Infocommunications and Radio Technologies Infocommunications and Radio Technologies ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2587-9936 53538 10.29039/2587-9936.2022.05.4.33 Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) ELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONS (2.2) Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) Study of System of Wireless Power Transfer Исследование системы беспроводной передачи энергии https://orcid.org/0000-0001-6425-5385 Широков Игорь Борисович Shirokov Igor Borisovich shirokov@ieee.org

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Сердюк Игорь Владимирович Serdyuk Igor V. serdyuk@ieee.org Азаров Андрей Андреевич Azarov Andrey A. azarov@ieee.org Широкова Елена Игоревна Shirokova Elena I. shirokova@ieee.org Севастопольский государственный университет Sevastopol State University Севастопольский государственный университет Севастополь Россия Sevastopol State University Sevastopol Russian Federation Севастопольский государственный университет Севастополь Россия Sevastopol State University Sevastopol Russian Federation Севастопольский государственный университет Севастополь Россия Sevastopol State University Sevastopol Russian Federation 21 10 2022 21 10 2022 5 4 445 457 22 05 2022 05 06 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/53538/view

В статье обсуждается новый подход к беспроводной передаче энергии для заряда аккумуляторных батарей электромобилей. Система передачи электроэнергии состоит из генераторного блока с измерителем КСВ, двух электромагнитных структур и выпрямительного блока. Электромагнитная структура, представ-ленная в виде микрополосковой линии, не излучает электромагнитную энергию в автономном режиме. При сближении электромагнитных структур они превращаются в направленный ответвитель, при этом происходит эффективная передача мощности. Моделирование системы в среде проектирования AWR проводилось при различном взаимном расположении микрополосковых структур. Из моделирования видно, что потери мощности не превышают 1 дБ в широком диапазоне сдвигов между элементами системы и ее взаимным расположением. Изготовлена экспериментальная модель системы передачи мощности и проведены ее экспериментальные исследования. Результаты экспериментов и моделирования хорошо согласуются. Размеры и вес системы позволяют использовать ее для заряда аккумуляторных батарей электромобилей.

New approach to wireless power transfer for electrical vehicles battery charging is discussed in a paper. The system of power transfer consists of generating unit with VSWR meter, two electromagnetic structures, and rectifying unit. Electromagnetic structure which is represented as microstrip device does not emit electromagnetic energy at its stand alone position. When electromagnetic structures approach each other ones are transformed into alone directional coupler; and effective power transfer takes place. System simulation in AWR design environment was carried out at different mutual arrangements of microstrip units. It was shown the power loss did not exceed 1 dB in a wide range between system parts and its mutual arrangements. Experimental model of system for power transfer was made and experimental study was carried out. Experimental and simulation results are well agreed. The reasonable system size and weight are well situated for its use for battery charging of electrical vehicle.

 беспроводная передача энергии; направленные ответвители; схемы связи; электромагнитная связь; генераторы управляемые напряжением wireless power transmission directional couplers coupling circuits electromagnetic coupling voltage-controlled oscillators

Local promotion of electric mobility in cities : Guidelines and real application case in Italy / G. Comodi et al. // Energy. 2016. Vol. 95. P. 494-503. G. Comodi, F. Caresana, D. Salvi, L. Pelagalli, and M. Lorenzetti, “Local promotion of electric mobility in cities: Guidelines and real application case in Italy,” Energy, vol. 95, pp. 494-503, Jan. 2016, doi: 10.1016/j.energy.2015.12.038. Goodbye wires! MIT team experimentally demonstrates wireless power transfer, potentially useful for powering laptops, cell phones without cords. URL: http://news.mit.edu/2007/wireless-0607. Goodbye wires! MIT team experimentally demonstrates wireless power transfer, potentially useful for powering laptops, cell phones without cords. URL: http://news.mit.edu/2007/wireless-0607. Karalis A., Joannopoulos J. D., Soljačić M. Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer // Annals of Physics. 2008. Vol. 323. P. 34-48. “Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer,” Annals of Physics, vol. 323, no. 1, pp. 34-48, Jan. 2008, doi: 10.1016/j.aop.2007.04.017. Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances / A. Kurs et al. // Science. 2007. Vol. 317, iss. 5834. P. 83-86. A. Kurs, A. Karalis, R. Moffatt, J. D. Joannopoulos, P. Fisher, and M. Soljacic, “Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances,” Science, vol. 317, no. 5834, pp. 83-86, Jul. 2007, doi: 10.1126/science.1143254. Tran D. H., Vu V. B., Choi W. Design of a High-Efficiency Wireless Power Transfer System with Intermediate Coils for the On-Board Chargers of Electric Vehicles // IEEE Trans. Power Electron. 2018. Vol. 33. P. 175-187. D. H. Tran, V. B. Vu, and W. Choi, “Design of a High-Efficiency Wireless Power Transfer System With Intermediate Coils for the On-Board Chargers of Electric Vehicles,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, no. 1, pp. 175-187, Jan. 2018, doi: 10.1109/tpel.2017.2662067. IEEE Std C95.1-2005 IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency, Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz. Piscataway : IEEE, 2006. IEEE Std C95.1-2005 IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency, Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz. Piscataway: IEEE, 2006. Guidelines for Automotive Aftermarket Qi / Chargers The Wireless Power Consortium. 2012. Guidelines for Automotive Aftermarket Qi / Chargers The Wireless Power Consortium. 2012. Global Qi Standard Powers Up Wireless Charging. URL: https://www.prnewswire.com/news-releases/global-qi-standard-powers-up-wireless-charging-102043348.html. Global Qi Standard Powers Up Wireless Charging, URL: https://www.prnewswire.com/news-releases/global-qi-standard-powers-up-wireless-charging-102043348.html. Широков И. Б. Способ беспроводной высокочастотной передачи электрической энергии. Патент России № 2704602, МПК H02J 50/00, H02J 50/90, H01Q 7/08. Опубл. 30.10.2019, бюл. № 31. I. B. Shirokov, “The method of wireless high-frequency transmission of electrical energy,” Russian patent no. 2704602, IPC H02J 50/00, H02J 50/90, H01Q 7/08, publ. 30.10.2019, bul. no. 31. (In Russ.). Shirokova E. I., Azarov A. A., Shirokov I. B. The Study of Operation of the System of Wireless Energy Transfer at Real Conditions. In : 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St. Petersburg and Moscow, Russia, 2020. P. 1306-1310. E. I. Shirokova, A. A. Azarov and I. B. Shirokov “The Study of Operation of the System of Wireless Energy Transfer at Real Conditions,” 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St. Petersburg and Moscow, Russia, 2020, pp. 1306-1310. Increasing the Efficiency of Wireless Power Transfer System / I. B. Shirokov. In : 2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC), Moscow, Russia. 2020. P. 147-150. I. B. Shirokov, A. A. Azarov, E. I. Shirokova and I. V. Serdyuk, “Increasing the Efficiency of Wireless Power Transfer System,” 2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC), Moscow, Russia, 2020, pp. 147-150. Способ обеспечения максимального коэффициента передачи высокочастотной передачи электрической энергии при изменении расстояния между микрополосковыми структурами в определенных пределах / И. Б. Широков и др. Патент № 2740957. Россия. МПК H02J 50/00, H02J 50/20. Опубл. 22.01.2021, бюл. № 3. I. B. Shirokov, A. A. Azarov, I. V. Serdyuk, and E. I. Shirokova, “A method for ensuring the maximum transfer coefficient of high-frequency transmission of electrical energy when changing the distance between microstrip structures within certain limits,” Patent no. 2740957, Russia, IPC H02J 50/00, H02J 50/20. Pub, 22.01.2021, bul. no. 3. (In Russ.).