行充放电，即冗余部分一开始就作为整体一起损耗。其中，由于整体充放电，在检测电容组电容量时，需要断开备电通路，进入放电检测，如果此时发生异常掉电，那么因供电不足而导致业务丢失。
有鉴于此，本发明实施例提供一种电容管理方法、电容管理装置、备电系统以及固态硬盘，以解决现有的固态硬盘存在业务丢失风险高的技术问题，提高固态硬盘的业务的完整性。
下面结合说明书附图具体地阐述本发明的技术方案。
请参阅图3，为本发明实施例提供的一种备电系统的结构框图。
如图3所示，所述备电系统10包括备电管理设备11和电源管理设备12。所述备电管理设备11与所述电源管理设备12电连接。所述电源管理设备12接收外部供电电源，实现电源转换等需求，转换后的电源供给所述备电管理设备11，并用于掉电检测，根据检测结果控制所述备电管理设备11的电容的充放电。所述备电管理设备11用于控制其储能模块(比如电容组)的充放电需求。
具体地，请再参阅图3，所述备电管理设备11包括电容组111、电容组控制模块112以及电容组管理模块113。所述电容组控制模块112分别连接所述电源管理设备12、所述电容组111和所述电容组管理模块113。
请一并参阅图3和图4，电容组控制模块112包括开关单元、开关控制单元和通路接口单元，电容组管理模块113包括电容容量检查单元、温感单元、控制器以及非易失性存储器。所述开关单元与所述电容组111连接，所述通路接口单元分别与所述电源管理设备12以及电容组管理模块113连接，具体的，所述通路接口单元分别与所述电源控制模块121和电容容量检查单元连接。所述开关单元用于实现每一电容分组的单独开关。所述开关控制单元用于控制开关的状态，可编程控制更新。所述通路接口单元用于与电源管理设备12连接，可以作为充放电通路，所述通路接口单元用于与电容组管理模块113连接，可以作为信息控制通路，实现分组容量获取，控制电容分组的开关更新。
在本实施例中，所述备电管理设备11用于备电管理，基于上述电容组111、电容组控制模块112以及电容组管理模块113，所述备电管理设备11实现了备电管理的分组选择、备电检测以及备电生命周期管理。其中，备电的分组选择主要将备电电容进行分组，包括使能分组和非使能分组，通过分组轮流使用备电电容，以提高冗余有效利用率，整体上提高备电的使用寿命。备电检测主要是对非使能分组的电容进行检测，并同时保持使能分组的电容为备电状态，从而防止容量检查期间供电不足而导致业务丢失。备电生命周期管理，一方面，主要考虑工作温度下的工作时长因素，将其带来的损耗归一化到充放电次数，即损耗次数，根据所述损耗次数以及检测得到的电容量对电容分组进行轮流使用管理；另一方面，根据所述工作温度和所述损耗次数计算电容分组的剩余工作时长，根据所述剩余工作时长提出一种预警机制，由此能够有效的防止周期内出现供电不足而导致的业务丢失风险。
下面对所述备电管理设备11涉及的备电管理的分组选择、备电检测以及备电生命周期管理分别进行详细说明。
相关技术一般是将超级电容组作为一个整体进行充放电，即冗余部分一开始就作为整体一起损耗，显然冗余的有效利用率较差。基于此，本发明实施例提出了对备电电容进行分组的方式。
具体地，将备电电容分为使能分组和非使能分组，使能分组对应的电容的工作状态为使能状态，即该组的电容都处于正常的充放电状态。非使能分组对应的电容的工作状态为非使能状态，即该组的电容都处于闭关状态，不进行充放电。在本实施例中，划分分组电容为使能分组和非使能分组，能够在备电系统10工作时仅选择所需容量值的电容分组数量，其余电容分组处于断开状态，即这部分电容分组在上下电时不进行充放电，不处于工作状态，从而减少电容损耗。
在对备电电容分组时，所有备电电容总量等于备电工作所需容量与预期电容衰减容量所需的冗余电容容量的和，因此，在备电系统10的生命周期里可以保持至少一个分组的冗余，即使能分组的电容组数量小于或等于非使能分组的电容组数量与1的差值。其中，所划分的总的电容组的数量可以根据备电系统10的管理需求进行确定，使能分组的电容组的数量可以根据分组当前容量与备电工作所需容量进行确定。
请参阅图5，为本发明实施例提供的电容组进行分组的示意图。其中，可以将全部的备电电容分为n个分组，再从该n个分组中确定使能分组和非使能分组。比如，根据分组状态选取M个分组作为实际充放电工作的使能组，M个使能分组可以通过动态轮流组合选择。例如，总共有n＝4个分组，2个分组的容量可以满足备电工作的需求，2个分组用于后期衰减的冗余，那么在前期电容衰减较少时，可以选择M＝2个分组作为工作使能组，随着电容衰减的增多，后期可选择M＝3个分组作为工作使能组。其中，前期选择2个分组作为使能分组时，可以对分组进行动态轮流组合，比如4个分组的编号分别是01,02,03,04，则可以以(01,02)、(01,03)、(01,04)、(02,03)、(02,04)、(03,04)这种组合方式轮流使用。在动态轮流时，可从n个电容分组中动态地选取M个电容分组作为使能分组，集合内的分组不固定，M也非固定值，如图5所示，从备电系统10的整个生命周期来看，M值逐渐增加而逼近n值，最后等于n-1值。
其中，上述M可以小于或等于上述n-1，M是使能分组的个数，n是总的电容分组数量。所述n可以根据备电系统10的管理需求进行确定，n可以是大于或等于2的整数。所述M可以根据分组当前容量与备电工作所需容量进行确定，比如M个电容分组的容量之和大于该备电工作所需容量。
通过上述电容分组方式，能够在工作时仅选择所需容量值的电容分组数量，其余电容分组可处于不工作状态，从而减少了电容损耗，与相关技术比较，本实施例能够提高冗余的有效利用率。那么，如何选择所需容量值的电容分组数量呢？即如何确定上述M。
本实施例主要通过两种方式，即初始选择的方式和动态选择的方式，确定所述M个使能分组。
所述初始选择的方式是指备电系统10每次上电后，根据均衡策略确定分组成员，该均衡策略可以是选择损耗次数较小的分组作为成员。所述动态选择的方式是指在系统工作时，每隔一定时间更新分组状态，满足设定条件时，根据均衡策略重新确定分组成员，其中，该设定条件可以是分组充电次数与平均损耗次数差值大于设定阈值，动态选择的策略可以是选择按照损耗次数差值从大到小进行选择。可以理解的是，上述将备电电容分为n个分组，并且轮流使用，轮流使用会带来损耗不均衡问题，因此，无论是初始选择的方式，还是动态选择的方式，二者都是基于均衡算法的思想，能够使损耗均一化，使电容分组的损耗是平衡的，不会出现个别电容分组损耗过大而无法轮流使用的问题。
其中，实施例优选地，请参阅图6和图7，分别提供了根据所述初始选择的方式进行电容分组的过程示意图和流程图。如图6所示，在备电系统10上电后，将电容分组进行排队，按照损耗次数从小到大或者从大到小进行排队，在图6中选择按从小到大的方式进行排队，依次从队列头排列至队列尾，取队列头的分组进入使能分组集合，每个分组包含两个属性值(Wx，Cx)，Wx代表该分组的当前电容容量，Cx代表该分组的损耗次数。在本实施例中，选择损耗次数少的分组作为使能分组集合，具体的选择流程可以参考图7。其中，该流程包括：在备电系统10上电后，获取备电工作所需的电容总容量；分别获取所有电容分组的容量，以及所有电容分组的损耗次数；按照电容分组的损耗次数大小由小到大对电容分组进行排队；将队列头的电容分组列出作为选择对象，并将该选择的电容分组的容量计入使能分组的总容量中；判断当前的使能分组的总容量是否大于或等于阈值容量，若是，则结束当前的分组，打开使能分组的开关，若否，则继续从队列中以从队列头的位置选择新一组电容分组，并将该电容分组计入使能分组的总容量中，新计入的电容分组的容量与之前加入的电容分组的容量的和是所述使能分组当前的总容量，通过将新获得的总容量与所述阈值容量进行比较，直至获得的总容量大于或等于所述阈值容量，否则重复上述过程，继续选择新的电容分组至所述使能分组。
所述动态选择的方式是指备电系统10工作时，每隔一段时间更新分组状态，并检查是否满足设定条件，若不满足该设定条件，则重新确定分组成员。
其中，实施例优选地，请参阅图8和图9，分别提供了根据所述动态选择的方式进行电容分组的过程示意图和流程图。上述设定条件指的是分组损耗次数与平均损耗次数差值大于设定阈值，该设定阈值是工程经验值，动态选择的方式的策略是选择按照分组损耗次数与平均损耗次数差值从大至小进行选择。如图8所示，主要包括：
S1：计算电容分组的平均损耗次数，以及各个电容分组的损耗次数与该平均损耗次数的差值；
S2：根据上述计算得到的差值将使能分组和非使能分组分别进行队列排队，都是按照所述差值的绝对值大小进行排列。其中，使能分组队列是正差值排列，非使能分组的负差值排列；
S3：根据设定条件，对排列好的队列选择新的分组。具体包括：非使能分组的队列头出列后，将其加入使能分组中，然后使能分组的队列头出列后，将其加入非使能分组中。
上述分组选择的具体流程可参阅图9，在本实施例中，触发更新检查是指备电系统10对备电生命周期管理，一般是周期性的更新分组状态，由于分组状态的更新，需要检查是否有轮替分组的情况发生。其中，如图9所示，该流程包括：在更新检查被触发后，获取全部电容分组的平均损耗次数；根据所述平均损耗次数与每一组电容分组计算其差值；根据所述差值大小对电容分组进行排队，包括使能分组的排队和非使能分组的排队；判断使能分组的队列头的电容分组对应的所述差值的绝对值是否大于阈值；若大于，则非使能分组的队列头的电容分组出列，其作为使能分组队列的队尾加入该使能分组中；计算所述使能分组中除了队列头之外的其他电容分组的总容量；判断该总容量是否大于或等于工作所需的总容量；若大于所述工作所需的总容量，则将该使能分组的队列头的所述电容分组移出该使能分组并作为所述非使能分组的队列尾；若不大于或等于工作所需的总容量，则跳转至判断使能分组的队列头的电容分组对应的所述差值的绝对值是否大于阈值的步骤。其中，使能分组的队列头的电容分组可以动态更新，如果该使能分组队列头的电容分组对应的差值小于或等于所述阈值，则结束该分组流程。
在本发明实施例中，通过电容量和损耗次数对备电系统的备电电容进行分组，分为使能分组和非使能分组，其中，使能分组的电容分组数量根据所述电容量和损耗次数进行确定。通过将备电电容进行分组，并且分组轮流使用，不仅可以提高冗余有效利用率，而且整体上延长了备电系统的使用寿命。
所述损耗次数与工作温度、工作时长等因素有关，在本实施例中，所述损耗次数可以以实际充放电次数为基础，加上温损次数作为补偿，即所述损耗次数是实际充放电次数与温损次数的和。所述温损次数指的是与工作温度和工作时长相关的造成电容损耗的次数。请参阅图15，图15是本发明实施例提供的充放电次数、温度以及工作时长的关系图，如图15所示，充放电次数越大，温度越高，其电容衰减速度越快，或者充放电次数一定下，温度越高，工作时间越长，电容衰减速度越快，因此，可以将工作时间转化为充放电次数来统一追踪，在这个过程中，可以根据工作时间长和转化系数计算出温损次数。其中，所述转化系数可以是根据电容手册推导获得的常数，简化来看，可以视为图15中的斜率。其中，温损次数与转化系数的关系可以通过如下公式表示，即：
CT＝f1(S)f2(H_cur)
其中，CT为温损次数，S为转化系数，H_cur为工作时长。S具体可以是在一定条件(比如某工作温度)下，充放电次数与工作时长的转化常数。上述CT＝f1(S)f2(H_cur)表达为一个函数关系，可以通过该函数计算获得所述温损次数。
通过上述方式可获得所述温损次数，获得的所述温损次数和所述实际充放电次数可以采用如图16所示的查找表进行维护，图16是本发明实施例提供的一种分组状态表的示意图。该分组状态表维护了电容分组后每一分组的实际充放电次数、温损次数、平均差值、该电容分组的使能状态或非使能状态以及该电容分组当前的容量。
其中，所述实际充放电次数和所述温损次数可以作为状态数据，通过状态表进行维护，保存在非易失性存储介质中，并且长期维护更新。
上述获得所述温损次数CT后，损耗次数C＝CR+CT＝CR+f1(S)f2(H_cur)，该CR即是实际充放电次数，其可以根据实际充电次数进行计数获得，实际充电次数一般指系统上下电以及检测电容值所进行的充放电操作。根据上述公式可知，所述损耗次数与工作时长和所述转化系数相关联，所述转化系数可以是在一定工作温度下电容充放电次数与工作时长的转化常数，因此，可以根据电容手册进行损耗次数和温度分区，不同区域组合对应不同的转化系数，详细地可参阅图17，图17是本发明实施例提供的一种转化系数查找表的示意图，如图17所示，电容分组的同一损耗次数下，不同的区域以及该区域的温度各自包含其对应的转化系数。可以长期维护并更新该转化系数查找表，从该表中直接查找获得相应地转化系数。
所述电容量即电容容量，其用于表示电容能够存储的电荷数。在本实施例中，电容容量的检测是基于分组检测的，选择非使能分组的电容作为检测对象分组。由此，在容量检查时，可以保持备电业务不中断，使能分组满足可供电需求。其中，检测对象处于非使能分组时则直接进行电容检测，如果检测对象处于充电状态，即使能分组状态，则使用其他非使能分组替代当前的检测对象分组，该检测对象切换至非使能状态后，才对其进行电容检测。
具体地，请参阅图10，图10是本发明实施例提供的电容量检测的电路原理图。在本实施例中，所述电容容量检测的原理是通过电容分组放电，该电容分组作为检查电路的电源，计时观察检查电路的电压变化，从而计算出该电容分组的电容容量。其中，所述检查电路包括分压电阻、MOS管、三极管等。其中，如图10所示，选择的电容组放电，检查电路接收放电信号，获得电压，该电压通过ADC通路传输给控制器，与此同时，在电容组准备放电时，使能该电容组的电容检测功能并开始计时，控制器通过检测使能通路与该电容组电连接，最后，所述控制器根据获得的一段时间内的电压变化信息计算获得所述电容组的电容容量。
请参阅图11，图11是本发明实施例提供的电容组通路选择示意图。如图11所示，本实施例引入了电容分组冗余设计，可以单独控制分组状态，并新增加一个断开空悬状态，即非使能状态。根据上述电容容量检测的原理可知，只有在电容分组连接所述断开空悬状态时，才会考虑该电容分组作为电容检测对象分组。基于该电路设计，请参阅图12，图12是本发明实施例提供的电容组容量检测的流程图，如图12所示，该电容容量检测的方法包括：启动电容容量检测；选择电容检测对象分组，记录初始通路，并切换至检测通路；启动计时并同时使能该电容检测对象分组的电容检测功能，以及获取并记录该电容检测对象分组的初始电压；在计时开始后，持续的读电压，并判断读取的电压是否等于阈值电压；若读取的电压不等于阈值电压，则保持继续读电压；若读取的电压等于阈值电压，则停止计时，计算计时总时长，并闭关所述电容检测对象分组的电容检测功能，与此同时，将该电容检测对象分组切换至初始通路状态；最后计算所述电容检测对象分组的电容容量。
其中，计算所述电容检测对象分组的电容容量的具体过程包括：通过下述公式计算所述电容检测对象分组的电容容量。所述公式为：
W＝t/[R*Ln(Vmax/Vth)]
其中，W为电容容量；t为放电检测Vcap电压初始值Vmax，放电到阈值电压值Vth的总共计时时长；R为分压电阻；Vmax为所述电容检测对象分组的电压初始值；Vth为所述阈值电压。
如前所述，电容容量的检测是基于分组检测，选取非使能分组作为检测对象分组。容量检查时，需保持使能分组满足可供电需求，那么检测对象分组必须处于非使能状态。
如果检测对象分组处于非使能分组则直接开始进行检测，详细地，请参阅图13，图13是本发明实施例提供的对非使能组的电容组进行电容检测的过程示意图，其中，步骤2包括切换至检测通路后检测电容容量的流程，该流程可参考图12。
如果检测对象分组处于充电状态，则用非使能分组替换后，进行检测，详细地，请参阅图14，其中步骤2_1包括切换至检测通路后检测电容容量的流程，该流程可参考图12。
上述流程步骤都可以通过程序代码实现控制流转。
需要说明的是，上述损耗次数的计算以及电容容量的检测都是基于分组的电容分组进行的。
在本实施例中，还长期更新维护了一理论电容容量表，如图18所示，图18是本发明实施例提供的一种理论容量表示意图，电容分组的同一损耗次数下，不同的区域以及该区域的温度各自包含其对应的理论容量。可以长期维护并更新该理论电容容量表，从该表中直接查找获得相应的理论容量。根据上述方式获得当前损耗次数和工作温度，通过所维护的理论电容容量表查找获得理论容量，如图18所示，其分区、数值仅作为示例。
可以知道的，上述转化系数是理论近似值，随着时间推移，会产生偏差过大的问题，因此需要一定的纠正偏差的机制。在本实施例中，可以根据检测的电容容量和所述理论容量可对所述转化系数进行纠正。具体地，根据上述电容容量检测的方法获得电容分组当前的容量，计算所述当前的容量与理论容量的偏差，当该偏差为正数时，调大所述转化系数；当该偏差为负数时，调小所述转化系数。当前电容容量是实际检测出来的，理论容量是通过损耗次数和工作温度下查询所得，这里的理论逻辑是，转化系数有偏差导致温损次数的有偏差，进而查询所得理论容量值有偏差。所以通过反向调整转化系数来纠正温损次数偏差。
在本实施例中，还长期更新维护了一周期查找表，如图19所示，图19是本发明实施例提供的一种周期查找表示意图。电容分组的同一损耗次数下，不同的区域以及该区域的温度各自包含其对应的检查周期。可以长期维护并更新该周期查找表，从该表中直接查找获得相应地检查周期。根据上述方式获得当前损耗次数和工作温度，通过所维护的周期查找表获得检查周期，如图19所示，其分区、数值仅作为示例。
基于上述图16、17、18、19分别所示的分组状态表、转化系数查找表、理论容量表以及周期查找表，本发明实施例还提供了一种电容管理方法。该电容管理方法可应用于上述备电系统10，具体可由上述电容组管理模块113中的所述控制器执行，所述控制器包括至少一个处理器，与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器基于所述电容量检查单元执行如下所述的方法。该方法包括：
S11：在检查周期被触发的情况下，获取所述多个电容组当前的第一电容量；
其中，所述第一电容量是多个电容组中每一电容组当前的电容容量。所述获取所述多个电容组当前的第一电容量包括：获取所述多个电容组的工作状态，所述工作状态包括非使能状态；在所述电容组处于所述非使能状态时，获取所述非使能状态对应的电容组的电压；根据所述电压计算获得所述电容组的所述第一电容量。获取所述第一电容量的详细过程可参考上述实施例。
S12：获取所述多个电容组的损耗次数；
所述损耗次数包括温损次数和实际充放电次数，所述获取所述多个电容组的损耗次数包括：获取所述多个电容组中每一电容组对应的温损次数；获取所述多个电容组中每一电容组的实际充放电次数；计算所述温损次数与所述实际充放电次数的和，所述和为所述每一电容组的损耗次数。
其中，所述温损次数可以基于图16对应的分组状态表查表获得。实际充放电次数可以根据实际充电次数进行计数获得，实际充电次数一般指系统上下电以及检测电容值所进行的充放电操作。
S13：根据所述损耗次数计算所述多个电容组的平均损耗次数；
S14：根据所述损耗次数和所述平均损耗次数获取每一电容组的损耗差值；
S15：在所述损耗差值大于预设阈值时，根据所述损耗差值大于预设阈值的电容组，以及所述电容组的所述第一电容量执行分组均衡轮流使用操作。
其中，所述工作状态还包括使能状态，所述方法还包括：
在获取所述非使能状态对应的电容组的第一电容量的过程中，控制所述使能状态对应的电容组满足供电需求。
需要说明的是，上述根据平均损耗次数和损耗差值获得待进行分组均衡轮流使用的电容组，除了该种方式之外，还可以通过其他方式确定所述待进行分组均衡轮流使用的电容组，比如，获取所述损耗次数小于预设阈值的电容组，所述电容组确定为待进行分组均衡轮流使用的电容组；又比如，根据所述损耗次数计算所述多个电容组的均方差，将所述均方差大于预设阈值的电容组确定为待进行分组均衡轮流使用的电容组。其中，所述阈值可以根据经验值获得，或者系统自定义。
在一些实施例中，所述方法还包括：
获取所述电容组的工作温度；根据所述工作温度和所述损耗次数，获取所述电容组的第二电容量；所述第二电容量即上述理论容量，获取所述第二电容量的详细过程可参考上述实施例；计算所述第一电容量和所述第二电容量的容量偏差；根据所述容量偏差调节所述电容组对应的转化系数。
在一些实施例中，在执行所述获取所述多个电容组当前的第一电容量的步骤之前，所述方法还包括：判断所述检查周期是否被触发。
其中，所述判断所述检查周期是否被触发包括：
获取所述多个电容组当前的工作温度；
根据所述工作温度和所述损耗次数获取各个电容组的检查周期；
获取所述检查周期中的最小周期；
判断所述最小周期是否小于或等于计时时长；
若是，则确定所述检查周期被触发，否则，所述检查周期未被触发。
其中，所述检查周期是每一电容分组固化的检查周期，可以通过工作温度和所述损耗次数查找上述周期查找表获得。
在一些实施例中，所述方法还包括：根据所述工作温度和所述损耗次数获取所述电容组的转化系数；根据所述转化系数和所述损耗次数计算所述电容组的剩余工作时长；判断所述剩余工作时长与预警阈值的差的绝对值是否小于预设阈值；其中，所述预警阈值小于或等于所述检查周期；若是，则提示预警信息，以防止异常掉电。
上述电容管理方法的详细过程可参考上述实施例。
本实施例提供的电容管理方法基于上述分组设计和电容容量检测方式，提出了所述备电系统10的生命周期管理方式，主要包括根据损耗次数和电容容量对分组的电容组进行分组轮流使用，以提高冗余利用率。另外，还通过获得电容组的剩余工作时长，根据该剩余工作时长来判断电容组当前的容量是否足够，如果不够则预警，以降低异常掉电导致的业务丢失风险。
其中，所述分组状态表是电容分组的初始化值，包括实际充放电次数、温损次数、平均差值、使能状态以及当前容量。所述使能状态取决于电容分组是否被使能。所述分组状态表是需要实时周期性维护更新的表。所述转化系数差找表的初始值可根据电容手册，在各个温度下获取损耗次数与电容容量的变化情况，赋予工程经验值。在运行过程中，通过实际电容容量和理论容量值比较，进行调整更新。所述理论容量表和所述周期查找表都是固化的常数表格，其初始值可根据电容手册，各个温度下损耗次数与容量变化情况，赋予工程经验值。这四张表格，首次使用时赋予初始化值，表格如有更新，则存入非易失性存储器内，每次系统上电时，则读取表格并恢复到运行内存。
在电容管理过程中，通过程序代码实现控制流转，同时通过表格维护的上述分组状态表，转化系数表，理论容量表和检查周期表来维护和追踪对应的信息，通过损耗次数和工作温度作为查询索引，将损耗次数和工作温度分区，减少查找表大小。比如，损耗次数区域划分，可参考图15的电容衰减程度，一般按照前期区域大后期区域小为原则，如[0,80000]，[80000,90000]，[90000,95000]，[90000,100000]，工作温度一般按照40/50/60/70℃等常规工作温度。
所述电容管理方法可以通过程序代码实现，并引入巡检程序，巡检程序读取的温度作为工作温度，以所有电容分组当前周期中最小的周期作为阈值，对应的流程图如图20所示，图20是本发明实施例提供的一种电容管理方法的流程图，主要包括两个部分：检查周期是否满足，以及检查周期内的相关操作。
其中，检查周期内的相关操作主要包括据损耗次数和电容容量对分组的电容组进行分组轮流使用，以及根据剩余工作时长决定是否对电容容量进行预警。
生命周期管理的预警机制是基于剩余工作时长进行判断，通过备电状态获得剩余工作时长，备电状态更新是基于周期性进行的，周期大小是由损耗次数和工作温度为条件所确定。
根据周期性状态更新，获取当前损耗次数和工作温度，通过所维护的转化系数查找表获得转化系数，通过转化系数和当前损耗次数，计算出剩余工作时长，H_rem＝f3(S)*f4(C)，其中，H_rem为剩余工作时长，S是转化系数，C是损耗次数。根据该剩余工作时长做出判断，如接近预警阈值，则是通知需求方停止业务工作，以便防止异常掉电丢失业务。其中，所述预警阈值<＝检查周期，一般取工程经验值，比如，预警阈值＝1/2检查周期。
需要说明的，上述H_rem＝f3(S)*f4(C)，表达为一个函数关系，本发明实施例并不公开该函数具体展开式，这里主要是说明可以通过函数计算获得所述剩余工作时长。
在本发明实施例中，引入了工作温度和工作时长的影响，并且折算成充放电次数(温损次数)，那么统一到一个维度进行追踪记录。其优点是通过追踪损耗次数，并结合工作温度，可以获得剩余工作时长，从而有效预警，防范防止异常掉电丢失业务。其中不同工况下的检查周期增强了检查的实时性。
需要说明的，本发明实施例的电容的生命周期管理的单元是以上述分组后的电容分组为单元的。
本发明实施例提供的所述备电系统10，实现了备电电容的分组，通过分组轮流使用，不仅可以提高冗余有效利用率，而且整体角度延长了备电使用寿命；在进行备电检查时，保持备电使能状态，检查容量的对象为非使能分组，即避免当检测电容组容量时，无需断开备电通路，从而防止因容量检查期间供电不足而导致业务丢失；在对电容管理的过程中，考虑工作温度下的工作时长因素，将其带来的损耗归一化至充放电次数，即损耗次数，并通过损耗次数预测剩余工作时长，使备电系统具有预测预警功能，可有效防止检查周期内出现供电不足而导致业务丢失的风险。
本发明实施例还提供一种电容管理装置，该电容管理装置可应用于上述备电系统10，所述备电系统包括多个电容组，该电容管理装置包括：第一获取模块、第二获取模块、计算模块、第三获取模块以及处理模块。所述第一获取模块用于在检查周期被触发的情况下，获取所述多个电容组当前的第一电容量；所述第二获取模块用于获取所述多个电容组的损耗次数；所述计算模块用于根据所述损耗次数计算所述多个电容组的平均损耗次数；所述第三获取模块用于根据所述损耗次数和所述平均损耗次数获取每一电容组的损耗差值；所述处理模块用于在所述损耗差值大于预设阈值时，根据所述损耗差值大于预设阈值的电容组，以及所述电容组的所述第一电容量执行分组轮流使用操作。
需要说明的是，上述电容管理装置可执行本发明实施例所提供的电容管理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在电容管理装置实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的电容管理方法。
在上述实施例中，使能分组是覆盖最大电容需求量。在实际业务中，需求量并非一直保持最大，那么进一步优化电容管理技术，采用动态调整备电需求量。在调整备电需求量的这个过程中，具有一定的时间开销，在电容组状态切换的过程中，如果发生掉电，那么备电需求量将不能满足业务需要，而导致业务丢失问题。或者，在电容组状态切换的过程中，时间开销会阻塞业务进行，从而影响业务的连续性，导致业务丢失或性能下降。
鉴于此，下述实施例提供了一种电容切换管理方法，其主要通过增加业务量调节区域，所述业务量调节区域用于当业务发生变化进行备电量调整时，作为业务活动区，保证业务的持续进行，且此时掉电也能保证业务不丢失。另外，可以获得最佳的可关闭备电分组数量，提高了备电使用效率，延长了整体备电寿命。
在本实施例中，在讨论技术实现时，为了方便叙述，将备电量和业务量进行抽象，也就是说一定的备电量用于完成一定数量的业务。比如固态硬盘中，用100mF的电容量，对应20MB的数据写入到非易失性的储存器内。上述仅是举例，在具体设计时，电容量和业务量存在一一对应关系，这种关系都是根据系统功耗和操作时间来计算或者实验获得。下面通过所述电容切换管理方法实现备电量与业务量的合理匹配。
在所述电容切换管理方法中，通过管理电容的开启或者关闭，延长整体备电的使用时间。备电作用是易失性存储器内数据保存至非易失性存储器，对备电量与业务量(即易失性存储器内数据量)进行抽象，如图21所示，等同于通过追踪业务量配置或者通过设定阈值，将业务区(即易失性存储器)分为活动区与非活动区，活动区是指业务量经常达到的区域，其对应的备电分组0保持开启，当异常掉电时，由备电分组0作为电源，完成活动区内所有业务量保存到非易失性存储系统内，而非活动区，是指业务量未达到的区域，对应的备电分组1保持关闭。其中，备电冗余组是对整体备电分组因老化、故障等原因进行冗余替换、补充。当满足预设条件(比如业务量配置变化或者业务量达到阈值)时，触发活动区和非活动区发生变化，进而调整对应备电电容开启或者关闭。
上述备电冗余组的冗余替换过程可参考上述实施例中的电容分组轮流使用的过程。对所述备电冗余组的补充即是本发明实施例提供的对分组的电容组进行分区，基于分区对备电电容分组进行轮替。
其中，所述分区包括活动区、调节区和非活动区，具体是将承接业务的缓存对应划分为三个分区，每个分区包括其对应的电容组，所述电容组用于在掉电时，将其对应的区域内的业务写入到非易失性存储器内。比如，如图22所示，当Buffer0内存在业务，如果此时掉电，那么需要电容分组0，1作为电源供电以完成该业务。其中，当业务的范围在Buffer0内时，电容分组0，1作为掉电使用时的电源，与此同时，电容分组2，3作为备用区。当业务持续增加，并超过Buffer0的业务量处理大小时，需要开启电容分组4，5，其作为新的备用区，用于保证业务的正常进行。
在本实施例中，确定活动区、调节区以及非活动区对应的电容组具体包括：获取所述非活动区对应的电容组的第一数量；获取所述第一数量的电容组的切换开销时间；根据所述切换开销时间获取所述调节区对应的电容组的第二数量；根据所述第一数量和所述第二数量获取所述活动区对应的电容组的第三数量。
其中，所述第一数量是非活动区的电容组的数量，可以将该非活动区最大化，获得最多的可关闭的备电数量作为所述第一数量。所述第一数量的电容组的切换开销时间，即所述非活动区的电容组从闭关状态切换至打开状态所需的时间，即下文所述的充电时间，可以根据图23获得所述充电时间。在获得所述开销时间后，计算所述开销时间与写入速度的乘积，所述乘积对应为缓存区的大小，在将该缓冲区大小的业务写入到非易失性存储器时，计算所需要的电量，根据所述电量计算需要的电容容量，所述电容容量即是所述调节区的电容容量。所述电容容量是调节区的总电容容量，可以获得所述调节区中单个电容组的容量，将所述总电容容量除以所述单个电容组的容量，从而获得所述调节区的电容组的数量，该数量即所述第二数量。可以知道的是，非活动区对应的电容组的数量为第一数量，调节区对应的电容组的数量为第二数量，总电容组数量减去所述第一数量和所述第二数量，即可获得所述活动区的电容组的数量，该数量即所述第三数量。
具体地，请参阅图22，图22是本发明实施例提供的对分区确定电容分组的过程示意图。在本实施例中，根据对象电容分组的切换开销时间和业务量的速率，获得切换开销对应的业务调节区域大小，进而计算出业务活动区域大小或者切换阈值；同时还监控切换频率，调整对象电容分组的数量，进而改变活动区域大小或者切换阈值；当写入量小于切换阈值时，比如业务量增大时，此时可减少开启电容分组，否则增加开启备电电容分组。
如图22所示，除了活动区和非活动区之外，还增加了一调节区，所述调节区用于当业务发生变化进行备电量调整时，作为业务活动区以保证业务的持续进行，并且此时掉电也能保证业务不丢失。所述调节区的大小可以根据开启非活动区所对应的电容分组的开销时间和业务量的速率进行确定。其中，所述非活动区所对应的电容分组即是所述对象电容分组。活动区是指业务量经常达到的区域，其对应的备电分组保持开启。非活动区，是指业务量偶尔达到的区域，对应的备电保持关闭。
当增加调节区后，需要解决可关闭备电数量的最佳值问题，也即是对区域合理划分的问题。非活动区的大小，即可关闭备电数量，影响切换开销大小，也就是影响调节区的大小，而整体业务区域是确定的(受限于总的备电容量等因素)，进而影响业务活动区的大小。也即是说，业务区域和备电量一一对应，确定业务区域，即可确定备电需求划分，管理这些备电分组。
由于打开电容分组需要充电等开销，需要一定的时间，故而所述调节区需要有较大的余量，该余量的条件为写入时间大于或等于所述非活动区所对应的电容分组开启的开销时间，如图22所示，即Tw>＝Tc，也即是说，当写入量超过阈值后，写超过所保护的所述活动区底部位置时，原未保护的非活动区对应的电容分组必须完成打开。
如图22所示，设最大的写入速度为Vmax，最大电容分组数为Y＝O+P+Q，O、P、Q分别对应活动区、调节区和非活动区的电容分组。最大业务区Buffer大小为BSmax，活动区Buffer0大小为BS0，调节区Buffer1大小为BS1，非活动区Buffer2大小为BS2，Tc为Q个电容分组切换开销时间，业务最大速率为Vmax，Tw为最大速率下写满BS1的时间，那么BS1＝Vmax*Tw>＝Vmax*Tc，即BS1的最小值BS1min＝Vmax*Tc，其需要的电容容量为L，P＝[L/W]，其中，W为分组电容容量，[]为取整计算，即至少需要P个分组保护所述调节区Buffer1。进一步推导，BS0max＝BSmax-BS2-BS1min，对应的O<Y-Q-P，则，非活动区对应的闭关数量Q<Y-O-P。
通过反推法，假设非活动区极大值，那么切换阈值Th＝0，活动区BS＝0，可得O＝0，Q＝Y-P。
进一步地，设定可闭关的电容分组数量为Q，反推活动区大于0(Th>0，BS0>0)是否成立(只有活动区大于0，系统才能工作),如果成立，则代表Q是可用的，否则不可用。具体包括以下步骤：
获取Y个分组对应的Buffer最大值BSmax，设置目标闭关分组数量为Qmax，此时Th＝0，BS0＝0,可得O＝0，Q＝Y-P。
根据备电比例计算Q＝Y-P个条件区的BS1max大小，即BS1＝((Y-Q)/Y)*BSmax；
从写入量计算BS1>Vmax*Tc，Vmax是最大写入速度，Tc是Q个分组开启所需时间；((Y-Q)/Y)*BSmax>Vmax*Tc；设Q＝0，则BSmax>Vmax*Tc，那么获得可进行闭关电容的基本条件为：业务对应的最大区域必须大于最大业务速率与至少一个分组切换开销之积；
BS0>0,即BS0＝BSmax-BS2-Vmax*Tc＝BSmax-(1-P/Y)BSmax-Vmax*Tc＝(P/Y)BSmax-Vmax*Tc>0,BSmax>(Y/P)Vmax*Tc,那么进一步获得可进行闭关电容的基本条件为：业务对应最大区域必须大于最大业务速率与Q分组切换开销之积的Y/P倍；
此时，Th＝(P/Y)*BSmax-Vmax*Tc；
满足上述条件后，标志可闭关Q个电容分组；否则标志不可闭关Q个电容分组。
可以理解的，所述Q值(即设定的可闭关的电容分组数量)与切换阈值Th是反比关系，如图24和25所示，Q越大，调节区越大，导致活动区越小。Th又与写入量的变化相关，Th越大，活动区越大，业务性能也越高，其切换频率变低。显然，Q越大，备电利用率越高。因此，各个备电电容分组数量处于最佳比例，即可关闭备电电容分组数量处于最佳值具有重要意义。
具体地，如图26所示，所述电容切换管理方法包括：
S21：初始化，对可关闭数量从1开始评估，获得最大可闭关数量为Qmax，获得各个Q值对应的非活动区大小，调节区大小和活动区大小(即切换阈值Th1大小)；
S22:按照输入Q值进行配置备电分组，设置活动区大小；
S23:根据活动区大小控制可关闭电容分组的状态，获得其输出的开关频率；
S24:循环运行，将所述开关频率与频率阈值Th2比较，并查询策略表判断是否调整Q值，如果是，则进行S22步骤后，重复S23；否则直接重复S23。
其中，Q>0。所述策略表可参考如图26所示的策略表。
上述电容切换管理方法解决了区域划分问题，获得了最佳的可闭关备电电容数量。
其中，在区域划分时，可以先确定初始最佳配置，然后可对该最佳配置进行实时调整。
其中，所述确定初始最佳配置包括：将非活动区的可关闭备电数量最大化。所述将非活动区的可关闭备电数量最大化包括：根据备电电容的电容从最小值依次增加，直至满足所述活动区不大于0，计算获得可关闭备电数量；根据所述可关闭备电数量切换开销，计算获得调节区对应开启的备电数量；将最大区域对应的备电数量减去所述可关闭备电数量和所述调节区对应开启的备电数量，从而获得活动区对应开启的备电数量。
所述对所述最佳配置进行实时调整包括：获得所述最佳配置后，持续监控实时业务，如果非活动区一直被闭关，则确定活动区过大，也表示所述非活动区过小，可闭关备电数量过小，此时可通过持续增加非活动区，重新配置和监控，直到非活动区的关闭和打开频繁程度满足目标，则确定区域划分合理，符合业务需求。如果非活动区一直被打开，或者频繁开关，则判断活动区过小，无法满足业务需求，此时可通过持续减小非活动区，重新配置和监控，直到非活动区开关频繁程度满足目标，则确定区域划分合理，符合业务需求。
本发明实施例提供电容切换管理方法同样可应用于上述备电系统10。其中，对备电电容进行分组的详细过程，以及电容量检测的详细过程可参考上述实施例。
在本实施例中，所述方法还包括获取充电时间，所述充电时间是电容分组对电容的充电时间。其中，所述充电时间的获取，如图23所示，通过监控电容组电压变化，从而计算出电容组充电时间。其中，监控电容组电压变化的过程可参考上述电容检测过程。
本发明实施例提供的电容切换管理方法，根据对象电容分组的切换开销时间和业务量的速率，获得切换开销对应的业务调节区域大小，进而计算出业务活动区域大小或者切换阈值；通过监控切换频率，调整对象电容分组的数量，进而改变活动区域大小或者切换阈值；当写入量小于切换阈值，即业务量增大时，减少开启电容分组，否则增加开启电容分组。区别于现有技术，一方面，在不同业务情况下，可获得最佳可关闭备电数量，进而提高备电的有效使用，整体角度延长了备电使用寿命；另一方面，在备电数量调整过程中，支持业务持续进行或者可防止其过程中异常掉电带来业务丢失的风险。
如图27所示，本发明实施例还提供了一种电容切换管理装置，图27是本发明实施例提供的电容切换管理装置的结构示意图。如图27所示，具体包括：区域划分模块、电容组划分模块和电容组切换模块。
其中，所述区域划分模块用于划分业务活动对应的缓存为活动区、调节区以及非活动区。所述电容组划分模块，用于根据所述多个电容组，确定所述活动区、所述调节区以及所述非活动区对应的电容组，其中，所述活动区和所述调节区对应的电容组保持开启状态，所述非活动区对应的电容组保持关闭状态。所述电容组切换模块用于监控所述活动区和所述非活动区的状态，自适应地调整所述活动区、所述调节区以及所述非活动区对应的电容组的数量，以使所述活动区提供的电容量满足业务的需求。
具体地，所述电容组划分模块包括评估单元和配置单元。
其中，所述评估单元用于：计算所输入数量的电容分组的切换开销时间，计算对应的非活动区，调节区大小和活动区大小(即切换阈值)；根据活动区大小是否满足条件，判断输入数量是否可行。即上述所提反推法的具体实现单元。
所述配置单元用于：设定可关闭电容组数量，配置活动区大小。
所述电容组切换模块包括监控单元和调整单元。
其中，所述监控单元用于：监控业务写入量，以及非活动区开关状态，并统计非活动区开关频率Feq，其中设定Feq＝0为非活动区一直被打开，Fmax(比如等于0xFFFFFFFF)为非活动区一直被闭关。
所述调整单元用于：当满足设定条件时，进行电容组状态控制操作。比如，获取业务的实时业务量；比较所述实时业务量与第一阈值，当所述实时业务量大于所述第一阈值时，开启所述非活动区对应的电容组；当所述实时业务量小于或等于所述第一阈值时，闭关所述非活动区对应的电容组。所述第一阈值可以根据经验值设定。
本发明实施例还提供的电容切换管理装置可执行本发明实施例所提供的电容切换管理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在电容切换管理装置实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的电容切换管理方法。
本发明实施例还提供了一种固态硬盘，所述固态硬盘包括上述实施例所述的备电系统，基于所述备电系统，能够执行所述电容管理方法和电容切换管理方法。本发明实施例提供的所述固态硬盘，不仅能够对分组后的电容组进行分组轮流使用，提高了冗余利用率，降低了因供电不足导致的业务丢失风险，提升了固态硬盘的业务的完整性；而且能够提升其备电的使用寿命，延长了固态硬盘的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电容管理方法，应用于备电系统，所述备电系统包括多个电容组，其特征在于，包括：
在检查周期被触发的情况下，获取所述多个电容组当前的第一电容量；
获取所述多个电容组的损耗次数；
根据所述损耗次数获取待替换的电容组；
根据所述待替换的电容组，以及所述电容组的所述第一电容量执行分组均衡轮流使用操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述损耗次数获取待替换的电容组包括：
根据所述损耗次数计算所述多个电容组的平均损耗次数，根据所述损耗次数和所述平均损耗次数获取每一电容组的损耗差值，将所述损耗差值大于预设阈值的电容组确定为所述待替换的电容组；
或者，获取所述损耗次数小于预设阈值的电容组，所述电容组确定为所述待替换的电容组；
或者，根据所述损耗次数计算所述多个电容组的均方差，将所述均方差大于预设阈值的电容组确定为所述待替换的电容组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个电容组当前的第一电容量包括：
获取所述多个电容组的工作状态，所述工作状态包括非使能状态；
在所述电容组处于所述非使能状态时，获取所述非使能状态对应的电容组的电压；
根据所述电压计算获得所述电容组的所述第一电容量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述工作状态还包括使能状态，所述方法还包括：
在获取所述非使能状态对应的电容组的第一电容量的过程中，控制所述使能状态对应的电容组满足供电需求。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个电容组的损耗次数包括：
获取所述多个电容组中每一电容组对应的温损次数；
获取所述多个电容组中每一电容组的实际充放电次数；
计算所述温损次数与所述实际充放电次数的和，所述和为所述每一电容组的损耗次数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述电容组的工作温度；
根据所述工作温度和所述损耗次数，获取所述电容组的第二电容量；
计算所述第一电容量和所述第二电容量的容量偏差；
根据所述容量偏差调节所述电容组对应的转化系数。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，在执行所述获取所述多个电容组当前的第一电容量的步骤之前，所述方法还包括：判断所述检查周期是否被触发；
所述判断所述检查周期是否被触发包括：
获取所述多个电容组当前的工作温度；
根据所述工作温度和所述损耗次数获取各个电容组的检查周期；
获取所述检查周期中的最小周期；
判断所述最小周期是否小于或等于计时时长；
若是，则确定所述检查周期被触发，否则，所述检查周期未被触发。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述工作温度和所述损耗次数获取所述电容组的转化系数；
根据所述转化系数和所述损耗次数计算所述电容组的剩余工作时长；
判断所述剩余工作时长与预警阈值的差的绝对值是否小于预设阈值；其中，所述预警阈值小于或等于所述检查周期；
若是，则提示预警信息，以防止异常掉电。
9.一种备电系统，其特征在于，包括：备电管理设备和电源管理设备；
所述备电管理设备包括：电容组、电容组控制模块以及电容组管理模块，所述电容组控制模块分别连接所述电源管理设备、所述电容组和所述电容组管理模块；
所述电容组管理模块包括电容容量检查单元和控制器，所述控制器包括：
至少一个处理器，与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器基于所述电容量检查单元执行权利要求1至8任一项所述的电容管理方法。
10.一种固态硬盘，其特征在于，包括：如权利要求9所述的备电系统。
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