一种电源供电装置、供电方法及一种服务器与流程

本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种电源供电装置、供电方法及一种服务器。

背景技术：

随着云计算技术的发展，大量的数据中心应运而生。数据中心中通常部署有多台服务器。目前，服务器普遍采用的是市电交流或者是高压直流供电，为了防止供电出现异常时，整个数据中心瘫痪，造成大量数据丢失等情况的发生，因此需要部署有后备电源。

目前，数据中心在建设初期，技术人员需按照能够部署服务器的最大量，在相互独立的空间中分别部署好ups(uninterruptiblepowersystem，不间断电源)和用来存储能量的铅酸蓄电池，以通过集中式的备用供电方式，来作为之后部署的多台服务器的后备电源。

但是，当数据中心中部署的服务器的数量没有达到预想的最大量时，将会浪费大量ups资源，从而造成资源的利用率较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电源供电装置、供电方法及一种服务器，能够提高资源的利用率。

第一方面，本发明实施例提供了一种电源供电装置，应用于服务器，包括：

电源供给模块和备用电源模块；其中，

所述电源供给模块与所述备用电源模块分别与外设的供电模块相连；

所述电源供给模块，用于将所述供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，通过所述电压信号为外设的至少一个用电部件进行供电；

所述备用电源模块，包括：备用电池组和电池管理单元；其中，

所述电池管理单元，用于控制所述备用电池组通过所述供电模块进行充电；以及实时检测所述电源供给模块是否输出有所述电压信号，当未检测到所述电压信号时，控制所述备用电池组输出所需的所述电压信号，通过所述电压信号为所述至少一个用电部件进行供电；

所述备用电池组，用于通过所述电池管理单元的控制进行充电；以及通过所述电池管理单元的控制输出所需的所述电压信号。

优选地，

所述电源供给模块与所述备用电源模块均挂载在母线上；

所述电源供给模块，具体用于通过所述母线输出所述电压信号，为外设的至少一个用电部件进行供电；

所述电池管理单元，具体用于实时检测所述母线上是否有所述电源供给模块输出的所述电压信号，当未检测到所述电压信号时，控制所述备用电池组输出所需的所述电压信号。

优选地，

所述备用电源模块，进一步包括：充电单元；

所述充电单元，分别与所述备用电池组和所述电池管理单元相连；

所述电池管理单元，进一步用于控制所述充电单元通过所述供电模块为所述备用电池组进行充电；

所述充电单元，用于通过所述电池管理单元的控制为所述备用电池组进行充电。

优选地，

所述备用电源模块，进一步包括：第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第一电感、第二电感、第三电感、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管以及二极管；其中，

所述第一mos管的源极s分别与所述第一电感的一端及所述第二mos管的漏极d相连；所述第一电感的另一端分别与所述第三mos管的源极s及所述第四mos管的漏极d相连；所述第二mos管的源极s与所述第四mos管的源极s均通过所述第二电感接地；

所述第三mos管的漏极d与所述第一场效应管的源极s相连；所述第一场效应管的漏极d分别与所述至少一个用电部件的正极电压输入端及所述二极管的正极相连；所述二极管的负极通过所述第三电感与所述至少一个用电部件的负极电压输入端相连；

所述电池管理单元，分别与所述第一mos管的栅极g、所述第二mos管的栅极g、所述第三mos管的栅极g、所述第四mos管的栅极g、所述第一场效应管的栅极g、所述第二场效应管的栅极g及所述第三场效应管的栅极g相连；

所述第二场效应管的漏极d与所述充电单元相连、源极s与所述第三场效应管的源极s相连；所述第三场效应管的漏极d和所述第一mos管的漏极d均连接到所述母线上。

优选地，

所述备用电池组，包括：锂电池组。

优选地，

所述锂电池组的型号为圆柱形18650。

优选地，

所述备用电源模块，能够热插拔。

优选地，

所述电池管理单元，进一步用于采集所述备用电池组的soc(stateofcharge，荷电状态)、soh(stateofhealth，寿命状态)、电压、电流、内核温度及电池平衡信息中的任意一种或多种，并根据采集的结果，发出相应的报警信号，以使用户根据所述提醒信号确定所述备用电池组的工作状态。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于上述任一实施例所提供的电源供电装置的供电方法，应用于服务器，包括：

电源供给模块将外设的供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，通过所述电压信号为外设的至少一个用电部件进行供电；

电池管理单元控制备用电池组通过所述供电模块进行充电；以及实时检测所述电源供给模块是否输出有所述电压信号，当未检测到所述电压信号时，控制所述备用电池组输出所需的所述电压信号，通过所述电压信号为所述至少一个用电部件进行供电；

所述备用电池组通过所述电池管理单元的控制进行充电；以及通过所述电池管理单元的控制输出所需的所述电压信号。

优选地，

进一步包括：

所述电池管理单元采集所述备用电池组的荷电状态soc、寿命状态soh、电压、电流、内核温度及电池平衡信息中的任意一种或多种，并根据采集的结果，发出相应的报警信号，以使用户根据所述提醒信号确定所述备用电池组的工作状态。

第三方面，本发明实施例提供了一种服务器，至少一个用电部件，以及上述实施例中任一所述的电源供电装置，其中，

每一个所述用电部件，用于通过所述电源供电装置供电进行工作。

本发明实施例提供了一种电源供电装置、供电方法及一种服务器，该电源供电装置中可包括电源供给模块和备用电源模块，通过将这两个模块布置在每一个服务器中，且将这两个模块分别与外设的供电模块相连，那么在供电模块没有出现异常时，由电源供给模块将供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，从而为服务器中的至少一个用电部件进行供电，与此同时，备用电源模块中的电池管理单元也会控制备用电池组通过供电模块进行充电，那么当供电模块出现异常时，电源供给模块将不再会有电压信号输出，从而在电池管理单元未检测到电源供给模块有电压信号输出时，则会控制备用电池组进行放电，以输出所需的电压信号，从而继续为至少一个用电部件进行供电。由于不再是采用集中式的ups备用供电方式，而是通过将电源供电装置分布式的布置在每一个服务器中，因此能够减少资源的浪费，提高资源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明一个实施例提供的一种电源供电装置的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的一种电源供电装置的结构示意图；

图3是本发明又一个实施例提供的一种电源供电装置的结构示意图；

图4是本发明一个实施例提供的一种供电方法的流程图；

图5是本发明一个实施例提供的一种服务器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电源供电装置，应用于服务器，该装置可以包括：

电源供给模块101和备用电源模块102；其中，

所述电源供给模块101与所述备用电源模块102分别与外设的供电模块相连；

所述电源供给模块101，用于将所述供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，通过所述电压信号为外设的至少一个用电部件进行供电；

所述备用电源模块102，包括：备用电池组1021和电池管理单元1022；其中，

所述电池管理单元1022，用于控制所述备用电池组1021通过所述供电模块进行充电；以及实时检测所述电源供给模块101是否输出有所述电压信号，当未检测到所述电压信号时，控制所述备用电池组1021输出所需的所述电压信号，通过所述电压信号为所述至少一个用电部件进行供电；

所述备用电池组1021，用于通过所述电池管理单元1022的控制进行充电；以及通过所述电池管理单元1022的控制输出所需的所述电压信号。

上述实施例中，该电源供电装置中可包括电源供给模块和备用电源模块，通过将这两个模块布置在每一个服务器中，且将这两个模块分别与外设的供电模块相连，那么在供电模块没有出现异常时，由电源供给模块将供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，从而为服务器中的至少一个用电部件进行供电，与此同时，备用电源模块中的电池管理单元也会控制备用电池组通过供电模块进行充电，那么当供电模块出现异常时，电源供给模块将不再会有电压信号输出，从而在电池管理单元未检测到电源供给模块有电压信号输出时，则会控制备用电池组进行放电，以输出所需的电压信号，从而继续为至少一个用电部件进行供电。由于不再是采用集中式的ups备用供电方式，而是通过将电源供电装置分布式的布置在每一个服务器中，因此能够减少资源的浪费，提高资源的利用率。

本发明一个实施例中，所述电源供给模块101与所述备用电源模块102均挂载在母线上；

所述电源供给模块101，具体用于通过所述母线输出所述电压信号，为外设的至少一个用电部件进行供电；

所述电池管理单元1022，具体用于实时检测所述母线上是否有所述电源供给模块输出的所述电压信号，当未检测到所述电压信号时，控制所述备用电池组1021输出所需的所述电压信号。

上述实施例中，电源供给模块输出的电压信号可以是直流电压12v，那么为了让电池管理单元能够实时检测电源供给模块是否有直流电压12v输出，也即电池管理单元实时检测外设的供电模块是否出现异常，因此可以将电源供给模块和备用电源模块均挂载在12v母线上，这样电池管理单元可以对12v母线进行侦测，以此来实时检测电源供给模块是否一直输出有直流电压12v。

如图2所示，本发明一个实施例中，所述备用电源模块102，进一步包括：充电单元1023；

所述充电单元1023，分别与所述备用电池组1021和所述电池管理单元1022相连；

所述电池管理单元1022，进一步用于控制所述充电单元1023通过所述供电模块为所述备用电池组1021进行充电；

所述充电单元1023，用于通过所述电池管理单元1022的控制为所述备用电池组1021进行充电。

如图3所示，本发明一个实施例中，所述备用电源模块102，进一步包括：第一mos管y1、第二mos管y2、第三mos管y3、第四mos管y4、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一场效应管t1、第二场效应管t2、第三场效应管t3以及二极管q；

具体的，

所述第一mos管y1的源极s分别与所述第一电感l1的一端及所述第二mos管y2的漏极d相连；所述第一电感l1的另一端分别与所述第三mos管y3的源极s及所述第四mos管y4的漏极d相连；所述第二mos管y2的源极s与所述第四mos管y4的源极s均通过所述第二电感l2接地；

所述第三mos管y3的漏极d与所述第一场效应管t1的源极s相连；所述第一场效应管t1的漏极d分别与所述至少一个用电部件的正极电压输入端及所述二极管q的正极相连；所述二极管q的负极通过所述第三电感l3与所述至少一个用电部件的负极电压输入端相连；

所述电池管理单元，分别与所述第一mos管y1的栅极g、所述第二mos管y2的栅极g、所述第三mos管y3的栅极g、所述第四mos管y4的栅极g、所述第一场效应管t1的栅极g、所述第二场效应管t2的栅极g及所述第三场效应管t3的栅极g相连；

所述第二场效应管t2的漏极d与所述充电单元相连、源极s与所述第三场效应管t3的源极s相连；所述第三场效应管t3的漏极d和所述第一mos管y1的漏极d均连接到所述母线上。

其中，技术人员可根据后备时间的需求，采用4串3并的锂电池组。本发明实施例中，第一mos管y1、第二mos管y2、第三mos管y3、第四mos管y4、第一电感l1和第二电感l2组成的电路，主要是用来进行升降压转换；输出端采用第一场效应管t1控制，主要是用来防止电流倒灌。通过本发明实施例，可以满足服务器在400w功耗下5分钟的后备时间。

值得说明的是，电池管理单元与y1、y2、y3、y4、t1、t2和t3会分别通过相应的采集电路进行连接(图3中并未画出各个采集电路)，主要是用来监测各个mos管及各个场效应管的工作状态。

本发明一个实施例中，所述备用电池组，包括：锂电池组。

锂电池具有体积小、能量密度高、循环使用寿命长，充放电效率高等优点，而且如今锂电池技术不断提升，价格也持续下降，可以被应用于每一个服务器中。

本发明一个实施例中，所述备用电池组的型号为圆柱形18650。

上述实施例中，采用型号为18650的圆柱形锂电池，大放电倍率，不过为延长电池的使用寿命，可采用0.1c倍率充电，10小时左右可以完成充电。

本发明一个实施例中，所述备用电源模块，能够热插拔。

本发明实施例中的备用电源模块采用模块化的设计，可在线维护，而且支持热插拔功能，该备用电源模块为服务器中的用电部件提供后备电源保障，如可输出直流12v电压。

另外，该备用电源模块还可具备定期放电自检功能，同时还具备手动放电功能。

本发明一个实施例中，所述电池管理单元，进一步用于采集所述备用电池组的soc、soh、电压、电流、内核温度及电池平衡信息中的任意一种或多种，并根据采集的结果，发出相应的报警信号，以使用户根据所述提醒信号确定所述备用电池组的工作状态。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

如图4所示，本发明实施例提供了一种基于上述实施例所提供的电源供电装置的供电方法，该方法可以包括如下步骤：

步骤401：电源供给模块将外设的供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，通过所述电压信号为外设的至少一个用电部件进行供电。

步骤402：电池管理单元控制备用电池组通过所述供电模块进行充电；以及实时检测所述电源供给模块是否输出有所述电压信号，当未检测到所述电压信号时，控制所述备用电池组输出所需的所述电压信号，通过所述电压信号为所述至少一个用电部件进行供电。

步骤403：所述备用电池组通过所述电池管理单元的控制进行充电；以及通过所述电池管理单元的控制输出所需的所述电压信号。

本发明一个实施例中，进一步包括：所述电池管理单元采集所述备用电池组的soc、soh、电压、电流、内核温度及电池平衡信息中的任意一种或多种，并根据采集的结果，发出相应的报警信号，以使用户根据所述提醒信号确定所述备用电池组的工作状态。

例如，当检测到电池组的soh较差时，通过点亮预先设置的状态灯等方式来告知技术人员，使技术人员能够及时更换电池组。

本发明实施例提供了一种服务器，包括：至少一个用电部件，以及上述任一实施例中的电源供电装置。

值得说明的是，现有的服务器一般是采用n+n冗余的形式进行供电，也就是说存在两个电源模块，当其中一个电源模块出现故障时，由另一个电源模块进行供电，但是随着电子技术的发展，电源模块出现故障的几率大大下降，因此本发明实施例中，可只采用一个电源模块用来进行供电，而现有的另一个电源模块则由备用电源模块代替，这样，可以节省服务器的空间。

具体的，如图5所示，为一种服务器，包括：电源供给模块501、备用电源模块502、用电部件a(503)和用电部件b(503)，其中，备用电源模块502中包含备用电池组5021、电池管理单元5022和充电单元5023。电源供给模块501和备用电源模块502均和外设的供电模块(如市电220v交流电供电模块)相连。

下面详细说明本发明实施例提供的一种基于上述任一实施例中的电源供电装置的供电方法。

例如，在服务器组装的过程中，在组装所需的各个用电部件的同时，将电源供给模块(如psu模块)和备用电源模块(如锂电池组、充电单元、电池管理单元等)部署在服务器中，这样数据中心在部署服务器时，无需在预先部署好大量的ups，因为每一台服务器中均安装了备用电源模块，这样，当外部的供电模块，如市电交流220v正常时，则由psu模块为服务器中的各个用电部件进行供电，那么出现市电断电时，psu模块无法在为各个用电部件提供供电电压，此时可利用备用电源模块中已经充满电的锂电池组进行放电，以此为各个用电部件继续供电，这样，数据中心中每部署一台服务器，每一台服务器均可利用内部布置好的电池组作为后备电源。

综上，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，该电源供电装置中可包括电源供给模块和备用电源模块，通过将这两个模块布置在每一个服务器中，且将这两个模块分别与外设的供电模块相连，那么在供电模块没有出现异常时，由电源供给模块将供电模块提供的电信号转换为所需的电压信号，从而为服务器中的至少一个用电部件进行供电，与此同时，备用电源模块中的电池管理单元也会控制备用电池组通过供电模块进行充电，那么当供电模块出现异常时，电源供给模块将不再会有电压信号输出，从而在电池管理单元未检测到电源供给模块有电压信号输出时，则会控制备用电池组进行放电，以输出所需的电压信号，从而继续为至少一个用电部件进行供电。由于不再是采用集中式的ups备用供电方式，而是通过将电源供电装置分布式的布置在每一个服务器中，因此能够减少资源的浪费，提高资源的利用率。

2、在本发明实施例中，通过采用锂电池组，由于其体积小，能量密度大，则布置较少数量的锂电池组即可满足后备需求，因此节省了服务器的空间。

3、在本发明实施例中，由于不再使用集中式的ups供电方式，因此也就不再需要单独设置两个独立的空间分别存放ups和铅酸蓄电池，从而节省了大量的空间。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二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。在没有更多限制的情况下，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因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。