Способ управления резервным устройством электропитания - RU2704727C1

Чертежи

Описание

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта обычная заявка, согласно § 119(a), раздел 35 Кодекса США, притязает на приоритет заявки № 107121084 на патент, поданной в Тайване, Китайская республика, 20 июня 2018 г., все содержимое которой таким образом включено посредством ссылки.

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к способу управления устройством электропитания, более конкретно – к способу управления резервным устройством электропитания.

Предпосылки изобретения

Обычно устройство-потребитель питания, как правило, содержит два или более блоков электропитания на сервере или другом компьютере высокого уровня, и это устройство называют резервным устройством электропитания. Каждый из блоков электропитания может подавать питание на сервер независимо. В случае, если один из блоков электропитания выходит из строя, другие блоки электропитания продолжают работать, чтобы подавать питание на сервер; поэтому сервер имеет возможность работать в обычном режиме.

В обычных условиях количество блоков электропитания, содержащихся в резервном устройстве электропитания, расположенном на сервере, определяют в соответствии с наибольшим уровнем мощности, который требуется серверу. Например, когда наибольший уровень мощности, который требуется серверу, равен общей мощности, подаваемой N блоками электропитания, контроллер выбирает резервное устройство электропитания, содержащее N+1 блоков электропитания, для выполнения подачи питания для сервера. Кроме того, N блоков электропитания подают питание для сервера равномерно на основе мощности, требующейся серверу в текущее время.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно способу управления резервным устройством электропитания в одном варианте настоящего изобретения применяемое резервное устройство электропитания подключено к устройству-потребителю питания и резервное устройство электропитания содержит множество блоков электропитания. Указанный способ управления включает: обнаружение и вычисление требуемого уровня электрической мощности устройства-потребителя и определение величины рабочего количества блоков электропитания в соответствии с требуемым уровнем электрической мощности и данными эффективной работы для генерирования команды управления. Кроме того, множество данных эффективной работы отражает взаимосвязь между затрачиваемой мощностью резервного устройства электропитания и рабочим количеством блоков электропитания, и эта взаимосвязь имеет отношение к эффективности электропитания резервного источника питания.

Согласно другому варианту осуществления способа управления, применяемого для резервного устройства электропитания, применяемое резервное устройство электропитания имеет N блоков электропитания, и при этом указанное резервное устройство электропитания соединяется с устройством-потребителем питания. Каждый из блоков электропитания имеет наибольшую рабочую мощность, равную W ватт. Указанный способ управления включает обнаружение и вычисление требуемого уровня электрической мощности устройства-потребителя питания и генерирование команды управления в соответствии с рабочим количеством блоков электропитания, причем указанное рабочее количество определяют на основе требуемого уровня электрической мощности и порога переключения; и дополнительно выборочное управление резервным устройством электропитания на основе команды управления. Кроме того, порог переключения составляет от произведения M и W ватт до произведения (M+1) и W ватт, и величину рабочего количества изменяют с (M+1) на (M+2), когда требуемый уровень электрической мощности изменяется от величины меньшей, чем порог переключения, до величины большей, чем порог переключения, при этом M является неотрицательным целым числом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Настоящее изобретение станет более полно понятным из подробного описания, данного ниже, и сопутствующих графических материалов, которые представлены исключительно для примера, а значит не являются ограничивающими настоящее изобретение, и на которых:

на фиг. 1 представлена структурная схема системы для способа управления, применяемого для резервного устройства электропитания, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

на фиг. 2 представлена блок-схема способа управления резервным устройством электропитания согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

на фиг. 3 представлена детальная блок-схема способа управления резервным устройством электропитания согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

на фиг. 4 представлена детальная блок-схема способа управления резервным устройством электропитания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

на фиг. 5 представлен график данных эффективной работы для одного варианта осуществления настоящего изобретения.

на фиг. 6 представлена детальная блок-схема способа управления резервным устройством электропитания согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

на фиг. 7 представлена блок-схема способа управления резервным устройством электропитания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В следующем подробном описании, с целью объяснения, различные особые признаки изложены для обеспечения полного понимания раскрытых вариантов осуществления. Однако будет понятно, что один или более вариантов осуществления могут быть реализованы на практике без этих особых признаков. В других случаях хорошо известные структуры и устройства показаны схематически, чтобы упростить графические материалы.

Производится ссылка на фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 представлена структурная схема системы для способа управления, применяемого для резервного устройства электропитания, в одном варианте осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 схематически представлен способ, применяемый для системы 1 управления резервным устройством электропитания в одном варианте осуществления настоящего изобретения. Прежде всего следующее описание описывает структуру системы 1 управления резервным устройством электропитания, а подробный способ управления представлен позже. Как показано на фиг. 1, система 1 управления резервным устройством электропитания содержит резервное устройство 10 электропитания, контроллер 20 и устройство-потребитель 30 питания, при этом резервное устройство 10 электропитания электрически подключено к устройству-потребителю 30 питания посредством контроллера 20.

Резервное устройство 10 электропитания содержит множество блоков электропитания. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, резервное устройство 10 электропитания содержит два блока 101a и 101b электропитания. В другом варианте осуществления способ управления согласно настоящему изобретению также могут применять для резервного устройства электропитания с пятью или другим количеством блоков электропитания. Дополнительно имеется наибольшая рабочая мощность, подаваемая каждым из блоков электропитания, причем наибольшая затрачиваемая мощность резервного устройства электропитания равняется самое большее общему количеству блоков электропитания минус один, умноженному на мощность в ваттах наибольшей рабочей мощности. Например, если наибольшая рабочая мощность для каждого резервного устройства электропитания составляет 1200 ватт в варианте осуществления, показанном на фиг. 1, то наибольшая затрачиваемая мощность для резервного устройства 10 электропитания составляет (2-1)*1200 ватт. Следовательно, наибольшая затрачиваемая мощность резервного устройства 10 электропитания составляет 1200 ватт. С другой стороны, если наибольшая затрачиваемая мощность для резервного устройства электропитания с пятью блоками электропитания составляет (5-1)*1200 ватт, то наибольшая затрачиваемая мощность составляет 4800 ватт.

Контроллер 20 представляет собой, например, контроллер управления шасси (CMC) или контроллер управления стойки (RMC). Контроллер 20 выполнен с возможностью отдельного подключения к резервному устройству 10 электропитания и устройству-потребителю 30 питания посредством шины управления питанием (PMBus) для обнаружения и вычисления требуемого уровня электрической мощности для устройства-потребителя 30 питания и затем осуществления управления резервным устройством 10 электропитания на основе способа управления, предложенного в настоящем изобретении. Кроме того, устройство-потребитель 30 питания представляет собой, например, сервер или другой компьютер высокого уровня.

Производится ссылка на обе из фиг. 1 и фиг. 2 для иллюстрации способа управления резервным устройством 10 электропитания, раскрытого в настоящем изобретении, где на фиг. 2 представлена блок-схема способа управления. На этапе S11, представленном на фиг. 2, контроллер 20 обнаруживает и вычисляет требуемый уровень электрической мощности устройства-потребителя 30 питания. На этапе S13 контроллер 20 определяет рабочее количество блоков 101a и 101b электропитания в соответствии с требуемым уровнем электрической мощности и данными эффективной работы, а именно количество блоков 101a и 101b электропитания, которое необходимо включить, и создает команду управления на основе вышеуказанного рабочего количества. На этапе S15 контроллер 20 выборочно выдает команду управления на резервное устройство 10 электропитания так, чтобы управлять резервным устройством 10 электропитания на основе указанной команды управления. В одном варианте осуществления для реализации управления резервным устройством 10 электропитания с обеспечением в результате динамического управления контроллер 20 выполнен с возможностью обнаружения требуемого уровня электрической мощности для устройства-потребителя 30 питания с заданной частотой для определения рабочего количества блоков 101a и 101b электропитания.

Для иллюстрации этапа S11 на фиг. 2 в частности производится ссылка на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 вместе, где на фиг. 3 представлена детальная блок-схема для этапа S11, представленного на фиг. 2, в одном варианте осуществления настоящего изобретения. На этапе S101 контроллер 20 может управлять блоками 101a и 101b электропитания резервного устройства 10 электропитания для подачи питания на устройство-потребитель 30 питания. Также контроллер 20 обнаруживает множество текущих уровней потребления мощности с блоков 101a и 101b электропитания. На этапе S103 контроллер 20 рассчитывает требуемый уровень электрической мощности устройства-потребителя 30 питания на основе текущих уровней потребления мощности с каждого из блоков 101a и 101b электропитания. Для примера, контроллер 20 может вычислять общие текущие уровни потребления мощности с блоков 101a и 101b электропитания для представления требуемого уровня электрической мощности устройства-потребителя 30 питания. Более того, для вычисления требуемого уровня электрической мощности для устройства-потребителя 30 питания контроллер 20 может приписывать каждому из блоков 101a и 101b электропитания разные весовые коэффициенты. Кроме того, в настоящем изобретении нет ограничения на весовые коэффициенты.

В другом варианте осуществления производится ссылка на фиг. 1, фиг. 3 и фиг. 4, где на фиг. 4 представлена детальная блок-схема способа управления резервным устройством 10 электропитания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления после того, как контроллер 20 обнаруживает текущие уровни потребления мощности с каждого из блоков 101a и 101b резервного устройства 10 электропитания (показано как этап S101 на фиг. 3), контроллер 20 определяет, работают ли блоки 101a и 101b электропитания правильно, на основе текущих уровней потребления мощности (показано как этап S102). Для примера, когда весовые коэффициенты подачи питания блоков 101a и 101b электропитания являются одинаковыми, текущие уровни потребления мощности блоков 101a и 101b электропитания также должны быть одинаковыми. При этом условии, если текущие уровни потребления мощности блоков 101a и 101b электропитания, обнаруженные контроллером 20, являются очевидно разными, то блоки 101a и 101b электропитания работают неправильно. На этапе S104 контроллер 20 управляет всеми блоками 101a и 101b электропитания для подачи питания на устройство-потребитель 30 питания, когда один из блоков 101a и 101b электропитания работает неправильно. Другими словами, способ динамического управления останавливается, когда контроллер 20 определяет, что резервное устройство 10 электропитания работает неправильно. С другой стороны, когда контроллер 20 определяет, что оба блока 101a и 101b электропитания работают правильно, контроллер 20 продолжает рассчитывать требуемый уровень электрической мощности для устройства-потребителя 30 питания (показано как этап S103 на фиг. 3).

После нахождения требуемого уровня электрической мощности для устройства-потребителя 30 питания контроллер 20 определяет величину рабочего количества блоков 101a и 101b электропитания на основе требуемого уровня электрической мощности и данных эффективной работы, как описано относительно этапа S13, показанного на фиг. 2. Для дальнейшего описания этого этапа производится ссылка на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 5, где на фиг. 5 представлен график данных эффективной работы для одного варианта осуществления настоящего изобретения. Как описано выше, контроллер 20 определяет величину рабочего количества блоков 101a и 101b электропитания в соответствии с требуемым уровнем электрической мощности и данными эффективной работы, при этом данные эффективной работы отражают взаимосвязь между подаваемым питанием резервного устройства 10 электропитания и рабочим количеством блоков 101a и 101b электропитания. Также взаимосвязь имеет отношение к эффективности электропитания резервного устройства 10 электропитания. Более конкретно, данные эффективной работы могут быть сохранены в памяти контроллера 20 заблаговременно. Как показано на фиг. 5, данные эффективной работы могут быть представлены кривой C1 эффективности, при этом по оси x показана «затрачиваемая мощность», а по оси y показана «эффективность электропитания». Кроме того, каждая точка на кривой C1 эффективности включает соответствующее рабочее количество. На фиг. 5 представлен график кривой C1 эффективности, соответствующей резервному устройству 10 электропитания с двумя блоками 101a и 101b электропитания.

В частности, кривая C1 эффективности состоит из части кривой C11 первой ситуативной эффективности и части кривой C12 второй ситуативной эффективности. Кроме того, кривая C11 первой ситуативной эффективности отражает взаимосвязь между затрачиваемой мощностью и эффективностью электропитания резервного устройства 10 электропитания, когда включен один из блоков 101a и 101b электропитания. Также кривая C12 второй ситуативной эффективности отражает взаимосвязь между затрачиваемой мощностью и эффективностью электропитания резервного устройства 10 электропитания, когда включены все блоки 101a и 101b электропитания. Кривая C1 эффективности состоит из частей из по меньшей мере одной из кривой C11 первой ситуативной эффективности и кривой C12 второй ситуативной эффективности, при этом каждая из частей имеет максимальное значение эффективности между кривой C11 первой ситуативной эффективности и кривой C12 второй ситуативной эффективности. В этом варианте осуществления для кривой C1 эффективности подаваемое питание, соответствующее точке O1 пересечения, служит порогом переключения, при этом части из кривой C11 первой ситуативной эффективности и кривой C12 второй ситуативной эффективности встречаются в точке O1 пересечения. Когда требуемый уровень электрической мощности устройства-потребителя 30 питания изменяют от величины меньшей, чем порог переключения, к величине большей, то рабочее количество блоков 101a и 101b электропитания изменяют с одного на два.

В другом варианте осуществления данные эффективной работы могут быть сохранены в формате таблицы в памяти контроллера 20. Кроме того, способ создания таблицы подобен способу создания кривой эффективности, описанному выше. Производится ссылка на таблицу 1, показанную далее для конкретного описания. Первый столбец таблицы 1 содержит множество диапазонов электропитания, полученных путем разделения с заданным интервалом всего диапазона от нуля до наибольшей затрачиваемой мощности резервного устройства 10 электропитания. В этом варианте осуществления наибольшая затрачиваемая мощность составляет 1200 ватт, а заданный интервал составляет 120 ватт. Однако настоящее изобретение не ограничено использованными параметрами. Второй столбец таблицы 1 содержит множество значений первой ситуативной эффективности, при этом каждое из значений первой ситуативной эффективности обозначает эффективность электропитания резервного устройства 10 электропитания, когда один из блоков 101a и 101b электропитания включен для подачи уровня мощности в соответствующем диапазоне электропитания (соответствующий диапазон электропитания показан в том же ряду в таблице 1). Третий столбец содержит множество значений второй ситуативной эффективности, при этом каждое из значений второй ситуативной эффективности обозначает эффективность электропитания резервного устройства 10 электропитания, когда два блока 101a и 101b электропитания включены для подачи уровня мощности в соответствующем диапазоне электропитания. Четвертый столбец указывает максимальное значение эффективности из значения первой ситуативной эффективности и значения второй ситуативной эффективности в одном и том же диапазоне электропитания. Пятый столбец указывает рабочее количество блоков 101a и 101b электропитания, соответствующее максимальному значению эффективности, показанному в четвертом столбце.

Таблица 1

В этом варианте осуществления таблица, сохраненная в контроллере 20, может содержать только первый столбец и пятый столбец или же также содержать четвертый столбец в дополнение к первому и пятому столбцам из таблицы 1. Более того, кривая C1 эффективности, упомянутая в вышеописанном варианте осуществления, может быть создана на основе данных из первого столбца и четвертого столбца.

Если коротко, в одном варианте осуществления способ управления резервным устройством 10 электропитания может дополнительно включать получение значения первой ситуативной эффективности и значения второй ситуативной эффективности, которые упомянуты выше. Когда значение первой ситуативной эффективности больше, чем значение второй ситуативной эффективности, контроллер 20 генерирует данные эффективной работы, содержащие рабочее количество, соответствующее значению первой ситуативной эффективности (первое значение), и связанный с ними диапазон электропитания. Когда значение второй ситуативной эффективности больше, чем значение первой ситуативной эффективности, контроллер 20 генерирует данные эффективной работы, содержащие рабочее количество, соответствующее значению второй ситуативной эффективности (второе значение), и связанный с ними диапазон электропитания.

Вышеописанный вариант осуществления является примером для выполнения управления резервным устройством 10 электропитания с двумя блоками 101a и 101b электропитания. Однако способ управления согласно настоящему изобретению также может быть применен для резервного устройства электропитания с более чем двумя блоками электропитания. К примеру, для резервного устройства электропитания с тремя блоками электропитания способ генерирования данных эффективной работы включает сравнение эффективного значения между тремя ситуациями (с включением одного, двух или трех блоков электропитания) и сохранение рабочего количества, связанного с максимальным эффективным значением, в данных эффективной работы. Также способ могут применять для резервного устройства электропитания, содержащего другие количества блоков электропитания, таким же образом. Вышеописанный способ генерирования данных эффективной работы может быть выполнен контроллером 20; альтернативно, способ может быть выполнен внешним процессором до того, как память контроллера 20 сохранит данные эффективной работы.

Кроме того, согласно известному уровню техники, описанному в разделе предпосылок изобретения, традиционный способ управления резервным устройством электропитания включает все блоки электропитания в устройстве. Поэтому, когда традиционный способ применяют для контроллера 20, управляющего резервным устройством 10 электропитания с двумя блоками 101a и 101b электропитания, эффективность электропитания приближается к значению второй ситуативной эффективности, упомянутому выше (третий столбец в таблице 1). Напротив, способ управления согласно настоящему изобретению может динамически контролировать величину рабочего количества блоков 101a и 101b электропитания в соответствии с требуемым уровнем электрической мощности устройства-потребителя 30 питания. Таким образом, эффективность электропитания (четвертый столбец в таблице 1) повышают посредством этого способа управления.

Для отдельного описания этапа S15, представленного на фиг. 2, производится ссылка на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 6, где на фиг. 6 представлена детальная блок-схема для этапа S15, представленного на фиг. 2, в одном варианте осуществления настоящего изобретения. Этап S15, представленный на фиг. 2, включает этапы с S151 по S157, представленные на фиг. 6. На этапах с S151 по S157 контроллер 20 получает команду настройки и определяет информацию команды настройки, при этом команда настройки может представлять собой установку базовой системы ввода/вывода (BIOS). Как показано на этапе S155, когда команда настройки обозначает выполнение управления резервным устройством 10 электропитания в соответствии с командой управления, контроллер 20 выдает команду управления на резервное устройство 10 электропитания для управления резервным устройством 10 электропитания на основе команды управления. Напротив, как показано на этапе S157, когда команда настройки обозначает невыполнение управления резервным устройством 10 электропитания на основе команды управления, контроллер 20 генерирует другую команду управления, чтобы управлять всеми блоками 101a и 101b электропитания для подачи питания на устройство-потребитель 30 питания.

В другом варианте осуществления в период времени, когда контроллер 20 выполняет указанный способ динамического управления в вышеописанных вариантах осуществления, контроллер 20 может считывать рабочие параметры в указанный период времени (такие как напряжение, сила тока и температура) с резервного устройства 10 электропитания посредством множества контактов. Кроме того, контроллер 20 выдает сигнал предупреждения, когда возникают ненормальные ситуации (такие как падение напряжения, скачок силы тока или скачок температуры в устройстве). В этом варианте осуществления этап S15, представленный на фиг. 2, включает определение контроллером 20 того, был ли подан сигнал предупреждения. А именно, контроллер 20 управляет резервным устройством 10 электропитания в соответствии с командой управления, когда сигнал предупреждения не подан, и контроллер 20 управляет всеми блоками 101a и 101b электропитания для подачи питания на устройство-потребитель 30 питания, когда сигнал предупреждения подан. В другом варианте осуществления во время выполнения этапов с S11 по S15 способа динамического управления, когда сигнал предупреждения подан, контроллер 20 может сразу же останавливать способ динамического управления и применять способ управления, включающий все блоки 101a и 101b электропитания резервного устройства 10 электропитания.

Все вышеописанные варианты осуществления основаны на резервном устройстве 10 электропитания с двумя блоками 101a и 101b электропитания, но способ управления согласно этому изобретению также применим для резервного устройства 10 электропитания с более чем двумя блоками электропитания. Для описания предложенного способа с помощью алгоритма производится ссылка на фиг. 1 и фиг. 7, где на фиг. 7 представлена блок-схема для способа управления резервным устройством электропитания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Способ управления в этом варианте осуществления может быть реализован системой управления с резервным устройством электропитания, контроллером и устройством-потребителем питания. Кроме того, типы элементов, упомянутых выше, и соединения между ними являются подобными имеющимся в системе управления, показанной на фиг. 1, поэтому в этой части элементы заново не представляются. Способ управления, показанный на фиг. 7, применяют для резервного устройства электропитания с N блоками электропитания, где N является натуральным числом. Также каждый из блоков электропитания имеет наибольшую рабочую мощность, равную W ватт, где W является неотрицательным целым числом. В результате наибольшая затрачиваемая мощность указанного резервного устройства электропитания составляет не более W*(N-1) ватт.

На этапе S21, представленном на фиг. 7, контроллер обнаруживает и вычисляет требуемый уровень электрической мощности устройства-потребителя питания. С другой стороны, подробный процесс подобен этапу S11, представленному на фиг. 2, описанной выше, так что идентичные описания в этой части заново не приводятся. На этапе S23 контроллер определяет рабочее количество блоков электропитания в соответствии с полученным требуемым уровнем электрической мощности и порогом переключения, при этом рабочее количество обозначает требующееся число блоков электропитания, которые необходимо включить, и контроллер генерирует команду управления в соответствии с рабочим количеством блоков электропитания. Порог переключения составляет от W*M ватт до W*(M+1) ватт, где M является неотрицательным целым числом, и при этом M составляет ровно (N-2) или менее чем (N-2). Когда требуемый уровень электрической мощности блоков электропитания изменяется от величины меньшей, чем порог переключения, до величины большей, чем порог переключения, контроллер определяет необходимость изменения величины рабочего количества с (M+1) на (M+2). В частности, порог переключения составляет от 50% до 80% W, где M равно нулю. На этапе S25 контроллер выборочно выдает команду управления, сгенерированную на этапе S23, на резервное устройство электропитания, и контроллер управляет резервным устройством электропитания на основе команды управления. С другой стороны, подробный процесс подобен этапу S15, представленному на фиг. 2, описанной выше, поэтому его не нужно описывать снова. Более того, в одном варианте осуществления, когда каждый из блоков электропитания резервного устройства электропитания имеет разные уровни эффективности (такие как медный, серебряный, золотой платиновый или титановый уровень) в соответствии с определенным рабочим количеством, контроллер 20 сначала включает блоки электропитания с предпочтительным уровнем эффективности для поддержания общей эффективности электропитания резервного устройства электропитания на оптимальном уровне.

Как и структура, упомянутая выше, способ управления, применяемый для резервного устройства электропитания, раскрыт в настоящем изобретении. Указанный способ управления может динамически определять величину рабочего количества блоков электропитания резервного устройства электропитания на основе требуемого уровня электрической мощности устройства-потребителя питания и данных эффективной работы. Также способ управления может динамически определять величину рабочего количества блоков электропитания на основе требуемого уровня электрической мощности и порога переключения. Таким образом, резервное устройство электропитания продолжает работать с оптимальной эффективностью электропитания, и благодаря этому способу управления потребление электрической мощности уменьшается.

Варианты осуществления, представленные выше, и прилагаемые графические материалы являются иллюстративными и не предназначены быть исчерпывающими или ограничивающими объем настоящего изобретения точными раскрытыми формами. В свете изложенных выше идей возможны многие модификации и варианты.

Реферат

Изобретение относится к управлению резервным устройством электропитания. Технический результат – уменьшение потребления электрической мощности резервного устройства электропитания. Это достигается за счет динамического определения величины рабочего количества блоков электропитания резервного устройства электропитания или на основе требуемого уровня электрической мощности устройства-потребителя питания, или на основе требуемого уровня электрической мощности и порога переключения, благодаря чему резервное устройство электропитания продолжает работать с оптимальной эффективностью электропитания. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Формула