CN112259852A - 用于电池模块的架设计 - Google Patents

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Abstract

公开了用于电池模块的架设计。还介绍了一种使用所述架设计的用于电池热管理的液体冷却方法。一种备用电池***架，包括冷却框架和被布置在架的一个或多个表面上的导热垫。冷却框架可以容纳备用电池单元(BBU)或模块。冷却框架被配置为使冷却液循环进出冷却框架。导热垫被配置为将热量从BBU模块传导到冷却框架以及在冷却框架内循环的液体。BBU模块还可以包括循环冷却液以将热量传导出BBU模块的冷却框架。

Description

用于电池模块的架设计
技术领域
本发明的实施例一般涉及电池、电池模块和用于电池模块的壳体。更具体地，本发明的实施例涉及用于电池模块的架设计。
背景技术
当今，数据中心是用于容纳大量联网的服务器的常见场所，这些联网服务器通常由企业或组织用于远程存储、处理或大量数据的分发。数据中心可以容纳数千个服务器，并且因此需要来自公用事业供应商的过高的电力。在公用事业供应商的电力故障的情况下，数据中心具有备用电力***。传统的备用电力***使用基于铅酸的电池***，其正被基于锂离子电池的备用电池单元(BBU)取代。这些类型的锂离子电池BBU在数据中心中的备用电力***中正变得流行。BBU容纳在架中，使得每个架包括任何数量的BBU。这样，BBU可以从集中式电池室移动到数据中心中的机架。需要对数据中心的机架中所填充的架中的BBU进行热管理。
例如，在数据中心内，如果在操作中向服务器输送电力或再充电以再次使用，则服务器可以与BBU一起产生大量的热。数据中心内的热环境通常基于信息技术(IT)规范和要求被设计和操作，但是用于BBU的热***设计提出了新的挑战。例如，BBU的主要功能是根据需要提供备用电力。也就是说，BBU在例如主电力断电期间释放电力，直到主电力恢复，并且同时BBU正在再充电。在BBU的放电和再充电期间会产生热量，因此，在放电和再充电期间需要BBU的热管理，以便防止BBU和周围环境的过热和损坏。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种电子机架的备用电池架，备用电池架包括：用作冷却框架的壳体，冷却框架包括外部容器和被外部容器包围的内部容器，其中内部容器包括一个或多个槽以接收能够从壳体的前端***的一个或多个备用电池单元(BBU)，BBU中的每个包括一个或多个电池单元；冷却液循环区，冷却液循环区由外部容器和内部容器之间的空间限定，以接收冷却液并使冷却液围绕内部容器循环；以及导热垫，导热垫被布置在内部容器的一个或多个内表面上，导热垫被配置为将热量从BBU中的至少一个传导到在内部容器和外部容器之间循环的冷却液。
本公开的另一个方面提供了一种备用电池单元(BBU)模块，BBU模块包括多个电池单元；以及冷却框架，冷却框架围绕多个电池单元并且被配置为循环冷却液，使得从电池单元生成的热量被传导到冷却框架中的冷却液。
本公开的另一个方面还提供了一种电子机架，电子机架包括多个服务器刀片，每个服务器刀片包括一个或多个服务器以提供数据处理服务；电源单元，电源单元被耦合到服务器刀片以向服务器刀片提供电力；以及备用电池架，用于当电源单元不可用时向服务器刀片提供备用电力，备用电池架包括：用作冷却框架的壳体，冷却框架包括外部容器和被外部容器包围的内部容器，其中内部容器包括一个或多个槽以接收能够从壳体的前端***的一个或多个备用电池单元(BBU)，BBU中的每个包括一个或多个电池单元；冷却液循环区，冷却液循环区由外部容器和内部容器之间的空间限定，以接收冷却液并使冷却液围绕内部容器循环；以及导热垫，导热垫被布置在内部容器的一个或多个内表面上，导热垫被配置为将热量从BBU中的至少一个传导到在内部容器和外部容器之间循环的冷却液。
本公开电池模块的架设计可以对BBU在放电和再充电期间产生的热量进行管理，以便防止BBU和周围环境的过热和损坏。BBU借助包括冷却液的冷却框架以及导热垫使得经加热的水可以被抽取到冷却框架外，从而为BBU架提供了简单且有效的热控制。
附图说明
附图示出示例和实施例，因此是示例性的而不应被认为是对范围的限制。
图1示出根据一个实施例的备用电池单元(BBU)。
图2示出根据一个实施例的具有冷却框架的BBU架。
图3示出根据一个实施例的具有冷却框架和导热垫的BBU架。
图4A示出根据一个实施例的具有冷却剂支持端口和冷却剂返回端口的BBU架的一个架区或层的背侧。
图4B示出根据一个实施例的BBU架的多个架区或层的背侧，BBU架具有用于每个架区或层的冷却剂支持端口和冷却剂返回端口。
图5示出根据一个实施例的显示冷却框架内的冷却通道的BBU架。
图6示出根据一个实施例的具有填充有BBU模块的冷却框架的BBU架。
图7示出根据一个实施例的具有冷却框架的BBU模块。
图8示出根据一个实施例的具有冷却框架的BBU模块，冷却框架供应端口和返回端口，其具有供应控制逻辑以优化具有多个冷却回路的电池冷却***以及抽取冷却液。
图9示出根据一个实施例的填充有具有冷却框架的BBU模块的BBU架。
图10示出根据一个实施例的用于具有冷却框架的BBU架的热传导流程图。
图11示出根据一个实施例的用于具有冷却框架的BBU模块的热传导流程图。
图12是示出根据一个实施例的电子机架的示例的框图。
具体实施方式
如在详细描述中所阐述的，将参考以下讨论的细节描述各种实施例、示例和方面，并且附图将示出各种实施例和示例。以下描述和附图是说明性的并且不应被认为是限制性的。描述了许多具体细节以提供对各种实施例和示例的全面理解。然而，在某些情况下，没有描述公知或常规的细节以便于对实施例和示例的简明讨论。
在详细描述中对“一个实施例”或“一个示例”的引用意味着结合该实施例或示例描述的特别特征、结构或特点可以被包括在本公开的至少一个实施例或示例中。在详细描述中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一个示例中”不一定指相同的实施例或示例。尽管以下实施例或示例涉及备用电池单元(BBU)，但是实施例和示例可以被实现用于任何类型的电池***和应用，诸如用于电动车辆、数据中心的电池***或大规模电池备用***。
以下实施例和示例提供了用于BBU模块的简单且可靠的热传导和热管理技术以及用于BBU架的结构设计，包括冷却框架，以及BBU模块包装方法。根据一个实施例，备用电池架包括冷却框架和布置在架的一个或多个表面上的导热垫。冷却框架也用作容纳BBU的壳体，包括外部容器和由外部容器包围的内部容器。对于一个实施例，冷却框架的内部容器包括一个或多个槽(也称为BBU槽)，每个槽可以接收备用电池单元(BBU)。基于冷却框架的外部容器和内部容器之间的空间形成冷却液循环区，冷却液循环区被配置为使冷却液围绕内部容器循环以移除包含在内部容器中的BBU生成的热量。对于一个实施例，导热垫被配置为将热量从BBU传导到冷却框架以及在冷却框架内循环的液体。
对于一个实施例，冷却框架包括一个或多个移动冷却液的腔。冷却框架包括一个或多个腔以使冷却液通过。备用电池架还包括将冷却液供应到冷却框架的一个或多个腔的供应端口，以及将冷却液从冷却框架的一个或多个腔抽取到电池架外的返回端口。这样，冷却框架可以用作冷却板。对于一个实施例，BBU可以包括可以在数据中心处用作备用电源的锂离子电池。对于一个实施例，冷却液包括水，并且从BBU中的一个或多个单元生成的热量可以通过导热垫传导到冷却框架中的流动水。因此，经加热的水可以被抽取到冷却框架和架外，从而为BBU架提供了简单且有效的热控制。
根据一个实施例，备用电池单元(BBU)模块包括多个电池单元和冷却框架。冷却框架围绕多个电池单元并且被配置为使冷却液循环，使得从电池单元生成的热量被传导到冷却框架中的冷却液。BBU模块还可以包括围绕多个电池单元的热胶和围绕多个电池单元和热胶的金属壳，其中金属壳热耦合到冷却框架。从多个电池单元生成的热量可以通过热胶和金属壳传导到冷却框架。
对于一个实施例，BBU模块还包括供应端口和返回端口。供应端口将冷却液供应到冷却框架，以及返回端口从冷却框架抽取冷却液。冷却框架可以包括一个或多个移动冷却液的腔并且充当冷却板。冷却液可以包括水。从多个电池单元生成的热量可以被传导到冷却框架中的流动水。电池单元可以包括锂离子电池单元。本文公开的BBU模块可以堆叠在备用电池单元(BBU)架中。
具有冷却框架的BBU架示例
图1示出根据一个实施例的备用电池单元(BBU)100。BBU 100包括容纳由热胶103围绕的多个电池单元102的金属壳104。在BBU 100内，电池单元102可以包括串联、并联或两者组合连接的锂离子电池单元。电池单元102可以向连接的设备释放电力，例如刀片服务器或其他IT设备，并且可以由例如来自公用事业供应商的外部电源再充电。在放电和充电期间，电池单元102可以产生热量。对于一个实施例，在放电或再充电期间从电池单元102生成的热量通过热胶103传导到金属壳104。热胶103可以是任何类型的导热胶，诸如基于导电陶瓷的胶。金属壳104可以是具有热耦合特性的任何类型的金属(例如，钢、铝、合金等)，金属壳104能够将热量从电池单元102传导到其他接触表面以便将热量移出BBU 100。
对于一个实施例，用于BBU单元102的操作温度是25℃-35℃。在较高温度或较低温度下操作可能对电池102性能和内部环境造成负面影响。对于一个实施例，BBU 100可以通过将热量传导到金属壳104和BBU架的冷却框架调节温度值，如以下实施例和示例中所述，以保持BBU 100内的稳定的内部温度并且不恶化电池性能和损坏BBU 100。冷却框架可以包括将热量从BBU 100传导到架外的冷却液，从而进一步调节BBU 100内的温度。对于一个实施例，BBU 100可以包括诸如转换器、控制板等的其他组件(未示出)以及使用热胶103将由电池单元102生成的热量传导到金属壳104的热***。
图2示出根据一个实施例的具有冷却框架202的BBU架200。BBU架200是用于填充多个BBU 100模块的外壳，其可以在数据中心中使用以向在数据中心中操作的服务器或其他设备提供备用电力。BBU架200可以***到数据中心的电子机架的任何槽中。对于一个实施例，冷却框架202包括并支持多个限定BBU空间201的架。例如，图1的BBU 100可以被***到由冷却框架202限定的BBU空间201中。对于一个实施例，冷却框架202包括多个侧面，并且每个侧面可以包括允许冷却液203在冷却框架202内移动或循环的腔。侧面还可以包括也具有移动或循环冷却液(诸如水)的腔的架。冷却液203可以包括水或其它导热液体。为了说明的目的，在整个本申请中，水被用作冷却液的示例，然而，也可以使用其它类型的冷却液或冷却剂。
在一个实施例中，BBU架200包括外部容器和由外部容器包围的内部容器。在外部容器和内部容器之间形成空间以接收和循环冷却液203。冷却液203围绕包含BBU空间(诸如BBU空间201)的内部容器循环，以抽取并移除由包含在内部容器内的BBU模块生成的热量。如图2所示，内部容器和外部容器形成为类似***外管中的内管，并且冷却液203在内管和外管之间的空间中循环。BBU模型可以从前端***到包含在内管内的BBU槽中的任一个中。后端可以包括从外部液体源接收冷却液的液体供应端口和将冷却液返回到外部源的液体返回端口，从而携带BBU交换的热量。
例如，在放电或充电期间的操作期间，来自BBU 100的热量可以被传导到冷却框架202的表面，该表面再将热量传递到冷却液203或水。对于一个实施例，作为冷却液203的水可以循环并离开冷却框架202，使得从BBU传导到水的热量从BBU架200被移除。这样，包括冷却框架202的BBU架200可以充当冷却板，并且通过冷却框架202抽取到水中的热量可以通过再循环冷却液而最终被移除。结果，一旦BBU 100装载到BBU架200中，冷却机构就在适当的位置以将热量从电池单元102传导到冷却框架202中的水，水可以通过再循环水离开BBU架200。在该示例中，整个BBU架200可以装载水以将热量传导出BBU 100。
图3示出根据一个实施例的具有冷却框架202和导热垫303的BBU架210。BBU架210可以具有与BBU架200相同的设计，其中在冷却框架202的侧面上添加了导热垫303以与BBU空间201内的BBU 100接触。导热垫303可以包括任何类型的导热材料，诸如丙烯酸弹性体或类似材料，以辅助BBU 100与包括冷却框架202的BBU架210之间的热连接。在该示例中，导热垫303形成在架的表面上并沿着壁，其中BBU空间201由冷却框架202限定。BBU 100可以与由冷却框架202限定的任何数量的表面上的导热垫303完全接触。
例如，取决于BBU 100的大小和形状，BBU 100可以使金属壳104的下表面与BBU空间201内的架的上表面上的导热垫303接触。在该示例中，从BBU 100内的电池单元102生成的热量可以通过热胶103传导到金属壳104。来自金属壳104的热量可以被传导到导热垫303，进而传导到冷却框架200，并且最终通过在冷却框架202外循环的冷却液203(例如，水)而被传导到BBU架210外。
图4A示出根据一个实施例的具有冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402的BBU架400的一个架区或层的背侧。对于另一实施例，冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402可以位于前侧BBU架400上。对于一个实施例，冷却液或冷却剂供应管线可以被附接或连接到冷却剂供应端口401以供应冷却液或流体(例如水)，并且液体管线(例如水管线)可以被附接或连接到冷却剂返回端口402以从BBU架400抽取冷却液。对于该示例，冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402被配置在BBU架400的背侧上。对于其它示例，冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402可以被配置在BBU架400的侧面或前面上以接收例如冷却液管线，用于供应或抽取诸如水的冷却液。
对于一个实施例，冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402可以包括快速断开设备，例如包括公连接器或母连接器或盲配连接器的无滴漏连接器。用于冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402的连接器可以连接到外部液体供应和返回装置。BBU架400可以包括任何类型的机架级液体分配歧管、或到任何类型的液体源(例如水源)的液体供应和返回装置。例如，水可以通过冷却剂供应端口401供应到BBU架400，并且进入在BBU架400内循环的冷却框架的腔中。从BBU单元或模块传导到水的热量可以通过冷却剂返回端口402被抽取到BBU架400外。
图4B示出根据一个实施例的BBU架410的多个架区或层的背侧，BBU架410具有用于每个架区或层的冷却剂支持端口(212-A、212-B)和冷却剂返回端口(211-A、211-B)。参考图4B，在该示例中，示出BBU410的两个架或层的背侧，然而，BBU架410可以包括提供多个液体或流体通道的任何数量的架或层。冷却剂支持端口(212-A，212-B)和冷却剂返回端口(211-A，211-B)以与图4A中所示的冷却剂供应端口401和冷却剂返回端口402相同的方式配置和操作。
对于一个实施例，BBU架410内的每个架或层或BBU空间(独立于BBU架410内的其他架、层或BBU空间)接收和抽取液体或流体，例如水。每个架、层或BBU空间可以包括具有一个或多个循环冷却液(诸如水)的冷却框架的腔。对于其它实施例，冷却供应端口212-B和冷却返回端口211-B可以使用一对端口向图4B中所示的两个架或层供应和抽取水。同样，冷却供应端口212-A和冷却返回端口211-A可以使用一对端口供应和抽取图4B中所示的两个架或层的水。对于另一实施例，流体分配歧管设计可以被用于附接在BBU架上。歧管可以具有连接到外部回路的主流体供应和返回端口，并且歧管子端口可以将流体分配到多个架层。
图5示出根据一个实施例的显示冷却框架502内的冷却通道503的BBU架500。对于该示例，冷却框架502可以表示BBU架500的任一侧，例如BBU架500的背侧。在冷却框架502内包括任何数量的冷却片504以限定用于每个通道中的流体路径505的任何数量的冷却通道503。对于一个实施例，在BBU架500上提供用于冷却框架502的供应端口501，以将例如水的冷却液沿着流体路径505供应到冷却通道503。尽管未示出，但是返回端口也可以被添加到冷却框架502以从流体路径505抽取冷却液。
对于一个实施例，从供应端口501供应的冷却液或流体可以分布到冷却通道503并且遍及冷却通道503。冷却片504可以用于增强到冷却液或流体的热传导区。对于一个实施例，通道的数量、通道的大小、通道布置配置和通道的其它设计尺寸可以取决于针对使用的BBU单元或模块的类型以及由单元和模块提供的电力要实现的热传导效率。对于一个实施例，冷却框架502的表面可以直接或通过BBU架(例如BBU架200或BBU架210)上的导热垫(例如导热垫303)与BBU单元或模块(例如BBU单元100)接触。
图6示出根据一个实施例的具有填充有BBU模块601的冷却框架602的BBU架600。对于该示例，冷却框架602包括用于移动或循环冷却液或流体(例如水)的冷却通道603。参考图6，BBU架600包括用于三行BBU模块601的三个架。每个架或行可以容纳五个或多个BBU模块601，总共十五个或更多BBU模块601用于BBU架600。对于一个实施例，BBU架600也可以部分地被填充并且实际使用。行和BBU模块601的数量是示例性的，其中BBU架600可以具有任何数量的行和BBU模块601。在每个架内，导热垫(例如导热垫303)可以衬在BBU架600内，其与BBU模块601和冷却框架602接触。这样，BBU模块601热耦合到冷却框架602。
对于一个实施例，BBU模块601生成的热量可以传导到冷却框架602，然后通过一个或多个表面，例如BBU模块601的金属壳、导热垫和冷却框架602的表面传导到冷却通道603内的冷却液，然后传导到在冷却通道603中流动的冷却液。冷却通道603可以流过BBU架600的侧面中的任一个，包括顶侧、底侧、左侧和右侧，以及沿着架。对于一个实施例，在BBU架600的背侧上可以具有用于供应或抽取冷却液(例如水)的任何数量的支持端口或返回端口，以便将热量传导出BBU模块601、架600。
具有冷却框架的BBU模块示例
图7示出根据一个实施例的具有冷却框架702的BBU模块700。参考图7，对于一个实施例，BBU模块700包括被热胶703围绕的多个电池单元701。金属壳704围绕电池单元701和热胶。冷却框架702接触并围绕金属壳704。冷却框架702包括冷却腔，以移动和循环诸如水的冷却液。对于其它实施例，导热垫可以被布置在金属壳704和冷却框架702之间。
对于一个实施例，参考从电池单元701传导的热量“Q”，在图7中参考数字1至4示出用于Q的处理流程，在步骤1处，来自电池单元701的热量Q被传导到热胶703。在步骤2处，来自热胶703的热量Q被传导到金属壳704和/或还有导热垫。在步骤3处，热量Q从金属壳704传导到冷却框架702。在步骤4处，热量Q被传导出BBU模块700。对于一个实施例，通过使冷却框架702中的液体循环从冷却框架702离开到外部冷却源，热量Q从BBU模块700传导。
图8示出根据一个实施例的具有冷却框架802的BBU模块800，冷却框架802具有用于供应和抽取冷却液813的流体供应端口和流体返回端口(812、811)。对于该实施例，冷却框架802充当BBU模块800的壳体，而不需要具有围绕电池单元801和热胶803的金属壳。参考图8，由电池单元801生成的热量通过热胶803传导到移动或循环冷却液813的冷却框架802。
对于一个实施例，流体供应端口812将冷却液813(例如水)供应到冷却框架802。当水被电池单元801生成的热量加热时，经加热的水通过流体返回端口811被传送到冷却框架802外。这样，由电池单元801生成的热量被传导出BBU模块800而不需要需要冷却框架的BBU架。冷却框架802还可以包括任何数量的通道和片以使冷却液813在整个冷却框架802中移动。
图9示出根据一个实施例的填充有具有冷却框架852的BBU模块851的BBU架850。例如，每个BBU模块851都装入其自己的具有用于循环冷却液或流体(诸如水)的冷却通道853的冷却框架852中。参考图9，BBU架850包括三行用于具有其自己的冷却框架852的BBU模块851的三个架。在该示例中，每个架或行可以容纳五个BBU模块851，总共十五个BBU模块851用于BBU架850。在其他示例中，可以是任何数量的行和BBU模块851。尽管未示出，但是用于每个BBU模块851的每个冷却框架852可以具有供应端口和返回端口以供应和抽取冷却液或流体(诸如水)。
对于一个实施例，从BBU模块851生成的热量可以传导到其自身的冷却框架852，然后传导到冷却通道853内的冷却液。冷却通道853可以使冷却液围绕BBU模块移动并移出BBU模块外到达外部冷却源。供应和返回端口可以容易地被连接到BBU模块851和外部源以供应和抽取冷却流体。这样，与为BBU架设计冷却框架相反，可以为单独的BBU模块851设计冷却框架。
用于具有冷却框架的BBU架和BBU模块的热传导流动示例
图10示出根据一个实施例的用于具有冷却框架的BBU架的热传导流程图1000。流程图1000包括框1002到1012。在框1002处，将冷却液供应到备用电池单元(BBU)架的冷却框架。冷却液可以是诸如水的流体，并且通过BBU架上的供应端口供应到冷却框架。在框1004处，从电池单元生成的热量被传导到热胶。在框1006处，来自热胶的热量被传导到围绕电池单元的金属壳。在框1008处，来自金属壳的热量被传导到热垫。在框1010处，来自热垫的热量被传导到冷却框架中的液体，诸如水。在框1012处，从冷却框架抽取经加热的水。例如，可以通过BBU架上的返回端口将经加热的水抽出BBU架来抽取经加热的水。
图11示出根据一个实施例的用于具有冷却框架的BBU模块的热传导流程图1100。流程图1100包括块1102到1108。在框1102处，冷却液被供应到BBU模块的冷却框架。对于一个实施例，冷却框架是BBU模块的外壳的部分，并且冷却液可以使用冷却框架上的供应端口供应。在框1104处，将从BBU模块内的电池单元生成的热量传导到热胶。在框1106处，来自热胶的热量被传导到冷却框架中的冷却液。在框1108处，从冷却框架抽取冷却框架中的经加热的液体。例如，经加热的液体可以通过冷却框架上的返回端口被抽取。
图12是示出根据一个实施例的电子机架的示例的框图。电子机架900可以包括一个或多个服务器槽以分别容纳一个或多个服务器。每个服务器包括一个或多个信息技术(IT)组件(例如，处理器、存储器、存储设备、网络接口)。根据一个实施例，电子机架900包括但不限于CDU 901、机架管理单元(RMU)902(可选的)、BBU架950(其可包括如本文所述的一个或多个电池模块)以及一个或多个服务器刀片903A-903D(统称为服务器刀片903)。服务器刀片903可以分别从电子机架900的前端904或后端905***到服务器槽的阵列中。BBU架950可以***到电子机架900内的服务器槽903的任一个中。在一个实施例中，一个或多个BBU可以***到电子机架900内的服务器槽903的任一个中。
注意，尽管本文仅示出四个服务器刀片903A-903D，但是可以在电子机架900内维持更多或更少的服务器刀片。还应注意的是，CDU 901、RMU 902、BBU架950和服务器刀片903的具***置仅出于说明的目的而示出；CDU 901、RMU 902、BBU 90和服务器刀片903的其它布置或配置也可以被实现。注意，只要冷却风扇可以生成从前端到后端的气流，电子机架900可以对环境开放或部分地由机架容器容纳。BBU架950可以是上述BBU架设备中的任一个。
此外，风扇模块可以与服务器刀片903中的每个和BBU 90相关联。在本实施例中，风扇模块931A-931E，统称为风扇模块931，分别与服务器刀片903A-903D相关联。风扇模块931中的每个包括一个或多个冷却风扇。风扇模块931可以安装在服务器刀片903和BBU架950的后端上，以生成从前端904流动、流经服务器刀片903的空气间层、并且在电子机架900的后端905处离开的气流。在一个实施例中，风扇模块中的每个可以安装在服务器刀片903和BBU架950的后端上。例如，风扇模块(例如931E)可以将暖空气抽到BBU架950的电池模块的排气腔中，并将空气排出模块和BBU。在另一实施例中，一个或多个风扇模块可以被定位在机架900的前端904上。这样的前端风扇可以被配置为将空气推入到服务器刀片903和/或BBU架950中。
在一个实施例中，CDU 901主要包括热交换器911、液体泵912和泵控制器(未示出)以及一些其它组件，诸如贮液器、电源、监控传感器等。热交换器911可以是液-液热交换器。热交换器911包括具有入口和出口的第一回路，第一回路具有耦合到外部液体供应/返回管线931-932的第一对液体连接器以形成主回路。耦合到外部液体供应/返回管线931-932的连接器可以被布置或安装在电子机架900的后端905上。液体供应/返回管线931-932被耦合到一组房间歧管(room manifold)，房间歧管连接到外部排热***或外部冷却回路。此外，热交换器911还包括具有两个端口的第二回路，第二回路具有耦合到液体歧管925的第二对液体连接器以形成次回路，次回路可以包括将冷却液供应到服务器刀片903的供应歧管和将较暖液体返回到CDU 901的返回歧管。注意，CDU 901可以是任何种类的市售的CDU或定制的CDU。因此，CDU 901的细节将不在此处描述。
服务器刀片903中的每个可包括一个或多个IT组件(例如，中央处理单元或CPU、图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储设备)。每个IT组件可以执行数据处理任务，其中IT组件可以包括安装在存储设备中、加载到存储器中并且由一个或多个处理器执行以执行数据处理任务的软件。这些IT组件中的至少一些可以被附接到如上所述的任何冷却设备的底部。服务器刀片903可以包括耦合到一个或多个计算服务器(也称为计算节点，诸如CPU服务器和GPU服务器)的主机服务器(称为主机节点)。主机服务器(具有一个或多个CPU)通常通过网络(例如，因特网)与客户端接合，以接收对具体服务的请求，具体服务诸如存储服务(例如，诸如备份和/或恢复的基于云的存储服务)、执行应用以执行某些操作(例如，作为软件即服务或SaaS平台的一部分的图像处理、深度数据学习算法或建模等)。响应于请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的性能计算节点或计算服务器(具有一个或多个GPU)中的一个或多个。性能计算服务器执行实际任务，其可能在操作期间生成热量。
电子机架900还包括可选的RMU 902，其被配置为提供和管理供应服务器903、风扇模块931和CDU 901的电力。优化模块921和RMC 922可以与应用中的一些的控制器通信。RMU902可以耦合到PSU以管理PSU的功率消耗。PSU可以包括必要的电路(例如，交流(AC)到直流(DC)或DC到DC电源转换器、备用电池、变压器或调节器等)以向电子机架900的其余组件提供电力。
在一个实施例中，RMU 902包括优化模块921和机架管理控制器(RMC)922。RMC 922可以包括监视器以监视电子机架900内的各种组件的操作状态，诸如，例如计算节点903、CDU 901和风扇模块931。具体地，监视器从表示电子机架900的操作环境的各种传感器接收操作数据。例如，监测器可以接收表示处理器、冷却液和气流的温度的操作数据，操作数据可以经由各种温度传感器捕获和收集。监视器还可以接收表示由风扇模块931和液体泵912生成的风扇电力和泵电力的数据，电力可以与它们相应的速度成比例。这些操作数据被称为实时操作数据。注意，监视器可以实现为RMU 902内的分离的模块。
基于操作数据，优化模块921使用预定的优化函数或优化模型执行优化，以得出一组用于风扇模块931的最优风扇速度和用于液体泵912的最优泵速度，使得液体泵912和风扇模块931的总电力消耗达到最小，同时与液体泵912和风扇模块931的冷却风扇相关联的操作数据在它们相应的设计规范内。一旦确定了最优泵速度和最优风扇速度，RMC 922就基于最优泵速度和风扇速度配置液体泵912和风扇模块931的冷却风扇。
作为示例，基于最优泵速度，RMC 922与CDU 901的泵控制器通信以控制液体泵912的速度，这又控制被供应给液体歧管925的冷却液的液体流速，液体歧管925将被分配给服务器刀片903中的至少一些。因此，操作条件和对应的冷却设备性能被调节。类似地，基于最优风扇速度，RMC 922与风扇模块931中的每个通信以控制风扇模块931的每个冷却风扇的速度，这又控制风扇模块931的气流速率。注意，风扇模块931中的每个都可以使用其特定的最优风扇速度单独地控制，并且不同风扇模块和/或在相同风扇模块中的不同冷却风扇可以具有不同的最优风扇速度。
注意，服务器903的IT组件中的一些或全部(例如，903A、903B、903C和/或903D)可以经由使用散热器的空气冷却或者经由使用冷却板的液体冷却被附接到上述冷却设备中的任一个。一个服务器可以利用空气冷却，而另一服务器可以利用液体冷却。可替换地，服务器的一个IT组件可以利用空气冷却，而相同服务器的另一IT组件可以利用液体冷却。此外，这里未示出开关，该开关可以是空气冷却的或液体冷却的。
在前述说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施例描述了本公开的实施例和示例。但是很明显的是，在不脱离所附权利要求中阐述的本公开的更宽的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种电子机架的备用电池架，包括：
用作冷却框架的壳体，所述冷却框架包括外部容器和被所述外部容器包围的内部容器，其中所述内部容器包括一个或多个槽以接收能够从所述壳体的前端***的一个或多个备用电池单元(BBU)，所述BBU中的每个包括一个或多个电池单元；
冷却液循环区，所述冷却液循环区由所述外部容器和所述内部容器之间的空间限定，以接收冷却液并使所述冷却液围绕所述内部容器循环；以及
导热垫，所述导热垫被布置在所述内部容器的一个或多个内表面上，所述导热垫被配置为将热量从所述BBU中的至少一个传导到在所述内部容器和所述外部容器之间循环的所述冷却液。
2.如权利要求1所述的备用电池架，其中所述冷却框架包括一个或多个腔以使所述冷却液通过。
3.如权利要求2所述的备用电池架，还包括：
供应端口，用于将冷却液供应到所述冷却框架的所述一个或多个腔；以及
返回端口，用于将冷却液从所述冷却框架的所述一个或多个腔抽取到所述电池架外。
4.如权利要求1所述的备用电池架，其中所述冷却框架作为冷却板。
5.如权利要求1所述的备用电池架，其中所述冷却液包括水。
6.如权利要求5所述的备用电池架，其中BBU将热量传导到冷却框架中的被抽取到备用电池架外的流动水。
7.如权利要求5所述的备用电池架，其中来自BBU中的一个或多个单元的热量经由所述导热垫传导到所述冷却框架中的流动水。
8.如权利要求5所述的备用电池架，其中所述冷却框架中的所述流动水被抽取到所述冷却框架外。
9.一种备用电池单元(BBU)模块，包括：
多个电池单元；以及
冷却框架，所述冷却框架围绕所述多个电池单元并且被配置为循环冷却液，使得从所述电池单元生成的热量被传导到所述冷却框架中的所述冷却液。
10.如权利要求9所述的BBU模块，还包括：
围绕所述多个电池单元的热胶；以及
围绕所述多个电池单元和热胶的金属壳，其中所述金属壳热耦合到所述冷却框架。
11.如权利要求10所述的BBU，其中从所述多个电池单元生成的热量通过热胶和金属壳传导到所述冷却框架。
12.如权利要求9所述的BBU模块，还包括：
将所述冷却液供应到所述冷却框架的供应端口；以及
从所述冷却框架抽取所述冷却液的返回端口。
13.如权利要求9所述的BBU模块，其中所述冷却框架包括一个或多个移动所述冷却液的腔。
14.如权利要求9所述的BBU模块，其中所述冷却框架充当冷却板。
15.如权利要求9所述的BBU模块，其中所述冷却液包括水。
16.如权利要求15所述的BBU模块，从所述多个电池单元生成的热量被传导到所述冷却框架中的流动水。
17.如权利要求16所述的BBU模块，其中所述冷却框架中的所述流动水被抽取到所述冷却框架外。
18.如权利要求9所述的BBU模块，其中所述BBU模块堆叠在架中。
19.一种电子机架，包括：
多个服务器刀片，每个服务器刀片包括一个或多个服务器以提供数据处理服务；
电源单元，所述电源单元被耦合到所述服务器刀片以向所述服务器刀片提供电力；以及
如权利要求1-8中任一项所述的备用电池架，用于当所述电源单元不可用时向所述服务器刀片提供备用电力。
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