电池备用单元以及操作电池备用单元的方法技术

公开了一种电池备用单元以及操作电池备用单元的方法的实施例。所述BBU包括适于保持两相冷却流体的信息技术(IT)壳体。电池堆适于定位在所述IT壳体内并浸没在所述两相冷却流体中。所述电池堆具有N个电池单体，N≥2，并且每个电池单体具有顶表面。所述电池单体按升序堆叠，第一个电池单体是所述电池堆中最下方的电池单体，并且第N个电池单体是所述电池堆中最上方的电池单体。所述两相冷却流体的表面与所述第N个电池单体的顶表面之间的初始距离以及所述堆中每两个连续的电池单体的顶表面之间的单体间距离是基于所述电池单体的储存容量和所述两相冷却流体的热性质来确定的。量和所述两相冷却流体的热性质来确定的。量和所述两相冷却流体的热性质来确定的。

【技术实现步骤摘要】
电池备用单元以及操作电池备用单元的方法


[0001]所公开的实施例总体上涉及用于信息技术(IT)设备的电池备用单元(BBU)，并且更具体地但非排他地涉及一种具有被动两相冷却的BBU。

技术介绍

[0002]像云计算中心这样的现代数据中心容纳有大量信息技术(IT)设备，如服务器、刀片服务器、路由器、边缘服务器、电源单元(PSU)、电池备用单元(BBU)等。各个IT设备通常容纳在计算中心内的机架中，每个机架中有多个IT设备。机架在数据中心内通常被分组为集群。
[0003]每个机架中的IT设备的主要电源通常是设施电源，如由电力公司提供给数据中心的电力。顾名思义，BBU旨在当主电源发生故障或必须离线进行维修时或在其他场景下(如在用电高峰期间)为机架中的IT设备提供备用电力。当BBU在向机架中的IT设备供电时，BBU中的能量储存单元(例如，电池)进行放电。当BBU未向IT设备供电时，电池要么空闲(即，既不充电也不放电)要么正在由主电源充电。对电池进行充电和放电会产生热量，这意味着BBU中的电池有时可能需要冷却。随着机架中IT设备功耗的增加，电池发热变得更加成问题：更高的能耗需要更高的电池放电率，这会产生更多的热量，并且更快的电池充电同样会产生更多的热量。用于电池备用单元和系统的现有解决方案仍然需要电力来运行使电池保持正常工作的冷却系统，但这些电池冷却系统本身也需要电力，这在BBU用于获得备用电力时是成问题的。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个方面，提供了一种电池备用单元BBU，包括：电池堆，所述电池堆适于浸没在液相的两相冷却流体中，所述电池堆包括N个电池单体，N≥2，每个电池单体具有顶表面，其中，所述电池单体按升序堆叠，第一个电池单体是所述电池堆中最下方的电池单体，并且第N个电池单体是所述电池堆中最上方的电池单体，并且其中，所述两相冷却流体的液体表面与所述第N个电池单体的顶表面之间的初始距离以及所述电池堆中每两个连续的电池单体的顶表面之间的单体间距离是基于所述电池单体的储存容量和所述两相冷却流体的热性质来确定的。
[0005]根据本公开的另一个方面，提供了一种操作电池备用单元BBU的方法，所述方法包括：将电池堆浸没在液相的两相冷却流体中，所述电池堆包括N个电池单体，N≥2，每个电池单体具有顶表面，其中，所述电池单体按升序堆叠，第一个电池单体是所述电池堆中最下方的电池单体，并且第N个电池单体是所述电池堆中最上方的电池单体；以从所述第N个电池单体开始并且按降序继续进行至所述第一个电池单体的顺序对每个电池单体进行放电，其中：每个电池单体放电直至所述两相冷却流体的液体表面基本上与所述电池单体的顶表面重合为止；并且当所述两相冷却流体的液体表面基本上与所述电池单体的顶表面重合时，所述电池单体停止放电，并且所述顺序中的下一电池单体开始放电。
附图说明
[0006]下面参考以下附图描述了本专利技术的非限制性且非详尽的实施例，在附图中，除非另外指明，否则在各个视图中，相似的附图标记指代相似的部分。
[0007]图1是电池备用单元的实施例的侧视图。
[0008]图2是多功能单元的实施例的侧视图。
[0009]图3是电池备用单元的另一实施例的侧视图。
[0010]图4A至图4B是电池备用单元的实施例的侧视图，图示了所述电池备用单元的操作。
[0011]图5是电池备用单元、如图4A至图4B的BBU的操作的实施例的流程图。
具体实施方式
[0012]描述了电池备用单元(BBU)的实施例。描述具体细节是为了提供对实施例的理解，但相关领域的技术人员应认识到，本专利技术可以在没有所描述的细节中的一个或多个细节的情况下实践或利用其他方法、部件、材料等实践。在一些实例中，公知的结构、材料或操作并未详细示出或描述，但仍然涵盖在本专利技术的范围内。
[0013]贯穿本说明书提及“一个实施例”或“实施例”意味着所描述的特征、结构或特性可以包括在至少一个所描述的实施例中，因此“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定都是指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合所描述的特征、结构或特性。如本申请中所使用的，如“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“侧面”、“侧向”、“纵向”等方向性术语是指实施例在附图中呈现时的取向，但任何方向性术语在实际使用时都不应被解释为暗示或要求所描述实施例的特定取向。
[0014]描述了电池备用单元(BBU)的实施例，电池备用单元对冷却进行高效管理而无需任何附加电力。这是非常高效的解决方案。BBU包括多功能单元，该多功能单元在IT壳体中用于堆叠电池单体。多功能单元使得不同的电池单体能够基于其设计的放电时间和容量堆叠在不同的高度处。高度位置与电池功能是高度相关且关联的。电池单体彼此上下堆叠并浸没在液相的两相冷却流体中。然后，电池堆中的电池单体以从所述堆中顶部的电池单体到所述堆中底部的电池单体的顺序连续放电，并且电池放电使两相流体的深度下降。实施例提供了用于填充电池备用包并以极高的效率和可用性操作所述电池备用包的设计。所公开的实施例的特征和益处包括：
[0015]·
对高功率
‑
密度能量单元的热管理。
[0016]·
用于运行电池备用单元的实际场景。
[0017]·
对两相冷却剂的高效管理。
[0018]·
解决方案的灵活性高，适应不同的服务器和IT系统以及不同的备用时间要求。
[0019]·
电池单体性能增强。
[0020]·
放电期间的电池备用时间增强。
[0021]·
易于检修和维护。
[0022]·
设计针对不同部署规模高度可扩展。
[0023]在一方面，电池备用单元(BBU)包括适于保持两相冷却流体的信息技术(IT)壳体。电池堆适于定位在IT壳体内并浸没在液相的两相冷却流体中。电池堆包括N个电池单体，N
≥2，并且每个电池单体具有顶表面。电池单体按升序堆叠，其中，第一个电池单体是电池堆中最下方的电池单体，并且第N个电池单体是电池堆中最上方的电池单体。两相冷却流体的液体表面与第N个电池单体的顶表面之间的初始距离以及该堆中每两个连续的电池单体的顶表面之间的单体间距离是基于电池单体的储存容量和两相冷却流体的热性质来确定的。
[0024]在一个实施例中，两相冷却流体的热性质包括其比热容和蒸发率。在实施例中，每个电池堆还包括一对多功能单元，其中，每个多功能单元包括具有一组支撑件的堆叠结构，并且支撑件之间的距离为给定的电池单体功率容量提供所需的单体间距离，并且其中，该电池堆中的每个电池单体由一对对应的支撑件支撑，一对对应的支撑件中的每个支撑件来自一对多功能单元中相应的一个多功能单元。
[0025]在另一实施例中，BBU还包括：N个液位传感器，每个液位传感器基本上与对应的电池单体的顶表面对齐；N个开关，每个开关耦接至对应的电池单体；以及控制器，控制器通信地耦接至N个液位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池备用单元BBU，包括：电池堆，所述电池堆适于浸没在液相的两相冷却流体中，所述电池堆包括N个电池单体，N≥2，每个电池单体具有顶表面，其中，所述电池单体按升序堆叠，第一个电池单体是所述电池堆中最下方的电池单体，并且第N个电池单体是所述电池堆中最上方的电池单体，并且其中，所述两相冷却流体的液体表面与所述第N个电池单体的顶表面之间的初始距离以及所述电池堆中每两个连续的电池单体的顶表面之间的单体间距离是基于所述电池单体的储存容量和所述两相冷却流体的热性质来确定的。2.根据权利要求1所述的BBU，其中，所述两相冷却流体的热性质包括其比热容和蒸发率。3.根据权利要求1所述的BBU，其中，每个电池堆还包括一对多功能单元，其中，每个多功能单元包括具有一组支撑件的堆叠结构，支撑件之间的距离为给定的电池单体功率容量提供所需的单体间距离，并且其中，所述电池堆中的每个电池单体由一对对应的支撑件支撑，所述一对对应的支撑件中的每个支撑件来自所述一对多功能单元中相应的一个多功能单元。4.根据权利要求1所述的BBU，还包括：N个液位传感器，每个液位传感器基本上与对应的电池单体的顶表面对齐；N个开关，每个开关耦接至对应的电池单体；以及控制器，所述控制器通信地耦接至所述N个液位传感器和所述N个开关，其中，针对每个电池单体，所述控制器在所述电池单体对应的液位传感器确定所述电池单体的顶表面不再浸没在所述两相冷却流体中时使用所述电池单体对应的开关关闭所述电池单体。5.根据权利要求1所述的BBU，还包括电气总线，所述电气总线电耦接至所述电池堆中的所述N个电池单体。6.根据权利要求1所述的BBU，还包括蒸气收集器以及信息技术IT容器，所述IT容器部分或全部填充有所述液相的两相冷却流体，所述蒸气收集器耦接至所述IT容器的顶部。7.根据权利要求6所述的BBU，其中，所述蒸气收集器处于内部、处于外部、或者部分处于内部且部分处于外部。8.根据权利要求6所述的BBU，其中，所述蒸气收集器具有流体入口、流体出口、以及耦接在所述流体入口中的泵，以使外部冷却流体通过所述蒸气收集器循环。9.根据权利要求1所述的BBU，还包括至少一个附加电池堆以及信息技术IT容器，所述IT容器部分或全部填充有所述液相的两相冷却流体，所述至少一个附加电池堆定位在所述IT容器中并浸没在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高天翼，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：