CN112994124A - 一种水下组合能源供电方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水下组合能源供电方法，包括：获取金属燃料电池的供电信息和一级蓄电池的电量信息；获取处于工作状态的一级用电设备的用电信息；根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息和一级用电设备的用电信息为一级用电设备供电。本发明采用组合能源供电，避免单一电源出现故障或者电能耗尽造成的水下工作系统难以工作的情况发生，容错率高，能长时间提供稳定的大功率电能。同时，本发明的供电方法可以依据处于工作状态的用电设备的用电信息进行适应性选择电源，较为灵活性。本发明还公开了一种使用上述供电方法的供电系统，该系统既能减小水下作业设备的体积，又能减少电能长距离运输产生的损耗。
Description
技术领域
本申请涉及一种水下组合能源供电方法及系统，具体涉及一种镁/海水燃料电池和锂电池的组合能源供电方法及系统，属于多能源发电和多路供电技术领域。
背景技术
海洋资源是指海洋中的生产资料和生活资料的天然来源。海洋资源包括海洋矿物资源、海水化学资源、海洋生物(水产)资源和海洋动力资源等四项。海洋矿物资源主要有石油、煤、铁、铝钒土、锰、铜、石英等。
在对海洋矿物资源的开发过程中，可提供长时间、可持续电能的电源至关重要。深海环境对电源的防水和耐压性能形成巨大的考验。目前水下供电基本可分为带缆和无缆两种方式。带缆一般是柴油发电机等在水面通过电缆为水下设备供电，其缺点是电能损失较大，随着下潜深度增加，对电缆长度、直径、韧度要求高，操作十分困难，因此逐渐被无缆方式取代。无缆方式绝大部分采用蓄电池，包括锂电池和铅酸电池等，放置到金属的电源舱内，跟随设备下潜，极大缩减了电能损耗，缺点是蓄电池比能量较低，其重量和体积(包括蓄电池自身和金属电源舱)阻碍了电源容量的提升。
金属燃料电池兴起于上世纪60年代，与传统蓄电池相比，具有比能量大、污染小、产量丰富等优点，被广泛应用于各领域。镁/海水燃料电池利用海水作为电解质，可以直接暴露在海水中工作，且比能量高，反应产物无污染，适合作为深海作业电源。但是其仍旧存在缺点：比功率较低，难以提供瞬时大功率。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种水下组合能源供电方法，以解决现有深海作业电源存在的比功率较低，难以提供瞬时大功率的技术问题。
本发明的水下组合能源供电方法，包括：
获取供电系统中金属燃料电池的供电信息和一级蓄电池的电量信息；
获取用电系统中处于工作状态的一级用电设备的用电信息；
根据所述金属燃料电池的供电信息、所述一级蓄电池的电量信息和所述一级用电设备的用电信息为所述一级用电设备供电。
优选地，根据所述金属燃料电池的供电信息、所述一级蓄电池的电量信息和所述一级用电设备的用电信息为所述一级用电设备供电，具体为：
当所述金属燃料电池的供电信息满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池为所述一级用电设备和未充满电的一级蓄电池供电；
当所述金属燃料电池的供电信息不满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池和所述一级蓄电池共同为所述一级用电设备供电；
当所述金属燃料电池的电能耗尽或者故障时，所述一级蓄电池为所述一级用电设备供电。
优选地，还包括：
获取供电系统中二级蓄电池的电量信息；
获取用电系统中处于工作状态的二级用电设备的用电信息；
所述根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息和一级用电设备的用电信息为所述一级用电设备供电，具体为：
根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息、一级用电设备的用电信息、二级蓄电池的电量信息和二级用电设备的用电信息，为所述一级用电设备、所述二级用电设备供电。
优选地，所述根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息、一级用电设备的用电信息、二级蓄电池的电量信息和二级用电设备的用电信息，为所述一级用电设备、所述二级用电设备供电，具体为：
当所述金属燃料电池的供电信息满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息和二级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池为所述一级用电设备、二级用电设备和未充满电的一级蓄电池、二级蓄电池供电；
当所述金属燃料电池的供电信息只满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池为所述一级用电设备供电，所述金属燃料电池和所述一级蓄电池共同为所述二级用电设备供电；
当所述金属燃料电池的供电信息不满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池和所述一级蓄电池共同为所述一级用电设备和所述二级用电设备供电，同时，所述二级蓄电池也为所述二级用电设备供电；
当所述金属燃料电池的电能耗尽或者故障时，所述一级蓄电池分别为所述一级用电设备和所述二级用电设备供电；所述二级蓄电池也为所述二级用电设备供电。
优选地，所述金属燃料电池的供电方法采用恒流-恒压的供电方法，具体为：
获取所述金属燃料电池的输出电压范围，将所述金属燃料电池的输出电压范围划分为多个电压区间，每一个电压区间对应一个恒流放电电流；
获取所述金属燃料电池的当前输出电压值，确定当前输出电压所属的电压区间，控制所述金属燃料电池按照所述电压区间对应的恒流放电电流进行放电。
本发明还公开了一种基于上述供电方法的供电系统。
一种水下组合能源供电系统，包括金属燃料电池、一级蓄电池和一级用电设备；
所述金属燃料电池的输出端分别与所述一级用电设备的输入端和所述一级蓄电池的输入端连接；
所述一级蓄电池的输出端与所述一级用电设备的输入端连接；
所述金属燃料电池和所述一级蓄电池基于上述水下能源供电方法为所述一级用电设备供电。
优选地，还包括升压模块、降压模块、水下电缆、二级蓄电池和二级用电设备；
所述升压模块的输入端分别与所述金属燃料电池的输出端和所述一级蓄电池的输出端连接；
所述降压模块的输入端通过所述水下电缆与所述升压模块的输出端连接，所述降压模块的输出端分别与所述二级蓄电池的输入端和所述二级用电设备的输入端连接；
所述二级蓄电池的输出端与所述二级用电设备的输入端连接；
所述金属燃料电池、所述一级蓄电池和所述二级蓄电池基于上述水下能源供电方法为所述二级用电设备供电。
优选地，还包括一级充电模块、二级充电模块和水面充电接口；
所述一级充电模块的输入端与所述金属燃料电池的输出端，所述一级充电电池的输出端分别与所述一级用电设备的输入端、所述一级蓄电池的输入端和所述升压模块的输入端连接；
所述二级充电模块的输入端与所述降压模块的输出端连接，所述二级充电模块的输出端分别与所述二级用电设备的输入端和所述二级蓄电池的输入端连接；
所述水面充电接口设置于所述二级充电模块上，用于通过外部电源给与二级充电模块连接的二级蓄电池充电。
优选地，还包括一级电池舱和二级电池舱；
所述一级电池舱设置于所述一级用电设备上，所述一级电池舱内设置所述一级蓄电池、所述升压模块和所述一级充电模块；
所述二级电池舱设置于所述二级用电设备上，所述二级电池舱内设置所述降压模块、所述二级蓄电池和所述二级充电模块。
优选地，所述金属燃料电池为镁/海水燃料电池；所述一级蓄电池和所述二级蓄电池均为锂电池。
本发明的水下组合能源供电方法和供电系统，相较于现有技术，具有如下有益效果：
本发明的水下组合能源供电方法，采用组合能源为水下用电设备进行供电，避免单一供电电源出现故障或者电能耗尽造成的水下工作系统难以长时间有效工作的情况发生，容错率高，能长时间提供稳定的大功率电能，提高了水下工作系统的可靠性。共同，本发明的供电方法可以依据处于工作状态的用电设备的用电信息进行适应性选择供电电源，使得系统的各个部件发挥最大的功能。
本发明的组合能源供电方法，其中所使用的组合能源优选为镁/海水燃料电池和锂电池。由于镁/海水燃料电池在放电后期功率逐渐降低，本方法让镁/海水燃料电池组优先输出，在为设备供电的共同，给系统中的锂电池进行浮充，使锂电池时刻处于可工作状态。
由于镁/海水燃料电池的放电是气体析出的过程，电流越大气体析出越多，会增加水下工作系统的浮力，使系统自动上升，因此采用恒流-恒压的放电方式，使得电流逐渐降低，便于浮力调节，不会对系统造成震动。
本发明的水下组合能源供电系统，最大程度发挥了镁/海水燃料电池高比能量和锂电池高比功率的优点。入水工作前期，保持锂电池基本处于满电状态。两种电池互为补充但保持低耦合度，任意一种电池出现问题，系统仍能够正常工作；一级充电和二级充电相结合，既减小实际水下作业设备的体积，又减少了电能长距离运输产生的损耗。由于一级充电和二级充电通过水下电缆连接，使得二级充电所对应的设备活动范围更广，灵活性更强，可应用到海洋水下作业各个领域，应用范围广泛。
附图说明
图1为本发明中水下组合能源供电方法流程图；
图2为本发明中水下组合能源供电系统的部分结构示意图；
图3为本发明中水下组合能源供电系统的整体结构示意图；
图4为本发明中水下组合能源供电系统的控制流程图；
图5为本发明中一级充电模块的电路图；
图6为本发明中二级充电模块和降压模块的电路图；
图7为本发明中一级充电模块、二级充电模块共同的硬件电路功能示意图；
图8为本发明中一级充电逻辑流程图；
图9为本发明中二级充电逻辑流程图；
图10为本发明中镁/海水燃料电池组的恒流-恒压放电逻辑流程图。
部件和附图标记列表：
1、金属燃料电池；2、一级充电模块；3、一级蓄电池；4、一级用电设备。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
图1为本发明的水下组合能源供电方法流程图。
本发明的水下组合能源供电方法，包括：
步骤1、获取供电系统中金属燃料电池的供电信息和一级蓄电池的电量信息；
其中，金属燃料电池为镁/海水燃料电池、铝/海水燃料电池或锌/海水燃料电池，优选为镁/海水燃料电池。一级蓄电池为锂电池或者铅电池，优选为锂电池。
本实施例以镁/海水燃料电池和锂电池的组合能源形式说明本发明的供电方法。为保证供电量，使用100节镁/海水燃料电池串联，其供电信息主要为镁/海水燃料电池的输出功率。一级蓄电池优选为锂电池。
步骤2、获取用电系统中处于工作状态的一级用电设备的用电信息；所获取的用电信息优选为一级用电设备的用电功率。
步骤3、根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息和一级用电设备的用电信息，确定供电方法，具体为：
当金属燃料电池的供电信息满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，金属燃料电池为一级用电设备和未充满电的一级蓄电池供电；
当金属燃料电池的供电信息不满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，金属燃料电池和一级蓄电池共同为一级用电设备供电；
当金属燃料电池的电能耗尽或者故障时，一级蓄电池为一级用电设备供电。
本发明的水下组合能源供电方法，还包括：
获取供电系统中二级蓄电池的电量信息；
获取用电系统中处于工作状态的二级用电设备的用电信息；
根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息和一级用电设备的用电信息，确定供电方法，具体为：
根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息、一级用电设备的用电信息、二级蓄电池的电量信息和二级用电设备的用电信息，确定供电方法，具体为：
当金属燃料电池的供电信息满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息和二级用电设备的用电信息时，金属燃料电池为一级用电设备、二级用电设备和未充满电的一级蓄电池、二级蓄电池供电；
当金属燃料电池的供电信息只满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，金属燃料电池为一级用电设备供电，金属燃料电池和一级蓄电池共同为二级用电设备供电；
当金属燃料电池的供电信息不满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，金属燃料电池和一级蓄电池共同为一级用电设备和二级用电设备供电，同时，二级蓄电池也为二级用电设备供电；
当金属燃料电池的电能耗尽或者故障时，一级蓄电池分别为一级用电设备和二级用电设备供电；二级蓄电池也为二级用电设备供电。
本申请中金属燃料电池为镁/海水燃料电池，由于镁/海水燃料电池放电是气体析出，电流越大气体析出越多，会增加全系统浮力，使系统自动上升，为便于调节全系统的浮力，防止对系统造成震动，本申请的金属燃料电池所采用的供电方法为恒流-恒压供电方式，具体为：
获取所述金属燃料电池的输出电压范围，将所述金属燃料电池的输出电压范围划分为多个电压区间，每一个电压类区间对应一个恒流放电电流；
获取所述金属燃料电池的当前输出电压值，确定所述当前输出电压所属的电压区间，控制所述金属燃料电池按照所述电压区间对应的恒流放电电流进行放电。
本发明的水下组合能源供电方法，采用组合能源为水下用电设备进行供电，避免单一供电电源出现故障或者电能耗尽造成的水下工作系统难以长时间有效工作的情况发生，容错率高，能长时间提供稳定的大功率电能，提高了水下工作系统的可靠性。共同，本发明的供电方法可以依据处于工作状态的用电设备的用电信息进行适应性选择供电电源，使得系统的各个部件发挥最大的功能。
本发明的组合能源供电方法，其中所使用的组合能源优选为镁/海水燃料电池和锂电池。由于镁/海水燃料电池在放电后期功率逐渐降低，本方法让镁/海水燃料电池组优先输出，在为设备供电的共同，给系统中的锂电池进行浮充，使锂电池时刻处于可工作状态。
图2为本申请公开的一种利用上述水下组合能源供电方法的供电系统的结构示意图，本申请的供电系统包括主供电一级用电设备、一级蓄电池3、一级二级充电模块和一级用电设备3；其中的主供电一级用电设备优选为镁/海水燃料电池，一级蓄电池3优选为锂电池。
所述主供电一级用电设备的输出端与所述一级二级充电模块的输入端连接，所述一级二级充电模块的输出端分别与所述一级用电设备4的输入端和所述一级蓄电池3的输入端连接，所述一级蓄电池3的输出端与所述一级用电设备4的输入端连接；
所述主供电一级用电设备和所述一级蓄电池3基于上述的水下能源供电方法为所述一级用电设备4供电。
本申请的供电系统还包括：升降压模块、二级蓄电池、二级充电模块和二级用电设备；
所述升降压模块的输入端与所述一级充电模块的输出端和所述一级蓄电池的输出端连接，所述升降压模块的输出端分别与所述二级充电模块的输入端和所述二级用电设备的输入端连接，所述二级充电模块的输出端与所述二级用电设备的输入端连接。
其中升降压模块包括升压模块、降压模块和水下电缆；
所述升压模块的输入端与所述一级充电模块的输出端和所述一级蓄电池的输出端连接；所述升压模块的输出端通过所述水下电缆与所述降压模块的输入端连接；
所述降压模块的输出端分别与所述二级充电模块的输入端和所述二级用电设备的输入端连接。
下面将以具体的实施例详细说明本申请的供电系统。
该供电系统包括镁/海水燃料电池组，一级蓄电池、一级充电模块、一级用电设备、升降压模块、二级蓄电池、二级充电模块和二级用电设备。当然，也可依据所使用的环境选用仅包含镁/海水燃料电池组，一级蓄电池、一级充电模块、一级用电设备的供电系统为水下设备供电。本实施例以包括镁/海水燃料电池组，一级蓄电池、一级充电模块、一级用电设备、升降压模块、二级蓄电池、二级充电模块和二级用电设备，说明本发明的系统。升降压模块包括升压模块、降压模块和水下电缆。镁/海水燃料电池组在一级充电模块的输入端，一级充电模块的输出端分别接一级蓄电池、一级用电设备和升压模块。升压模块的输出端经过400米水下电缆连接降压模块。降压模块的输出端接二级用电设备和二级充电模块的输入端。二级充电模块的输出端接二级蓄电池和二级用电设备单向导通，避免降压模块不经过控制直接给二级蓄电池充电，此处留有水面充电接口，可以通过水密接插件，在外部给二级蓄电池充电。上述供电系统的结构示意图见图3。
其中，镁/海水燃料电池组由100节镁/海水燃料电池串联组成，其输出电压为30V～90V，将其固定在一级用电设备上，为全系统提供直流电能；
一级充电模块放置在一级用电设备的一级电池舱中，能与一级用电设备通信，将镁/海水燃料电池组的直流电能进行DC/DC变换，然后采用恒流—恒压输出模式，为一级蓄电池(锂电池)进行一级充电；
一级蓄电池(锂电池)在本实施例中采用输入输出同口的结构，其放置在一级用电设备的一级电池舱中，直接为一级用电设备提供48V等级直流电能，同时是系统二级充电的直接供电电源；
升压模块：放置在一级用电设备的一级电池舱中，将一级蓄电池的直流48V电能升压到400V，通过400米电缆为二级充电和二级用电设备提供直流电能；
降压模块放置在二级用电设备的二级电池舱中，将400V直流电降压到48V等级，为二级用电设备直接供电，通过二级充电模块为二级蓄电池(优选为锂电池)进行二级充电；
二级充电模块放置在二级用电设备的二级电池舱中，能与二级用电设备通信，采用恒流—恒压输出模式，为二级蓄电池进行二级充电；
二级蓄电池在本实施例中采用输入输出同口的结构，放置在二级用电设备的二级电池舱中，为二级用电设备直接提供48V等级直流电能；
一级用电设备是整个系统的核心，固定镁/海水燃料电池组和一级电池舱，通过400米电缆与二级用电设备连接，配有浮力调节器，实时调整全系统浮力，保证系统在水下各位置正常工作，与一级充电模块和二级用电设备通信，发送控制指令；
二级用电设备用于实现具体的深海探测或水下作业功能，能在以一级用电设备为中心，400米半径内活动，二级用电设备还用于固定二级用电设备对应的二级电池舱，与一级用电设备和二级充电模块通信，给二级充电模块发送指令；
还包括水面充电接口，其设置于所述二级充电模块上，通过线缆接到二级电池舱的接插件上，这样就可以在二级电池舱外通过插件直接充电。充电时，可以不开二级电池舱，在陆地或船上为二级蓄电池进行充电。在陆地或船上充电时，也能记录电流数据，进行电量计算更新。
上述一级充电和二级充电的具体过程为：
一级充电：镁/海水燃料电池组经过一级充电模块进行DC/DC变换后，对一级蓄电池进行恒流-恒压充电。一级用电设备发送充电电流指令时，一级充电模块按指令电流恒流输出，否则按自动充电逻辑输出电流。当一级蓄电池电压到达截止电压54.6V后，转为恒压输出模式。一级充电模块输出特性决定其输出电压平台始终略高于一级蓄电池输出，所以当镁/海水燃料电池组功率满足全系统功耗时，由镁/海水燃料电池组单独输出。
二级充电：将一级充电模块和一级蓄电池共同输出的直流电能经过升压后降压，分成两路，一路为二级用电设备直接供电，另一路经过二级充电模块进行DC/DC变换后，对二级蓄电池进行恒流-恒压充电。二级用电设备发送充电电流指令，二级充电模块按指令电流恒流输出，当二级蓄电池电压到达截止电压54.6V后，转为恒压输出模式。降压模块直接供电优先，功率不足时，降压模块和二级蓄电池共同输出。
图4为本发明供电系统的控制流程图。本发明的组合能源供电系统由镁/海水燃料电池组和一级蓄电池、二级蓄电池作为电源，其中镁/海水燃料电池组对一级蓄电池进行一级充电，保持一级蓄电池在前期处于近乎满电量状态；共同镁/海水燃料电池组和一级蓄电池对二级蓄电池进行二级充电，最大程度保持二级蓄电池的电量。
其中，一级充电存在5种功率流动情况：1、一级蓄电池电量未满，水下设备(包括一级用电设备、二级用电设备和二级蓄电池)所需功率未超过镁/海水燃料电池组最大功率，则镁/海水燃料电池组功率流向一级蓄电池和水下设备；2、水下设备所需功率超出镁/海水燃料电池组最大功率，镁/海水燃料电池组和一级蓄电池功率均流向水下设备；3、一级蓄电池电量充满，水下设备所需功率未超过镁/海水燃料电池组最大功率，则镁/海水燃料电池组功率流向水下设备；4、水下设备几乎不运作，功耗几乎为零，一级蓄电池电量未满，则镁/海水燃料电池组功率流向一级蓄电池；5、后期镁/海水燃料电池组电量耗尽，则一级蓄电池功率流向水下设备。
同样的，二级充电也存在5种功率流动情况，1、二级蓄电池电量未满，二级用电设备所需功率未超过降压模块最大功率，则降压模块功率流向二级蓄电池和二级用电设备；2、二级用电设备所需功率超出降压模块最大功率，降压模块和二级蓄电池功率均流向二级用电设备；3、二级蓄电池电量充满，二级用电设备所需功率未超过降压模块最大功率，则降压模块功率流向二级用电设备；4、二级用电设备几乎不运作，功耗几乎为零，二级蓄电池电量未满，则降压模块功率流向二级蓄电池；5、特殊情况，400米水下电缆或升降压模块发生故障，则二级蓄电池功率流向二级用电设备。
图5是本实施例中一级充电模块的电路图。一级充电模块的作用是将镁/海水燃料电池组的直流电经过其中的DC/DC变换，进行恒流-恒压输出，为全系统提供电能。一级充电模块的核心控制器ARM芯片发送开关信号，控制一级充电模块启停；ARM芯片发送PWM信号，经过放大电路，控制输出电流；输入输出电压、电流留有测量点，通过信号采集电路，实时采集监控电量数据。
图6是本实施例中二级充电模块和降压模块的电路图。降压模块将升压模块输出的直流电压降至需要的电压，一方面直接为二级用电设备提供电能，另一方面经过二级充电模块为二级蓄电池充电。二级充电模块的作用是将降压模块输出的直流电经过DC/DC变换，进行恒流—恒压输出，对二级蓄电池进行充电，二级充电模块的核心控制器ARM芯片发送开关信号，控制二级充电模块启停；ARM芯片发送PWM信号，经过放大电路，控制输出电流；输入输出电压、电流留有测量点，通过信号采集电路，实时采集监控电量数据。二级蓄电池输出经过电子管单向导通电路为二级用电设备提供电能。
图7是一级充电模块、二级充电模块共同的硬件电路功能示意图。分为核心控制电路、通信电路、信号采集电路、执行电路、电源分配电路及数据储存电路。其中核心控制电路采用ARM控制芯片，负责信息处理、计算，进行逻辑控制并发送动作指令；通信电路采用RS232通信协议接收一级用电设备(二级用电设备)发送的控制指令，并将充电模块(一级充电模块和二级充电模块)状态信息反馈给一级用电设备(二级用电设备)；信号采集电路采集充电模块输入、输出电压和电流以及漏水信号，经过A/D变换发送给ARM控制芯片，实现数据保存和实时监控，出现故障及时动作保护电路；执行电路负责充电模块开启、关闭和控制输出电流；电源分配电路将一级蓄电池和二级蓄电池的电压变换需要电压，为各电路供电；数据储存电路将采集数据和充电模块状态信息写入SD卡，方便收集电量数据以及追查故障。
图8是一级充电逻辑流程图。若一级用电设备发送充电电流指令，则一级充电模块按指令输出电流，否则按自动放电逻辑输出。系统检测到故障则关闭一级充电模块，避免器件损坏。若故障恢复，执行故障前一刻动作，否则放电就此终止。
图9是二级充电逻辑流程图。二级充电模块初始是关闭状态，等待二级用电设备发送开启指令，并且始终按二级用电设备的电流指令放电。检测到故障关闭二级充电模块，故障恢复不开启，等待二级用电设备重新发送指令。
由于镁/海水燃料电池的放电是气体析出的过程，电流越大气体析出越多，会增加全系统浮力，使系统自动上升，因此采用电流逐渐降低的分级放电策略，便于一级用电设备进行浮力调节，不会对系统造成震动。
图10为镁/海水燃料电池组的恒流-恒压放电逻辑流程图。若系统入水后一级用电设备检测到入水，只发送开启一级充电模块指令，不发送充电指令，则按如下策略放电。1、接到开启指令后，以16A放电；2、检测到输入侧镁/海水燃料电池组电压降到44V，开始14A放电；3、检测到输入侧镁/海水燃料电池组电压降到42V，开始12A放电；4、检测到输入侧镁/海水燃料电池组电压降到40V，开始10A放电；5、检测到输入侧镁/海水燃料电池组电压降到38V，开始8A放电；6、检测到输入侧镁/海水燃料电池组电压降到36V，开始6A放电；7、检测到输入侧镁/海水燃料电池组电压降到34V，开始4A放电直至放电结束。
本发明的水下组合能源供电系统，最大程度发挥了镁/海水燃料电池高比能量和锂电池高比功率的优点。入水工作前期，保持锂电池基本处于满电状态。两种电池互为补充但保持低耦合度，任意一种电池出现问题，系统仍能够正常工作；一级充电和二级充电相结合，既减小实际水下作业设备的体积，又减少了电能长距离运输产生的损耗。由于一级充电和二级充电通过水下电缆连接，使得二级充电所对应的设备活动范围更广，灵活性更强，可应用到海洋水下作业各个领域，应用范围广泛。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种水下组合能源供电方法，其特征在于，包括：
获取金属燃料电池的供电信息和一级蓄电池的电量信息；
获取处于工作状态的一级用电设备的用电信息；
根据所述金属燃料电池的供电信息、所述一级蓄电池的电量信息和所述一级用电设备的用电信息为所述一级用电设备供电。
2.根据权利要求1所述的水下组合能源供电方法，其特征在于，根据所述金属燃料电池的供电信息、所述一级蓄电池的电量信息和所述一级用电设备的用电信息，为所述一级用电设备供电，具体为：
当所述金属燃料电池的供电信息满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池为所述一级用电设备和未充满电的一级蓄电池供电；
当所述金属燃料电池的供电信息不满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池和所述一级蓄电池共同为所述一级用电设备供电；
当所述金属燃料电池的电能耗尽或者故障时，所述一级蓄电池为所述一级用电设备供电。
3.根据权利要求1所述的水下组合能源供电方法，其特征在于，还包括：
获取二级蓄电池的电量信息；
获取处于工作状态的二级用电设备的用电信息；
相应的，所述根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息和一级用电设备的用电信息，为所述一级用电设备供电，具体为：
根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息、一级用电设备的用电信息、二级蓄电池的电量信息和二级用电设备的用电信息，为所述一级用电设备、所述二级用电设备供电。
4.根据权利要求3所述的水下组合能源供电方法，其特征在于，所述根据金属燃料电池的供电信息、一级蓄电池的电量信息、一级用电设备的用电信息、二级蓄电池的电量信息和二级用电设备的用电信息，为所述一级用电设备、所述二级用电设备供电，具体为：
当所述金属燃料电池的供电信息满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息和二级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池为所述一级用电设备、二级用电设备和未充满电的一级蓄电池、二级蓄电池供电；
当所述金属燃料电池的供电信息只满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池为所述一级用电设备供电，所述金属燃料电池和所述一级蓄电池共同为所述二级用电设备供电；
当所述金属燃料电池的供电信息不满足处于工作状态的一级用电设备的用电信息时，所述金属燃料电池和所述一级蓄电池共同为所述一级用电设备和所述二级用电设备供电，同时，所述二级蓄电池也为所述二级用电设备供电；
当所述金属燃料电池的电能耗尽或者故障时，所述一级蓄电池分别为所述一级用电设备和所述二级用电设备供电；所述二级蓄电池也为所述二级用电设备供电。
5.根据权利要求1～4任一项所述的水下组合能源供电方法，其特征在于，所述金属燃料电池的供电方法，具体为：
获取所述金属燃料电池的输出电压范围，将所述金属燃料电池的输出电压范围划分为多个电压区间，每一个电压区间对应一个恒流放电电流；
获取所述金属燃料电池的当前输出电压值，确定当前输出电压所属的电压区间，控制所述金属燃料电池按照所述电压区间对应的恒流放电电流进行放电。
6.一种水下组合能源供电系统，其特征在于，包括金属燃料电池、一级蓄电池和一级用电设备；
所述金属燃料电池的输出端分别与所述一级用电设备的输入端和所述一级蓄电池的输入端连接；
所述一级蓄电池的输出端与所述一级用电设备的输入端连接；
所述金属燃料电池和所述一级蓄电池基于权利要求1、2或5任一项所述的水下能源供电方法为所述一级用电设备供电。
7.根据权利要求6所述的水下组合能源供电系统，其特征在于，还包括升压模块、降压模块、水下电缆、二级蓄电池和二级用电设备；
所述升压模块的输入端分别与所述金属燃料电池的输出端和所述一级蓄电池的输出端连接；
所述降压模块的输入端通过所述水下电缆与所述升压模块的输出端连接，所述降压模块的输出端分别与所述二级蓄电池的输入端和所述二级用电设备的输入端连接；
所述二级蓄电池的输出端与所述二级用电设备的输入端连接；
所述金属燃料电池、所述一级蓄电池和所述二级蓄电池基于权利要求3～5任一项所述的水下能源供电方法为所述二级用电设备供电。
8.根据权利要求7所述的水下组合能源供电系统，其特征在于，还包括一级充电模块、二级充电模块和水面充电接口；
所述一级充电模块的输入端与所述金属燃料电池的输出端，所述一级充电电池的输出端分别与所述一级用电设备的输入端、所述一级蓄电池的输入端和所述升压模块的输入端连接；
所述二级充电模块的输入端与所述降压模块的输出端连接，所述二级充电模块的输出端分别与所述二级用电设备的输入端和所述二级蓄电池的输入端连接；
所述水面充电接口设置于所述二级充电模块上，用于通过外部电源给与二级充电模块连接的二级蓄电池充电。
9.根据权利要求8所述的水下组合能源供电系统，其特征在于，还包括一级电池舱和二级电池舱；
所述一级电池舱设置于所述一级用电设备上，所述一级电池舱内设置所述一级蓄电池、所述升压模块和所述一级充电模块；
所述二级电池舱设置于所述二级用电设备上，所述二级电池舱内设置所述降压模块、所述二级蓄电池和所述二级充电模块。
10.根据权利要求6～9任一项所述的水下组合能源供电系统，其特征在于，所述金属燃料电池为镁/海水燃料电池，所述一级蓄电池和所述二级蓄电池均为锂电池。
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