Comment choisir des solutions de batterie pour rack de serveur pour une alimentation de secours fiable

Les solutions de batterie pour rack de serveur fournissent un stockage d'énergie CC modulaire pour les systèmes d'alimentation de secours où l'espace, la durée d'exécution, la tension du système et l'intégration sont importants. Le bon choix commence par la charge protégée et le temps de sauvegarde requis, puis passe à la composition chimique de la batterie, à la conception du rack, aux limites du BMS, à la communication, aux conducteurs et à la protection au niveau du système. Une batterie en rack ne doit jamais être sélectionnée uniquement en fonction de sa capacité en ampères-heure.

Que sont les solutions de batterie pour rack de serveur et où sont-elles utilisées ?

Solutions de batterie pour rack de serveur combinez des modules de batterie montés en rack avec l'architecture électrique et de contrôle nécessaire pour stocker et fournir de l'énergie CC. Une conception complète peut inclure des modules de batterie, un BMS, des barres omnibus, des conducteurs, une protection contre les surintensités, une surveillance et un onduleur ou un onduleur compatible. Le ministère américain de l'Énergie considère également les modules, les packs, les racks, la gestion des batteries et la gestion thermique comme des éléments connectés de la conception du stockage lithium-ion.

Notions de base sur les batteries montées en rack

UN Batterie de rack de serveur regroupe les cellules, les connexions internes et le matériel de gestion de la batterie dans un boîtier compatible en rack. Les modules parallèles maintiennent normalement la tension du système au même niveau nominal tout en augmentant la capacité totale en ampères-heures et en wattheures.

Chaque module fonctionne toujours dans ses propres limites BMS. L'ajout de modules supplémentaires crée donc un système électrique plus grand, et non un seul bloc de batterie passif.

Applications courantes d'alimentation de secours

Monté en rack Solutions de batteries prend en charge les équipements de télécommunications, les systèmes UPS, l'alimentation de secours, le stockage d'énergie stationnaire et d'autres charges électriques critiques. La CEI 62619:2022 inclut spécifiquement les télécommunications, les UPS, le stockage d'énergie électrique et l'alimentation de secours parmi ses applications de batteries industrielles stationnaires.

Les environnements de projet typiques incluent les salles de serveurs, l'infrastructure réseau, les armoires de télécommunications, les équipements de périphérie et les racks d'alimentation de secours dédiés.

Batterie en rack vs UPS en rack

Une batterie en rack stocke l’énergie électrique. Un UPS gère la continuité de l'alimentation et alimente les équipements protégés lorsque la puissance d'entrée normale change ou tombe en panne.

Composant	Rôle principal
Batterie de rack	Stocke l’énergie CC
BMS	Surveille et protège le fonctionnement de la batterie
UPS	Maintient l’alimentation des charges protégées
Onduleur	Convertit l'alimentation CC en CA si nécessaire

Un module de batterie ne remplace pas automatiquement un UPS. La tension du système, les commandes de charge, la communication et les limites de décharge doivent correspondre à l'équipement connecté.

Quelle chimie de batterie fonctionne le mieux pour les racks de serveurs ?

LiFePO4 est un choix judicieux pour les solutions de batterie pour rack de serveur qui nécessitent une capacité modulaire, des cycles répétés et une gestion active de la batterie. L'acide plomb reste répandu dans les applications UPS de secours, en particulier là où le coût initial et une infrastructure mature ont plus de poids. La composition chimique correcte dépend de la fréquence des cycles, des attentes en matière de service, de l'espace disponible dans le rack et de la conception électrique du système complet.

LiFePO4 pour les systèmes de rack

LiFePO4, ou LFP, appartient à la famille des batteries lithium-ion. Les directives techniques du DOE identifient le LFP comme l'une des principales chimies de cathodes lithium-ion et notent que la conception des batteries lithium-ion doit cibler l'application et le profil de fonctionnement spécifiques.

Pour les systèmes de rack, LFP fonctionne bien avec la construction modulaire, la surveillance BMS et les conceptions de stockage stationnaire de grande capacité.

Lithium-Ion vs Plomb-Acide

La principale différence ne réside pas simplement dans le poids de la batterie. Les acheteurs doivent comparer les tâches cyclables, la planification du remplacement, la densité énergétique, la maintenance et le coût initial du projet.

Facteur de décision	Lithium-Ion/LFP	plomb-acide
Cyclisme répété	Ajustement solide	Plus dépendant de l'application
Utilisation de l'espace	Densité énergétique plus élevée	Énergie spécifique inférieure
Gestion de la batterie	BMS actif couramment utilisé	La conception du système varie
Utilisation de l'onduleur en veille	Adoption croissante	Établi et rentable
Coût initial	Souvent plus élevé	Souvent inférieur

Le DOE indique que les batteries lithium-ion peuvent souvent atteindre plus de 10 ans ou plus de 1 000 cycles en fonction du cycle et du contrôle. Les directives de sécurité du DOE décrivent également les batteries au plomb comme une option fiable et rentable pour l'utilisation d'onduleurs traditionnels et de secours.

Durée de vie et stabilité thermique

La durée de vie de la batterie ne dépend pas seulement de la chimie. La température, la profondeur de décharge, le contrôle de la charge, le taux de décharge et le fonctionnement du système peuvent modifier considérablement la durée de vie.

UN fabricant de batteries Il convient donc de définir des limites de fonctionnement et des conditions d'essai. Les acheteurs devraient comparer les déclarations de durée de vie en utilisant les critères de profondeur de décharge, de température et de capacité de fin de vie indiqués plutôt que de comparer un seul chiffre.

Comment dimensionner les solutions de batterie pour rack de serveur ?

Le dimensionnement des solutions de batterie pour rack de serveur commence par la charge critique réelle en watts et la durée d'exécution de sauvegarde requise en heures. Convertissez cette demande en wattheures, puis tenez compte de la tension du système, de la capacité utilisable de la batterie, des pertes de conversion et de la marge du projet. Cette méthode donne aux acheteurs un objectif de capacité plus défendable que le choix d'une batterie en fonction de la taille du rack ou du nombre de modules.

Calculer la charge critique du rack

Énumérez uniquement les équipements qui doivent rester alimentés. Mesurez ou confirmez la charge attendue des serveurs, commutateurs, routeurs, périphériques de stockage, contrôleurs et autres équipements protégés.

Utilisez la charge de fonctionnement prévue pour le dimensionnement énergétique. Vérifiez également la demande de pointe par rapport à la capacité de décharge continue du système de batterie et de l'équipement électrique connecté.

Définir le temps d'exécution de sauvegarde requis

Définissez ce que la batterie doit accomplir lors d’une panne. Un système peut n’avoir besoin que de suffisamment d’énergie pour un arrêt contrôlé, ou il peut avoir besoin de combler le démarrage du générateur ou de maintenir une charge critique pendant plusieurs heures.

Le temps d'exécution est une exigence du projet. Ne présumez pas que chaque rack nécessite la même durée de sauvegarde.

Convertir les watts en capacité de la batterie

Utiliser la demande énergétique comme point de départ :

Énergie requise (Wh) = Charge critique (W) × Durée d'exécution (h)

Une charge critique de 2 000 W fonctionnant pendant trois heures nécessite 6 000 Wh d’énergie de charge avant que les pertes du système et les limites de capacité utilisable ne soient prises en compte.

Pour un système de batterie nominale de 51,2 V :

Capacité de la batterie (Ah) = Énergie requise de la batterie (Wh) ÷ Tension nominale (V)

Le calcul final doit utiliser l'efficacité de l'onduleur ou de l'onduleur et la capacité utilisable de la batterie spécifiée pour le système sélectionné.

Ajouter de la capacité et une marge de vieillissement

Ne dimensionnez pas un système de sauvegarde critique exactement au minimum théorique. La capacité peut changer avec le vieillissement de la batterie, la température, les limites de fonctionnement et les futurs ajouts de charge.

Le DOE note que la stratégie d'application et de contrôle peut affecter considérablement la durée de vie du système lithium-ion.

Documentez la croissance de charge attendue, les critères de fin de vie de la batterie et les exigences de redondance avant de finaliser le décompte des modules.

Spécifications clés des systèmes de batterie montés en rack

Une conception fiable de batterie pour rack de serveur nécessite une compatibilité électrique, un ajustement physique en rack, une intégration BMS, une planification d'expansion et une documentation de sécurité spécifique à l'application. UL 9540 évalue le stockage d'énergie en tant que système et couvre la charge, la décharge, la protection, le contrôle et la communication entre les appareils. Cette perspective système est importante car un bon module de batterie peut toujours avoir des performances médiocres dans une architecture incompatible.

Compatibilité tension et UPS

Faites correspondre la tension nominale de la batterie avec l'entrée CC ou l'architecture de batterie approuvée de l'onduleur ou de l'onduleur. Vérifiez la tension de charge, le courant de charge, les limites de décharge et les exigences de contrôle.

Une étiquette de classe 48 V ne prouve pas à elle seule la compatibilité. Un module LiFePO4 nominal de 51,2 V et un accumulateur au plomb peuvent nécessiter différents paramètres de charge et de contrôle.

Hauteur du rack et facteur de forme

Confirmez la largeur du rack, les unités de rack disponibles, la profondeur du module, le dégagement des câbles et l'accès pour la maintenance avant de commander.

L'aptitude physique affecte également le placement des barres omnibus et le routage des conducteurs. Un module qui s'adapte à l'ouverture du rack peut néanmoins laisser un espace insuffisant pour les bornes, les disjoncteurs, les câbles de communication ou un accès de service sécurisé.

Protocoles de communication BMS

CAN, RS485 et RS232 peuvent transporter des informations sur l'état de la batterie et le contrôle entre le BMS et l'équipement système compatible.

La communication peut aider les équipements connectés à utiliser les données de fonctionnement de la batterie plutôt que de se fier uniquement à des seuils de tension fixes. Le cadre ESS d'UL inclut explicitement la communication et le contrôle dans le cadre de l'évaluation de la sécurité du système.

Les noms de protocoles à eux seuls ne confirment pas la compatibilité. Les acheteurs doivent vérifier le profil de communication, la méthode d'adressage et la configuration de l'onduleur ou du contrôleur pris en charge.

Évolutivité et expansion parallèle

Les modules de batterie parallèles peuvent augmenter l'énergie totale stockée tout en conservant la tension nominale du système. L’architecture électrique doit encore favoriser un partage équilibré du courant.

Utilisez un agencement de connexion commun correctement conçu, des barres omnibus appropriées lorsque cela est spécifié et des conducteurs dimensionnés pour le courant qu'ils doivent transporter. De petites différences de résistance entre les chemins parallèles peuvent modifier la répartition du courant.

Le circuit principal batterie-charge peut transporter beaucoup plus de courant qu’une branche de module. Par exemple, une charge idéale de 10 kW à 51,2 V représente environ 195 A avant pertes de conversion. La protection et la sélection des conducteurs doivent refléter le circuit réel, et pas seulement la valeur nominale BMS d'une batterie.

Certifications et documentation de sécurité

Les exigences de certification dépendent de l’application de la batterie et de la conception complète du système. La CEI 62619 : 2022 couvre les batteries secondaires au lithium utilisées dans les applications industrielles et stationnaires, notamment les télécommunications et les onduleurs. UL 1973 concerne les batteries pour les applications d'alimentation auxiliaire stationnaires et motrices, tandis que UL 9540 couvre les systèmes et équipements complets de stockage d'énergie.

Pour le transport de batteries au lithium, les acheteurs doivent également confirmer la documentation applicable de la section 38.3 du Manuel d'essais et de critères de l'ONU. La CEE-ONU identifie la sous-section 38.3 comme base des dispositions relatives au transport des batteries au lithium.

Demandez au fournisseur les documents qui correspondent exactement au modèle et à la configuration achetés. Un certificat général d'entreprise n'établit pas automatiquement l'état de conformité de chaque batterie.

Solution LiFePO4 montée en rack de batterie MANLY

MANLY Battery propose des solutions de batterie LiFePO4 montées en rack pour les projets nécessitant un matériel de batterie au lithium configurable et une coordination technique au niveau du fournisseur. Son MLP48100 est une batterie montée en rack de 51,2 V, 100 Ah, identifiée pour l'alimentation de secours des télécommunications. Pour les racks de serveurs et autres projets de sauvegarde stationnaires, les acheteurs doivent confirmer la tension, la configuration BMS, la communication, l'architecture de charge et la protection du système avant la production.

MLP48100 51,2 V 100 Ah - Aperçu

La batterie MANLY MLP48100 a une tension nominale de 51,2 V et une capacité nominale de 100 Ah. Cela équivaut à environ 5,12 kWh d’énergie nominale stockée.

Les informations officielles sur le produit de MANLY répertorient également une tension de charge maximale de 58,4 V et identifient le module comme une batterie LiFePO4 montée en rack pour l'alimentation de secours des télécommunications.

Conception LiFePO4 montée en rack

Le format monté en rack aide les intégrateurs de systèmes à organiser les modules de batterie dans une architecture d'armoire définie. La capacité peut être planifiée en fonction du nombre de modules, de l'espace rack disponible et de l'énergie de secours requise.

Le support de batterie doit faire partie de la conception électrique. Les barres omnibus, les chemins de câbles, la protection contre les surintensités et les connexions de charge doivent prendre en charge le courant attendu de la batterie complète.

CAN, RS485 et RS232

MANLY Battery répertorie les options de communication CAN, RS485 et RS232 pour ses produits configurables de stockage d'énergie et de batterie.

Pour un projet MLP48100, confirmez le protocole requis et le profil de communication compatible avant la fabrication. Cette étape est importante car le matériel CAN ou RS485 ne garantit pas que deux appareils utilisent le même mappage de données ou la même logique de contrôle.

Télécom et alimentation de secours

Le MLP48100 s’adapte directement aux projets de sauvegarde de télécommunications basés sur le positionnement produit publié de MANLY Battery.

Pour l'infrastructure de serveur, la prise en charge d'onduleurs ou d'autres solutions de batterie pour rack de serveur stationnaires, l'équipe de projet doit d'abord vérifier la puissance de charge, la durée d'exécution, la compatibilité du système 51,2 V, les limites de charge, les exigences de communication et l'architecture parallèle.

Ces données de projet donnent au fabricant de batteries une spécification claire sur laquelle travailler. Cela évite également une erreur d'achat courante : sélectionner d'abord une batterie rack de 100 Ah et essayer de repenser le système d'alimentation autour de celle-ci plus tard.

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