OCPORV3智能備用電池架單元說明

備用電池架是開放式計(jì)算機(jī)工程(OCP)開放式機(jī)架v3(Orv3)電池備份單元(BBU)體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中電源管理系統(tǒng)的一個重要功能,特別是在不間斷電源領(lǐng)域。這些貨架的精確設(shè)計(jì)側(cè)重于住房和組織備用電池,成為關(guān)鍵的哨兵,確保關(guān)鍵設(shè)備在停電和電壓變化中的平穩(wěn)運(yùn)行。

可靠的電力后備系統(tǒng)的重要性在我們現(xiàn)代時(shí)代是顯而易見的,它以技術(shù)的復(fù)雜性而著稱。數(shù)據(jù)中心、電信樞紐和服務(wù)器機(jī)房的穩(wěn)定性對于公司的運(yùn)作至關(guān)重要,這就要求強(qiáng)大的電力備份系統(tǒng)承擔(dān)起責(zé)任。在這種情況下,備用電池架作為這些系統(tǒng)的基礎(chǔ)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這些架子作為有效存儲BBUS的基礎(chǔ)樞紐,建立了一個提高關(guān)鍵電力儲備準(zhǔn)備狀態(tài)的鏈接。他們的主要目標(biāo)是容納和管理最多6個BBB模塊,每個模塊與住宅鋰離子電池和電源轉(zhuǎn)換器精確地結(jié)合在一起。這些架子的結(jié)構(gòu)經(jīng)過精心的調(diào)整,毫不費(fèi)力地將空間使用效率與可訪問性結(jié)合起來,考慮到簡化維修和簡單的更換操作。

這些電池備用貨架的主要好處之一是BBU模塊庫存的集中和組織。定義的存儲系統(tǒng)的可用性使BBU模塊易于跟蹤、標(biāo)記和維護(hù),減少了錯誤或混淆的危險(xiǎn),特別是在關(guān)鍵情況下。此外,這一中央中心已證明是一個真正的好處,電池健康監(jiān)測。這種結(jié)構(gòu)使定期檢查、測試和替換更加容易。

根據(jù)不同行業(yè)和機(jī)構(gòu)的具體要求,對BBU貨架的各種尺寸和配置進(jìn)行了調(diào)整。某些貨架的模塊化設(shè)計(jì)提供了靈活性,使未來的電力需求發(fā)展.與此同時(shí),這些貨架還包含提供實(shí)時(shí)電池狀態(tài)信息的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。諸如電壓水平、溫度、模塊活動和剩余容量等細(xì)節(jié),可以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù),并確保電池在關(guān)鍵時(shí)刻隨時(shí)可以供電。

架子概覽

根據(jù)OCP對其新的Orv3架構(gòu)的定義,開放式機(jī)架電源架構(gòu)由一個集中的可伸縮電源架和一個BBBU機(jī)架組成,它們通過一個公共總線條向有效載荷設(shè)備(IT齒輪)分配電源。此規(guī)范將定義適合于開放架的BBU架子。該BBU架將包含6個具有5+1冗余的BBU模塊,為機(jī)架內(nèi)的所有有效載荷提供直流電源。當(dāng)發(fā)生交流斷電時(shí),BBU架可以提供最高功率等級的電源架在指定的備份時(shí)間段。BBU架備份時(shí)間允許機(jī)架在不中斷齒輪的情況下在電源之間移動,并允許在電源丟失之前排水或移動應(yīng)用程序。

圖1OCPor3體系結(jié)構(gòu)中的BBU架子配置。[參考1]

微控制器固件

在BBU應(yīng)用中使用的架子微控制器是?MAX32625 ,超低能臂 ® 皮層 ® -M4單片機(jī)。架子微控制器負(fù)責(zé)多個過程。

1. 通過MODBUS與主機(jī)計(jì)算機(jī)通信 ® 議定書

2. 通過模塊總線協(xié)議與模塊通信

3. 處理模塊的定期充電

4. 系統(tǒng)控制模式

圖2(a)從模式到模式的通信圖和(b)從模式到流程到流程的通信框圖。

通過模塊總線協(xié)議與主機(jī)計(jì)算機(jī)通信

在圖2中,架子微控制器作為一個專家MODBUS服務(wù)器,在與主機(jī)建立無縫通信方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。它的主要職能是實(shí)時(shí)收集來自眾多模塊的數(shù)據(jù),并為此不懈努力。然后將這些累積的數(shù)據(jù)傳遞到主機(jī)計(jì)算機(jī),在那里它被用來填充一個動態(tài)圖形界面應(yīng)用程序,提供一個視覺增強(qiáng)的描述。當(dāng)從主機(jī)收到通信時(shí),架子微控制器充當(dāng)守門員,有條不紊地驗(yàn)證每條消息的有效性和完整性。當(dāng)微控制器對消息的真實(shí)性感到滿意時(shí),它會根據(jù)存儲寄存器中存儲的信息量快速地給出答案。這個精心設(shè)計(jì)的響應(yīng)包含主機(jī)計(jì)算機(jī)所需的答案,以結(jié)構(gòu)化的方式呈現(xiàn)。

然而,當(dāng)傳入的消息被異常污染時(shí),貨架微控制器不會失敗。它很快地承擔(dān)起有效通信器的角色,使用基于MOD總線協(xié)議的錯誤消息進(jìn)行響應(yīng)。此錯誤通知提醒主機(jī)計(jì)算機(jī)異常,允許采取適當(dāng)?shù)募m正行動。

從本質(zhì)上講,架上微控制器的重要性反映在它作為數(shù)據(jù)管道、數(shù)據(jù)完整性監(jiān)護(hù)人和響應(yīng)性線人的多方面作用上。所有這些都有助于在模塊總線驅(qū)動的交互領(lǐng)域中協(xié)調(diào)一個健壯和可靠的通信框架。

通過模塊總線協(xié)議與模塊通信

在圖2中,當(dāng)它無縫地在MODBUS客戶端和MODBUS服務(wù)器之間轉(zhuǎn)移時(shí),架微控制器的關(guān)鍵角色變得清晰起來,協(xié)調(diào)了一個復(fù)雜而高效的通信生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)與許多BBU模塊交互時(shí),架上微控制器扮演MODBUS客戶端的角色,啟動并維護(hù)與每個唯一模塊的對話。這些BBU模塊充當(dāng)MODBUS服務(wù)器,不斷更新其持有登記冊的最新信息。架上微控制器在同步運(yùn)行時(shí)開始周期性的旅程。它通過BBB模塊環(huán)境,循環(huán)節(jié)奏捕捉每個模塊的遙測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)提供了有用的洞察力,它們被小心地存儲在微控制器的內(nèi)存中,隨時(shí)準(zhǔn)備回答來自主機(jī)的問題。

然而,架微控制器的目的不限于在BBU系統(tǒng)中的客戶機(jī)-服務(wù)器交互。它轉(zhuǎn)換為MODBUS服務(wù)器,應(yīng)要求將收集到的數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)計(jì)算機(jī),在主機(jī)計(jì)算機(jī)和許多BBU模塊之間建立了關(guān)鍵的橋梁。同時(shí),它繼續(xù)發(fā)揮作為MODBUS客戶機(jī)的作用,組織與BBU模塊的互動,并確保信息是最新的和準(zhǔn)確的。

從本質(zhì)上說,架微控制器體現(xiàn)了多功能性和適應(yīng)性,作為客戶機(jī)和服務(wù)器熟練工作,鼓勵主機(jī)計(jì)算機(jī)和BBU模塊之間的相互作用。這種互聯(lián)顯示它有能力維持一個堅(jiān)實(shí)的通信結(jié)構(gòu),提高整個系統(tǒng)的效率和可靠性。

處理模塊的定期充電

根據(jù)OCP的要求,BBU模塊必須定期充電,因?yàn)殡姵亟M在待命時(shí)泄漏電流。因?yàn)锽BU模塊只能每10天充電一次,所以架上的微控制器必須監(jiān)控和管理哪個BBU模塊將充電。因此,定期充電由架微控制器啟動,該微控制器使用唯一的MOD總線協(xié)議命令來確定哪個BBU模塊需要定期充電。在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中,BBU模塊的基本必要性來自于OCP精確制定的標(biāo)準(zhǔn)。這些模塊是設(shè)置的關(guān)鍵組件,必須定期充電。這一要求源于電池組在備用期間發(fā)生的泄漏。結(jié)果,定期充電是保持最佳性能和操作可靠性的必要條件。

系統(tǒng)控制模式

最后,OCP建議添加一個用戶控件來覆蓋BBU模塊操作。通過MODBUS,用戶可以調(diào)整一個BBU的操作,以確定它是否需要充電或放電。

圖形用戶界面

圖3一個bbb模塊。

BBBU模塊圖形界面分為幾個部分,為用戶提供重要的信息。這些組成部分和職能詳述如下。見圖3。

1. 模塊運(yùn)行狀況指示器

2. 模塊內(nèi)部溫度讀數(shù)

3. 模塊故障指示表

4. 風(fēng)扇速度指示器(每分鐘)

5. 電源轉(zhuǎn)換器度量信息

6. 細(xì)胞信息(電壓和溫度)

模塊運(yùn)行狀況指示器

關(guān)于圖形界面,至少有四個LED指標(biāo):

· 藍(lán)色LED信號,BBU模塊處于管型運(yùn)行

· 第一個琥珀LED顯示BBU模塊處于放電模式,為數(shù)據(jù)中心的背板提供備份電源。

· 第二個琥珀LED顯示需要更換BBU模塊,該模塊正在報(bào)廢(EOL)

· 紅色LED向用戶提供BBU模塊正在經(jīng)歷故障的信息

模塊內(nèi)部溫度讀數(shù)

除了BBU操作狀態(tài),模塊的內(nèi)部溫度也顯示在圖形界面中。至少有9個溫度傳感器放置在電池堆棧和電源板內(nèi)?！?LTC2991 提供主要電腦的數(shù)字溫度讀數(shù),而?Adbms6948 提供模擬電池堆溫度讀數(shù).

模塊故障指示表

圖形界面有一個故障表,它指示在模塊操作期間觸發(fā)的不同類型的故障。模塊故障如下:

· 過電壓保護(hù)

· 過流保護(hù)

· 高溫保護(hù)(檢察官辦公室)

· 超過保護(hù)的充電和放電

· 風(fēng)扇關(guān)閉

功率轉(zhuǎn)換指標(biāo)

當(dāng)模塊運(yùn)行時(shí),圖形界面是一個重要的資源,為電池堆棧和背板提供了重要的指標(biāo)。這些度量具有廣泛的范圍,包括輸入和輸出電壓以及電流等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。模塊操作和圖形界面之間的動態(tài)交互為用戶提供了對系統(tǒng)性能和能量動態(tài)的完整和實(shí)時(shí)的感知。

手機(jī)信息

圖形界面顯示電池堆棧電池電壓和溫度水平.這些數(shù)據(jù)對于確定電池堆棧的健康狀態(tài)(SOH)和充電狀態(tài)(CS)是至關(guān)重要的。

圖4BBU模塊概要圖形界面。

在BBU模塊圖形界面中,一個包含簡要總結(jié)和用戶控制功能的窗口出現(xiàn)了。圖形界面中的這個特殊選項(xiàng)卡提供了監(jiān)視所有6個BBBU模塊的能力,同時(shí)提供了對特定BBU的單獨(dú)控制,包括執(zhí)行操作決策的能力。請參考圖4查看視覺表現(xiàn)。

· 地址選擇器

· 架子系統(tǒng)控制

· 系統(tǒng)參數(shù)

· 外殼故障和電流共享

地址選擇器

用戶可以通過戰(zhàn)略性地選擇精確的BBU插槽地址來順利地訪問指定的BBU模塊。這種戰(zhàn)略分配并非隨機(jī)的;它是一個預(yù)防性步驟,旨在防止MODBUS通信沖突,這是通過預(yù)先定義一套BBBU架子槽地址來實(shí)現(xiàn)的。

架子系統(tǒng)控制

授權(quán)用戶修改BBU操作.它們可以提示一個特定的BBU模塊在其運(yùn)行期間充電或放電。采用力放電模式,可將提升電壓由48V提升至51V,促進(jìn)背板功率,同時(shí)維持?jǐn)?shù)據(jù)中心內(nèi)電源裝置的不受干擾運(yùn)作。這種微妙的控制確保了BBU功能和大型基礎(chǔ)設(shè)施無縫運(yùn)行之間的最優(yōu)化平衡。

外殼故障和電流共享

簡表顯示在六個BBU模塊上檢測到的任何故障,并通知用戶。這是最快的技術(shù),找到任何缺陷在BBB架子。此外,在BBU模塊并行或冗余操作期間,電流共享總線指示器顯示當(dāng)背板負(fù)載達(dá)到最大值時(shí)的總線電壓為7V,而當(dāng)峰值負(fù)載操作發(fā)生時(shí)的總線電壓為10.5V。

總結(jié)

在可靠的電力管理系統(tǒng)中,BBU架起著關(guān)鍵的作用.這些架子安全地互相連接,為電池備份系統(tǒng)創(chuàng)造一個穩(wěn)定的環(huán)境,作為有效管理的中心樞紐。這導(dǎo)致無縫運(yùn)行,關(guān)鍵系統(tǒng)保持不間斷,防止停電和電壓波動。在數(shù)據(jù)中心、電信網(wǎng)絡(luò)或任何UPS必不可少的環(huán)境中,BBU架提供了重要的保護(hù)。其主要任務(wù)是確保操作的連續(xù)性,提高可靠性,并維護(hù)強(qiáng)大的電力基礎(chǔ)設(shè)施。本系列中的后續(xù)文章將解釋如何選擇BBU輔助電路的組件。這將作為一個標(biāo)準(zhǔn)和益處,用于選擇用于為關(guān)鍵設(shè)備供電和減少設(shè)計(jì)不規(guī)則性的部件。