用于提供后備電力的電力供應設備和方法
【專利說明】用于提供后備電力的電力供應設備和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月27日的61/664，882號美國臨時專利申請的權益，其全部通過引用并入本文中。
【背景技術】
[0003]本公開涉及具備多個貯備電池模塊以便在可遠程訪問的應用中提供電力的電力供應設備，以及其使用。應用的一個示例是為諸如海底石油和鉆井應用中的海底電源功能提供電力(例如，后備電力)，其中需要電源用于如為緊急防噴器、負載配電點、混合電力系統、補充電力、關鍵的系統備用等等供電的諸多目的。本發明可以應用于任何需要使用其可能隨時間老化的電池的電源功能，因而使用一個或多個在激活之后才會老化的貯備電池更為有利。這樣的電池典型地保持活性達數十年。
[0004]原電池隨著時間老化，引起電池續航電量以及將電量傳遞到負載的能力下降。由于原電池處于激活狀態，電池將隨著電池年限增長而失去效力。類似地，可再充電的電池隨著時間衰減。雖然可再充電的電池具備再充電的能力，但這些電池隨著電池年限增長和/或使用失去了它們續航與原始電量相同的量的能力。此外，可再充電的電池要求知曉電池需要充電，以及給電池充電的時間/能力。
[0005]由于海底(包括深水)應用遇到的惡劣環境，諸如鹽水和較高的外部壓力，海底的關鍵的電力應用要求電源具有超高的可靠性、超少量的維護保養以及在無需把設備帶到海面的情況下易于遠程替換。在關鍵的電力需求中，例如啟用和禁用流的行為，貯備電池為海底電源應用提供了超高可靠性的解決方案，并在諸如追溯到上世紀四十年代的制導彈藥、魚雷和聲納浮標的高可靠性應用中被證實。為了達成電池的可靠性、少量維護保養以及易于遠程替換，典型的貯備電池需要進行特定的改動。
[0006]據此，期望提供一種用于不同應用的電源，利用多個可輕易地、遠程替換的貯備電池。貯備電池為原電池，其在電池被激活并使用之前為惰性。更具體地說，貯備電池的活性化學成分在需要電池的時刻之前為非活躍性的，由此促進了長的儲存期限。由此，貯備電池對于需要延長保存時間的應用是有用的，因為它們避免了活性材料在存儲期間變質并消除了因自放電引起的容量損失。貯備電池可以保存20年及以上且在需要時仍然提供滿電力。
[0007]由此期望提供具有在長時期保存時不會變質的貯備電池的貯備電池系統，從而將在關鍵的情況下即時準備使用。
【發明內容】
[0008]提供用于從貯備電池模塊提供電力以向例如海底系統供電的設備和方法是有利的。具體地，提供電力連接到設備的控制系統的可替換貯備電池模塊是有利的，當貯備電池被激活時其向控制系統供電。由此，貯備電池模塊可以在正常電力供應不能向設備供應充足電力的關鍵情況下被激活。此外，因為貯備電池模塊為一次性的裝置，提供適合于在其使用環境中易于替換的貯備電池模塊是有利的，所述使用的環境例如可以是高壓、惡劣的海底環境。另外，由于不同的電力需求，還期望提供多個貯備電池模塊，使得在需要時可以激活一個或多個貯備電池模塊。
[0009]根據一個實施例，提供一種電力供應設備，所述電力供應設備具有至少一個模塊化貯備電池匣，其提供有多個隔室。多個貯備電池模塊可以分別可替換地提供在多個隔室的對應的隔室中。多個貯備電池模塊中的每個均可以配置為，當在其中提供的貯備電池被激活時提供電力。多個貯備電池模塊中的每個貯備電池模塊包括套管和提供在套管內的貯備電池。套管可以配置為以預定方位適配于多個隔室中的一個內。每個套管可以可拆卸地連接到多個隔室中的任意隔室內并且可以包括電力連接，使得當電力供應設備保持位于遠程時多個貯備電池模塊中的每個貯備電池模塊分別可替換。
[0010]根據一個方面，電力供應設備包括用于控制電力供應設備的電動控制系統。電力供應設備還可以包括通信單元，其在多個貯備電池模塊的至少一個貯備電池模塊被激活時進行通信。通信單元可以配置為與外部控制單元進行通信，以遠程控制電動控制系統。通信單元還可以配置為通信多個貯備電池模塊中的經激活的貯備電池模塊的輸出電力。電動控制系統可以根據所需電力的量來激活預定數量的貯備電池模塊。電動控制系統可以由中央處理單元(CPU)控制，其可以基于由電力供應設備支持的系統的需求來確定多個電池模塊中的電池模塊的激活時間及數量。電動控制系統可以由操作員控制、由ROV自動或手動控制。
[0011]根據另一個方面，至少一個貯備電池匣中的多個隔室可以包括至少五個線性對齊的隔室。至少一個貯備電池匣可以包括提供在其一個側表面上的手柄。
[0012]根據另一個方面，第一貯備電池匣可以附接于底盤，并且至少一個第二貯備電池匣可以在與底盤相對的一側以堆疊排列形式附接于第一貯備電池匣。每個貯備電池匣可以提供有導軌和凹槽中的一個來促進堆疊。貯備電池匣可以用螺栓連接在一起。
[0013]根據一個方面，設備可以包括四個貯備電池匣，其在彼此的頂部堆疊以形成隔室的陣列，陣列中的至少一些隔室具有置于其中的貯備電池模塊。
[0014]根據另一個方面，每個隔室的開口可以具有斜切的邊，以促進將每個套管安裝到每個隔室內。每個套管可以包括凹槽和提供在凹槽中的O型環，以將每個套管鎖定在匣隔室內的恰當位置。此外，每個隔室可以包括當在預定方位提供每個貯備電池模塊時，與套管上提供的凹槽和O型環對齊的凹槽。每個套管還可以包括導軌，以促進將每個套管置于貯備電池匣中對應的匣隔室內。每個套管可以具有斜切的邊，以促進將每個套管安裝到每個隔室。每個套管可以提供有手柄，其配置為由機器人手爪抓握。
[0015]根據一個實施例，可以將電力供應設備提供為海底系統的一部分，所述海底系統包括用于密封石油鉆機的管道的防噴器。可以在置于海底的海底系統中提供電力供應設備。
[0016]根據一個方面，多個貯備電池模塊中的貯備電池可以從包含鋰合金/ 二硫化鐵熱電池、高溫熔鹽熱電池、銀鋅電池和鋰/鹵氧化物電池的組中選擇。
[0017]根據一個實施例，多個貯備電池模塊中的每個貯備電池模塊可以包括電力激活的激活器。可替代地，多個貯備電池模塊中的每個貯備電池模塊可以包括機械激活的激活器。機械激活的激活器可以是撞針。
[0018]根據另一個實施例，電氣力連接可以是防水、抗高壓的連接。電力供應設備可以提供在作為負載配電點、混合電力系統、和關鍵的系統中的至少之一的系統中。
[0019]在一個方面，原電池可以電力耦連到控制系統。多個貯備電池模塊的每個中的貯備電池可以是連接到原電池的后備電池，由此貯備電池僅在原電池不能夠支持電力需求時被利用。貯備電池也可以電力耦連到控制系統。二次電池或電容器組也可以耦連到控制系統。
[0020]另一個實施例包括利用電力供應設備提供后備電力的方法。方法可以包括將多個貯備電池模塊的至少一個貯備電池模塊可替換地、電力耦連到具有多個隔室的至少一個貯備電池匣的各自的隔室中，至少一個貯備電池匣提供在電力供應設備中。至少一個貯備電池模塊可以配置為，當在其中提供的貯備電池被激活時提供電力。至少一個貯備電池模塊可以包括套管和提供在套管內的貯備電池。套管可以配置為以預定方位適配于多個隔室中的一個內。套管可以可拆卸地連接到多個隔室中的任意隔室并且包括電力連接，使得當電力供應設備保持位于遠程時至少一個貯備電池模塊分別可替換。
[0021]根據一個方面，方法可以包括當至少一個貯備電池模塊被激活時進行通信。方法還可以包括從外部控制單元接收命令來遠程激活至少一個貯備電池模塊。此外，方法可以包括通信多個貯備電池模塊中的經激活的貯備電池模塊的輸出電力。另外，方法可以包括根據所需的電力的量來激活多個貯備電池模塊中預定數量的貯備電池模塊。
【附圖說明】
[0022]本公開的電力供應設備和方法的各種示范性實施例將參照以下附圖詳細闡述，其中:
[0023]圖1示出了根據一個實施例的電力供應設備的透視圖；
[0024]圖2示出了根據一個實施例的電力供應設備的一個貯備電池匣；
[0025]圖3示出了根據一個實施例的貯備電池模塊的橫截面視圖；
[0026]圖4示出了根據一個實施例的貯備電池模塊的套管部分的透視圖；
[0027]圖5示出了根據一個實施例的具有一個貯備電池模塊置于其中的一個貯備電池匣的橫截面視圖；
[0028]圖6