面向移动通信设备的分布式激光移动充电技术

To meet the requirement of consistent and convenient power supply for mobile communications devices，wireless charging is a critical and promising technology . Traditional wireless charging technologies are not yet able to provide mobile ability as like as mobile communication. However, the recent emergence of distributed-laser wireless charging technology, can achieve a few watts of power charging safely at tens of meters distance for multiple devices, which opened up a new way to realize mobile charging user experience anytime, anywhere. In this proposal, we will study this novel distributed-laser wireless charging technology relying on the mature theories and methods of wireless mobile communications. In theory, borrowing the idea of the modular model of communication system, we can study the modular model of energy transmission system and energy conversion. In design, the optimal system of the energy transmission efficiency and battery charging performance can be studied by using the idea of the adaptive communication system design. In addition, the network architecture of mobile charging can be studied by referring to the idea of mobile communication network. For implementation, the hardware platform can be built to study the system structure and measure its performance. We strive to develop a mobile charging technology, which is quantifiable modeling in theory, efficiency optimized in design, and test verified in implementation, for the next generation of mobile communication devices.

为满足对移动通信设备持久便捷的供电需求，无线充电是至关重要且前景广阔的技术。传统无线充电技术目前还不能提供类似移动通信的移动充电功能。但是，最近出现的分布式激光无线充电技术，可以实现数瓦功率数十米距离同时对多个设备安全的无线充电，为实现随时随地的移动充电开辟了一条新的途径。. 本项目将借鉴移动通信的理论和方法，深入研究分布式激光这一新颖的无线充电技术：在理论上，借鉴通信系统模块化模型，研究能量传输系统的模块化模型，以及能量转换的定量分析方法；在方法上，借鉴自适应通信系统设计思想，研究实现最优能量传输效率和电池充电性能的系统设计；另外，借鉴移动通信网络设计思想，研究支持移动充电的网络架构、协议和算法；在实现上，搭建硬件实验平台, 研究系统构造和实测性能。. 我们力争通过本项目发展出一套理论上可量化建模、方法上高效优化、实现上可测试验证，面向下一代移动通信设备的移动充电技术。

近年来，随着通讯需求的不断增加，移动通信设备的供电能力与用户需求之间的矛盾日益突显。无线充电是解决该供需矛盾的重要方法之一，具有广阔的应用前景。本文所研究的分布式激光技术克服了传统无线充电技术移动性、安全性方面的缺点，同时具备激光固有的距离远、功率高、体积小、成本低等优点，是解决移动通信设备移动充电难题至关重要、前景广阔的技术。目前，分布式激光无线充电技术的研发还处于起步阶段，相关的理论、方法、实现等都有待进一步的探索。我们将借鉴移动通信领域的理论和方法，深入研究分布式激光这一新颖的无线充电技术：在理论层面，借鉴通信系统模块化模型，研究能量传输系统的模块化模型，以及能量转换的定量分析方法；在方法层面，借鉴自适应通信系统设计思想，研究实现最优能量传输效率和电池充电性能的系统设计；另外，借鉴移动通信网络设计思想，研究支持移动充电的网络架构、协议和算法；在实现层面，搭建 硬件实验平台, 以研究系统构造和实测性能。所研究的系统对应810nm和1550nm波段可实现最大电光转换效率分别为43%和32%，50%最大光电转换效率；获得了15%-20%的系统端到端能量转换效率模型；所提出的基于反馈控制的自适应分布式激光无线充电系统可节省52%电能，并实现3米距离、10瓦光功率的分布式激光无线传能系统搭建。.本项目立足于无线充电技术，所研究的内容契合了国民经济和社会发展的需求，符合智慧生活、工业物联网等新领域的发展需求，对于汽车，医疗卫生等传统行业也可以改变传统有线充电带来的不便，具有推动作用。