Izvestiya MGTU MAMIIzvestiya MGTU MAMIИзвестия МГТУ “МАМИ“2074-05302949-1428Moscow Polytechnic University62914310.17816/2074-0530-629143WULWVITransport and transport-technological facilitiesТранспортные и транспортно-технологические комплексыResearch ArticleDeveloping a hybrid wireless power transfer system for electric vehiclesРазработка ёмкостно-индуктивной системы электроснабжения электромобиляhttps://orcid.org/0009-0004-9739-02672759-7425KlimovEgor M.КлимовЕгор Михайлович
Russian Federation

Lecturer at the Electrical Equipment and Industrial Electronics Department

преподаватель кафедры «Электрооборудование и промышленная электроника»

klimov.mami@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2683-99588824-5702FironovAnatoly M.ФироновАнатолий Михайлович
Russian Federation

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Assistant Professor of the Land Vehicles Department

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Наземные транспортные средства»

a.m.fironov@mospolytech.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3430-64067801-3294MaleevRuslan A.МалеевРуслан Алексеевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Professor of the Electrical Equipment and Industrial Electronics Department

канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры «Электрооборудование и промышленная электроника»

19rusmal@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7033-18826602-6618ZuevSergey M.ЗуевСергей Михайлович
Russian Federation

Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Assistant Professor, Head of the Department for Training Highly Qualified Personnel and Continuing Professional Education, Assistant Professor of the Optical-Electronic Devices and Systems Department

канд. физ.-мат. наук, доцент, начальник управления подготовки кадров высшей квалификации и ДПО, доцент кафедры Оптико-электронных приборов и систем

sergei_zuev@mail.ruMoscow Polytechnic UniversityМосковский политехнический университетMIREA-Russian Technological UniversityМИРЭА — Российский технологический университетCentral Research Automobile and Automotive Engines Institute NAMIЦентральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ»26072025140820251914014091306202426072025Copyright ©; 2025, Eco-VectorCopyright ©; 2025, Эко-Вектор2025Eco-VectorЭко-Векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/https://journals.eco-vector.com/2074-0530/article/view/629143

Background: Today, automotive research organizations worldwide are actively developing wireless power transfer systems for electric vehicles. The key advantage of such systems is their ability to resupply power on board the moving vehicle without using a contact slider.

Aim: This study aims to increase the energy efficiency of electric vehicles by using a hybrid wireless power transfer system.

Materials and methods: The study used a mathematical model of urban driving cycle as provided by UNECE Regulation No. 83.

Results: We developed a structural diagram of a hybrid wireless power transfer system and determined its operational algorithm for the urban driving cycle. The author reviewed and analyzed the relative contemporary research and development and various wireless power transfer systems for electric vehicles. The target of this study is a magnetic coupling resonant wireless power transfer system with one primary coil for power transfer and a battery of supercapacitors for accumulation.

Conclusion: Automotive companies and research institutes may use the proposed traction voltage system and its operational algorithm to design urban passenger vehicles.

Обоснование. В настоящее время автомобильные научно-исследовательские организации по всему миру ведут активные разработки в области бесконтактного электроснабжения электромобилей. Основным преимуществом таких систем является возможность пополнения запасов энергии на борту транспортного средства в процессе его движения без использования скользящего контакта.

Цель работы — повышение энергоэффективности электромобиля путём применения ёмкостно-индуктивной системы электроснабжения.

Материалы и методы. При проведении исследований была использована математическая модель городского цикла движения согласно Правилам № 83 ЕЭК ООН.

Результаты. Разработана структурная схема ёмкостно-индуктивной системы электроснабжения, и определён алгоритм её работы в городском цикле. Проведены обзор и анализ современных научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок по теме работы, а также различных систем бесконтактного электроснабжения электромобилей. В качестве объекта исследования выбрана резонансная система бесконтактного электроснабжения с одной первичной обмоткой как способ передачи энергии и батарея ионисторов как способ накопления.

Заключение. Предложенная система тягового электрооборудования и алгоритм её работы могут быть использованы автомобильными предприятиями и НИИ для конструирования городских пассажирских транспортных средств.

electric vehicletraction voltage systemcapacitive storagewireless power transfer systemэлектромобильсистема тягового электрооборудованияёмкостный накопитель энергиибесконтактное электроснабжениеKlimov EM, Fironov AM, Maleev RA, et al. Development of an algorithm for the operation of an electric vehicle electric drive in the urban cycle. Izvestiya MGTU "MAMI". 2023;17(2):137–145. doi: 10.17816/2074-0530-321355 (In Russ.) EDN: ZMGPZPSuul JA, Guidi G. Overview and Electro-Technical Evaluation of the State-of-the-Art for Conductive and Inductive Power Transfer Technologies. SINTEF Energy Research Report. 2018. Available online: https://www.sintef.no/globalassets/project/elingo/18-0733-rapport-3-technology-for-dynamic-on-road-6-til-nett.pdf (accessed 02.05.2023).Bombardier’s PRIMOVE E-buses Pass 500,000 km Milestone. Available online: https://bombardier.com/en/media/news/bombardiers-primove-e-buses-pass-500000-km-milestone (accessed 02.05.2023).Thai VX, Choi SY, Choi BH, et al. Coreless power supply rails compatible with both stationary and dynamic charging of electric vehicles. In Proceedings of the 2015 IEEE 2nd International Future Energy Electronics Conference (IFEEC). Taipei. Taiwan. 2015:1–5. [CrossRef]Choi SY, Rim CT. Recent progress in developments of on-line electric vehicles. In Proceedings of the 2015 6th International Conference on Power Electronics Systems and Applications (PESA). Hong Kong, China. 2015:1–8. [CrossRef]From Wireless to Dynamic Electric Vehicle Charging: The Evolution of Qualcomm Halo. Available online: https://www.qualcomm.com/news/onq/2017/05/wireless-dynamic-ev-charging-evolution-qualcomm-halo (accessed on 2 May 02.05.2023).Laporte S, Coquery G. Deniau V, et al. Dynamic Wireless Power Transfer Charging Infrastructure for Future EVs. Experimental Track to Real Circulated Roads Demonstrations. World Electr. Veh. J. 2019;(10):84. [CrossRef]Galigekere V, Ozpineci B. High Power and Dynamic Wireless Charging of Electric Vehicles (EVs). In Proceedings of the 2021 U.S DOE Vehicle Technologies Office Annual Merit Review. 2021.Xue L, Galigekere V, Su GJ, Zeng, et al. Design and Analysis of a 200 kW Dynamic Wireless Charging System for Electric Vehicles. In Proceedings of the 2022 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). Houston. USA. 2022:1096–1103. [CrossRef]Wireless Charging Electric Road Projects | Electreon. Available online: https://electreon.com/projects (accessed on 2 May 02.05.2023).Maemura M, Wendt A. Dynamic Power Transfer as a Feature—Employing Stationary WPT Devices for Dynamic Operation. In Proceedings of the 2020 IEEE PELSWorkshop on Emerging Technologies: Wireless Power Transfer (WoW). Seou. Republic of Korea. 2020:50–55. [CrossRef]Noeren J, Parspour N, Elbracht L. An Easily Scalable Dynamic Wireless Power Transfer System for Electric Vehicles. Energies. 2023;(16):3936. doi: 10.3390/en16093936 EDN: HSOFOMStrebkov DS. Resonance methods of power supply of contactless high-frequency electric transport. Energy Bulletin. 2018;(24). (In Russ.) EDN: VAIBWMPolyakov NA. Dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences, Electric starter system for starting vehicles using a combined source of electrical energy. Moscow. 2005:22. (In Russ.) EDN: NNMYLVLavrikov AA, Maleev RA, Zuev SM, et al. Mathematical modeling of an adapter for equalizing battery voltages. Bulletin of Moscow State Technical University “MAMI”. 2019;41(3):57–66. doi: 10.31992/2074-0530-2019-41-3-57-65 (In Russ.) EDN: JJQDIVZuev SM. Energy efficiency of electrical equipment systems of autonomous objects. Moscow. 2022:170. ISBN 978-5-16-017104-3 doi: 10.12737/1740252 (In Russ.) EDN: SDSSKEZuev SM, Varlamov D O, Lavrikov AA, et al. Electrical equipment and electronics of cars. A brief explanatory Russian-English terminological dictionary. Moscow. 2021:200. doi: 10.12737/1242228 (In Russ.) EDN: CKQFILMaleev RA, Zuev SM, Lavrikov AA, Grebenchikov NP. Study of operating modes of capacitive energy storage devices in automobile engine starting systems. Bulletin of Moscow State Technical University MAMI. 2019;39(1):29–35. doi: 10.31992/2074-0530-2019-39-1-29-35 (In Russ.) EDN: YZZSKL