CN113196548A - 使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力系统及方法 - Google Patents

使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力系统及方法 Download PDF

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安舒尔·库玛·夏尔玛
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Abstract

本文的实施例公开一种后备电力系统，其包括石墨烯基金属空气电池(GMAB)以及作为次要和额外的后备的至少一辅助电源。GMAB包含用于存储电解液的电解液储液槽；泵，用于将电解液泵送到多个电池单元；过滤器，与泵连接，用于捕捉由于电解液流过电池单元所生成的氧化铝颗粒，以从电解液中去除任何金属氧化物颗粒杂质；至少一个转子流量计，与泵连接；至少一沉降槽，从电解液中去除金属氧化物颗粒；至少一缓冲槽，将电解液补充至期望组成；以及机械式燃料补给单元，用于机械地收回已消耗的铝，并将多个新鲜的铝盒同时插入电池单元中。

Description

使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力系统及方法
本文的实施例主张于2018年11月15日提交申请，且申请日随后延期1个月至2018年12月15日，申请号为201811043053，名称为“SYSTEM AND METHOD FOR HYBRID POWERBACKUP USING GRAPHENE BASED METAL-AIR BATTERY”的印度临时专利申请案(PPA)的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本文的实施例一般涉及燃料电池和电池的领域。本文的实施例具体涉及一种用于不间断供电的能量存储和电力后备的系统及方法。本文的实施例更具体地涉及一种使用石墨烯基金属空气电池的能量存储和混合式电力后备的系统及方法。
背景技术
从涉及尖端高科技机械和设备的工业和行业，到医院、污水处理厂、电信等公共服务机构，以及处于恶劣环境条件的家庭，所有装置都需要具有高度的稳定性、可靠性、质量和可用性的电力系统。随着世界持续见证快速的经济发展和数字化，对这种连续且不间断的供电的需求一直在迅速增加。
传统电网经常遭遇持续的电压波动、自然发生的完全停电和短期停电。因此，必须建立后备电力系统，以在任何情况发生时都可以实现不间断供电。此外，世界上还有许多偏远地区没有开发用于发电的基础建设，可以将这些后备电力输送到那些地区以提供电力。
基于柴油发电机和铅酸电池的后备电力系统仍然非常普遍并且使用最多。然而，随着全球变暖和电池技术的进步，锂离子电池如今已成为后备电力系统的首选，其大规模商业化也有助于实现这种转变。虽然锂离子电池为后备电力提供了一种更干净、更环保的选择，但由于其低能量密度，需要连接许多电池单元才能满足大量的能量需求。这导致进一步需要大空间来放置这些设置，并导致搬迁困难。此外，锂离子电池已经接近其理论能量密度值，并且进一步需要可用的电网来进行充电，这一事实也无助于解决上述问题。因此，迫切需要寻找其他替代方案。
因此，需要使用石墨烯基金属空气电池(GMAB)的固定式后备电力系统。此外，还需要一种使用石墨烯基金属空气电池(GMAB)和一个辅助电源的后备电力系统。然而，还需要一种使用石墨烯基金属空气电池(GMAB)和两个或多个辅助电源的后备电力系统。
以上的缺点、不利条件和问题在本文中得到解决，这将通过研读以下说明书得以理解。
发明内容
本文实施例的主要目的是提供一种使用石墨烯基金属空气电池(GMAB)的固定式后备电力系统。
本文实施例的另一个目的是开发一种后备电力系统，其包括一个一次金属空气电池，例如铝空气电池、锌空气电池、锂空气电池、铁空气电池等。
本文实施例的又一目的是开发一种具有一次金属空气电池的后备电力系统，所述一次金属空气电池包括多个电池单元，所述电池单元的数量在10至20000的范围内，并且以串联或并联或其组合的方式排列。
本文实施例的又一个目的是开发一种后备电力系统，其中，所述一次金属空气电池单元布置在单个或多个层中。
本文实施例的又一目的是开发一种后备电力系统，其包括两个或多个辅助电源，所述辅助电源选自由金属离子电池、铅酸电池、镍镉电池、氧化还原液流电池、超级电容器、和镍金属氢化物所组成的群组。
本文实施例的又一目的是开发一种后备电力系统，其包括逆变器，用于将生成的DC电力转换为AC电力，以使电器/负载运行。
本文实施例的又一目的是开发一种后备电力系统，其能够在不促使一次金属空气电池运作的情况下，通过辅助电源在短时间内输送电力。
本文实施例的又一目的是开发一种后备电力系统，其包括电子电路，以允许在辅助电源之间进行动态/手动切换。
本文实施例的又一目的是开发一种后备电力系统，其中，在所述后备电力系统运行期间，一个或多个辅助电源配置为在任何时间向逆变器输送电力。
本文实施例的又一目的是开发一种后备电力系统，其中，在所述后备电力系统运行期间，由一次金属空气电池在任何时间对一个或多个辅助电源进行充电。
本文实施例的又一个目的是开发一种后备电力系统，其中，一次金属空气电池和辅助电源经由二极管和晶体管电性连接，所述二极管和晶体管用于有效收集电流。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有监控系统的后备电力系统，所述监控系统包括一个或多个反馈传感器，以调节整个系统的温度、流量、电力和能量。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有显示面板的后备电力系统，所述显示面板用于显示从反馈传感器获取的实时数据。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有显示面板的后备电力系统，所述监控系统加载有一种算法，以准确估算辅助电源的实时荷电状态(SoC)。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有流量管理系统的后备电力系统，以调节一次金属空气电池的电池单元内的电解液循环。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有流量管理系统的后备电力系统，其包括一个或多个泵，用于将电解液泵送到一次金属空气电池的电池单元内。
本文实施例的又一目的是开发一种具有流量管理系统的后备电力系统，所述流量管理系统包括一个或多个转子流量计，所述转子流量计在1至1000lpm的范围内，并与闸阀、电磁阀和螺旋阀集成，以促进电解液的均匀分布。
本文实施例的又一目的是开发一种具有流量管理系统的后备电力系统，所述流量管理系统包括一个或多个分配器，用于向相同层上的多个电池单元受控且系统性地分配电解液。
本文实施例的又一目的是开发一种具有流量管理系统的后备电力系统，其包括泄漏/溢流管理系统，以排出/清洗在每个层上溢出的电解液。
本文实施例的又一个目的是开发一种包括电解液管理系统的后备电力系统，以将电解液的温度维持在10至80℃的范围内，以及进行电解液的净化。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有加热-冷却系统/设置的后备电力系统，所述加热-冷却系统/设置包括电阻式加热器、电感式加热器、散热器、风扇或冷却剂循环系统或其组合。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有电解液管理系统的后备电力系统，所述电解液管理系统包括一系列的筛网过滤器、原盘式过滤器、石墨烯基过滤器或其组合，用于通过收集在金属空气电池的操作期间形成的进入的淤渣，对电解液进行净化。
本文实施例的又一个目的是开发一种包括混合式系统的后备电力系统，所述混合式系统用于收集在一次金属空气电池的操作期间产生的氢气。
本文实施例的又一个目的是开发一种具有混合式系统的后备电力系统，所述混合式系统包括氢燃料电池，所述氢燃料电池依靠所收集的氢气运行，这在贡献电能输出方面有助益/帮助。
本文实施例的又一个目的是开发一种后备电力系统，其包括排气设置/系统，以去除在操作期间生成的任何种类的烟和气体。
本文实施例的又一目的是开发一种仅包括一个辅助电源的后备电力系统，使得：当仅使用一个辅助电源时，将直接用GMAB来使负载运行；当所需的电力大于由GMAB提供的电力时，额外使用所述辅助电源来满足所述电力需求；并且，当负载所需的电力小于GMAB所生成的电力时，GMAB除了提供给所述负载的电力之外的额外电力用于为所述辅助电源充电。
当结合以下描述和附图进行考虑时，将更好地体会和理解本文的实施例的这些和其他方面。然而，应当理解，以下描述虽然指示了实施例及其许多具体细节，但是是通过说明的方式提供，而非具有限制性。在不脱离本文实施例的范围和精神的情况下，可以在本文实施例的范围内进行多种变化和修改，并且本文的实施例包含所有这样的修改。
提供本发明内容是为了以简化形式介绍在详细描述中进一步公开的各种概念。本发明内容并非旨在限定请求保护的标的范围。
本文的各种实施例提供了一种使用石墨烯基金属空气电池的固定式后备电力系统，用于向家用电器和工业中的重型机械、医院和电信塔等重要服务、以及偏远地区供电。
本文的各种实施例提供了一种固定式后备电力系统，包括：主电源、一个或多个辅助电源、电解液流量管理系统、电解液特性管理系统、实时监控系统、电力电子控制系统、和氢气采集/收集系统。
根据本文一实施例，主电源是石墨烯基金属空气电池(GMAB)。此系统中的主电源生成电能，以向外部负载供电。GMAB包括含有碱性电解液的储液槽。电解液通过一迭(多个)电池单元，这些电池单元彼此以串联或并联或其组合的方式电性连接。只有当电池单元充满电解液时，才会在阳极和阴极开始反应。阳极处的金属颗粒转化为金属氧化物。来自环境空气的氧气通过空气阴极扩散并被还原为OH离子。因此生成电能。只有当电解液的温度处于预设范围或阈值水平内时，反应才是最有效的。
根据本文一实施例，一个或多个一次金属空气电池选自由铝空气电池、锌空气电池、锂空气电池、和铁空气电池所组成的群组。
根据本文一实施例，所述一次金属空气电池包括多个电池单元，并且其中，所述多个电池单元的数量在10至20000的范围内。
根据本文一实施例，所述一次金属空气电池单元布置在一个或多个层(单个或多个层)中。所述一个或多个层(相同或不同层)上的电池单元以串联或并联或其组合的方式电性连接。
根据本文一实施例，设置一种电解液特性管理系统，以通过加热-冷却机构/系统将电解液的温度维持在期望界限或预设范围或阈值水平内。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统进一步包括多个滤芯，以捕获/捕捉氧化铝颗粒，所述氧化铝颗粒作为与阳极和阴极的电解反应的副产物而生成，并且随着电解液流动被从电池单元中收集。所述滤芯配置为从电解液中去除会对与阳极和阴极的反应过程产生干扰的任何金属氧化物颗粒杂质。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统进一步包括多个沉降槽，用于从电解液中去除金属氧化物颗粒。根据本文一实施例，所述多个沉降槽是多个电解液储液槽。使从电解液中去除的金属氧化物颗粒通过重力自然地沉降在每个槽的底部，或通过化学诱导的凝集过程强制地沉降在每个槽的底部。进行凝集过程，以增加颗粒的尺寸并促进金属氧化物颗粒的快速/更快沉降。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统进一步包括多个缓冲槽，以将电解液维持在期望组成。电解液特性管理系统配置为定期监控电解液中存在的所有组分的浓度。缓冲槽设置为将电解液补充至期望组成。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统配置为将电解液的温度维持在10至80℃的范围内，并且还进行电解液的持续净化。
根据本文一实施例，所述加热-冷却系统包括电阻式加热器、电感式加热器、散热器、风扇或冷却剂循环系统的一种或多种组合。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统包括多个滤芯，所述滤芯选自由一系列的筛网过滤器、圆盘式过滤器、石墨烯基过滤器、或这些过滤器中的多个所组成的群组，用于通过收集在金属空气电池的操作期间形成的淤渣，对进入的电解液进行持续净化。
根据本文一实施例，设置一种燃料补给机构，以机械地对GMAB进行燃料补给。燃料补给机构配置为机械地收回已消耗的铝，并且将多个新鲜的铝盒一次性插入电池单元中。
根据本文一实施例，设置一种电解液流量管理系统，以调节电解液通过一次金属空气电池模块的电池单元的循环。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括一个或多个泵，用于将电解液泵送到一次金属空气电池的电池单元内。所述一个或多个泵选自由隔膜泵、潜水泵、离心泵、容积泵、液压泵及其组合所组成的群组。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括一个或多个转子流量计，所述转子流量计与闸阀、电磁阀及螺旋阀集成，以将电解液均匀分布在电池单元内。转子流量计的负载量为1至1000lpm。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括一个或多个分配器，用于向相同层以及不同层上的多个电池单元受控且系统性地分配电解液。电解液的均匀分配有助于维持金属空气电池中的所有电池单元的一致电力输出。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括泄漏/溢流管理系统，以排出在每个层上溢出的电解液。
根据本文一实施例，所述监控系统包括一个或多个反馈传感器，以调节整个系统的温度、流量、电力和能量。所述一个或多个反馈传感器包括：热电偶，用于测量温度；滤液传感器，监测是否需要更换为了净化电解液而安装的过滤器；以及多个流量计，以控制流过存在于所述一个或多个层上的金属空气电池单元的电解液的流量。
根据本文一实施例，所述监控系统设置有显示面板，用于显示从所述一个或多个反馈传感器获取的实时数据。
根据本文一实施例，所述监控系统加载有一种算法，以准确估算辅助电源的实时荷电状态(SoC)。
根据本文一实施例，设置一种混合式系统，以存储在一次金属空气电池的操作期间产生的氢气。
根据本文一实施例，所述混合式系统包括氢燃料电池，所述氢燃料电池依靠所收集的氢气运行，用于贡献/增强所述后备电力系统的能量输出。
根据本文一实施例，所述后备电力系统包括排气设置，以去除在后备电力系统的操作期间生成的任何种类的烟和气体。
根据本文一实施例，以GMAB所生成的电力对所述一个或多个辅助电源进行充电，以向负载供电，其中，所述一个或多个辅助电源经由开关电路连接到所述负载。所述辅助电源的输出通过逆变器馈送到所述负载。在任何时间，一个辅助电源处于由来自GMAB的电力进行充电的状态，而另一个辅助电源处于放电状态以向负载供电，其中，来自辅助电源的电力通过DC到AC转换器馈送到以AC运行的家用电器。
根据本文一实施例，选择一个辅助电源向负载供电，而另一个辅助电源由来自GMAB的电力进行充电。对荷电状态-SoC(其与电池的剩余电量有关)进行持续监控。当辅助电源达到预设的SoC水平时，通过开关电路的帮助来切断向所述负载供电的辅助电源，并且，处于由来自GMAB的电力进行充电的状态的第二辅助电源被接通，以向所述负载供电，并且，以来自GMAB的电力对第一辅助电源进行充电。
根据本文一实施例，所述一个或多个辅助电源选自由金属离子电池、镍镉电池、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器、镍氢电池、和氧化还原液流电池所组成的群组。
根据本文一实施例，所述氧化还原液流电池为钒氧化还原电池、锌溴电池、多硫化溴电池等中的任何一种。
根据本文一实施例，所述后备电力系统包括逆变器，用于将生成的DC电力转换为AC电力，以使电器运行。所述家用电器包括：空调、冰箱、电视、风扇、电灯、电脑，以及工厂、矿场和医院使用的重型电机和设备。
根据本文一实施例，所述后备电力系统配置为在不促使一次金属空气电池运作的情况下，通过辅助电源在短时间内输送电力。
根据本文一实施例，设置一种电子切换电路/装置，以允许所述辅助电源之间的切换。
根据本文一实施例，仅使用一个辅助电源。当所述系统中仅设置一个辅助电源时，将直接用GMAB来使负载运行。当所需的电力大于由GMAB提供的电力时，额外使用所述辅助电源来满足所述电力需求。当负载所需的电力小于GMAB所生成的电力时，GMAB除了提供给所述负载的电力之外的额外电力用于为所述辅助电源充电。
根据本文一实施例，一种石墨烯基金属空气电池装置包括：第一层，包含电解液储液槽，所述电解液储液槽连接到加热-冷却系统以维持电解液的温度；第二层，包含：泵，用于将电解液泵送到一个或多个电池单元；过滤器，从所述泵的第一侧连接到所述泵，用于捕捉由于电解液流过电池单元所生成的氧化铝颗粒，并从电解液中去除任何金属氧化物颗粒杂质；至少一转子流量计，连接到所述泵的第二侧；至少一包含环境空气的电极；至少一沉降槽，以进一步从电解液中去除金属氧化物颗粒；至少一缓冲槽，配置为将电解液补充至与阈值相当的期望组成；以及机械式燃料补给单元，配置用于机械地收回已消耗的铝，并将多个新鲜的铝盒同时插入电池单元中；以及第三层，包含至少一排出口，用于在电解液流过一个或多个电池单元时将所述电解液排出。
根据本文一实施例，在后备电力系统的操作期间，一个或多个所述辅助电源在任何时间向逆变器输送电力。
根据本文一实施例，在后备电力系统的操作期间，由一次金属空气电池在任何时间对一个或多个辅助电源进行充电，随后，一旦放电中的辅助电源放电至设定的SOC，则所述一次金属空气电池将用于为电器供电。
根据本文一实施例，所述固定式后备电力系统包括：壳体；石墨烯基金属空气电池，设置在壳体中；至少一辅助电源，设置在壳体中，作为次要和额外的后备。所述石墨烯基金属空气电池包括：电解液储液槽，连接到加热-冷却系统，以维持所存储的碱性电解液的温度；泵，用于将电解液输送到多个电池单元；过滤器，连接到所述泵的第一侧，用于捕捉由于电解液流过电池单元所生成的氧化铝颗粒，并从电解液中去除任何金属氧化物颗粒杂质；至少一转子流量计，连接到所述泵的第二侧；至少一其中存在有环境空气的电极；至少一沉降槽，以进一步从电解液中去除金属氧化物颗粒；至少一缓冲槽，配置为对电解液进行补充以达到期望组成；以及机械式燃料补给单元，配置用于机械地收回已消耗的铝，并将多个新鲜的铝盒同时插入电池单元中。
根据本文一实施例，所述固定式后备电力系统进一步包括泄漏/溢流管理系统，所述泄漏/溢流管理系统包含至少一排出口，所述排出口与设置在每个层中的排出管线连接，用于在电解液通过所述多个电池单元后将所述电解液排出，以及排出在所述层上溢出的电解液。所述后备电力系统进一步包括阳极和空气阴极。当电池单元充满电解液时，随后，阳极中的金属颗粒转化为金属氧化物，并且，来自环境空气的氧气通过空气阴极扩散并被还原为多个OH离子。在阳极和空气阴极处产生反应后生成电能。所述电池安装在一个或多个层上。电解液通过至少一电池单元，并通过至少一排出口排出，所述排出口与附接至/安装在每个层上的管线连接。
根据本文一实施例，所述后备电力系统进一步包括氢燃料电池，所述氢燃料电池中存储有在金属空气操作期间产生的氢气，以收集氢气。基于所述存储，氢燃料电池利用所存储的氢气来发电。将一个或多个电池单元布置在一个或多个层上并以串联、并联或其组合的方式连接作为组合电源，以实现能量和电力的最优组合为电器供电。所述一个或多个层以延伸/伸缩模式布置，使得下方层具有从底座突出超过上方层表层的延伸平台，以保护所述系统免于任何类型的泄漏/溢流或溢出。所述一个或多个层连接到共同排出系统，所述共同排出系统进一步连接到储液槽。
当结合以下描述和附图进行考虑时，将更好地体会和理解本文的实施例的这些和其他方面。然而，应当理解，以下描述虽然指示了优选实施例及其许多具体细节，但是是通过说明的方式提供，而非具有限制性。在不脱离本文实施例的精神的情况下，可以在本文实施例的范围内进行多种变化和修改，并且本文的实施例包含所有这样的修改。
附图说明
本领域技术人员将从以下优选实施例的描述和附图中想到其他目的、特征和优点，其中：
图1为根据本文一实施例的具有石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力系统的立体图。
图2为根据本文一实施例的在后备电力系统中设置的加热-冷却系统/机构的框图。
图3为根据本文一实施例，当辅助电源处于充电状态时，在后备电力系统中设置的用于辅助电源的充电和放电电路的框图。
图4为根据本文一实施例，当辅助电源处于充电状态时，在后备电力系统中设置的用于辅助电源的充电和放电电路的框图。
图5为根据本文一实施例，通过使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力来向负载供电的方法的流程图。
图6为根据本文一实施例的使用单个二次电池的开关电路的框图。
图7和图8共同示出了根据本文一实施例的用于测量辅助电源的荷电状态的库仑计数法的流程图。
图9为根据本文一实施例的固定式后备电力系统的框图。
尽管本文的实施例的具体特征在一些附图中示出，但在其他附图中未示出。这样做只是为了方便起见，因为根据本文的实施例，每个特征可以与任何或所有其他特征组合。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考了构成其一部分的附图，其中，可以实践的具体实施例通过说明的方式示出。对这些实施例进行了足够详细的描述以使本领域技术人员能够实践这些实施例，并且应当理解，在不脱离这些实施例的范围的情况下可以进行其他变化。因此，以下详细描述不应被视为限制性意义。
本文的各个实施例提供了一种使用石墨烯基金属空气电池的固定式后备电力系统的系统架构，其中，所述后备电力系统可用于向家用电器和工业中的重型机械供电、作为医院和电信塔等重要服务的后备电力、以及用于向偏远地区供电。
本文的各种实施例提供了一种固定式后备电力系统，包括：主电源、一个或多个辅助电源、电解液流量管理系统、电解液特性管理系统、实时监控系统、电力电子控制系统、和氢气采集/收集系统。
根据本文一实施例，主电源是石墨烯基金属空气电池(GMAB)。此系统中的主电源生成电能，以向外部负载供电。GMAB包括含有碱性电解液的储液槽。电解液通过一迭(多个)电池单元，这些电池单元彼此以串联或并联或其组合的方式电性连接。只有当电池单元充满电解液时，才会在阳极和阴极开始反应。阳极处的金属颗粒转化为金属氧化物。来自环境空气的氧气通过空气阴极扩散并被还原为OH离子。因此生成电能。只有当电解液的温度处于预设范围或阈值水平内时，反应才是最有效的。
根据本文一实施例，一个或多个一次金属空气电池选自由铝空气电池、锌空气电池、锂空气电池、和铁空气电池所组成的群组。
根据本文一实施例，所述一次金属空气电池包括多个电池单元，并且其中，所述多个电池单元的数量在10至20000的范围内。
根据本文一实施例，所述一次金属空气电池单元布置在一个或多个层(单个或多个层)中。所述一个或多个层(相同或不同层)上的电池单元以串联或并联或其组合的方式电性连接。
根据本文一实施例，设置一种电解液特性管理系统，以通过加热-冷却机构/系统将电解液的温度维持在期望界限或预设范围或阈值水平内。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统进一步包括多个滤芯，以捕获/捕捉氧化铝颗粒，所述氧化铝颗粒作为与阳极和阴极的电解反应的副产物而生成，并且随着电解液流动被从电池单元中收集。所述滤芯配置为从电解液中去除会对与阳极和阴极的反应过程产生干扰的任何金属氧化物颗粒杂质。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统进一步包括多个沉降槽，用于从电解液中去除金属氧化物颗粒。根据本文一实施例，所述多个沉降槽是多个电解液储液槽。使从电解液中去除的金属氧化物颗粒通过重力自然地沉降在每个槽的底部，或通过化学诱导的凝集过程强制地沉降在每个槽的底部。进行凝集过程，以增加颗粒的尺寸并促进金属氧化物颗粒的快速/更快沉降。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统进一步包括多个缓冲槽，以将电解液维持在期望组成。电解液特性管理系统配置为定期监控电解液中存在的所有组分的浓度。缓冲槽设置为将电解液补充至期望组成。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统配置为将电解液的温度维持在10至80℃的范围内，并且还进行电解液的持续净化。
根据本文一实施例，所述加热-冷却系统包括电阻式加热器、电感式加热器、散热器、风扇或冷却剂循环系统的一种或多种组合。
根据本文一实施例，所述电解液特性管理系统包括多个滤芯，所述滤芯选自由一系列的筛网过滤器、圆盘式过滤器、石墨烯基过滤器、或这些过滤器中的多个所组成的群组，用于通过收集在金属空气电池的操作期间形成的淤渣，对进入的电解液进行持续净化。
根据本文一实施例，设置一种燃料补给机构，以机械地对GMAB进行燃料补给。燃料补给机构配置为机械地收回已消耗的铝，并且将多个新鲜的铝盒一次性插入电池单元中。
根据本文一实施例，设置一种电解液流量管理系统，以调节电解液通过一次金属空气电池模块的电池单元的循环。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括一个或多个泵，用于将电解液泵送到一次金属空气电池的电池单元内。所述一个或多个泵选自由隔膜泵、潜水泵、离心泵、容积泵、液压泵及其组合所组成的群组。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括一个或多个转子流量计，所述转子流量计与闸阀、电磁阀及螺旋阀集成，以将电解液均匀分布在电池单元内。转子流量计的负载量为1至1000lpm。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括一个或多个分配器，用于向相同层以及不同层上的多个电池单元受控且系统性地分配电解液。电解液的均匀分配有助于维持金属空气电池中的所有电池单元的一致电力输出。
根据本文一实施例，所述电解液流量管理系统包括泄漏/溢流管理系统，以排出在每个层上溢出的电解液。
根据本文一实施例，所述监控系统包括一个或多个反馈传感器，以调节整个系统的温度、流量、电力和能量。所述一个或多个反馈传感器包括：热电偶，用于测量温度；滤液传感器，监测是否需要更换为了净化电解液而安装的过滤器；以及多个流量计，以控制流过存在于所述一个或多个层上的金属空气电池单元的电解液的流量。
根据本文一实施例，所述监控系统设置有显示面板，用于显示从所述一个或多个反馈传感器获取的实时数据。
根据本文一实施例，所述监控系统加载有一种算法，以准确估算辅助电源的实时荷电状态(SoC)。
根据本文一实施例，设置一种混合式系统，以存储在一次金属空气电池的操作期间产生的氢气。
根据本文一实施例，所述混合式系统包括氢燃料电池，所述氢燃料电池依靠所收集的氢气运行，用于贡献/增强所述后备电力系统的能量输出。
根据本文一实施例，所述后备电力系统包括排气设置，以去除在后备电力系统的操作期间生成的任何种类的烟和气体。
根据本文一实施例，以GMAB所生成的电力对所述一个或多个辅助电源进行充电，以向负载供电，其中，所述一个或多个辅助电源经由开关电路连接到所述负载。所述辅助电源的输出通过逆变器馈送到所述负载。在任何时间，一个辅助电源处于由来自GMAB的电力进行充电的状态，而另一个辅助电源处于放电状态以向负载供电，其中，来自辅助电源的电力通过DC到AC转换器馈送到以AC运行的家用电器。
根据本文一实施例，选择一个辅助电源向负载供电，而另一个辅助电源由来自GMAB的电力进行充电。对荷电状态-SoC(其与电池的剩余电量有关)进行持续监控。当辅助电源达到预设的SoC水平时，通过开关电路的帮助来切断向所述负载供电的辅助电源，并且，处于由来自GMAB的电力进行充电的状态的第二辅助电源被接通，以向所述负载供电，并且，以来自GMAB的电力对第一辅助电源进行充电。
根据本文一实施例，所述一个或多个辅助电源选自由金属离子电池、镍镉电池、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器、镍氢电池、和氧化还原液流电池所组成的群组。
根据本文一实施例，所述氧化还原液流电池为钒氧化还原电池、锌溴电池、多硫化溴电池等中的任何一种。
根据本文一实施例，所述后备电力系统包括逆变器，用于将生成的DC电力转换为AC电力，以使电器运行。所述家用电器包括：空调、冰箱、电视、风扇、电灯、电脑，以及工厂、矿场和医院使用的重型电机和设备。
根据本文一实施例，所述后备电力系统配置为在不促使一次金属空气电池运作的情况下，通过辅助电源在短时间内输送电力。
根据本文一实施例，设置一种电子切换电路/装置，以允许所述辅助电源之间的切换。
根据本文一实施例，一种石墨烯基金属空气电池装置包括：第一层，包含电解液储液槽，所述电解液储液槽连接到加热-冷却系统以维持电解液的温度；第二层，包含：泵，用于将电解液泵送到一个或多个电池单元；过滤器，从所述泵的第一侧连接到所述泵，用于捕捉由于电解液流过电池单元所生成的氧化铝颗粒，并从电解液中去除任何金属氧化物颗粒杂质；至少一转子流量计，连接到所述泵的第二侧；至少一包含环境空气的电极；至少一沉降槽，以进一步从电解液中去除金属氧化物颗粒；至少一缓冲槽，配置为将电解液补充至与阈值相当的期望组成；以及机械式燃料补给单元，配置用于机械地收回已消耗的铝，并将多个新鲜的铝盒同时插入电池单元中；以及第三层，包含至少一排出口，用于在电解液流过一个或多个电池单元时将所述电解液排出。
根据本文一实施例，在后备电力系统的操作期间，一个或多个所述辅助电源在任何时间向逆变器输送电力。
根据本文一实施例，在后备电力系统的操作期间，由一次金属空气电池在任何时间对一个或多个辅助电源进行充电，随后，一旦放电中的辅助电源放电至设定的SOC，则所述一次金属空气电池将用于为电器供电。
根据本文一实施例，所述固定式后备电力系统包括：壳体；石墨烯基金属空气电池，设置在壳体中；至少一辅助电源，设置在壳体中，作为次要和额外的后备。所述石墨烯基金属空气电池包括：电解液储液槽，连接到加热-冷却系统，以维持所存储的碱性电解液的温度；泵，用于将电解液输送到多个电池单元；过滤器，连接到所述泵的第一侧，用于捕捉由于电解液流过电池单元所生成的氧化铝颗粒，并从电解液中去除任何金属氧化物颗粒杂质；至少一转子流量计，连接到所述泵的第二侧；至少一其中存在有环境空气的电极；至少一沉降槽，以进一步从电解液中去除金属氧化物颗粒；至少一缓冲槽，配置为将电解液补充至期望组成；以及机械式燃料补给单元，配置用于机械地收回已消耗的铝，并将多个新鲜的铝盒同时插入电池单元中。
根据本文一实施例，所述固定式后备电力系统进一步包括泄漏/溢流管理系统，所述泄漏/溢流管理系统包含至少一排出口，所述排出口与设置在每个层中的排出管线连接，用于在电解液通过所述多个电池单元后将所述电解液排出，以及排出在所述层上溢出的电解液。所述后备电力系统进一步包括阳极和空气阴极。当电池单元充满电解液时，随后，阳极中的金属颗粒转化为金属氧化物，并且，来自环境空气的氧气通过空气阴极扩散并被还原为多个OH离子。在阳极和空气阴极处产生反应后生成电能。所述电池安装在一个或多个层上。电解液通过至少一电池单元，并通过至少一排出口排出，所述排出口与附接至/安装在每个层上的管线连接。
根据本文一实施例，所述后备电力系统进一步包括氢燃料电池，所述氢燃料电池中存储有在金属空气操作期间产生的氢气，以收集氢气。基于所述存储，氢燃料电池利用所存储的氢气来发电。将一个或多个电池单元布置在一个或多个层上并以串联、并联或其组合的方式连接作为组合电源，以实现能量和电力的最优组合为电器供电。所述一个或多个层以延伸/伸缩模式布置，使得下方层具有从底座突出超过上方层表层的延伸平台，以保护所述系统免于任何类型的泄漏/溢流或溢出。所述一个或多个层连接到共同排出系统，所述共同排出系统进一步连接到储液槽。
根据本文一实施例，一种通过后备电力系统向负载供电的方法包括：在壳体中安装石墨烯基金属空气电池系统：将电解液储液槽连接到加热-冷却系统以维持电解液的温度；通过泵将电解液泵送到一个或多个电池单元中；将过滤器从所述泵的第一侧连接到所述泵，所述过滤器用于捕捉由电解液流过电池单元所生成的氧化铝颗粒，并从电解液中去除任何金属氧化物颗粒杂质；将至少一转子流量计连接到所述泵的第二侧；将环境空气存储在至少一电极中；通过至少一沉降槽进行沉降，以进一步从电解液中去除金属氧化物颗粒；通过至少一缓冲槽将电解液补充至与阈值相当的期望组成；通过机械式燃料补给单元机械地收回已消耗的铝，并将多个新鲜的铝盒同时插入电池单元中；以及在电解液流过一个或多个电池单元时，通过至少一排出口将所述电解液排出。
图1为使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力系统的示意图。参照图1，电解液储液槽101A设置有：沉降槽101B，用于从电解液中去除金属氧化物颗粒；缓冲槽101C，将电解液浓度维持在预设水平；以及加热-冷却系统(示于图2)，用于保持电解液的温度。电解液在泵103的帮助下被泵送到电池单元，所述泵在一侧连接到过滤器，并在另一侧连接到一个或多个转子流量计104。根据附图，所安装的混合式系统由112表示；在此处，在金属空气操作期间产生的氢气被存储起来，并且稍后用于由氢燃料电池进行发电。一旦电解液流过电池单元，它就会从排出口107通过与每个层附接的管线排出。混合式后备电力中的多个层由116和105表示，其中，各个电池单元以串联或并联或其组合的方式排列。此外，多个层106和115以延伸模式布置，使得下方层115具有从底座延伸且比上方层106更加延伸出去的延伸平台，以保护所述系统免于任何类型的泄漏/溢流或溢出。所有层进一步连接到共同排出系统108，共同排出系统108连接到储液槽101。固定式支撑结构114包括：位于所述结构的底座的多个隔室，其中，在所述多个隔室上放置有逆变器109、为本文的实施例设计的电路系统111以及辅助电源的隔室110。所述支撑结构与轮113集成，使得易于将所述系统从一处移动到另一处。
图2为根据本文一实施例的在后备电力系统中设置的加热-冷却系统/机构的框图，以将电解液的温度维持在期望范围内。根据附图，电解液的储液槽由201表示，储液槽201由隔热层202进行隔热。加热线圈/加热器203与所述储液槽集成，这有助于将电解液加热到最优温度，所述温度使石墨烯基金属空气电池最有效地工作；所述加热线圈/加热器的电气端子由204表示。在附图中，用于使电解液从储液槽流向一次金属空气电池的出口通道由205表示；用于使来自一次金属空气电池的电解液进入储液槽的入口通道用206表示。冷却盘管207与储液槽附接以冷却电解液，并且，安装恒温阀208以仅当温度超过阈值时才允许冷却剂流过它。用于存储冷却剂的槽由209表示，而散热器盖由210表示。膨胀溢出管和溢流排出管分别由211和212表示。冷凝器213连接到风扇214。最后，用于使冷却剂循环通过所述系统的泵由215表示。
图3为根据本文一实施例，当辅助电源处于充电状态时，在后备电力系统中设置的用于辅助电源的充电和放电电路的框图。参照图3，在任何时间，来自GMAB 301的电力用于为至少一个辅助电源302、303充电，而另一个/多个辅助电源302、303向负载305供电(因为来自电池的电力是DC形式，所以我们为了通常以AC电力运行的电器而具有DC到AC转换器304)。对荷电状态-SOC(其与电池的剩余电量有关)进行持续监控，并且，当辅助电源302到达特定SOC时，它在开关电路的帮助下被切断，并且，由使用GMAB 301进行充电的第二辅助电源303向负载305供电，同时，GMAB 301向已放电的第一辅助电源302供电。此循环一直持续到整个系统300和图1的100被关闭为止。
图4为根据本文一实施例，当辅助电源处于充电状态时，在后备电力系统中设置的用于辅助电源的充电和放电电路的框图。参照图4，系统400仅设置有一个辅助电源302，使得在仅有一个辅助电源302的情况下，将直接用GMAB 301来使负载305运行。当所需电力大于GMAB 301可提供的电力时，辅助电源302启动以满足此电力要求。当负载305较少时，来自GMAB 301的额外电力对辅助电源302进行充电。
图5为根据本文一实施例，通过使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力来向负载供电的方法的流程图。参照图5，所述方法开始于步骤501。在第二步骤502，选择二次电池进行充电和放电。在步骤503，将所选择的用于充电的二次电池经由开关转换器和开关连接到一次电池。在步骤504，将所选择的用于放电的二次电池经由开关连接到负载。在步骤505，进行比较，即，比较正在放电的二次电池的SOC是否小于阈值。如果选项为是，则将控制进行到步骤506，然而，如果选项为否，则将控制返回到步骤505的比较。在步骤506，将所有二次电池与一次电池及负载断开连接。在步骤507，将已充电的二次电池连接到所述负载。在步骤508，将已放电的二次电池连接到一次电池以进行充电。在步骤509，所述方法终止。
图6为根据本文一实施例的使用单个二次电池的开关电路的框图。参照图6，设置一种用于单个二次电池的开关电路600。在此系统600中，一次电池、二次电池和负载605并联连接以一起操作。所述系统中的所有开关603、604都被启用。一次电池的未调节电压由第一组开关转换器603进行调节，以对二次电池进行充电。二次电池的端子处的电压随二次电池的荷电状态(SOC)而变化。为了在负载端子处提供恒定/已调节的电压，使用第二开关转换器604，这将稳定负载端子605处的电压。
图7和图8共同示出了根据本文一实施例的用于测量辅助电源的荷电状态的库仑计数法的流程图。所述方法开始于步骤701。在步骤702，初始化周边装置，即包含石墨烯基金属空气电池的电子装置。在步骤703，读取连接到金属空气电池的EEPROM。在步骤704，测量电池电压。在步骤705，基于电压参考，从EEPROM的查找表中获取SOC值。在步骤706中，进行比较，即，比较估算的SOC是否大于或等于10％，其中，所述估算的SOC等于查找表的SOC。如果选项为是，则将控制转移到步骤707，然而，如果选项为否，则将控制转移到图8的连接点A。在步骤707，为旧的SOC指定新的SOC，其公差值为10％。第二步骤802包括在连接点A将控制转移到步骤802之后显示SOC。第三步骤803在连接点B开始，其中，所述控制经由连接点B转移到步骤802。第四步骤804通过对计时器中断进行初始化而开始。在第五步骤805，测量图1的电子装置/电池的电流和电压。在第六步骤806，所述电子装置/电池等待中断。在第七步骤807，进行比较，即，比较所述中断是否有效。如果选项为是，则将控制转移到步骤808。如果选项为是，则将控制转移到步骤806。在步骤808，对电流和时间进行积分。在步骤809，计算SOC。在步骤810，基于电压参考，从EEPROM的查找表中获取SOC值。在步骤811中，进行比较，即，比较估算的SOC是否大于或等于10％，其中，所述估算的SOC等于查找表的SOC。如果选项为是，则将控制转移到步骤812。如果选项为否，则将控制转移到步骤813。在步骤812，为旧的SOC指定新的SOC，其公差值为10％。在步骤813，显示和存储SOC。
图9为固定式后备电力系统的框图。所述系统包括：主电源901；多个辅助电源902a、902b、...、902n；电解液流量管理系统903；电解液特性管理系统904；实时监控系统905；电力电子控制系统906；氢气采集/收集系统907；淤渣管理系统908；以及机械式燃料补给系统909。
本文的实施例提供了一种混合式后备电力的系统架构，其使用石墨烯基金属空气电池作为主电源，其中，所述一次金属空气电池为铝空气电池、锌空气电池、锂空气电池、铁空气电池中的任何一种。
本文的实施例提供了一种使用石墨烯基金属空气电池的混合式后备电力的系统架构，其可用于向家用电器和工业中的重型机械供电、作为医院和电信塔等重要服务的后备电力、以及用于向偏远地区供电。
具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本文的实施例的一般性质，使得其他人可以通过应用当前知识，在不脱离一般概念的情况下容易地对诸如特定实施例的各种应用进行修改和/或改良，并且因此，这样的修改和改良应当且旨在被理解为落入所公开实施例的均等物的含义和范围内。
应当理解，本文所用的措辞或术语是为了描述而非限制性。因此，虽然已经以优选实施例来描述本文的实施例，但是本领域技术人员将认知到，可以通过修改来实践本文的实施例。然而，所有这样的修改都被认为落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种固定式后备电力系统，其特征在于，包括：
主电源，其中，所述主电源包含一次金属空气电池，并且其中，所述一次金属空气电池为石墨烯基金属空气电池(GMAB)，用于生成电力；
一个或多个辅助电源，连接到所述主电源，所述辅助电源用于接收和存储所生成的电力，以向负载供电；
电解液流量管理系统，调节电解液通过所述一次金属空气电池的模块的电池单元的循环；
电解液特性管理系统，通过加热-冷却机构/系统将所述电解液的温度维持在期望界限或预设范围或阈值水平内；
实时监控及反馈系统，调节整个所述系统的温度、流量、电力和能量；
电力电子控制系统，包含开关电路、DC-AC逆变器、DC-DC转换器和DC-DC充电器；以及
氢气采集/收集系统，存储在所述一次金属空气电池的操作期间产生的氢气；
其中，以所述GMAB所生成的电力对所述一个或多个辅助电源进行充电，以向所述负载供电，其中，所述一个或多个辅助电源通过所述开关电路连接到所述负载；其中，所述辅助电源的输出通过逆变器馈送到所述负载；其中，在任何时间，一个辅助电源处于由来自所述GMAB的电力进行充电的状态，而另一个辅助电源处于放电状态以向所述负载供电；其中，对荷电状态-SoC(其与所述电池的剩余电量有关)进行持续监控；其中，当所述辅助电源达到预设的SoC水平时，通过所述开关电路的帮助来切断向所述负载供电的所述辅助电源，并且，处于由来自所述GMAB的电力进行充电的状态的所述第二辅助电源被接通，以向所述负载供电，并且，由来自所述GMAB的电力对所述第一辅助电源进行充电。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GMAB包含多个所述电池单元以及含有所述电解液的储液槽，其中，所述电解液通过所述多个电池单元，所述电池单元彼此以串联或并联或其组合的方式电性连接，其中，所述电池单元充满所述电解液，其中，所述多个电池单元配置为基于在将所述电解液填充到所述多个电池单元中之后在阳极和阴极处开始的反应而生成电力；其中，所述阳极处的所述金属转化为金属氧化物，并且，来自环境空气的氧气通过所述空气阴极扩散并被还原为OH离子，从而生成电力，其中，所述一次金属空气电池选自由铝空气电池、锌空气电池、锂空气电池、和铁空气电池所组成的群组，其中，所述多个电池单元的数量在10至20000的范围内。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个电池单元布置在一个或多个层中，其中，所述一个或多个层上的所述多个电池单元以串联或并联或其组合的方式电性连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液特性管理系统进一步包括多个滤芯，以捕获/捕捉所述金属氧化物的颗粒，所述金属氧化物的颗粒作为与所述阳极和所述阴极的电解反应的副产物而生成，并且随着所述电解液流动被从所述电池单元中收集，其中，所述滤芯配置为从所述电解液中去除会对与所述阳极和所述阴极的反应过程产生干扰的任何金属氧化物颗粒杂质。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液特性管理系统进一步包括多个沉降槽，用于从所述电解液中去除所述金属氧化物颗粒；其中，所述多个沉降槽是多个电解液储液槽，所述电解液储液槽配置用于接收从所述电解液中去除的所述金属氧化物的颗粒，以使所述金属氧化物的颗粒通过重力自然地沉降在每个所述槽的底部，或通过化学诱导的凝集或絮凝过程强制地沉降在每个所述槽的底部；并且其中，进行所述凝集或絮凝过程，以增加所述颗粒的尺寸并促进所述金属氧化物的颗粒的快速/更快沉降。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液特性管理系统进一步包括多个缓冲槽，以将所述电解液维持在期望组成，其中，所述电解液特性管理系统配置为定期监控所述电解液中存在的所有组分的浓度，其中，所述缓冲槽设置为将所述电解液补充至所述期望组成。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液特性管理系统配置为将所述电解液的温度维持在10至80℃的范围内，并且还进行所述电解液的持续净化。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热-冷却系统包含电阻式加热器、电感式加热器、散热器、风扇或冷却剂循环系统的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液特性管理系统包括多个滤芯，所述滤芯选自由一系列的筛网过滤器、圆盘式过滤器、石墨烯基过滤器、或这些过滤器中的多个所组成的群组，用于通过收集在所述金属空气电池的操作期间形成的淤渣，对进入的电解液进行持续净化。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，设置燃料补给机构，以机械地对所述GMAB进行燃料补给，其中，所述燃料补给机构配置为机械地收回已消耗的铝，并且将多个新鲜的铝盒一次性插入所述电池单元中。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液流量管理系统包括一个或多个泵，用于将所述电解液泵送到所述一次金属空气电池的所述电池单元内，其中，所述一个或多个泵选自由隔膜泵、潜水泵、离心泵、容积泵、液压泵及其组合所组成的群组。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液流量管理系统进一步包括一个或多个转子流量计，所述转子流量计与闸阀、电磁阀及螺旋阀集成，以将所述电解液均匀分布在所述电池单元内，其中，所述转子流量计的负载量为1至1000lpm。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液流量管理系统包括一个或多个分配器，用于向相同及不同的所述层上的所述多个电池单元受控且系统性地分配所述电解液，以维持所述金属空气电池中的所有所述电池单元的一致电力输出。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解液流量管理系统包括泄漏/溢流管理系统，以排出在每个所述层上溢出的所述电解液，其中，所述泄漏/溢流管理系统包含排出口，所述排出口与设置在每个所述层中的排出管线连接。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实时监控系统包括一个或多个反馈传感器，以调节整个所述系统的温度、流量、电力和能量；其中，所述一个或多个反馈传感器包含：热电偶，用于测量温度；滤液传感器，监测是否需要更换为了净化所述电解液而安装的过滤器；以及多个流量计，以控制流过存在于所述一个或多个层上的所述金属空气电池的所述电池单元的所述电解液的流量；并且其中，所述实时监控系统设置有显示面板，用于显示从所述一个或多个反馈传感器获取的实时数据，其中，所述实时监控系统加载有一种算法，以准确估算所述辅助电源的实时荷电状态(SoC)。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混合式系统包括氢燃料电池，所述氢燃料电池依靠所收集的氢气运行，用于贡献/增强所述后备电力系统的能量输出。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后备电力系统包括排气设置，以去除在所述后备电力系统的操作期间生成的任何种类的烟和气体。
18.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个辅助电源选自由金属离子电池、镍镉电池、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器、镍氢电池、和氧化还原液流电池所组成的群组，其中，所述氧化还原液流电池为钒氧化还原电池、锌溴电池、多硫化溴电池中的任何一种。
19.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储液槽由隔热层进行隔热，其中，一加热线圈与所述储液槽集成，以将所述电解液加热到最优温度，其中，一冷却盘管与所述储液器附接，以冷却所述电解液。
20.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，仅设置一个辅助电源，其中，当仅使用所述一个辅助电源时，将直接用所述GMAB来使所述负载运行，其中，当所需的电力大于由所述GMAB提供的电力时，额外使用所述辅助电源来满足电力需求，其中，当所述负载所需的电力小于所述GMAB所生成的电力时，所述GMAB除了提供给所述负载的电力之外的额外电力用于为所述辅助电源充电。
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