TWI463764B - 電源管理系統及方法 - Google Patents

Description

電源管理系統及方法

本發明涉及一種電源管理系統及方法，特別涉及一種使用電池作為備用電源的電源管理系統及方法。

在伺服器斷電時，習知的伺服器均透過預先設置的備用電源來為伺服器繼續供電，以使得伺服器將未存儲的資料寫入硬碟內，以減少因伺服器斷電帶來的損失。

再者，習知的伺服器都會工作在溫度較低的環境中，以達到延長伺服器的使用壽命的目的。請參考圖1，該圖為伺服器的外部電源斷電時，該電池在一溫度為10度及輸出電流值為9C(即9倍電池容量大小的電流)的條件下輸出的電壓變化曲線圖，其橫軸為電池的放電時間，縱軸為電池輸出的電壓值。在溫度較低的環境中，該電池在放電的過程中會出現一過渡期，即當電池在低溫的環境中放電時，該電池輸出的電壓會急劇的下降至某一低值(如圖1中的極電壓)，之後，該電池輸出的電壓開始上升，經過一段時間(如圖1中t1，設定該t1時間為恢復點時間)，該電池才輸出較穩定的電壓。該電池從剛開始放電到輸出穩定電壓的這段時間t1稱之為該電池的過渡期。

另，當電池的溫度較低且該電池的輸出電流值較大時，在電池的過渡期內，該電池的極電壓可能會小於該電池的欠電壓保護點， 此時，在該電池輸出的電壓小於該欠電壓保護點的這一時間段稱之為該電池的欠電壓期，如圖1中時間點O1與O2之間所對應的時間段。當處於電池的欠電壓期時，由於此時該電池控制單元偵測得到該電池輸出的電壓小於該欠電壓保護點，因此為了避免電池損壞，該電池控制單元則控制該電池停止放電。

然，若外部電源斷掉，而此時該電池亦停止放電，如此導致伺服器內未寫入硬碟中的資料丟失，進而降低了伺服器的穩定性。

鑒於以上內容，有必要提供一種可提高伺服器穩定性的電源管理系統及方法。

一種電源管理系統，用於為一伺服器進行電源管理，該電源管理系統包括：一電池，作為該伺服器的備用電源；一電池控制單元，用於設置該電池的欠電壓保護點為一第一預設值，該電池控制單元控制該電池進行充放電；以及一處理單元，包括一存儲模組，該存儲模組存儲了該電池進行放電操作時出現放電過渡期及欠電壓期的參數訊息，其中該放電過渡期為該電池從剛開始放電到經過一段時間後輸出穩定電壓的這段時間；該欠電壓期為該電池在過渡期內，該電池的極電壓小於該電池的欠電壓保護點這一時間段；該放電過渡期的參數訊息包括該電池出現放電過渡期時該電池的預設溫度值，還包括處於過渡期內相對於低於該預設溫度值的不同溫度下該電池的極電流值；該欠電壓期的參數訊息包括出現欠電壓期時相對於不同溫度及 不同輸出電流值下該電池的極電壓；當該電池進行放電操作時，該處理單元透過獲取存儲於該存儲模組內的放電過渡期的參數來判斷該電池是否會出現放電過渡期；當該電池進入放電過渡期時，該處理單元獲取存儲於該存儲模組內的欠電壓期的參數來判斷該電池是否會出現欠電壓期；當該電池進入欠電壓期時，該處理單元發送一等於該極電壓的第二預設值至該電池控制單元，以使得該電池控制單元設置該電池的欠電壓保護點為該第二預設值。

一種電源管理方法，包括如下步驟：第一設置步驟：設置一電池的欠電壓保護點為一第一預設值；第一判斷步驟：判斷該電池是否進行放電操作；第二判斷步驟：當該電池進行放電操作時，判斷該電池是否會出現放電過渡期；第三判斷步驟：當該電池出現放電過渡期時，判斷該電池是否會出現欠電壓期；第二設置步驟：當該電池處於欠電壓期時，設置該電池的欠電壓保護點為一大於該第一預設值的第二預設值。

上述電源管理系統及方法透過判斷該電池在放電過程中是否會處於放電過渡期及欠電壓期，當處於上述情況時，該處理單元傳輸該第二預設值至該電池控制單元，以使得該電池控制單元設置該電池的欠電壓保護點為該第二預設值，如此提高了該伺服器的穩定性。

10‧‧‧電池控制單元

20‧‧‧處理單元

200‧‧‧存儲模組

30‧‧‧電池

40‧‧‧伺服器

50‧‧‧電源分配單元

60‧‧‧交流電源

圖1是電池在10度的溫度及9C的輸出電流值下的放電曲線。

圖2是本發明電源管理系統的較佳實施方式的結構圖。

圖3是本發明電源管理方法的較佳實施方式的流程圖。

請參考圖2，本發明電源管理系統為一伺服器40提供電源管理，一電源分配單元(Power Distribution Unit，PDU)50用於將AC(外部交流電源)60轉換成直流電源以為該伺服器40供電，該電源管理系統的較佳實施方式包括一電池控制單元(Battery Backup Unit，BBU)10、一處理單元20、一電池30。

該電池控制單元10用於接收轉換後的直流電源以對該電池30進行充電。當該電源分配單元50斷開時，即外部交流電源60停止供電時，該電池30可在該電池控制單元10的控制下進行放電，以繼續為該伺服器40提供工作電壓。

該處理單元20包括一存儲模組200，該處理單元20可透過該電池控制單元10獲取該電池30的電流值及該電池30的溫度等參數訊息。

在使用該電池30作為該伺服器40的備用電源時，用戶需對該電池30與該伺服器40之間的參數進行調試，如根據該伺服器40與該電池30的規格來設置該電池30的欠電壓保護點為一第一預設值大小，即當電池30的電壓值低於欠電壓保護點時，該電池30即停止放電，以避免電池30受到損壞。在對該伺服器40與該電池30進行調試時，用戶可獲取該電池30處於過渡期時對應的溫度。本實施方 式中，將該電池30出現過渡期時對應的溫度稱之為該電池30的預設溫度值。用戶還可獲取該電池30出現過渡期時，即當該電池30的實際溫度等於或低於該預設溫度值時，該電池30對應於不同溫度下的實際電流值，亦即在等於或低於該預設溫度值的不同溫度下，該電池30在放電過程中處於從過渡期開始到該欠電壓期開始這一時間段對應的實際電流值。本實施方式中，該電池30在放電過程中處於該欠電壓期開始這一時間輸出的實際電流值稱之為該電池30的極電流值。在對該伺服器40與該電池30進行調試時，還可獲取該電池30處於欠電壓期時相對於低於該預設溫度值的不同溫度及不同輸出電流值下該電池30的極電壓。之後，將該預設溫度值存儲於該存儲模組200內，還將該電池30處於過渡期時對於低於該預設溫度值下的不同溫度及相對於不同溫度下該電池30的極電流值存儲於該存儲模組200內，以及將處於欠電壓期時相對於不同溫度及不同電流值下該電池30的極電壓存儲於該存儲模組200內。

該處理單元20用於判斷該電池30是否處於放電狀態。當電池30處於放電狀態時，該處理單元20透過該電池控制單元10來獲取該電池30的實際溫度，以判斷該溫度是否低於存儲於該存儲模組200內的預設溫度值。當獲取得到的溫度不低於該預設溫度值，則表明該電池在放電過程中不會處於放電的過渡期及欠電壓期，此時，該電池控制單元10還判斷該電池30的欠電壓保護點是否為該第一預設值，若該電池30的欠電壓保護點為該第一預設值，該電池控制單元10則控制該電池30持續放電；若該電池30的欠電壓保護點不為該第一預設值時，該電池控制單元10則重新設置該電池30的欠電壓保護點為該第一預設值，並控制該電池30持續放電。當 獲取得到的溫度低於該預設溫度值時，則表明該電池30在放電過程中會處於放電的過渡期。此時，該處理單元20則透過該電池控制單元10來獲取該電池30的實際電流值，並從該存儲模組200內獲取相對於該溫度下該電池30的極電流值；當該電池30的實際電流值大於該溫度下該電池30極電流值時，則表明該電池30會出現欠電壓期。此時，該處理單元20從該存儲模組200中讀取相對於該溫度及該電池30輸出的電流值下的極電壓，並傳輸一等於該極電壓的第二預設值至該電池控制單元10，以使得該電池控制單元10設置該電池30的欠電壓保護點為該第二預設值。如此避免了在低溫條件下出現該電池30本可以進行放電，而該電池控制單元10控制該電池30停止放電的情況。

在其他實施方式中，該處理單元20還透過該電池控制單元10來實時獲取該電池30的實際電壓，當該電池30的實際電壓小於該第二預設值時，如該電池30的電路發生短路，為了避免該電池30損壞，該處理單元20則發送一控制訊號至該電池控制單元10，以控制該電池30停止放電。

請參考圖3，本發明電源管理方法的較佳實施方式包括如下步驟：

步驟S1，設定該電池30的欠電壓保護點為該第一預設值。

步驟S2，該處理單元20判斷該電池30是否進行放電操作，若該電池30不是進行放電操作，則繼續執行步驟S2，即持續判斷電池30是否處於放電狀態。當電池30處於放電狀態時，進入步驟S3。

步驟S3，獲取該電池30的實際溫度，並判斷該實際溫度是否小於 該預設溫度值，若該實際溫度不小於該預設溫度值，進入步驟S5。若該實際溫度值小於該預設溫度值，則進入步驟S4。

該處理單元20從該存儲模組200內獲取該預設溫度值，並比較該電池30的實際溫度值與該預設溫度值之間的關系。當該電池30的實際溫度值小於該預設溫度值時，則表示該電池30在進行放電的過程中將會出現過渡期。

步驟S4，該處理單元20獲取該電池30的實際電流值，並從該存儲模組200內獲取相對於該實際溫度下該電池30的極電流值，以比較該電池30的實際電流值是否大於該溫度下該電池30的極電流值，若該電池30的實際電流值小於該電池30的極電流值，則返回步驟S3；若該電池30的實際電流值不小於該電池30的極電流值，進入步驟S6。

當該電池30的實際電流值小於該溫度下該電池30的極電流值時，則表明該電池30在進行放電的過程中不會出現欠電壓期，返回步驟S3；當該電池30的實際電流值不小於相對於該實際溫度下該電池30的極電流值時，該電池30在進行放電的過程中將出現該電池30可輸出電壓而該電池控制單元10控制該電池30停止放電的情況，即該電池30在放電時會出現欠電壓期。

步驟S5，該電池控制單元10判斷該電池30的欠電壓保護點是否為第一預設值，當該電池30的欠電壓保護點不是該第一預設值時，該電池控制單元10則重新設置該電池30的欠電壓保護點為該第一預設值，並持續進行放電。

步驟S6，該處理單元20從該存儲模組200內獲取相對於該實際溫 度及該電池30實際電流值下該電池30的極電壓。

步驟S7，設置該電池30的欠電壓保護點為一等於該極電壓的第二預設值。該處理單元20傳輸一等於該極電壓的第二預設值至該電池控制單元10，以使得該電池控制單元10設置該電池30的欠電壓保護點為該第二預設值，由於第二預設值等於極電壓，因此，該電池控制單元10將不會控制電池30停止放電，即該電池30將會持續放電。

步驟S8，判斷該電池30的實際電壓是否小於該第二預設值，當該電池30的實際電壓小於該第二預設值時，該電池控制單元10控制該電池30停止放電。當該電池30的實際電壓不小於該第二預設值時，返回步驟S3。該處理單元20透過該電池控制單元10獲取該電池30的實際電壓。當該電池30的實際電壓小於該第二預設值時，如該電池30的電路發生短路時，該處理單元20則發送一控制訊號至該電池控制單元10，以控制該電池30停止放電，進而避免了可能由於電路的短路而導致該電池30的損壞。

上述電源管理系統及方法透過判斷該電池30在放電過程中是否會出現過渡期，當該電池30在放電過程中出現過渡期時，該處理單元20進一步判斷該電池30在放電過程中是否會出現欠電壓期，當該電池30在放電過程中出現欠電壓期時，該電池控制單元10則設置該電池30的欠電壓保護點為該第二預設值。如此即提高了該伺服器40的穩定性，又避免電池30被過度放電而導致被損壞。

綜上所述，本發明確已符合發明專利的要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明的較佳實施方式，本發明的範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝的人士援依本發明 的精神所作的等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧電池控制單元

20‧‧‧處理單元

200‧‧‧存儲模組

30‧‧‧電池

40‧‧‧伺服器

50‧‧‧電源分配單元

60‧‧‧交流電源

Claims (12)

1. 一種電源管理系統，用於為一伺服器進行電源管理，該電源管理系統包括：一電池，作為該伺服器的備用電源；一電池控制單元，用於設置該電池的欠電壓保護點為一第一預設值，該電池控制單元控制該電池進行充放電；以及一處理單元，包括一存儲模組，該存儲模組存儲了該電池進行放電操作時出現放電過渡期及欠電壓期的參數訊息，其中該放電過渡期為該電池從剛開始放電到經過一段時間後輸出穩定電壓的這段時間；該欠電壓期為該電池在過渡期內，該電池的極電壓小於該電池的欠電壓保護點這一時間段；該放電過渡期的參數訊息包括該電池出現放電過渡期時該電池的預設溫度值，還包括處於過渡期內相對於低於該預設溫度值的不同溫度下該電池的極電流值；該欠電壓期的參數訊息包括出現欠電壓期時相對於不同溫度及不同輸出電流值下該電池的極電壓；當該電池進行放電操作時，該處理單元透過獲取存儲於該存儲模組內的放電過渡期的參數來判斷該電池是否會出現放電過渡期；當該電池進入放電過渡期時，該處理單元獲取存儲於該存儲模組內的欠電壓期的參數來判斷該電池是否會出現欠電壓期；當該電池進入欠電壓期時，該處理單元發送一等於該極電壓的第二預設值至該電池控制單元，以使得該電池控制單元設置該電池的欠電壓保護點為該第二預設值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源管理系統，其中該處理單元透過該電池控制單元獲取該電池的實際溫度，並比較該實際溫度與存儲於該存儲模組內的預設溫度值，當該實際溫度小於該預設溫度值時，判定該電池在 放電過程中會出現放電過渡期。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源管理系統，其中當該電池處於放電過渡期時，該處理單元透過該電池控制單元獲取該電池的實際電流值及該電池的實際溫度，還從該存儲模組內獲取相對於該實際溫度下該電池極電流值；當該實際電流值小於該極電流值時，判定該電池在放電過程中會出現欠電壓期的情況。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源管理系統，其中該處理單元透過該電池控制單元獲取該電池的實際溫度及電池的實際電流值，當該電池處於欠電壓期時，該處理單元從該存儲模組內獲取相對於該實際溫度及實際電流值下的該電池的極電壓，並根據該極電壓確定該第二預設值，該第二預設值為一等於該極電壓的電壓值，並傳輸該第二預設值至該電池控制單元，以使得該電池控制單元設置該電池的欠電壓保護點為該第二預設值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電源管理系統，其中當該實際溫度不小於該預設溫度值時，該電池控制單元還判斷該電池的欠電壓保護點是否為該第一預設值，當該電池的欠電壓保護點不為該第一預設值時，該電池控制單元設置該電池的欠電壓保護點為該第一預設值，並控制該電池持續放電。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電源管理系統，其中該處理單元還獲取該電池的實際電壓，並判斷該電池的實際電壓是否小於該第二預設值，當該電池的實際電壓小於該第二預設值時，該處理單元發送一控制訊號至該電池控制單元，以控制該電池停止放電。
7. 一種電源管理方法，包括如下步驟：第一設置步驟：設置一電池的欠電壓保護點為一第一預設值；第一判斷步驟：判斷該電池是否進行放電操作； 第二判斷步驟：當該電池進行放電操作時，判斷該電池是否會出現放電過渡期；第三判斷步驟：當該電池出現放電過渡期時，判斷該電池是否會出現欠電壓期；第二設置步驟：當該電池處於欠電壓期時，設置該電池的欠電壓保護點為一大於該第一預設值的第二預設值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電源管理方法，其中該第二判斷步驟包括：獲取該電池的實際溫度，還獲取該電池出現放電過渡期的預設溫度值；比較該實際溫度與預設溫度值的大小；當該實際溫度小於該預設溫度值時，判斷電池會出現放電過渡期。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電源管理方法，其中該第三判斷步驟包括：獲取該電池的實際電流值，還獲取相對於該實際溫度下該電池的極電流值；比較該實際電流值與該極電流值之間的大小；當該實際電流值大於該極電流值時，判斷該電池會出現欠電壓期。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電源管理方法，其中該第二設置步驟包括：獲取相對於該實際溫度及實際電流值下該電池的極電壓，並根據該極電壓確定該第二預設值，該第二預設值為一等於該極電壓的電壓值；設置該電池的欠電壓保護點為該第二預設值。
11. 如申請專利範圍第8所述之電源管理方法，其中當該實際溫度不小於該預設溫度值時，判斷該電池的欠電壓保護點是否為該第一預設值；當該電池的欠電壓保護點不為該第一預設值時，設置該電池的欠電壓保護點為該第一預設值，並控制該電池持續放電。
12. 如申請專利範圍第7項所述之電源管理方法，還包括一第四判斷步驟：第四判斷步驟：判斷電池的實際電壓是否小於該第二預設值； 當該電池的實際電壓小於該第二預設值時，控制該電池停止放電；當該電池的實際電壓不小於該第二預設值時，返回第二判斷步驟。