[发明专利]适用于激光充电的太阳能电池阵的无线充电方法

说明书

本发明公开了一种适用于激光充电的太阳能电池阵的无线充电方法，根据组成太阳能电池阵的太阳能电池片发电情况，结合了用户需求。本发明按照电压要求、电流要求及最大功率要求三种不同情况，自动的选择具有较高光电转换效率的电池片进行动态组合，输出功率。本发明最大优点是可以针对太阳能电池板的电池片不同光伏发电情况及用户要求，灵活组成电路并且做到效率最大化。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，具体涉及一种适用于激光充电的太阳能电池阵的无线充电方法。

背景技术

目前，无线电能传输主要分为三类：电磁感应式、磁耦合谐振式、微波或激光形式。其中电磁感应式通过两个分离的线圈进行能量交换，当一个线圈中产生电流并激发出电磁场时，临近的线圈便产生感应电动势。以此方式传输电能，缺点就是传输距离太近。但其技术较为成熟，目前多用在手机无线充电上。根据磁耦合谐振原理，磁耦合谐振式可以实现中距离的无线电能传输。其传输距离与功率都较电磁感应式大了很多，但是由于发射端、接受端都需要设置天线，结构比较复杂，且存在一定的电磁辐射。其传输效率、稳定性、安全性都存在一系列的问题，目前还处于实验室研究阶段。激光方向性好，能量集中等特点使得大量光能可集中在一极小空间范围被接收，因此，激光充电的输电方法具有传输距离远、传输效率高、接收装置小、适合小型电子设备使用等优点，对微型飞行器、微小卫星、航天器等进行远程电力传输具有独特的应用价值。

传统的太阳能光伏系统，采用电池阵可以更有效的吸收太阳能的辐照。但是在激光充电的情景下，由于激光聚焦点很小，就算是通过扩束以后其光斑直径也仅在厘米量级，这样就给放置在移动物体上的太阳能电池板尺寸大小提出了要求。需要设计出合适的太阳能电池阵来获得激光能量，同时还要减少由于没有受到光照的那部分电池的电能损耗。

中国专利201521019281.1公开了一种《高密度太阳能模块》，这种设计是将太阳能电池阵列排布；人为划分多个区域，多个区域的每个区域彼此串联；每个区域再分成光伏串，多个光伏串的每个光伏串彼此并联；如此配置在太阳能电池的每个区域上。这样划分虽然提高了电池接受光能的面积，由于是人为划分光伏区域、光伏串等，在太阳光这样的较为均匀的照射情况下是可以的；但是在照射区域小得多的激光辐照下，划分区域是固定的不能自动进行调整，仍然会出现由于不均匀辐照而出现的能量损耗。

中国专利201610787613.3公开了一种《砷化镓太阳能电池阵列的电路设计》，该设计是将砷化镓太阳能电池通过有序的排成阵列形状，在一块103.3mm×95.9mm的面积上，有5个独立的砷化镓太阳能电池串联阵列并在接受光能量时5个独立的砷化镓太阳能电池串联阵列分别输出各自的电压电流。这样避免了砷化镓太阳能电池阵列组件在聚光光斑不均匀的情况下效率下降的情况，也能使得每组电池阵列在不同的光功率下彼此不受影响，更有效的发挥效能。但该方法同样存在以下不足：(1)没有考虑单块独立的太阳能电池受到不均匀光照的效率；(2)该设计中5块电池串联，大小尺寸均不一致，内阻也不一致，从而效率不高，会产生损耗；(3)基本的控制电路没有涉及，仅仅设计一个物理的电池阵列排布图，不具备实际可行性。

中国专利201521049675.1公开了《一种固定翼太阳能飞机》，该设计是一种固定翼太阳能飞机，包括机翼：采用大展弦比直机翼形式，连接在机身中段的两侧，在上表面覆设有单晶硅太阳能电池阵列；后翼的水平安定面的上表面覆设有单晶硅太阳能电池阵列；驱动飞机运动的螺旋桨。通过单晶硅太阳能电池阵列，将太阳能转换成电能作为飞机飞行的动力来源，使飞机的动力系统能够持续工作，实现在空中的长时间飞行。但该方法的不足在于：(1)没有考虑电池功率与飞机动力需求匹配问题；(2)没有考虑到电池效率以及阵列的电池间串并联关系；(3)该方法的直接用太阳光照射电池阵获得电能，没有任何的控制电路设计。

发明内容