[发明专利]高功率和高能量密度电池备用单元电芯封装设计

说明书

本发明涉及一种数据中心的电子机架的电池备用单元(BBU)模块、一种BBU搁架和一种电子机架。BBU模块包括电芯包，其中具有多个电池电芯，电芯包的尺寸被设计成适于装配在电子机架的一个机架单位(1RU)的高度和电子机架的三分之一的搁架宽度内。多个电池电芯被布置成使得每个电池电芯具有水平且平行于电子机架前部的纵向轴线。多个电池电芯被布置成十四个组，每组六个电池电芯，十四个组串联连接，每组中的六个电池电芯并联连接。十四个组在电芯包中被布置成宽度上两个组、高度上一个组和深度上七个组。每组中的六个电池电芯被布置为上排三个电池电芯深和下排三个电池电芯深。

技术领域

本发明涉及一种数据中心的电子机架的电池备用单元(BBU)模块、一种BBU搁架和一种电子机架。

背景技术

对于数据中心和IT(信息技术)设备应用，电池经常被用作电池备用电源或能量存储设备。电池备用单元(BBU)在数据中心极其重要和必要。IT(信息技术)和云公司在BBU上投入大量资源，以确保在电网断电时存储足够的能量用于能量备用目的，这样就不会发生服务中断。尽可能缩短停机时间至关重要。除了数据中心应用，电池储能在电动汽车(包括自主驾驶)中也至关重要。电池储能是非常重要的，也是目前给电动汽车提供电力的唯一方式。

电池备用单元(BBU)的设计和操作需要遵循并满足关键要求，包括标准机架内分配区域的电力和能量冗余。冷却部分也具有挑战性，因为表皮温度是影响电池工作条件的重要因素，包括电池充电和放电功率、存储的能量、电池健康和退化。一个行业标准的电池备用单元模块有十四组串联电池，每组四个并联电池电芯(battery cell)，称为14S 4P。如此多的要求限制了尺寸、功率、冷却、冗余和模块化等以及如此多的并联和串联电芯的可能组合，改进工业标准14S 4P电池备用单元不是一件简单和直观的事情。正是在这些条件下开发了本实施方案。

发明内容

本发明提供了一种数据中心的电子机架的电池备用单元(BBU)模块、一种BBU搁架和一种电子机架。

在第一方面，本发明提供了一种数据中心的电子机架的电池备用单元(BBU)模块。所述BBU模块包括电芯包，其中具有多个电池电芯，所述电芯包的尺寸被设计成适于装配在电子机架的一个机架单位(1RU)的高度和所述电子机架的三分之一的搁架宽度内，其中所述多个电池电芯被布置成使得每个电池电芯具有水平且平行于所述电子机架前部的纵向轴线，其中所述多个电池电芯被布置成十四个组，每组六个电池电芯，所述十四个组串联连接，每组中的所述六个电池电芯并联连接，其中所述十四个组在所述电芯包中被布置成宽度上两个组、高度上一个组和深度上七个组，并且其中每组中的所述六个电池电芯被布置为上排三个电池电芯深和下排三个电池电芯深。

在一些实施方案中，所述电芯包包括宽度上两个电池电芯、高度上两个电池电芯和深度上二十一个电池电芯，总共八十四个电池电芯。

在一些实施方案中，所述电芯包中的所述多个电池电芯包括呈矩形布置的四个电池电芯。

在一些实施方案中，所述电芯包中的所述多个电池电芯包括与下部一对电池电芯交错布置的上部一对电池电芯。

在一些实施方案中，一组中的所述六个电池电芯包括与三个下部电池电芯交错布置的三个上部电池电芯。

在一些实施方案中，一组中的所述六个电池电芯包括呈矩形布置的三个上部电池电芯和三个下部电池电芯。

在一些实施方案中，所述电池备用单元模块的尺寸被设计成使得所述电池备用单元模块的九个实例三乘三地装配在所述电子机架的三个机架单位(3RU)中。

在一些实施方案中，所述电芯包包括电池管理系统模块和一个或多个风扇。

在一些实施方案中，所述电芯包包括具有用于空气冷却的孔的壳体，并且其中所述多个电池电芯间隔开用于所述空气冷却。