در سناریوهای بحرانی مانند مراکز داده و ایستگاه های پایه ارتباطی ، ایمنی ساختاری باتری های لیتیوم سوار شده رک به طور مستقیم با استمرار تأمین انرژی و پایداری عملکرد تجهیزات مرتبط است. سیستم حفاظت از ایمنی آن یک تقویت پیوند واحد نیست ، بلکه همکاری چند بعدی در انتخاب مواد ، طراحی ساختاری ، مکانیسم افزونگی و غیره از طریق کنترل کامل زنجیره ای "پاسخ نظارت بر پیشگیری" ، خطر فراری حرارتی به حداقل می رسد و یک سد ایمنی قابل اعتماد برای سناریوهای ذخیره انرژی با چگالی بالا ساخته می شود.
1 نوآوری مادی: اولین خط دفاع برای محافظت از ایمنی
بهینه سازی مواد درجه باتری خطرات ناشی از منبع را کاهش می دهد. سلولهای باتری با استفاده از شیمی فسفات آهن لیتیوم دارای دمای فراری حرارتی بیش از 500 درجه هستند که دو برابر باتری های لیتیوم سه قلو است و میزان گازهای سمی آزاد شده در هنگام احتراق 70 درصد کاهش می یابد. یک ماژول باتری 1U با نام تجاری خاص با استفاده از سلولهای فسفات لیتیوم آهن ، که فقط گرمایش محلی را در حین آزمایش سوراخ سوزن ، بدون شعله های باز یا انفجار نشان می داد ، گواهینامه عقب ماندگی شعله UL94 V-0 را پشت سر گذاشته است.
ماده پوسته قدرت و عایق را متعادل می کند. قاب قفسه از صفحه فولادی گالوانیزه با ضخامت 1.5 میلی متر و استحکام ضربه 15 کیلو گرم در متر ² ساخته شده است که می تواند در برابر فشار طولی 500N بدون تغییر شکل مقاومت کند. محفظه ماژول باتری از مواد PP اصلاح شده ساخته شده و با مهار شعله هیدروکسید آلومینیوم اضافه شده است ، با شاخص اکسیژن 32 ٪. در هنگام قرار گرفتن در معرض آتش ، یک لایه کربن شده برای جلوگیری از گسترش شعله های آتش تشکیل می شود. در طول آزمایش احتراق یک ماژول 3U خاص ، شعله پس از 30 ثانیه به تنهایی خاموش شد و هیچ شرایطی وجود نداشت که قطرات موجود در زیر مواد قابل احتراق را در زیر قرار دهند.
2 طراحی ساختاری: انزوای فیزیکی و کاهش فشار جهت دار
"جداسازی لانه زنبوری" از طرح ماژول به طور موثری انتشار حرارتی را مسدود می کند. هر ماژول باتری به طور مستقل در یک محفظه فلزی بسته بندی می شود و دیواره محفظه با یک لایه عایق فیبر سرامیکی پر می شود (هدایت حرارتی 0.03W/(M · K)). هنگامی که یک ماژول واحد فراری حرارتی را تجربه می کند ، گرما طی 1 ساعت به ماژول های مجاور انجام نمی شود. در تست شبیه سازی فراری حرارتی یک باتری نصب شده قفسه 20 کیلو وات ، فقط ماژول معیوب آسیب دیده است ، در حالی که 90 ٪ باقی مانده از ماژول ها عملکردی باقی مانده است.
سیستم تسکین فشار جهت دار مسیر تخلیه مواد خطرناک را کنترل می کند. قسمت بالای قفسه مجهز به یک کانال تسکین فشار با یک دیسک پشت سر هم است و فشار پشت سر هم روی 0.15 MPa تنظیم شده است. هنگامی که فشار داخلی از آستانه فراتر رود ، گاز و شعله های آتش از طریق یک مسیر از پیش تعیین شده به بالای کابینت تخلیه می شوند تا از صدمات اسپری جانبی به پرسنل یا تجهیزات جلوگیری شود. در یک مورد تصادف ایستگاه پایه ارتباطی ، این طرح منجر به تمام گازهای با درجه حرارت بالا تولید شده توسط فراری حرارتی از سقف اتاق رایانه تخلیه می شود ، در حالی که سرورها و تجهیزات ارتباطی زیر دست نخورده باقی مانده است.
3 مکانیسم نظارت و افزونگی هوشمند: ضمانت دوگانه دفاع پویا
شبکه سنسور توزیع شده به هشدار سطح میلی ثانیه دست می یابد. هر ماژول مجهز به سه سنسور دما (با دقت 0.5 درجه) و یک سنسور گاز است که می تواند غلظت گازهای مشخصه مانند CO و H را تشخیص دهد. داده ها از طریق اتوبوس CAN در زمان واقعی به BMS منتقل می شوند. هنگامی که افزایش دمای غیر طبیعی (بیش از 45 درجه) یا غلظت بیش از حد گاز تشخیص داده می شود ، سیستم بلافاصله زنگ شنیدنی و بصری را ایجاد می کند و اطلاعات هشدار دهنده را از طریق ماژول 4G فشار می دهد ، با تأخیر پاسخ کمتر از 100ms
منبع تغذیه مدار دوگانه و ماژول های پشتیبان باعث افزایش مقاومت سیستم می شود. باتری لیتیوم نصب شده رک ، یک طرح خروجی دوگانه A/B را اتخاذ می کند ، که در صورت خرابی کانال واحد ، به طور خودکار به کانال دیگری تغییر می یابد ، با زمان تعویض کمتر از 5ms. در سناریوهای مهم ، ماژول های اضافی N +1 قابل تنظیم است. هنگامی که ماژول کار با شکست مواجه شد ، ماژول پشتیبان یکپارچه برای اطمینان از منبع تغذیه بدون وقفه متصل می شود. آزمون واقعی یک مرکز داده های مالی نشان می دهد که این طراحی اضافی به یک سیستم در دسترس 99.999 ٪ دست می یابد ، با متوسط خرابی سالانه در 5 دقیقه کنترل می شود.
سیستم ایمنی ساختاری باتری های لیتیوم نصب شده رک ، تفکر منظم "ساخت سخت افزار یک خط دفاعی جامد ، نظارت بر پویا نرم افزار و ضمانت پشتیبان گیری اضافی" را نشان می دهد. با بهبود مداوم چگالی ذخیره انرژی ، این محافظت چند بعدی به سمت جهت هوشمندانه تر تکامل می یابد - با پیش بینی خطر فراری حرارتی از طریق الگوریتم های هوش مصنوعی ، همراه با فن آوری های دفاعی فعال مانند تسکین فشار تطبیقی و آتش سوزی اتوماتیک ، ذخیره انرژی با چگالی بالا و ایمنی مطلق از تناقض به امنیت دیجیتالی می پردازد و از انرژی جامد استفاده می کند.