OCP 架構驅動電池備份單元 BBU 需求

資料中心問題引起的任何中斷都可能造成重大收入損失並損害營運商的聲譽, 確保高正常運作時間可以確保更多收入, 這很大程度上取決於內部擁有可靠的電氣和冷卻系統. 根據預期停機時間和冗餘來評估資料中心有下以下四個評級等級. 「三級」資料中心 (及同等標準) 是全球最常見的大型設施, 並且始終需要 IT 設備的備用電源冗餘. 

我們使用 "N", "N+1" 或 "2N" 等術語. 例如, 如果一個資料中心需要 10 台 UPS, N+1 意味著總共購買 11 台 (10 台可用+ 1 台冗餘), 而 2N 則需要購買 20 台 UPS. 三級設施必須 "同時可維護", 通常要求變壓器和發電機等組件實現 N+1 冗餘, 配電組件實現 2N 冗餘. 評級為四的資料中心不太常見, 並且必須具有 "容錯性" 通常用於關鍵任務或政府資料中心設施.

在 OCP (開放式運算專案) 架構中, 中央電源架 (power shelf) 負責將整個機架的交流電轉換為直流電, 而不是使用垂直機架內 PDU (配電單元) 向每台伺服器提供交流電 (每台伺服器都有自己的整流器將交流電轉換為直流電) 並透過母線 (busbar) 為伺服器提供直流電源, 電源架通常是模組化的.

電源架還可以整合 BBU, 其中鋰離子電池可支援幾分鐘的負載, 充當 "機架內 UPS", 從而無需任何中央 UPS. 透過繞過中央 UPS, 電池的直流電源可以直接為 IT 設備供電, 從而提高了效率. 這還有一個好處, 可以將資料中心所需的總電池容量減少一半, 因為不再需要同時使用 A 側和 B 側 UPS, 而僅使用單一機架內電池作為備援.

隨著技術的進步, 數據中心逐漸轉向 48v 系統, 因為它比傳統的 12v 系統更加節能. 48v 伺服器機架在很多方面都更出色, 例如散熱, 尺寸和成本. Google 在 48V 電源架構的廣泛採用中發揮了關鍵作用, 透過開放運算專案 (OCP) 為標準化 48V 系統的開發做出了貢獻, 如今, 48V 電源架構正成為超大規模資料中心的標準.

BBU (battery backup unit) 就是電池備份單元, 它為系統提供了一個重要的備份功能. 當電力中斷或不足時, BBU 能確保系統有足夠的時間來保存重要數據, 並將操作轉移到其他伺服器. 現代 BBU 通常需要: 1) 快速充電, 以支持模式轉換. 2) 高功率密度, 以便在更小的空間內提供更大的功率. 3) 高效率, 以便延長電池備用時間.

BBU 主體為電池模組, 用於主電故障時的短時間供電, 保證數據的完整性. 以往 OCP 的大多數設備是分布式應用, 對於 BBU 的需求並不大, 因為 OpenEdge 的應用, OCP 出現了 BBU 的需求. 適合做 BBU 的有三種:  NMC, NCA, LFP, 電芯形態有 18650, 26650 和 21700.

解決方案包含用於專用於充電和放電操作的單電路的雙向電源轉換器, 電池管理系統 (BMS) 裝置, 板載設計系統主機微控制器以及韌體和 GUI 支持. BBU模組還需要具有用於電池充放電演算法, 保護, 控制訊號和通訊介面的 BMS. BMS 也負責建立電池平衡電路, 使電池組上的電池電壓保持在 ±1% (0.1 V) 之內.

為了與 OCP 對電源機架基礎設施的定義保持一致, 並與行業領導者密切合作, Molex 開發了用於配電的 ORV3 連接解決方​​案, 可以平衡空間, 散熱和電源效率要求, 並且可以隨著容量增長而靈活地進行擴展. 1) OCP ORV3 Molex 模式 48 V 母排, 2) OCP ORV3 電源框. 3)BBU 中的 OCP ORV3 電源框. 4) OCP ORV3 Molex IT 設備輸入連接器.

BBU 模組和 BBU 機架, 以容納和示範符合 OCP ORV3 BBU 模組和機架機械規格的參考設計,  BBU 架包括用於 BBU 模組的 6 (5+1) 個插槽, 單一 BBU 架可根據需要提供高達 18 kW 的備用電源. 由於電流, 銅損和電源母線尺寸較低, 48 V 伺服器機架在功耗和散熱, 尺寸和成本方面比 12 V 伺服器機架更有效率.

全球 BBU  市場大型製造商有 Eaton, Vertiv, Schneider Electric, Tripp Lite, 台達電, ABB Ltd.等. 台灣的 OCP＋Blackwell 的概念股有 台達電 (主要為電源及零組件), 光寶科(光電/電源供應器/機殼/影像等), 貿聯(連接器), 勤誠 (伺服器機殼), 川湖 (伺服器滑軌), 南俊 (伺服器滑軌) 等.