Analysis of Performance Parameter of Hexagonal Coil Structure for Wireless Power Charging in Electric Vehicle

Abstract

У цій статті описано конструктивні характеристики шестикутної котушкової структури, яка використовується як котушка-передавач і котушка-приймач для бездротової зарядки електромобілів (WPT – Wireless Power Transfer). Втрати енергії у системі резонансного зв’язаного передавання енергії визначають ефективність передачі потужності. На неї значно впливають такі параметри: кількість витків, розмір та форма котушок, внутрішній радіус, коефіцієнт зв’язку, власна індуктивність, взаємна індуктивність. Оптимізація геометрії котушок дозволяє підвищити коефіцієнт зв’язку та, відповідно, зменшити втрати потужності Для моделювання електромагнітних властивостей застосовано метод скінченних елементів (FEA) в Ansys Maxwell. Проведено аналітичні розрахунки власної та взаємної індуктивності. Дизайн перевірено в MATLAB з використанням резонансної індуктивної бездротової зарядки. Досліджено витік магнітного поля, Застосовано компенсацію SS і топологію LCC-LCC для реалізації магнітного резонансного зв’язку. Проєкт відповідає міжнародним нормам електромагнітної безпеки та функціональності

The design characteristics of the hexagonal coil structure used as the transmitter and receiver coil pad for wireless power charging in an electric car are described in the study. Two resonant coupling coils' energy loss determines the wireless charging system's transmission power and efficiency. How many turns the transmitter and receiver coils have, as well as their size and form, impact the energy efficiency. Coupling efficiency can be increased with better designs that have coil layouts that are optimized. This paper investigates the primary factors affecting the characteristics of WPT systems: inner coil radius, coefficient of coupling, self-inductance, mutual inductance and number of turns. The intricacy of these parameters calls for finite element analysis (FEA) using the Ansys Maxwell pro-gram. The primary parameters of the WPT systems can be used to conduct an analytical calculation of the selfand mutual inductance. This coil design is validated using resonant inductive wireless charging in MATLAB tool and efficiency can be calculated. Magnetic field leakage has been studied. Here, SS compensation method and LCC-LCC topology is utilized for designing magnetic resonant coupling. The international guidelines can be ensured by the design and operation of both topologies