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图6 Open rack V2版PWR和BBU模块的电源插框图
在电池BBU方面Open rack V2采用了业界成熟很高的18650锂电池,这种电池自动化生产(+本站微信networkworldweixin),大规模一致性好、标准化高、供应商多、价格相对较低,在特斯拉汽车、笔记本电脑和电动工具等行业有成熟广泛应用。这里选择了某品牌2000mAh,30A最大放电能力的大倍率功率型锂电池,电芯资料如图7有简单介绍。电池BBU模块和PWR电源模块的外形尺寸一致,不到1.5U高420mm深。每个BBU模块内部采用了13串4并的两组电池,双层两排叠放。浮充电压为52.5V,电池放电截至电压为 34V,每个BBU模块最大输出能力达到3.6KW,重量达到10斤重左右。每个BBU内部做了BMS,以及可选的散热风扇,提高了运行的可靠性,如图8所介绍。最后,BBU模块也类似PWR电源模块一样,做了插框级的2+1冗余配置,可支持热插拔维护和更换。
图7 电芯资料介绍
图8 BBU模块介绍
电池的安全性是最为需要关注的,除了选择可靠性和成熟度较高的18650锂电池外,Open rack V2在BBU内部还做了各种充分的软硬件保护控制。如图9中,除了绿色部分正常工作情况下电池的充放电控制和充放电熔丝保护,还做了黄色部分的过欠压初级软保护,以及橙色部分的二级硬保护,确保不会出现热失控和着火等危险。在软件方面,分析各种可能的运行和切换模式,通过BBU内部的BMS控制系统和PWR的MCU管理系统联动,实现主从控制,如图10所示。
图9 电池的软硬件保护介绍
图10 电池在不同运行模式下的切换逻辑介绍
在PWR整流模块方面感觉设计非常复杂。如图11所示,每个PWR模块内部就包括了3.3KW的12.6V主输出PSU整流模块、3.5KW电池对PFC母线放电的48V DC/DC升压模块、300W的54V DC/DC交换机供电降压模块、以及270W的48V电池BBU充电模块,在一个小PWR模块内部集成了四个电源,空间紧张、成本高、控制复杂,故障率高,无成熟产品可选,需深度定制。而且单个PWR整流模块和电池BBU模块的功率颗粒度较大,冗余成本较高,且扩容能力有限。
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