TR2022017307A2 - AN AIR PRESSURIZATION SYSTEM FOR USE IN AN ENERGY STORAGE SYSTEM - Google Patents

AN AIR PRESSURIZATION SYSTEM FOR USE IN AN ENERGY STORAGE SYSTEM

Info

Publication number
TR2022017307A2
TR2022017307A2 TR2022/017307 TR2022017307A2 TR 2022017307 A2 TR2022017307 A2 TR 2022017307A2 TR 2022/017307 TR2022/017307 TR 2022/017307 TR 2022017307 A2 TR2022017307 A2 TR 2022017307A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
air
energy storage
battery packs
storage system
air pressurization
Prior art date
Application number
TR2022/017307
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Do An Yalcin
Ozkan İhsan
Uysal Murat
Original Assignee
Teksan Jeneratör Elektri̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Filing date
Publication date
Application filed by Teksan Jeneratör Elektri̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇ filed Critical Teksan Jeneratör Elektri̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Priority to PCT/TR2022/051648 priority Critical patent/WO2024107134A1/en
Publication of TR2022017307A2 publication Critical patent/TR2022017307A2/en

Links

Abstract

Bir iklimlendirme cihazındaki (7) havanın üst hava kanalına (2), havanın üst hava kanalı (2) içerisinde dolaşan havanın raf yanı hava kanallarına (3) aktarıldığı bir enerji depolama ünitesine yönelik yöntem ile ilgilidir. Raf yanı hava kanallarının (3) içerisindeki hava basıncının hava basınçlandırma 10 ekipmanları (1) ile sabit bir değerde tutulmaktadır.It relates to a method for an energy storage unit in which the air in an air conditioning device (7) is transferred to the upper air duct (2), and the air circulating in the upper air duct (2) is transferred to the shelf side air ducts (3). The air pressure inside the shelf side air ducts (3) is kept at a constant value by the air pressurization equipment (1).

Description

TARIFNAME BIR ENERJI DEPOLAMA SISTEMINDE KULLANILMAK ÜZERE BIR HAVA BASINÇLANDIRMA SISTEMI Teknolojik Alan: Bulus, enerji depolama sistemlerinde hava kanalarina esit debi degerinde hava verilmesini saglayan bir hava basinçlandirma sistemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu: Enerji depolama sistemleri enerjinin depolanarak ihtiyaç aninda kullanilmasina olanak saglayan sistemlerdir. Anlik enerji tedariki açisindan büyük kolaylik saglayan bu sistemler çesitli yöntemler kullanilarak depolanir ve ihtiyaç aninda kullanilir. Bu enerji depolama sistemlerinde yaygin olarak kullanilan ana ekipmanlardan biri de Iityum bataryalardir. Günümüzde genellikle bu Iityum bataryalarin belirli sayilardaki adetleri bir araya getirilerek hatiri sayilir bir elektrik enerji kaynagi elde etmek için belirli ölçülere sahip kapali sistemler (konteynir ve benzeri) kullanilmaktadir. Bu kapali sistemlerin içerisine rack adi verilen raf sistemleri, bu raflarin içerisine ise batarya paketi denilen ve içerisinde Iityum bataryalarin konuslandirildigi ekipmanlar yerlestirilmektedir. Ancak bu noktada üzerinden gelinmesi gerekilen bir zorluk ortaya çikmaktadir. Bu zorluklar baslica söyledir; 0 Ilki kisitli bir hacme sahip kapali bir alanda iklimlendirme yapma zorlugu, o Ikincisi ve en önemlisi bataryalarin homojen bir sekilde iklimlendirilmesi zoHugudun Lityum bataryalar birçok avantaja sahip olmalarinin yani sira bazi dezavantajlara da sahiptirler. Bunlardan en önemlisi bu bataryalarin uzun ömürlü olabilmesi ve iyi performans gösterebilmesi için termal olarak iyi yönetilmesi gerekliligidir. Çünkü bu bataryalar çalismalari sirasinda isinarak çevreye isi yaymakta ve içerisinde bulundugu sistemi isitmaktadir. Eger bu bataryalarin sicakliklari belirli bir aralik içerisine tutulamaz ise ömür ve performans kaybi yasanmaktadir. Bu nedenle bir sistem içerisinde enerji elde etmek için kullanilan lityum bataryalarin çalismalari sirasinda belirli bir sicaklik araliginda tutmak için uygun bir iklimlendirme sistemine ihtiyaç vardir. Bu çalisma ile kapali bir sistem içerisindeki enerji depolama sistemlerinde, lityum akülerin iklimlendirilme performansinin artirilmasi için gelistirilen bir yöntem ele alinmistir. patent dokümaninda, hibrit isil yönetim sistemine sahip bir batarya paketi tarif edilmektedir. Bahsedilen batarya paketinde, hava sirkülasyonu esit debi degerinde saglanamamaktadir. numarali ABD patent dokümaninda, bir batarya paketine yönelik sogutma modülü tasarimi tarif edilmektedir. Bahsedilen batarya paketinde, hava sirkülasyonu esit debi degerinde saglanamamaktadir. Mevcut çalismalarda, kapali bir hacim içerisindeki enerji depolama sistemlerinde lityum bataryalarin iklimlendirilmesi için çesitli yöntemler mevcuttur. Bunlardan en yaygin olanlari ise su sekilde siralanabilir; 1. Klima ve benzeri iklimlendirme cihazlari yardimi ile kapali sistem içerisindeki ortam havasinin iklimlendirilmesi, 2. Klima ve benzeri bir iklimlendirme cihazi havasinin, bir üst hava kanali yardimi ile rack sistemlerinin yanindaki yan hava kanallari üzerinden batarya paketlerine ulastirilmasi. 1 numarali yöntem daha çok düsük enerji yogunluguna sahip bataryalarin kullanildigi sistemlerde uygulanabilir olmaktadir. 2 numarali yöntem ise genellikle bu çalismaya da konu olan yüksek enerji yogunluguna sahip bataryalarin kullanildigi kapali ortamlardaki enerji depolama sistemlerinin iklimlendirilmesi sirasinda basvurulmaktadir. 2 numarali yöntem etkinligi bakimindan 1 numarali yönteme göre daha iyi sonuçlar vermektedir. Ancak 2 numarali yöntemde de rack sistemleri içerisinde yer alan batarya paketleri üzerinde homojen bir iklimlendirme (sogutma veya isitma) dagilimi saglanamamaktadir. Bunun temel nedeni sartlandirilmis taze havanin, kanal içerisindeki tüm noktalardan esit debi ve basinçta rack yani hava kanallari içerisine gönderilememesinden kaynaklanmaktadir. Sonuç olarak teknigin bilinen durumunun asildigi dezavantajlarinin giderildigi yeni bir enerji depolama sistemine ihtiyaç duyulmaktadir. Bulusun Kisa Açiklanmasi: Bulus, teknigin bilinen durumunun asildigi, dezavantajlarinin giderildigi, ilave olarak ekstra avantajlar içeren bir enerji depolama sistemidir. Bulusun amaci, hava kanallarinda dolasan havayi, homojen ve esit debi degerinde dolastirabilen yeni bir enerji depolama sistemi ortaya koymaktir. Tarifnameye konu bu üst hava kanali ile rack yani hava kanallari arasinda hava basinçlandirma ekipmanlari kullanilarak bu iki yapi arasindaki hava aktarimi homojen ve daha etkili bir hale getirilmistir. o Tarifnameye konu bulusun üstün yanlarindan ilki üst hava kanali içerisine gönderilen sartlandirilmis taze havanin üst hava kanali içerisinden geçerek rack yani hava kanallarina esit debide gönderilmesini saglamasidir. 0 Bir diger önemli üstünlügü ise üst hava kanalindan rack yani hava kanallarina aktarilan havanin, üst hava kanali üzerinde kullanilan dagitim hava basinçlandirma ekipmanlari sayesinde basinçlandirilarak rack yani hava kanallari içerisinde dikey yönde olabildigince uzaga ulastirilmasinin saglanmasidir. Sekillerin Açiklanmasi: Bulus, ilisikteki sekillere atifta bulunularak anlatilacaktir, böylece bulusun özellikleri daha net anlasilacaktir. Ancak, bunun amaci bulusu bu belli düzenlemeler ile sinirlamak degildir. Tam aksine, bulusun ilisikteki istemler tarafindan tanimlandigi alani içine dâhil edilebilecek bütün alternatif, degisiklik ve denkliklerinin kapsanmasi da amaçlanmistir. Gösterilen ayrintilar, sadece mevcut bulusun tercih edilen düzenlemelerinin anlatimi amaciyla gösterildigi ve hem yöntemlerin sekillendirilmesinin, hem de bulusun kurallari ve kavramsal özelliklerinin en kullanisli ve kolay anlasilir tanimini saglamak amaciyla sunulduklari anlasilmalidir. Bu çizimlerde; Sekil-1 Bulus konusu hava basinçlandirma sisteminin kullanildigi enerji depolama sistemi perspektif görünümü. Sekil - 2 Enerji depolama sistemi içerisindeki batarya paketlerinin perspektif görünümü. Sekil- 3 Enerji depolama sistemi içerisindeki batarya paketlerinin ön görünümü. Bu bulusun anlasilmasina yardimci olacak sekiller ekli resimde belirtildigi gibi numaralandirilmis olup isimleri ile beraber asagida verilmistir. Referanslarin Açiklanmasi: 1. Hava basinçlandirma ekipmani 2. Üst hava kanali 3. Raf yani hava kanali 4. Hava girisi . Batarya paketi 6. Gövde 7. Iklimlendirme cihazi 8. Hava tahliye ekipmani Bulusun Açiklanmasi: Bu detayli açiklamada bulus konusu hava basinçlandirma sistemine sahip enerji depolama sistemi sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak, hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmaktadir. Bulusa konu enerji depolama sistemi bir gövde (6) içerisinde yer alan raflara dizilmis çok sayida batarya paketi (5) içermektedir. Batarya paketi (5) içerisinde enerji depolayan çok sayida batarya bulunmaktadir. Batarya paketleri (5) sekil 2 ve sekil 3'te görüldügü gibi raflara dizilmektedir. Her bir rafin dis yüzeyinde batarya paketlerini (5) istenilen sicaklikta tutmak için iklimlendirme havasinin dolastirildigi raf yani hava kanallari (3) yer almaktadir. Iklimlendirme havasi, gövde (6) üzerinde veya disinda bulunan bir iklimlendirme cihazi (7) ile saglanmaktadir. Iklimlendirme cihazi (7) havayi üst hava kanalina (2), üst hava kanali (2) iki yanindaki hava girisleri (4) üzerinden aktarilmaktadir. Üst hava kanali hava girislerinden (4) giren hava üst hava kanali (2) içerisinde dolasarak, tabaninda yer alan bosluklardan raf yani hava kanallarina (3) verilmektedir. Bu durumda hava, raf yani hava kanallari (3) içerisinde sekil 3'te gösterilen ok yönlerinde dolasarak batarya paketlerini (5) uygun sicaklikta tutmayi saglamaktadir. Batarya paketleri (5) içerisinde yer alan hava ise batarya paketleri (5) üzerinde yer alan hava tahliye ekipmanlari (8) ile raf yani hava kanallarina (3) verilmekte bu sekilde isi degisimi saglanmaktadir. Yukarida anlatilan hava sirkülasyonu bilinen teknikte de bu sekilde gerçeklesmektedir. Bu durumda isinin bütün batarya paketleri (5) için homojen bir sekilde dagilmadigi gözlemlenmektedir. Bunun sebebi hava basincinin sabit bir degerde tutulamamasidir. Hava basinci sabit tutulamadiginda, asagida bulunan hava paketlerine (5) daha düsük debi degerinde hava iletilmektedir. Bunun sonucunda, asagida yer alan batarya paketlerinin (5) sicaklik degeri ile yukarida bulunan batarya paketlerinin (5) sicaklik degeri esit olmamaktadir. Sonuç olarak batarya paketlerinin (5) isil yönetimi verimli bir sekilde gerçeklestirilememektedir. Bulusun ayirt edici özelligi üst hava kanali (2) ve batarya paketlerini (5) tasiyan raflar arasina yerlestirilmis hava basinçlandirma ekipmanlarini (1) içermesidir. Hava basinçlandirma ekipmani (1), her bir raf yani hava kanali (3) için bir adet kullanilmaktadir. Hava basinçlandirma ekipmani (1), üzerinde bulundugu raf yani kanali (3) içerisindeki havanin basincini sabit bir degerde tutmaktadir. Böylelikle her bir batarya paketine (5) esit debi degerin hava aktarimi saglanmaktadir. Sonuç olarak enerji depolama sisteminde bütün batarya paketlerinin (5) sicakligi esit seviyede tutulabilmektedir. Bulusa konu hava basinçlandirma ekipmani (1) üst hava kanali (2) içerisindeki havanin raf yani hava kanallarindaki (3) basincini sabit bir degerde tutmaktadir. Hava basinçlandirma ekipmanlari (1) üst hava kanali (2) tabanina yerlestirilmistir. Dolayisi ile üst hava kanali (2) tabaninda hava basinçlandirma ekipmanlari için bir baglanti yuvasi yer almaktadir. Baglanti yuvalari, hava basinçlandirma ekipmanlarinin (1) üst hava kanali (2) tabanina monte edilmesini ve üst hava kanali (2) içerisinde dolasan havanin hava basinçlandirma ekipmanina (1) aktarilmasini saglamaktadir. Bulusta hava basinçlandirma ekipmanlari (1) bir otomasyon sistemi tarafindan kontrol edilebilmektedir. Kullanici, otomasyon sistemi üzerinden, istenilen basinç parametresini seçebilmektedir. Enerji depolama üniteleri depolama esnasinda daha fazla isinmaktadir. Bu durumda hava basinçlandirma ekipmani (1) basinci artirarak daha batarya paketleri (5) için daha etkili bir sogutma yöntemi saglayabilmektedir. Ayni sekilde enerji depolama prosesinin yogun olmadigi sirada, isinma miktari düsük olacagi için, hava basinçlandirma ekipmani (1) basinci düsürebilmekte bu sekilde batarya paketlerini (5) yine istenilen sicaklikta tutabilmektedir. Bulusta hava basinçlandirma ekipmani (1) batarya paketlerinin (5) isilarini anlik olarak esit degerde tutarak homojen bir isil yönetim sistemi ortaya koymaktadir. TR TR TRDESCRIPTION AN AIR PRESSURIZATION SYSTEM FOR USE IN AN ENERGY STORAGE SYSTEM Technological Field: The invention relates to an air pressurization system that provides equal air flow rates to air ducts in energy storage systems. State of the Art: Energy storage systems are systems that allow energy to be stored and used when needed. These systems, which provide great convenience in terms of instant energy supply, are stored using various methods and used when needed. One of the main equipments widely used in these energy storage systems is Lithium batteries. Today, generally, closed systems (containers and similar) with certain dimensions are used to obtain a considerable electrical energy source by bringing together certain numbers of these Lithium batteries. Inside these closed systems, there are shelf systems called racks, and inside these shelves, there are equipment called battery packs, which contain lithium batteries. However, at this point, there is a difficulty that needs to be overcome. These difficulties are mainly as follows; 0 The first is the difficulty of air conditioning in a closed area with a limited volume, o Secondly and most importantly, it is difficult to air condition the batteries homogeneously. Lithium batteries have many advantages, but they also have some disadvantages. The most important of these is that these batteries need to be thermally managed well in order to have a long life and perform well. Because these batteries heat up during their operation, radiate heat to the environment and heat the system they are in. If the temperatures of these batteries cannot be kept within a certain range, there is a loss of life and performance. For this reason, a suitable air conditioning system is needed to keep lithium batteries used to obtain energy in a system within a certain temperature range during their operation. This study discusses a method developed to increase the air conditioning performance of lithium batteries in energy storage systems in a closed system. The patent document describes a battery pack with a hybrid thermal management system. In the said battery pack, air circulation cannot be provided at an equal flow rate. In the US patent document numbered , a cooling module design for a battery pack is described. In the said battery pack, air circulation cannot be provided at an equal flow rate. In the existing studies, there are various methods for air conditioning lithium batteries in energy storage systems in a closed volume. The most common of these can be listed as follows; 1. Air conditioning of the ambient air within the closed system with the help of air conditioners and similar air conditioning devices, 2. Air from an air conditioner or similar air conditioning device is delivered to the battery packs via the side air ducts next to the rack systems with the help of an upper air duct. Method number 1 is mostly applicable in systems where batteries with low energy density are used. Method number 2 is generally used during the air conditioning of energy storage systems in closed environments where batteries with high energy density, which is also the subject of this study, are used. Method number 2 provides better results than method number 1 in terms of its effectiveness. However, a homogeneous air conditioning (cooling or heating) distribution cannot be provided on the battery packs located in the rack systems in method number 2. The main reason for this is that the conditioned fresh air cannot be sent into the rack, namely the air ducts, with equal flow and pressure from all points within the duct. As a result, a new energy storage system is needed in which the known state of the technique is exceeded and its disadvantages are eliminated. Brief Description of the Invention: The invention is an energy storage system in which the known state of the technique is exceeded, its disadvantages are eliminated, and additionally includes extra advantages. The purpose of the invention is to present a new energy storage system that can circulate the air circulating in the air ducts homogeneously and at equal flow rates. By using air pressurization equipment between this upper air duct and the rack, namely the air ducts, the air transfer between these two structures is made homogeneous and more effective. o The first of the superior aspects of the invention subject to the description is that it ensures that the conditioned fresh air sent into the upper air channel is sent to the rack or air channels at an equal flow rate by passing through the upper air channel. 0 Another important superiority is that the air transferred from the upper air channel to the rack or air channels is pressurized by the distribution air pressurization equipment used on the upper air channel and is delivered as far as possible in the vertical direction within the rack or air channels. Explanation of Figures: The invention will be explained by referring to the attached figures, so that the features of the invention will be understood more clearly. However, the purpose of this is not to limit the invention to these specific arrangements. On the contrary, it is also intended to cover all alternatives, changes and equivalents that can be included within the scope of the invention defined by the attached claims. It should be understood that the details shown are only shown for the purpose of explaining the preferred embodiments of the present invention and are presented for the purpose of providing the most useful and easily understandable description of both the shaping of the methods and the rules and conceptual features of the invention. In these drawings; Figure-1 Perspective view of the energy storage system in which the air pressurization system, which is the subject of the invention, is used. Figure-2 Perspective view of the battery packs in the energy storage system. Figure-3 Front view of the battery packs in the energy storage system. The figures that will help to understand this invention are numbered as indicated in the attached figure and are given below with their names. Explanation of References: 1. Air pressurization equipment 2. Upper air duct 3. Shelf, i.e. air duct 4. Air inlet. Battery pack 6. Body 7. Air conditioning device 8. Air discharge equipment Description of the Invention: In this detailed description, the energy storage system with air pressurization system which is the subject of the invention is explained with examples which will not create any limiting effect only for the purpose of better understanding of the subject. The energy storage system which is the subject of the invention includes a large number of battery packs (5) arranged on shelves located in a body (6). There are a large number of batteries storing energy inside the battery pack (5). The battery packs (5) are arranged on the shelves as seen in Figure 2 and Figure 3. On the outer surface of each shelf, there are shelves, namely air channels (3), through which the air conditioning air is circulated to keep the battery packs (5) at the desired temperature. The air conditioning air is provided by an air conditioning device (7) located on or outside the body (6). The air conditioning device (7) transfers air to the upper air channel (2) through the air inlets (4) on both sides of the upper air channel (2). The air entering from the air inlets (4) of the upper air channel circulates within the upper air channel (2) and is given to the shelves, namely air channels (3) through the gaps at its base. In this case, the air circulates within the shelves, namely air channels (3) in the arrow directions shown in Figure 3, thus keeping the battery packs (5) at the appropriate temperature. The air in the battery packs (5) is given to the shelves, namely air channels (3) through the air discharge equipment (8) located on the battery packs (5), thus providing heat exchange. The air circulation described above also occurs in this manner in the known technique. In this case, it is observed that the heat is not distributed homogeneously for all battery packs (5). This is because the air pressure cannot be kept at a constant value. When the air pressure cannot be kept constant, air is transmitted to the air packs (5) below at a lower flow rate. As a result, the temperature value of the battery packs (5) below is not equal to the temperature value of the battery packs (5) above. As a result, the thermal management of the battery packs (5) cannot be carried out efficiently. The distinguishing feature of the invention is that it includes air pressurization equipment (1) placed between the upper air channel (2) and the shelves carrying the battery packs (5). The air pressurization equipment (1) is used one for each shelf, i.e. air channel (3). The air pressurization equipment (1) keeps the air pressure in the shelf, i.e. channel (3), on which it is located at a constant value. Thus, equal air flow rate is provided to each battery pack (5). As a result, the temperature of all battery packs (5) in the energy storage system can be kept at the same level. The air pressurization equipment (1) in question keeps the pressure of the air in the upper air channel (2) at a constant value in the shelves, namely the air channels (3). The air pressurization equipment (1) is placed at the base of the upper air channel (2). Therefore, there is a connection socket for the air pressurization equipment at the base of the upper air channel (2). The connection sockets ensure that the air pressurization equipment (1) is mounted at the base of the upper air channel (2) and that the air circulating in the upper air channel (2) is transferred to the air pressurization equipment (1). In the invention, the air pressurization equipment (1) can be controlled by an automation system. The user can select the desired pressure parameter via the automation system. Energy storage units heat up more during storage. In this case, the air pressurization equipment (1) can provide a more effective cooling method for the battery packs (5) by increasing the pressure. Similarly, when the energy storage process is not intensive, since the heating amount will be low, the air pressurization equipment (1) can reduce the pressure and thus keep the battery packs (5) at the desired temperature. In the invention, the air pressurization equipment (1) provides a homogeneous thermal management system by keeping the temperatures of the battery packs (5) at equal values instantly. TR TR TR

TR2022/017307 2022-11-16 2022-11-16 AN AIR PRESSURIZATION SYSTEM FOR USE IN AN ENERGY STORAGE SYSTEM TR2022017307A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/TR2022/051648 WO2024107134A1 (en) 2022-11-16 2022-12-28 Air pressurization system for use in an energy storage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR2022017307A2 true TR2022017307A2 (en) 2024-05-21

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6407533B1 (en) Battery temperature stabilization system and method
EP0940864B1 (en) Battery pack cooling system
US20040232891A1 (en) Battery pack apparatus
US9653762B2 (en) Battery temperature regulation system and battery temperature regulation unit
US20200015389A1 (en) Control and optimization of indirect evaporative cooling units for data center cooling
JP2018009715A (en) Heat pipe type heat exchange device and air conditioner for server system
CN110418546B (en) Airflow management system for thermal control of a data center
CN212161902U (en) Small-size energy storage battery cabinet
CN114867980A (en) Thermal management system for electrical components
US20240322580A1 (en) Vehicle battery charging apparatus
JP2010508495A (en) Air conditioner
TR2022017307A2 (en) AN AIR PRESSURIZATION SYSTEM FOR USE IN AN ENERGY STORAGE SYSTEM
CN215187989U (en) Data center cooling system and underwater data center
JP2013098082A (en) Temperature control mechanism for battery
CN217426877U (en) Mobile energy storage battery thermal management equipment
CN112448062B (en) Airflow management for battery module cooling
CN213694638U (en) Cabinet cooling system and machine room
TWI492437B (en) System for uniformly distributing temperature across batteries
JP2016024539A (en) Air conditioning device for server system
CN113659241A (en) Energy storage system
WO2024107134A1 (en) Air pressurization system for use in an energy storage
US20190363410A1 (en) Externally-cooled battery housing
CZ2018328A3 (en) Battery with cell temperature control
JP2022538171A (en) Receiving device for receiving and cooling the insertion module
JP5323102B2 (en) Cooling device for electronic components