用于分布式备用功率供应的装置和方法制造方法及图纸

一种用于为分布式设备系统的节点提供备用功率的装置，包括：电流管理器，可操作用以管理至节点处的设备的电流供应；正常电流供应器，可操作用以将正常操作电流供应至该设备；以及位于节点处的超级电容器，可操作用以在正常电流供应器不能将正常操作电流供应至该设备时，在电流管理器的控制下将备用操作电流供应至该设备。该装置优选地进一步包括升压－降压切换调节器，其可操作用以与超级电容器和该设备进行电通信，以调节至该设备的备用操作电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于备用功率的有效递送的装置和方法，用以 管理存储子系统在失去主电源时的受控关闭。
技术介绍
诸如磁盘文件子系统的高度可用分布式设备系统的基本需求是 在移除电源时以适当的方式来管理其数据。在短时期功率中断的情况下(小于30毫秒)，将期望子系统继续正常操作。如果出现了更 长的供电中断，则该子系统应当以受控的方式关闭而不丟失任何数 据。在后面一种情况下，将期望该系统继续运行大约300秒的一段 时间，同时将驻留于临时存储器(诸如，高速緩冲存储器)中的任 何数据都写入磁盘。通常使用UPS (不间断电源)技术已经实现了 该后 一 需求，以便保护完整的磁盘文件子系统或者存储控制器。该方法具有若干缺点能够在子系统中经济地和实际地采用的 UPS设备的数目受到其成本和尺寸的限制，UPS依赖于在产品寿命 期间都需要维持的电池技术，并且难以将UPS的操作集成到磁盘文 件子系统中。因此，期望的是一种用于有效递送备用功率的技术，用以在失 去主电源时管理诸如存储子系统的设备子系统的受控关闭。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了 一种用于为分布式设备系统的节点提供备 用功率的装置，该装置包括电流管理器，可操作用以管理至节点 处的设备的电流供应；正常电流供应器，可操作用以将正常操作电 流供应至该设备；以及位于节点处的超级电容器(supercapacitor ),可操作用以在正常电流供应器不能将正常操作电流供应至该设备 时，在电流管理器的控制下将备用操作电流供应至该设备。该装置优选地进一步包括降压-升压(buck-boost)切换调节器， 其可操作用以与超级电容器和该设备进行电通信，以调节至该设备 的备用操作电流。优选地，电流管理器可以进一步操作用以控制进入超级电容器 的功率流。优选地，超级电容器进一步可以操作用以在峰值负荷时间将操 作电流供应至该设备。优选地，该设备是磁盘存储设备或者磁盘存储控制器设备之一。在第二方面中，提供了 一种用于控制为分布式设备系统的节点 提供备用功率的装置的方法，该方法包括步骤由电流管理器来管 理至节点处的设备的电流供应；由正常电流供应器将正常操作电流 供应至该设备；以及在正常电流供应器不能将正常操作电流供应至 该设备时，由位于节点处的超级电容器在电流管理器的控制下将备 用操作电流供应至该设备。该方法优选地进一步包括由与超级电容器和该设备电通信的降 压-升压切换调节器来调节至该设备的备用操作电流。该方法优选地进一步包括由电流管理器来控制进入超级电容器 的功率流。该方法优选地进一步包括由超级电容器在峰值负荷时间将操作 电流供应至该设备。优选地，该设备是磁盘存储设备或者磁盘存储控制器设备之一。 因此，在本专利技术的优选实施例的最宽泛的方面中，本专利技术的优 选实施例涉及一种用于有效递送备用功率的技术，用以在失去主电 源时管理诸如存储子系统的设备子系统的受控关闭。附图说明现在将参考附图仅仅通过实例来描述本专利技术的优选实施例，其中图1以示意的形式示出了根据本专利技术优选实施例的装置的布置；以及图2以流程图的形式示出了一种根据本专利技术优选实施例的方法。 具体实施例方式本专利技术的优选实施例提供了一种备选的方法，其中UPS的能量 存储功能由超级电容器(备选地公知为超电容器(ultracapacitor)) 来替代，超级电容器分布在子系统周围，例如分布在每个节点处。 以这样的方式，可以利用提供了对功率中断增加的恢复力和冗余度 的进一步优势的分布式解决方案，在体积计容量方面更加有效地满 足备用功率需求。通过使用超级电容器作为能量存储元件，可以实现更加有效的 解决方案(在体积和重量方面)，并且可以使能量存储更加容易地 分布在该系统周围，这带来了进一步的优势，诸如增加的从故障的 恢复力和电性能改善，这能够提供功率、封装、冷却和成本方面的 进一步改善。超级电容器或者超电容器是一种电化学双层电容器设备，该电 化学双层电容器设备是具有的性能在电池和传统电容器的性能之间 的能量存储元件。超级电容器的高功率密度提供了一种用于管理短 持续时间的功率需求量的良好解决方案，并且与电池的较低功率密 度(尽管能量密度较高)相比，非常适合于该应用。该超级电容器 在部件的寿命期间通常并不要求任何形式的维护，等效的电池技术 却并非如此。标称值为15V的60F的超级电容器可以在商业上获得。 如果这种电容器从15V放电到5V，则它可以提供300秒的2A电流。 以这种放电速度，在该300秒期间提供的平均功率是20W。典型的现代服务器类磁盘驱动器的功率消耗是18W，因此在此 范围上的超级电容器放电可以将至驱动器的功率维持300秒，这是 子系统以受控的方式断电所需的。超级电容器的体积尺寸将是216mm x 69mm x 38mm或者更小，这将使得集成到驱动器托架或 者子系统底板成为可行的。需要以高效率将超级电容器输出电压转 换成磁盘驱动器所需的经过调节的电源，这可以使用降压-升压切换 电压调节器来完成。可能的是利用商业上可以获得的设备来实现 95%或者更高的效率，并且这些装置能够在超级电容器的工作范围 (在给定的实例中，5V至15V)上操作，并且能够提供磁盘驱动器 所需的经过调节的电源(通常为+5V和+12V)。图1中示出了一种可能的实现。在该应用中，每个节点都通过 超级电容器(2)来供电，所述节点被定义为其中存储或控制数据的 点。功率从与该节点相关联的电源传递到超级电容器，该电源可能 是用于磁盘文件外壳的底板电源(4)或者用于存储控制器的服务器 电源(5)。进入超级电容器(及其连接的节点)的功率流由电流管 理系统(1 )控制，并且从超级电容器至节点的能量转换由降压-升压 调节器(3)提供，该降压-升压调节器可以对超级电容器电压以上或 者以下的输出电压实现有效的能量转换。对本领域普通技术人员而言将清楚的是，对于每个节点，这些 部件(l， 2， 3)并非必须相同，实践中对于相同的节点，例如为磁 盘文件供电的所有节点，这些部件可以是相同的，但是对于可以具 有不同的电源电压和功率需求的存储控制器，这些部件可以不同。 然而，尽管设计细节可以不同，但是操作的基本原理相同。所有的 节点都与高速数据接口互联，并且在节点(可以包括部件1和3)之 间还存在用于传送节点之间的状态和控制信息的低速数据接口 。该 子系统的实际拓朴可以与根据公知解决方案所示出的拓朴不同。使用根据本专利技术优选实施例的电流管理/超级电容器/降压-升压 调节器布置，就可能将为系统供电所需的能量存储分布到系统周围， 而不是将其定位在特定的位置，因此通过增加的现在可用的冗余度 改善了系统的恢复力。超级电容器方法的一个优势在于，与电池相 比，划分和分配该设备更加容易，并且由于这些部件还可以以较低 的成本扩展，所以重复电流管理和调节设备的成本不会高。由于节点的峰值功率(例如磁盘驱动器上的电动机启动)现在 可以由超级电容器提供而不是由主电源提供，因此与传统系统相比，将能量存储部件分布到系统周围也是有利的。因此，还可能降低互 联的成本，例如底板功率分配，这是由于现在必须承载比传统系统 中更低的峰值功率水平并且因此这也引起后续在封装和冷却需求方 面的简化。对于超级电容器的供电需要进行控制，以调节从电源进 入i殳备的电 流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为分布式设备系统的节点提供备用功率的装置，包括：　　　　电流管理器，操作用以管理至所述节点处的设备的电流供应；　　　　正常电流供应器，操作用以将正常操作电流供应至所述设备；以及　　　　超级电容器，其位于所述节点处，操作用以在所述正常电流供应器不能将正常操作电流供应至所述设备时，在所述电流管理器的控制下将备用操作电流供应至所述设备。

【技术特征摘要】
EP 2007-5-3 07107427.21.一种用于为分布式设备系统的节点提供备用功率的装置，包括电流管理器，操作用以管理至所述节点处的设备的电流供应；正常电流供应器，操作用以将正常操作电流供应至所述设备；以及超级电容器，其位于所述节点处，操作用以在所述正常电流供应器不能将正常操作电流供应至所述设备时，在所述电流管理器的控制下将备用操作电流供应至所述设备。2. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括升压-降压切换调节 器，其操作用以与所述超级电容器和所述设备进行电通信，以调节 至所述设备的备用操作电流。3. 根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中所述电流管 理器进一步操作用以控制进入所述超级电容器的功率流。4. 根据前述权利要求任一项所述的装置，其中所述超级电容器 进一步操作用以在峰值负荷时间将操作电流供应至所述设备。5. 根据前述权利要求任一项所述的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS梅森，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]