Analysis of the Efficiency of Electric Power Transmission in the System of Wireless Charging of the Electric Vehicle's Battery

Abstract

Theoretical researches of efficiency of electric energy transfer in the wireless charger of inductive type with serial resonance in circles of transmitting and receiving coils are carried out. It is shown that this efficiency depends on the parameter (the product of the magnetic coupling coefficient and the Q- factor of the coils) and the ratio of the active resistances of the battery and the coil. It is shown that there is an optimal value of this ratio, at which the efficiency of the device is maximum (when ) and its value increases monotonically with increasing parameter . Moreover, to achieve an efficiency greater than 0.8, it is necessary to have a system of coils with a value of 10. The graphical dependences that determine the value of this efficiency as a function of these two parameters and set the allowable interval for changing the resistance ratio in terms of high energy efficiency. Numerical calculation of the high-frequency magnetic field (with an operating frequency of 100 kHz) generated by the coils was performed, in two cases - in the absence of shielding and in the presence of aluminum electromagnetic screens and showed high efficiency of such screens. The peculiarity of the calculation is that to determine the values of complex currents in both coils, which depend on the mode of operation of the whole device, use their preliminary calculation based on the created Simulink-model of the device. References 14, figures 5, table 2.

Experimental Study of a Test Sample of a Wireless Power Transfer for Electric Vehicles

“…Задля підвищення ефективності передачі енергії в бездротовому пристрої використовують, як правило, високу робочу частоту (20 -100 кГц) та різні резонансні схеми в колах передавальної та приймальної котушок [4]. У попередній роботі авторів [8] наведено результати теоретичних досліджень ефективності передачі енергії у бездротовому зарядному пристрої із послідовним резонансом у колах обох котушок. Було показано, що велична цієї ефективності визначається значенням безрозмірного параметра 12 k Q (добуток коефіцієнту магнітного зв'язку та добротності котушок) та співвідношенням активних опорів акумуляторної батареї та котушки.…”

“…Ця залежність дає змогу розрахувати вплив величини зсуву y на ефективність перетворення електричної енергії -величину ККД. Використовуючи результати роботи [8], значення цієї величини може бути розраховано як   Висновки. В роботі проведено експериментальні дослідження створеного дослідного зразка бездротового зарядного пристрою індуктивного типу із послідовним резонансом в колах передавальної та приймальної котушок та визначено залежність ефективності передачі електричної енергії від зовнішнього джерела до акумуляторної батареї, що характеризується величиною ККД, від його робочих параметрів -частоти та відстані між котушками у горизонтальній та вертикальній площині.…”