[发明专利]一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法

说明书

本发明公开了一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法，包括光学组件、光电转换组件和测控组件，其中测控组件包括测量组件和控制组件，测控组件可控制承载平台以调整姿态，测控组件和光学组件设置在一个三通型外壳内。本发明采用空腔球体构建激光多重反射条件，在球形腔体内表面按照一定规则镶嵌2N块特殊形状的光伏电池片，利用球形腔体多重反射效果最大限度将所接收的激光能量转换成电能，能实现对激光的持续、稳定的接收与高效转换，并具备激光束自动对准、跟踪功能，整个装置外形设计成插片式散热器结构便于散热，且整体采取防水密封设计，使之特别适用于飞行器吊仓携带利气流散热、舰船潜水拖带利用水流散热等应用场合。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法。

背景技术

目前，无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式。大功率无线充电常采用谐振式（大部分电动汽车充电采用此方式），由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。常用的无线充电技术有三种，其一是电磁感应式，初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端；其二是磁场共振，由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术；其三是无线电波式，这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

目前更为新颖的一种技术方案是激光充电技术，利用激光能量密度高、定向性好、便于对准等优点，在接收端利用接收装置将其接收并转换成电能对储能装置进行充电，国际上对此项技术进行了初步的探索、研究，已经取得了阶段性的成果。目前，激光无线充电的主要难点之一是，接收装置的光-电转换效率太低、转换元件工作温升过高进一步劣化转换效能、设备体积庞大不便安装等，最主要的是设备不足于对蓄电池进行有实用价值的充电。因此，迫切需要一种光-电转换效率高、结构简单、轻便易携带的激光接收并转换成电能的装置，使激光充电技术真正应用于工程实践。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法，能够利用激光能量密度高、定向性好、便于对准等优点，将接收到的激光进行扩束处理后照射于球体内腔，球体内腔表面按照一定规则敷设有大量、规则分布的光伏电池片，将进入球体内的光束能量最大限度的转换成电能输出，为储能装置进行充电，实现激光、无线、远距离充电的目的，同时装置具有自动对准、光束跟踪、姿态矫正的功能。

本发明采用的技术方案为：

一种激光接收并转换成电能输出的装置，包括用于对激光光束进行充电光束和测量光束分离的光学组件、对充电光束进行电能转换的光电转换组件和对测量光束进行自动测量、对准跟踪的测控组件，其中测控组件包括测量组件和控制组件，测控组件可控制承载平台以调整姿态，测控组件和光学组件设置在一个三通型外壳内；

所述三通型外壳的一端为激光入射端，与此端平行的另一端为出射光口端，与激光入射方向垂直设置的另一端为检测端，各端均采用密封结构；其中出射光口端与光电转换组件的入光口连通，测控组件设置在检测端；

所述的光电转换组件包括有球形腔体和设置在球形腔内的遮光反射板和球形腔体内壁上的多个光伏电池片，所述的球形腔体由上、下两部分的对称结构盖合而成，所述的上、下两部对称结构通过紧固件固定连接；所述上、下两部对称结构结合处分别设置有一个半圆口，由两个半圆口构成一个圆形缺口作为光电转换组件的入光口，所述的遮光反射板的中心与球形腔体的球心重合，所述的光伏电池片相互拼接，无缝覆盖球形腔体的内壁；