I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   3 ,  J u n e   20 2 6 ,   p p .   1118 ~ 1 1 3 1   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 3 . pp 1 1 1 8 - 1 1 3 1           1118       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Tra nsfo rming   ele ctric  vehi cle char g ing  t hro ug h so la r  integra tion a nd hi g h - frequ ency  ma g netic  ind uction  f o r sea mles s  wireless po we r t r a nsfer       Selv a n Chinn a iy a n 1 ,   P ra bh a k a r  M a nick a m 2 ,   M a dh u Ch a nd ra   G . 3 ,   Aa rt hi V . 3 ,   Na re n dra   B a bu   C .   R . 1   1 S c h o o l   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   R EV A   U n i v e r si t y ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a   2   D e p a r t m e n t   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   U n i v e r si t y ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,  R . L .   Ja l a p p a   I n st i t u t e   of   T e c h n o l o g y ,   K a r n a t a k a ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ma r   2 6 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   2 6 ,   2 0 2 6       Th e   ra p id   a d o p ti o n   o f  e lec tri c   v e h icle s  (EVs)  is  c o n stra in e d   b y   li m it e d   c h a rg in g   in fra stru c t u re ,   p ro lo n g e d   c h a rg in g   d u ra ti o n ,   g ri d   d e p e n d e n c y ,   a n d   in e fficie n c ies   in   c o n v e n ti o n a l  wi re les s  c h a rg in g   sy ste m s.  To   a d d re ss   th e se   c h a ll e n g e s,  t h is   p a p e r   p r o p o se s  a   so lar - in te g ra ted   h ig h - fre q u e n c y   in d u c ti v e   wire les s  c h a rg in g   fra m e wo rk   t h a t  e n a b les   e fficie n t,   c o n tac tl e ss ,   a n d   p a rti a ll y   d y n a m ic  EV  c h a rg in g .   T h e   p ro p o se d   sy ste m   c o m b in e s  a   p h o t o v o lt a ic  (P V)   e n e rg y   h a rv e stin g   su b sy ste m   wit h   m a x imu m   p o we r  p o in t   trac k in g   (M P P T),   a   h ig h - fre q u e n c y   re so n a n t   i n d u c ti v e   c o u p l in g   m e c h a n ism   u si n g   a   se ries – se ries   (S S )  to p o lo g y ,   a n d   a n   in telli g e n t   so lar  in d u c ti v e   sy n e rg y   o p t imiz a ti o n   a lg o rit h m   (S IS OA )  fo r  a d a p ti v e   p o we r  a n d   e n e rg y   sto ra g e   m a n a g e m e n t.   Th e   th e o re ti c a l  fo u n d a ti o n   o f  t h e   sy ste m   is  b a se d   o n   F a ra d a y ’s   law   o f  e lec tro m a g n e ti c   in d u c ti o n   a n d   re so n a n t  m a g n e ti c   c o u p li n g   t o   e n h a n c e   m u tu a l  i n d u c tan c e   a n d   p o we r  tran sfe r  e fficie n c y .   S imu latio n   stu d ies   c o n d u c ted   in   M ATLAB/S imu li n k   d e m o n stra te  t h a t  th e   p r o p o se d   a p p ro a c h   a c h iev e s  a   m u tu a l   i n d u c tan c e   o f   8 2 . 5 ,   a n   o u t p u t   v o lt a g e   o f   5 0 0   V,  a n d   a n   o u t p u t   p o we r  o f  4 , 8 0 0   W,   wh il e   re d u c i n g   o v e ra ll   p o we r  l o ss e s  t o   2 1 . 1 8 %   a n d   im p ro v in g   s y ste m   e fficie n c y   to   9 4 . 5 % .   Th e   re su lt s  f u rth e r   r e v e a l  th a t  v e h icle   sp e e d   a n d   th e   n u m b e r  o f  re c e iv e r  c o il s  si g n if ica n tl y   in fl u e n c e   c h a rg in g   e ffe c ti v e n e ss   a n d   sta te - of - c h a rg e   p e rfo rm a n c e .   K ey w o r d s :   C h ar g in g   s o lu tio n   E lectr ic  v eh icle   Hig h   f r eq u en cy   m ag n etic  f ield   g en er atio n   I n d u ctiv e  c h ar g i n g   m ec h an is m   Nitr o g en   o x id es   So lar   p an el   T h is i s  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 :   Nar en d r a  B ab u   C .   R .   Sch o o l o f   C o m p u ter   Scien ce   a n d   E n g in ee r in g ,   R E VA  Un iv er s ity   B an g alo r e,   Kar n atak a ,   5 6 0 0 6 4 ,   I n d ia   E m ail: n ar en d r a b ab u . cr @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  g l o b al  s h if t   to war d   elec t r ic  v eh icles  ( E Vs)  s ig n if ies  a   p r o m is in g   s tr id e   to war d   clea n er ,   m o r e   s u s tain ab le  tr an s p o r tatio n .   H o wev er ,   tr ad itio n al  E V  ch ar g in g   m eth o d s — s u ch   as  p lu g - in   s tatio n s — f ac e  ch allen g es  in clu d i n g   lim ited   a v ailab ilit y ,   lo n g   ch ar g in g   tim es,  an d   u s er   in co n v en ien ce .   T h is   p ap er   p r o p o s es   an   in n o v ativ e  ap p r o ac h :  a  d y n am ic  wir eless   ch ar g in g   ( DW C )   s y s tem   p o wer ed   b y   h ig h - f r eq u en c y   m ag n etic   f ield s   an d   g u id ed   b y   a d v an ce d   v is io n - b ased   r o u tin g   an d   n av i g atio n   s y s tem s .   T h is   s y s tem   aim s   to   d eliv er   r ea l - tim e,   u n in ter r u p ted ,   an d   i n tellig en t E V  ch ar g in g   wh ile  i n   m o tio n ,   r ev o lu tio n izin g   elec tr ic  m o b ilit y .   T r an s p o r tatio n   is   th e  ess en tia l  f ac to r   o f   th e  in d iv id u al/s o ci ety   en ab lin g   th e  m o v e m en t  o f   p eo p le,   g o o d s   f r o m   o n e  p lace   to   an o t h er   d ir ec tly   d o m in ate   th e  ec o n o m ic  co n d itio n s   wo r ld wid e.   T r an s p o r tatio n   ac ts   as  th e  b ac k b o n e  f o r   ec o n o m ic   d ev elo p m en t,  ea s es   th e  p atie n ts   to   m o v e  f o r   h ea lth ca r e  ac c ess   an d   s o   o n .   On e   s u ch   ef f icien t  an d   n o n - p o llu ti n g   tr an s p o r tatio n   is   th e  elec tr ic  v eh icles  [ 1 ] ,   p iv o tin g   th e  tr an s f o r m atio n   in   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Tr a n s fo r min g   elec tr ic  ve h icle   ch a r g in g   t h r o u g h   s o la r   in teg r a tio n   a n d   …   ( S elva n   C h in n a iy a n )   1119   tr an s p o r tatio n   p r o ce s s ,   o f f er s   a  s u s ta in ab le  alter n ativ e  [ 2 ]   f o r   th e  c o n v e n tio n al   g aso lin e  p o wer ed   tr an s p o r tatio n s .   T h e  E Vs  ar e  k n o wn   f o r   its   ze r o   em is s io n   [ 2 ]   f r o m   te r m in al  p ip elin e s   an d   m in im ize  th e   em is s io n   o f   g r ee n h o u s e   g ases .   T h e  m itig atio n   o f   g r ee n h o u s e  g as  em is s io n   s tan d ar d izes  th e  clim atic   co n d itio n s ,   d ir ec tly   c o n tr ib u tin g   to   th e  en h an ce d   q u ality   in   air .   T h e   E Vs  ar e  h i g h   ef f icien t  [ 3 ]   in   th e   co n v er s io n   o f   en er g y   f r o m   th e  g r id   to   t h e  m o tio n   w h en   co m p ar ed   with   th e   co n v en tio n al / tr ad itio n al  co m b u s tio n   e n g in es  [ 4 ] .     I n   ad d itio n ,   t h e  ad o p tio n   o f   th e  E Vs  f ac ilit ates  th e  en er g y   in d ep en d en ce   [ 5 ]   b y   m itig atin g   th e   r elian ce   o n   th e  f o s s il  f u els.  T h is   is   m ad e  p o s s ib le  b y   th e  in co r p o r atio n   o f   th e  b atter y   tech n o lo g y ,   o f f er in g   im p r ess iv e  r an g e  o f   m ileag e   an d   f aster   ch a r g in g   tim es,  th u s   ad d r ess in g   th e  r is in g   h u r d les  o f   th e  E Vs.  A  s tatis t ical  r ep o r t  o n   th e   r is e  in   E V  m ar k et  s ize  in   ter m s   o f   b illi o n   US  d o llar s   is   p r esen ted   an d   is   d ep icted   in   Fig u r e  1 .           Fig u r e   1 .   Ma r k et  p r e d ictio n   f o r   E Vs f o r   th e  n ex t o n e  d ec a d e       Desp ite  th e   p ac k et   f u ll  o f   b e n e f its   p o s s ess   b y   th e   E V,   t h er e  e x is ts   a  lo ad s   o f   c h allen g es  [ 6 ]   in   th e   E V  in clu d in g   lim ited   ch ar g i n g   s tatio n s   [ 7 ] ,   co n s u m p tio n   o f   lo n g   ch ar g in g   tim es  [ 8 ] ,   g r id   d ep en d en c y   [ 9 ] ,   an d   co m p atib ilit y   is s u es.  A  n o ta b le  b ar r ier   in   th e  ad o p tio n   o f   E V  is   th e  s ca r city   o f   th e   ch ar g in g   s tatio n s ,   esp ec ially   in   th e  r em o te  o r   r u r al  ar ea s .   T h e  m ajo r   s etb ac k   o f   th e  ex is tin g   m eth o d s   is   t h e  elec tr ical  en er g y   em p lo y ed   f o r   E Vs   a r e  d e r iv ed   p r ed o m in an tl y   f r o m   f o s s il   f u els,  u n d er m in in g   th e   en v ir o n m en tal  b en e f its   [ 1 0 ]   o f   th e  E Vs,  co n tr ib u tin g   to   th e   em is s io n   o f   g r ee n h o u s e  g ases   in d ir ec tly .   Fu r th er m o r e,   th e  t r ad itio n al  in d u ctiv e   ch ar g in g   m ec h a n is m   [ 1 1 ]   is   p lag u ed   b y   in e f f icien t  en e r g y   tr an s f er s ,   r esu ltin g   in   s u b s tan tial  p o wer   lo s s es  d u e   to   th e  s u b - o p tim al  m a g n eti c  co u p lin g   m ec h an is m s .   T h is   in ef f icien cy   p r o p o r tio n a tely   en h an ce s   th e  o p er atio n al  c o s ts   an d   h in d e r s   th e  ex p a n d in g   o f   th e   wir eless   ch ar g in g   s o lu tio n s .     I n   ad d itio n ,   th e  e x is tin g   E V  ch ar g in g   m eth o d o lo g ies  [ 1 0 ]   wer e  c o n s tr ain ed   b y   th e  im m o b ile   v eh icles,  cr ea tin g   th e  v eh icle s   to   b e  in   s tatu ar y   p o s itio n   [ 1 2 ]   d u r in g   th e  c h ar g in g   p r o c ess .   T h e  p r o lo n g e d   d u r atio n   o f   ch ar g in g   p r o ce s s   in cr ea s es  th e  im m o b ile  d u r atio n   o f   th e  v e h icle  u n til  th e   v eh icle  g ets  f u lly   ch ar g ed .   T h is   i n h er en t   lim itatio n   [ 1 3 ]   lead s   to   th e  d o wn t im e  o f   th e  o p er atio n   a n d   m itig ates  th e  o v e r all   p er f o r m an ce   o f   t h e  E Vs  an d   c o n v en ie n ce   o f   th e  u s er s ,   m ak i n g   th em   to   h a v e  a  s ec o n d   th o u g h t  f o r   m ig r atin g   f r o m   th e  c o n v e n tio n al   v eh icl e  to   t h e  elec tr ical  v eh icle  [ 1 4 ] .   Fu r th er m o r e,   th e  wea r   an d   tear   [ 1 5 ]   o f   th e   p h y s ical  co n n ec to r s   in   th e   ch ar g in g   s tatio n s   f u r th er   e x ac er b ate  th e  ch allen g es  o f   th e   E V s ,   th u s   d em an d s   th e   f r eq u e n t  m ain ten an ce   an d   r e p lace m en ts   o f   th e  co n n ec to r s   [ 1 6 ] ,   in cr ea s es  th e  in f late  co s t  an d   r ed u ce s   th e  r eliab ilit y   o f   th e  c h ar g in g   s y s tem .     An   ad d itio n al  n o tab le  is s u e  in   th e  E Vs  is   th e  s tr ain   p lace d   [ 1 7 ]   o n   th e  p o wer   g r id   d u e  to   th e  in cr ea s e  in   n u m b er   o f   th e  E Vs,  s p ec if ically   in   th e  p ea k   d em an d   p er io d s .   T h is   co n ce r n   r is es,  d u e  to   th e  lack   o f   in teg r atio n   with   r en ewa b le   e n er g y   s o u r ce s ,   am p lif y in g   t h e   ch allen g e  a n d   cr ea tin g   th e  c o n ce r n   o f   s tab ilit y ,   s u s tain ab ilit y   o f   th e  p o wer   g r id .   T h e  d e p lo y m e n t  o f   th e  co n v en tio n al  ch ar g in g   in f r astru ct u r e  is   co n s id er ed   to   b e  in f ea s ib le  d u e  to   lack   o f   ch ar g in g   in f r astru ctu r e  in   th e  r u r al  ar ea s ,   th u s   lim itin g   th e  g lo b al  s ca lab ilit y   o f   th e   ad o p tio n   o f   E Vs.  T h e  ex is tin g   p lu g   in   p lay   ch ar g e r s   an d   th e  f ast  ch ar g er s   ( DC   ch ar g er s )   [ 1 8 ]   in cu r s   h ig h   co s t   in   in f r astru ct u r e  in s tallatio n   a n d   m ai n ten an ce .   I n   ad d itio n ,   it  ac ce ler ates  th e  b atter y   d e g r ad atio n   d u e  t o   th e   h ea t g en er atio n   d u r in g   t h e  p r o ce s s   o f   f ast ch ar g in g .     R eso n an t  in d u ctiv e  p o wer   tr an s f er   f o r   E V  ch ar g in g   h as  b ee n   ex ten s iv ely   in v esti g ated   in   f o u n d atio n al  s tu d ies.   E ar ly   an d   in f l u en tial  wo r k   b y   C o v ic  a n d   B o y s   estab lis h ed   th e   th eo r etica l  f r am ewo r k   f o r   h ig h - p o wer   in d u ctiv e  c h ar g i n g   s y s tem s   an d   r eso n an t  c o m p en s atio n   t o p o lo g ies  f o r   E V  ap p licatio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 ,  J u n e   20 2 6 :   1 1 1 8 - 1 1 3 1   1120   Su b s eq u en t  r esear ch   h as  f u r t h er   d em o n s tr ated   th e   ef f ec tiv en ess   o f   h ig h - f r e q u en c y   r eso n an t  co n v er ter s   in   ac h iev in g   e f f icien t  wir eless   p o wer   tr an s f e r   u n d er   m is alig n m en t  c o n d itio n s ,   alo n g s id e  ad v an ce m en ts   in   m ag n etic  co u p lin g   o p tim izatio n   an d   s af ety   p r o to c o ls .   Fu r th er m o r e,   th e  SAE  J 2 9 5 4   s tan d ar d   p r o v id es  co m p r eh e n s iv e  g u id elin es  f o r   o p e r atin g   f r eq u en cy ,   alig n m en t  to ler an ce ,   p o wer   lev els,  a n d   elec tr o m ag n etic   f ield   ex p o s u r e  lim its .   C o llectiv ely ,   th ese  d ev el o p m en ts   f o r m   th e  b asis   f o r   m o d er n   r eso n an t  in d u ctiv e   ch ar g in g   s y s tem s   an d   m o tiv at e  th e  p r esen t  wo r k ’ s   f o c u s   o n   h ig h - f r eq u e n cy   o p er atio n ,   r es o n an t  SS   to p o lo g y ,   an d   ef f icien c y   o p tim izatio n .   T o   o v e r co m e   th ese  ch allen g es,  th e  p r o p o s ed   w o r k   i n tr o d u ce s   in teg r ated   r en ewa b le  s o lar   p o we r   en er g y   t o   en h an ce   th e   ef f icien cy   o f   t h e  in d u ctiv e  ch a r g in g   s y s tem s   an d   to   en a b le  th e  d y n a m ic  an d   c o n tactless   ch ar g in g   ca p ab ilit ies,  th er eb y   tr an s f o r m in g   th e   E V  ch ar g in g   p a r ad ig m .   T h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   h as  b ee n   ex p licitly   em p h asized   b y   clea r ly   h ig h lig h tin g   th e  m eth o d o l o g ical  an d   co n ce p tu al  n o v elty   o f   th e   wo r k .   T h is   s tu d y   in tr o d u ce s   a  s o lar - in t eg r ated   h ig h - f r eq u en cy   in d u ctiv e  wir eless   ch ar g in g   f r a m ewo r k   f o r   elec tr ic   v eh icles,  co m b in in g   i)   MPPT - b ased   p h o to v o ltaic  en e r g y   h a r v esti n g ,   ii)   a  h ig h - f r eq u en cy   r eso n an t  in d u ctiv e   co u p lin g   m ec h a n is m   u s in g   a   s er ies – s er ies  ( SS )   to p o lo g y ,   an d   iii)  a  s o lar   in d u ctiv e  s y n er g y   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( SISOA)   f o r   in tellig en t p o wer   f l o w  an d   s to r a g e  m an ag em en t.   T h is   r esear ch   a d d r ess es  th e  li m itatio n s   o f   e x is tin g   elec tr ic  v eh icle  ( E V)   ch ar g in g   s y s tem s ,   in clu d in g   th e  s ca r city   o f   c h ar g in g   in f r astru ctu r e,   d e p en d e n ce   o n   g r id - b ased   e n er g y   s o u r ce s ,   p r o lo n g ed   c h ar g in g   d u r atio n ,   an d   i n ef f icien cies  a s s o ciate d   with   co n v en tio n al   wir eless   ch ar g in g   m eth o d s .   T h e  p r im ar y   r esear ch   g ap   lies   in   th e  ab s en ce   o f   an   in teg r ated ,   r e n ewa b le - e n er g y - d r iv e n ,   h ig h - ef f icien c y   wir eless   ch ar g in g   f r am ewo r k   ca p a b le  o f   s u p p o r t in g   d y n am ic   an d   co n tactless   E V  ch ar g i n g   wh ile  m in im izin g   p o wer   lo s s es  an d   g r id   s tr ess .   T o   b r id g e  th is   g ap ,   th is   s tu d y   p r o p o s es  a  s o lar - in teg r ated   h ig h - f r eq u en cy   in d u ctiv e  wir eless   ch ar g in g   s y s tem   s u p p o r ted   b y   r eso n an t  m ag n etic  c o u p lin g   an d   an   in tellig en t  p o wer   m a n ag em en t  alg o r ith m .   Simu latio n   r esu lts   d em o n s tr ate  th at  th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   ac h iev es  a  s ig n if ican tly   h ig h e r   m u tu al  in d u ctan c e   ( 8 2 . 5 ) ,   in c r ea s ed   o u tp u t  v o lt ag e  ( 5 0 0   V) ,   an d   o u tp u t  p o wer   ( 4 , 8 0 0   W ) ,   wh ile  r e d u ci n g   o v er all  lo s s es  to   2 1 . 1 8 %  a n d   im p r o v in g   s y s tem   ef f icien cy   to   9 4 . 5 %.  T h e  f i n d in g s   in d icate   th at  v eh icle  s p ee d   an d   th e  n u m b e r   o f   r ec eiv er   c o ils   p lay   a  cr u cial  r o le  in   ch ar g in g   ef f ec ti v en ess   an d   s tate - of - ch ar g e  i m p r o v e m en t.  T h e   im p licatio n s   o f   th is   r esear ch   s u g g est  th at  in teg r ati n g   s o lar   e n er g y   with   h ig h - f r eq u en cy   in d u ctiv e  ch ar g in g   ca n   en ab le  s u s tain ab le,   s ca lab le,   an d   g r id - in d ep e n d en t   E V  ch ar g in g   in f r astru ctu r e,   th er e b y   r e d u cin g   r a n g e   an x iety ,   en h an cin g   u s er   co n v e n ien ce ,   an d   s u p p o r tin g   t h e  lar g e - s ca le  ad o p tio n   o f   elec tr ic  v eh icles.   T h e  p r i n cip al  co n tr ib u tio n   o f   th is   wo r k   is   th e   d ev elo p m en t  o f   a   s y s tem - lev el  o p tim izatio n   f r am ewo r k ,   n am ely   th e  SISO A ,   wh ich   co o r d in ates  r en ewa b le  en er g y   h ar v esti n g ,   r eso n a n t  in d u ctiv e  p o wer   tr an s f er ,   an d   b atter y   ch ar g in g   m an ag em e n t.  W h ile  co n v en ti o n al  co il  g e o m etr ies  an d   r eso n an t  to p o lo g ies  ar e   em p lo y ed   f o r   p r ac tical  im p l em en tatio n ,   t h e  n o v elty   o f   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   lies   in   th e   in teg r ated   alg o r ith m ic  c o n tr o l  an d   e n er g y   m a n ag em e n t  s tr ateg y ,   wh ich   en ab les   im p r o v ed   ef f icie n cy   a n d   ch ar g i n g   p er f o r m an ce   u n d er   d y n am ic  o p er atin g   co n d itio n s .   T h e  m an u s cr ip t  d escr ib in g   t h e  p r o p o s ed   wo r k   is   co m p o s ed   o f   in tr o d u ctio n   in   s ec tio n   1 .   T h e  ar ch itectu r e  an d   th e  p r o ce s s es  in v o lv ed   i n   th e  p r o p o s ed   wo r k   ar e   p r esen ted   in   s ec tio n   2 ,   alo n g   with   t h e   p er f o r m an ce   an aly s is   in   s ec tio n   3 .   Fin ally ,   th e  m an u s cr ip t  is   co n clu d ed   with   th e  h ig h lig h ts   o f   th e  p r o p o s ed   wo r k   in   s ec tio n   4 .       2.   M E T H O D    T h e  p r o p o s ed   wo r k   is   d esig n ed   with   th e   o b jectiv e  o f   o v e r co m in g   th e  e x is tin g   ch allen g es  in   th e   ch ar g in g   s y s tem   o f   t h e  elec tr i c  v eh icle.   T h e  p r o p o s ed   wo r k   is   an   in teg r ated   v e r s io n   o f   s o lar   p o wer   e n er g y   with   th e  h i g h   f r eq u en cy   m ag n etic  f ield   c r ea ted   th r o u g h   th e  in d u ctiv e   co il  p lace d   i n   th e  r o ad ,   ea s in g   th e   ch ar g in g   o f   elec tr ic  v eh icle  in   a  co n tactless   m eth o d .   T h e  p r o p o s ed   wo r k   is   d esig n ed   b ased   o n   th e  f ar a d ay ’ s   law  o f   elec tr o m ag n etic  in d u ctio n ,   with   an   o b jectiv e  to   ac h iev e  ef f icien t   wir eless   en er g y   tr an s f er ,   th u s   elim in atin g   th e  n ec ess ity   f o r   th e  p h y s ical  co n n ec t o r s .   Far ad ay ’ s   law  o f   elec tr o m ag n etic  i n d u ctio n   is   d ef in e d   in   ( 1 ) .     ε = − d φ B dt   ( 1 )     w h er e,     is   th e  in d u ce d   elec tr o - m ag n etic  f o r ce   ex p r ess ed   in   v o lts   ( V) ,     is   th e  m ag n etic  f lu x   ex p r ess ed   in   web er s   ( W b ) ,   wh ile  B   is   th e  m ag n etic  f ield   s tr en g th   ( T ) ,   A   is   th e  ar ea   o f   th e  lo o p   m ea s u r ed   in   s q u ar e  m eter   (m 2 )   an d   ɵ   is   th e  an g le  b etwe en   th e  B   an d   t h e  n o r m al  to   th e  lo o p .   I n   th e  p r o p o s ed   m o d e l,  a  h ig h   f r e q u en c y   alter n atin g   c u r r en t   ( AC )   in   t h e  tr an s m itter   c o il  g e n er ates  a  tim e  v a r y in g   m ag n etic  f iel d   ( B ) .   T h e  v ar y i n g   m ag n etic  f lu x     in d u ce s   a n   e mf   in   th e  r ec ei v er   c o il  ( p lace d   in   th e   E V) .   T h e  o u tlin ed   a r ch itectu r e  o f   th e   p r o p o s ed   in teg r ated   s o lar   p o w er   with   th e  h ig h   f r eq u e n cy   in d u ctiv e  co il m eth o d   o f   wir eless   ch ar g in g   s y s tem   is   d ep icted   in   Fig u r e  2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Tr a n s fo r min g   elec tr ic  ve h icle   ch a r g in g   t h r o u g h   s o la r   in teg r a tio n   a n d   …   ( S elva n   C h in n a iy a n )   1121   T h e  p r o p o s ed   wir eless   ch ar g in g   m o d u le  ( W C M)   is   co m p o s ed   o f   t h r ee   p h ases   n am ely ;   th e  s o lar   p o wer   g e n er atio n   s u b s y s tem   f o llo wed   b y   t h e  h ig h   f r e q u en c y   m ag n etic  f ield   g en e r atio n   b y   th e  in d u ctiv e  co i l   with   th e  f in al  p h ase  is   o f   co n tr o l a n d   p o wer   m a n ag em en t  u s in g   SISOA .            Fig u r e   2 .   Ov e r all  ar ch itectu r e -   p r o p o s ed   s o lar   p o wer   with   h i g h   in d u ctiv e  co il  WCM       I n   Fig u r e   3 ,   th e  s o lar   p o wer   h ar v esti n g   p r o ce s s   f o r   th e  E V   ch ar g in g   m o d u le,   s h o win g   p h o to v o ltaic   en er g y   g en er atio n ,   MPPT - b ased   o p tim izatio n ,   an d   r eg u lated   p o wer   d eliv er y   to   th e  in d u cti v e  ch ar g in g   s y s tem .   T o   en s u r e  p r ec is e  alig n m en t   o v er   c h ar g in g   co ils ,   th e  s y s tem   u s es  co m p u ter   v is io n   an d   s en s o r   f u s io n   tech n o lo g ies.  C o m p o n en ts   in c lu d e:   −   C am er as  an d   L iDAR   s en s o r s :  Dete ct  lan e   m ar k er s   an d   em b e d d ed   c o il in d icato r s .   −   On b o ar d   AI : Co n tin u o u s ly   p r o ce s s es v is u al  in p u t to   ad ju s t th e  v eh icle’ s   p ath   in   r ea l tim e.   −   C lo u d - B ased   R o u te  Op tim iza tio n :  I n teg r ates  tr af f ic,   ch a r g e  av ailab ilit y ,   an d   en er g y   d e m an d   in to   r o u te   d ec is io n s .   T h is   s y s tem   g u ar an tees o p tim al  alig n m en t   with   r o a d - em b ed d ed   in f r astru ctu r e  f o r   ef f icien t d y n am ic  c h ar g in g .           Fig u r e  3 .   So lar   p an el  p o wer   h ar v esti n g   f o r   E V  ch ar g in g   s tat io n       2 .1 .     So la r   po wer   g ener a t io n  s ub s y s t em   wit h M P P T   T h e  s o lar   p o we r   g en e r atio n   s u b s y s tem   with   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t  tr ac k in g   ( M PP T )   is   a  s ig n if ican t  p h ase  f o r   p r o v id i n g   an   e f f icien t  s o lar   en e r g y   u tili za tio n   in   th e  E V  ch a r g in g   s tatio n s .   T h e   s u b s y s tem   is   co m p o s ed   o f   p h o to v o ltaic  ( PV)   p a n els,  wh ich   is   ca p ab le  o f   a b s o r b in g   s o lar   e n er g y   an d   co n v er ts   s u n   lig h t  to   elec tr ical   DC   en e r g y .   T h e  h ar v ested   DC   en er g y   is   p r o ce s s ed   u s in g   DC - DC   b o o s t  co n v er ter   a n d   th e  MPPT  co n tr o ller .   T h e  MP PT  co n tr o ller   en s u r es  t h at  th e   m ax im u m   q u a n tity   o f   en e r g y   i s   ex tr ac ted   th r o u g h   th e  d y n a m ic  ad ju s tm en t  o f   o p er atin g   p o in t  o f   th e  PV  p a n els,  in   ac co r d an ce   with   th e  in ten s ity   o f   th e  s u n lig h t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 ,  J u n e   20 2 6 :   1 1 1 8 - 1 1 3 1   1122   T h is   s u b s y s tem   o p tim ized   th e  o u tp u t e n e r g y   th u s   m itig ates th e  p o wer   lo s s   an d   en h an ce s   th e  o v er all  ef f icien cy   o f   th e  s o lar   b ased   E V  ch ar g in g   m o d el.   T h e  p r o ce s s es  in v o lv ed   in   th e  s o lar   p an el - b ased   p o wer   h ar v esti n g   f o r   th e  p r o p o s ed   E V  ch a r g in g   m o d u le  ar e   p r esen ted   in   Fig u r e  3 .   T h e  p r o ce s s   o f   s o lar   p o wer   g en er atio n   f o r   th e  E V  ch ar g in g   m o d u le  in v o lv es  th e  co n v er s io n   o f   s u n lig h t  to   th e  elec tr ical  e n e r g y   u s in g   th e  Ph o t o v o ltaic  c ells   an d   o p tim izin g   th e  o u tp u t  f o r   t h e  ef f ec tiv e   ch ar g in g   p r o ce s s .   T h e  p o wer   g en er ated   b y   th e  p h o t o v o ltaic  ce lls   is   d ef in ed   in   ( 2 ) .     = ἠ   ( 2 )     w h er e,     is   th e  p o wer   g en er ate d   b y   th e  p h o to v o ltaic  p an el  m ea s u r ed   in   ter m s   o f   watts,    is   t h e  ar ea   o f   th e  p h o to v o ltaic  p an el  in   s q u ar e   m eter   ( m 2 ) ,     is   th e  s o lar   ir r ad iatio n   m ea s u r e d   in   W atts   p er   s q u ar e  m eter   ( W /m 2 )   an d   ἠ   is   th e  ef f icien cy   o f   th e  PV  p a n el,   in f l u en ce d   b y   th e  m ater ial   o f   t h e  PV  p an el  an d   th e  en v ir o n m en tal  f ac to r s .   T h e  V - I   ch ar ac ter is tics   o f   th e  s o lar   ce ll  ar e   d er iv ed   in   ( 3 ) .     I P = I pc − I 0 ( e q ( V + I R S ) nK T − 1 ) − V P + I P R S R P   ( 3 )     w h er e,     is   th e  p h o to v o ltaic  c u r r en t,    is   th e  p h o to v o ltaic  v o ltag e,   0   is   th e  s atu r atio n   cu r r en t,  q   is   th e   ch ar g e  o f   a  s in g le  elec tr o n ,   K   is   th e  b o tzm an n   co n s tan t,  n   is   t h e  id ea l f ac to r   r an g in g   f r o m   ( 0 - 1 ) ,     an d     ar e   th e  s er ies  an d   p ar allel  r esi s t an ce   o f   th e  PV  p an el.   T h e  I PC   i s   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   th e  q u an tity   o f   ir r ad ian ce   an d   h e n ce   ( 3 )   s h all  b e  m o d if ie d   o r   r ed ef i n es a s   in   ( 4 ) .     I P = α G − I 0 ( e q ( V + I R S ) nK T − 1 ) − V P + I P R S R P   ( 4 )     T h e  o u t p u t  p o wer   f r o m   th e  p h o to v o ltaic  ce ll  is   tr ea te d   with   DC - DC   MPPT  co n tr o ller ,   wh ich   p lay s   a   cr itical   r o le  in   th e  s o lar   p o wer   h ar v esti n g .   PV   p an els  o p er ate  at  th eir   o p tim al  p o wer   p o in t   u n d er   th e  v ar y in g   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .   T h e  s o lar   p an els  p o s s ess   a  n o n - lin ea r   o u tp u t  p o wer   c u r v e  d e p en d in g   o n   m u ltip le   f ac to r s   lik e  in ten s ity   o f   th e  s u n lig h t,  lo ad   an d   th e  tem p er atu r e.   T h e  MPPT  alg o r ith m   d y n a m ically   ad ju s ts   th e  o p er atin g   v o ltag e   an d   th e  c u r r en t  o f   th e  p h o to v o ltaic  ce ll  to   m atch   th eir   m ax im u m   p o we r   p o in t.  T h is   p r o ce s s   en h an ce s   th e   ex tr ac tio n   o f   th e   en er g y   f r o m   th e  PV  ce ll,  s i m ilar ly ,   en h an ce s   th e   ef f icien cy   o f   th e  s y s tem   b y   m in im izin g   p o wer   l o s s es.  T o   p er f o r m   th e   MPPT,   th e  p r o p o s ed   wo r k   em p lo y s   th e  p er tu r b   an d   o b s er v e  ( P& O)   m eth o d   as illu s tr ated   in   T a b le  1 .       T ab le  1 .   MPPT  alg o r ith m   –   o p tim izin g   th e  s o lar   p o wer   A l g o r i t h m   1 .   M P P T  a l g o r i t h m  –   o p t i mi z i n g   t h e   s o l a r   p o w e r   Input: VP(t)  –   Voltage generated by solar panel at time “t”;    IP(t)  –   Current generated by solar panel at time “t”.   Output: VMPP  –   Maximum Power Point Voltage.    Processes:   1:   Initialize the process by measuring the V P (t) & I P (t).   2:   Determine the initial power:  ( ) =   ( ) × ( )                                        ( 5)   3:   Define the initial perturbation step size:  ∆ =   |   |                                  (6)      //     is the tuning parameter and      is the slope of the power - voltage curve at the  present operating point (t).   4:   Perturb the panel voltage:  −  = −  + ∆                                          (7)   5:   Determine the New power:   −  = ( + ∆ ) = ( + ∆ ) | −  × ( + ∆ ) | −                                            (8)   6:   Evaluate the difference in power:  ∆ = ( + ∆ ) −   ( )                                    (9)   7:   If ( ∆ > 0 )   and if ( ( + ∆ ) < ( ) ) ;    8:          Then,  ( + ∆ ) | −  = ( ) + ∆                                                  (10)   9:   Else, if (( ∆ < 0 )   and if ( ( + ∆ ) > ( ) ) ;   10:           Then,  ( + ∆ ) | −  = ( ) − ∆                                                (11)   11:   Update,  ( ) = ( + ∆ ) & ( ) = ( + ∆ )                                                (12)   12:   Repeat steps 5 - 10 until,  | ∆ | <   // Threshold power.   13:   Output Voltage:  = ( )                                                             (13)   14:   End if   1 5 :   End processes.     − = −  1 −   ( 1 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Tr a n s fo r min g   elec tr ic  ve h icle   ch a r g in g   t h r o u g h   s o la r   in teg r a tio n   a n d   …   ( S elva n   C h in n a iy a n )   1123   w h er e, −    a n d   −   ar e  th e  in p u t  a n d   o u tp u t  v o ltag e  o f   th e  PV  ce ll,  wh ile  DS  is   th e  d u ty   cy cle  o f   th e  s witch   ad ju s tin g   s u ch   th at  t o   tr ac k   th e   MPP.  T h e   g en e r ated   p o wer   is   s to r ed   in   th e   en er g y   s to r a g e  s y s tem s ,   co n tr ib u tin g   to   b ein g   a  b u f f er   in   b etwe en   th e  s o lar   g r id   an d   th e  E V  ch ar g in g   u n its .   T h e  en er g y   s to r ag e  u n its ,   s to r e   ex ce s s iv e   en er g y ,   d u r i n g   th e  l o w  r eq u ir em en t   b y   th e   E Vs.  I n   tu r n ,   th e  e n er g y   s to r a g e  u n its ,   d is ch ar g e  en er g y   d u r in g   th e   p ea k   d em a n d   p er io d .   T h e   p r o p o r tio n   f o r   s to r in g   en er g y   i n   th e   en e r g y   s to r ag e  s y s tem   is   d ef in ed   in   ( 15 ) .     = × = ( − ) ;    ( >  )   ( 1 5 )     w h er e,     is   th e  e n er g y   s to r e d ,     i s   th e  ex ce s s iv e  p o wer ,     is   th e  p o wer   g en er ated   b y   th e   PV  ce ll  an d     is   th e  r eq u ir ed   p o wer   in   th e  ch ar g i n g   lo ad   en d .   T h e   v ar iab le  DC   v o ltag e   is   r eg u l ated   u s in g   DC - DC   co n v er s io n   to   r eg u late  th e   v a r iab le  DC   v o ltag e   to   th e  s tab l e  lev el  s u itab le   f o r   AC   co n v e r s io n   p r o ce s s .   T h e   co n v er s io n   o f   n o r m al  DC   to   r e g u lated   DC   v o ltag e  is   r ep r esen ted   in   ( 16 ) .      − =  . 1 −   ( 1 6 )     w h er e,    −   is   th e   r eg u lated   DC   v o ltag e,      is   th e  f lu ctu atin g   DC   h ar v ested   f r o m   th e  s o lar   p a n el,   wh ile  DS  is   th e  d u ty   c y cle  o f   th e  s witc h .   T h e   r eg u lated   DC   is   co n v e r ted   in to   alter n atin g   c u r r e n t  ( AC )   u s in g   th e  p u ls e  wid th   m o d u latio n   ( PW M)   p r o ce s s   an d   th e  o u tp u t A C   v o ltag e  is   d ef in ed   in   ( 17 ) .      ( ) = ×  (  ) = ×  ( 2  )   ( 1 7 )     w h er e     = √ 2 .    ( 1 8 )     T h e  AC   (  ( )   )   co n v er s io n   d ep en d s   o n   th e   p ea k   v o ltag e   ( )   with   a  f r eq u e n cy   r a n g e  o f   5 0 - 60   Hz   an d   th e  o b tain e d   AC   v o ltag e  is   f ilt er ed   u s in g   th e   lo w  p ass   f ilter   t o   o b tain   a   clea r   s in u s o id al   AC   o u tp u t  s u itab le  f o r   m ag n etizin g   th e   in d u ctiv e   co il   p lace d   o n   th e  r o ad s .   T h e  f ilter ed   o u tp u t o f   t h e  AC   v o ltag e  is   d ef in ed   i n   ( 19 ) .     V AC − f ( t ) = V RMS × √ 2 × s in   ( 2π ft )   ( 1 9 )     T h e  f ilter ed   AC   p o wer   is   s u p p lied   to   th e  in d u ctiv e  c o il  p la ce d   in   th e  r o ad s   at  co n s tan t  s p ac in g   in ter v al  f o r   m ag n etizin g   p r o ce s s   f o llo wed   b y   th e   tr an s m is s io n   o f   p o wer   to   t h e  r ec eiv in g   E V   ch ar g i n g   u n it.  T h e  in d u ctiv e   p o wer   tr a n s f er   s y s tem   em p lo y s   p lan ar   cir cu la r   c o ils   f o r   b o th   th e   tr an s m itter   ( r o a d - em b ed d ed )   an d   r ec eiv er   ( v eh icle - m o u n ted )   to   e n s u r e  u n if o r m   m ag n etic  f ield   d is tr ib u tio n   an d   to le r an ce   to   later a l  m is alig n m en t.  T h e  tr an s m itter   co il  h as   a  r a d iu s   o f   0 . 2 5   m   with   2 0   tu r n s ,   wh ile   th e  r ec eiv er   co il  h as  a  r ad iu s   o f   0 . 1 8   m   with   1 5   tu r n s ,   en ab lin g   co m p ac t  in teg r atio n   b e n ea th   th e  v eh icle  ch a s s is .   A  s er ie s – s er ies  ( SS )   co m p en s atio n   to p o lo g y   is   ad o p ted   to   ac h iev e  r eso n a n t  o p er atio n   an d   s tab le  h ig h - f r e q u en cy   p o wer   tr an s f er .   T h e  co ils   ar e  s ep ar ated   b y   an   air   g a p   r an g in g   f r o m   1 5 0 - 2 0 0   m m ,   r ep r esen tin g   r ea lis tic  E V  g r o u n d   clea r an ce   co n d i tio n s .   Fer r ite  co r e   m ater ial  is   em p lo y ed   b en ea th   t h e  co ils   to   en h a n ce   m ag n etic  f lu x   g u i d an ce   an d   r ed u ce   leak a g e  lo s s es.     2 .2 .     H i g h f re qu ency   m a g net ic  f ield g ener a t io n   T h is   s ec tio n   in tr o d u ce s   th e  s e co n d   p h ase  o f   th e  p r o p o s ed   wir eless   ch ar g in g   m o d u le  ( W C M)   f o r   th e   E Vs.  T h is   m o d u le  is   co m p o s e d   o f   two   s ec tio n s   n am ely   th e  t r an s m itter   in d u ctiv e  co il  p lace d   o n   th e  r o ad ,   a n d   th e  r ec eiv er   i n d u ctiv e   co il  p la ce d   o n   th e  E Vs.  I n   th is   p h ase,   th e  tr an s m itter   is   f ix ed   wh er e as  th e  r ec eiv er   will   b e  in   m o b ilit y .   T h e  v ac u u m   o f   air   s ep ar ates  th e  tr an s m itter   an d   th e  r ec ei v er   s ec tio n ,   th u s   g en er ates  a  h ig h   f r eq u e n cy   m ag n etic  f lu x .   T h e  m ag n etic  f lu x   i n   th e  r ec eiv er   i s   co n v er ted   in to   elec tr ical  en e r g y   an d   is   s to r ed   in   th e  s to r ag e  s y s tem   o f   th e  v eh icle.   T h e  tr an s m itter   an d   th e  r ec eiv e  co il  s h all  b e  co n s tr u cted   in   an y   o f   th e  f o u r   to p o lo g ies  n a m ely   th e   s er ies - s er ies  ( SS )   to p o lo g y ,   p ar a llel - p ar allel  ( PP )   to p o lo g y ,   p ar allel - s er ies  ( PS )   to p o lo g y   an d   s er ies - p ar allel  ( SP )   to p o lo g y   as  d e p icted   in   Fig u r e  4 .   T h is   p r o p o s ed   s y s tem   em p lo y s   th e  SS   to p o lo g y   with   i n d u cto r   ( L )   a n d   ca p ac ito r   ( C )   is   p lace d   in   s er ies  m an n er   in   b o t h   th e  tr a n s m itter   an d   r ec ei v er   s ec tio n s .     W h ile  co m p ar in g   th e  d if f er en t   av ailab le  to p o lo g ies  o f   E V  ch ar g in g   s y s tem ,   th e  SS   to p o lo g y   p o s s ess   less   im p ed an ce   at  th e   r ec eiv er   s id e  with   h ig h   f r eq u e n cy   s tab ilit y ,   th u s   s u its   g o o d   f o r   h ig h   f r eq u en c y   in d u ctiv e   m eth o d   o f   c h ar g i n g   s y s tem .   T h e  AC   v o ltag e   f r o m   th e   s o lar   g r id   is   p ass ed   th r o u g h   th e  p r im ar y   co il   to   g en er ate  a  tim e   v ar y i n g   h ig h   f r eq u en c y   m ag n etic  f ield .   T h e  m ag n etic  f ield   g en er ate d   in   th e  p r im ar y   co il  is   a   m ajo r   f ac to r   f o r   in d u cin g   th e   cu r r en t  in   th e  s ec o n d ar y   co i l  ( i.e .   r ec eiv er )   p lace d   in   th e   E V  r ec eiv er .   T h e   d im en s io n   o f   th e  tr an s m itti n g   in d u cto r   p lace d   o n   th e  r o ad   is   d ep icted   in   Fig u r e  5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 ,  J u n e   20 2 6 :   1 1 1 8 - 1 1 3 1   1124         Fig u r e  4 .  Var io u s   to p o l o g ies f o r   wir eless   E V  ch ar g in g   s y s te m   ( a)   SS ,   ( b )   SP ,   ( c)   PS ,   an d   ( d )   PP     Fig u r e  5 .   Sp atial  d im e n s io n   b e twee n   an y   two   p r im ar y   i n d u cto r s   o n   th e   r o ad       T h e  p r im ar y   m a g n etic  f ield   ( B Pr )   g en er atin g   at  th e  ce n ter   o f   th e  tr an s m itti n g   lo o p   with   a  co m m o n   r ad iu s   ( r )   ca r r y in g   th e  c u r r en t  ( I P)  is   d ef in ed   i n   ( 20 ) .     B Pr = μ 0 N Pr ( I P ) 2r   ( 2 0 )     w h er e,   0   is   th e  p er m ea b ilit y   o f   th e  f r ee   s p ac e,   an d   N P r   is   th e  n u m b er   o f   tu r n s   i n   a  s in g le  p r i m ar y   co il p lace d   o n   th e  r o ad .   T h e  tim e  v ar y i n g   cu r r en t  in   th e  p r im a r y   co il  g e n er ates  a  tim e  v ar y in g   m ag n et ic  f ield   as  d ef in ed   in   ( 21 ) .      = 0  2 ( ) = 0  2  ( 2 )   ( 2 1 )     w h er e   IM   is   th e  p ea k   c u r r en t   g en er ated   b y   th e   PV  ce ll.  T h e  m ag n etic  f l u x   ( φ S )   r ep r esen ted   i n   ( 21 )   is   in d u ce d   to   th e  s ec o n d ar y   co il u s in g   m u tu al  in d u ctio n   p r i n cip le.   T h e  m ag n etic  f lu x   g e n er ated   at  th e   s ec o n d ar y   in d u cto r   ( in   E V -   R ec eiv er )   is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   t h e  p r im ar y   m ag n etic  f ield   an d   th e  ar ea   o f   t h e  co il  as  d ef in ed   in   ( 22 ) .     = .  . = ( √ 1 2 ) 0  2  ( 2  ) .   ( 2 2 )     w h er e    is   th e  co u p lin g   co ef f icien t r an g es f r o m   0   to   1 ,   1   an d   2   ar e  th e  in d u ctan ce   g e n er ated   at  th e  p r im ar y   an d   s ec o n d ar y   co ils   p lace d   i n   r o ad   an d   th e   v eh icle   an d   L   is   th e  d is tan ce   b etwe en   th e  p r im ar y   a n d   th e   s ec o n d ar y   co ils .   B ased   o n   Fa r ad ay ’ s   law  o f   in d u ctio n ,   th e  n et  v o ltag e  in d u ce d   in   th e  r ec eiv er   co il  ( VS)   is   d ef in ed   in   ( 23 ) .     = −  ( ( √ 1 2 ) 0  2  ( 2  ) . )   ( 2 3 )     = − ( √ 1 2 ) 0  2  ( 2  ) .   ( 2 4 )     T h e  in d u ce d   v o ltag e  is   s u ch   th at  to   b e  o f   h ig h   p o wer   an d   t o   ac h iev e  a  h ig h - p o wer   tr an s f er ,   th e  p r im ar y   an d   s ec o n d ar y   c o ils   in   th e  tr an s m it ter   an d   r ec ei v er   co ils   m u s t b e  t u n ed   to   th e  r eso n a n t f r e q u en c y   d ef in e d   in   ( 25 ) .     = 1 2 √     ( 2 5 )     T h e  co ils   h av e  to   b e  tu n ed   to   th e  r eso n an t  f r eq u en cy   s u ch   t h at  th e  en er g y   o s cillated   ef f ec tiv ely   b etwe en   th e  elec tr ic  an d   m ag n etic  f ield s ,   th u s   m itig atin g   th e  lo s s es.  T h e  p r im ar y   an d   th e  s ec o n d ar y   ca p ac itan ce   o f   th e   co ils   ar e  ev alu ated   u s in g   th e  i m ag in ar y   i n d u ctiv e  p ar t a n d   th e  co r r esp o n d in g   eq u atio n   is   d e f in ed   in   ( 26 ) .      = = 1 2 (  + )   ( 2 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Tr a n s fo r min g   elec tr ic  ve h icle   ch a r g in g   t h r o u g h   s o la r   in teg r a tio n   a n d   …   ( S elva n   C h in n a iy a n )   1125   T h e  ef f icien cy   o f   th e  e n er g y   ex tr ac ted   f r o m   th e  s ec o n d ar y   co il  th o u g h   m u tu al  in d u ctan c e  is   d ef in ed   in   ( 27 ) ,  wh ich   r elies o n   p r im ar y   c u r r e n t ( I Pr) ,   s ec o n d ar y   cu r r e n t ( I S )   an d   th e   lo ad   r esis tan ce   ( R L ) .     ἠ = | | 2 |  | 2  + | | 2 + | | 2   ( 2 7 )     T h e  h ig h   f r eq u en cy   p o wer   n ec ess itate s   th e  co il  d im en s io n   to   b e  lo wer   a n d   en h an ce s   th e  ef f icien cy   o f   th e  p o wer   tr an s f e r .   I n   ad d itio n ,   th e  lo s s es  in cu r r ed   d u r in g   th e  m u tu al  in d u cti o n   p r o ce s s   will  b e  co n s id er ab ly   lo w ,   wh ile  tr an s f er r in g   h ig h   f r eq u e n cy   p o we r   f r o m   tr an s m itter   to   r ec eiv er   co il in   t h e  E V.       2 .3 .     SI SO A   ba s ed  po wer   m a na g em ent   Po wer   an d   co n tr o l  m an ag em e n t  is   s ig n if ican t   p r o ce s s   in   th e   p r o p o s ed   wir eless   ch ar g in g   m ec h an is m   u s in g   th e   s o lar   p an el  a n d   t h e  h ig h   f r eq u en cy   m ag n etic  f ield   g en er atio n   m eth o d .   S I SOA   is   a  p o wer   m an ag em en t  f r a m ewo r k   em p l o y ed   in   th e  wir eless   ch ar g in g   m o d u le.   T h e  p r o p o s ed   SISO A  alg o r ith m   ass is t s   in   o p tim izin g   th e   f lo w   o f   en e r g y ,   en s u r in g   th e   ef f icie n t  tr a n s m is s io n   o f   e n er g y   in   r ea l   tim e.   T h e   p r o p o s ed   SISOA  am alg am ates  th e  h ar v esti n g   o f   s o lar   en e r g y   f r o m   PV  ce lls ,   p o wer   tr a n s f er   th r o u g h   in d u cto r s   an d   en er g y   s to r ag e   m an ag e m en t.  T h e  alg o r ith m   f o r   th e  So lar   I n d u ctiv e   Sy n er g y   Op tim izatio n   p r o ce s s   f o r   p o wer   m an ag em en t is illu s tr ated   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   SISOA   b ased   p o wer   m an ag em en t   A l g o r i t h m   2 .   S o l a r   i n d u c t i v e   sy n e r g y   o p t i m i z a t i o n   Input: Voltage and Current from PV cells (I P   and V P )   Output:  System Efficiency:  ἠ    Processes:   1:   Initialize the system constants and variables:   Solar PV cells: I P   and V P;    Battery Parameters: Charge Status (C S - Max ; C S - Min );   Resonant frequency: f r   Solar Irradiance: G P   Temperature: T   2:   Determine the solar power:  = ×                                             (28)   3:   Determine the operating voltage:  = 0   4:   Determine available solar power:  = −                                       (29)   //   P A   is   th e  av ai la bl e  s ol ar   po we r  in   ba tt er y  so ur ce ,P Aux   is   th e  au xi ll ar y  po we r   consumption of system.   5:   If ( ≤ 0 ); then   6:       Perform, “Switch to battery Power)   7:   Else,    8:       Perform, “Use solar power”   9:   Determine Power Allocation:  = & ℎ = ( 1 − )                                 (30)   10:   Update battery charging current:  =                                             (31)    // I B   is the battery current, V B   is the battery voltage and P S   is Stored power.    11:   Determine Resonant frequency:   = 1 2 √        (32)   12:   If ( < ) , then    13:       Adjust Coil alignment:   = 2 +                                              (33)   14:   Else, “Maintain the same resonant frequency”   15:   Determine the Charge status of batter:  = ( ) × 100                               (34)    // where,  ( )   is the present charge, and     is the maximum charge.    16:   If ( ≥ −  ) , then   17:   Perform, “Stop Charging and direct power to other load or to storage”   18:   Else if ( ≤ − ) , then   19:   Perform, “Prioritize Battery Charging”   20:   Determine the system efficiency:  ἠ  = ἠ + ἠ       (35)     //   wh er e,   ἠ    is   th e  to ta l   ef fi ci en cy ,  ἠ   and  ἠ   ar e  th e  ef fi ci en cy   of   so la r   panel and storage respectively.    21:   Predict the availability of future energy and adjust using step 13.   22:   End if   23:   End if   24:   End if   2 5 :   End processes       T h e  p r o p o s ed   SISOA  alg o r i th m   o f f e r s   a  s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   in tellig en t  im p lem e n tatio n   an d   m an ag em en t  o f   s o lar   p o wer   b ased   h ig h   f r e q u en c y   in d u c tio n   ch ar g in g   f o r   elec tr ic  v e h icles.  T h e  m u tu al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 ,  J u n e   20 2 6 :   1 1 1 8 - 1 1 3 1   1126   in d u ctan ce   b etwe en   th e  t r an s m itter   an d   r ec ei v er   c o ils   v ar ie s   d ep en d in g   o n   alig n m e n t  an d   air - g ap   d is tan ce .   I n   th is   s tu d y ,   th e  m u tu al  in d u cta n ce   is   ass u m ed   to   v ar y   b etwe en   6 0   μ H  an d   9 5   μ H ,   co r r esp o n d in g   t o   co u p lin g   co ef f icien ts   r an g in g   f r o m   ap p r o x im ately   0 . 2 5   to   0 . 4 5 .   T h e  r ep o r ted   p er f o r m an ce   m et r ics  ar e  ev alu ated   at  a   n o m in al  m u t u al  in d u cta n ce   o f   8 2 . 5   μ H ,   r ep r esen tin g   a  b ala n ce d   o p e r atin g   co n d itio n   b et wee n   ef f icien cy   a n d   co u p lin g   r o b u s tn ess .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h e  p r o p o s ed   s o lar   p o wer   with   h ig h   f r e q u en c y   m ag n etic  in d u ctio n   b ased   wir eless   ch ar g in g   m o d u le   is   im p lem en ted   u s in g   MA T L AB / Simu lin k   p latf o r m s .   T h e  ch ar g e  s tatu s   o f   th e  b atter y   is   an aly ze d   u n d er   v ar io u s   co n d itio n s   an d   t h e  ef f i cien cy   o f   t h e  p r o p o s ed   wo r k   i s   test ed   f o r   v ar io u s   p e r s p ec tiv es.  L et’ s   co n s id er   a  v eh icle  m o v in g   at  a  s p ee d   les s   th an   1 0 0   k m /h r   a n d   th e  co r r esp o n d in g   m u tu al  in d u cta n ce   with   r esp ec t  to   th e  tim e  d u r atio n   is   d e p icted   in   Fi g u r e  6 .           Fig u r e  6 .   Veh icle  s p ee d   ( <1 0 0   km /h r )   an d   its   in f lu e n ce   in   m u tu al  in d u cta n ce       I n   t h is   s t u d y ,   v e h i cle   s p ee d s   a r e  c ate g o r iz ed   i n t o   lo w - s p e e d   ( <1 0 0   k m /h )   a n d   h i g h - s p e ed   ( > 1 0 0   k m / h )   r e g i m es   f o r   a n al y s is .   T h is   c la s s if i ca t io n   r e f le cts   t y p ica l  u r b an   a n d   h ig h w ay   d r i v i n g   co n d i tio n s ,   r es p ec t iv el y .   L o wer   v eh icle  s p ee d s   allo w  lo n g er   r esid en ce   tim e  o v er   th e  tr an s m itti n g   co ils ,   r esu ltin g   in   im p r o v e d   m ag n etic  co u p lin g   a n d   in cr ea s ed   en e r g y   tr an s f er ,   wh er ea s   h ig h er   s p ee d s   r ed u ce   th e  ef f ec tiv e  c h a r g in g   in ter v al  an d   co u p lin g   d u r atio n .   W h en   a  v e h icle  is   m o v in g   at  a  s p ee d   m o r e  th an   1 0 0   km /h r ,   th e  r ate  o f   m u tu al  in d u cta n ce   will  b e  in cr ea s in g   with   r esp ec t  to   th e  tim e  as  d ep icted   in   Fig u r e  7 .   T h e  s p ee d   o f   t h e  elec tr ic  v eh icle  s ig n if ican tly   in f lu e n ce s   th e  m u tu al  in d u ctan ce   d u e  to   th e  r ed u ce d   alig n m en t,   v ar iab ilit y   in   th e  p o ten tial  ai r   g ap   an d   s h o r ter   d u r atio n   f o r   ch ar g in g .   Hen ce   in   Fig u r e  6 ,   th e  m u tu al  in d u ctan ce   p r o lo n g s   f o r   m o r e  tim e   d u r atio n   th an   th e   m u tu al  in d u ctan ce   o b s er v ed   in   Fig u r e  7 .   I n   ca s e,   if   a   v eh icle   is   p lace d   with   m o r e   th an   o n e  r ec eiv er   ( i.e .   with   3   r ec eiv e r s ) ,   th e  m u tu al  in d u ctan ce   e x tr ac t ed   b y   t h e  v eh icle  cir c u it is   p r e s en ted   in   Fig u r e  8 .           Fig u r e  7 .   Veh icle  s p ee d   ( >1 0 0   km /h r )   an d   its   in f lu e n ce   in   m u tu al  in d u cta n ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Tr a n s fo r min g   elec tr ic  ve h icle   ch a r g in g   t h r o u g h   s o la r   in teg r a tio n   a n d   …   ( S elva n   C h in n a iy a n )   1127       Fig u r e  8 .   Mu t u al  in d u ctan ce   o f   E V  with   m u ltip le  r ec eiv e r s       T h e  v alu e  o f   th e  m u tu al  in d u c tan ce   o b s er v ed   in   Fig u r e  6   an d   Fig u r e  7   is   m u ltip lied   b y   th e   n u m b e r   o f   r ec eiv er s   in   co n tact  with   th e  s ec o n d ar y   co il,  th u s   ass is t s   in   in cr ea s e  in   ex tr ac tin g   th e  p o wer   f r o m   th e   tr an s m itti n g   co il  o f   in d u ctan c e  p lace d   i n   th e   r o a d .   W h en   a  v eh icle  is   p ass in g   o v er   th e  c o il  o f   i n d u ctan ce   at  a   s p ee d   less   th an   1 0 0   km / h ,   th e  m u tu al  in d u ctan ce   will  b e   l o w  wh en   c o m p ar e d   with   th e  m u tu al  in d u ctan ce   g ain ed   wh e n   th e  v e h icle  is   at  th e  s p ee d   o f   m o r e   th an   1 0 0 km / h r .     T h e  s tatu s   o f   ch ar g e  ( C S)  in   t h e  s to r ag e  b atter y   o v er   th e  ce r tain   tim e  p er io d   f o r   an   elec tr ic  v eh icle   with   o n e   an d   m u ltip le   r ec eiv e r s   is   an aly ze d .   I n   ca s e  o f   o n e  r ec eiv er ,   t h e  s lo wer   s p ee d   o f   t h e  v e h icles  en ab les   lo n g er   alig n m en t  p e r io d ,   ea s in g   th e  m o r e  e f f icien cy   i n   th e  e n er g y   tr a n s f er   f r o m   th e  p r im a r y   to   th e  s ec o n d ar y   in d u ctiv e  co il.  T h e  r esp o n s e  o f   th e  s tatu s   o f   ch ar g e  f o r   v a r io u s   ty p es o f   r ec ei v er s   in   d e p icted   in   Fig u r e  9 .           Fig u r e  9 .   Statu s   o f   c h ar g e  ( C S)  v er s u s   tim e  f o r   o n e  an d   m u lt ip le  r ec eiv er s       Alter n ativ ely ,   if   th e  v eh icle  is   m o v in g   f aster   ( i.e   > 1 0 0   km / h r ) ,   th e  ef f ec tiv e  ch ar g in g   tim e  i s   r ed u ce d   lead s   to   a   s lo w  in cr ea s e  in   th e   s tatu s   o f   th e  ch ar g e.   I n   ca s e  o f   m u ltip le  r ec eiv e r s   ( 2   o r   3 )   p l ac ed   in   an   E V,   th e   en er g y   ca p tu r in g   ef f icien c y   i n cr ea s es  d u e  to   th e  p lace m e n t  o f   ad d itio n al  r ec eiv er s   in   th e  v eh icle.   T h is   an aly s is   p r esen ts   th e  s ig n if ica n ce   o f   th e  v e h icle  s p ee d   a n d   t h e  n u m b er   o f   r ec eiv er   p lace m en t  in   th e   v eh icle  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.