[發明專利]高功率和高能量密度電池備用單元電芯封裝設計

有效

• 申請號: 202010774704.X
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112751118B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 楊華威;高天翼
• 申請（專利權）人: 百度(美國)有限責任公司
• 主分類號: H01M50/204
• 分類號: H01M50/204;H01M50/244;H01M50/251;H01M10/04;G06F15/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明涉及一種數據中心的電子機架的電池備用單元(BBU)模塊、一種BBU擱架和一種電子機架。BBU模塊包括電芯包，其中具有多個電池電芯，電芯包的尺寸被設計成適于裝配在電子機架的一個機架單位(1RU)的高度和電子機架的三分之一的擱架寬度內。多個電池電芯被布置成使得每個電池電芯具有水平且平行于電子機架前部的縱向軸線。多個電池電芯被布置成十四個組，每組六個電池電芯，十四個組串聯連接，每組中的六個電池電芯并聯連接。十四個組在電芯包中被布置成寬度上兩個組、高度上一個組和深度上七個組。每組中的六個電池電芯被布置為上排三個電池電芯深和下排三個電池電芯深。

技術領域

本發明涉及一種數據中心的電子機架的電池備用單元(BBU)模塊、一種BBU擱架和一種電子機架。

背景技術

對于數據中心和IT(信息技術)設備應用，電池經常被用作電池備用電源或能量存儲設備。電池備用單元(BBU)在數據中心極其重要和必要。IT(信息技術)和云公司在BBU上投入大量資源，以確保在電網斷電時存儲足夠的能量用于能量備用目的，這樣就不會發生服務中斷。盡可能縮短停機時間至關重要。除了數據中心應用，電池儲能在電動汽車(包括自主駕駛)中也至關重要。電池儲能是非常重要的，也是目前給電動汽車提供電力的唯一方式。

電池備用單元(BBU)的設計和操作需要遵循并滿足關鍵要求，包括標準機架內分配區域的電力和能量冗余。冷卻部分也具有挑戰性，因為表皮溫度是影響電池工作條件的重要因素，包括電池充電和放電功率、存儲的能量、電池健康和退化。一個行業標準的電池備用單元模塊有十四組串聯電池，每組四個并聯電池電芯(battery?cell)，稱為14S?4P。如此多的要求限制了尺寸、功率、冷卻、冗余和模塊化等以及如此多的并聯和串聯電芯的可能組合，改進工業標準14S?4P電池備用單元不是一件簡單和直觀的事情。正是在這些條件下開發了本實施方案。

發明內容

本發明提供了一種數據中心的電子機架的電池備用單元(BBU)模塊、一種BBU擱架和一種電子機架。

在第一方面，本發明提供了一種數據中心的電子機架的電池備用單元(BBU)模塊。所述BBU模塊包括電芯包，其中具有多個電池電芯，所述電芯包的尺寸被設計成適于裝配在電子機架的一個機架單位(1RU)的高度和所述電子機架的三分之一的擱架寬度內，其中所述多個電池電芯被布置成使得每個電池電芯具有水平且平行于所述電子機架前部的縱向軸線，其中所述多個電池電芯被布置成十四個組，每組六個電池電芯，所述十四個組串聯連接，每組中的所述六個電池電芯并聯連接，其中所述十四個組在所述電芯包中被布置成寬度上兩個組、高度上一個組和深度上七個組，并且其中每組中的所述六個電池電芯被布置為上排三個電池電芯深和下排三個電池電芯深。

在一些實施方案中，所述電芯包包括寬度上兩個電池電芯、高度上兩個電池電芯和深度上二十一個電池電芯，總共八十四個電池電芯。

在一些實施方案中，所述電芯包中的所述多個電池電芯包括呈矩形布置的四個電池電芯。

在一些實施方案中，所述電芯包中的所述多個電池電芯包括與下部一對電池電芯交錯布置的上部一對電池電芯。

在一些實施方案中，一組中的所述六個電池電芯包括與三個下部電池電芯交錯布置的三個上部電池電芯。

在一些實施方案中，一組中的所述六個電池電芯包括呈矩形布置的三個上部電池電芯和三個下部電池電芯。

在一些實施方案中，所述電池備用單元模塊的尺寸被設計成使得所述電池備用單元模塊的九個實例三乘三地裝配在所述電子機架的三個機架單位(3RU)中。

在一些實施方案中，所述電芯包包括電池管理系統模塊和一個或多個風扇。

在一些實施方案中，所述電芯包包括具有用于空氣冷卻的孔的殼體，并且其中所述多個電池電芯間隔開用于所述空氣冷卻。