I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   2 1 5 6 ~ 2 1 6 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 . i 4 . p p 2 1 5 6 - 2 1 6 9           2156       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   co mprehe nsiv revi ew of  eff i cient  wireless  po wer  tr a nsfer f o elect ric  vehicle  ch a rg ing a dv a ncements,  cha lleng es a nd    fut ure  dire ctions       M d.  As hra f   Ali K ha n 1 ,   K ub e r 1 ,   Yus ra   Wa ha b 1 , M .   Sa a Arif 1 ,   Sh a hrin  M d.  Ay o b 2   No rj uli a   M o ha m a d No rdin 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   A l i g a r h   M u sl i m U n i v e r s i t y ,   A l i g a r h ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   P o w e r   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y si a ,   J o h o r   B a h r u ,   M a l a y si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   2 7 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  2 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  1 7 ,   2 0 2 5       El e c tri c   v e h icle s (E Vs h a v e   tran sfo rm e d   th e   tran sp o rtatio n   se c to r,   o ffe rin g   a   su sta in a b le  a lt e rn a ti v e   t o   fo ss i l - fu e l - p o we re d   v e h icle s.  Ho we v e r,   th e ir   wid e sp re a d   a d o p ti o n   fa c e c h a ll e n g e su c h   a in a d e q u a te  c h a rg in g   in fra stru c tu re ,   ra n g e   a n x iet y ,   a n d   c o n c e rn a b o u t   u se c o n v e n ien c e .   Wi re les p o we tran sfe (W P T)  tec h n o l o g y   p r o v i d e a n   e fficie n t ,   re li a b le,   a n d   u se r - frien d l y   c h a r g in g   s o lu ti o n   th a t   e li m in a tes   p h y sic a c o n n e c ti o n s,   e n a b li n g   b o t h   sta ti c   a n d   d y n a m ic  c h a rg in g   a p p l ica ti o n s.  Th is  re v iew   e x p lo re k e y   c o m p o n e n ts  o WP sy ste m s,   in c lu d in g   wire les c h a rg in g   sc h e m e s,   c o m p e n sa ti o n   c ircu it s,  c o u p li n g   p a d   stru c tu re s,  a n d   m isa li g n m e n t   to lera n c e ,   e m p h a siz in g   th e ir   imp a c o n   s y ste m   e fficie n c y   a n d   re li a b il i ty .   F i n d i n g s   h ig h li g h t h a WP c a n   e n h a n c e   c h a rg in g   c o n v e n ie n c e ,   re d u c e   d e p e n d e n c e   o n   lar g e   b a tt e ry   c a p a c it ies ,   a n d   su p p o rt  se a m les EV  in teg ra ti o n   in t o   d a il y   li fe .   Ad d it io n a ll y ,   W P sy ste m imp ro v e   sa fe ty ,   l o we m a in ten a n c e   n e e d s,  a n d   c re a te  o p p o r tu n it ies   fo a u t o n o m o u c h a rg i n g .   Ke y   a d v a n c e m e n ts  in   c o m p e n sa t io n   t o p o lo g ies ,   c o u p l in g   p a d   g e o m e tri e s,  a n d   m isa li g n m e n t - to lera n c a p a b il i ti e a re   d isc u ss e d   a lo n g sid e   t h e ir  ro le  in   e n h a n c i n g   p o we tran sfe e fficie n c y .   By   o ffe ri n g   i n sig h ts  in to   th e   c u rre n sta te - of - t h e - a rt  a n d   fu tu re   d irec ti o n s,  th is   p a p e r   a ims   to   su p p o rt   th e   d e v e l o p m e n a n d   d e p lo y m e n o W P sy ste m s,  c o n tri b u t in g   to   t h e   g lo b a tran siti o n   t o wa rd   su sta in a b le t ra n s p o rtati o n .   K ey w o r d s :   C o m p en s atio n   cir cu it   C o u p lin g   p a d   E tr an s p o r tatio n   Misalig n m en t   W ir eles s   p o wer   tr an s f er   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M.   Saad   Ar if   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g   an d   T ec h n o l o g y ,   Alig ar h   M u s lim   Un iv er s ity   Alig ar h   2 0 2 0 0 2 ,   I n d ia   E m ail:  s aa d . ee @ am u . ac . in ,   s aa d b in ar if @ g m ail. co m .       1.   I NT RO D UCT I O N   T h g lo b al  au to m o tiv in d u s tr y   is   u n d er g o i n g   a   p ar a d ig m   s h if to war d   clea n e r   an d   m o r s u s tain ab le  tr an s p o r tatio n   s y s tem s ,   d r iv e n   b y   th d u al  ch allen g es  o f   d ep letin g   f o s s il  f u els  an d   r i s in g   en v ir o n m en tal   co n ce r n s .   Veh icles  p o wer e d   b y   I n ter n al  C o m b u s tio n   E n g in e s   ( I C E )   ar e   m ajo r   c o n tr ib u t o r s   to   g r ee n h o u s e   g as   em is s io n s ,   air   p o llu tio n ,   an d   clim ate  ch an g e.   I n   r esp o n s e,   g o v er n m en ts ,   in d u s tr ies,  a n d   r esear ch er s   ar e   in cr ea s in g ly   f o cu s in g   o n   elec tr ic  v eh icles  ( E Vs)  as  a   v iab l alter n ativ e.   E Vs  o f f er   ad v a n tag es  s u ch   as  ze r o   tailp ip em is s io n s ,   r ed u ce d   r el ian ce   o n   f o s s il  f u els,  a n d   l o wer   o p e r atio n al  c o s ts   [ 1 ] .   H o wev er ,   wid esp r ea d   E V   ad o p tio n   is   s till   h in d er ed   b y   ch allen g es  s u ch   as  lim ited   b atter y   r an g e,   lo n g   ch ar g in g   ti m es,  an d   th lack   o f   ef f icien t a n d   c o n v e n ien t c h a r g in g   in f r astru ct u r [ 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   co mp r eh en s ive  r ev iew   o f e fficien t wi r ele s s   p o w er t r a n s fer  fo r     ( Md .   A s h r a f A li K h a n )   2157   C h ar g in g   in f r astru ctu r is   c r itical  co m p o n e n f o r   th s u c ce s s f u d ep lo y m en t   o f   E Vs.  T r ad itio n al   co n d u ctiv c h ar g in g   s y s tem s ,   wh ile  r eliab le,   h av in h e r en t   d r awb ac k s   s u ch   as  th n ee d   f o r   p h y s ical  ca b les,  r is k   o f   elec tr ic  s h o ck ,   lo n g   wa it  tim es  at  ch a r g in g   s tatio n s ,   a n d   th in c o n v e n ien ce   o f   m an u al  co n n ec tio n s   [ 3 ] .   T h ese  lim itatio n s   h av p r o m p ted   r esear ch er s   a n d   i n d u s tr ies  to   ex p lo r e   wir eless   ch ar g in g   tech n o lo g ies,  also   k n o wn   as  wir eless   p o wer   tr a n s f er   ( W PT) .   T h is   in n o v ativ ap p r o ac h   en ab les  E Vs  to   b ch ar g e d   with o u t   p h y s ical  co n n ec t o r s ,   o f f er in g   en h an ce d   s af ety ,   u s er   c o n v e n ien ce ,   an d   th p o ten tial f o r   a u t o m ated   ch ar g in g .   W PT  ca n   b r o ad ly   b ca teg o r ized   in to   th r ee   m o d es:  s tatic  ch ar g in g ,   wh er v eh icles  ch a r g wh ile  s tatio n ar y   ( e. g . ,   at  h o m es  o r   p ar k in g   lo ts ) q u asi - d y n am ic  ch ar g in g ,   wh ich   c h ar g es  v eh icle s   d u r in g   b r ief   s to p s   ( e. g . ,   t r af f ic  lig h ts   o r   b u s   s to p s ) an d   d y n a m ic  wir eless   ch ar g in g   ( DW C ) ,   en ab lin g   o n - t h e - m o v e   ch ar g in g   alo n g   s p ec ially   eq u ip p ed   r o a d way s .   DW C   elim in ates  r an g an x iety   an d   r e d u ce s   th n e ed   f o r   lar g e,   h ea v y   b atter ies,  m ak in g   it id ea f o r   l o n g - d is tan ce   tr an s p o r tatio n   an d   f r eig h t sy s tem s   [ 4 ] .   Desp ite   t h e   p r o m is e   o f   wi r el ess   c h ar g i n g ,   s e v er al  c h al le n g es   n ee d   t o   b e   a d d r ess e d   t o   e n a b l i ts   wid esp r e a d   a d o p ti o n .   T h ese   i n cl u d e   ef f i ci en cy   lo s s es   d u e   t o   c o il   m is ali g n m e n t,   el ec t r o m ag n e tic   in te r f er e n ce   ( E M I )   w it h   n e ar b y   d e v i ce s ,   h i g h   c o s ts   o f   in f r ast r u ct u r e   d e p l o y m en t,   a n d   li m it e d   s t a n d a r d iza ti o n   a cr o s s   m a n u f ac t u r e r s .   M o r e o v er ,   d y n a m ic   wi r e less   ch a r g in g   s y s t em s   r e q u i r e   s u b s t an tia i n v es tm e n t   i n   r o ad wa y   m o d i f i ca t io n s ,   w h ic h   p o s es   ec o n o m ic   a n d   lo g is tic al   c h al len g es.   E f f o r ts   a r e   o n g o i n g   to   i m p r o v e   s y s t em   ef f ic ie n c y ,   s t a n d ar d i za ti o n ,   an d   i n t e g r ati o n   w it h   s m a r t   g r i d s ,   in cl u d i n g   v e h i cle - to - g r i d   ( V 2 G)   a p p lic ati o n s   [ 5 ] .   Fig u r e   1   il lu s tr ates   t h e   b as ic   s etu p   o f   a   wi r e less   c h a r g i n g   s y s tem   f o r   E Vs ,   wh ic h   i n cl u d es   co m p o n e n ts   s u c h   as  th e   p r im ar y   c o il ,   s e c o n d ar y   c o il,   c o m p e n s ati o n   c ir c u its ,   a n d   AC /DC   c o n v e r te r s ,   h i g h li g h ti n g   t h e   f lu x   li n k a g e   b et we en   t h e   p r im ar y   a n d   s e c o n d a r y   c o i ls .     T h is   m an u s cr ip ex p lo r es  t h s tate - of - th e - ar d e v elo p m en ts   in   W PT  f o r   E Vs,  f o cu s in g   o n   tech n o lo g ical  ad v an ce m e n ts ,   p r ac tical  im p lem en tatio n s ,   s tan d ar d s ,   an d   f u tu r p r o s p ec ts .   B y   ad d r ess in g   th cu r r en ch allen g es  an d   h ig h li g h tin g   in n o v ativ s o lu tio n s ,   th is   r ev iew  aim s   to   p r o v i d in s ig h ts   f o r   ad v an cin g   wir eless   E V   ch ar g in g   s y s tem s   to   s u p p o r th g lo b al  tr an s itio n   to war d   s u s tain ab le  tr an s p o r tatio n .   T h e   m an u s cr ip is   o r g an ize d   as  f o l lo ws:   i)   Sectio n   2   elab o r ates  wir eless   ch ar g in g   s ch em es   f o r   E Vs;   ii)  Sectio n   3   co v er s   co m p en s atio n   cir cu it   d esig n s iii)  Sectio n   4   d elv e s   in to   co u p lin g   p a d   tec h n o lo g ies;   iv )   Sectio n   5   ex am in es m is alig n m en t iss u es;  an d   v )   Sectio n   6   c o n clu d es w ith   ch allen g es a n d   f u tu r e   d ir ec tio n s .           Fig u r 1 .   s ch em atic  r e p r ese n tatio n   o f   a   wir eless   ch ar g in g   s y s tem   f o r   E Vs       2.   WI R E L E SS   CH A RG I NG   S CH E M E S F O E L E CT R I C   VE H I C L E S   E lectr ic  v eh icle  ( E V)   ch ar g in g   tech n o lo g ies  ar b r o ad ly   ca teg o r ized   in to   co n d u ctiv a n d   wir eless   ( in d u ctiv e)   ch a r g in g   s y s tem s .   C o n d u ctiv e   ch a r g in g   in v o lv e s   p h y s ical  co n n ec tio n s   f o r   en er g y   tr an s f er ,   wh ile   wir eless   ch ar g in g   elim in ates  s u ch   c o n n ec tio n s   b y   u tili zin g   e lectr o m ag n etic  f ield s .   Am o n g   wir eless   ch ar g in g   s y s tem s ,   s ev er al  tech n iq u es   a n d   m o d es  o f   o p er atio n   a r b ei n g   d ev elo p e d   t o   en h an ce   co n v en ien ce ,   e f f icien cy ,   an d   ad a p tab ilit y   to   d if f er en t E ap p licatio n s .     2 . 1 .         Co nd uct iv c ha rg ing   C o n d u ctiv ch ar g in g   r em ain s   th m o s p r ev ale n m eth o d   f o r   E en er g y   r e p len is h m en d u to   its   s tr aig h tf o r war d   im p lem en tati o n   an d   ef f icien cy .   T h is   tech n o lo g y   is   d iv id ed   in to   two   k ey   ty p es  b ased   o n   t h e   ch ar g in g   eq u ip m en t u s ed :     2 . 1 . 1 .   O n - bo a rd  cha rg ing   On - b o a r d   c h a r g e r s   a r e   i n t e g r a te d   i n t o   t h e   v e h i c l e ,   w h e r e   t h e y   c o n v e r t   a l t e r n a t i n g   c u r r e n t   f r o m   t h e   g r i d   i n t o   d i r e c t   c u r r e n t   s u it a b l e   f o r   E V   b a t t e r y   c h a r g i n g .   T h e s e   c h a r g e r s   a r e   wi d e l y   e m p lo y e d   i n   h o m e   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2156 - 2 1 6 9   2158   w o r k p l a c e   s e t t i n g s   f o r   s l o w   AC   c h a r g i n g .   T y p i c al   p o w e r   l e v e l s   f o r   o n - b o a r d   c h a r g i n g   r e a c h   u p   t o   1 9 . 2   k W ,   wi t h   c h a r g i n g   t i m e s   r a n g i n g   f r o m   2   t o   7   h o u r s ,   m a k i n g   t h e m   s u i ta b l e   f o r   o v e r n i g h t   o r   l o n g - d u r a t i o n   p a r k i n g   [ 6 ] .     2 . 1 . 2 .   O f f - bo a rd  cha rg ing   Of f - b o ar d   ch a r g er s   p r o v i d h i g h - p o wer   d ir ec c u r r e n ( DC )   d ir ec tly   to   t h E V’ s   b atter y ,   b y p ass in g   th o n - b o ar d   r ec tific atio n   p r o ce s s .   T h ese  s y s tem s   d eliv er   o v er   5 0   k W   o f   p o wer ,   e n ab l in g   r ap id   ch a r g in g   with in   1 5   to   3 0   m in u tes,  an d   ar co m m o n ly   d e p lo y ed   at  p u b lic  an d   h ig h way   ch a r g in g   s ta tio n s .   Desp ite  th eir   ef f icien cy ,   th r elian ce   o n   p h y s ical  ca b les  p r esen t s   p o ten tial  d r awb ac k s ,   in clu d in g   wea r   an d   tear ,   s af ety   r is k s ,   an d   r ed u ce d   c o n v e n ien ce   f o r   u s er s   [ 7 ] .     2 . 2 .         I nd uct iv ( wire less )   ch a rg ing   W ir eles s   ch ar g in g ,   also   k n o wn   as  W PT,   is   an   em e r g in g   tech n o lo g y   th at   o v e r co m es  m an y   o f   th e   lim itatio n s   o f   co n d u ctiv e   s y s tem s .   B y   elim in atin g   th n ee d   f o r   p h y s ical  co n n ec to r s ,   it  p r o v id es  s af er ,   m o r e   u s er - f r ien d l y   s o lu tio n s .   W PT  tech n iq u es  ar class if ied   in to   in d u ctiv e,   ca p ac itiv e,   an d   r eso n an in d u ctiv e   m eth o d s .   T ab le  1   p r o v id es  d etailed   co m p ar is o n   o f   th es co u p lin g   m eth o d s ,   a n d   Fig u r 2   illu s tr ates   th class if icatio n   o f   W PT  m eth o d s .   Ad d itio n ally ,   th ese  s y s tem s   o p er ate  in   th r ee   p r im a r y   m o d es:  s tatic,   d y n am ic,   an d   q u asi - d y n am ic  c h ar g in g .       T ab le  1 .   C o m p a r ativ an aly s is   o f   d if f er en t w ir eless   p o wer   tr an s f er   m eth o d s           Fig u r 2 .   C lass if icatio n   o f   wir eless   p o wer   tr an s f er   ( W PT)   s y s tem s   F e a t u r e   I n d u c t i v e   W P T   R e s o n a n t   i n d u c t i v e   W P T   C a p a c i t i v e   W P T   P r i n c i p l e   M a g n e t i c   i n d u c t i o n   u si n g   A m p è r e a n d   F a r a d a y l a w s .   R e s o n a n t   c o u p l i n g   u si n g   t u n e d   r e a c t i v e   c i r c u i t ( c a p a c i t o r s/ i n d u c t o r s) .   El e c t r i c   f i e l d   c o u p l i n g   b e t w e e n   p a r a l l e l   met a l l i c   p l a t e s.   En e r g y   t r a n sf e r   mec h a n i sm   Th e   ma g n e t i c   f i e l d   g e n e r a t e d   b y   a   t i m e - v a r y i n g   c u r r e n t   i n   t h e   t r a n sm i t t e r   c o i l   i n d u c e s   a   v o l t a g e   i n   t h e   r e c e i v e r   c o i l .   M a g n e t i c   f i e l d   r e s o n a n c e   b e t w e e n   t r a n smi t t e r   a n d   r e c e i v e r   c o i l s.   A n   e l e c t r i c   f i e l d   i s e st a b l i s h e d   b e t w e e n   p a i r o f   me t a l l i c   p l a t e s.   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   Lo w   t o   me d i u m ( 1 0 5 0   k H z ) .   M e d i u t o   h i g h   ( 1 0 1 5 0   k H z   ) .   M e d i u t o   h i g h   ( 1 0 0 6 0 0   k H z ) .   A i r   g a p   0 5 0   c m.   5 0   c m     5   ( U p   t o   1   m e t e r   i n   d y n a mi c   a p p l i c a t i o n s) .   P r o x i mi t y :   t y p i c a l l y ,   1 2 1 5   c sep a r a t i o n .   Ef f i c i e n c y   U p   t o   9 0 f o r   sm a l l   a i r   g a p s (< 1 0   c m ) .   U p   t o   9 0 o v e r   l a r g e r   d i s t a n c e ( > 1   m e t e r ) .   U p   t o   8 8 . 4 f o r   sm a l l   p l a t e   sep a r a t i o n s.   P o w e r   t r a n sf e r   c a p a b i l i t y   3 6 0   k W .   10 1 0 0   k W   ( d e p e n d i n g   o n   r e so n a n t   c i r c u i t   d e si g n ) .   5 0 0   W   t o   1 . 2   k W   ( b a s e d   o n   p l a t e   si z e   a n d   se p a r a t i o n ) .   S i z e   o f   c o mp o n e n t s   La r g e r   c o i l a r e   r e q u i r e d   f o r   h i g h   p o w e r   t r a n sf e r .   M o d e r a t e   c o i l   s i z e s wi t h   r e a c t i v e   e l e m e n t s ( c a p a c i t o r s/ i n d u c t o r s) .   C o m p a c t   p l a t e s,   sma l l e r   o v e r a l l   sy st e m f o o t p r i n t .   A l i g n m e n t   sen s i t i v i t y   H i g h ,   p r e c i s e   a l i g n me n t   o f   c o i l s   i s   r e q u i r e d .   M o d e r a t e ;   l e ss   se n si t i v e   d u e   t o   r e so n a n t   c o u p l i n g .   Lo w :   c a n   t o l e r a t e   mi sal i g n m e n t   t o   so m e   e x t e n t .   S y st e m c o m p l e x i t y   S i mp l e   c i r c u i t   d e si g n ;   r e q u i r e s   b a si c   c o i l   o p t i m i z a t i o n .   C o m p l e x ;   i n v o l v e s   r e a c t i v e   c o m p e n sa t i o n   a n d   p r e c i se   t u n i n g .   M o d e r a t e ;   r e q u i r e p r e c i se   p l a t e   a l i g n me n t   a n d   h i g h - f r e q u e n c y   c o n v e r t e r s .   El e c t r o ma g n e t i c   i n t e r f e r e n c e   ( E M I )   M o d e r a t e ;   m a g n e t i c   f i e l d s   c a n   e x t e n d   b e y o n d   s y st e b o u n d a r i e s.   M o d e r a t e ;   m a g n e t i c   f i e l d s   st i l l   p o s e   E M I   c o n c e r n s .   Lo w   e l e c t r i c   f i e l d s   a r e   c o n f i n e d   b e t w e e n   p l a t e s.   M e t a l l i c   o b j e c t   t o l e r a n c e   Lo w ;   me t a l l i c   o b j e c t s   i n t e r f e r e   w i t h   t h e   mag n e t i c   f i e l d   a n d   e f f i c i e n c y .   Lo w ;   me t a l l i c   o b j e c t s   st i l l   i mp a c t   r e so n a n c e   a n d   e f f i c i e n c y .   H i g h ;   mi n i m a l   i m p a c t   o n   e f f i c i e n c y   o r   safe t y .   A p p l i c a t i o n s   S t a t i o n a r y   EV   c h a r g i n g ,   sm a r t p h o n e a n d   w e a r a b l e s ,   e l e c t r i c   t o o t h b r u s h e s.   D y n a mi c   a n d   s t a t i o n a r y   EV   c h a r g i n g ,   me d i c a l   i m p l a n t s,   a n d   f a c t o r y   a u t o ma t i o n .   B i o me d i c a l   i mp l a n t s ,   l o w - p o w e r   c o n su mer  e l e c t r o n i c s ,   a n d   a u t o n o mo u u n d e r w a t e r   v e h i c l e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   co mp r eh en s ive  r ev iew   o f e fficien t wi r ele s s   p o w er t r a n s fer  fo r     ( Md .   A s h r a f A li K h a n )   2159   2 . 2 . 1 .   I nd uct iv wire les s   po w er   t ra ns f er   ( ind uct iv WP T )   I n d u c t i v e   W PT   r e l i es   o n   t h e   p r i n c i p l e s   o f   el e c t r o m a g n e ti c   i n d u c t i o n ,   w h e r e   a   t i m e - v a r y i n g   m a g n e t i c   f i e l d   g e n e r a te d   b y   a   t r a n s m i t t er   c o i l   i n d u c e s   v o l t a g e   i n   r e ce i v e r   c o i l .   T h is   te c h n o l o g y   s u p p o r t s   p o w e r   l e v e ls   r a n g i n g   f r o m   3   k W   t o   6 0   k W ,   w i t h   t r a n s f e r   d i s ta n c e s   o f   4   to   1 0   c m   a n d   e f f i c i e n c i e s   r e a ch i n g   u p   t o   9 0 %   [ 8 ] .   H i g h - f r e q u e n c y   o p e r a t i o n   a n d   t h e   i n cl u s i o n   o f   f e r r o m a g n e t i c   c o r es   e n h a n c e   e f f ic i e n cy   b y   c o n c e n t r a ti n g   m a g n e t i c   f l u x .   H o w e v e r ,   i n d u c t i v e   W P T   f a c es   c h a ll e n g e s   s u c h   a s   c o i l   m is a li g n m e n t ,   s e n s i ti v i t y   t o   d is t a n c v a r i a t i o n s ,   a n d   l i m it e d   t r a n s f e r   r a n g e .   F i g u r e   3 ( a )   i ll u s t r at e s   b a s i c   i n d u c t i v e   W P T   s y s t e m ,   w h e r e   AC   p o w e r   is   c o n v e r t e d   b y   p o w e r   e l e c t r o n i cs ,   t r a n s f e r r e d   w i r e le s s l y   t h r o u g h   m a g n e t i c a l l y   c o u p l e d   c o il s   a c r o s s   a   s m a ll   a i r   g a p ,   a n d   t h e n   r e c t i f i e d   f o r   b a t t er y   c h a r g i n g .   S y s t e m   e f f ic i e n c y   d e p e n d s   o n   c o i l   a l i g n m e n t   a n d   c o u p l i n g   s t r e n g t h .     2 . 2 . 2 .   Reso na nt  ind uct iv wi re less   po wer   t ra ns f er   ( re s o n a nt  ind uct iv WP T )     R eso n an I n d u ctiv e   W PT  b u ild s   o n   in d u ctiv p r in cip les  b y   em p lo y in g   r eso n a n ce   to   e x ten d   tr an s f er   d is tan ce s   an d   im p r o v e   ef f ici en cy .   B y   t u n in g   b o th   tr a n s m itter   an d   r ec eiv er   co ils   to   r e s o n ate  at  th s am e   f r eq u e n cy ,   t h is   m eth o d   m in i m izes  en er g y   lo s s es  an d   m a x im izes  co u p lin g   ef f icien cy .   R eso n an I n d u ctiv s y s tem s   ca n   ac h iev ef f icien ci es  o f   u p   to   9 0 o v er   d is tan ce s   o f   u p   to   1   m eter ,   m a k in g   th e m   s u itab le  f o r   b o th   s tatio n ar y   an d   d y n am ic  ap p li ca tio n s   [ 9 ] .   Ad v an ce d   co m p e n s atio n   cir cu its   en s u r r eliab le  o p er atio n   u n d er   r eso n an c o n d itio n s ,   ad d r ess in g   ch allen g es  s u ch   as  v a r y in g   a ir   g ap s   an d   co il   alig n m e n t.  Fig u r 3 ( b )   p r esen ts   a   r eso n an in d u ctiv W PT  s y s tem ,   wh er ad d itio n al  c o m p en s atio n   cir cu its   o n   b o th   th tr a n s m itter   an d   r ec eiv er   s id es  im p r o v ef f icien cy   b y   m ain tain in g   r eso n an ce .   T h is   s etu p   allo ws  g r ea ter   tr an s f er   d is tan ce s   an d   r ed u ce s   s en s itiv ity   to   m is alig n m en t c o m p ar ed   to   b asic in d u ctiv e   W PT.       2 . 2 . 3 .   Ca pa cit iv wire less   po wer   t ra ns f er   ( ca pa cit iv WP T )   C ap ac itiv W PT  em p lo y s   el ec tr ic  f ield s   to   tr an s f er   en er g y   v ia  p a r allel  m etallic  p lates,  f o r m in g   ca p ac ito r s .   On p late  in   ea c h   p air   is   co n n ec ted   to   th p o we r   s o u r ce ,   wh ile  th o th er   is   co n n ec ted   to   th lo a d   [ 1 0 ] .   T h is   m eth o d   o f f e r s   co m p ac d esig n s   s u itab le  f o r   co n f i n ed   s p ac es,  with   d em o n s tr ated   p o wer   d en s ities   o f   u p   to   5 1 . 6   k W /m ²  an d   ef f ic ien cies  r ea ch in g   8 8 . 4 [ 1 1 ] .   Desp ite  th ese  ad v an tag es,   ca p ac itiv W PT’ s   ap p licatio n   is   lim ited   b y   its   lo wer   p o wer   tr an s f e r   ca p ac ity   a n d   s u s ce p tib ilit y   to   m is alig n m en t [ 1 2 ] .   Fig u r 3 ( c)   d ep icts   ty p ical  ca p ac itiv e   W PT  s y s tem ,   wh er p o wer   tr an s f er   o cc u r s   th r o u g h   ca p ac itiv co u p lin g   in s tead   o f   in d u ctiv c o ils .   T h tr a n s m itter   an d   r ec eiv er   p lates  ar s ep ar ated   b y   an   air   g ap ,   an d   co m p e n s atio n   cir cu its   ar e   u s ed   to   m ain tain   e f f icien t e n er g y   tr an s f er .       ( a)     ( b )     ( c)       Fig u r 3 .   C o u p lin g   m et h o d :   ( a )   i n d u ctiv W PT ,   ( b )   r eso n a n in d u ctiv W PT ,   an d   ( c)   c ap ac i tiv W PT       2 . 2 . 4 .   O pera t ing   m o des   o f   wi re less   cha rg ing   a)   Static  wir eles s   ch ar g in g   ( SW C )   Static  ch ar g in g   allo ws  E Vs  to   ch ar g e   wir eless ly   wh ile  s tatio n ar y ,   s u ch   as  in   p ar k in g   lo ts   o r   g ar a g es.   I n d u ctiv Po wer   T r a n s f er   ( I P T )   tech n o lo g y   u n d er p in s   m o s t   SW C   s y s tem s ,   ac h iev in g   ef f icien cies  ex ce ed in g   9 5 in   ad v a n ce d   im p lem en ta tio n s .   Po wer   lev el  v ar ies  f r o m   3 . 7   k W   f o r   p r iv ate  E Vs  to   2 0 0   k W   f o r   b u s es,   with   g u id elin es p r o v id ed   b y   s t an d ar d s   lik SAE  J 2 9 5 4   [ 1 3 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2156 - 2 1 6 9   2160   b)   Dy n am ic  wir eless   ch ar g in g   ( DW C )   Dy n am ic  ch ar g in g   en ab les  E Vs  to   ch ar g w h ile  in   m o tio n   o n   s p ec ially   eq u i p p ed   r o ad way s .   T h is   ap p r o ac h   a d d r ess es  r an g e   an x iety ,   r e d u ce s   r elia n ce   o n   la r g b atter y   p ac k s ,   a n d   o f f er s   s ea m less   en er g y   r ep len is h m en t.  Seg m en te d   p o wer   tr an s f er   s y s tem s   im p r o v e   ef f icien cy   b y   e n er g izin g   o n l y   th tr ac k   s ec tio n   b en ea th   th v eh icle,   m in im iz in g   s tr ay   elec tr o m a g n etic  f iel d s   an d   p o wer   lo s s es  [ 1 4 ] .   D esp ite  its   p r o m is e,   DW C   f ac es c h allen g es su ch   as   h ig h   in f r astru ctu r c o s ts   an d   alig n m en t p r ec is io n   [ 1 5 ] .   c)   Qu asi - d y n am ic  wir eless   ch ar g in g   ( QW C )   C o m b in in g   elem en ts   o f   s tatic  an d   d y n am ic  s y s tem s ,   QW C   al lo ws  v eh icles  to   ch ar g d u r in g   in ter m itten s to p s ,   s u ch   as  at  tr af f ic  s ig n als  o r   b u s   s to p s .   T h is   h y b r id   ap p r o ac h   en h a n ce s   en er g y   u tili za tio n   an d   r ed u ce s   i n f r astru ctu r c o s ts   co m p ar e d   to   f u lly   d y n am ic   s y s tem s .   QW C   is   p ar ticu lar ly   s u itab le  f o r   u r b a n   p u b lic  tr an s p o r t sy s tem s ,   wh er f r eq u e n t sto p s   ar co m m o n   [ 1 6 ] .       3.   CO M P E N SAT I O CI RCUI T   C o m p en s atio n   cir cu its   p lay   v ital  r o le  in   wir eless   p o wer   tr an s f er   s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   f o r   elec tr ic  v eh icle  ap p licatio n s ,   as  th ey   ad d r ess   th in h er en c h allen g es  o f   h ig h   leak a g in d u ctan c an d   l o m u t u al   in d u ctan ce   ca u s ed   b y   th lo o s ely   co u p le d   tr an s f o r m er   d esig n .   T h p r im ar y   p u r p o s o f   co m p en s atio n   cir cu its   is   to   p r o v id r ea ctiv p o wer   t o   co u n ter ac th e   in d u ctiv r ea ctan ce   o f   th p r im ar y   an d   s ec o n d ar y   co ils .   T h is   m in im izes  th v o lt - am p er ( VA)   r atin g   o f   th e   s u p p l y   an d   e n s u r es  m ax im u m   p o wer   tr an s f er   ca p a b ilit y   [ 1 7 ] .   Ad d itio n ally ,   th ey   s tab ilize  th s y s tem   b y   m ain tain in g   co n s tan o u tp u v o ltag o r   c u r r en t,  r eg a r d less   o f   v ar iatio n s   in   ai r   g a p ,   alig n m e n t,  o r   lo ad   r esis tan ce .   Pro p er   d esig n   p r e v en ts   b if u r ca tio n ,   a   p h en o m en o n   wh er e   m u ltip le  o p er atin g   f r e q u en cies   ca u s in s tab ilit y   an d   ef f icien c y   lo s s es.     3 . 1 .         P rinciples   o f   co m pens a t io n c ircuit s   3 . 1 . 1 .   Rea ct iv po wer   c o m pe ns a t io n   Du to   th lar g ai r   g ap   i n   W PT  s y s tem s ,   h ig h   leak ag in d u c tan ce   r esu lts   in   s ig n if ican r ea ctiv p o wer   d em an d ,   i n cr ea s in g   lo s s es ,   an d   r eq u ir i n g   h ig h   VA - r ated   s u p p ly   [ 1 8 ] .   C o m p en s atio n   cir cu its   p r o v id lo ca l   r ea ctiv p o we r ,   ca n ce lin g   th in d u ctiv r ea ctan ce   ( X L )   o f   th co ils .   T h is   allo ws  th e   ac tiv p o wer   r eq u ir e d   f o r   en er g y   tr an s f e r   to   b d eliv er e d   m o r ef f icien tly .   Ma th em ati ca lly ,   th r ea ctan ce   XL   o f   an   in d u cto r   is   g iv en   b y   ( 1 ) ,   wh e r f   is   th o p er atin g   f r eq u en cy   an d   L   is   th in d u cta n ce .         = fL         ( 1 )     p r o p er l y   d esig n e d   ca p ac ito r   co m p en s ates f o r   th is   r ea ctan c b y   s atis f y in g   th r eso n an ce   c o n d itio n :     =   ( 2 )     B y   ac h iev in g   th is   r eso n a n ce   co n d itio n ,   th c o m p e n s atio n   cir cu it  r ed u ce s   th VA  r eq u i r em en t,  m i n im izes  lo s s es,  an d   m ax im izes   th en e r g y   tr a n s f er   to   th s ec o n d ar y .     3 . 1 . 2 .   Vo lt a g a nd   curr ent   co ntr o l   C o m p en s atio n   cir cu its   r e g u lat th v o ltag a n d   c u r r e n at  th r ec eiv er   s id to   m atch   t h r eq u ir em en ts   o f   th lo ad ,   ty p ically   a n   E b atter y .   Mo s b atter ies  r eq u ir co n s tan cu r r e n ( C C )   p h ase  at  lo s tates  o f   ch ar g ( SOC )   an d   c o n s tan t   v o ltag ( C V)   p h ase  at  h ig h e r   SOC s   [ 1 9 ] .   C o m p en s atio n   n etwo r k s   m ain tain   th ese  o u tp u ch a r ac ter is tics   b y   ad ju s tin g   th r eso n an co n d itio n s   an d   en s u r in g   s tab ilit y   d esp ite  v ar iatio n s   in   th lo ad ,   air   g ap ,   o r   c o il a lig n m en t.     3 . 1 . 3 .   So f t   s wit ching   f o hig h   ef f iciency   T o   m in im ize  s witch in g   lo s s es   in   th p o wer   elec tr o n ics,  co m p en s atio n   cir cu its   en ab le  s o f s witch in g   tech n iq u es,  s u ch   as  ze r o   v o ltag s witch in g   ( Z VS)   o r   ze r o   c u r r en s witch in g   ( Z C S)  [ 2 0 ] .   B y   en s u r in g   th at  th e   s witch es  o p er ate  at  ze r o   v o lt ag o r   ze r o   c u r r en t   d u r in g   tr an s itio n s ,   th s y s tem   ac h iev e s   h ig h   ef f icien cy ,   p ar ticu lar ly   at  h i g h   p o wer   lev els.  Fo r   in s tan ce ,   Z VS  is   ac h i ev ed   wh e n   t h r eso n an t   cir cu i is   tu n ed   s u ch   th at   th v o ltag ac r o s s   th s witch in g   co m p o n en t is ze r o   at  th m o m en t o f   s witch in g .     3 . 1 . 4 .   B if urca t io a v o ida nc e   B i f u r c a ti o n   r e f e r s   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   m u l t i p l o p e r a t i n g   f r e q u en c i e s   at   w h i c h   t h e   s y s t e m   c a n   a c h i e v e   z e r o   p h a s e   a n g l e   ( Z P A )   [ 2 0 ] .   T h is   p h e n o m e n o n   c a n   l e a d   t o   i n s t a b i l it y   a n d   i n e f f i ci e n t   o p e r a tio n .   C o m p e n s a ti o n   c i r c u i ts   a r d e s i g n e d   t o   a v o i d   b i f u r c a t i o n   b y   e n s u r i n g   a   s i n g l e ,   w el l - d e f i n e d   r es o n a n t   f r e q u e n c y   [ 2 1 ] .   T h i s   is   a c h i e v e d   b y   c a r e f u l l y   s el e c ti n g   t h e   t o p o l o g y   a n d   t u n i n g   t h e   c o m p e n s a t i o n   c o m p o n e n t s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   co mp r eh en s ive  r ev iew   o f e fficien t wi r ele s s   p o w er t r a n s fer  fo r     ( Md .   A s h r a f A li K h a n )   2161   3 . 2 .     Cla s s if ica t io ns   o f   c o m pe ns a t io n t o po lo g ies   C o m p en s atio n   to p o lo g ies   ar ca teg o r ized   in to   b asic  an d   h y b r id   c o n f ig u r atio n s   b ased   o n   th eir   cir cu it   d esig n   an d   ap p licatio n   r eq u ir em en ts .   B asic  to p o lo g ies  ar th f o u n d atio n   o f   W PT  s y s t em s ,   wh ile  h y b r id   co n f ig u r atio n s   ad d r ess   s p ec if ic  ch allen g es  s u ch   as  m is alig n m en to ler a n ce ,   h ig h - p o wer   d em an d s ,   an d   d y n am ic  lo a d   v a r iatio n s .   Fig u r 4   p r o v id es  class if icatio n   d iag r am   o f   co m p en s atio n   to p o lo g ies,  ca teg o r izin g   th em   in to   b asic  an d   h y b r id   ty p es.  B asic  to p o lo g ies  in clu d e   s er ies - s er ies   ( SS ) ,   s er ies - p ar allel  ( SP ) ,   p ar allel - s er ies  ( PS ) ,   an d   p ar allel - p ar allel  ( PP ) ,   as  s h o wn   in   Fig u r 5 ,   wh ile  Fig u r 6   d ep icts   s o m h y b r id   to p o lo g ies  th at  in co r p o r ate   ad d itio n al  co m p o n e n ts ,   s u ch   as  in d u cto r s   a n d   r eso n an t   n etwo r k s ,   to   im p r o v e f f icien cy   an d   s tab ilit y   u n d er   v a r iab le  co n d itio n s .           Fig u r 4 .   C lass if icatio n   o f   co m p en s atio n   to p o lo g ies       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )       Fig u r 5 .   B asic c o m p en s atio n   to p o lo g ies :   ( a)   SS ,   ( b )   SP ,   ( c)   PS ,   an d   ( d )   PP   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2156 - 2 1 6 9   2162   ( a)     ( b )     ( c)     ( d )       Fig u r 6 .   So m e   h y b r id   co m p e n s atio n   to p o lo g ies :   ( a)   L C C - L C C ,   ( b )   L C C - P ,   ( c)   L C L - S ,   an d   ( d )   C C L - S       3 . 2 . 1 .   B a s ic  co m pens a t io n t o po lo g ies   T ab le  2   p r o v id es  co m p r eh en s iv co m p ar is o n   o f   b asic  to p o lo g ies  b ased   o n   d i f f er en t   p ar am eter s ,   wh er L 1   is   th tr an s m itter   co il  in d u ctan ce ,   is   th m u tu al  in d u ctan ce ,   an d   L 2   is   th r ec eiv er   co il   in d u ctan ce ,   ω   is   th r eso n an t   f r eq u en cy ,   R   is   th e   r esis tan ce   o f   th co il,  U1   is   th e   s o u r c AC   R MS  v o ltag e   ap p lied   to   th c o il,  an d   Z 1   a n d   Z 2   ar e   th im p e d an ce s   o f   th tr an s m itter   an d   r ec ei v er   co ils   with o u th co m p en s atio n   cir c u it.  Ad d itio n ally ,   R o   r ep r esen ts   th lo a d   r esis tan ce .   a)   Ser ies - s er ies ( SS )   I n   th is   to p o lo g y ,   c o m p e n s atio n   ca p ac ito r s   ar co n n ec ted   in   s er ies  with   b o th   th tr a n s m itter   an d   r ec eiv er   c o ils .   SS   co m p en s atio n   is   i d ea f o r   h ig h - p o wer   ap p licatio n s   d u e   to   its   ef f icien c y   an d   in d ep e n d en c e   f r o m   t h co u p lin g   co ef f icien t   [ 1 9 ] ,   [ 2 2 ] .   I is   co m m o n ly   u s ed   in   d y n am ic   W PT  s y s tem s   wh er th c o u p lin g   co ef f icien v ar ies,  as  it  m ain t ain s   h ig h   ef f icien c y   e v en   u n d er   f l u ctu atin g   co n d itio n s .   H o wev er ,   it   r eq u ir es  ca r ef u l d esig n   t o   av o i d   u n s af h ig h   ter m in al  v o ltag es u n d er   li g h t - lo ad   o r   n o - lo a d   co n d itio n s   [ 1 8 ] .   b)   Ser ies - p ar allel  ( SP )   T h is   to p o lo g y   co m b in es  s er ies  co m p en s atio n   o n   th tr an s m it ter   s id with   p ar allel  co m p en s atio n   o n   th r ec eiv er   s id e.   I t is we ll - s u ited   f o r   s y s tem s   with   ch an g in g   m u tu al  in d u ctan ce   an d   v ar iab le  l o ad   co n d itio n s   [ 1 9 ] .   Ho wev er ,   th e   ef f icien c y   an d   p o wer   f ac to r   d ep e n d   o n   t h co u p lin g   co ef f icien t,  r eq u i r in g   ad j u s tm en ts   in   ca p ac itan ce   to   m ain tain   r eso n an ce .   c)   Par allel - s er ies ( PS )   PS   co m p en s atio n   in v o lv es  p a r allel  co m p en s atio n   o n   th tr a n s m itter   s id an d   s er ies  co m p en s atio n   o n   th r ec eiv er   s id e.   T h is   to p o l o g y   is   e f f ec tiv f o r   s y s tem s   with   lo m u tu al   in d u ctan ce   an d   o f f er s   a   g o o d   b alan ce   o f   e f f icien cy   an d   p o wer   f ac to r .   H o wev er ,   it  n e ce s s itate s   cu r r e n s o u r ce   i n p u a n d   ad d itio n al   in d u cto r s   to   m an ag p r im ar y - s id cu r r e n ts   ef f ec tiv ely   [ 1 7 ] .     3 . 2 . 2 H y brid  co m pens a t io t o po lo g ies   Hy b r id   c o m p en s atio n   to p o l o g ies  in   W PT  s y s tem s   ar ad v an ce d   co n f ig u r atio n s   d es ig n ed   to   o v er co m e   lim itatio n s   o f   b asic  to p o l o g ies,  s u ch   as  in e f f ic ien cy   u n d er   m is alig n m en t,   s en s itiv ity   to   lo a d   v ar iatio n s ,   an d   lim ited   p o wer   ca p ac ity   [ 2 3 ] .   T h e y   ar p r im a r ily   ca teg o r ized   in to   L C L - b as ed ,   C C L - b ased ,   an d   L C C - b ased   to p o lo g ies,  with   o t h er   s p ec ialized   co n f ig u r atio n s   tailo r ed   f o r   s p ec if ic  r eq u ir em e n ts .   L C L - b ased   to p o l o g ies  u s ad d itio n al  in d u ct o r s   to   f o r m   L C L   n etwo r k s   o n   th e   p r im a r y   a n d   s ec o n d ar y   s id es,  p r o v id i n g   cu r r e n t - s o u r ce   ch ar ac ter is tics   an d   s tab ilizin g   p o wer   d eliv er y .   T h e   L C L - L C L   to p o lo g y   em p lo y s   L C L   n etwo r k s   o n   b o t h   s id es,  en s u r i n g   h ig h   ef f icien cy   an d   e x ce llen m is alig n m en t   to ler an ce ,   m ak i n g   it id ea l f o r   h ig h - p o wer   a p p lica tio n s   [ 2 3 ] .   T h L C L - S to p o lo g y   co m b in es a n   L C L   n etwo r k   o n   th p r im ar y   s id with   s er ies  co m p en s atio n   o n   th s ec o n d ar y   s id e,   m ain tai n in g   c o n s is ten p o wer   tr an s f er   d esp ite  c o u p lin g   v ar iatio n s .   CCL - b ased   to p o lo g ies  c o m b i n in d u cto r s   a n d   ca p ac ito r s   f o r   s tab ilit y   a n d   e f f icien cy .   T h C C L - to p o lo g y   ap p lies   cu r r en t - c o n t r o lled   co m p en s atio n   o n   th p r im ar y   s id with   s er ies  co m p en s atio n   o n   th e   s ec o n d ar y   s id e,   e n s u r in g   s ta b le  p o wer   o u tp u i n   d y n am i s ce n ar io s   [ 2 4 ] .   T h C C L - L C C   co n f ig u r atio n   ex ten d s   th is   b y   u s in g   L C C   co m p en s atio n   o n   th s ec o n d ar y   s id e,   o f f e r in g   h ig h   p o wer   f ac to r   an d   e f f icien cy   ev en   u n d er   lo a d   an d   alig n m e n t c h an g es.   L C C - b ased   to p o lo g ies  u s r eso n an cir cu its   with   s er ies  an d   p ar allel  elem en ts   to   ac h iev z er o   cu r r en s witch in g   ( Z C S)  an d   h ig h   ef f icien cy .   T h L C C - L C C   to p o lo g y   a p p lies   L C C   co m p en s at io n   o n   b o th   s id es,   p r o v id i n g   lo ad   in d e p en d e n ce ,   m is alig n m en to ler an ce ,   an d   h ig h - p o wer   tr a n s f er   ef f icien cy ,   m ak in g   it  id ea f o r   d y n am ic  W PT  s y s tem s   lik E ch ar g in g   [ 2 3 ] .   T h e   L C C - t o p o lo g y ,   with   L C C   co m p en s a tio n   o n   th e   p r im ar y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   co mp r eh en s ive  r ev iew   o f e fficien t wi r ele s s   p o w er t r a n s fer  fo r     ( Md .   A s h r a f A li K h a n )   2163   s id an d   p ar allel  co m p en s atio n   o n   th e   s ec o n d a r y   s id e,   e n h an ce s   p e r f o r m an ce   u n d e r   m is alig n m en [ 2 4 ] .   Sp ec ialized   h y b r id   co n f ig u r atio n s ,   s u ch   as  th S - SP   to p o lo g y ,   co m b in s er ies  co m p en s ati o n   o n   o n s id with   s er ies - p ar allel  co m p en s atio n   o n   th o th er ,   en s u r in g   co n s is ten p o wer   d eliv er y   u n d er   m is alig n m en [ 2 5 ] .   T h e   P - PS   to p o lo g y   in teg r ates  p ar al lel  co m p en s atio n   with   p ar allel - s er ies  co n f ig u r atio n s ,   s u ited   f o r   h ig h - p o wer   an d   d y n am ic  lo a d   ap p licatio n s   [ 2 3 ] .       T ab le  2 .   Par am eter s   s u m m a r y   o f   b asic WP T   to p o lo g ies   W P t o p o l o g y   P r i mary   q u a l i t y   f a c t o ( 1 )   S e c o n d a r y   q u a l i t y   f a c t o r   ( 2 )   R e s o n a n t   r e f l e c t e d   i mp e d a n c e   (  )   To t a l   i m p e d a n c e   ( )   P r i mary   c u r r e n t   a t   r e s o n a n c e   ( 1 )   O u t p u t   b e h a v i o r   S e r i e s - S e r i e (SS)   1 2   1   2   2 2 2 + 1  2 + + 1 + 1  1   1 2   V o l t a g e   so u r c e   a t   r e c e i v i n g   c o i l   S e r i e s - P a r a l l e l   (SP)   1 2 2 2   1   2 2 2  2 2   2 2 2 + 1 +  2 + 1 + 1  1   1 2 2 2   C u r r e n t   so u r c e   a t   r e c e i v i n g   c o i l   P a r a l l e l - S e r i e s   (PS)   1 2   1   2   1 2 2 ( 1 +  2 ) 2 ( 1 +  2 ) +   + 1 +  1   1 2   V o l t a g e   so u r c e   a t   r e c e i v i n g   c o i l   P a r a l l e l - P a r a l l e l   ( P P )   1 2 2 2   1   2 2 2  2 2   1 2 2 ( 1 +  2 ) 2 ( 1 +  2 ) +   + 1 +  1   1 2 2 2   C u r r e n t   so u r c e   a t   r e c e i v i n g   c o i l       4.   CO UP L I NG   P AD  S T RU CT URES   C o u p lin g   p ad   s tr u ct u r es  ar e   f u n d am en tal  t o   th e   p er f o r m an ce   an d   ef f icien cy   o f   W PT  s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   f o r   elec tr ic  v eh icl ( EV )   ap p licatio n s .   T h ese  s tr u ctu r es  co n s is o f   tr an s m itter   an d   r ec ei v er   co ils   s ep ar ated   b y   an   air   g ap ,   e n ab l in g   in d u ctiv o r   r eso n an en er g y   tr an s f er .   T h eir   d esig n   cr itically   in f lu en ce s   k ey   f ac to r s   s u ch   as  p o wer   tr an s f er   ef f icien cy ,   co u p lin g   co ef f icie n t,  q u ality   f ac to r ,   an d   to ler an c to   m is alig n m en t,  m ak in g   th e   co u p lin g   p a d   th b ac k b o n e   o f   th e   W PT  s y s tem   [ 2 5 ] .     T h e   m a g n e t i c   c o u p l e r ,   al s o   r e f e r r e d   t o   a s   t h e   c o u p l i n g   p ad ,   f a c i l i ta t es   e n e r g y   t r a n s f e r   t h r o u g h   a   m a g n e t i c   li n k   e s ta b l is h e d   b e tw e e n   t h e   t r a n s m i tt e r   a n d   r e ce i v e r   c o i ls .   A   w e l l - d es i g n e d   m a g n e t i c   c o u p l e r   m i n i m i z es   e n e r g y   l o s s e s ,   e n h a n c e s   m is a li g n m e n t   t o l e r a n c e ,   a n d   e n s u r es   s t a b le   o p e r at i o n   u n d e r   v a r i o u s   c o n d i t i o n s .   T h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   W P T   s y s t e m   is   p r i m a r il y   g o v e r n e d   b y   t h e   c o u p l i n g   c o e f f i c i e n t   ( k )   a n d   t h q u a l i t y   f a ct o r   ( Q ) ,   w it h   t h e i r   p r o d u c t   ( k Q ) ,   d e t e r m i n i n g   t h ef f e c t i v e n e s s   o f   e n e r g y   t r a n s f e r   [ 2 6 ] .   A c h i e v i n g   a   h i g h   ( k Q )   v a l u e   r e q u i r e s   a n   o p ti m i z e d   c o i l   d es i g n   t h at   b a l a n c es   s el f - i n d u c t a n c e ,   r es is t a n c e ,   an d   f l u x   d i s t r i b u t i o n .   T h d esig n   o f   co u p lin g   p a d s   in v o lv es  o p tim izin g   th co il  g eo m etr y ,   m ate r ial  s elec tio n ,   an d   ar r an g em e n to   ac h iev h i g h   s elf - in d u ctan ce   an d   lo r esis tan ce .   T h e   s elf - in d u ctan c o f   co il  is   d eter m in ed   b y   its   n u m b e r   o f   t u r n s ,   th m ag n etic  p er m ea b ilit y   o f   th e   m ater ial,   an d   th e   cr o s s - s ec tio n al  ar ea   o f   th e   f lu x   p ath .   I n cr ea s in g   th e   n u m b er   o f   tu r n s   en h an ce s   s elf - in d u ctan ce   b u also   r aises   th e q u iv ale n s er ies  r esis tan ce   ( E SR ) ,   wh ich   in clu d es  b o th   D C   an d   AC   r esi s tan ce   [ 2 6 ] .   Ad v an ce d   m ater ials   s u ch   as  L itz  wir ar em p lo y ed   to   r ed u ce   AC   r esis tan ce ,   m it ig atin g   s k in   an d   p r o x im ity   e f f ec ts   at  h ig h   o p er atio n al  f r e q u en cies  ( ty p ically   ar o u n d   8 5   k Hz,   as st an d ar d ize d   b y   SAE  J 2 5 9 4 /1 )   [ 1 3 ] .     M a t e r i al   s e l ec t i o n   i s   a n o t h e r   c r i t i c a l   as p e c t   o f   c o u p l i n g   p a d   d e s i g n .   F e r r i t e   m a t e r i al s   a r e   o f t e n   i n c o r p o r a t e d   i n t o   t h e   c o i l s   t o   g u i d e   m a g n e t i c   f l u x ,   r e d u c e   l e a k a g e ,   a n d   i m p r o v e   c o u p l i n g .   F e r r i t es   w i t h   h i g h   r e l a t i v e   p e r m e a b il i t y   s i g n i f i ca n t l y   e n h a n c e   t h e   m u t u a l   i n d u c t a n c e   a n d   o v e r a l l   e f f i c i en c y   o f   t h e   s y s t e m .   H o w e v e r ,   t h e   i n cl u s i o n   o f   f e r r i t e   c a n   i n t r o d u c e   a d d i t i o n a l   c o r e   l o s s e s   a n d   i n c r e a s e   t h e   we ig h t   o f   t h e   s y s t e m ,   p o s i n g   c h a l l e n g e s   i n   a p p l i c at i o n s   r e q u i r i n g   l i g h t we i g h t   co m p o n e n t s ,   s u c h   a s   u n m a n n e d   a e r i a l   v e h i c l es    ( U A Vs )   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .   T a b l e   3   p r e s e n ts   t h e   d e t ai l e d   c o m p a r is o n   o f   d i f f e r e n t   c o u p l i n g   p a d s   o n   v a r i o u s   p a r a m e t e r s .     4 . 1 .     Circ ula c o ils   C i r c u l a r   c o i ls   s h o w n   i n   F i g u r 7 ( a )   a r w i d e l y   u s e d   d u e   t o   t h e i r   s i m p l i ci t y   a n d   u n i f o r m   m ag n e t i c   f l u x   d i s t r i b u ti o n .   T h e y   o f f e r   s i n g le - s i d e d   f l u x   p at t e r n s ,   r e d u c i n g   l e a k a g e   a n d   e n a b l i n g   e f f e ct i v e   s h i e l d i n g   [ 2 7 ] .   H o w e v e r ,   t h e i r   c o u p l i n g   c o e f f i c i e n t   d e c r ea s es   s i g n i f i ca n t l y   u n d e r   l a t e r a m i s a l i g n m e n ts .   C i r c u l a r   c o i ls   a r o p t i m a l   f o r   s t a ti o n a r y   a p p l i c a t i o n s   w it h   m i n i m a l   m is a li g n m e n t   [ 2 7 ] .   R e s e a r c h e r s   h a v e   d e m o n s t r a t e d   h i g h   e f f i c i e n c i es   w it h   c i r c u l a r   p a d s ,   s u c h   a s   a c h i e v i n g   a   9 6 . 5 %   t r a n s f e r   e f f i c i e n c y   wi t h   a   2 1 0 - m m   d i a m e t e r   c o i l   a n d   52 - m m   a i r   g a p   [ 2 8 ] .   H o w e v e r ,   t h e i r   p e r f o r m a n c e   c a n   b e   c o n s t r a i n e d   b y   t h e r m a l   l i m i t at i o n s ,   n e c es s i t a ti n g   c u r r e n t   d e n s i ti e s   b el o w   3 5   A /m m ²   i n   t h e   L i t z   w i r e   t o   e n s u r e   a c c e p t a b l e   o p e r a ti o n   [ 2 8 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2156 - 2 1 6 9   2164   4 . 2 .   Rec t a ng ula c o ils   R ec tan g u lar   co ils ,   as  d ep ict ed   in   Fig u r e   7 ( b ) ,   ar o p ti m ized   f o r   a p p licatio n s   r e q u i r in g   lar g er   co v er ag a r ea s   [ 2 8 ] .   T h ese  g e o m etr ies  ex h ib it  im p r o v ed   lat er al  m is alig n m en to ler an ce   c o m p ar ed   t o   cir cu lar   p ad s ,   wh ich   en h an ce s   th eir   r eliab ilit y   in   p r ac tical  s ce n ar io s   [ 2 9 ] .   T h is   f ea tu r e   m a k es  th em   p ar ticu lar ly   s u itab le  f o r   d y n am ic   wir eless   ch ar g in g   o f   elec tr ic  v eh icles  ( E Vs),   wh er ex ac alig n m en b etwe en   tr an s m itter   an d   r ec eiv e r   co ils   ca n n o alwa y s   b g u ar a n teed   [ 2 8 ] .         4 . 3 .   Do ub le - ( DD)   c o ils   DD  co ils   co n s is o f   two   D - s h ap ed   s u b - c o ils   co n n ec ted   in   r ev er s p o lar ity .   T h is   d esig n ,   r ep r esen ted   in   Fig u r e   8 ( a ) ,   co m b i n es  th e   a d v an tag es o f   f lu x   p i p a n d   cir cu lar   co il   g eo m etr ies,  o f f er in g   im p r o v ed   co u p lin g   s tr en g th   an d   r e d u ce d   leak ag e   f lu x   [ 29 ] .   Fer r ite  p lates  ar o f ten   p lace d   u n d e r   th co ils   to   f u r th e r   g u id e   th e   f lu x ,   en a b lin g   h ig h er   co u p li n g   co ef f icie n ts .   DD  co ils   ar wid ely   u s ed   in   E ap p lic atio n s   d u to   th eir   r o b u s tn ess   an d   r eliab ilit y   u n d e r   m o d e r ate  m is alig n m en t [ 30 ].     4 . 4 .   Do ub le - q ua dra t ure  ( DDQ )   c o ils   T h DDQ  co n f ig u r atio n   p r esen ted   in   Fig u r 8 ( b )   ex ten d s   th DD  co il  b y   ad d in g   q u ad r at u r co il  in   th ce n ter .   T h is   ar ch itectu r c o llects  d - ax is   f lu x   th r o u g h   th e   DD  co ils   an d   q - ax is   f lu x   th r o u g h   th q u a d r atu r e   co il,  s ig n if ican tly   im p r o v in g   t o ler an ce   to   m is alig n m en ts   [ 3 0 ] .   Ho wev er ,   DDQ  co ils   r eq u ir m o r s p ac an d   a   co m p lex   c o n tr o l sy s tem ,   in c r e asin g   s y s tem   co s t [ 3 1 ] .     4 . 5 .   B ipo la ( B P )   co ils   B ip o lar   p ad s   a r a   s im p lifie d   alter n ativ to   DDQ  co ils ,   f ea t u r in g   o v e r lap p in g   D - s h ap e d   c o ils .   T h ey   ac h iev h ig h   c o u p lin g   co ef f icien ts   with   les s   co p p er   u s ag co m p ar ed   t o   DDQ  p ad s   [ 3 2 ] .   T h b ip o lar   d esig n   o f f er s   b alan ce   b etwe en   co s t,  ef f icien cy ,   a n d   m is alig n m en to ler an ce   [ 3 1 ] ,   [ 3 3 ] .   Mo r eo v er ,   Fig u r 8 ( c )   d ep icts   th b ip o lar   co ils .     4 . 6 .   T ripo la co ils   T r ip o lar   p ad s   co n s is o f   th r e m u tu ally   d ec o u p led   c o ils ,   allo win g   in d e p en d e n co n tr o l   o f   ea c h     co il  [ 3 4 ] .   T h is   s tr u ctu r in   Fig u r 8 ( d )   ex h i b its   h ig h   r o tat io n al  m is alig n m en t o ler an ce   an d   ac h iev es  h ig h   co u p lin g   co e f f icien ts   b y   m o d u latin g   th v o ltag an d   p h ase  o f   ea ch   co il  [ 3 2 ] .   Ho wev e r ,   tr ip o lar   p ad s   r eq u ir e   th r ee   s ep ar ate  in v e r ter s ,   in cr ea s in g   co m p lex ity   a n d   c o s t [ 3 4 ] .       T ab le  3 .   C o m p a r ativ an aly s is   o f   d if f er en t c o il st r u ctu r es p r e s en ted   in   th liter atu r e   C o i l   st r u c t u r e   Ref   Ty p e   M i s a l i g n me n t   t o l e r a n c e   C o u p l i n g   c o e f f i c i e n t   M a g n e t i c   f i e l d   o r i e n t a t i o n   Ef f e c t   o f   s h i e l d i n g   o n   c o u p l i n g   EM F   e x p o s u r e   C i r c u l a r   [ 2 7 ]   N o n - p o l a r i z e d   P o o r   Lo w   S i n g l e - si d e d   M i n i m a l   H i g h   R e c t a n g u l a r   [ 2 8 ]   N o n - p o l a r i z e d   M o d e r a t e   M o d e r a t e   S i n g l e - si d e d   M i n i m a l   H i g h   D o u b l e - D   ( D D )   [ 3 0 ]   P o l a r i z e d   P o o r   H i g h   D o u b l e - si d e d   H i g h   Lo w   D o u b l e - Q u a d r a t u r e   ( D D Q )   [ 3 1 ]   P o l a r i z e d   H i g h   H i g h   D o u b l e - si d e d   H i g h   Lo w   B i p o l a r   [ 3 3 ]   P o l a r i z e d   M o d e r a t e   H i g h   D o u b l e - si d e d   H i g h   Lo w   Tr i p o l a r   [ 3 4 ]   P o l a r i z e d   H i g h   H i g h   S i n g l e - si d e d   M i n i m a l   Lo w           ( a)   ( b )     Fig u r 7 .   C o u p lin g   p a d s   of   ( a)   cir cu lar   an d   ( b )   r ec tan g u lar   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   co mp r eh en s ive  r ev iew   o f e fficien t wi r ele s s   p o w er t r a n s fer  fo r     ( Md .   A s h r a f A li K h a n )   2165   ( a)     ( b )     ( c)     ( d )         Fig u r 8 .   C o u p lin g   p a d s   o f   ( a)   DD ,   ( b )   DDQ ,   ( c)   B P ,   an d   ( d )   tr ip o lar       5.   CO I L   M I SA L I G NM E N T   C o il  m is alig n m en is   cr itical  ch allen g in   W PT  s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   in   elec tr ic  v eh icle   ch ar g in g   ap p licatio n s ,   wh er th alig n m en o f   th tr a n s m itti n g   an d   r ec eiv in g   co ils   d ir ec tly   af f ec ts   th ef f icien cy   an d   r eliab ilit y   o f   p o wer   tr a n s f er .   Misalig n m en ca n   o cc u r   in   v ar io u s   f o r m s ,   in clu d in g   l o n g itu d in al,   later al,   v er tical,   an g u lar ,   an d   r o tatio n al  d is p lace m en ts ,   d u to   im p r o p er   v eh icle  p o s itio n in g ,   u n ev en   s u r f ac es,  o r   d y n am ic  m o v em e n d u r i n g   c h ar g in g .   T h ese  m is alig n m en t s   r esu lt  in   r ed u ce d   co u p lin g   co ef f icien t,  m u tu al   in d u ctan ce ,   an d   p o wer   tr an s f e r   ef f icien cy ,   wh ile  in cr ea s in g   f lu x   leak ag e,   im p ed a n ce   m is m atch es,  an d   th er m al  s tr ess   o n   s y s tem   co m p o n en ts   [ 3 5 ] .       T ab le  4 .   Misalig n m en t to le r an ce   g u id elin es [ 1 3 ]   C r i t e r i a   To l e r a n c e   Lo n g i t u d i n a l   o f f set   ( X)   ± 7 5   mm   La t e r a l   o f f se t   ( Y)   ± 1 0 0   mm   V e r t i c a l   o f f se t   ( Z)   S p e c i f i e d   b y   M a n u f a c t u r e r   R o t a t i o n a l   o f f se t s   Te st e d   a t   2 °   a n d   3 °     T ab le  5 .   Z - C lass   g u id elin es f o r   g r o u n d   clea r an ce   [ 1 3 ]   Z - c l a ss   l e v e l   G r o u n d   c l e a r a n c e   ( mm )   Z1   1 0 0   -   1 5 0   Z2   1 4 0   -   2 1 0   Z3   1 7 0   -   2 5 0         M i s al i g n m e n t   p o s e s   s i g n i f i c an t   c h a l l e n g es   i n   b o t h   s t at i c   an d   d y n a m i c   c h a r g i n g   s c e n a r io s .   I n   s t a t ic  c h a r g i n g ,   i m p r o p e r   p a r k i n g   o r   g r o u n d   i r r e g u l a r i t i e s   l e a d   t o   h o r i z o n t a l   o r   v e r t i ca l   o f f s et s   b et we e n   t h e   c o i ls ,   w h il d y n a m i c   c h a r g i n g   i n t r o d u c es   co n t i n u o u s   p o s it i o n a l   v a r i a t i o n s   a s   v e h i c l es   m o v o v e r   t h e   c h ar g i n g   i n f r a s t r u c t u r e .   A d d r e s s i n g   t h e s c h a l l e n g es   is   c r u c i a l   f o r   a c h i e v i n g   e f f i c i e n a n d   r e l i a b l e   W P T   p e r f o r m a n c [ 3 6 ] .   S A E   J 2 5 9 4 / 1   s t a n d a r d s   s p e ci f y   t h at   W P T   s y s te m s   m u s m a i n ta i n   at   lea s 8 0 %   e f f i c i e n c y   u n d e r   t y p i c a l   m i s al i g n m e n t   c o n d i t i o n s   a n d   p r o v i d e   d e t a i l e d   g u i d e l i n e s   f o r   t o l e r a n c e s   i n   l o n g i t u d i n a l ,   l a t e r a l ,   a n d   v e r t i ca l   m i s a li g n m e n t s ,   as  w e l l   as   a n g u l a r   a n d   r o t a ti o n a l   d e v i a t i o n s   [ 1 3 ] ,   w h ic h   a r e   p r e s en t e d   i n   T a b l e s   4   a n d   5 .   T o   m itig ate  th ef f ec ts   o f   m is alig n m en t,  r esear ch er s   h a v e x p lo r ed   v ar iety   o f   s o lu tio n s   [ 2 8 ] ,   [ 3 0 ] .   Ad v an ce d   c o il  d esig n s   s u ch   as  d o u b le - ( DD) ,   d o u b le - q u ad r at u r ( DDQ) ,   a n d   b ip o lar   ( B P)  co ils   h av e   s h o wn   s ig n if ican p r o m is e.   DD  co ils ,   co n s is tin g   o f   two   D - s h ap ed   s u b - c o ils   co n n ec ted   i n   r ev er s p o la r ity ,   cr ea te  u n id ir ec tio n al  f lu x   p ath   th at  r ed u ce s   leak ag an d   en h an ce s   co u p lin g   ef f icien cy .     T h DDQ  d esig n   ex ten d s   th is   co n ce p b y   in co r p o r atin g   q u ad r atu r co il  to   ca p tu r p er p en d ic u lar   f lu x   co m p o n en ts ,   s ig n if ican tly   im p r o v in g   m is al ig n m en to ler a n ce .   B ip o lar   c o ils ,   wh ich   f ea tu r o v er lap p i n g   D - s h ap ed   c o ils ,   o f f er   c o s t - ef f ec tiv alter n ati v with   s im ilar   p er f o r m an ce   u n d er   m is alig n ed   co n d itio n s   [ 2 7 ] .   Mo d u lar   co il  d esig n s ,   u s in g   m u ltip le  s m aller   co ils   in s tead   o f   s in g le   lar g e   o n e,   f u r th e r   im p r o v co u p lin g   b y   d is tr ib u tin g   th m ag n etic  f ield   m o r e v en ly   [ 3 7 ] .   I n   ad d itio n   to   in n o v ati v co il  g eo m etr ies,  elec tr ical  co m p en s atio n   tech n iq u es  p lay   a   cr itical  r o le  in   a d d r ess in g   m is alig n m en t.   C o m p en s atio n   n etwo r k s ,   s u ch   as  in d u cto r - ca p ac ito r - ca p ac ito r   ( L C C )   an d   i n d u cto r - c ap ac ito r - in d u cto r   ( L C L ) ,   d y n am ically   ad ju s th s y s tem s   elec tr ical  p ar am eter s   to   m ain tain   ef f icien cy   d esp ite  v ar iatio n s   in   th co u p lin g   co ef f icien [ 3 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.