TR202017448A2 - INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM - Google Patents

INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
TR202017448A2
TR202017448A2 TR2020/17448A TR202017448A TR202017448A2 TR 202017448 A2 TR202017448 A2 TR 202017448A2 TR 2020/17448 A TR2020/17448 A TR 2020/17448A TR 202017448 A TR202017448 A TR 202017448A TR 202017448 A2 TR202017448 A2 TR 202017448A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
battery
energy
electricity
module
lithium ion
Prior art date
Application number
TR2020/17448A
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Kaya Yusuf
Original Assignee
Batron Enerji A S
Batron Enerji̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Batron Enerji A S, Batron Enerji̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ filed Critical Batron Enerji A S
Priority to TR2020/17448A priority Critical patent/TR202017448A2/en
Publication of TR202017448A2 publication Critical patent/TR202017448A2/en

Links

Abstract

Buluş; akıllı lityum iyon kesintisiz güç kaynağı ve depolama sistemi olup özelliği; temel olarak şebeke enerjisi var iken elektriğin içerisinden geçtiği ve regüle edildiği en az bir şebeke inverter modülü (2), güç kaynağı olarak kullanılan en az bir batarya (1), bahsi geçen bu bataryayı şarj eden en az bir şarj cihazı (2.1), doğada bulunan tüm yenilenebilir enerji kaynaklarından gelen enerjiyi kullanmak için en az bir yenilenebilir enerji girişi (3), buluşu besleyecek şebeke elektriğinin girişini sağlayan en az bir 220V AC girişi (4), bataryadan çıkan DC elektriği AC elektriğe dönüştüren en az bir DC-AC dönüştürücüsü (2.2), elektrik kesinti anlarında çıkış AC işaretinin kesilmesini önleyen en az bir anahtarlama modülü (2.3), 220V elektriğin çevresel cihazlara verildiği en az bir 220V AC çıkışı (5), uzaktan erişim ve kontrol yapmayı sağlayan en az bir IOT (nesnelerin interneti) modülü (9), bahsi geçen bu modülün enerji ihtiyacını besleyen en az bir IOT modülü besleme adaptörü (6), şebeke varlığını algılayarak bataryanın (1) sürekli tam şarjda tutulmasını sağlayan en az bir inverter/batarya entegrasyon devresi (7), sistemin çalışması, bütün alt birimlerin birbirleri arasında uyumlu çalışabilmesi için gerekli en az bir yazılım (8), bataryanın istenilen şartlarda ve şekilde çalışmasını sağlayan en az bir batarya yönetim sistemi (1.1), bu bataryanın enerji ve depolama ihtiyacını sağlayan en az bir lityum iyon batarya hücresi (1.2), buluşun internet bağlantısı üzerinden bağlanarak uzaktan erişime veritabanı olarak görev yapan en az bir bulut teknolojisi (10) içermesidir.Meet; It is an intelligent lithium ion uninterruptible power supply and storage system; basically, at least one network inverter module (2) through which electricity passes and regulated when there is grid energy, at least one battery (1) used as power source, at least one charger (2.1) that charges this battery, in nature At least one renewable energy input (3) to use the energy from all renewable energy sources available, at least one 220V AC input (4) that provides the input of the mains electricity to feed the invention, at least one DC-AC converter that converts the DC electricity from the battery into AC electricity ( 2.2), at least one switching module (2.3) that prevents the output AC signal to be cut during power outages, at least one 220V AC output (5) where 220V electricity is supplied to peripheral devices, at least one IOT (Internet of Things) module that enables remote access and control (9), at least one IOT module supply adapter (6) that feeds the energy requirement of this module, and at least one that enables the battery (1) to be kept in full charge by detecting the presence of the network. an inverter / battery integration circuit (7), at least one software (8) necessary for the operation of the system, all sub-units to work in harmony with each other, at least one battery management system (1.1) that enables the battery to operate in the desired conditions and manner, and at least one lithium ion battery cell (1.2) that provides the storage need, and at least one cloud technology (10) that functions as a remote access database by connecting over the internet connection of the invention.

Description

TARIFNAME AKILLI LITYUM IYON KESINTISIZ GÜÇ KAYNAGI VE DEPOLAMA SISTEMI Teknik Alan Bulus; çogunlukla elektrik kesintilerinde kullanilan akilli kesintisiz güç kaynaklari ile Bulus, özellikle; lityum iyon batarya teknolojisine sahip internet ile uzaktan erisime imkan saglayan yenilenebilir enerji kaynaklarini verimli kullanabilen akilli enerji depolama sistemi ile ilgilidir. Bulus; sebeke enerjisi olan veya olmayan yerlerde kesintisiz ve bagimsiz akilli enerji depolama sistemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Günümüz teknolojisinde mevcut durumda elektrigin kesilmesi durumunda cihazlar ani yük degisimlerinden dolayi bozulabilmekte, kritik cihazlar enerjisiz kalabilmektedir. Hatta bazi cihazlar elektrik kesintilerinde güç kaynaklari devreye girdiklerinde yeniden açilana tekrar çalismaya devam etmemektedir. Ayrica, enerjinin yönetimi bakimindan bir özellik sunmayip sadece enerji kesildiginde devreye girmektedir. Günes paneli, rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarindan faydalanmaya imkan tanimamaktadir. Geleneksel kursun asit ve jel tipi akülere basit inverterler baglanarak enerji kesintilerinde devreye girmeleri beklenmektedir. Kesintisiz güç kaynagi olarak tanimlanan söz konusu geleneksel kesintisiz güç kaynaklari sadece baglandigi cihazin enerjisini saglamaktadir. Bu enerji ise yaklasik 15-20 dakika gibi kisa bir süre için tasarlanmislardir. Ayrica, verimi düsük, eski teknoloji olan kursun asit ve jel akülerin kullanim ömrünü kisa sürede tamamlamasindan dolayi siklikla degistirilmesi gerekmektedir. Bahsi geçen aküler, gerek agirliklari bakimindan gerek ise kapladiklari hacim bakimindan güç kaynaklarinin büyük tasarlanmasina neden olmaktadir. Mevcut durumda genel olarak yenilenebilir enerji kaynaklarindan faydalanilamamakta veya yenilenebilir enerjiyi çok düsük verim ile kullanmaktadirlar. Bu sistemlere internet üzerinden uzaktan erisim imkani olmayip ariza ve bakim durumunda yetkili personelin fiziki ulasimi beklenmektedir. karsilasilmistir. Mevcut dokümanin özet kisminda "Bu bulus; bilinen kesintisiz güç kaynaklarinin elektrik tasarrufu saglayan modeli ile ilgilidir. Kesintisiz güç kaynagi modunda sistemde bulunan kontrol birimi sayesinde akünün dolu olmasi halinde sistemin istenilen saatlerde sebeke baglantisini keserek ve sadece belirli zaman dilimlerinde kesintisiz güç kaynagi hizmeti vererek gereksiz elektrik sarfiyati önlenmektedir. Sadece güç kaynagi modunda ise kullanicinin istedigi saatlerde elektrik enerjisini depolanmakta ve kullanicinin belirleyecegi zamanlarda depolanmis elektrik enerjisini kullaniciya sunmaktadir. Depolanan elektrik enerjisinin yeterli gelmedigi durumlarin olmasi halinde sistem sebeke baglantisini saglayarak kullanicinin sebekeden elektrik kullanmasini da saglayabilmektedir." ifadelerine yer verilmektedir. Bahsi geçen bulusta geleneksel kesintisiz güç kaynaklarina (UPS) kiyasla gelistirilen ürünün zaman planlamasina sahip oldugu sebekeden ve aküden besleme saatlerinin programlanabildiginden bahsedilmistir. Özelligin eklendigi cihazlar halen kursun esasli aküleri kullanmaktadir. Kursun esasli aküler anlik yük artislarinda ihtiyaca cevap verememekte, gerilimleri hizla düsmektedir. Diger taraftan kursun esasli aküler uzun süreli yük besleme için üretilmemislerdir. 200-300 çevrim gibi kisa bir ömre sahiptirler. Degistirilme periyotlari oldukça kisa oldugundan maliyetleri yüksektir. Aküler, çevrim sayilarina bagli olarak 1-2 yil içerisinde yenileri ile degistirilmek zorundadirlar. Bulusta bahsedilen UPS, kursun tabanli akü içermesi ve bu akülerin paralel kullanilmasinin verimli olmasi sebebiyle düsük depolama enerjisine sahip olmaktadir. Depolama enerjisi düsük olan UPS sadece bilgisayar veya kritik öneme sahip bir cihaz beslemesinde kullanilmaktadir. Komple bir evin, is yerinin veya bir tesisin güç kaynagi olarak çalisamamaktadir. Dolayisi ile zaman programlamasi ile çalismasi bir avantaj saglamamaktadir. Bulusta bahsedilen programlamanin cihaz üzerinde yapildigi varsayilmaktadir. Kullanici tarafindan UPS' e müdahale edilmesi ve erisilmesi istenen bir durum degildir. Cihaz üzerinde yapilan programlama erisim ve kullanim ergonomisi bakimindan tercih edilen bir durum degildir. Kursun esasli aküler ile üretilen UPS' ler bagli olduklari sistemi ancak 20-30 dakika beslemek amaçli kullanilmaktadirlar. Elektrik kesintilerinde veri kaybinin olmamasi ve sistemin güvenle kapatilmasina zaman taninmasi amaci ile kullanilmaktadirlar. UPS" in enerji tasarrufu amaci ile kullanilmasi ve özellikler eklenmesi mevcut depolama özelliklerini degistirmeden mümkün olmamaktadir. Bulusumuzda mevcut UPS' lere kiyasla en önemli özellik kursun tabanli aküler yerine sekiz kata kadar daha uzun ömürlü Iityum iyon batarya bloklarinin kullanilmasidir. Lityum iyon bataryalar, mevcut kursun asit akülerin takribi %30' u agirlikta ve %40' i hacimdedir. 8-10 yil arasinda bir kullanim ömrüne sahiptirler. Bakim gerektirmezler. Lityum iyon piller ile üretilen UPS' lerin tasinmasi oldukça kolaydir. Lityum iyon bataryalarinin ilk yatirimi pahali olmakla birlikte uzun kullanim ömürleri dikkate alindiginda çok daha uygun maliyete gelmektedirler. Uzun ömürleri ile akü degisimi ve baglanti isi yükü önemli ölçüde azalmaktadir. Lityum iyon aküler, Iityum iyon pil hücrelerinden olusturulduklarindan gelismis yönetim elektronik devreleri ile istenilen kapasitede, gerilimde, boyutta ve hacimde üretilebilmektedirler. Istenilen elektriksel ve fiziksel konfigürasyonun yapilabilmesi Iityum iyon bataryalarin bilgisayar, televizyon gibi küçük sistemlerden konut, isyeri, fabrika ve hastane gibi büyük yapilara kadar her yerde kullanilmasina imkân tanimaktadir. Dogru hesaplama ve montaj ile istenilen yükün istenilen süre çalistirilmasi mümkün olmaktadir. Bulusumuzda gelismis bir batarya yönetim sistemine ve nesnelerin interneti adi verilen uzaktan erisim teknolojisine sahiptir. Bulusumuzun sisteminde, çalisma profili; cihaza fiziki olarak ulasmaya gerek kalmadan akilli telefon ve tablet gibi cihazlarla ayarlanabilmektedir. Bahsi geçen sistemin kullanilacagi yerin enerji ihtiyaci hesaplanarak üretilmekte, komple ortamin enerjisini saglanmakta, programlama ile de istenilen saatlerde bataryadan, istenilen saatlerde sebeke ve günes/rüzgâr enerjisinden besleme yapilmaktadir. Ayrica, enerji verimliligi esasina dayanarak yenilenebilir enerjiyi en üst seviyede kullanmaktadir. lOT (nesnelerin interneti) sistemi sayesinde sistem uzaktan programlanabilmekte, izlenebilmekte ve açma/kapama gibi islemleri kontrol edilebilmektedir. Sisteme özellik eklenmesi bu sayede oldukça kolaylasmaktadir. Lityum iyon bataryalar; sistemin ve ortamin (konutlar, isyerleri, ofisler, hastaneler, poliklinikler, askeri birlikler, karakollar, kalekollar, yatlar, tekneler, karavanlar, fabrikalar v.b) güç ve enerji ihtiyaci hesaplanarak üretildiklerinden istenilen süre kadar istenilen gücü verebilirler. 20-30 dakika gibi bir sinirlama söz konusu degildir. Ayrica, sebeke enerjisinin kullanilmasi istenmiyorsa veya sebekeye erisim mümkün degil ise bir ortamin bütün enerji ihtiyaci Iityum iyon akülerden ve yenilenebilir enerjiden saglanacak sekilde konfigürasyon yapilabilir. Enerjinin yeterli gelmedigi durumda depolama kapasitesinin artirilmasi oldukça kolaydir. Literatürde karsilasilan bir baska doküman ise TR B) 2011/0417? numarali patent basvurusudur. Ilgili dokümanin özet kisminda "Enerji sebekesine bagli olan enerji yükseltme araçlarini ve bir AC çikti gerilimini üretebilen dönüstürme aracini, anahtarlama araci araciligiyla söz edilen enerji yükseltme aracina baglanabilir olan batarya kaynak aracini içeren UPS birimi, bunun özgün özelligi sonuç olarak söz edilen dönüstürme aracina bagli olan enerji yükseltme aracina bagli olan en az bir ek enerji kaynagini içermesidir, söz edilen ek enerji saglama kaynagi söz edilen ek enerji saglama kaynaginin söz edilen enerji yükseltme aracinda önceden ayarlanan bir birinci enerji esigine ulasildigi zaman, söz edilen ek enerji saglama kaynagi söz edilen UPS biriminin ters yönlü yüklerine enerji verebilir, söz edilen ek enerji kaynagi söz edilen enerji sebekesi ya da söz edilen bataryayla bütünlestirilebilir." ifadelerine yer verilmektedir. Bahsi geçen uygulamada, sistemde verimi düsük, agir ve hacimsel olarak büyük kursun tabanli akülerin kullanimina göre çalisma profili olusturulmustur. Ayrica, ek besleme olarak sadece solar (günes enerjisi) tanimlanmistir. Bulusumuzda lityum iyon teknolojisi kullanilmaktadir. Bununla birlikte her kimyada batarya baglanmasi mümkündür. Ek besleme olarak sadece solar (günes enerjisi) degil; rüzgar enerjisi, dalga enerjisi veya diger yenilenebilir enerji türlerinin sisteme baglanmasi mümkündür. Lityum iyon teknolojisi ile sistem verimliligi yüksek, batarya degistirme periyodu oldukça uzundur. Bulusun Amaci Bulus, mevcut durumlardan esinlenerek olusturulup yukarida belirtilen olumsuzluklari çözmeyi amaçlamaktadir. Bulusun ama amaci, mevcut dezavantajlari ortadan kaldiran yeni bir akilli Iityum iyon kesintisiz güç kaynagi ve depolama sistemi ortaya koymaktir. Bulusun diger amaci, kursun tabanli aküler yerine Iityum iyon batarya bloklarinin kullanilarak sekiz kata kadar daha uzun ömürlü bir cihaz ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, Iityum iyon pil hücrelerinden olusturulduklarindan gelismis yönetim elektronik devreleri ile istenilen kapasitede, gerilimde, boyutta ve hacimde üretilebilen bir cihaz ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, nesnelerin interneti (lOT) teknolojisini kullanarak uzaktan erisim ile çalisma profili ayarlamasi yapilabilen bir cihaz ortaya koymaktir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1: Bulus konusu "akilli Iityum iyon kesintisiz güç kaynagi ve depolama sistemi" nin akis diyagraminin temsili resmidir. Resimlerde Referans Numaralari Ile Gösterilen Parçalarin Açiklanmasi 1. Batarya sistemi 1.1 Batarya yönetim sistemi 1.2 Lityum iyon batarya 2. Inverter 2.1 Sarj cihazi 2.2 DC-AC dönüstürücü 2.3 Anahtarlama modülü 4. 220V AC girisi 220V AC çikisi Inverter/batarya entegrasyon devresi Yazilim 413395199" 0. Bulut teknolojisi Bulusun Detayli Açiklanmasi Bu detayli açiklamada, bulusa konu olan akilli Iityum iyon kesintisiz güç kaynagi ve depolama sisteminin tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmaktadir. Sekil 1'de akis diyagraminin görüldügü üzere bulus, akilli Iityum iyon kesintisiz güç kaynagi ve depolama sistemi ile ilgilidir. Bulus konusu akilli Iityum iyon kesintisiz güç kaynagi ve depolama sistemi; temel olarak. kesintisiz güç kaynaklarinin bütün fonksiyonlarina ek olarak son ve en verimli depolama teknolojisi olan Iityum iyon tabanli piller kullanilmaktadir. Geleneksel kursun tabanli akülere kiyasla sekiz kata kadar daha uzun ömür ile hizmet verebilmektedir. Bes kata kadar daha düsük agirlikta ve hacimde üretilebilmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarindan en yüksek verimde faydalanmaktadir. Lityum iyon pillerin özelligi olarak cihaz içerisinde batarya yönetim sistemi (BMS) bulunmaktadir. BMS, bataryanin anlik ve sürekli durumu ile detayli bilgiyi tutmakta, kaydetmekte ve iletmektedir. Bataryanin sarj durumu, kaç defa sarj/desarj oldugu, sicaklik, gerilim, anlik akim ve ortalama akim, batarya saglik durumu bu bilgilerden bazilaridir. Bu bilgilerin tamami Wi-Fi, Bluetooth, R8232, RS485 vb. protokoller ile uzak noktalara iletilebilmektedir. Sistemin açilmasi kapanmasi tamamen otomasyon yöntemi olmaktadir. Yenilenebilir enerji ve sebeke arasinda önceliklendirme yapilabilmekte, enerjisi yüksek olan kaynagi kullanarak haneyi besleyebilmekte ve bataryasini sarj edebilmektedir. Sistem sebeke enerjisinin kesintilerinde bataryada bir miktar enerjiyi rezerve edebilmekte, sistemin acil çalisma gereksinimlerinde bu enerjiyi kullandirmaktadir veya sistemin tekrar baslatilabilmesinde emniyet için kullanabilmektedir. Yenilenebilir enerji veya sebeke enerjisinden en az bir tanesinin varliginda bataryayi tam sarjli tutmaktadir. Mobil uygulama ile sistem uzaktan izlenebilmekte ve kontrol edilebilmektedir. Batarya ve diger enerji kaynaklarinin zamana ve enerji ihtiyacina göre kullanilmasi planlanabilmektedir. Sebeke enerjisi, yenilenebilir enerji ve batarya arasinda anahtarlamalar çok hizli olmakta, çalismakta olan cihazlar kapanmadan çalismalarini sürdürmektedirler. Uzaktan erisim ile elde edilen bilgiler bulut sisteminde muhafaza edilmekte, grafiksel gösterim ile anlasilabilirligi artirilmaktadir. Bulus; asagidaki parçalarin bir araya gelmesi ile olusmaktadir; 1. Lityum iyon batarya (1): 48V 2kWh lityum iyon batarya olarak tanimlanabilmektedir. Lityum iyon pil hücrelerinden (1.2) olusturulmaktadir. Bir batarya 3Kw degerinde çikis üretebilmekte, Zeaatten kisa sürede sarj olabilmektedir. Farkli geometrilerde birlestirilebilmektedir. Seri ve paralel baglantilar ile gerilim seviyesi ve akim kapasitesi ayarlanabilmektedir. Pillerin birlestirilmesinde isi olusturmayan punta kaynak yöntemi kullanilmaktadir. 2. Batarya Yönetim Sistemi (BMS) (1.1): Bulusun bu parçasi sayesinde dis çevresel eleman ve cihazlar ile haberlesebilmekte, gelen komutlari isleyebilmekte ve durumu hakkinda bilgi iletebilmektedir. Bataryanin (1) belirtilen güvenlik degerlerinin disina çikmasi durumunda emniyet için girisleri (3), (4) ve çikisi (5) keserek çalismayi durdurmaktadir. 3. Lityum iyon pil hücreleri (1.2): Bataryayi(1) olusturan pil hücreleri olarak kullanilmaktadir. (1) sarj etmektedir. CC/CV olarak tanimlanan Sabit Akim / Sabit Gerilim sarj profilini kullanmaktadir. 220V AC girise sahiptir. . DC-AC dönüstürücü (2.2): 48V lityum iyon bataryadan (1) aldigi beslemeyi sebeke enerjisi olan 220V AC tam sinüs isarete çevirmektedir. Elektrik kesilmedigi durumda sebeke girisini (4) besleme olarak kullanmakta, elektrik kesilmesi durumunda bataryadan 220V AC (5) üretmektedir. 6. Anahtarlama modülü (2.3): DC-AC dönüstürücünün (2.2) ve sebekenin 220V AC girisleri (4) ve çikislari (5) arasinda anahtarlama yapmaktadir. Anahtarlama, elektrigin kesilme ve geri gelme aninda gerçeklesmektedir. 7. Yenilenebilir enerji girisi (3): Dogada bulunan yenilenebilir enerji kaynaklarindan gelen enerjiyi kullanmak için gerekli olan giris birimidir. 8. 220V AC girisi (4): Bulusun ihtiyaci olan elektrigin sebekeden çekilerek kullanilmasini saglayan giris birimidir. 9. 220V AC çikisi (5): Elektrigin kesilmesi ile depo edilen elektrik, elektrik ihtiyaci bulunan yere iletilmesini saglayan çikis birimidir. . IOT Besleme Adaptörü (6): lOT sisteminin (9) ihtiyaç duydugu 24V beslemeyi saglamaktadir. 11. Inverter/Batarya Entegrasyon Devresi (7): Elektrik kesildiginde sebek enerjisi yerine geçen 220V AC bulusa konu cihazdan saglanmaktadir. Bu süreçte batarya (1) kullanilmaktadir. Entegrasyon devresi (7), batarya (1) kullanimi süresince bataryada kalan sarj seviyesini ve gerilimleri kontrol etmektedir. Elektrik kesintisi halen sürüyorsa ve batarya tam desarja yaklasmissa %10 seviyesinde bir sarj durumunu acil durumlar rezerve ederek cihazi kapatmaktadir. Elektrik kesintisinin son bulmasi ile entegrasyon modülü (7) sebeke varligini algilamakta ve cihazi tekrar açmaktadir. Cihaz hem besledigi cihazlara enerji iletmekte hem de bataryayi (1) tekrar sarj etmektedir. 12. Yazilim (8): Entegrasyon devresinde (7) ve IOT modüllerinde (9) "C" tabanli yazilim çalismaktadir. Ayni zamanda BMS' ye yüklenen yazilim ile batarya kullanim sartlari ve koruma degerleri belirlenmektedir. 13. IOT (Internet Of Things I Nesnelerin Interneti) Modülü (9): Batarya (1) BMS' inden (1.1) aldigi verileri mevcut Wi-Fi veya SIM kartli modem sayesinde bulut sistemine (10) iletmekte ve kaydetmektedir. Gerektiginde buluttan (10) tekrar veri çekebilmektedir. Mobil uygulama ile entegre çalismakta, cihazin bulut üzerinden, uzaktan açilip kapatilabilmesini saglamakta, degisen durumlar için kullaniciyi bildirimler ile uyarabilmektedir. 14. Bulut Sistemi (10): Verilerin güvenle muhafaza edilmesini saglamaktadir. Kaydedilen verilerin grafiksel gösterimi ile anlasilir veri sekli üretmektedir. Her zaman ve her konumdan bilgiye erisimi mümkün kilmaktadir. Bulusun çalisma yöntemi su sekildedir; sebeke enerjisi var iken sebeke Inverter modülünden (2) geçmekte ve regüle edilmektedir. Çevresel cihazlar sebeke enerjisi ile beslenmekte ve batarya (1) sarj cihazi (2.1) ile sarj edilmektedir. Sisteme yenilenebilir enerji girisi (3) yapilmis ise kullanimda öncelik yenilenebilir enerjide olmaktadir. Elektrik kesilmesi durumunda yenilenebilir enerji, eger yeterli degil ise lityum iyon batarya (1) kullanima alinmaktadir. Bataryadan (1) çikis DC olmakta, bu DC çikis; DC-AC dönüstürücü' de (2.2) AC'ye çevrilmektedir. Sebekeden gelen AC isaret ile DC-AC Dönüstürücüden (2.2) gelen AC isaret, anahtarlama modülüne (2.3) girmektedir. Anahtarlama modülü (2.3) elektrik kesinti anlarinda çikis AC isaretinin kesilmesini önlemektedir. IOT modülü besleme adaptörü (6); lOT modüllerin (9) ihtiyaç duydugu 24V DC beslemeyi saglamaktadir. Inverter/batarya entegrasyon devresi (7), sebeke varligini algilayarak bataryanin (1) sürekli tam sarjda tutulmasini saglamaktadir. Elektrik kesintilerinde sistem, bataryadan (1) beslenmekte ise bataryanin (1) tam olarak desarj olmasini önlemekte yeniden baslama için bir miktar enerjiyi rezerve etmektedir. Batarya (1) bu seviyeye kadar desarj oldu ise sistemi kapatmakta ve sebeke enerjisinin tekrar gelmesini beklemektedir. Tekrar gelen sebeke enerjisi ile batarya çikislarini (5) açmakta ve sistemin tekrar çalismaya baslamasini ve bataryanin (1) tekrar sarj olmasini saglamaktadir. Bu islemler inverter/batarya entegrasyon devresi (7) ve IOT modülüne (9) yüklenen yazilim (8) ile gerçeklesmektedir. lOT modülü (9), batarya yönetim sisteminden (1.1) anlik verileri okuyarak baglandigi Wi-Fi agi üzerinden bulut teknolojisi (10) hafizasina yazmakta ve bu sayede her veriye her an her yerden ulasmak (uzak baglanti) mümkün olmaktadir. Sicaklik, batarya gerilimi, sebeke enerjisi varligi, batarya sarj durumu ve batarya saglik durumu bu verilerden sadece bir kaçidir. Ayni zamanda bulut teknolojisi (10) üzerinden sisteme müdahale de edilebilmektedir. Mobil uygulama üzerinden buluta (10) erisim saglanabilmekte, sistemin çalismasi programlanabilmekte, çalisacagi, kapanacagi zaman dilimleri belirlenebilmekte, sistem dogrudan açilip ve kapatilabilmektedir. TR DESCRIPTION SMART LITHIUM ION UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM Technical Field Invention; With its smart uninterruptible power supplies, which are mostly used in power outages, Bulus, especially; It is about a smart energy storage system that has lithium-ion battery technology, allows remote access via the internet, and can use renewable energy resources efficiently. Meet; It is about an uninterrupted and independent smart energy storage system in places with or without grid energy. State of the Art In today's technology, in the event of a power outage, devices may malfunction due to sudden load changes, and critical devices may remain without power. In fact, some devices do not continue working again until the power supplies are turned on during power outages. In addition, it does not offer any feature in terms of energy management and is only activated when the power is cut off. It does not allow the use of renewable energy sources such as solar panels and wind energy. Simple inverters are expected to be connected to traditional lead acid and gel type batteries and be activated in case of power outages. These traditional uninterruptible power supplies, defined as uninterruptible power supplies, only provide energy to the device to which they are connected. This energy is designed for a short period of time, approximately 15-20 minutes. In addition, low-efficiency, old-technology lead acid and gel batteries need to be replaced frequently because they end their lifespan in a short time. The batteries in question cause power supplies to be designed large, both in terms of their weight and the volume they occupy. In the current situation, renewable energy sources cannot be used in general or they use renewable energy with very low efficiency. There is no possibility of remote access to these systems over the internet, and physical access of authorized personnel is expected in case of malfunction or maintenance. has been encountered. In the summary section of the current document, it is stated that "This invention is about the electricity-saving model of known uninterruptible power supplies. Thanks to the control unit in the system in uninterruptible power supply mode, if the battery is full, it cuts off the system's network connection at the desired hours and provides uninterruptible power supply service only in certain time periods, thus saving unnecessary electricity." "In power supply mode only, electrical energy is stored at the times the user wishes and in cases where the stored electrical energy is not sufficient, the system can also enable the user to use electricity from the grid." statements are included. In the mentioned invention, it is mentioned that the product developed has time planning and the feeding hours from the mains and battery can be programmed, compared to traditional uninterruptible power supplies (UPS). Devices to which the feature has been added still use lead-based batteries. Lead-based batteries cannot meet the need for sudden load increases, and their voltage drops rapidly. On the other hand, lead-based batteries are not produced for long-term load supply. They have a short lifespan of 200-300 cycles. Since replacement periods are quite short, their costs are high. Batteries must be replaced with new ones within 1-2 years, depending on the number of cycles. The UPS mentioned in the invention has low storage energy because it contains lead-based batteries and the parallel use of these batteries is efficient. UPS, which has low storage energy, is used only to power a computer or a critical device. It cannot function as the power source of a complete house, workplace or facility. Therefore, working with time programming does not provide any advantage. It is assumed that the programming mentioned in the invention is done on the device. Intervention and access to the UPS by the user is not a desired situation. Programming on the device is not preferred in terms of access and usage ergonomics. UPSs produced with lead-based batteries are used to power the system they are connected to for only 20-30 minutes. They are used to prevent data loss during power outages and to allow time for the system to be shut down safely. Using UPS for energy saving purposes and adding features is not possible without changing the existing storage features. The most important feature of our invention, compared to existing UPSs, is the use of lithium ion battery blocks with up to eight times longer lifespan instead of lead-based batteries. Lithium ion batteries, existing lead acid They are approximately 30% of batteries by weight and 40% by volume. They have a lifespan of 8-10 years. UPSs produced with lithium-ion batteries are very easy to transport, but their initial investment is expensive. When taken into account, they are much more cost effective. With their long life, battery replacement and connection heat load are significantly reduced. Since lithium ion batteries are created from lithium ion battery cells, they can be produced in the desired capacity, voltage, size and volume with advanced management electronic circuits. This makes it possible to use lithium-ion batteries everywhere, from small systems such as computers and televisions to large structures such as residences, workplaces, factories and hospitals. With correct calculation and installation, it is possible to operate the desired load for the desired period of time. Our invention has an advanced battery management system and remote access technology called the Internet of Things. In the system of our invention, the operating profile; It can be adjusted via devices such as smartphones and tablets without the need to physically reach the device. It is produced by calculating the energy need of the place where the said system will be used, providing the energy of the entire environment, and by programming, it is fed from the battery at the desired hours, and from the grid and solar/wind energy at the desired hours. In addition, it uses renewable energy at the highest level, based on the principle of energy efficiency. Thanks to the IOT (internet of things) system, the system can be programmed, monitored and operations such as on/off can be controlled remotely. This makes adding features to the system much easier. Lithium ion batteries; Since they are produced by calculating the power and energy needs of the system and environment (residences, workplaces, offices, hospitals, polyclinics, military units, police stations, police stations, yachts, boats, caravans, factories, etc.), they can provide the desired power for the desired period of time. There is no limitation such as 20-30 minutes. Additionally, if the use of grid energy is not desired or if access to the grid is not possible, the configuration can be made so that all the energy needs of an environment are provided from lithium-ion batteries and renewable energy. It is very easy to increase the storage capacity when the energy is not sufficient. Another document encountered in the literature is TR B) 2011/0417? It is a patent application no. In the summary of the relevant document, it is stated that "The UPS unit includes the energy amplification means connected to the energy network and the conversion means capable of producing an AC output voltage, the battery source means which can be connected to said energy amplification means through the switching means, the unique feature of which is, as a result, the energy connected to said conversion means comprising at least one additional energy supply source connected to the amplification means, said additional energy supply source being reverse-directed to said UPS unit when a first preset energy threshold is reached in said energy amplification means. "It can provide energy to the loads, said additional energy source can be integrated with the said energy network or the said battery." statements are included. In the mentioned application, the operating profile was created according to the use of low-efficiency, heavy and large-volume lead-based batteries in the system. Additionally, only solar (solar energy) is defined as supplementary supply. Lithium ion technology is used in our invention. However, it is possible to connect a battery of any chemistry. Not only solar (solar energy) as additional nutrition; It is possible to connect wind energy, wave energy or other types of renewable energy to the system. With lithium-ion technology, system efficiency is high and battery replacement period is quite long. Purpose of the Invention: The invention is inspired by current situations and aims to solve the above-mentioned drawbacks. The aim of the invention is to introduce a new intelligent lithium-ion uninterruptible power supply and storage system that eliminates the existing disadvantages. Another purpose of the invention is to create a device that lasts up to eight times longer by using lithium-ion battery blocks instead of lead-based batteries. Another aim of the invention is to produce a device that can be produced in the desired capacity, voltage, size and volume with advanced management electronic circuits, as they are created from lithium-ion battery cells. Another aim of the invention is to create a device that can be used to set an operating profile via remote access using the Internet of Things (IOT) technology. The structural and characteristic features and all the advantages of the invention will be more clearly understood thanks to the figures given below and the detailed explanation written by making references to these figures, and therefore the evaluation should be made taking these figures and detailed explanation into consideration. Figures to Help Understand the Invention Figure 1: It is a representative image of the flow diagram of the "smart Lithium ion uninterruptible power supply and storage system", which is the subject of the invention. Description of the Parts Shown with Reference Numbers in the Pictures 1. Battery system 1.1 Battery management system 1.2 Lithium ion battery 2. Inverter 2.1 Charger 2.2 DC-AC converter 2.3 Switching module 4. 220V AC input 220V AC output Inverter/battery integration circuit Software 413395199" 0 .Cloud technology Detailed Description of the Invention In this detailed explanation, the preferred embodiments of the smart Ithium ion uninterruptible power supply and storage system, which is the subject of the invention, are explained only with examples that will not create any limiting effect for a better understanding of the subject, as seen in the flow diagram in Figure 1. The subject of the invention is the smart lithium-ion uninterruptible power supply and storage system; basically, in addition to all the functions of uninterruptible power supplies, lithium-ion based batteries are used. It can provide service with up to eight times longer lifespan in comparison. It can be produced at up to five times lower weight and volume. It utilizes renewable energy resources at the highest efficiency. As a feature of lithium-ion batteries, there is a battery management system (BMS) in the device. BMS keeps, records and transmits detailed information about the instantaneous and continuous status of the battery. Some of this information includes the charge status of the battery, how many times it has been charged/discharged, temperature, voltage, instantaneous current and average current, and battery health status. All of this information is Wi-Fi, Bluetooth, R8232, RS485 etc. It can be transmitted to remote points via protocols. The opening and closing of the system is completely automated. Prioritization can be made between renewable energy and the grid, and the household can be fed and the battery can be charged by using the high energy source. The system can reserve some energy in the battery in case of mains power outages, make this energy available for emergency operation needs of the system, or use it for safety when the system can be restarted. It keeps the battery fully charged in the presence of at least one source of renewable energy or grid energy. The system can be monitored and controlled remotely with the mobile application. The use of batteries and other energy sources can be planned according to time and energy need. Switching between mains energy, renewable energy and battery is very fast, and devices that are in operation continue to operate without shutting down. Information obtained through remote access is stored in the cloud system, and its understandability is increased with graphical representation. Meet; It is formed by the combination of the following parts; 1. Lithium ion battery (1): It can be defined as a 48V 2kWh lithium ion battery. It is composed of lithium ion battery cells (1.2). A battery can produce an output of 3Kw and can be charged in a short time from Zeaat. It can be combined in different geometries. Voltage level and current capacity can be adjusted with serial and parallel connections. A heat-free spot welding method is used to assemble the batteries. 2. Battery Management System (BMS) (1.1): Thanks to this part of the invention, it can communicate with external peripheral elements and devices, process incoming commands and transmit information about its status. If the battery (1) exceeds the specified safety values, it stops working by cutting off the inputs (3), (4) and output (5) for safety. 3. Lithium ion battery cells (1.2): They are used as battery cells that make up the battery (1). (1) is charging. It uses the Constant Current / Constant Voltage charging profile defined as CC/CV. It has 220V AC input. . DC-AC converter (2.2): It converts the supply received from the 48V lithium ion battery (1) into 220V AC full sine signal, which is the mains energy. When there is no power cut, it uses the mains input (4) as power supply, and in case of a power cut, it produces 220V AC (5) from the battery. 6. Switching module (2.3): It performs switching between the 220V AC inputs (4) and outputs (5) of the DC-AC converter (2.2) and the network. Switching occurs when the power is cut off and restored. 7. Renewable energy input (3): It is the input unit required to use the energy coming from renewable energy sources found in nature. 8. 220V AC input (4): It is the input unit that allows the electricity needed by the invention to be drawn from the network and used. 9. 220V AC output (5): It is the output unit that allows the stored electricity to be transmitted to the place where electricity is needed after a power cut. . IOT Supply Adapter (6): Provides the 24V supply required by the IOT system (9). 11. Inverter/Battery Integration Circuit (7): 220V AC, which replaces the mains energy in case of a power outage, is provided by the device subject to the invention. In this process, the battery (1) is used. The integration circuit (7) controls the charge level and voltages remaining in the battery during the use of the battery (1). If the power outage continues and the battery is close to full discharge, it reserves a 10% charge level for emergencies and turns off the device. When the power outage ends, the integration module (7) detects the presence of the mains and turns the device on again. The device both transmits energy to the devices it feeds and recharges the battery (1). 12. Software (8): "C" based software runs in the integration circuit (7) and IOT modules (9). At the same time, battery usage conditions and protection values are determined by the software installed on the BMS. 13. IOT (Internet of Things) Module (9): The battery (1) transmits and saves the data it receives from the BMS (1.1) to the cloud system (10) via the existing Wi-Fi or SIM card modem. It can retrieve data from the cloud (10) when necessary. It works integrated with the mobile application, allows the device to be turned on and off remotely via the cloud, and can alert the user with notifications for changing situations. 14. Cloud System (10): Ensures that data is kept safely. It produces an understandable data format with the graphical representation of the recorded data. It makes it possible to access information at any time and from any location. The working method of the invention is as follows; While there is grid energy, the grid passes through the Inverter module (2) and is regulated. Peripheral devices are fed with mains energy and the battery (1) is charged with the charger (2.1). If renewable energy is entered into the system (3), priority in use is given to renewable energy. In case of a power outage, renewable energy is used, and if it is not sufficient, a lithium ion battery (1) is used. The output from the battery (1) is DC, this DC output; It is converted to AC in the DC-AC converter (2.2). The AC signal coming from the network and the AC signal coming from the DC-AC Converter (2.2) enter the switching module (2.3). The switching module (2.3) prevents the output AC signal from being cut off during power outages. IoT module supply adapter (6); It provides the 24V DC supply required by the lOT modules (9). The inverter/battery integration circuit (7) detects the presence of the mains and ensures that the battery (1) is kept fully charged at all times. If the system is powered by the battery (1) in case of power outages, it prevents the battery (1) from being completely discharged and reserves some energy for restarting. If the battery (1) is discharged to this level, it shuts down the system and waits for the mains energy to come back. With the incoming mains energy, it turns on the battery outputs (5) and allows the system to start working again and the battery (1) to recharge. These processes are carried out with the inverter/battery integration circuit (7) and the software (8) loaded into the IOT module (9). The IOT module (9) reads the current data from the battery management system (1.1) and writes it to the cloud technology (10) memory via the Wi-Fi network to which it is connected, and thus it is possible to access any data from anywhere at any time (remote connection). Temperature, battery voltage, grid energy availability, battery charge status and battery health status are just a few of these data. At the same time, the system can be intervened via cloud technology (10). Access to the cloud (10) can be provided via the mobile application, the operation of the system can be programmed, the time periods in which it will operate and shut down can be determined, and the system can be turned on and off directly.TR

TR2020/17448A 2020-11-02 2020-11-02 INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM TR202017448A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/17448A TR202017448A2 (en) 2020-11-02 2020-11-02 INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/17448A TR202017448A2 (en) 2020-11-02 2020-11-02 INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR202017448A2 true TR202017448A2 (en) 2020-11-23

Family

ID=75526957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2020/17448A TR202017448A2 (en) 2020-11-02 2020-11-02 INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
TR (1) TR202017448A2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2568561B1 (en) Controller and method of controlling a power system
CN109428393B (en) Uninterruptible power supply system and method
US11205902B2 (en) Energy storage system
CN103828171A (en) Power conditioner system and storage battery power conditioner
US20170317501A1 (en) Power supply apparatus, power supply system, and control method of power supply apparatus
US20150048779A1 (en) Battery system, method of controlling battery system and energy storage system including the same
CN103703648A (en) Power management system and management method
US10998758B2 (en) Power supply apparatus and electricity storage device
KR101798554B1 (en) Monitoring apparatus of integrated energy storage system
US11277008B2 (en) Energy storage system
US9306396B2 (en) Utility distribution control system
CN111682569A (en) Intelligent control's energy storage system
KR20130098079A (en) Apparatus and method for controlling power supply at substation
CN103683476A (en) Vehicle-mounted comprehensive movable UPS supply device
KR102421893B1 (en) Energy storage system
KR102143150B1 (en) System for managing solar power generation device, method for managing solar power generation device, and computer readable storage medium
KR20150005040A (en) Apparatus and method for energy storage system controlling operating mode
TR202017448A2 (en) INTELLIGENT LITHIUM-ION UNINTERRUPTED POWER SUPPLY AND STORAGE SYSTEM
CN203416044U (en) Self-starting DC generator
KR101826836B1 (en) Portable multi power supply apparatus
JP2016032379A (en) Power supply system
KR102601868B1 (en) System for managing solar power generation device, method for managing solar power generation device, and computer readable storage medium
CN114123459A (en) Fuel cell and battery backup power supply in power system
CN218940765U (en) Power supply system
JP7226730B2 (en) Electric power local production for local consumption system