[发明专利]一种激光输能电源系统

说明书

本发明公开了一种激光输能电源系统，包括激光光电转换模块、太阳电池充电模块、超级电容快速充电模块、高升压比充电模块、热电充电模块、太阳电池阵列、超级电容和主储能电池组；太阳电池充电模块的输入端与太阳电池阵列电连接，输出端与主储能电池组电连接；超级电容快速充电模块的输入端与激光光电转换组件电连接，输出端与超级电容电连接；高升压比充电模块的输入端与超级电容电连接，输出端与主储能电池组电连接；热电充电模块的输入端与激光光电转换模块电连接。本发明实施例提供的激光输能电源系统，能够实现太阳能、激光光电和热电三种能源共同电源管理，利用超级电容作为中间存储介质，解决了激光输能快速充电问题和多能源高效管理问题。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种激光输能电源系统。

背景技术

高空长航时无人飞行器是未来无人飞行器的发展方向之一，目前最具发展前景的高空长航时无人飞行器包括太阳能无人机、平流层飞艇等，但是在现有能源技术水平下，存在薄膜太阳电池效率低，储能电池的比能量并不高，并且在短时间内很难有较大的提高，造成高空长航时无人飞行器在能量平衡设计时造成较大的困难，另外，即使能量平衡也很难在满足能量平衡外还能够给载荷供电或有富余电量，严重限制了高空长航时无人飞行器的续航时间。因此，为进一步延长高空长航时无人飞行器的续航时间，应用激光输能作为太阳能发电的补充对无人飞行器进行非接触的远程供电将是行之有效的解决办法，一方面解决能源短缺问题，另一方面降低飞行器常规太阳电池供电方式能源系统的重量和面积。但是激光能量密度高，不稳定，如何将大功率高能量密度激光的能量高效率快速存储，另外考虑到接收到激光光束的不均匀性，激光光电转换组件设计的输出电压不能太高，而高空长航时无人飞行器供电母线电压都较高，如何将激光光电转换组件输出的不稳定低压能源转换成或存储到电压较高的母线上高压能源，同时与太阳电池等其他能源并行进行可靠供电，目前国内还没有相关成熟解决方案。

发明内容

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本发明实施例提供一种激光输能电源系统，有效实现长航时飞行时的能量平衡，解决了现有技术中激光输能快速充电问题和多能源高效管理问题。

为解决上述问题，本发明提供一种激光输能电源系统，包括：激光光电转换模块、太阳电池充电模块、超级电容快速充电模块、高升压比充电模块、热电充电模块、太阳电池阵列、超级电容和主储能电池组；

其中，所述太阳电池充电模块的输入端与所述太阳电池阵列电连接，输出端与所述主储能电池组电连接；所述超级电容快速充电模块的输入端与所述激光光电转换模块电连接，输出端与所述超级电容电连接；所述高升压比充电模块的输入端与所述超级电容电连接，输出端与所述主储能电池组电连接；所述热电充电模块的输入端与所述激光光电转换模块电连接，输出端与所述超级电容电连接。

进一步地，所述激光输能电源系统还包括：应急切换模块和应急电池组；所述应急切换模块的输入端与所述主储能电池组电连接，所述应急切换模块的输出端与所述应急电池组电连接。

进一步地，所述激光光电转换模块包括：激光器和激光光电转换组件；所述激光器通过所述激光光电转换组件与所述超级电容电连接。

进一步地，所述超级电容快速充电模块包括：第一快速充电开关管、第二快速充电开关管、第三快速充电开关管、快速充电电感、快速充电二极管和快速充电电容；所述激光光电转换组件的正极连接第一快速充电开关管的漏极，所述第一快速充电开关管的源极同时与所述快速充电二极管的负极和所述快速充电电感的一端电连接，所述快速充电电感的另一端同时与所述第二快速充电开关管的漏极和所述第三快速充电开关管的源极电连接，所述第三快速充电开关管的漏极与所述快速充电电容的正极电连接，所述激光光电转换组件的负极同时与所述快速充电二极管的正极、所述第二快速充电开关管的源极和所述快速充电电容电连接。

进一步地，所述热电充电模块包括：热电充电开关管、第一热电充电电容、第二热电充电电容、热电充电电感和热电充二极管；