[发明专利]一种基于线上取电的激光无线电力传输装置和方法

权利要求书

1.一种基于线上取电的激光无线电力传输方法，所述方法基于激光无线电力传输装置实现，所述激光无线电力传输装置包括电能发射端和电能接收端；

所述电能发射端挂接在输电线(206)上，包括线上感应取电模块(101)、半导体激光器(102)、通信模块(103)、二维云台(104)、光束整形模块(105)、控制单元(106)；

线上感应取电模块(101)固定在输电线(206)上进行感应取电，为电能发射端供电，半导体激光器(102)通过光纤耦合从光纤输出头和光束整形模块(105)向电能接收端的四象限光电池板(201)发射激光束，光纤输出头和光束整形模块(105)固定设置在二维云台(104)上，光束整形模块(105)上固定设有视频图像模块(108)和IMU模块(109)，控制单元(106)与线上感应取电模块(101)、半导体激光器(102)、通信模块(103)、二维云台(104)、光束整形模块(105)、视频图像模块(108)和IMU模块(109)连接，实现激光无线电力传输控制；

所述电能接收端安装在杆塔上，包括四象限光电池板(201)、DCDC模块(202)、无线监测模块(205)和杆塔端电池(203)；

所述四象限光电池板(201)电源输出端通过DCDC模块(202)与电池(203)的输入端相连，电池(203)的输出端连接至用电设备(204)；

所述无线监测模块(205)，用于实时监测杆塔端电池(203)输出电压和四象限光电池板(201)的各象限输出电流；

所述光束整形模块(105)光学镜片组成，且所述光束整形模块(105)上还设有安全管理模块(107)；

所述安全管理模块(107)在半导体激光器(102)开启时，对包含激光光束的区域进行监控，当检测到有人员进入防护区域时，发出报警，控制单元(106)控制半导体激光器(102)停止出光，直到人员退出防护区域后，允许继续出光充电；

所述半导体激光器(102)工作状态的控制方式包括：

1)人为控制半导体激光器(102)开启或关闭；

2)控制单元(106)基于无线监测模块(205)的实时监测数据或预设的充电供电时间信息，自动控制半导体激光器(102)开启或关闭；

3)控制单元通过安全管理模块(107)监测外部环境安全情况，根据外部环境安全情况自动控制半导体激光器(102)开启或关闭；

其特征在于，所述基于线上取电的激光无线电力传输方法，包括以下步骤：

步骤1：手动控制二维云台(104)转动，使视频图像视野中心对准四象限光电池板(201)上设定位置；

步骤2：调节光束整形模块(105)内部镜片的位置，改变接收端的光斑尺寸，将光斑调节放大到覆盖四象限光电池板(201)；

步骤3：控制单元根据PID算法实时计算四象限光电池板(201)各象限输出电流差值，并调整二维云台(104)转向角度，使得激光光斑中心照射在四象限光电池板(201)中心，并记录装置组件此时的空间位置信息；

步骤4：完成步骤1-3的预调节后，装置进入常规状态，关闭半导体激光器，其他装置组件处于开启状态，当满足供电条件时，开启半导体激光器进行无线供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于线上取电的激光无线电力传输方法，其特征在于：

所述视频图像模块的内部光轴与半导体激光器(102)的输出光轴平行，图像视野中心具有十字或其它标记，且视频图像模块通过信号线连接到控制单元；

所述IMU模块安装固定在光束整形模块(105)的输出口旁，通过信号线连接到控制单元，用于测量记录装置组件的空间运动和位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于线上取电的激光无线电力传输方法，其特征在于：

所述四象限光电池板(201)，由四块光电池板按四个象限的位置拼接组成，四个象限的电流单独输出到DCDC模块；且所述四象限光电池板(201)中心线上标记有实际长度的坐标刻度。