CN112039181B - 一种激光输能电源系统 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种激光输能电源系统
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；
所述激光光电转换组件对应温差发电的正极同时与所述第一热电充电电容和所述热电充电电感电连接，所述热电充电电感的另一端同时与所述热电充电开关管的源极和所述热电充二极管的正极电连接，所述热电充电开关管的源极与所述热电充二极管的正极电连接，所述热电充二极管的负极同时与所述第二热电充电电容和所述超级电容的正极电连接，所述激光光电转换组件对应温差发电的负极同时与所述第一热电充电电容的负极、所述热电充电开关管的漏极、所述第二热电充电电容的负极以及所述超级电容的负极电连接。
进一步地，所述高升压比充电模块包括：第一高升压比充电电容、第二高升压比充电电容、第三高升压比充电电容、第四高升压比充电电容、第一高升压比电感、第二高升压比电感、第三高升压比电感、第一高升压比开关管、第二高升压比开关管、第一高升压比二极管、第二高升压比二极管和第三高升压比二极管；所述超级电容的正极同时与所述第一高升压比充电电容的正极和所述第一高升压比电感的一端电连接，所述第一高升压比电感的另一端同时与所述第一高升压比开关管的漏极、所述第一高升压比二极管的正极和所述第二高升压比充电电容的正极电连接，所述第二高升压比充电电容的负极同时与所述第二高升压比电感的一端和所述第三高升压比电感的一端电连接，所述第二高升压比电感的另一端同时与所述第三高升压比二极管的正极和所述第二高升压比开关管的源极电连接，所述第一高升压比二极管的负极同时与所述第二高升压比二极管的正极和所述第三高升压比充电电容的正极电连接，所述第二高升压比二极管的负极与所述第三高升压比电感的另一端电连接，所述第三高升压比二极管的负极与所述第四高升压比充电电容的正极和所述主储能电池组的正极电连接，所述超级电容的负极同时与所述第一高升压比充电电容的负极、所述第一高升压比开关管的源极、所述第二高升压比开关管的源极和所述第四高升压比充电电容的负极电连接。
进一步地，所述应急切换模块包括：电压母线、第一应急切换电阻、第二应急切换电阻、第一应急切换电容、第二应急切换电容和应急切换开关管；
所述电压母线同时与所述第一应急切换电阻的一端、所述第二应急切换电容的正极、所述应急切换开关管的源极和负载电连接，所述主储能电池组同时与所述第一应急切换电容的正极和所述应急切换开关管的漏极电连接，所述第一应急切换电阻的另一端通过所述第二应急切换电阻同时与所述第一应急切换电容的负极和地面电连接，所述第二应急切换电容的负极接地。
进一步地，所述太阳电池充电模块包括：电压传感器、第一太阳电池开关管、第二太阳电池开关管、第三太阳电池开关管、第四太阳电池开关管、太阳电池电感、太阳电池电容、第一太阳电池电阻和第二太阳电池电阻；
所述太阳电池阵列的正极与所述第一太阳电池开关管的漏极电连接，所述第一太阳电池开关管的源极同时与所述太阳电池电感的一端、第二太阳电池开关管的漏极电连接，所述太阳电池电感的另一端同时与所述第四太阳电池开关管的漏极和所述第三太阳电池开关管的漏极电连接，所述第四太阳电池开关管的源极同时与所述太阳电池电容的正极、所述第一太阳电池电阻的一端和所述主储能电池组的正极电连接，所述第一太阳电池电阻的另一端同时与所述第二太阳电池电阻和所述电压传感器电连接，所述太阳电池阵列的负极同时与所述第二太阳电池开关管的源极、第三太阳电池开关管的源极、太阳电池电容、第二太阳电池电阻和所述主储能电池组的负极电连接。
进一步地，所述激光输能电源系统还包括：电源管理模块；所述电源管理模块与所述太阳电池充电模块、所述超级电容快速充电模块、所述高升压比充电模块和所述热电充电模块和所述应急切换模块电连接，用于对所述太阳电池充电模块、所述超级电容快速充电模块、所述高升压比充电模块、所述热电充电模块和所述应急切换模块进行对外输出控制。
进一步地，所述电源管理模块包括：中央处理单元、模拟量采集单元、开关量采集单元、输出控制单元和存储单元；所述模拟量采集单元和开关量采集单元用于采集信息，所述中央处理单元用于将信息进行处理，通过所述输出控制单元控制，并通过所述存储单元将信息进行储存。
本发明实施例提供的激光输能电源系统适用于无人飞行器，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。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的激光输能电源系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的超级电容快速充电模块的电路图；
图3是本发明实施例提供的热电充电模块的电路图；
图4是本发明实施例提供的高升压比充电模块的电路图；
图5是本发明实施例提供的应急切换模块的电路图；
图6是本发明实施例提供的太阳电池充电模块的电路图；
图7是本发明实施例提供的电源管理模块的电路图；
附图标记说明：1、激光光电转换模块；2、太阳电池充电模块；3、超级电容快速充电模块；4、高升压比充电模块；5、热电充电模块；6、太阳电池阵列；7、超级电容；8、主储能电池组；9、应急切换模块；10、应急电池组；11、激光器；12、激光光电转换组件；13、电源管理模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供一种适用于无人飞行器的激光输能电源系统，如图1所示，包括：激光光电转换模块1、太阳电池充电模块2、超级电容快速充电模块3、高升压比充电模块4、热电充电模块5、太阳电池阵列6、超级电容7和主储能电池组8。
太阳电池充电模块2，用于追踪太阳电池阵最大功率，将太阳能转换为电能存储在主储能电池组8里。太阳电池充电模块2能够根据主储能电池组8的电量状态实时追踪太阳电池的最大功率。
超级电容快速充电模块3，用于将激光光电转换模块1的功率快速存储在超级电容7里。
高升压比充电模块4，用于将超级电容7里暂存的电量存储在主储能电池组里；高升压比充电模块4能够将较低的输入电压升至十倍以上的高压稳定输出。
热电充电模块5，用于将激光光电转换模块1产生的废热通过温差发电装置转换为电能，并将之充至超级电容7里。
其中，太阳电池充电模块2的输入端与太阳电池阵列6电连接，太阳电池充电模块2的输出端与主储能电池组8电连接；超级电容快速充电模块3的输入端与激光光电转换模块1电连接，超级电容快速充电模块3的输出端与超级电容7电连接；高升压比充电模块4的输入端与超级电容7电连接，高升压比充电模块4的输出端与主储能电池组8电连接；热电充电模块5的输入端与激光光电转换模块1电连接，热电充电模块5的输出端与超级电容7电连接。
本是实施例中，该激光输能电源系统对激光光电转换模块1采用两级串联结构，中间将超级电容7作为过渡存储装置，将通过超级电容快速充电模块3将激光能量快速存储下来，其中超级电容快速充电模块3能够实时最终激光光电转换模块1的最大功率，然后通过一个高升压比充电模块4将暂存在超级电容7里的电量充至主储能电池组8。
工作原理：系统将高能量密度激光传输的能量经过激光光电转换模块1后经过超级电容快速充电模块3快速充至超级电容，然后经过高升压比充电模块4充至主储能电池组8，同时还能够通过太阳电池充电模块2追踪太阳电池的最大功率，并充至主储能电池组8，另外能够充分利用激光光电转换模块1产生的废热，通过热电充电模块5将热量转换成电充至超级电容7里。
本发明实施例提供的激光输能电源系统适用于无人飞行器，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。
基于上述实施例，在一个优选的实施例中，激光输能电源系统还包括：应急切换模块9和应急电池组10。应急切换模块9的输入端与主储能电池组8电连接，应急切换模块9的输出端与应急电池组10电连接。应急切换模块用于主储能电池组8出现故障时切换到应急储能电池组给重要负载供电。而且应急切换模块9能够检测到主储能电池组8出现故障时，自动不间断切换到应急电池组10。主储能电池组8和应急电池组10均可选用锂电池组。
本是实施例中，激光光电转换模块1包括：激光器11和激光光电转换组件12。激光器11通过激光光电转换组件12与超级电容7电连接。
如图2所示，超级电容快速充电模块包括：第一快速充电开关管Q1_1、第二快速充电开关管Q1_2、第三快速充电开关管Q1_3、快速充电电感L1_1、快速充电二极管D1_1和快速充电电容C1_1。
激光光电转换组件12的正极连接第一快速充电开关管Q1_1的漏极，第一快速充电开关管Q1_1的源极同时与快速充电二极管D1_1的负极和快速充电电感L1_1的一端电连接，快速充电电感L1_1的另一端同时与第二快速充电开关管Q1_2的漏极和第三快速充电开关管Q1_3的源极电连接，第三快速充电开关管Q1_3的漏极与快速充电电容C1_1的正极电连接，激光光电转换组件12的负极同时与快速充电二极管D1_1的正极、第二快速充电开关管Q1_2的源极和快速充电电容C1_1电连接。
当超级电容7上的电压低于激光光电转换组件12的输出电压时，由于第一快速充电开关管Q1_1、快速充电二极管D1_1、快速充电电感L1_1组成的Buck电路通过第三快速充电开关管Q1_3的自带的二极管向超级电容7进行降压充电。当超级电容7充电接近激光光电转换组件12的输出电压时，第一快速充电开关管Q1_1直通，此时由快速充电电感L1_1、第二快速充电开关管Q1_2和第三快速充电开关管Q1_3组成的Boost电路进行升压后对快速充电电容C1_1充电。
如图3所示，热电充电模块5包括：热电充电开关管Q2_1、第一热电充电电容C2_1、第二热电充电电容C2_2、热电充电电感L2_1和热电充二极管D2_1。激光光电转换组件12对应温差发电的正极同时与第一热电充电电容C2_1和热电充电电感L2_1电连接，热电充电电感L2_1的另一端同时与热电充电开关管Q2_1的源极和热电充二极管D2_1的正极电连接，热电充电开关管Q2_1的源极与热电充二极管D2_1的正极电连接，热电充二极管D2_1的负极同时与第二热电充电电容C2_2和超级电容7的正极电连接，激光光电转换组件12对应温差发电的负极同时与第一热电充电电容C2_1的负极、热电充电开关管Q2_1的漏极、第二热电充电电容C2_2的负极以及超级电容7的负极电连接。
如图4所示，高升压比充电模块4包括：第一高升压比充电电容C4_1、第二高升压比充电电容C4_2、第三高升压比充电电容C4_3、第四高升压比充电电容C4_4、第一高升压比电感L4_1、第二高升压比电感L4_2、第三高升压比电感L4_3、第一高升压比开关管Q4_1、第二高升压比开关管Q4_2、第一高升压比二极管D4_1、第二高升压比二极管D4_2和第三高升压比二极管D4_3；超级电容7的正极同时与第一高升压比充电电容C4_1的正极和第一高升压比电感L4_1的一端电连接，第一高升压比电感L4_1的另一端同时与第一高升压比开关管Q4_1的漏极、第一高升压比二极管D4_1的正极和第二高升压比充电电容C4_2的正极电连接，第二高升压比充电电容C4_2的负极同时与第二高升压比电感L4_2的一端和第三高升压比电感L4_3的一端电连接，第二高升压比电感L4_2的另一端同时与第三高升压比二极管D4_3的正极和第二高升压比开关管Q4_2的源极电连接，第一高升压比二极管D4_1的负极同时与第二高升压比二极管D4_2的正极和第三高升压比充电电容C4_3的正极电连接，第二高升压比二极管D4_2的正极与第三高升压比电感L4_3的另一端电连接，第三高升压比二极管D4_3的负极与第四高升压比充电电容C4_4的正极和主储能电池组8的正极电连接，超级电容7的负极同时与第一高升压比充电电容C4_1的负极、第一高升压比开关管Q4_1的源极、第二高升压比开关管的源极Q4_2、第四高升压比充电电容C4_4的负极和超级电容7的负极电连接。
其中，第一高升压比开关管Q4_1为主功率开关管，第二高升压比开关管Q4_2为同步续流开关管，第三高升压比二极管D4_3为输出二极管，第二高升压比充电电容C4_2为电压泵升电容，第一高升压比电感L4_1和第二高升压比电感L4_2分别为耦合电感的原边与副边的电感，其匝数比为N＝NP:NS，第一高升压比二极管D4_1和第三高升压比充电电容C4_3构成第一高升压比开关管Q4_1的钳位电路，用于吸收开关瞬间施加在第一高升压比开关管Q4_1上的电压尖峰，第二高升压比二极管D4_2和第三高升压比电感L4_3用于为第三高升压比充电电容C4_3提供放电回路，第一高升压比充电电容C4_1和第四高升压比充电电容C4_4分别为输入和输出电容。稳态工作情况下，高升压比充电模块4将低压侧电压升高至高压侧，该高升压比充电模块4升压比能够达到八倍以上。
如图5所示，应急切换模块9包括：电压母线、第一应急切换电阻R5_1、第二应急切换电阻R5_2、第一应急切换电容C5_1、第二应急切换电容C5_2和应急切换开关管Q5_1。
其中，电压母线同时与第一应急切换电阻R5_1的一端、第二应急切换电容C5_2的正极、应急切换开关管Q5_1的源极和负载电连接，应急电池组10同时与第一应急切换电容C5_1的正极和应急切换开关管Q5_1的漏极电连接，第一应急切换电阻R5_1的另一端通过第二应急切换电阻R5_2同时与第一应急切换电容C5_1的负极和地面电连接，第二应急切换电容C5_2的负极接地。
工作原理：当电压母线正常输出时，第一应急切换电阻R5_1和第二应急切换电阻R5_2连接点电压为高电平，此时P型MOSFET处在断开状态。当电压母线没有输出时，第一应急切换电阻R5_1和第二应急切换电阻R5_2连接点电压为低电平，此时P型MOSFET处在闭合状态，此时自动切换到应急电池组10供电状态。
如图6所示，太阳电池充电模块2包括：电压传感器、第一太阳电池开关管Q3_1、第二太阳电池开关管Q3_2、第三太阳电池开关管Q3_3、第四太阳电池开关管Q3_4、太阳电池电感L3_1、太阳电池电容C3_1、第一太阳电池电阻R3_1和第二太阳电池电阻R3_2。
太阳电池阵列6的正极与第一太阳电池开关管Q3_1的漏极电连接，第一太阳电池开关管Q3_1的源极同时与太阳电池电感L3_1的一端、第二太阳电池开关管Q3_2的漏极电连接，太阳电池电感L3_1的另一端同时与第四太阳电池开关管Q3_4的漏极和第三太阳电池开关管Q3_3的漏极电连接，第四太阳电池开关管Q3_4的源极同时与太阳电池电容C3_1的正极、第一太阳电池电阻R3_1的一端和主储能电池组8的正极电连接，第一太阳电池电阻R3_1的另一端同时与第二太阳电池电阻R3_2和电压传感器电Ufout电连接，太阳电池阵列6的负极同时与第二太阳电池开关管Q3_2的源极、第三太阳电池开关管Q3_3的源极、太阳电池电容C3_1、第二太阳电池电阻R3_2和主储能电池组8的负极电连接。
此外，为便于控制整个激光输能电源系统，还包括：电源管理模块13；电源管理模块13与太阳电池充电模块2、超级电容快速充电模块3、高升压比充电模块4和热电充电模块5和应急切换模块9电连接，用于对太阳电池充电模块2、超级电容快速充电模块3、高升压比充电模块4、热电充电模块5和应急切换模块9进行对外输出控制。电源管理模块13通过采集太阳电池充电模块2、超级电容快速充电模块3、高升压比充电模块4和热电充电模块5和应急切换模块9中的信息，将这些信息进行处理后根据预设的参数对各个模块进行控制，从而保证整个系统的稳定运行。
其中，电源管理模块13包括：中央处理单元、模拟量采集单元、开关量采集单元、输出控制单元和存储单元；模拟量采集单元和开关量采集单元用于采集信息，中央处理单元用于将信息进行处理，通过输出控制单元控制，并通过存储单元将信息进行储存。
例如，在一个具体的实施例中，如图7所示，电源管理模块13主要包括中央处理单元、CAN通信/485通信、模拟量采集单元、开关量采集单元、输出控制单元和存储单元等。具备2路CAN通讯(高速/低速)和2路485通讯；开关量采集单元(8路)：输入电平(12V、24V兼容)需要确定高/低电平的区间；模拟量采集单元(16路)：电压(0～400V)、电流(双向0～50A)、温度(-70℃～200℃)；输出控制单元：开关量(8路，电压5V、12V、24V)和D/A输出(4路)，包括散热片温度控制(风扇)。各单元主要功能是采集各个模块的电压、电流等模拟量以及开关量的采集等信息，进行对外输出控制。
综上所述，本发明实施例提供的激光输能电源系统适用于无人飞行器，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。
此外，需要说明的是，本实施例提供的激光输能电源系统不仅可以适用于无人飞行器，还可适用于其它场景，在此不做限定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种激光输能电源系统，其特征在于，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；所述高升压比充电模块包括：第一高升压比充电电容、第二高升压比充电电容、第三高升压比充电电容、第四高升压比充电电容、第一高升压比电感、第二高升压比电感、第三高升压比电感、第一高升压比开关管、第二高升压比开关管、第一高升压比二极管、第二高升压比二极管和第三高升压比二极管；所述超级电容的正极同时与所述第一高升压比充电电容的正极和所述第一高升压比电感的一端电连接，所述第一高升压比电感的另一端同时与所述第一高升压比开关管的漏极、所述第一高升压比二极管的正极和所述第二高升压比充电电容的正极电连接，所述第二高升压比充电电容的负极同时与所述第二高升压比电感的一端和所述第三高升压比电感的一端电连接，所述第二高升压比电感的另一端同时与所述第三高升压比二极管的正极和所述第二高升压比开关管的源极电连接，所述第一高升压比二极管的负极同时与所述第二高升压比二极管的正极和所述第三高升压比充电电容的正极电连接，所述第二高升压比二极管的负极与所述第三高升压比电感的另一端电连接，所述第三高升压比二极管的负极与所述第四高升压比充电电容的正极和所述主储能电池组的正极电连接，所述超级电容的负极同时与所述第一高升压比充电电容的负极、所述第一高升压比开关管的源极、所述第二高升压比开关管的源极和所述第四高升压比充电电容的负极电连接。
2.根据权利要求1所述的激光输能电源系统，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的激光输能电源系统，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的激光输能电源系统，其特征在于，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。
5.根据权利要求3所述的激光输能电源系统，其特征在于，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电 二极管；
所述激光光电转换组件对应温差发电的正极同时与所述第一热电充电电容和所述热电充电电感电连接，所述热电充电电感的另一端同时与所述热电充电开关管的源极和所述热电充电 二极管的正极电连接，所述热电充电开关管的源极与所述热电充电 二极管的正极电连接，所述热电充电 二极管的负极同时与所述第二热电充电电容和所述超级电容的正极电连接，所述激光光电转换组件对应温差发电的负极同时与所述第一热电充电电容的负极、所述热电充电开关管的漏极、所述第二热电充电电容的负极以及所述超级电容的负极电连接。
6.根据权利要求2所述的激光输能电源系统，其特征在于，所述应急切换模块包括：电压母线、第一应急切换电阻、第二应急切换电阻、第一应急切换电容、第二应急切换电容和应急切换开关管；
所述电压母线同时与所述第一应急切换电阻的一端、所述第二应急切换电容的正极、所述应急切换开关管的源极和负载电连接，所述主储能电池组同时与所述第一应急切换电容的正极和所述应急切换开关管的漏极电连接，所述第一应急切换电阻的另一端通过所述第二应急切换电阻同时与所述第一应急切换电容的负极和地面电连接，所述第二应急切换电容的负极接地。
7.根据权利要求1所述的激光输能电源系统，其特征在于，所述太阳电池充电模块包括：电压传感器、第一太阳电池开关管、第二太阳电池开关管、第三太阳电池开关管、第四太阳电池开关管、太阳电池电感、太阳电池电容、第一太阳电池电阻和第二太阳电池电阻；
所述太阳电池阵列的正极与所述第一太阳电池开关管的漏极电连接，所述第一太阳电池开关管的源极同时与所述太阳电池电感的一端、第二太阳电池开关管的漏极电连接，所述太阳电池电感的另一端同时与所述第四太阳电池开关管的漏极和所述第三太阳电池开关管的漏极电连接，所述第四太阳电池开关管的源极同时与所述太阳电池电容的正极、所述第一太阳电池电阻的一端和所述主储能电池组的正极电连接，所述第一太阳电池电阻的另一端同时与所述第二太阳电池电阻和所述电压传感器电连接，所述太阳电池阵列的负极同时与所述第二太阳电池开关管的源极、第三太阳电池开关管的源极、太阳电池电容、第二太阳电池电阻和所述主储能电池组的负极电连接。
8.根据权利要求2所述的激光输能电源系统，其特征在于，所述激光输能电源系统还包括：电源管理模块；所述电源管理模块与所述太阳电池充电模块、所述超级电容快速充电模块、所述高升压比充电模块和所述热电充电模块和所述应急切换模块电连接，用于对所述太阳电池充电模块、所述超级电容快速充电模块、所述高升压比充电模块、所述热电充电模块和所述应急切换模块进行对外输出控制。
9.根据权利要求8所述的激光输能电源系统，其特征在于，所述电源管理模块包括：中央处理单元、模拟量采集单元、开关量采集单元、输出控制单元和存储单元；所述模拟量采集单元和所述开关量采集单元用于采集信息，所述中央处理单元用于将信息进行处理，通过所述输出控制单元控制，并通过所述存储单元将信息进行储存。
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