本发明涉及一种无线电能传输空中充电平台。
背景技术：
无线电能传输(wirelesspowertransmission)就是利用一种特殊设备将电能以无线形式进行传输，从而可以在无需电缆线的情况下直接传输电能。早在1890年，著名的物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉(nikolatesla)就提出了无线电能传输这一理论并且做了无线输电的试验。但是在相当长的时期内由于存在有关技术方面的瓶颈问题，以及缺乏客观需求，无线能量传输方面的很多研究都没有突破性进展。无线电能传输技术的发展是在上个世纪六、七十年代，随着能源问题的突出、小型无线设备的大量出现以及电力电子技术的发展使人们对这一课题又产生了兴趣。无线电能传输技术的研究目前主要集中在太阳能空间基站、地面远距离大功率输电、飞行器及卫星无线电力供应、便携式移动设备供电，生物医学领域、可移植的小型设备充电等领域。
远程无线电力传输可采用微波或激光作载体，即发射端将电能转化为微波或激光能量发射到接收端，接收端再将微波或激光转化为电能，两种传输技术目前均处于研究阶段。微波是波长介于无线电波和红外线辐射之间的电磁波，微波输电的优点是穿透性好，适合远程传输，缺点是发射和接受装置庞大，不适合便携式和对发射、接收装置要求轻便的设备使用。而激光输电则是首先通过受激辐射放大将电能转换为激光，再将激光照射到接收装置上(一般为光伏电池)进行光电转换。该种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，对微型飞行器等进行远程电力传输具有独特的应用价值。
微型飞行器通常的尺寸仅为十几厘米左右，可以进行动态视频和静态图像的拍摄、生化探测、交通监测、通信中继、灾情勘察以及拯救人质等的独特工作，因此在工业、商业以及军事领域有广泛应用需求。但目前在微型飞机使用过程中普遍遇到的难题是起飞重量、限度与续航能力之间的矛盾。采用激光为载体进行远程无线能量传输(wirelesspowertransmission)，对微型飞机实时补充电能，似乎是另外一条可以考虑的途径。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，结合实际应用，提供一种无线电能传输空中充电平台，搭载激光扩束装置的无线电能充电平台能够安装到任意位置，为小型飞行器或其他充电装置充当备用电源提供便捷服务。本发明的技术方案如下：
一种无线电能传输空中充电平台，用于对飞行器进行无线充电，其特征在于，包括激光扩束装置，铝鳍散热片，光伏电池，棱镜和抛物镜面，其中，激光扩束装置置于可移动底座上，能够跟踪激光光束，并将入射的激光光束扩大后平行射出；从激光扩束装置射出的激光经由抛物镜面反射会聚到棱镜再投射到光伏电池，光伏电池通过铝鳍散热片散热；光伏电池用于将光能转换成电能。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
(1)本发明采用激光作为无线电能传输方式，由于激光方向性好，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，该种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，对微型飞行器等进行远程电力传输具有独特的应用价值。例如，采用激光远程充电技术，将使微型飞行器(microairvehicle-mav)续航时间的延长成为可能。
(2)激光光束在大气传输过程中，考虑到大气分子的吸收效应、大气分子的散射效应、大气湍流以及大气溶胶的影响，激光光束能量会衰减。因此需要聚光装置将激光光束进行聚光。本发明采用抛物镜面方式将激光会聚到高透明棱镜中，再由多结点光伏电池将光能转化为电能。本发明的聚光装置，一方面，使电池芯片单位面积接收的辐射功率密度大幅度地增加，太阳电池光电转化效率得以提高；另一方面，对于给定的输出功率，可以大幅度降低太阳能电池芯片的消耗，从而降低系统的成本。
附图说明
图1本发明的一种无线电能传输空中充电平台的结构示意图。
附图标记说明如下：1激励能量源；2808nm光纤耦合半导体激光器；3激光扩束装置；4铝鳍散热片；5多结点光伏电池；6高透明棱镜；7抛物镜面；8无线充电平台
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
应用场景为在电网中巡线的无人机，在电量不足后，急需找到充电平台补充电能。在高塔中安装无线充电平台，无人机自动寻找悬浮于充电平台上，能量接收装置开始为无人机充电。
本发明的技术方案为：参见图1，本实施例利用激光光束在普通大气空间传输能量，利用电能、太阳能、风能等能量形式作为激励能量源1，激励808nm光纤耦合半导体激光器2作为系统光源。经过光束整形后，产生高光束质量、小束散角、直径较粗的能量激光光束。经激光扩束装置3后扩大的激光平行射出，并且激光扩束装置3的底座可移动并具有跟踪激光功能，当激光以各种角度入射时，可迅速调整激光扩束装置3的姿态。经由抛物镜面7将激光光束反射会聚到高透明棱镜6中，通过光电转换材料为多晶硅、单晶硅、iii-v族半导体等多结点光伏电池5将光能转化为电能，经过整流、滤波之后的，可以直接为微型飞行器等充电。能量转换过程中产生的热能由铝鳍散热片4吸收。