De combien de batteries de rack de serveur avez-vous besoin pour la sauvegarde UPS ?

UN Batterie de rack de serveur Le plan commence par trois entrées : la charge réelle de l'onduleur en watts, le temps de sauvegarde requis et l'énergie utilisable que chaque module de batterie peut fournir via l'onduleur. Un processus de dimensionnement pratique commence par l'énergie de charge en wattheures, ajuste ce nombre en fonction des pertes de l'onduleur et de la capacité utilisable de la batterie, puis divise le résultat par l'énergie disponible à partir d'une batterie de rack de serveur.

Pour une estimation de premier passage :

Énergie de charge requise (Wh) = charge UPS (W) × temps de sauvegarde (heures)

Tenez ensuite compte des pertes de conversion et de la capacité utilisable autorisée de la batterie :

Énergie nominale requise de la batterie = énergie de charge requise ÷ efficacité du mode batterie de l'onduleur ÷ fraction de batterie utilisable

Enfin:

Quantité de batterie = énergie nominale requise de la batterie ÷ énergie nominale par module de batterie

Arrondissez toujours la quantité de batterie au module entier supérieur.

Ce calcul n'est qu'un point de départ. Le dimensionnement final doit également confirmer la plage de tension CC de l'onduleur, le courant de décharge de la batterie, les limites du BMS, la capacité du chargeur, l'espace du rack et les données d'exécution pour la configuration réelle de l'onduleur.

Commencez par la charge UPS et le temps de sauvegarde requis

Avant de dimensionner un parc de batteries de rack de serveur, définissez ce que l'onduleur doit prendre en charge et pendant combien de temps. Schneider Electric recommande d'ajouter la puissance de l'équipement à protéger et de sélectionner un onduleur avec une hauteur libre au-dessus de la charge connectée. Il note également que la durée d'exécution diminue à mesure que davantage d'équipements sont connectés.

Mesurez la charge réelle de l'onduleur

Utilisez la puissance mesurée ou surveillée autant que possible. Les plaques signalétiques des serveurs et les caractéristiques nominales des blocs d'alimentation indiquent généralement une capacité maximale plutôt qu'une demande de fonctionnement continue. Schneider Electric note également que les valeurs nominales des équipements peuvent être supérieures à la consommation électrique réelle.

Pour un rack de serveur, mesurez la charge combinée des serveurs, du stockage, des commutateurs, des routeurs, des pare-feu et des autres équipements qui doivent rester en ligne pendant une panne. Une PDU en rack avec compteur, une interface de gestion UPS ou un audit de l'alimentation du site peuvent fournir une valeur de conception plus utile que la simple ajout de valeurs nominales maximales sur la plaque signalétique.

Le résultat devrait être un chiffre en watts réaliste pour la charge protégée. Ce nombre devient la base du dimensionnement de la batterie du rack de serveur. Un parc de batteries pour rack de serveur dimensionné à partir de la charge mesurée est plus utile qu'un parc basé uniquement sur les valeurs maximales de la plaque signalétique.

Utilisez des watts, pas du VA seul

VA et watts répondent à des questions différentes.

VA, ou voltampères, représente la puissance apparente et aide à déterminer si un onduleur peut prendre en charge l'équipement connecté. Les watts représentent la puissance réelle consommée par l’équipement et constituent l’entrée la plus directe lors du calcul de l’énergie au fil du temps.

Eaton définit la relation comme :

Watts = VA × Facteur de puissance

Il note également que de nombreuses charges informatiques récentes, y compris les serveurs, ont un facteur de puissance de 0,9 ou plus. Schneider Electric recommande de conserver une marge de capacité plutôt que de dimensionner l'onduleur exactement en fonction de la charge connectée.

Pour la quantité de batterie, ne prenez donc pas un “ UPS 3 000 VA ” et supposez que le rack consomme en permanence 3 000 watts. Déterminez d’abord la charge réelle en watts, puis calculez la quantité d’énergie requise par ces watts pendant la période de sauvegarde requise.

Définir le temps d'exécution de sauvegarde requis

Le temps d'exécution doit refléter le travail que l'onduleur doit effectuer.

Certaines installations n'ont besoin que d'une autonomie de batterie suffisante pour traverser une brève panne ou effectuer un arrêt ordonné du serveur. D’autres doivent combler l’intervalle entre la panne du service public et le démarrage du générateur. Un site sans génération de secours peut nécessiter une fenêtre de batterie plus longue.

Schneider Electric définit la durée de fonctionnement de l'onduleur comme la période pendant laquelle l'onduleur peut prendre en charge sa charge connectée à partir de l'alimentation de la batterie et souligne que la durée requise dépend des besoins opérationnels et de la criticité de l'équipement protégé.

Écrivez l'exigence sous la forme d'une valeur spécifique, telle que :

• 15 minutes
• 30 minutes
• 1 heure
• 2 heures

La même batterie de rack de serveur fournira une durée d'exécution différente à mesure que la charge en watts prise en charge change.

Convertissez les minutes en heures avant de calculer l'énergie. Par exemple:

30 minutes = 0,5 heure

Séparer les charges critiques et non critiques

Une charge protégée plus importante augmente directement la capacité requise de la batterie du rack de serveur. Si seul un équipement sélectionné nécessite une alimentation continue, séparez ces systèmes critiques des équipements susceptibles de s'arrêter en cas de panne.

Schneider Electric recommande spécifiquement de réserver une alimentation de secours pour les équipements essentiels, car chaque charge connectée supplémentaire réduit la durée d'exécution disponible.

Pour un rack réseau ou serveur, la charge protégée peut inclure :

• Serveurs principaux
• Systèmes de stockage
• Commutateurs réseau
• Routeurs
• Pare-feu
• Équipement de communication essentiel

La liste finale doit refléter le plan de continuité et d’arrêt réel de l’organisation plutôt que chaque périphérique physiquement installé dans le rack.

Comment calculer la capacité de la batterie du rack de serveur

Une fois la charge critique et le temps de sauvegarde requis connus, convertissez ces besoins en énergie. C'est là qu'un calcul de batterie de rack de serveur devient plus utile que la seule comparaison des valeurs Ah.

Convertir la durée d'exécution en watts-heures

Commencez par l’énergie requise par la charge :

Énergie de charge (Wh) = Charge (W) × Durée d'exécution (h)

Par exemple:

Charge protégée	Durée d'exécution requise	Énergie de charge
1 000 W	30 minutes	500 Wh
2 000 W	1 heure	2 000 Wh
3 000 W	2 heures	6 000 Wh

Les calculs sont simples :

1 000 W × 0,5 h = 500 Wh

2 000 W × 1 h = 2 000 Wh

3 000 W × 2 heures = 6 000 Wh

Ces chiffres décrivent l'énergie qui doit atteindre l'équipement protégé. Il ne s’agit pas encore de la capacité nominale finale du parc de batteries.

Ajuster l'efficacité de l'UPS

Un UPS consomme de l'énergie lors de la conversion de l'alimentation CC de la batterie en alimentation CA régulée. La batterie doit donc fournir plus d’énergie que l’équipement connecté n’en reçoit finalement.

Schneider Electric définit l'efficacité de l'onduleur comme le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée et note que l'efficacité varie en fonction de la charge de fonctionnement.

À des fins de dimensionnement :

Énergie de la batterie avant ajustement de la capacité utilisable = énergie de charge ÷ efficacité du mode batterie de l'onduleur

N'appliquez pas un pourcentage d'efficacité générique à chaque UPS.

Pour la conception finale, utilisez l'efficacité du mode batterie, le tableau d'autonomie ou les données de configuration fournies pour l'onduleur spécifique. Si le fabricant fournit des données d'exécution pour la configuration exacte de l'onduleur et de la batterie externe, utilisez-les pour vérifier la quantité calculée de batterie du rack de serveur.

Tenir compte de la capacité utilisable de la batterie

L’énergie nominale de la batterie et l’énergie utilisable de la batterie ne doivent pas automatiquement être traitées comme identiques.

La quantité utilisable peut dépendre de facteurs tels que :

• Limites de décharge du BMS
• Tension d'entrée CC minimale de l'onduleur
• Profondeur de décharge approuvée
• Température de la batterie
• Courant de décharge
• Réserve de capacité requise

Le calcul peut donc s’exprimer comme suit :

Énergie nominale de la batterie requise = énergie de charge ÷ efficacité de l'onduleur ÷ fraction de batterie utilisable

Utilisez les limites de fonctionnement approuvées pour la batterie et l'onduleur spécifiques plutôt que d'appliquer un pourcentage générique à chaque installation de batterie au lithium.

Un fabricant de batteries doit être en mesure de fournir les limites électriques et les informations de décharge nécessaires pour déterminer le fonctionnement d'une batterie de rack de serveur au courant et à la durée de sauvegarde prévus.

Utilisez la formule de comptage de batterie

Une fois que l'énergie nominale requise est connue, divisez-la par l'énergie nominale d'un module de batterie du rack de serveur :

Nombre de batteries = énergie nominale requise de la batterie ÷ énergie par batterie

Arrondissez ensuite la réponse au module complet suivant.

Par exemple, supposons que les besoins corrigés en matière de batterie après les ajustements techniques pertinents soient de 7,0 kWh, alors que chaque batterie approuvée fournit 5,12 kWh d'énergie nominale :

7,0 kWh ÷ 5,12 kWh = 1,37

Vous ne pouvez pas installer 1,37 modules de batterie, le calcul de l'énergie nécessite donc au moins :

2 modules de batterie

Cela ne fait pas automatiquement de deux modules la configuration finale. La tension, le courant, le BMS, la charge, la communication et la compatibilité UPS doivent encore être vérifiés.

Exemples de dimensionnement de batterie de rack de serveur pour les charges UPS courantes

Les exemples ci-dessous illustrent le calcul initial de l'énergie avant l'application des pertes de l'onduleur, des limites de capacité utilisable, de la réserve vieillissante ou de la redondance spécifique au projet.

Par souci de cohérence, ils utilisent un Batterie 51,2 V 100 Ah avec 5,12 kWh d'énergie nominale comme module de référence.

Charge de 1 kW pendant 30 minutes

Une charge de 1 kW fonctionnant pendant 30 minutes nécessite :

1 kW × 0,5 heure = 0,5 kWh

Le besoin théorique en énergie de charge est donc de 0,5 kWh.

D'un point de vue énergétique uniquement, une batterie de rack de serveur de 5,12 kWh contient plus d'énergie nominale stockée que cette exigence.

La prochaine étape ne consiste pas simplement à commander une batterie. Le module proposé doit toujours être vérifié par rapport à la plage de tension de la batterie de l'onduleur, au courant de décharge autorisé, à l'énergie utilisable et à la durée de fonctionnement requise sous la charge réelle.

Cet exemple illustre également pourquoi la planification de la batterie doit commencer par les watts et l'autonomie au lieu de deviner la quantité de modules.

Charge de 2 kW pendant une heure

Pour une charge critique de 2 kW qui doit rester en ligne pendant une heure :

2 kW × 1 heure = 2 kWh

Le besoin initial en énergie de charge est de 2 kWh.

Le minimum énergétique uniquement reste un module de 5,12 kWh. Une fois les pertes de l'onduleur et les limites de fonctionnement applicables de la batterie intégrées, la capacité requise peut ensuite être vérifiée par rapport à la sortie utilisable de la configuration de batterie sélectionnée.

Cela fait pas Cela signifie que chaque UPS de 2 kW nécessite une batterie de rack de serveur. Cela signifie qu'une charge de 2 kW fonctionnant pendant une heure nécessite 2 kWh au niveau de la charge, ce qui donne aux ingénieurs un point de départ clair pour évaluer la combinaison réelle batterie-onduleur.

Charge de 3 kW pendant deux heures

Une charge de 3 kW fonctionnant pendant deux heures nécessite :

3 kW × 2 heures = 6 kWh

Une batterie de 5,12 kWh ne contient pas suffisamment d'énergie nominale pour répondre aux besoins en énergie de charge de 6 kWh.

Le minimum théorique est :

6 kWh ÷ 5,12 kWh = 1,17 modules

Rassembler:

Quantité minimale basée sur l'énergie : 2 modules

La quantité corrigée du projet peut changer après l'intégration de l'efficacité, des limites d'énergie utilisable, des exigences de réserve et de la redondance.

À ce niveau de charge, la capacité de courant de décharge devient également un critère important de dimensionnement de la batterie du rack de serveur.

Exemple de module MANLY 51,2 V 100 Ah

MANLY Battery propose des configurations LiFePO4 montées en rack 51,2 V 100 Ah pour les applications de sauvegarde stationnaires de classe 48 V.

L’énergie nominale stockée découle directement de la tension et de la capacité :

51,2 V × 100 Ah = 5 120 Wh

ou:

5,12 kWh

MANLY Battery’s rack-oriented energy-storage range includes a 51.2V 100Ah MF48100 configuration, while its MLP48100 rack-mounted configuration also uses a 51.2V, 100Ah rating and 5.12 kWh nominal-energy basis.

For system integrators, this provides a clear module-level value for preliminary capacity calculations.

As a battery manufacturer, MANLY Battery can also support project-specific battery configuration. For UPS integration, however, the selected battery configuration must match the UPS DC operating range, charging parameters, current requirements, BMS architecture, communication requirements, and system protection design.

For example, using 5.12 kWh as the nominal module energy:

UPS Load	Durée d'exécution	Énergie de charge	Energy-Only Minimum
1 kW	30 min	0.5 kWh	1 module
2 kW	1 heure	2.0 kWh	1 module
3 kW	2 heures	6.0 kWh	2 modules

These are preliminary energy counts—not final UPS configurations.

Pourquoi le nombre final de batterie peut changer

The arithmetic provides a starting quantity. The installed Server Rack Battery bank may require a different number of modules once electrical limits, environmental conditions, future load growth, and resilience requirements are included.

Efficacité UPS et tension CC

Two checks come first: conversion efficiency and voltage compatibility.

UPS conversion losses increase the energy drawn from the battery relative to the energy delivered to the protected equipment.

Voltage is equally important. A UPS operates over a defined external battery voltage range. A nominal “48V-class” description alone does not establish electrical compatibility between a UPS and a battery.

Vérifier:

• Maximum battery voltage
• Nominal DC voltage
• Tension de fonctionnement minimale
• Coupure basse tension UPS
• Tension de charge
• Permitted series or parallel configuration

The battery’s operating voltage window must remain within the range approved for the UPS throughout the discharge cycle.

Vieillissement et température de la batterie

Battery capacity is not a fixed lifetime value.

Available runtime can be influenced by operating temperature, battery age, state of charge, discharge rate, and service history. Server Room Environments also identifies battery condition and operating environment as factors that influence available UPS runtime.

Instead of applying an arbitrary universal aging percentage, use the battery manufacturer’s applicable performance data and the capacity reserve required by the project.

For critical infrastructure, periodic runtime or capacity testing can also establish whether the Server Rack Battery bank continues to meet the intended backup requirement as the system ages.

Limites de courant du BMS

Energy capacity is only half of UPS battery sizing. The battery must also deliver enough power and current.

A useful first-order DC calculation is:

Battery Current ≈ Load Power ÷ Battery Voltage

For example, ignoring conversion losses for the initial calculation:

3,000W ÷ 51.2V ≈ 58.6A

Actual battery current will change with battery voltage and UPS operating conditions.

The selected Server Rack Battery must remain within the approved continuous discharge current of the cells, BMS, connectors, protective devices, and battery interconnections.

For example, MANLY Battery’s 51.2V 100Ah MLP48100A specification identifies a maximum continuous discharge current of 100A.

This is why two batteries with the same kWh rating should not automatically be treated as equivalent for a given UPS. The required discharge current must also be within the approved operating envelope.

Capacité N+1 et croissance de la charge

Battery sizing may also need to accommodate resilience and future expansion.

If the facility’s continuity design calls for N+1 redundancy, the required reserve should be incorporated before the final module quantity is approved. The exact architecture depends on how redundancy is implemented across the UPS, battery strings, power paths, and associated infrastructure.

Future load also matters.

Additional servers, storage, networking equipment, or higher-density hardware can raise the protected watt load over the life of the installation. Schneider Electric recommends retaining UPS capacity headroom and considering future equipment growth during system sizing.

A realistic growth plan is more useful than adding an arbitrary amount of battery capacity without reference to expected equipment changes.

Comment valider le groupe de batteries avant l'installation

A Server Rack Battery calculation is complete only after the proposed bank works electrically, mechanically, and operationally with the UPS. Treat Server Rack Battery validation as part of the sizing process, not as a separate afterthought.

Vérifier la compatibilité de la tension UPS

Compare the battery’s complete operating voltage range with the UPS external battery specification.

Confirm:

• Nominal battery voltage
• Tension de charge maximale
• Tension de fonctionnement minimale
• Coupure basse tension UPS
• Charger settings
• Series or parallel architecture
• Required battery communication

Do not assume that two products are electrically compatible simply because both are described as “48V” systems.

The complete operating ranges must match.

Vérifier le courant de décharge continu

Calculate expected DC current at the maximum protected load and compare it with the permitted ratings of the:

• Batterie
• BMS
• Connecteurs
• Interconnect cables
• Jeux de barres
• Protective devices

Transient requirements specified by the UPS manufacturer should also be checked.

A battery bank can contain enough kWh for the desired runtime while still requiring further engineering verification if the inverter’s current demand falls outside the approved battery operating limits.

Confirmer l'espace rack et le câblage

Battery quantity also has a physical consequence.

Confirm sufficient cabinet space for:

• Modules de batterie
• Interconnection hardware
• Protective devices
• Acheminement des câbles
• Ventilation
• Accès aux services

Cable length, conductor sizing, termination requirements, and protective devices should follow the approved UPS and battery installation requirements.

For a multi-module Server Rack Battery bank, use the interconnection architecture specified by the battery manufacturer so current distribution, protection, and service procedures remain predictable.

Tester l'exécution sous charge réelle

Calculated runtime should be verified after installation.

A controlled runtime test under a representative load provides direct evidence of how the complete UPS and battery system behaves. Server Room Environments similarly recommends simulating a power outage and measuring actual runtime as the practical verification of an installation.

Record key test conditions, including:

• État de charge de départ
• Protected watt load
• Température de la batterie
• Durée d'exécution
• Lowest observed battery voltage
• UPS or BMS alarms
• Shutdown point

These records provide a useful commissioning baseline for future maintenance and capacity checks.

Planifier le temps de recharge après les pannes

Runtime planning should not stop when the battery reaches its discharge endpoint.

After an outage, the system must restore the energy that was used. A larger Server Rack Battery bank therefore places greater demands on the charging system.

Verify the UPS:

• Sortie du chargeur
• Supported external battery capacity
• Tension de charge
• Recharge profile
• Recharge-time specification
• Lithium battery communication requirements, where applicable

Extended battery runtime and battery recharge capability need to be considered together. Reference material on extended-runtime UPS design similarly emphasizes that longer battery banks require adequate charging capability after discharge.

For procurement and system design, the process can be reduced to a practical sequence:

1. Measure the actual critical load in watts.
2. Define the required UPS runtime.
3. Calculate watt-hours required by the load.
4. Correct for the approved UPS and battery operating limits.
5. Divide by the usable energy available from each battery module.
6. Round the Server Rack Battery quantity up.
7. Verify voltage, current, BMS, charging, rack integration, and runtime.

That process turns a rough battery-capacity estimate into a Server Rack Battery bank sized around the actual UPS duty rather than an assumed relationship between VA, Ah, and runtime.

En savoir plus sur la batterie