用于提供后备电力的电力供应设备和方法
【专利说明】用于提供后备电力的电力供应设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年6月27日的61/664，882号美国临时专利申请的权益，其全部通过引用并入本文中。
【背景技术】
[0003]本公开涉及具备多个贮备电池模块以便在可远程访问的应用中提供电力的电力供应设备，以及其使用。应用的一个示例是为诸如海底石油和钻井应用中的海底电源功能提供电力(例如，后备电力)，其中需要电源用于如为紧急防喷器、负载配电点、混合电力系统、补充电力、关键的系统备用等等供电的诸多目的。本发明可以应用于任何需要使用其可能随时间老化的电池的电源功能，因而使用一个或多个在激活之后才会老化的贮备电池更为有利。这样的电池典型地保持活性达数十年。
[0004]原电池随着时间老化，引起电池续航电量以及将电量传递到负载的能力下降。由于原电池处于激活状态，电池将随着电池年限增长而失去效力。类似地，可再充电的电池随着时间衰减。虽然可再充电的电池具备再充电的能力，但这些电池随着电池年限增长和/或使用失去了它们续航与原始电量相同的量的能力。此外，可再充电的电池要求知晓电池需要充电，以及给电池充电的时间/能力。
[0005]由于海底(包括深水)应用遇到的恶劣环境，诸如盐水和较高的外部压力，海底的关键的电力应用要求电源具有超高的可靠性、超少量的维护保养以及在无需把设备带到海面的情况下易于远程替换。在关键的电力需求中，例如启用和禁用流的行为，贮备电池为海底电源应用提供了超高可靠性的解决方案，并在诸如追溯到上世纪四十年代的制导弹药、鱼雷和声纳浮标的高可靠性应用中被证实。为了达成电池的可靠性、少量维护保养以及易于远程替换，典型的贮备电池需要进行特定的改动。
[0006]据此，期望提供一种用于不同应用的电源，利用多个可轻易地、远程替换的贮备电池。贮备电池为原电池，其在电池被激活并使用之前为惰性。更具体地说，贮备电池的活性化学成分在需要电池的时刻之前为非活跃性的，由此促进了长的储存期限。由此，贮备电池对于需要延长保存时间的应用是有用的，因为它们避免了活性材料在存储期间变质并消除了因自放电引起的容量损失。贮备电池可以保存20年及以上且在需要时仍然提供满电力。
[0007]由此期望提供具有在长时期保存时不会变质的贮备电池的贮备电池系统，从而将在关键的情况下即时准备使用。
【发明内容】
[0008]提供用于从贮备电池模块提供电力以向例如海底系统供电的设备和方法是有利的。具体地，提供电力连接到设备的控制系统的可替换贮备电池模块是有利的，当贮备电池被激活时其向控制系统供电。由此，贮备电池模块可以在正常电力供应不能向设备供应充足电力的关键情况下被激活。此外，因为贮备电池模块为一次性的装置，提供适合于在其使用环境中易于替换的贮备电池模块是有利的，所述使用的环境例如可以是高压、恶劣的海底环境。另外，由于不同的电力需求，还期望提供多个贮备电池模块，使得在需要时可以激活一个或多个贮备电池模块。
[0009]根据一个实施例，提供一种电力供应设备，所述电力供应设备具有至少一个模块化贮备电池匣，其提供有多个隔室。多个贮备电池模块可以分别可替换地提供在多个隔室的对应的隔室中。多个贮备电池模块中的每个均可以配置为，当在其中提供的贮备电池被激活时提供电力。多个贮备电池模块中的每个贮备电池模块包括套管和提供在套管内的贮备电池。套管可以配置为以预定方位适配于多个隔室中的一个内。每个套管可以可拆卸地连接到多个隔室中的任意隔室内并且可以包括电力连接，使得当电力供应设备保持位于远程时多个贮备电池模块中的每个贮备电池模块分别可替换。
[0010]根据一个方面，电力供应设备包括用于控制电力供应设备的电动控制系统。电力供应设备还可以包括通信单元，其在多个贮备电池模块的至少一个贮备电池模块被激活时进行通信。通信单元可以配置为与外部控制单元进行通信，以远程控制电动控制系统。通信单元还可以配置为通信多个贮备电池模块中的经激活的贮备电池模块的输出电力。电动控制系统可以根据所需电力的量来激活预定数量的贮备电池模块。电动控制系统可以由中央处理单元(CPU)控制，其可以基于由电力供应设备支持的系统的需求来确定多个电池模块中的电池模块的激活时间及数量。电动控制系统可以由操作员控制、由ROV自动或手动控制。
[0011]根据另一个方面，至少一个贮备电池匣中的多个隔室可以包括至少五个线性对齐的隔室。至少一个贮备电池匣可以包括提供在其一个侧表面上的手柄。
[0012]根据另一个方面，第一贮备电池匣可以附接于底盘，并且至少一个第二贮备电池匣可以在与底盘相对的一侧以堆叠排列形式附接于第一贮备电池匣。每个贮备电池匣可以提供有导轨和凹槽中的一个来促进堆叠。贮备电池匣可以用螺栓连接在一起。
[0013]根据一个方面，设备可以包括四个贮备电池匣，其在彼此的顶部堆叠以形成隔室的阵列，阵列中的至少一些隔室具有置于其中的贮备电池模块。
[0014]根据另一个方面，每个隔室的开口可以具有斜切的边，以促进将每个套管安装到每个隔室内。每个套管可以包括凹槽和提供在凹槽中的O型环，以将每个套管锁定在匣隔室内的恰当位置。此外，每个隔室可以包括当在预定方位提供每个贮备电池模块时，与套管上提供的凹槽和O型环对齐的凹槽。每个套管还可以包括导轨，以促进将每个套管置于贮备电池匣中对应的匣隔室内。每个套管可以具有斜切的边，以促进将每个套管安装到每个隔室。每个套管可以提供有手柄，其配置为由机器人手爪抓握。
[0015]根据一个实施例，可以将电力供应设备提供为海底系统的一部分，所述海底系统包括用于密封石油钻机的管道的防喷器。可以在置于海底的海底系统中提供电力供应设备。
[0016]根据一个方面，多个贮备电池模块中的贮备电池可以从包含锂合金/ 二硫化铁热电池、高温熔盐热电池、银锌电池和锂/卤氧化物电池的组中选择。
[0017]根据一个实施例，多个贮备电池模块中的每个贮备电池模块可以包括电力激活的激活器。可替代地，多个贮备电池模块中的每个贮备电池模块可以包括机械激活的激活器。机械激活的激活器可以是撞针。
[0018]根据另一个实施例，电气力连接可以是防水、抗高压的连接。电力供应设备可以提供在作为负载配电点、混合电力系统、和关键的系统中的至少之一的系统中。
[0019]在一个方面，原电池可以电力耦连到控制系统。多个贮备电池模块的每个中的贮备电池可以是连接到原电池的后备电池，由此贮备电池仅在原电池不能够支持电力需求时被利用。贮备电池也可以电力耦连到控制系统。二次电池或电容器组也可以耦连到控制系统。
[0020]另一个实施例包括利用电力供应设备提供后备电力的方法。方法可以包括将多个贮备电池模块的至少一个贮备电池模块可替换地、电力耦连到具有多个隔室的至少一个贮备电池匣的各自的隔室中，至少一个贮备电池匣提供在电力供应设备中。至少一个贮备电池模块可以配置为，当在其中提供的贮备电池被激活时提供电力。至少一个贮备电池模块可以包括套管和提供在套管内的贮备电池。套管可以配置为以预定方位适配于多个隔室中的一个内。套管可以可拆卸地连接到多个隔室中的任意隔室并且包括电力连接，使得当电力供应设备保持位于远程时至少一个贮备电池模块分别可替换。
[0021]根据一个方面，方法可以包括当至少一个贮备电池模块被激活时进行通信。方法还可以包括从外部控制单元接收命令来远程激活至少一个贮备电池模块。此外，方法可以包括通信多个贮备电池模块中的经激活的贮备电池模块的输出电力。另外，方法可以包括根据所需的电力的量来激活多个贮备电池模块中预定数量的贮备电池模块。
【附图说明】
[0022]本公开的电力供应设备和方法的各种示范性实施例将参照以下附图详细阐述，其中:
[0023]图1示出了根据一个实施例的电力供应设备的透视图；
[0024]图2示出了根据一个实施例的电力供应设备的一个贮备电池匣；
[0025]图3示出了根据一个实施例的贮备电池模块的横截面视图；
[0026]图4示出了根据一个实施例的贮备电池模块的套管部分的透视图；
[0027]图5示出了根据一个实施例的具有一个贮备电池模块置于其中的一个贮备电池匣的横截面视图；
[0028]图6