基于VCSEL阵列激光器的无线充电系统的制作方法

本申请涉及激光充电，具体涉及一种基于vcsel阵列激光器的无线充电系统。

背景技术：

1、电子设备的供电一直是相关领域研究的重点。传统的有线供电方式，功能稳定但缺少灵活性。无线能量传输(简称wpt)是一种“非接触式”能量传输方法，其是将电能转换为其他形式的中继能量(如光、微波等)，隔空传输一段距离后，再将中继能量转换为电能，实现无线电能的传输，具有高灵活性。

2、然而，常规的激光无线充电方式存在如下问题：1、发射的激光光束光斑大、发散快，进而需要进行辅助的准直发射系统的设计，导致激光无线充电系统结构复杂；2、光电转换效率低，难以适应电子设备无线充电的要求。也就是说，现有的激光无线充电方式存在激光光束质量差、光电转换效率低的问题，影响了激光无线充电方式的整体效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，以解决现有的激光无线充电方式存在激光光束质量差、光电转换效率低的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，包括：vcsel阵列激光器、光电池接收模块和最大功率跟踪控制模块；vcsel阵列激光器用于发射连续的激光；光电池接收模块用于接收激光，并将激光转换为电能，以对待充电电子设备进行充电；最大功率跟踪控制模块连接光电池接收模块，用于根据光电池接收模块的输出参数调节光电池接收模块的工作状态，以使光电池接收模块以最大输出功率工作。

3、在第一方面的一种可能的实施方式中，光电池接收模块的输出参数包括光电池接收模块的输出功率和输出电压；最大功率跟踪控制模块实时获取输出功率和输出电压；工作状态包括最大功率状态和稳压状态；最大功率跟踪控制模块在确认输出功率处于预设阈值区间时，控制光电池接收模块工作在最大功率状态；最大功率状态为光电池接收模块的输出电流为预设最大电流的状态；最大功率跟踪控制模块在确认输出电压大于或等于预设电压峰值时，控制光电池接收模块工作在稳压状态；稳压状态为光电池接收模块的输出电压为预设电压峰值的状态。

4、在第一方面的一种可能的实施方式中，当光电池接收模块工作在最大功率状态时，最大功率跟踪控制模块采用功率扰动法调节光电池接收模块的输出电压。

5、在第一方面的一种可能的实施方式中，基于vcsel阵列激光器的无线充电系统还包括：跟踪瞄准模块；跟踪瞄准模块通信连接vcsel阵列激光器和光电池接收模块，用于调整vcsel阵列激光器的激光发射角度，以使激光能够处于光电池接收模块的预设接收范围区间。

6、在第一方面的一种可能的实施方式中，跟踪瞄准模块包括发射控制单元、捕获瞄准单元和能量反馈单元；捕获瞄准单元用于确定光电池接收模块的初始位置，并基于初始位置，获取包括光电池接收模块的目标图像；捕获瞄准单元还用于根据目标图像，基于光学成像技术和形态学技术确定光电池接收模块的二维图像坐标，并将包含二维图像坐标的坐标信息发送给发射控制单元；

7、发射控制单元通信连接vcsel阵列激光器，用于根据接收到的坐标信息调整vcsel阵列激光器的激光发射角度；能量反馈单元用于检测vcsel阵列激光器发射的激光是否处于光电池接收模块的预设接收范围区间，并根据检测结果向发射控制单元发送反馈信息；发射控制单元还用于根据反馈信息控制vcsel阵列激光器的激光增益。

8、在第一方面的一种可能的实施方式中，在检测结果为激光处于光电池接收模块的预设接收范围区间时，反馈信息指示激光正常；相应的，发射控制单元根据反馈信息控制vcsel阵列激光器的激光增益增大；在检测结果为激光未处于光电池接收模块的预设接收范围区间时，反馈信息指示激光偏离；相应的，发射控制单元根据反馈信息控制vcsel阵列激光器的激光增益降低。

9、在第一方面的一种可能的实施方式中，捕获瞄准单元包括激光雷达和摄像头；激光雷达用于进行预设范围的扫描，确定光电池接收模块的初始位置；摄像头用于获取包括光电池接收模块的目标图像。

10、在第一方面的一种可能的实施方式中，vcsel阵列激光器发射808nm波段的激光。

11、在第一方面的一种可能的实施方式中，光电池接收模块包括gaas光电池。

12、在第一方面的一种可能的实施方式中，基于vcsel阵列激光器的无线充电系统还包括：与vcsel阵列激光器连接的驱动模块；驱动模块用于为vcsel阵列激光器供电。

13、本申请实施例提供的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，以vcsel阵列激光器作为激光发射器，同时设置最大功率跟踪控制模块以保证光电池接收模块以最大输出功率工作，能够提高发射的激光光束的质量和光电转换效率，进而提高基于vcsel阵列激光器的无线充电系统的整体效率。

14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

技术特征：

1.一种基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，包括：vcsel阵列激光器、光电池接收模块和最大功率跟踪控制模块；

2.根据权利要求1所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述光电池接收模块的输出参数包括所述光电池接收模块的输出功率和输出电压；所述最大功率跟踪控制模块实时获取所述输出功率和所述输出电压；所述工作状态包括最大功率状态和稳压状态；

3.根据权利要求2所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，当所述光电池接收模块工作在最大功率状态时，所述最大功率跟踪控制模块采用功率扰动法调节所述光电池接收模块的输出电压。

4.根据权利要求1所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述基于vcsel阵列激光器的无线充电系统还包括：跟踪瞄准模块；

5.根据权利要求4所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述跟踪瞄准模块包括发射控制单元、捕获瞄准单元和能量反馈单元；

6.根据权利要求5所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，在所述检测结果为所述激光处于所述光电池接收模块的预设接收范围区间时，所述反馈信息指示激光正常；相应的，所述发射控制单元根据所述反馈信息控制所述vcsel阵列激光器的激光增益增大；

7.根据权利要求5所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述捕获瞄准单元包括激光雷达和摄像头；

8.根据权利要求1所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述vcsel阵列激光器发射808nm波段的激光。

9.根据权利要求1所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述光电池接收模块包括gaas光电池。

10.根据权利要求1至9任一项所述的基于vcsel阵列激光器的无线充电系统，其特征在于，所述基于vcsel阵列激光器的无线充电系统还包括：与所述vcsel阵列激光器连接的驱动模块；

技术总结
本申请适用于激光充电技术领域，提供了一种基于VCSEL阵列激光器的无线充电系统。该无线充电系统包括：VCSEL阵列激光器、光电池接收模块和最大功率跟踪控制模块；VCSEL阵列激光器用于发射连续的激光；光电池接收模块用于接收激光，并将该激光转换为电能，以对待充电电子设备进行充电；最大功率跟踪控制模块连接光电池接收模块，用于根据光电池接收模块的输出参数调节光电池接收模块的工作状态，以使光电池接收模块以最大输出功率工作。本申请能够提高发射的激光光束的质量和光电转换效率，进而提高无线充电系统的整体效率。

技术研发人员：马汉超,王媛媛,孙芮,冯晨阳,孙奕涛,房玉锁,周彪,崔绍晖,沈牧,李松松,李晓红,张港,张厚博,崔璐,申正坤,王凯,牛红伟,杨强
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13