0 引言

传统的充电系统在恶劣条件下的供能安全性和效率存在严重问题，且系统能量的供给也限制着充电系统的延伸和功能实现。例如，在强电磁等恶劣环境下，系统工作的电力供应存在困难；在易燃易爆的环境下，电火花会引起灾难性后果。目前，新型的无线电磁传能、声波传能、太阳能供电以及大容量电池供电等技术依然存在较大的局限性。例如，电磁环境对无线电、声波会产生干扰，太阳能受大气环境限制，大容量电池存在寿命短、安全性能差等问题[1-2]。因此，在这些特殊场合需要一种稳定、安全且抗电磁干扰的电力供应方式实现远程充电。

光纤供能（POF）技术作为一种新颖的供能方式，在难以铺设传统电力线的场所，通过光纤传输激光能量并由远端的光/电转换器转换为直流电，为远端的各个器件或设备提供安全能源[3]。相比传统的电力线，光纤的抗电磁干扰能力使其在多种极端恶劣的场合实现能量供给，从而在电力及工业传感控制[4]、物联网[5]、海底测量[6]以及越来越多的特殊场合得到广泛应用。尽管光纤供能系统有了较为深入的研究与发展，但系统整体的能量利用率有待进一步提高[7]。尤其当光纤供能技术应用于远端充电系统时，光纤所供给的能量可能不足或超过远端的充电模块所需的能量，此时多余的能量会以热能等形式从光/电转换器或其它器件散去，导致系统器件性能和能量利用率降低，从而无法保证系统的安全性及可靠性。因此，本文提出一种基于智能充电控制的光纤供能系统。

3 结束语

本文设计并搭建了一套基于智能充电控制的光纤供能系统，该系统采用工作波长为808 nm高功率激光器，其产生的激光能量通过长度为200 m、芯径为62.5 μm的多模光纤传输至光伏电池，光伏电池实现光/电转换并通过电源管理为充电控制装置、光发送模块以及功率监测模块供给能量；在远端加入的智能充电控制装置不仅对负载稳定供能，而且将通过光纤供给远端的部分能量进行存储，并实时监测储能模块的工作电压和电流。然后，将这些工作状态参数传输至本地控制单元。根据储能模块的工作状态参数，本地控制单元生成调控信号，以控制本地激光源的输出光功率。当本地供能的能量值发生变化时，远端实现了对负载稳定供能以及对储能模块充电方式的灵活调控，并合理地利用了远端富余的部分能量。最后，在不同场景下验证了系统的可行性。实验结果表明：当样机系统正常工作时，远端能将本地供给的部分能量进行存储；本地控制单元实现了对200 m外的负载稳定供能以及对系统实时工作状态的调控。此外，当光供能不足时，所储能的能量可作为备用能源对传感器件或应用设备进行紧急供能。在紧急供能时，系统故障或供能不足的信息将反馈给本地基站，保障光纤供能系统安全工作，提高了系统的使用寿命。