Intern ati o n a l  Jo u r n a l  of  P o we r El ec tr on i c s  an d D r i v e   S y stem   (I JPE D S)   V o l.  11 , N o . 2, Jun e   20 20 , pp . 78 5 ~ 79 1  I SSN :  208 8-8 6 9 4 , D O I:  10. 115 91 /i jp e d s.v 1 1 .i2 . p p78 5-7 91          7 85     Jo urn a l  h o me pa ge : h t t p :/ /ijpe d s. i a e s c o re. c o m   Devel o pm ent  of multi p l e  plug-i n elect ri c vehi cle m o bi l e   chargi ng station using  b i directional converter      A. D o mi ni c   S a vi o 1 , V i ma la   Ju l i e t  A . 2   1  Department of El ectrical and Elect ron i cs E ngi neeri n g, S R M  Institute  of  sci e nce and t e chnology,  I ndia  2  D e partm e n t   of  Ele c tro n i c s an d  I n strument ation   En gine er in g,  S R M   Institut e of  s c ien c e  and  tech no log y , Ind i a       A r ticle In fo    A B S T RAC T   A r tic le  h i st o r y:  Re ce ive d   Ma r 10 , 20 19   Rev i sed  Ju l 8 ,   2 019  A c ce p t ed  D e c  6 ,  20 19       Ele c tri c  v e hi cle  (EV )  ch arging  stat i on po we red b y  t h e sca t te re d  e n e r g y   so urces  with  D C  Nan o g r id  (N G )  p r ovides  an  op tion  fo r  un in terru p t ed   charg i n g .  Th e  NG   p o w e red by  th e ren e wab l e en erg y  so urc e s (RES )  o f   ph otov olta ic  (P V) an d  wind  ene r g y .  Wh en  the   e x ces s p o w e r p r o d u ced  by  th e   renew a ble  ener g y  stored  in   th e lo ca l  energy  s t o r age  unit (ES U )  u t ili z e d   du rin g  s h o r tage  pow er from the  ren e wab l e s ourc e s .  D u rin g  the  o v erload ing   of NG   an d d e m a nd   o f  energ y  in   ES U; th e mo bile   ch arg i ng st ation   (M CS )  pro v ides  an   u n i n t erru pt ed  charg i ng .  Th e M C S  pr ov id es  an op tion  fo r b a tte ry   sw app i ng  an d  v e hic l e  to   grid  fe as ibil i t y. The MCS requir ed  to  m o nit o r  the  state  of  ch arg e  ( S O C )  and  state  of h ealth (S O H ) o f  the b a tt ery.  M o nito rin g  o f   S O C and   S O H rela ted  to   th e va r i ous  batte ry paramet e rs  l i ke volt age,   current  a n d te m p e r at ure.  A la bo ra to ry p r ot ot yp e  is d e v e lo pe d   a n d t e ste d   the   pra c t i c a l   po ss ib ility of EV   to NG   an d Interne t   o f  thing s  (IoT)  b a sed   m o nitoring  of   b attery param e t e rs .   Ke yw ords:   DC  Na nog r i d   El ect ri c Ve hi c l e s   M o b i le  ch arg i ng  st ati on  V e h i c l e to gr id   Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle   un d e r the   C C  B Y -SA  licens e .    Corres p o n din g  A u t h or:   A. D o mini c Sa vio,     Depa rt me nt o f   Ele c t r i c a l  and  El e c t r oni cs   E n gi nee r i n g ,    SR M In st i t ut e of sci e nce   a nd  t echn o l o gy ,    Ch enn a i 6 032 03 ,   Ta mil  N a du ,  In d i a .   Emai l:  agd o mi ni csavi o @ g ma i l . com       1.   IN TR O DUCTION    D e pl et io n  of fossi l fuel , inc r ea sing  fuel  pri c e s   an d   l o ng   t e rm  be nefit  of p o ll ut i on  fre e   e n vir onme n t   al l  a ddress e d  b y   the  r o de  tran spo r t a t i on e l e c t ri fi ca ti on  [1].  In  t h e t r ans p ort a t i on se ct or el ec tric  vehi cl es  (EVs )  pro v i d e a n  o p t ion  for  pol l u ti on-free   roa d  t r ans p o r t a t i o n  [2 ].  In  orde r t o  mi ni mi ze  t h e de pen d e n c y   o f   con v e n t i onal  e n er g y  sou r ce  ba se d E V  c h a r gi ng a n d  re d u c i n g  st ress  o n  t h e e x i s t i ng   ut i l i t y  gri d   ren e wabl e   e n ergy  sou r c e s  in t e gr a t e d   w ith  th e  c h ar g i n g   s t at io n  ar ch i t ectu r e .  Wh en th er e  is a n  ex ce ss p o w e r   p r od u c e d  by  re ne wa bl e  e n e r g y   so urc e s :  st ore d  i n  t h e   ene r g y   stora g e  u n i t  (ES U )  [3 ,  4].  D u ri ng  the  s h ort a ge  of  e n er gy  fo r  EV c h argi n g  o r  pea k   de ma nd  i n   t h e  uti l i t y  gr id,  E S U   o r  ful l y  c h arge d E V  sup p l i e s po we r t o  E V   c h a r gi n g   [5].   The  maj o r  dis a dva nta g e  in  t h e   c onve rsi o n   roa d  t r ans p ort a t i on  i n   t o   e l e c t r i c a l  i s  c h a r gi n g  t i me a n d   bat t e ry l i f e   [6 ]. The  MC S  int e grat e d  wi t h  t h e N G   or  ho me , red u ci ng t h e  ove rl oa di n g   o f  t h e ut i l i t y  g r i d  a l so  ene r g y  man a ge me nt  sy ste m   pro v i d es  be tt er p o we r ma na ge me nt  i n  t h e   char gin g   st a t i on  [7, 8 ] .  Also, t h e   servi c e  c e nt re   abl e  t o   pr ovi de  su p p o r t  f o r  MC S  for  u n i n te rrupt e d   dri v i ng  [9] .   T h e  p o w e r  el ec tronic   c o n v ert e r ,   al on g  wit h  a s u i t a b le   pulse   w i dt h mo d u l a t i o n  c ont rol   provi des a n  effic i en t   c h a r gi ng  s y st em  perfo rma n c e  [10 ,   11 ].  T h e  pro p o se d cha r gi n g   st a t i on to pol og ie s  consi s t  of  a DC- D C b u c k  co n v erte r  f o r EV c h a r ge , D C -D C  b o o s t   c onv e r ter   f o r   gr id i n te gra t i o n [12 - 14 ].  Th e M C S w ith  b a tt ery s t or age  sy ste m   w i t h   b i d i re c t ion a l D C - D C  buc k/ b o o st   para ll el  con v erte rs   o f fe rs a bi di re c t iona l c h ar gin g   opti o n.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 ,  N o .  2, Ju ne  20 2 0   :   7 8 5  –  791   78 6 Th e M C S  SOC  a n d  SOH  are  me as ure d   f r o m  t h e  c o u l omb  co un t i ng   m e th od  for  the  e s tim ati o n  of   SO C st a n d s   mi d-wa y be tw ee n  kal m a n   fi l t e r   and  OC V-S O C  met h od  [1 5].  This met h od   i n vol ves t h e  c o u n t i ng   of a m p e re -h ou rs t h at  t a ke s  p a rt   in  the   w hol e pr ocess  o f  c h a r gi n g  a nd  di scha rgi n g i n  a  bat t e r y .   It  t a ke s  i n to   c o nsid e r at ion t h e d e te r m i n a t i o n of  i n i tia l S O C wh i c h   is  o f  g r e a t  impo r t an ce  sin c e  it  i s   re spo n s ib le  fo r the  la te r  c a l cu l a t e d  SO C a t   an y  i n sta n t [1 6].  Fo r  est i ma tin g   i n i tia l  SO C   w e  m a y  ma k e   u s e  of   O C V - SOC  cur v e  from  a  p r o p o se d  pi ec ewi s e  l i n e ar  re l a t i ons hi p  of  SOC - OC V  d one   by  so me  of t h e  e xpe rt s [1 7]. B e t t e r wa y  to   get   t h e   i n i t i a l  S O C  i s   by   o p e r at i n g  t h e   ba tt ery  i n   t h ree  m o des   cha r gi ng,   disc ha rgi n g  a n d  o p e n -ci r c u it ed  mo de   a n d  by   u s i n g eac h mo d e  t h e  ch a r g i ng vo l t ag e, cu rr e n t  a nd e s tim a t i on  curv es a r e  d r awn   a n d t h e n   o u t   of  t h o s e   curve s  we   t r y to get  e quat i ons re la ti ng S O C  a nd  c h a r gi ng d i schar g i n g cu rre n t   o r  so me ti m e s vol t a ge s [1 8 ] .T he   S O C is th en  e s timated  by  con s id eri n g   o t h e r  im p o rt an t   f a cto r s   also   l i k e   SO H   ( S tate o f   healt h ),  DOD (D ep th  Of  Di sc har g e),   a n d a  muc h  m o re   i m p o rt a n t  pa ra met e r C h a r gi ng  an d  Di sc har g in g e f fi ci e n ci e s  a s  i s  use d   i n  an  i m pro v e d  or e nha nc e d  c o ul o m b  co u n t i n g   me tho d  [1 5].  The  use   of  c h argi ng   a n d  di s c har g in g  effic i e n ci es is   b e n e fic i a l  f o r  in c r e a s ing  th e o v e ra ll  ac cu ra cy   o f  t h e sy ste m  an d  th u s   r e du c i ng  t h e ch a n ces of  e r r o r .  Th is  me th od  is  easy t o  im p l e m en t   a n d g i v e s  ac c u ra te  r e su lt a s  co mp ar ed  to  OC V - SO C t e c hniq u e   b u t  le ss  a c c u ra te  a s  c o mp a r ed  to  k a l m an   fi lte r  SO C  est i ma t i o n   tec h n i q u e . Th is m e t hod   is  v e ry  a c c u r a te i f  t h e i n iti a l  SO C,   current ,  an d effic i e n cy is  prec ise   [1 9] . T h e  o n l y  iss u e wi t h  t h is me th o d  i s  t h at   i t   ne eds  a n  a ccurat e  ini t i a l   S O C   w h ich  is  d i ffi cu lt   t o   g e t a n d th e r e f or e so me t i me s  th e ac cura c y   is   le ss.  H o w e ver, ba tt e r y   s w a ppi ng  mo re  rel i a b le   for   l o n g -di s ta nc e tra v el ,   di ffe rent  pr o b le m re l a te d  t o   t h e   bat t e ry  s w ap pi ng  is st a nda rdi z ing  t h e  bat t ery t y pe  co nt i n u ous   hea l t h   moni t o ri ng  [2 0; 2 1 ]. T o   i m p r o v e  t h e   bat t e ry  swa p pi ng   c l o u d - ba se d  bat t e r y  pa ra me te rs st ora g e  is use d .  T h e r e f o r e ,   usi n g  Io T wit h i n   t h e  e l ec t r ic   vehi cl e  c h argi ng   sta t i o n   wi l l  make   i t   ea si e r  [2 2]. An   a u t o nom ou s  s y st em wi l l   be  desi gn e d  fo r fa ult  det e c t ion   in   el ec tr ic v e hic l e  a n d  t r an sm it  fau l t  da ta   to   th e serv er [2 3] . Th e c l ou d  and b a s e d o n  i n for m a t i o n ,   i t   sen d s  r e s p ec tiv e   no ti fi ca tio n s  to  t h e  d r i v e r  a s   w e l l  as  th e M C S  [ 2 4 ] .   I t  w i l l   h e lp  th e   se rv i c e  te am  to  so l v e  th e  p r ob le m  at  th e site   itse l f ,   th us in c r ea sing   eff i c i e n c y  as  w e ll  a s  r e d u c in g t i me  a n d   c o st  inv o l v e d.  Th e  p a p e r is st ru c t ur e d   a s  follo w s t h e arc h it ec tu r e   o f  mult ip o r t el ec tr ic v e h i cle  c h argin g  st ati o n  expl ai ne d i n  s e cessi on  2.  Va ri o u s m ode s o f  c h argi n g  st at i ons  wit h   ba tt e r y swa p pi n g  e x pl ai ned  i n   se ct i o n   3.  The sim u l a t i on i s   pe rforme d  usi ng  MA T L AB/ S i m ul in k ,   a nd t h e re s u l t s were  pre s ent e d i n   sec t ion  3.  Ex peri me nt al  val i da t i o n  o f  simul a t i on  re s u l t s  di scus sed  i n   se ct ion  4. C o n c l u si o n , t h e ad va nt age s   of  t h e   pro pose d  syst e m   i s  gi ve n i n  S e ct i o n   5.      2.   R E S E ARC H M ETH OD     Th e  mu lt ip or t  ele c t r i c  v e h i c l e  sma r t c h arg i ng  s t at io n  ar ch it e c t u re  w i t h  M C S  is  sh own   in t a u r e  1.  Th e  cha r gi ng  st at i o n  uses  c o m m on  DC  N G  to  p o we r c h a r gi n g   poi nt  a n d t h e  l o c a l  l o ad . T h e   NG   po we red   b y  t h e   d i f f e ren t  PV so ur ce s,  w i nd ge n e ra t o r an d  on bo ard  e n e r gy   sto r ag e   un it  A l l  th e so ur ce s ar e con n e ct e d  t h rou g h  t h e p o we r e l e c t ro ni cs c o nv ert e r;  PV  c o nnec t e d  t o  t h e N G  t h ro ug h ma xi mum  po we r p o i n t  t r ac ki n g   (M PP T)  bo ost c onve rt er [ 2 5,  2 6 ].  T h e  MP P T  c o ntr o ll e r   pr ovi des  ma xim u m  o u t put   from t h e  PV . T h e  di ffe r ent   cha r gi ng t e rmi n al s are c o n n e c t e d  thr o ugh t h e p o w e r  el ec t r o n ic s c o n v ert e r  [ 2 7 ] . S o me  char gin g   poi n t s are   u s ed   a  b i d i r e cti o n a l  c onv e r t e r t o  op e r ate  v e h i cl e  to  o t her  mod e s.  Th e  loc a l  l o ad   conn ec te d  to   th e  ch arg i n g   st ati o n  c o n s id er ed   as  a DC  hou s e  fo r  avo i d i ng  lo ss es.  Th e   M C S  is a s so c i a t e d  w i t h  th e  ch ang i ng  st at ion  wh en  t h ere   i s   dema n d . T h e   i s ol at io n  swi t c hes  a r e   con n ec te d  be t w een  t h e l o ad   te rmina l   a n d   NG  t o  dec i de   t h e sma r t   cha r gi ng mode s.  Whe n   a  fa u l t  oc cu rs   i n   a n  el ec tric   ve hi cl e  and  ba tt ery ,  it  ge ts  i mmo bi l i zed a n d  t h i s  ca uses  a  l o t   o f   pro b l e m  f o r t h e   ow ne r.  He nc e t h e ve hi cl e or  bat t e r y swa ppi ng ser v ic e  pro v i d er  co nt i n u o u sl y mo ni tors  t h e   bat t e ry  pa ra m e t e rs.   The r e f o r e,  usin g Io T  wit h i n  t h e   el ec tri c  vehi cl e  syst em  wi l l  ma ke i t   easi e r. An   aut o no mo us s y st e m  wi l l  be d e si gne d fo r  fa u l t det e ct ion i n   el ect ri c   ve hic l e  and t r ans m i t  faul t  d a t a  an d  b a t t e r y  para met e rs  to   the  MC S.  It   w i ll   he l p  t h e  se rvi c e   t e a m  to  s o lve   t h e   probl em  a t  the   si t e  i t sel f  th us i n c r ea sing   effi ci enc y  as   w e l l  as red u c i ng  t i m e  a n d   c o st  inv o l v e d .    D e vel opi ng  a  smart c h a r gi n g  st at i o n  wit h  t h e  fa ci li t y  o f   bat t e r y  sw a ppi ng   a n d  v e hi cl e t o  g r i d   p r ov id e s  a  fo llo w i n g .     Vehi cl e to ve h i c l e   cha r gi n g   p o we r  t r a n s f e rre d  from nu mb er of  E V   t o   re qui red EV   t h r o u g h  the  N G  D C   bus via   bi di rec t i onal  co n v ert e r  re d u ci n g   t h e   stress on   N G .      M E V   t o  gri d  c h a r gi n g   m obi le   e l e c t r i c  vehi cl e provi des a p o we r  t o  the  N G  t o   c h a r ge   t h e ava i la ble   EV s at   the  c h a r gi n g  st at ion.      M C S  ca n  af fo rd  a   ba tt ery  s w ap pi n g  ba se d  on  t h e   pa ra me t e rs  mo ni t o red  t h ro u g h   th e  IoT;  s w a ppi ng   char ges a r e  ca l c ula t e d .      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J Po w El ec   &  Dr i  S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       D e ve lop m en t of  m u ltip l e  p l ug- in   el ec tri c   vehi c le   mob ile  c harg i n g  sta tio n …  (A. Do m i n i c   Sa v i o)  7 87      Fi g u re  1 .  C h a r gi n g   st at i o n a r chi t ect ure       Th e  b a tte ry   swa p p i n g  sta t i on  m o n i to r s  cu rr en t,   vo l t ag e and te mp e r at ure e t c.   Fo r  th e ca l c u l a tio n   o f   perfo rma n ce   o f   t h e  bat t e r y a n d  use f ul  i n fo rmat ion  o f   S O C  a n d S O H  o f  t h e  bat t e r y   tra n sfe r re d  t h ro u g h  t h e  IOT .   B a se d on  thi s   p a ra me te rs  c o ntr o ll i ng  a c t i on ,  pri c i n g   ra nge  o f   bat t e r y  sw a ppi n g  a n d   bat t ery  l i fe c y c l e are  me a s ur ed.  Th e  c h arg i ng  st ati o n   and  th e   MCS   a r e op er ate d  in  a  d i ff ere n t mod e , b a sic a lly  th r e e  d i f f er en t   mode s are  de s c ri be d.  All  t h i s  mo de i s  bas e d o n  the   v o lt age  le vel  o f  D C   N G  a nd  SO C  of  MCS  c h argi ng   sta t ion.   Whe n   the  DC  bus  v o l t age   mea s ure i s  le ss  t h an  the  re fe rence   l e ve l  cha r gi ng st at ion  t o t a ll y de pe nds  on   th e   M C S and  EV s av a i l a b l e at   t h e ch arg i n g  sta t i o n .  SOC  of t h e M C S   ch a r g i ng statio n   gr ea te r  t h an  t h e   defi ne d  le vel ,  i t  po we rs  the  N G  t o  cha r g e  t h e EV  el se  i t  w i ll  offe r  ba tt e r y s w ap pi n g .  M ode s o f   o p e r a t i o n  o f   t h e c h a r gi n g  s y st em a s   s h ow n  i n  F i g u r e  2.           F i g u r e   2 .   Mo des of   o p e r a t i on of th e  c h arg i ng   sy ste m       V e hi cl e t o  g r i d  t ech n o l o gy  gi ve s t h e  po w e r  t o  t h e   gri d   from t h e  vehi c l e a v ai la ble  ch argi ng  p o int   w h en  t h e  gri d   u n d e r   p e ak   d e ma nd   fo r ele c t ric i ty .   Dur i ng  t h is tim e,  t h e  r e l e v a n t  i n fo rm atio n ca n  b e  t r ansf e r r e d  from t h e  ve hic l e   t o  the   c o n t rol  ce n t re .  In  thi s  ve hi cl e to  gri d   t e ch n o lo g y ,  t h e  nu mbe r   of ve hic l es  i s  j o i n ed   t oget h e r  t o   pro v i d e bi di rec t i o nal  p o w e r an d c o mm u n i cat i o n  si gnal .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 ,  N o .  2, Ju ne  20 2 0   :   7 8 5  –  791   78 8 3.   SIM U LAT I O N  RE SUL T S   Du ri ng simu l a t i o n  an aly s is thr e e  EV s con s id e r e d  fo r c h a r g i ng a nd d i scha rg in g a n d th e  SO C  v a lu es  are se le ct ed  as   diffe r e n t   l e ve l.   The   i n i t i a l   val u e  of SOC  whi l e  co nnec t i n g  to t h e c h argi ng  st at i on  i s  co nsi d e r e d   as  60 %,  7 0 %  a nd 8 0 %  re spe c t i v el y  D u rin g  MCS   disc ha rgi ng mo de  t h e D C   bus vol ta ge mai n ta ine d   a s   32 0 V   th ro ugh  t h e mo b ile  EV  ch arg i ng  un it  is sho w n  in  F i gu r e   3 .   In  th is mode D C  bu s vo lta g e  is ma in t a i n e d  and   t h e bi di rect i o n a l  con v erte r c o nnec t e d  at  t h e  cha r gi ng t e rmi n al  o p erat e d  i n  bo ost  m ode t o  d i scha rge t h e  MC S  a n d t h e  corr e s po nd ing  vo lt ag e  of M C S  is 48V  sh own   in  Fig u re  4 .           F i gure  3. D C   b u s  volt a ge s c h a r gi ng  m ode  F i gure       Fi gu re  4.   C h a r gi n g  vol t a g e   of  B D C  un de r bu ck  mode      D u rin g  ve hi c l e  to   gri d  a n d  E S U  t o   Vehi cl e  mo de;  E S U   a r e v e hic l e s  a v ai l a bl e at  t h e  ch argi ng   poi nts   gi ves   t h e  sup p l y  t o   t h e   gri d   t h ro ug h  t h e  MC S. Whe n   o n l y  o n e  ve hi cl e  is co n n ect e d  t o  di sc hargi n g D C  bu s   vol ta ge  mai n ta ine d  as  2 2 0 V   a nd  al l  the   veh i cl es an d E S U   ava i la ble  at  t h e c h a r gi n g   p o int  i s   di sc hargi n g  a n d   th e  co rr espo n d in g D C  bu s  vo l t a g e  ma i n t a i n e d   as 3 00V  i s  sh own   i n  F i g u re  5.  Th e c u rr ent  and   c u rr e n t  inj e c t e d   to  th e   g r i d   is   sh own  in Fi gure 6 .             Fi gu re   5.  Ve hi c l e s  di scha rgi n g.      Fi gu re  6. Fe e d bac k   g r i d   c u rre nt      The   ve hic l e   t o  gri d  t e c h n o l o gy  pr ovi de s t h e te ch ni cal  fea s ibi l i t y  an d  it s  be st  for t h e E V  o w ne r i n   ec onomi c  i n c e n t i ve . Ba se d o n   t h e  v o lt a g e a n d   S O C v a l u e  ba tt e r y, sw a ppi n g  mode   c a n  be   sel e c t e d .  we ca n   n o t i c e  th at  th e tr e nd of S O C  w i t h  r e s p ec t  t o  ti me is  almost  simi la r wi th a  sl igh t   e r ror w ith   t h e  es tima ti on  met h o d .  T h is e rror is a  re s u l t  of the   e n han c e d   c oul om b  c o u n ti ng  me t h o d   whi c h  give s   a  smal l   e r ro r di ffe r e n c e   but   i s  sti l l  very acc urat e as  c o mpa r e d  to   O C V-S O C   met h od o f   e s ti mat i on an d  t h us  i t  ca n be co nsi d e r ed .  In   order t o  re du c e  t h is error,  i t  wi ll  have t o  mon i t o r p r o p e r l y  fa ct ors tha t  a f fec t   t h e st at e of h e a l t h  of  ou r  ba t t e ry   and  we  can  ach i e ve   m o re   ac cu ra te   res u l t s.       4.   EXPER I M E NTA L  VA LIDA TION    The c h a r gin g   sta t ion wi th a  t h ree   c h arge r w i t h  th ree cha r gi ng   p o rt  cha r gi ng sta t i o n ta kes  t i me  t o   cha r ge E V .  In  mul t i pl e   cha r ger ,  mul t i po rt cha r gi ng  provi des  a  go o d  o p t i on fo r  m obi le   c h argi n g ,  d u e  to i t s  di ffe re nt   ran g e  of c h a r gi ng.     For  t h e m u lt i p le   e l ect ri c   ve hic l e s   c h argi n g   di ffe r e n t  po wer r a t i ng are c h ose n  for  t h e po we r  c o n v ert e r:  p o w er  con v e r te rs, dc   g r id  an d a  di gi ta l co nt rol l e r .  T h re e   P E Vs   (P EV 1,   P E V 2   a n d   P E V3 ) ar e con n e cted  to  th e  N G  t h rou g h   D C -D C bu ck   c o nv ert e r  as sumin g   th at  al l th e  PEV s  a t   d i f f e r e n t   po we r  l e v e l s   o f  S O C ,  t h e  ma xi mu m  DC   b u s   vol ta ge  i s  32 0  V.  T h e  v o l t a g e  ra ti n g   o f  t h e SB s  are :  S B   1= 1 2 .1  V,  S B   2=  1 2 .7  V a n d S B   3=  1 2 .3  V .  The  e x p e ri me nta l  re s u l t s  a r e  pre s e n t e d f o r  diffe r e n t  ope rat i ng  co n d i t i ons  of t h e  c h a r g i n g  s y st em,   s u c h  as  g r i d  to t h e  vehi cl e  (G 2V )  a n d Ve hi cl e to  gri d  (V 2G ).  The  la b o r at ory   prot ot ype   of 4 8 V ,   5 0 A h  bat t e r y  ban k  use d  a s  ESU   a nd  c h a r gi ng  s y st em c o n s i s t i ng  of a  digi t a l   c ont roll er. T h e  ph oto g r ap h of  t h e  e x pe ri ment al   se tup  is sho w n i n  F i g u re   7 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J Po w El ec   &  Dr i  S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       D e ve lop m en t of  m u ltip l e  p l ug- in   el ec tri c   vehi c le   mob ile  c harg i n g  sta tio n …  (A. Do m i n i c   Sa v i o)  7 89      Fi gu re  7. Ex pe ri ment al  se t u p   of  c h a r gi ng   st a t i o n       A  di git a l co nt rol l e r  ge nerat e s the   c o ntrol  sig n a l s for t h e po w e r el e c t ro nic s  c o n v e r t e rs.    T h e  expe ri me n t a l  re sult  of a l l  o p e r a t ion  of t h e s y ste m   i s  s h o w n.  T h e DC   b u s  vol t a ge mai n t a i n ed as t h e  4 8 V a n d  t h e S B s a r e c h arge d wi t h   the  12  wi th  the  s w i t c h in g c u rre nt  of t h e c o nv e r t e r  is 1 . 5  A.  From t h e  resul t s, i t   is  obs erve d t h at   t h e E V   c h a r gi n g   s y ste m  i s   fu nct i oni ng  sat i sfact ori l y   i n  M C S   t o  P E V c h arg i ng m ode . Du rin g   vehi cl e  to  ve hic l e  and  ve h i c l e t o  mobil e   el ec tric  vehi cl e  ESU c h argi n g  m ode t h e D C  b u s  vol t a ge  is  mai n ta ine d  as  12   V .  S w ap pin g   ba tt ery  vol t a ge   a n d  ES U  v o l t a g es a r e  me asure d   i s  s h ow n in  F i g u re  8 .    In t h i s   mode ,  Al l   t h e  P E Vs  a r e  full y  char ge d a nd t h e  c h argi n g  sta t i on t o ta l  po we r g i ven  t o  t h e  ES U.   F i gu re 9  sho w s   t h e MC S to  g r i d  po we ri ng m ode ,  w h ere i n  t h i s  mode   4 8 V i s  gi ve n  t o  the   ES U.            F i gu re  8. Expe ri me nt al  re sult  of   S B  a n d   ES U   vol t a ge       F i gu re 9.   Ex pe ri me nta l   re sul t  ofMC S t o   G  c h argi ng        The   diffe r e n t  mo des  of  P E V  char gin g  st at i o n  a r e  de ve lo p e d a nd t h e   fu n c t i on  of  t h e s y st em is t e st ed   fo r t h e m o des l i k e  G2 V,   M C S  2 G ,  V 2 V a n d  bat t e r y  s w ap pi ng   a r e   ve ri fi e d .   In al l  the  mo des  DC   bus  v o l ta ge   a r e   ma i n ta in e d  i n  a ll  th e mo des .   Th e  simu la tio n  v a l u e s  a r e v e r i f i ed  wi th  th e  ex p e r i m e n t al  se tu p.     F o r t h e  IoT  ba sed   me as ure m e n t   da ta  c o l l ec te d  b y  t h e  D A Q   syst em  t o  t h e c l ou d.  T h i n gspe a k  c l ou d  space  ha s be e n  use d  f o r st o r i n g as we ll  a s  com puti n g  o n  t h e  d a t a  se n t .  At  thi n g s pe a k  cha n ne l  rea l -ti m e  proce s si ng  o f  t h e  da ta   c a n  be  d o n e   a l l t h e  nece ssa r y  rea l - t i m e dat a  ha s  been  sent . Wh i c h T h e dat a   s e nt  is  bei n g  proc esse d t o  est i ma t e   S o C a n d  S o H .  The   fi el d  o n e  t w o  a n d t h ree  are t h e se nt  da t a ,  an d t h e  fie l d   fo ur  and  five  a r e t h e pr o c esse d  ou t put s  of S o C  a nd  So H.  The  f i e l d  se ve n i s  t h e i n i t i a l  sl ope   whic h t h e s y s t e m   is   f e e d  fo r  th e  f i rst r u n   a n d  as  the  p r o c es si n g   go es o n  t h e  sy stem  ch ang e s i t   b a sed  on  ite r at i o n s .  Th e  i n itia l  slo p e   is   up d a ted wi t h  t h e   v a lu e  o f   th e   s l o p e   o f  A h   and   V o l t a g e  lin e a r  f i t l o c u s of th e fi rst  i t er a tio n  w h en  a fr e s h  b a tte r y  is a d d e d  t o  t h e  sy stem is   sho w n  i n   Fig u r e   10 a and   10 b. Th e ri ses   a nd dr op s  of   t e mp er a t u r e   a r e  al so   bei n g mo ni tor e d an d if t h e   t e mpe r at ure re a c he s be y ond t h res h ol d a  not i f i c a t i on s y st e m  has  bee n  d e si gne d   whi c h c a n   be  u s ed  t o  ei t h er  se nd  c a ut i o n t o  t h e  bat t e r y  swa ppi ng   is  s how n  i n  F i gu re  1 0 c .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 ,  N o .  2, Ju ne  20 2 0   :   7 8 5  –  791   79 0 (a) ( b) (c)     Fig u re 10.  (a) V o ltage  of  t h e batt e r y ,  (b ) Cu rre n t   o f  bat t e r y  (c ), T h e te mpe r at ure   o f  t h e ba tt ery       The   c h an nel  gi ve s u s   t h e i n fo rmat i o n  re gard i ng  b a t t e r y  vol t a ge , c u rrent  dra w n ,  S o C ,  S o H, as we l l  as  t h e bat t e ry pa ck t e mpe r a t ur e re q u ire d  for  the  sa fe   o p e r at i on o f  t h e  b a t t ery an d s w appi ng  det a i l s.  The   thingspea k   cloud dashboard where  we  had sent  our real-time  data  acqui red from  the  da ta acquis ition s y stem.  The  fig u re s s h ow  t h e  c h a n ge s i n  t h e  b a t t e r y  vol ta ge, t e m p era t ure  a nd  c u rrent   wi th   ti me. T h e  ba tt e r y  dat a   is   st o r ed   on  t h e ch an n e l, wh ic h  is u s e d   fo r mon i to r i n g  a s  w e ll a s  a n a l y z ing .  Wh e n e v er any  abn o r m a lity   o c c u rs  th e  no tif ic at io n to   t h e  mo b i le   e l e c t r i c  v e h i cl e  ch ar g i n g  sta tio n.      5.   CO NCL U S I O N   In  t h is paper ,   Electric vehicl e (EV) charging  s y stem  i n tegrated with   DC NG and  nonconve ntional   ene r g y   s o urc e s   ha s bee n   desi g n ed  a n d   de vel o ped .  T h e  i d e a  i s  t o   t r ans m i t  fa u l t s   o f   t h e  bat t e r y  fro m   t h e  v e hi cl e   to  th e se rv er   a s  th ey  a r ise   an d a l so  p r e d ict   t h e up co min g   f a u l ts a nd b a tt ery   p a rame te rs . Th e   ba tte r y   para met e rs a r e   me asu r e d  as a  st at e of c h a r g e   (S oC ), sta t e  of  heal t h   (S oH )  an d  bat t e ry t e mpe r a t ur e us ed  for  bat t e ry  s w ap pi ng .   Al so, it  is  re qui re d   fo r  s w ap pi n g   l i k e  SoC   a n d S o H  est i m a t i on  me tho d s  an d   ot her   fa ult   d a ta .  A l so , t h e w o rk  in cl ud es th e   d e ta il s abo u t  se r v e r   p l at fo rm   and  In te rn et   o f  Th in g s  (I o T ) .   M o b ile  e l ec tr ic  vehi cl e c h a r gi ng  st at io n c o nta i ns a  ful l y   ch arge d  bat t e ri e s  a n d  the  bat t ery s w a ppi ng   pa ramet e rs   descri be d  i n   det a i l .    T h e   i m pl ement a ti o n  o f   V 2 G a n d  MC S 2   N G  s u p p o r t is t e ste d   u s i n g  a   l a bo ra to ry  prot ot ype .      RE FERE NC E S   [1].   Lav e , Lester  B . ,   an d Hea t h e r L.  M acLean , "A n environ m enta l- econ o m i c  evalu a tion  o f  h y b r id   ele c tric  veh i cles :    To yo ta' s  P r iu s  vs .  i t s   co nv en t i o n a l in ter n a l  c o mbu s t i o n  eng i ne C o r o ll a." T r an sp ortatio n  Res e arch   Par t  D:   T r a n s port an d E n viron m en t ,  Vo l. 2, pp . 1 5 5 -1 62,   20 02 .  [2].   Ortmeyer ,   T h omas H. and Pr a g asen  Pillay,  "Tr e nds i n  tran sportat i on s ect or  techno l o gy energy  us e and gr eenhouse  gas  em is sion s."   Proceed in gs  of  th e IEEE 8 9 ,   Vo l. 1 2 ,  pp . 1 837 -1 8 47,  20 01 .   [3].   Th ack eray , e t   a l ., " E l ectr i c a l  e n erg y  s t orag e f o r tran s port a tio n — a p pro ach ing   the  lim i ts  of ,  a n d  going  bey o n d ,   l ith iu m- io n  b a t t e r i es. "   Ener gy  &  Enviro nmen ta l S c ien c e   Vo l. 5, no.   7,  pp. 7 8 5 4 - 7863 ,   2 0 1 2 .   [4].   Köhler, U,  et   al. ,   "Hi g h p e rformance ni ck el - m etal  hydride  and lithium-ion  bat t er i e s . "  J o urn a l   of p o we r so urc e s  Vol.  10 5,  no . 2 ,  pp . 1 3 9 - 144 , 2 0 0 2 .   [5].   Wae l   A. e t  al ., “Electric   v e h i cl e  te ch no log y   imp acts o n   e n ergy ”   In te rn at io na l  J ourna l  o f  P o we r El ec tro n i c s  a n d   Dr ive Syst em  (I J P EDS )  Vol .  1 0 ,   No.  1, pp .  1 - 9 ,  201 9.  [6].   St runz,  Kai,  et  al. ,   "D C NG  fo r  w i nd  and   so lar  po w e r  in teg r ation . "   IEEE Jo ur nal  o f   em erg i ng  a n d  s e le cted   to pics  in   P o wer E l ectronics,   Vo l.  2, n o .  1 ,  pp . 11 5-1 2 6 ,  2014 .  [7].   Tie ,  S . F .  and  Tan ,  C.W ,  “A  r e view o f  en erg y  s o u r ces  an d  e n ergy  m a nag e m e n t  s y s t e m   in  elec tric  veh i cl es” .   R e ne wa b l e  an d  sust ai na bl e e n e r g y  re vie w s ,  n o .   20 ,  pp . 8 2 -1 02 ,  20 13 .   [8].   S a vio, Do m i n i c A .  e t   al. ,  " P hotov oltai c  In tegr at e d  Hyb r id  N G   S t r u c t ured  E l ec tric  V e hicle  Ch argin g  S t atio n  and  I t s   E n e r g y  Ma na ge m e nt Ap pro a c h . "   Ener gies ,  Vo l.  1,   no  12 , p p .   1 68,  2 0 19.  [9].   M a k, Ho-Y in , Ying   Ron g , an d   Zuo - Jun   M a x S h en. "In f ras t ru ctu r e pla n n i ng   f o r  el ectr i c v e hi cles   with  ba tter y   swa p pi ng . "   Ma nag e m e n t  Sc ie nc e  Vol .  5 9 , no . 7:   15 57 -15 7 5 ,  20 13.    [10].   Ko ns tant in ou , G e or g i o s  S .,  an d  Vass il io s G.   A g el id is .  "P er f o r m an ce ev a l uat i o n   of  h a lf - b r i dg e  c a s caded mu lti lev e l  con v ert e rs o p e ra ted  w i th   mu ltica rrier  sinu so id al  P W M  tech niqu e s ."   4 t h  I E EE  Co nferen c e  on  In du str i a l   Ele c tro n ic s  an d App licat io ns , p p .  33 99 -3 40 4 .  IE EE ,  2 0 0 9 .  [11].   Barou d i,  Jam a l  A. , Venk ata Din a v a hi ,  and A ndr ew  M.  Knig h t . " A  review  of p o w er co nv erter   to p o log i es fo r   w i n d   generat o rs. "   R e n e wab l e  en erg y  Vo l.   32,  n o .   1 4 :  2 369 -23 8 5 ,   20 07.  [12].   Camar a ,  Mamad o u  Baï l o,  Hamid  G u alou s,  Fred er ic G u s t in , Alain  Bertho n, and  Bray im a Daky o .  " D C/DC conv erte r  des i g n   for s u p e rcap a c itor  an d  b a tt ery p o w e r  manag e men t  in   hy brid  v e h i cl e  app l i c a t ion s —P olyn omial  co ntro l  stra t e gy. "  IEE E   Tra n sac t io ns  on  Ind u st ri al  El e c tron ic s  V o l.  57 ,  n o .  2:  58 7-59 7,   2 0 09.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J Po w El ec   &  Dr i  S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       D e ve lop m en t of  m u ltip l e  p l ug- in   el ec tri c   vehi c le   mob ile  c harg i n g  sta tio n …  (A. Do m i n i c   Sa v i o)  7 91  [13].   Gu,  Bi n,  Ja so n   Do m i ni c,  Ji h-Sh e n g L a i,   Z h e n g   Z h a o , a n d   Ch uan g   Li u.  "Hi g h  boo st  ra ti o  hy brid tra n sform e r  DC– DC co nvert er f o r  p h o t o v o lta i c   modu le  app lic ations ."   IE EE   T r an sa c t io ns  on  Po wer Electr o n i cs  Vo l.  2 8 ,  no .  4:  2 0 4 8 -2 05 8,  2 012.  [14].   Rehman, Z ubair ,  Ibrah i m Al -B ahadl y , and Subha s  Mukhop adhyay.  "Multii nput   DC–DC  converters i n  r e newab l e  energ y  ap plica tion s – A n   ov erview ."   Ren e wable  a n d   Sus ta in ab le E n erg y  R e v i ews  V o l. 4 1 :   52 1-53 9 ,   20 15.   [15].   Ng , Ko ng  S oon , Ch in-S ien M o o ,  Y i -P in g Ch en ,  an d Yao - Ching  H s ieh. " E n h an ce d cou l o m b  co un tin g  m e th od  for   estima tin g  state- of-ch a rge  and  state-o f-healt h of   l i t h i u m-ion batteri es. "   Ap pl ie d ene r gy  Vol.  86 ,  no . 9:   1 5 0 6 -1 511 ,  20 09 .   [16].   Cod eca,   F a b i o,  S e rgio M .   S a v a r e si,   an d  Gio r gio  Rizzon i . " O n b a ttery   s t ate of   c h arge  estima t ion :  A  new  mix e d   alg o rith m."   IE EE Internati o nal  Conf eren ce  on Con t ro l Ap pli c a t io ns ,  pp.  102-107. IEEE,   2008.  [17].   Waag , Wlad isla w,  Christian   F l e i s c h e r, and  Dirk  Uw e  S a u e r .   "C ri ti cal revi ew of  t h e  met h ods for moni tori ng of   l ith iu m- io n  b a t t e r i es  in   e l ec tr i c  a n d  hy br i d  v e hi cl es. "   Jour na l o f   Power  So ur ces  V o l.  25 8 :  32 1-3 3 9 ,  20 14 .   [18].   Pl ett ,  Gregory  L.  "E xtended Kal m an  filtering for   bat t ery  manag e ment  system s of  Li PB-based HE V battery packs:   P a rt 3.  S t a t e an d p a ram e ter   es tim a tio n . "   J o u r na l of Po we r  so urc e s  Vo l. 13 4 ,   n o .  2:  27 7-29 2,   20 04 .   [19].   Xio n g ,   Ru i ,  Hongwe n  He , Fe n g ch u n  Sun ,   a n d   Kai Z h a o .   " E v a lu a t i o n on  st a t e  of ch a r ge  e s ti m a ti o n  of b a tte rie s  wi th   adap tive  ex tend ed K a lm an fi lt er b y  ex per i m e n t   ap pro a ch ."   IEEE Tran sa c t io ns on  Ve h i c u l a r Tec h no lo gy  Vo l.  62,  n o .   1: 1 0 8 -1 17 , 20 12 .  [20].   M a k, Ho-Y in , Ying   Ron g , an d   Zuo - Jun   M a x S h en. "In f ras t ru ctu r e plan n i ng   f o r  el ectr i c v e hi cles   with  ba tter y   swa p pi ng . "   Ma nag e m e n t  Sc ie nc e  Vol .  5 9 , no . 7:   15 57 -15 7 5 ,  20 13.  [21].   Tan ,  X i an  Qiu,   S h en g  Ch un  Y a ng,  Yan  P i ng  F a ng , an d  Do n g   Xu e. " D iscu ssion  o n   Operatio n M o des  to  the  Elect ric   Ve hi c l e  Ch argi ng Sta t i on."   In  Ad van ced  M a ter i a l s  Res e ar ch , V o l .  8 75,  pp .  1 827 -1 8 3 0 ,  20 14 .   [22].   Aki n ,  Bilal, Sal i h Bari s  Ozturk, Hami d  A .   To liy a t, and   M a rk   Ra y n er. " D S P -bas ed s e nso r les s  e l e c t ric  moto r f a ult- d i a g no si s t ool s fo r e l e c t r ic  a nd h y bri d   e l e c tri c  v e hicle p o w e rt rain  app licatio ns ."   IE E E  Tran sa c t ions on  Ve h i c u l a r  Te c h no lo gy   Vol .  58 ,  n o . 6:  26 79 -2 68 8,  20 0 9   [23].   W u ,  Yu nn a ,  Men g  Ya ng , Ha ob o   Zha n g, Ka i f e ng C h e n , a n d   Ya n g   Wa ng . "Op t i m al  si te  se lec t io n   of el e c tric  ve h i cl e  charg i n g  s t at io ns  bas e d  o n  a  c l ou d mo de l  and  th e  P R OM ETHEE  method ."   En erg i es  Vol.   9 ,   n o .  3: 15 7, 201 6 .   [24].   W a ng, Feng ,   Xinke Wu, Fred  C.  Lee,   Ziji an  Wa ng,   Pengj u  Kong,  and Fang   Zhuo.  "Analysis of uni f ied out put  M P P T  co ntro l i n  su bp ane l  PV   c o n v erter  s y stem ."   IEEE T r a n sa ction s  on  po wer  Elec tr onics  V o l.   29,  no .  3: 1 2 7 5 - 1 2 8 4 ,  20 13.  [25].   Su n,  Ka i, Li Zha n g, Ya n  Xi ng,  a n d  Jo se p M.  Gue r re ro .  " A  di st rib u t e d c ont rol stra t e gy b a se d o n  DC  bu s si gn a l i n g   fo r  m o dula r  phot o v o l t a ic ge nera t i o n  sy st e m s  wit h  b a t t e r y   e n e r g y   st ora g e. "  I EEE  Tr an sa cti o ns   o n   Po w e r  El e c tr on ics  Vo l.  2 6 ,  no . 1 0 :  30 32 -3 04 5,  201 1 .   [26].   Zh ou , H a ihu a ,  Tan m oy  Bhat ta chary a , Du on g   Tran, Tu ck  S i n g  Ter e nc e S i ew , an d  A s hw in   M .  K h amb a d k o n e.  " C ompo site en e r gy   storag e sy stem  in vo lving   b a ttery   an d  ul trac a p ac i t o r  wi th   dy na m i c  e n e r gy  m a n a g e me nt   in   m i c r og rid  a pplica t io ns. "   IEEE  tr ans actio n s  on  po wer el ectr oni cs   V o l. 2 6 ,   no .  3:  9 2 3 -9 30,  20 10 .   [27].   Chiu, Yi,  and   V i ctor F G  Ts eng .  " A  cap aci tiv e  vi bratio n- to -elect ricity  energ y   con v e rter wi th  int e gr ated  mech ani cal  sw itches ."  J o urn a l  o f  M i c r o m ec ha ni c s   an d  Mi c r oe ng in ee rin g , Vol. 1 8 ,  no.  10 : 1 0400 4,  2 0 0 8 .      BIOGRAPHIES  OF AUTH O R S        A .   D o mini c  sav i o   re ceiv e d the  B. E.  degr ee  in   Ele c trical  an d  E l ec tronics  engin eering   from   A n n a  Un iv ers i t y ,  in   200 7,   an d the  M . T ech  d e gre e s in  c o ntrol  and  ins t ru mentatio n   e n g i n e e r in g fro m  ka ru ny a Unive r sit y ,  Co im bat o re ,   i n  20 10.  He  i s  c u rre n tl y  pu rsu i ng  the  P h .D.   d e gr ee  wi th   S R M  Un iv ers i ty,  In dia.  Sin c e   20 10 , he  has   b e en wo rking  as   a n   A s s i s t an t   P r o f ess o r with   S R M  Institute  o f  S c ien c e  and   Tech no log y . H i s  resear ch  inter e sts  in c l u d e   ele c tri c  veh i cl e  charging  infr astructur e ,  el ec tric v e h i c l e  ch arging  con v e rt er, po wer  m a na ge m e nt in  e l e c t ric  ve h i cl e cha r g i n g   i n f r a s t r u c t u re .       A .  Vimala Ju li e t  rec e iv ed  th e  B.E. d e g r ee in  ele c tron ics an d  in stru ment ation  en gin e erin g  fro m Bhar ath i ar  Un iv ersity ,  Co imb a tor e , in  19 92 ,  and   th e M . E.  and P h .D. d e grees  in   e l ec t r on ic s  a n d  in st ru m e nta t i o n  e n g i n e e r in g   fro m   An na  Un ive r sit y , Ch e n nai ,  in  1 9 9 4   a nd  2 0 0 5 ,  resp e c tiv e ly .  S h e  sta r ted  h e r car eer  as  a   Re search  En g i n e er  Train e e   a t   F CRI,  Ind i a. S h e  w a s  a Lectur er  with  a p r ivat e  e n g i n eer in g co lle g e fo r o n e  y e ar. S i nce  199 5 ,  sh e h a s b een   wi th  t h e  De p a rtm e nt  o f  E l e c t r oni c s   a n d  In st rum e nta t i o n En gine e r i n g ,  SRM  In st it ut e o f   S c ienc e  and  Te c h nolog y, Kattan kulath u r ,  wh ere  s h e  is  curr en tly  a P r ofes sor  and   t h e He ad  of  th e  de p a rtm e nt    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.