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 5 2 1 ~ 2 5 3 7   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 5 2 1 - 2 5 3 7           2521       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Desig n and  simul a tion o a elec tri c vehicle  cha rg ing  sy stem  with  ba t tery arra ng ement and  cont ro l para meters op timiza tion       Nurm ia t i P a s ra 1, 2 ,   F a iza l A r y a   Sa mm a n 1 ,   Anda ni Ac hm a d 1 Yus ra n 1     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 ,   U n i v e r si t a H a san u d d i n ,   G o w a ,   I n d o n e si a   2 El e c t r i c a l   T e c h n o l o g y   S t u d y   P r o g r a m,  F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   R e n e w a b l e   En e r g y ,   I n st i t u t   T e k n o l o g i   P LN ,   Jak a r t a ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   1 5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Au g   2 2 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  2 ,   2 0 2 5       Th e   d e v e l o p m e n o e lec tri c   v e h icle   (EV)  c h a rg i n g   tec h n o lo g y   re q u ires   e fficie n t,   re li a b le,   a n d   e c o n o m ica sy ste m to   a d d re ss   u se rs'   c o n c e rn a b o u t   b a tt e ry   d ra in .   Th is  st u d y   p re se n ts  a   sim p li fica ti o n   o EV  c h a r g e d e sig n   wit h   a n   iso late d   m o d e l   a n d   o p ti m a l   b a tt e ry   m o d e   se tt i n g .   T h e   re se a rc h   m e th o d   in teg ra tes   ste p - u p   Y - Δ   tran sfo r m e rs,  AC - DC  c o n v e rters ,   b o o s DC - DC  c o n v e rters ,   i n teg ra p r o p o rti o n a c o n tro l,   a n d   b a tt e ry   c o n fi g u ra ti o n s.  S e ries   (S -   p a ra ll e (P -   se ries   (S b a tt e ry   a rra n g e m e n p a tt e rn   to   m a x imi z e   sy ste m   p e rfo rm a n c e .   T h e   tes re su lt s   u si n g   a   1 3 0   m F   c a p a c it o r   wit h   t h e   S 4 0 - P2 - S 6   a n d   S 8 0 - P2 - S 3   a rra y   p a tt e rn s   p r o d u c e d   a n   o u t p u v o lt a g e   o 9 4 6   V,  wh il e   th e   S 1 0 0 - P2 - S 3   a rra y   p a tt e r n   a c h iev e d   a n   o u t p u v o lt a g e   o 1 , 1 8 2   V.  T h e   sy ste m   is  c a p a b le  o fa st  c h a rg i n g   with   a   ti m e   o 0 . 2   to   2   h o u rs  fo a   b a tt e ry   c a p a c it y   o f   3 0   to   1 0 0   k W h   a t   a   c h a rg in g   p o we o 5 0   t o   1 5 0   k with   a n   e fficie n c y   o u p   to   9 7 % .   Th e   c o m b in a ti o n   o t h e   u se   o a n   iso late d   m o d e o n   th e   c h a rg e a rra y   a n d   t h e   EV  b a tt e ry   se tt in g   p a tt e rn   is  p ro v e n   t o   p r o d u c e   sta b le  v o lt a g e   v a lu e wit h   m i n i m a o v e rsh o o t   lev e ls,   th u a d d r e ss in g   t h e   c o m p lex   c h a rg e r   d e sig n   c h a ll e n g e a n d   b a tt e r y   se tt in g   n e e d i n   t h e   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V   v o lt a g e   ra n g e .   K ey w o r d s :   C h ar g in g   DC - DC   b o o s t c o n v er ter   I s o lated   Patter n   b atter y   ar r a y     PI -   co n tr o l   T h r ee - p h ase     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 :   Faizal  Ar y Sam m an     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 ,   Un iv er s itas   Hasan u d d in   Po r o s   Ma lin o   Stre et   k m   6 ,   B o n to m ar an n u ,   Go wa,   So u th   Su l awe s i ,   I n d o n esia   E m ail:  f aiza las@ u n h as.a c. id       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr ic  v eh icles  ( E Vs)  h av b ec o m p r o m is in g   tr a n s p o r t atio n   s o lu tio n   in   a n   ef f o r to   r ed u ce   th e   en v ir o n m en tal  im p ac t   o f   t h t r an s p o r tatio n   s ec to r   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Acc eler atin g   th ad o p tio n   o f   E Vs  g lo b ally   ca n   b ac h iev ed   th r o u g h   g o v er n m en en er g y   p o licies  th at  f o cu s   o n   p r o v id in g   in f r astru ctu r e,   p ar ticu lar ly   f o r   E V   ch ar g in g .   E c h ar g i n g   tec h n o lo g y   h as  m ad e   s ig n if ican a d v an ce s ,   esp ec ially   in   th ar ea s   o f   elec tr o n ics  an d   co n tr o s y s tem s .   T h is   d e v elo p m en n o t   o n ly   in cr ea s es  th s p ee d   o f   th c h ar g i n g   p r o ce s s   b u also   allo ws  f o r   b etter   in teg r atio n   with   th p o wer   g r id .   No n eth eless ,   th m ain   ch allen g f o r   E u s er s   is   s till   r elate d   to   th e   co n ce r n   o f   lim ited   d r iv in g   r an g e,   esp ec ially   o n   lo n g   tr ip s   th at  r is k   r u n n i n g   o u o f   b atter y   p o wer   in   th m id d le   o f   th tr ip .   T h av ailab ilit y   o f   ch ar g i n g   f ac ilit ies  h as  b ee n   p r o v id ed   in   v a r io u s   lo ca tio n s ,   s u ch   as  h o m es,  o f f ices,  o r   s h o p p i n g   ce n ter s .   Ho wev er ,   th a v ailab ilit y   o f   f ast  ch ar g in g   f ac ilit ies  in   r est  ar ea s   is   cr u cial  to   s u p p o r t   lo n g - d is tan ce   m o b ilit y   [ 3 ] ,   s o   th d ev elo p m en o f   ef f icien t,  r eliab le ,   an d   ec o n o m ical  c h ar g i n g   tech n o lo g y   is   p r io r ity   th at  ca n n o t b e   ig n o r ed   [ 4 ] .     m ax im u m   ef f icien cy   o f   9 4 . 5 was  ac h iev ed   u s in g   a   Vie n n c o n v e r ter   with   c h ar g i n g   cu r r e n o f   3 1 . 2 5   A   at  a   m ax im u m   v o lt ag o f   8 0 0   [ 5 ] .   T h e   im p l em en tatio n   o f   n o n - is o lated   DC - DC   co n v er ter s   ac h iev ed   an   ef f icien c y   o f   9 0 - 9 5 %   [ 6 ] - [ 9 ] .   I n cr ea s ed   e f f icien cy   is   also   ac h iev ed   th r o u g h   th d ev elo p m en o f   a   f r o n t - e n d   co n v er ter   ( FEC)  wit h   6   s witch es  f o r   A C - DC   co n v er ter s ,   wh er in   8 0 s tate  o f   c h ar g ( So C )   m o d e,   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 :   2521 - 2 5 3 7   2522   r esu ltin g   in   s u p e r io r   d y n am i p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   AC   v o ltag s tab ilit y   o f   th e   b u s   [ 1 0 ] .   An o th er   im p o r tan c o n tr ib u tio n   was  th d ev elo p m en o f   d u al - ac tiv e - b r id g ( DAB)  co n v er te r   w ith   o p tim al  c o n tr o l   u s in g   tr ip le - p h ase - s h if ( T PS ) ,   wh er e   th s y s tem   is   d esig n ed   with   a n   in p u v o ltag e   o f   7 5 0   an d   a   wid o u tp u v o ltag r an g ( 2 5 - 7 5 0   V) ,   ca p ab le  o f   ac h iev i n g   m ax im u m   p o wer   ca p ac it y   o f   1 5   k W   [ 1 1 ] Me an wh ile,   th e   d ev el o p m en t   o f   m o d u lar   o n - b o a r d   ch ar g er s   ( MSOBC )   b ased   o n   s in g le - en d ed   p r im ar y - in d u cto r   co n v er ter   ( SEPI C )   an d   f u ll - b r i d g co n v er ter s   h as  r esu lted   in   s y s tem s   th at  o p er ate  in   th r ee   m o d els,  n am ely tr ac tio n ,   r eg en e r ativ e   b r ak in g ,   an d   b atter y   ch ar g in g ,   with   lo r ip p le  ch ar g in g   cu r r en ( less   th an   1 %)  [ 1 2 ] .   T h o f f - b o ar d   ch ar g in g   to p o lo g y   u s es th co m m o n   AC /D C   lin k   [ 1 3 ] .     T h d ev elo p m en o f   E ch ar g in g   tech n o lo g y   h as  r esu lted   in   v ar io u s   in n o v atio n s   in   co n v er ter   s y s tem s .   Dir ec cu r r en t   f ast  ch ar g in g   ( DC FC )   s tatio n s   o f f er   a   s h o r c h ar g i n g   s o l u tio n   d esp ite  r e q u ir in g   co m p lex   elec tr ical  cir cu its .   T h is   s y s tem   u s es  two   s tag es  o f   co n v er s io n ,   n am el y   AC - DC   co n v er ter   to   co n v er t   alter n atin g   c u r r en t   ( AC )   v o lta g to   d ir ec t   cu r r en ( DC ) ,   f u r t h er   with   DC - DC   co n v er ter   t o   ad ju s t   th v o ltag r eq u ir ed   b y   th b atter y   [ 4 ] ,   [ 1 4 ] ,   a   s in g le  ac tiv e   b r id g ( S AB )   ap p r o ac h   th at  p r o v id es  h ig h   ef f icien cy   an d   DAB  th at  ef f ec tiv ely   r ed u ce   i n r u s h   c u r r e n [ 1 5 ] .   T h e   latest  tech n o l o g ical  b r ea k th r o u g h s   h av im p r o v ed   th e   ef f icien cy   o f   th c h ar g in g   s y s tem .   T h d ev elo p m en o f   m o d u lar   o n - b o ar d   ch a r g er   ( OB C )   b ased   o n   SEPI C   co n tr o ( MSOBC )   th at  ac h iev es  p o wer   co n v er s io n   ef f icien c y   o f   u p   to   9 7 at  f u ll  lo ad   an d   1 0 0   V   b atter y   [ 1 6 ] .   I n   th h ig h - v o ltag s y s t em   asp ec t,  th 8 0 0   s y s tem   allo ws  ch ar g in g   o f   u p   to   4 0 0   k W   with   DC   ch ar g in g   ca b le  th at  is   6 0 s m aller ,   wh ile  th 4 0 0   s y s tem ,   alth o u g h   it  lim its   ch ar g in g   t o   2 0 0   k W ,   r esu lts   in   th o p tim u m   ef f icien cy   o f   its   in v er ter   [ 1 7 ] .   Fo r   s tan d ar d izati o n ,   th ch a r g in g   p o wer   lev el  h as b ee n   s et  in   th r ee   lev els:   lev el  1   to   1 . 9   k W ; le v el  2   u p   t o   1 9 . 2   k W ; a n d   lev el  3   ab o v 5 0   k W   [ 8 ] ,   [ 1 8 ] .   I n   h ig h   ch ar g in g   a p p licatio n s   ab o v 5 0   k W ,   it  is   p o s s ib le  to   u s th co n s tan cu r r en ( C C )   -   co n s tan v o ltag ( C V)   co n tr o m o d el  with   two - s tag ap p r o ac h :   c o n s tan cu r r e n ch ar g in g   u n til   it  r ea ch es  ce r tain   v o ltag e,   f o llo wed   b y   th co n s tan v o ltag e   m ain ten an ce   s tag u s in g   th e   DC - DC   H - b r id g e   co n v er ter   to p o lo g y   [ 1 9 ] - [ 2 3 ] .   T h is   ch a r g in g   m ee t s   th lev el  3   ch a r g in g   s tan d ar d ,   wh er t h ch ar g in g   s tatio n   ca n   b p lace d   in   t h r est  ar ea .   R esear ch   to   m ain tain   co n s tan v o ltag e,   with   th u s o f   g r id - tied   7 - lev el  3 - ce ll   H - B r id g ca s ca d co n v er ter s   ( C HB )   [ 2 1 ] .   I n   te r m s   o f   v alid atio n   a n d   o p tim izatio n ,   v ar i o u s   test s   h av b ee n   ca r r ied   o u o n   v ar io u s   ty p es  o f   lith iu m - io n   ( L i - i o n )   b atter ies,  s h o win g   in cr ea s ed   ch ar g in g   ef f icien cy   u s in g   th C C - C m eth o d   [ 2 4 ] .   T h o b tain ed   r esu lts   s h o th at  th L i - io n   b atter y   ca n   b s u c ce s s f u lly   ch ar g ed   with o u r ed u cin g   its   life   cy cle.   T h s y s tem   u s es  b atter y   c o n f ig u r atio n   with   2 2   p ar allel  ar r ay s ,   wh er ea c h   m o d u le   h as  1 0 0   ce lls   ar r a n g ed   i n   s er ies  [ 1 9 ] .   I n   th co n tr o m eth o d ,   th ab il ity   to   co n tr o th DC - DC   b o o s co n v er ter   is   also   h ig h ly   d eter m in ed   b y   th ch o ice  o f   c o n tr o ller .   I n   s o m s tu d ies,  th e   u s e   o f   in teg r al   p r o p o r tio n al  ( PI)   c o n tr o l ,   th e   v o ltag is   s tab le   at   th r ef er en ce   7 5 0   b y   Awa et  a l .   [ 2 5 ] .   T h r esu lts   o f   Mo ei n an d   W an g   [ 2 1 ]   r esear ch   in teg r ated   p h o to v o ltaic  ( PV)   p a n els  an d   g r id s   to   p r o d u ce   a   v o ltag e   o f   4 1 5   V,   a n d   Hasy im   et  a l .    [ 2 6 ]   s u cc ee d ed   i n   r ed u cin g   r eso n an ce   an d   im p r o v in g   s y s tem   s tab ilit y   in   b att er y   c u r r en t   r eg u latio n .   E f f ec t iv en ess   o f   co n tr o l   s y s tem   with   p r o p o r tio n al  in t eg r al  d er iv ativ ( PID )   with   PV  m o d u le  in p u v o ltag 3   W   1 2   an d   o u tp u v o ltag 1 0 0   W   1 2   [ 2 7 ] .   On   th g ain   s ch ed u lin g   co n tr o l,   PI  ( PI - GS)   p r o d u ce s   an   o u tp u v o ltag o f   1 2   V   with   th in p u v o ltag f lu ctu at in g   b etwe en   9   to   2 2   [ 2 8 ] .   R esear ch   o n   th d ev elo p m en o f   PI  co n tr o with   a   co m b in atio n   o f   co n tr o d ev el o p m en o n   f u zz y - PI  co n tr o ller s ,   im p r o v in g   s y s tem   ef f icien cy   an d   p er f o r m a n ce   [ 6 ] ,   [ 2 9 ] .   I m p lem en tatio n   o f   PI  co n tr o l   o n   m ax im u m   p o w er   p o i n tr ac k in g   ( MPPT)   [ 3 0 ] .   An   in ter leav e d   p ar tial  p o wer   co n v er ter   ( PP C )   is   u s ed   at  th DC - DC   co n v er s io n   s tag e,   p r o ce s s in g   ap p r o x i m ately   3 6 o f   t h e   p o wer   o u tp u r a n g with   an   i n cr ea s in   co n v er s io n   ef f icien cy   f r o m   9 5 . 1 to   9 8 . 3 [ 3 1 ] .   I n   ad d itio n ,   th e   im p lem en tatio n   o f   p ar ac o n s is ten lo g ic - b ased   PI   co n tr o ( PL - PI)   h as  r esu lted   i n   s u p er io r   d y n am ic   p er f o r m an ce   with   s m aller   ca p ac ito r   r eq u ir em en ts   [ 3 2 ] .   I n   th co n tr o asp ec t,  th i n er t ial  v ir tu al  co n tr o s tr ateg y   b ased   o n   th f r ac tio n al  o r d er   im p ed a n ce   m o d el  ( F OPI D)   h as  d em o n s tr ated   t h ab ilit y   to   p r o v id a   tim r esp o n s o f   0 . 0 2 5   s   with   m ax im u m   DC   v o ltag d e v ia tio n   o f   5 [ 3 3 ] .   Fre itas   et  a l .   [ 3 4 ]   an d   Gaji ć   et  a l .    [ 3 5 ]   ar g u th at  p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   s ig n if ican tly   im p r o v es  th p er f o r m a n ce   o f   th alg o r ith m   o n   m o s o f   th e   f u n ctio n s   test e d ,   in   ter m s   o f   im p r o v in g   its   ef f ec tiv en ess   an d   ef f icien c y .   St u d y   in teg r ates  d ee p   d eter m in is tic  p o licy   g r a d ien ( DDPG)   with   PS O,   o p tim izin g   DDPG  ac to r   n etwo r k   p ar a m eter s ,   p r o v id in g   a   r o b u s in itial  p o licy .   DDPG  th en   r ef in es  th ese  p ar am eter s   b y   in ter ac tin g   with   th en e r g y   s y s tem ,   m ak in g   d ec is io n s   ab o u t b atter y   s ch ed u lin g   an d   g r id   u s ag to   m a x im ize  co s t r ewa r d s   [ 3 6 ] .   I n   th is   r esear ch ,   th er ar th r ee   m ain   p r o b lem s .   First,  h o to   m in im ize  th ch ar g i n g   cir cu it  o n   an   E V,   s o   th at  th cir cu it  is   n o m o r co m p licated .   Seco n d ,   h o d o es  th b atter y   ar r an g em e n wo r k   to   d eter m in e   th ch ar g in g   o u tp u v o ltag o f   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V.   T h ir d ,   h o to   s et  th PI  co n tr o o n   th DC - DC   b o o s co n v er ter ,   s o   th at   th o u tp u f r o m   c h ar g i n g   is   s tab le  with i n   th v o ltag e   v alu r an g e   o f   8 0 0   t o   1 , 1 0 0 .   T h p u r p o s o f   th is   r esear ch   is   to   p r o v id s o lu tio n s   in   th r ee   im p o r tan t a s p ec ts .   First,  d esig n   th r ee - p h ase  ch ar g in g   cir cu it,  wh ich   is   m in im al  i n   c ir cu its   with   is o lated   m o d els  t o   p r o d u ce   a n   o u tp u v o ltag o f   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V.   Seco n d ,   th p atter n   o f   th ar r an g em en o f   th E b atter y   w ith   v o ltag o f   ar o u n d   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V,   s o   th at  it  ca n   b c h ar g e d   ac co r d in g   to   t h ch ar g in g   o u tp u v o ltag e .   T h ir d ,   u s in g   PI  c o n tr o with   ex p er im en tal  tu n i n g   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       Desig n   a n d   s imu la tio n   o a n   e lectric v eh icle  ch a r g in g   s ystem  w ith   b a tter a r r a n g eme n t …   ( N u r mia ti P a s r a )   2523   m eth o d   an d   tu n in g   alg o r ith m   with   PS m eth o d   f o r   d eter m in atio n   o f   o p tim al  K p   an d   K i   v alu es  o n   DC - DC   b o o s co n v er ter s   to   p r o d u ce   r esp o n s iv e   s y s tem   with   s tab le  o u tp u v o ltag e   tar g ets  an d   n o   s ig n if ican t   o v er s h o o t.  Fr o m   tech n ical  d ep th   asp ec t,  th is   s tu d y   im p lem en ts   m u ltid is cip lin ar y   ap p r o ac h   th at  in clu d es a n   in - d ep th   an aly s is   o f   v ar io u s   asp ec ts   o f   th e   ch a r g in g   s y s tem .   Star ted   with   th e   d esig n   o f   a   co m p r eh en s iv e   elec tr o n ic  cir cu it,  th im p lem en tatio n   o f   th co n t r o s y s tem   with   th PI  co n tr o ller ,   an d   th en   th er m al  an d   elec tr o m ag n etic  an al y s is   o n   th Y - ∆  tr an s f o r m e r .   Fu r t h er m o r e,   co m p r eh e n s iv s im u latio n   u s in g   PS I with   L i - io n   b atter y   m o d el,   as  we ll  as  th s y s tem 's  ab ilit y   to   ac co m m o d ate  v ar io u s   b atter y   co n f ig u r atio n s   with   d if f er en t   to tal  ce lls .   I n   its   d ev elo p m e n t,  th is   r esear c h   m ad an   im p o r tan co n tr ib u tio n .   T h is   r esear c h   co n tr ib u tes  to   th d e v elo p m e n o f   s im p ler   b u ef f ec tiv ch ar g in g   d esig n s ,   wh ich   h av th p o ten tial  to   lo wer   p r o d u ctio n   co s ts   an d   im p r o v s y s tem   ef f icien cy .   T h u s o f   is o lated   m o d els  with   is o lated   tr an s f o r m e r   p lace m en af ter   th n etwo r k   p r o v id es  s ig n if ican a d v an ta g es  b y   elim in atin g   m ag n etic  co m p o n en ts   th at  ca n   ca u s p o wer   lo s s .   T h e   r esu ltin g   in n o v atio n s   in cl u d th e   s im p lific atio n   o f   elec tr o n ics  wi th   r ed u ctio n   in   th e   n u m b er   o f   co m p o n e n ts   u s ed   an d   co n tr o s y s tem s .   T h is   d esig n   im p r o v es  m ai n ten an c an d   o f f e r s   b etter   f lex ib ilit y   an d   p o r tab ilit y .   T h u s ,   th d ev elo p ed   s y s tem   o f f e r s   v iab le  s o lu tio n   f o r   th d e v elo p m en o f   m o r e   ef f icien an d   ec o n o m ical   E V   ch ar g i n g   in f r astru ctu r e,   esp ec ially   f o r   p lace m e n in   v eh icle  r est  ar ea s   th at   g en er ate  n o v elty .   T h is   r esear ch   r esu lted   in   n ew  m eth o d   f o r   in n o v atio n   in   c o m p ilin g   b atter y   m o d els  in   E Vs.  T h is   m eth o d   is   s p ec if ically   d esig n ed   f o r   th r ee - p h ase  in p u ts   an d   is   ca p ab le  o f   ac c o m m o d atin g   b atter y   ch ar g in g   with   b atter y   v o ltag e   in   th v o ltag r an g o f   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V.   T h is   in n o v atio n   is   f u r th er   n am ed   E V   b atter y   ar r a n g em en p atter n   m o d el  m eth o d   with   m in im u m   c o m p o n en ts   in   th E c h ar g in g   cir cu it .       2.   M E T H O D   T h e   c h a r g i n g   c i r c u it   w as   d es i g n e d   i n   a   t h r e e - p h as e   ci r c u i t   u s in g   P S I M   2 2   s o f t wa r e   i n   s i m u la t i o n   w it h   a n   i s o l at e d   m o d e l .   T h e   p r o p o s e d   c h a r g i n g   a r r a y   d e s i g n   c o n s is ts   o f   a   t h r e e - p h a s e   n et w o r k ,   t r a n s f o r m e r s ,   AC - DC   c o n v e r t e r s ,   DC - DC   b o o s t   c o n v e r t e r s ,   b at t e r i es ,   a n d   P I   c o n t r o ls .   A ls o ,   t h v a l u e s   o f   t h e   r e f e r en c e   v o l t a g e   a n d   t h s e n s o r   v o l ta g e .   T h e   s e l e ct i o n   o f   t h e   i s o l a t e d   t o p o l o g y   i s   b as ed   o n   t h e   e f f i c i e n c y   a n d   c o m p le x i t y   a n a l y s i s   o f   t h c i r c u i t   s e r v i n g   as   t h c h a r g i n g   c e n t e r   a n d   o f f - b o a r d   t r a c ti o n   s y s te m   o f   t h e   E V ,   w h ic h   p r o v i d e s   h i g h   e f f i c i e n c y   ( 9 0   t o   9 5 % )   w i t h   m i n i m a l   c o m p l e x i t y .   T h e   s w i tc h i n g   l o g i c   i m p l e m e n t e d   u s es   p u l s e   w i d t h   m o d u l a t i o n   ( P W M )   w i t h   a   d e a d - t i m e   o f   1   μ s   t o   p r e v e n t   s h o o t - t h r o u g h ,   w i t h   a   g a t e   d r i v e r   t h a t   s e t s   t h e   t i m i n g   o f   t h e   s w it c h i n g   b a s e d   o n   t h e   d u t y   c y c l e   c a l c u l a t e d   b y   t h e   P I   c o n t r o l .   O p t i m iz a t i o n   c r i t e r i a   i n cl u d e   S o C   b a l a n c i n g   t o   e n s u r e   e v e n   l o a d   d i s t r i b u ti o n   i n   t h e   b a tt e r y   a r r a y ,   t h e r m a l   l i m i ts   w it h   a   m a x i m u m   o p e r a t i n g   t e m p e r a t u r e   o f   6 0   ° C ,   a n d   a   m i n i m u m   s y s te m   e f f i c i e n c y   o f   9 0 % .   T h s e l e ct i o n   o f   t h e   P I   c o n t r o l   i s   b a s e d   o n   s t a b i li t y   a n a l y s is   a n d   d y n a m i c   r e s p o n s e ,   w h e r e   t h e   P I   c o n t r o ll e r   p r o v i d es   m i n i m al   o v e r s h o o t   ( < 5 % )   wi th   a   f a s t - s e t tl i n g   t i m e   ( < 0 . 1   s ) .     2 . 1 .    Sy s t e m   re s ea rc h a nd   des ig n pro ce s s   T h u s o f   PS I s o f twar v er s io n   2 2 ,   wh er PS I allo ws  s im u latio n s   to   b ca r r ied   o u f aster   an d   s im p ly   in   d r awin g   an d   s im u latio n .   Use o f   q u a n titativ d ata  o b tain ed   f r o m   th s im u latio n   r e s u lts .   T h co m p u te   s etu p   in clu d es  co m p r e h en s iv s im u latio n   p latf o r m   an d   o p tim izatio n   p ar am eter s .   P SIM   2 2   s im u latio n   p latf o r m   with   v ar ia b le - s tep   s o lv er   with   er r o r   to le r an ce   o f   1 e - 6   an d   m a x im u m   s tep   s ize  o f   1 e - 5 s   to   en s u r h i g h   s im u latio n   ac cu r ac y .   T h co n v er g e n ce   cr iter ia  f o r   th PS alg o r ith m   ar s et  with   a   m ax im u m   o f   1 0 0   iter atio n s ,   an   er r o r   to ler a n ce   o f   1 e - 4 ,   a n d   p ar ticle  p o p u latio n   o f   5 0   to   en s u r e   o p tim al  co n v e r g en ce .   Simu latio n   p ar am eter s   in clu d 2 0 0 - s ec o n d   s im u latio n   tim with   1 e - 6 s   s tep   tim e,   m in im u m   m em o r y   o f     6   GB ,   an d   p ar allel  p r o ce s s in g   to   s p ee d   u p   co m p u tin g .   Nu m er ical  v alid atio n   is   ca r r ied   o u t   b y   co m p ar in g   th e   r esu lts   o f   th s im u latio n   with   m ath em atica l a n aly s is .   T h e   c h a r g i n g   c o n f i g u r a t i o n   i s   d e s i g n e d   u s i n g   a   t h r e e - p h a s e   s o u r c e   o f   t h e   p o w e r   g r i d .   T h i s   s t e p - by - s t e p   p r o c e s s   i n   t h e   p la n n i n g   o f   t h e   s y s te m   is   a   c r u ci a l   s t a g i n   t h d e s i g n   o f   t h c h a r g i n g   c i r c u it .   F i g u r e   1   s h o w s   t h p r o p o s e d   c h a r g i n g   c i r c u i t   d i a g r a m   b l o c k .   T h e   p r o c e s s   i s   v is u al i z e d   b y   t h e   c i r c u it   t h r o u g h   t h f o l l o w i n g   s te p s   :   i t h e   i n p u t   s o u r c e   u s i n g   a   t h r e e - p h a s e   p o w e r   g r i d   ( V in ) ,   ii )   a   s t e p   u p   t r a n s f o r m e r ,   iii )   t h e   c h a r g i n g   c i r c u i t   c o n s i s ts   o f   a n   AC - DC   c o n v e r t e r   w it h   t h e   u s o f   a   b r i d g e   d i o d e ,   t h e   d ete r m i n a t i o n   o f   t h e   t y p e   o f   c a p a ci t o r   as   a   f i l t e r   [ 1 4 ] ,   iv )   a   D C - DC   b o o s t   c o n v e r t e r   c i r c u i t   wi t h   t h e   u s e   o f   M OS FE T s   [ 1 4 ] ,   a n d   v )   d e t e r m i n a t i o n   o f   t h e   n u m b e r   o f   b a t t e r i es .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   d e te r m i n a t i o n   o f   t h e   v a l u e ,   n a m e ly :   i )   t h e   v a l u e   o f   t h e   i n d u c t o r   ( L ) ,   C   i n p u t   ( C in ) ,   C   o u p u t   ( C o ut ) ,   a n d   t h t y p o f   d i o d e ,   ii )   t h e   d et e r m i n a ti o n   o f   th e   s wi t c h i n g   v al u e   o f   t h e   s e n s o r   v o l t a g e   a n d   t h r e f e r e n c e   v o l t a g e ,   i ii )   t h e   c o n t r o l   p a r a m e t e r s ,   wi t h   t h e   d e t e r m in a t i o n   o f   t h e   K p   a n d   K i   v al u e s   f o r   s y s te m   c o n t r o l ,   a n d   iv )   t h e   d e t e r m i n at i o n   o f   th e   u p p e r   a n d   l o w e r   l i m i t s ,   t h d e t e r m i n a t i o n   o f   t h e   c o m p a r at o r   v o l t a g e   a n d   t h d r i v e r   v o l t a g e .   T h i s   c h a r g i n g   m o d i f i c a t i o n   p l a n n i n g   p r o c e s s   i s   e s s e n t ia l   t o   e n s u r e   t h a t   t h e   E V   c h a r g i n g   s y s t e m   c a n   o p e r a t e   e f f i c i e n tl y   a n d   m ee t   t h n e e d s   o f   u s e r s .   De t e r m i n a t i o n   o f   c o m p o n e n t   v a l u es   a t   L ,   C in ,   C out ,   r e f e r e n ce   v o l t a g e   ( V ref )   v a l u es ,   a n d   s e n s o r   v o l t a g e   m u l t i p l i e r s .   T h e   p o s i ti o n   o f   t h e   C in   o n   t h e   c a p a c i to r   a f t e r   t h e   A C - DC   c o n v e r t e r   a n d   t h e   C o ut   o n   t h e   c a p a c i t o r   a f t e r   t h e   D C - D C   b o o s t   c o n v e r t e r .   D e t e r m i n a t i o n   o f   C in   v a l u es   o f   8 0   m a n d   C ou t   v al u e s   v a r i e d   4 0   m F ,   7 0   m F ,   1 0 0   m F ,   a n d   1 3 0   m F.   F u r t h e r m o r e ,   w i t h   t h e   d et e r m i n a t i o n   o f   t h e   V ref   v a l u e   a n d   t h e   s e n s o r   v o l ta g e   m u l t i p l i e r .   D e t e r m i n a t i o n   o f   K p   an d   K v a l u e s   b y   u s i n g   2   m e t h o d s :   t h e x p e r i m e n t al   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 :   2521 - 2 5 3 7   2524   t u n i n g   m e t h o d   a n d   t h u s o f   t h e   P SO   a l g o r it h m   m e t h o d .   F i n a l l y ,   t h e   d et e r m i n a ti o n   o f   t h e   t y p e   o f   s te p - up  t r a n s f o r m e r   a n d   t h e   c o m p a r is o n   o f   t h e   n u m b e r   o f   p r i m a r y   a n d   s e c o n d a r y   w i n d i n g s .             Fig u r 1 .   Pro p o s ed   c h ar g in g   c ir cu it d iag r am         2 . 2 .     DC - DC  bo o s t   c o nv er t er   T h wo r k in g   m o d es  o f   t h b o o s co n v er ter   a r th ON  s witch   m o d an d   th s witch   OFF  m o d e.   W h en   th s witch   i s   ON,   th g ate  is   in   ac t iv m o d e,   th cu r r en f lo ws  th r o u g h   th in d u cto r ,   an d   th in d u ct o r   s to r es  s o m o f   th e n er g y   an d   g en er ates  m ag n etic  f ield .   W h er ea s   wh en   th s witch   is   OFF,  th g ate  is   in ac tiv an d   th e   cu r r en t   p ass es  th r o u g h   th i n d u cto r ,   d io d e,   ca p ac ito r ,   an d   l o ad ,   th u s   r esu ltin g   in   th r elea s e   o f   th e   in d u ct o r ' s   m ag n etic  f iel d   an d   m ain tain in g   th e   f lo w   o f   cu r r e n to   th lo a d   [ 8 ] W h en   th s witch   is   ON,   th eq u atio n   is   o b tain ed        =   0   ( 1 )     a n d   wh en   t h OFF s witch   o f   th eq u atio n   is :         =     ( 2 )       =    +       ( = 0 )  0       ( 3 )     W h er th v alu f o r   ( 1 )   is   an d   th v alu f o r   ( 2 )   is     = L    = L     ta k in in to   ac co u n th av er ag e   ca p ac ito r   cu r r en t d u r in g   th ti m o f   I o ,   s o   th at  th e   f o llo win g   v alu es L   an d   C   ar o b tain e d :       =   ( 1 )            ( 4 )       =                ( 5 )     a n d   th am o u n o f   d u ty   cy cle  ca n   b ca lcu lated   as  ( 6 ) .       = 1        ( 6 )     T h e   s e l e c ti o n   o f   D C - D C   b o o s t   c o n v e r t e r s   i s   b a s e d   o n   a n   a n a l y s is   o f   e f f i c i e n c y ,   c i r c u i t   c o m p le x i t y ,   a n d   v o l t a g e   r e g u l a ti o n   c a p a b il i t y .   A n a l y s is   s h o ws   t h at   b o o s c o n v e r t e r s   p r o v i d e   9 0   t o   9 5 e f f ic i e n c y   wi t h   m i n i m a c i r c u i t   c o m p l e x it y ,   c o m p a r e d   to   o t h e r   t o p o l o g i e s   s u c h   as   b u c k - b o o s t   o r   f l y b a c k   c o n v e r t e r s   [ 6 ] ,   [ 8 ] ,   [ 1 5 ] .       2 . 3   I nte g ra pro po r t io na l c o ntr o l   T h s tr u ctu r o f   t h PI  co n t r o ller   co n s is ts   o f   two   co n tr o g ain s ,   n am ely   p r o p o r tio n al   ( K p )   an d   in teg r al  ( K i ) .   B o th   c o n tr o ller   g ain s   ar a d d ed   to   p r o d u ce   a   u ( t)   co n tr o l   s ig n al.   I n   th e   tim e   d o m ain ,   th e   o u t p u o f   th PI  co n tr o l c a n   b e x p r es s ed   as  ( 7 )   [ 3 7 ] .     ( t ) =   . e ( t ) +   . e ( t ) dt     ( ) =     [ ( ) + 1 .  1 0 ]   ( 7 )   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       Desig n   a n d   s imu la tio n   o a n   e lectric v eh icle  ch a r g in g   s ystem  w ith   b a tter a r r a n g eme n t …   ( N u r mia ti P a s r a )   2525   I n   th is   r esear ch ,   in   ( 7 )   is   ch an g ed   to   a   d is cr ete  eq u atio n   b y   d ef in in g   th e   eq u atio n   in   ter m s   o f   tim s o   th at  t h e   tim it  tak es  f o r   t h c o n tr o ller   o u tp u t   to   c h an g e ,   at   in ter v als o f   tim e   ch an g th at   ar e   co n s id er ed   s m all  ( d t ) .   T h e   eq u atio n   is   s tated   as  ( 8)       =  ( )  + . ( )     ( 8 )     T h in ter v al  ( d t )   is   ex p r ess ed   in   ter m s   o f   th s am p lin g   tim T s ,   s o   th at  th o u tp u s ize  an d   er r o r   in   th f o r m   o f   ch an g es,  in   ea c h   s am p lin g   p r o ce s s ,   ca n   b k n o w n .   T h e   eq u at io n   is   s tated   as  ( 9 ) :     = + .     ( 9 )     wh er u ( t)   co n tr o s ig n al,   e( t)   er r o r   s ig n al,   K p   p r o p o r tio n al  g ain ,   K in teg r al  g ain   ( K p /T i ) ,   an d     T i   in teg r al  tim co n s tan t.  I n   ( 7 )   is   u s ed   to   d esig n   m o d el  o f   th PI  o p e r ato r .         2 . 4 .     P a rt icle  s wa rm   o ptim iz a t io n a lg o ri t hm   PS i s   an   alg o r ith m   th at  is   in d ep en d e n o f   th p r o b lem it  ca n   b u s ed   in   v ar iety   o f   ap p licatio n s ,   wh ich   in   th is   alg o r ith m ,   is   an   ev alu atio n   o f   th f itn ess   o f   ea ch   s o lu tio n   ca n d id ate  ( an d   p o s s ib ly   also   s et  o f   co n s tr ain ts   o f   th p r o b lem )   [ 3 4 ] .   On o f   th s war m - b ased   o p tim izatio n   tech n iq u es  in s p ir ed   b y   n atu r e,   it  is   f lex ib le  an d   ea s y   to   im p lem en [ 3 8 ] .   T h alg o r ith m   is   in s p ir ed   b y   th e   s o cial  an d   b io l o g ica b eh av i o r   o f   f lo ck s   o f   b ir d s   lo o k in g   f o r   f o o d   s o u r ce s .   I n d iv i d u als  ar r ef e r r e d   to   as  p ar ticles  an d   f ly   ac r o s s   s ea r ch   s p ac es  in   s ea r ch   o f   th b est g lo b al  p o s itio n s   th at  m in im ize  ( o r   m ax i m ize)   th g iv e n   p r o b lem   [ 3 4 ] .     I n   th is   alg o r ith m ,   s p ee d   r eg u l atio n   is   co n s id er ed   k e y   f ea t u r e,   as  it  is   th m ai n   m ec h a n i s m   u s ed   to   m o v th p o s itio n   o f   p ar ticles  in   s ea r ch   o f   o p tim al  s o lu tio n s   in   th s ea r ch   s p ac e.   E b er h ar u s es  th m ax im u m   v alu o f   s p ee d   an d   d is cu s s es   th r esu lts   f o r   d if f er en v elo city   v alu es.  T h s p ee d   o f   th e   k   p ar ticles  in   th e   s war m   in   iter atio n   ( i   1 ) ,   ac c o r d in g   to   ( 1 0 )   [ 3 4 ] ,   [ 3 8 ] .     ( + 1 ) =   ( )   +   1 1 (  , ( ) ) +   2 2 (  ,   ( ) )   ( 1 0 )     T h p o s itio n   o f   ea ch   k   p ar ticle ,   at  ea ch   iter atio n   ( i   1 ) ,   v ar ie s   ac co r d in g   t o   ( 1 1 ) :     ( + 1 ) =   ( ) +   ( + 1 )     ( 1 1 )     wh er e:  V k ( i   1 )   th s p ee d   o f   th k   p a r ticle    in   th iter atio n   ( i   1 ) ,   X ( i )   th p o s itio n   o f   th k   p ar ticle  in   iter atio n   to - i ,   T h b est  p o s i tio n   o f   th in d iv i d u al  o f   th k   p ar ticle  in   iter atio n   to - i g best,   i   th g lo b al   b est  p o s itio n   o f   a n y   p ar ticle  i n   iter atio n   to - i c 1   an d   c 2   T h r ea ac ce ler atio n   co ef f icien th at  co n tr o ls   h o w   m u ch   th g lo b al  b est  p o s itio n   an d   in d iv id u al  s h o u ld   af f e ct  th p ar ticle  v elo city   as  well  as  r 1   an d   r 2   A   r an d o m   n u m b er   th at  is   u n if o r m ly   d is tr ib u ted   in   r an g [ 0 , 1 ]   an d   X k   ( 1 )   is   th p o s itio n   o f   th k   p ar ticle  in   th iter atio n   ( i   1 ) .   T h DC - DC   b o o s co n v er ter   with   o p tim ized   PI  co n tr o u s i n g   PS ac ts   as  p o wer   co n d itio n in g   u n it  th at  r eg u lates  th f l o o f   e n er g y   f r o m   th e   p o wer   g r id   t o   th e   E b atter y .   T h is   co n v er ter   c an   b e   im p lem e n ted   as  an   o f f - b o a r d   ch ar g er   as  well  as  tr ac tio n   s y s tem   in ter f ac to   s u p p o r th p er f o r m a n ce   o f   th d r iv m o to r .   T h o u tp u t   v o ltag e   is   in   th e   r a n g o f   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V,   s o   it  c an   b e   u s ed   d ir ec tly   to   d r iv e   in d u ctio n   m o to r s   an d   s y n ch r o n o u s   m o t o r s   in   E Vs.  Du ty   cy cle  r eg u latio n   b y   PI  co n tr o l k ee p s   v o ltag r e g u latio n   s tab le  with   m in im al  o v er s h o o t,  s o   th at  th q u ality   o f   s u p p ly   to   th b atter y   an d   tr ac tio n   in v er ter   is   m ain tain ed .   T h is   in teg r atio n   im p r o v es  th ef f icien cy   o f   p o wer   d eliv er y   an d   d y n am ic  r es p o n s o f   th s y s tem ,   an d   is   co m p atib le  with   th e   is o lated   th r ee - p h ase  ar c h itectu r u s ed .           2 . 5 .     T he  pro ce s s   o f   det er m i nin g   t he  wind i ng s   o n t he  t ra ns f o rm er   Dete r m in atio n   o f   th ty p o f   tr an s f o r m er   m o d el  Y - ∆  with   th r ee - p h ase  p o wer   g r id   v o ltag e   s o u r ce   o f   3 8 0 /4 0 0   V   as  th e   p r im ar y   v o l tag ( V p )   an d   r aisi n g   th e   v o lt ag to   6 0 0   V   as  th e   s ec o n d ar y   v o ltag ( V s ) .   T h e   u s o f   Y - ∆  tr an s f o r m er s   as  v o ltag [ 1 0 ] .   T h d eter m in atio n   o f   th tr an s f o r m e r   p ar am ete r   v alu is   b ased   o n   th tr an s f o r m er   p ar am ete r s   f r o m   th e   tr an s f o r m er ' s   PS I d ata  s h ee t.  T h ese  v alu es   ar e:  p r i m ar y   r esis tan ce   ( R p 0 . 0 0 1   o h m ,   s ec o n d ar y   r esis tan ce   ( R s )   0 . 0 0 1   o h m ,   p r im ar y   in d u ctan ce   ( L p )   0 . 0 0 0 0 1   H,   s ec o n d ar y   in d u ctan ce   (L s )   0 . 0 0 0 0 1   H,   an d   m a g n eti in d u ctan ce   ( L m )   0 . 5   H.   C o m p ar is o n   o f   p r im a r y   win d i n g   ( N p )   an d   s ec o n d ar y   win d in g   ( N s ) ,   u s in g   ( 1 2 ) .         =     (1 2 )     Fo r   th v alu e   o f   V p   3 9 0   an d   th v alu o f   V =   6 0 0   V,   ass u m in g   th v alu e   o f   N p   =   1 , 0 0 0   win d in g s ,   th e n   th v alu o f   N s   is   o b tain ed   b ased   o n   ( 1 2 ) ,   f o llo win g :   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 :   2521 - 2 5 3 7   2526     =     . =   600 3 9 0   . 1000 = 1 , 538   win d in g s     B y   u s in g   th ese  ca lcu latio n s ,   th e   win d in g   r atio   is   N p   : N s   1   : 1 . 5 4 .   T h s elec tio n   o f   Y - Δ   tr an s f o r m er s   is   b ased   o n   th e   an aly s is   o f   th ef f icien cy   a n d   ca p ac ities   o f   g alv an ic  in s u latio n .   T h Y - Δ   tr an s f o r m er   p r o v id es  9 5 - 9 8 ef f icien cy   with   g o o d   i n s u latio n   ca p ab ilit y   an d   ev en   lo ad   d is tr ib u tio n   in   all  th r ee   p h ases   [ 1 0 ] ,   [ 2 1 ] .   T h r o le  o f   p o wer   elec tr o n ics  in   th is   s tu d y   in clu d es  m o d elin g ,   n am ely ,   m o d elin g   co n v er ter   d y n a m ics  u s in g   s tate - s p ac eq u atio n s   f o r   DC - DC   b o o s co n v er ter s   d er iv ed   f r o m   th a n aly s is   o f   t h o p e r atin g   m o d es  o f   th ON   an d   OFF  s witch es,  allo win g   f o r   ac cu r ate  s tab ilit y   an d   tr an s ien t r esp o n s an aly s is .   T h u s o f   co n tr o l a lg o r ith m   u s es a   PI  co n tr o ller   with   p ar am eter s   o p tim ized   u s in g   PS O,   wh er t h is   co n tr o r eg u lates  th PW d u t y   cy cle  b ased   o n   v o ltag er r o r   to   r ea ch   t h d esire d   s etp o in t w ith   o p tim al  s tab ilit y .   W ith   m o d elin g   f r o m   g r id   in p u t ( 3 8 0 /4 0 0   V)   th r o u g h   Y - Δ   tr an s f o r m er   ( 6 0 0   V) ,   AC - DC   co n v er ter ,   DC - DC   b o o s t c o n v er ter ,   to   b atter y   o u t p u t ( 8 0 0   t o   1 , 1 0 0   V) .     2 . 6 .    B a t t er y   m o delin g   pro ce s s   Li - io n   b atter ies  ar u s ed   in   s im u latio n s   p r o v i d ed   b y   PS I M.   Dete r m in atio n   o f   th b atter y   a r r ay   m o d el  is   n ee d ed   to   d eter m in e   th t o tal  v o ltag e   o f   th e   b atter y   an d   t h p o wer   to   b e   g en e r ated .   T h d eter m in atio n   o f   th n u m b e r   o f   b atter ies  to   b u s ed   is   ca r r ied   o u b y   p er f o r m in g   s er ies  ar r an g em en p atte r n ,   s tar tin g   f r o m   1 0   b atter ies  to   2 4 0   b atter ies.  T h e   r esu lts   o b tain ed   ar in   t h f o r m   o f   b atter y   v o ltag as  lo ad   v o ltag an d   b atter y   cu r r en as  lo ad   cu r r e n t.  T h in cr ea s in g   n u m b e r   o f   b atter ies  r esu lts   in   g r ea ter   v o ltag an d   s m aller   cu r r en t.  So ,   it  is   n ec e s s ar y   to   u s p ar allel  ar r an g em en p atter n   to   in cr ea s th cu r r en t.  T h b a tter y   ar r an g em e n ts   p r o p o s ed   in   p atter n   I   a r S4 0 ,   S8 0 ,   an d   S1 0 0 ,   wh er is   s er ial  ar r ay ,   S4 0   is   4 0   b atter ies   ar r an g ed   i n   s er ies,   S8 0   is   8 0   b atter ies  ar r an g ed   in   s er ies,  an d   S1 0 0   is   1 0 0   b atter ies  ar r an g ed   in   s er ies.  Fu r t h er m o r e ,   p atter n   I I   with   th ar r an g em en t o f   S4 0 - P2 ,   S8 0 - P2 ,   a n d   S1 0 0 - P2 ,   w h er is   p ar allel,   S4 0 - P2   is   th e   ar r an g e m en o f   S4 0   ar r an g e d   in   2   p ar allels,  S8 0 - P 2   is   ar r a n g ed   in   2   p ar allels,  a n d   S1 0 0 - P2   is   ar r a n g ed   in   2   p ar allels.  B y   s ettin g   th n u m b er   o f   b atter ies in   th b atter y   p ar a m eter s   in   PS I M.   T h s ettin g s   in   th n o   o f   ce lls   in   s er ies  an d   n o   o f   ce lls   in   p ar allel  s ec tio n s ,   ac co r d in g   to   t h b atter y   p atter n   m o d el.   T h b atter y   v o l tag f o r   f u ll  b atter y   v o ltag co n d itio n s   is   4 . 2   V,   an d   th n o m in al  v o ltag is   3 . 6   V,   as  well  as  o th er   p ar am eter s ,   ac co r d in g   to   t h b atter y   p ar am eter s   in   PS I M.   T h d ata  in   T ab le  1   s h o ws  th e   s im u lated   v o ltag ( V sim ) ,   s im u lated   cu r r e n ( I sim ) ,   an d   s im u lated   p o wer   ( P sim )   with   s im u latio n   tim o f   2 0   s ec o n d s .   T h V sim   v alu o n   t h S4 0 - P2   is   alm o s th s am as  th V sim  v alu o n   th S4 0 - P1 ,   an d   th I sim   v alu e   o n   th S4 0 - P2   is   alm o s d o u b l th I sim   v alu o n   th S4 0 - P1 .   T h is   is   also   th s am in   th S 8 0 - P2   an d   S1 0 0 - P2   ar r ay s ,   as  ca n   b s ee n   in   T ab le   1 .   T h ese  v alu es  will  b u s ed   t o   g en er ate  lo a d   v o ltag ( V L )   a n d   lo ad   f o r ce   ( P L ) .   Nex t,  it  will  b d eter m in ed   h o m an y   s er ies  o f   m ilk   will  b u s ed   to   in cr ea s th v o ltag v alu e.   T h is   v alu e   will d eter m in h o m u ch   E b atter y   v o ltag e   an d   p o wer   will   b u s ed   f o r   ch a r g in g .         T ab le  1 .   B atter y   p atter n   m o d el   t   =   2 0   s   B a t t e r y   p a t t e r n   m o d e l   S 4 0 - P1   S 4 0 - P2   S 8 0 - P1   S 8 0 - P2   S 1 0 0 - P1   S 1 0 0 - P2   V s i m   (V)   8 0 3 . 4 6     8 0 4 . 4 8     7 9 9 . 1 8     7 9 9 . 8 2     8 0 0 . 2 1     7 9 9 . 3 3     I s i m   (A)   2 5 3 . 4 8   5 0 8 . 2 1     9 4 . 8 8   1 8 5 . 5 3   6 0 . 2 2     1 2 0 . 1 0   P s i m   ( k W )   2 0 3 . 6 6 1     4 0 8 . 8 5   7 4 . 0 0     1 4 8 . 3 9     4 8 . 1 9     9 6 . 0 0         T h v o ltag ca lc u latio n   in   p atter n   I   o f   th S4 0   b atter y   ar r ay   f o llo ws:     =                       (1 3 )   =   3 . 6       40 = 144         I n   p atter n   I I   o f   th S4 0 - P2   b atter y   ar r an g e m en t,   wh er e   th S4 0   is   ar r a n g ed   in   2   p ar a llel,  th V batt   v alu e   r em ain s   th s am in   th S4 0   b atter y   ar r an g em en t p atter n .   L o ad   p o wer   ca lc u latio n   u s in g   ( 1 4 ) .     =           (1 4 )   =   144     508 . 21 = 73 . 18          T h is   r esear ch   is   p lan n e d   t o   p r o d u ce   lo a d   v o ltag e   o f   ar o u n d   8 0 0     1 , 1 0 0   an d   a   lo a d   p o wer   o f   5 0     7 5   k W .   T h r esu lts   o f   o th er   ar r a n g em en ca lcu latio n s   ca n   b s ee n   in   T ab le  2 ,   wh er th v o ltag v alu at  V batt  h as  n o t   ap p r o ac h ed   o r   eq u al  to   t h d e s ir ed   V L   v alu e,   s o   it  is   n ec ess ar y   to   p er f o r m   th ir d   p atter n .   T h p atter n   p lan   I I I   o f   th b atter y   a r r an g em en t is S4 0 - P2 - S6 ,   S8 0 - P2 - S3 ,   an d   S1 0 0 - P2 - S3 ,   wh er S4 0 - P2 - S6   is   an   ar r an g em en o f   S4 0 - P2   ar r an g ed   in   6   s er ies,  S8 0 - P2 - S3   is   an   ar r an g em en o f   S8 0 - P2   ar r an g ed   in   3   s er ies,  an d   S1 0 0 - P2 - S3   is   an   ar r an g em en o f   S1 0 0 - P2   ar r an g ed   i n   3   s er ies.  L ar g V L =     u s es  ( 1 5 ) :   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       Desig n   a n d   s imu la tio n   o a n   e lectric v eh icle  ch a r g in g   s ystem  w ith   b a tter a r r a n g eme n t …   ( N u r mia ti P a s r a )   2527      =                              =   144     6 = 864       ( 1 5 )     w h er e:  V batt   b atter y   v o ltag p er   b atter y   ar r ay   ( V) ,   V nb  n o m in al  b atter y   v o ltag o n   P SIM   ( V) ,   P L   l o ad   p o wer   ( W ) ,   an d   V lo a d /o u t p u t v o ltag e   ( V) .         T ab le  2 .   R ated   lo ad   p o wer   a n d   lo ad   v o ltag   B a t t e r y   c o n f i g u r a t i o n   S 4 0 - P2   S 8 0 - P2   S 1 0 0 - P2   V ba t t   (V)   1 4 4   2 8 8   3 6 0   P L   ( k W )   73   59   50       T h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   S - P - S   b a t t e r y   a r r a y   p a t t e r n ,   b a s e d   o n   t h e   t r a d e - o f f   a n a l y s i s   b e t w e e n   o u t p u t   v o l t a g e ,   c u r r e n t   c a p a c i t y ,   a n d   m a n a g e m e n t   c o m p l e x i t y ,   a l l o w s   t h e   a c h i e v e m e n t   o f   h i g h   v o l t a g e   ( 8 0 0   t o   1 , 1 0 0   V )   w i t h   e v e n   c u r r e n t   d i s t r i b u t i o n   a n d   o p t i m a l   t h e r m a l   m a n a g e m e n t .   V e r i f i c a t i o n   o f   t h e   b a t t e r y   a r r a n g e m e n t   p a t t e r n   w a s   c a r r i e d   o u t   b y   c o m p a r i n g   t h e   s i m u l a t e d   c h a r g i n g   c h a r a c t e r i s t i c s   w i t h   c o m m e r c i a l   L i - i o n   b a t t e r y   s p e c i f i c a t i o n   d a t a ,   s h o w i n g   > 9 5 %   a c c u r a c y   f o r   S o C   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   c h a r g i n g   e f f i c i e n c y   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 4 ] .   B a t t e r y   c h a r g i n g   d i r e c t l y   a f f e c t s   t h e   p e r f o r m a n c e   a n d   r a n g e   o f   t h e   m o t o r   d r i v e   i n   a n   E V   s y s t e m .   T h e   b a t t e r y   a r r a n g e m e n t   p a t t e r n   e n s u r e s   e v e n   c u r r e n t   d i s t r i b u t i o n   a n d   o p t i m a l   t h e r m a l   m a n a g e m e n t ,   t h e r e b y   i m p r o v i n g   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   d r i v e   m o t o r   a n d   e x t e n d i n g   t h e   r a n g e   o f   t h e   E V .   S y s t e m   e f f i c i e n c y   a n a l y s i s   ( 9 0 - 9 5 % )   c o n t r i b u t e s   t o   i n c r e a s e d   b a t t e r y   l i f e   a n d   r e d u c e d   c h a r g i n g   t i m e ,   w h i c h   d i r e c t l y   a f f e c t s   t h e   p e r f o r m a n c e   a n d   r a n g e   o f   t h e   m o t o r   d r i v e .       2 . 7 .     Curre nt  a nd   cha rg ing   t i m det er m ina t i o n pro ce s s   At  th lev el  o f   b atter y   c h ar g in g   p o we r   f o r   E V   tech n o l o g y ,   e s p ec ially   ty p 3 ,   c h ar g in g   lo a d   p o we r   is   5 0   to   1 0 0   k W   [ 1 3 ] [ 1 8 ] .   T h p lan n ed   lo a d   v o ltag r esu lts   in   ar o u n d   8 0 0   to   1 , 1 0 0   an d   E p o wer   ca p ac ity   o f   2 0   to   1 0 0   k W h .   An   esti m ate  o f   th e   s ize  o f   t h cu r r en v alu an d   th len g th   o f   ch a r g in g   tim ca n   b e   s ee n   in   T ab le  3 th len g th   o f   ch a r g in g   tim is   ab o u 0 . 4   t o   2   H.   T h ca lcu latio n   o f   th s ize  o f   t h e   cu r r en v al u in   th e   ch ar g in g   cir cu it,  n a m ely       =     =   50 , 000 800 = 62 . 5     (1 6 )     T h len g th   o f   b atter y   ch a r g in g   tim is   d eter m in ed   b y   ( 1 7 ) .     =      (  )     (  )     =   20     50    = 0 . 4     (1 7 )     T h s ize  o f   th ca p ac ity   ca n   b s ea r ch ed   with   ( 1 8 ) .       ( ) =   ( ) .   (1 8 )     I n   s im u latio n s ,   th So C   o f   th b atter y   is   ac h iev ed   in   less   th an   an   h o u r .   T h is   co n d itio n   is   a   co n s eq u en ce   o f   th d eter m in atio n   o f   th b atter y   ca p ac ity   ( Ah /k W h ) ,   wh ich   is   d elib er at ely   m ad e   r elativ ely   s m all  f o r   co m p u tin g   p u r p o s es.  T h s ettin g s   ar ch o s en   to   a d ju s th lim itatio n s   o f   co m p u tin g   r eso u r ce s ,   s o   th at  th s ce n ar io   ca n   r u n   s tab ly   with in   r ea s o n ab le  tim h o r izo n   an d   ac h ie v n u m e r ical  co n v er g e n ce .   W ith   s m aller   ca p ac ity ,   th e   co m p u te  lo ad   d ec r ea s es  with o u c h an g in g   th e   s y s tem ' s   k ey   d y n am ic  ten d en cies,  in clu d in g   v o ltag e   s tab ilit y ,   o v er s h o o t,  an d   tr a n s ien r esp o n s e.   T h er ef o r e,   t h ch a r g in g   tim in   th s im u latio n   d o es n o t r e p r esen t f ield   o p er at io n s .       T ab le  3 .   E s tim ated   ch a r g in g   c u r r en t a n d   ch a r g in g   tim e   P c ha rg i ng   El e c t r i c   c u r r e n t   ( A )   Ti me   ( H )   V L   8 0 0   V   V L   1 , 1 0 0   V   P E V   2 0   k W h   P E V   1 0 0   k W h   5 0   k W   6 2 . 5   4 5 . 5   0 . 4   H   2   H   1 0 0   k W   1 2 5   91   0 . 2   H   1   H       3.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O   T h v alu es  o f   th co m p o n e n ts   u s ed   in   th s im u latio n   ar p r e s en ted   in   T ab le  4 .   T h s elec tio n   o f   s u ch   v alu es  is   aim ed   at  p r o d u ci n g   o u tp u ts   with   lo o v er s h o o a n d   g o o d   v o ltag e   s tab ilit y .   E v a lu atio n   was  ca r r ied   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 :   2521 - 2 5 3 7   2528   o u o n   v ar i o u s   b atter y   ar r a y   p atter n s   u p   to   th So C   s tate  1   t o   ass es s   th co n s is ten cy   o f   s y s tem   p er f o r m an ce .   T h ass ess m en cr iter ia  in clu d ed   v o ltag s tab ilit y ,   co n tr o lled   r ip p le,   an d   s h o r t d o wn tim e   in   th ta r g et  r an g e   o f   8 0 0   to   1 , 1 0 0   V.   Simu latio n   r esu lts   s h o wed   s tab le  v o ltag p r o f ile  a n d   a   d ec r ea s in   c u r r en as  th e   So C   ap p r o ac h ed   1 ,   in   lin with   th e   d esig n   o b jectiv es a n d   f ast ch ar g in g   p e r f o r m an ce   p r in cip les.       T ab le  4 .   C o m p o n en v alu es in   th d esig n   o f   th ch a r g in g   cir c u it   C o m p o n e n t   n a m e   V a l u e   V i /   V p   3 8 0   t o   4 0 0   V   V s   6 0 0   V   V re ff   8 0 0   t o   8 5 0   V   L   0 . 1   mH   C in   8 0   mF   C out   4 0   mF ,   7 0   mF ,   1 0 0   mF ,   1 3 0   mF   K p   K p   2 . 2   ( e x p e r i m e n t a l   t u n i n g )   0 . 0 3 8 5 3 0 7 6   ( P S O   t u n i n g )   K i   K i   1   ( e x p e r i m e n t a l   t u n i n g )   0 . 2 6 7 0 6 1 9   ( P S O   t u n i n g )   N p   1   N s   1 . 5 4       3 . 1 .     O utput   o n t he  ba t t er y   a rr a y   pa t t er n   T h in itial  p atter n   o f   th e   d esig n   is   ar r an g e d   in   2   p atter n s ,   t h p atter n   I   o f   th b atter y   a r r ay   is   s er ies  4 0 ,   s er ies  8 0 ,   an d   s er ies  1 0 0 .   Fu r th er m o r e,   p atter n   I   is   m a d in to   p atter n   I I ,   an d   p atter n   I I   is   f o llo wed   in   p ar allel  with   2   p atter n s   I .   Pat ter n   I     Patter n   I I   is   o b tain ed ,   n am ely   S4 0 - P2 ,   S8 0 - P2 ,   an d   S1 0 0 - P2 .   Fo r   th e   co n d itio n   th at   th So C   v alu e   at  th tim e   o f   ch a r g in g   will  r is to   clo s e   to   1 ,   if   it   h as  r ea c h ed   a   v al u o f   1 ,   it   m ea n s   th at  th b atter y   h as  b ee n   f u lly   ch ar g e d .   W h en   th So C   b ec o m es  1 ,   th lo ad   v o lta g ( V L )   r is es,  th en   b ec o m es  f lat,   an d   th lo a d   cu r r en ( I L )   ten d s   to   d ec r ea s an d   th en   f latten .   T h u s o f   p atter n   I I   ca n   s h o th at   th b atter y   ca n   b f u lly   ch a r g e d   at  V L   v alu o f   ap p r o x im ately   8 0 0   V.   I n   Fig u r es  2   to   4 ,   u s in g   th p ar am eter s   C in   =   8 0   m F,  C out  1 3 0   m F,  N p   1 ,   an d   N s   1 . 5 4 .   Pad Fig u r 2   o f   th o u tp u ch ar ac t er is tics   o f   th ch ar g in g   s y s tem   o n   th S4 0 - P2   b atter y   ar r a y   p atter n i )   T h V L   p r o f ile  s h o ws  s tab ilit y   at  8 0 4 . 9 4   with   m in im u m   o v er s h o o o f   <2 %,  ii )   T h I L   p r o f i le  s h o ws  g r ad u al  d ec r ea s f r o m   5 4 2 . 5 3   to   3 3 5 . 6 4   wh en   th s tate  o f   ch ar g ( So C )   r ea ch es  1 ,   a n d   iii )   T h S o C   p r o f ile  s h o ws  a   s tab le  ch ar g in g   p r o ce s s   with   tim o f   r ea ch in g   1   at  4 2 . 2   s   ( ex p er im en tal   tu n i n g )   an d   4 4 . 9 2   s   ( PS tu n in g ) .   Fig u r 3   o f   th o u tp u ch ar ac ter is tics   o f   th ch ar g in g   s y s tem   in   th S8 0 - P2   b atter y   ar r ay   p atter n i )   T h V L   p r o f ile  s h o ws  s tab ilit y   at  7 9 9 . 5 3   with   co n tr o lled   r ip p le  c h ar ac ter is tics ;   ii )   T h I L   p r o f ile  s h o ws  g r ad u al  d ec r ea s f r o m   1 8 8 . 7 9   t o   1 2 1 . 3 9   A   wh en   th So C   r ea c h es  1 ;   an d   iii )   T h So C   p r o f ile   s h o ws  ch a r g in g   p r o ce s s   co n s is ten with   t h ti m r ea ch i n g   1   at   1 1 1 . 6 4   s   ( e x p er im en tal   tu n in g )   a n d   1 1 8 . 0 5   s   ( PS tu n in g ) .   Fig u r 4   o f   th o u tp u ch ar a cter is tics   o f   th ch ar g in g   s y s tem   in   th S1 0 0 - P2   b atter y   ar r an g em en t   p atter n :     i )   T h e   V L   p r o f ile   s h o ws  s tab ilit y   at  8 1 3 . 1 1   V   with   o p tim al   p er f o r m a n ce ;   ii )   T h e   I L   p r o f ile  s h o ws  g r ad u al   d ec r ea s f r o m   1 3 1 . 8 2   to   7 9 . 1 0   wh en   th So C   r ea ch es   1 ;   an d   iii )   T h So C   p r o f ile  s h o ws  an   ef f icien t   ch ar g in g   p r o ce s s   with   tim o f   1   at  1 6 7 . 2 4   s   ( ex p er im en tal   t u n in g )   an d   1 7 7 . 3 8   s   ( PS tu n i n g ) .   co m p ar is o n   b etwe en   ex p e r im en tal  tu n i n g   a n d   PS tu n in g   s h o wed   th at   ex p er im en tal  tu n in g   p r o v id e d   f aster   r esp o n s e,   b u th d if f er en ce   was  n o s tat is tically   s ig n if ican t.  T h u s ,   b o t h   m eth o d s   p r o d u ce   co m p ar ab le  p er f o r m an ce   in   te r m s   o f   s tab ilit y   an d   ef f icien cy .   Fig u r 2   s h o ws  th r o b u s tn ess   o f   th s y s tem   to   v ar iatio n s   in   co n tr o p ar am et er s .   Fig u r 3   co n f ir m s   th s tab ilit y   o f   th s y s tem   in   lar g er   ca p ac ity   b atter y   co n f ig u r atio n .   Fig u r 4   s h o ws th s y s tem 's ad ap tab ilit y   to   d if f er en t b atter y   ar r ay   co n f ig u r at io n s .     3 . 1 . 1 .   S4 0   a nd   S4 0 - P 2   pa t t er n ba t t er y   a rr a y s   I n   T a b les  5   a n d   6 ,   w h en   t h ca p ac ito r   v al u es  d if f e r   b y   4 0   m F,  7 0   m F,  1 0 0   m F,  an d   1 3 0   m F,  t h e   s im u latio n   r esu lts   s h o th at  t h V L   v alu es  a n d   I L   v alu es  a r alm o s th s am f o r   d if f er e n ca p ac ito r   v alu es.   T ab le  5   f o r   th b atter y   with   p atter n   I   o f   th S4 0   b atter y   s h o ws  ch an g in   th V L   v alu th at  is   n o to o   h ig h ,   ar o u n d   7 8 1 . 5 6   to   8 0 0 . 5 5   V,   an d   th I L   v alu th at  is   d ec r ea s in g   clo s er   to   f u ll b atter y   ch ar g o f   ar o u n d   1 8 3 . 0 3   b ec o m in g   1 6 6 . 4 1   A.   T h is   o cc u r s   in   th s im u lated   tim co n d itio n   o f   4 0   s ,   an d   th So C   v al u is   ar o u n d   0 . 9 8 7 .   Fo r   th So C   v alu to   b 1   o r   t h b atter y   is   f u lly   ch ar g ed ,   wh en   th s im u latio n   tim is   ar o u n d   5 0   s ,   th en   th V L   v alu es  b ec o m f ix ed   an d   I L   v alu es  ten d   to   d ec r ea s e .   I n   T ab le  6 ,   f o r   p atter n   I ,   th S4 0   b atter y   ar r an g em e n t,   th en   p atter n   I I   b y   p ar allelin g   t wo   I - p atter n s ,   s o   th at  th a r r a n g em en b ec o m es  S4 0 - P2 .   T h V L   v alu ten d s   to   r em ain   ar o u n d   7 9 0 . 3 0   to   8 0 2 . 8 1   V,   an d   th I v alu is   2   tim es  co m p ar ed   to   th I   p att er n   wh en   it  is   n o p ar alleled ,   ar o u n d   3 4 9 . 1 4   b ec o m in g   3 3 1 . 4 1   A.   T h is   o cc u r s   wh en   th So C   v alu co n d iti o n   is   ar o u n d   0 . 9 8 6   an d   th e   s im u latio n   tim is   4 0   s .   W h en   th e   So C   v alu e   b ec o m es  1   an d   t h s im u latio n   tim i s   5 0   s ,   th en   th e   V L   v alu es b ec o m f ix ed   a n d   I L   v a lu es  ten d   to   d ec r ea s e   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       Desig n   a n d   s imu la tio n   o a n   e lectric v eh icle  ch a r g in g   s ystem  w ith   b a tter a r r a n g eme n t …   ( N u r mia ti P a s r a )   2529         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 2 .   Ou t p u t o n   th S4 0 - P2   b atter y   a r r ay ,   C in   8 0   m F,  C out   1 3 0   m F,  N p   1 ,   an d   N s   1 . 5 4     ( a)   v alu V L ,   ( b )   v alu I L ,   an d   ( c)   v alu So C               ( a)   ( b )   ( c)         Fig u r 3 .   Ou t p u t o n   th S8 0 - P2   b atter y   a r r ay ,   C in  8 0   m F,  C out   1 3 0   m F,  N p   1 ,   an d   N s   =   1 . 5 4     ( a)   v alu V L ,   ( b )   v alu I L ,   an d   ( c)   v alu So C               ( a)   ( b )   ( c)         Fig u r 4 .   Ou t p u t o n   th S1 0 0 - P2   b atter y   ar r a y ,   C in   8 0   m F,  C out   1 3 0   m F,  N p   1 ,   an d   N 1 . 5 4     ( a)   v alu V L ,   ( b )   v alu I L ,   an d   ( c)   v alu So C       3 . 1 . 2 .   S8 0   a nd   S8 0 - P 2   pa t t er n ba t t er y   a rr a y s   I n   T a b l e s   7   a n d   8 ,   d a t a   o b t a i n e d   b y   e x p e r i m e n t   i n   P S I M .   W h e n   t h e   c a p a c i t o r   v a l u e s   d i f f e r   b y   4 0   m F ,   7 0   m F ,   1 0 0   m F ,   a n d   1 3 0   m F ,   t h e   s i m u l a ti o n   r e s u lt s   s h o w   th a t   t h e   V L   v a l u e   a n d   I L   v a l u a r e   a ls o   a l m o s t   t h s a m e .   T a b le   7   f o r   p a t t e r n   I   b a tt e r i e s   w it h   a n   S 8 0   a r r a y   s h o w s   a   c h a n g e   i n   t h e   V L   v a l u e ,   w h ic h   t e n d s   t o   r e m ai n   a r o u n d   7 9 9 . 8 2   t o   8 0 0 . 2 5   V ,   w i t h   a n   I L   v a l u e   t h a t   d e c r e a s e s   c l o s e r   t o   b a t t e r y   c h a r g i n g ,   f r o m   a r o u n d   7 0 . 5 5 ,   t o   6 0 . 6 1   A .   T h i s   o c c u r s   a t   t h e   tim e   o f   t h e   S o C   l e v el   o f   a r o u n d   0 . 9 6 5 ,   a n d   t h e   s i m u l a t i o n   t i m e   i s   1 0 0   s .   W h e n   t h e   S o C   v a l u e   b e c o m es   1   a n d   t h e   s i m u l at i o n   t i m e   is   1 2 0   s ,   t h e n   th e   V L   v a l u e s   b e c o m e   f i x e d   a n d   t h e   I L   v a l u e s   t e n d   t o   d e c r e a s e .   F o r   T a b l e   8   p a tt e r n   I   o f   t h e   S 8 0   b a tt e r y   a r r a y ,   t h en   p a t t e r n   I I   is   m a d e   b y   p a r al l e liz i n g   2   p a t t e r n s   I ,   s o   t h a t   t h e   a r r a n g e m e n t   b e c o m e s   S 8 0 - P 2 .   U n d e r   t h e   c o n d i t i o n   o f   t h e   S o C   v a l u e   o f   a r o u n d   0 . 9 6 5   a n d   t h e   s i m u l a t i o n   t i m e   o f   1 0 0   s ,   t h e   V L   v a l u e   te n d s   t o   r e m a i n   a t   a r o u n d   7 9 9 . 1 0   t o   8 0 0 . 2 0   V ,   a n d   t h e   I L   v a l u e   i s   t w o   ti m es  c o m p a r e d   t o   t h e   p a t t e r n   I   w h e n   i t   is   n o t   p a r a ll e l e d ,   at   a r o u n d   1 4 0 . 8 5 ,   b e c o m i n g   1 2 1 . 1 2   A .   A t   t h e   s i m u la t i o n   ti m o f   1 2 0   s ,   t h e   S o C   v al u e   b e c o m e s   1 ,   t h e   V L   v a l u e s   b ec o m e   f i x e d ,   a n d   t h e   I L   v a l u e s   t e n d   t o   d ec r e a s e .       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 :   2521 - 2 5 3 7   2530   T ab le  5 .   S4 0   p atter n   b atter y   ar r ay   t   ( s)   V L   (V)   I L   (A)   S o C   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   10   8 0 2 . 5 2   8 0 2 . 7 4   8 0 2 . 7 8   8 0 2 . 7 1   2 6 9 . 6 0   2 6 9 . 6 2   2 6 9 . 7 1   2 6 9 . 6 5   0 . 6 4   0 . 6 4   0 . 6 4   0 . 6 4   20   8 0 3 . 7 0   8 0 3 . 7 8   8 0 3 . 1 8   8 0 3 . 4 6   2 5 3 . 7 3   2 5 3 . 7 3   2 5 3 . 6 8   2 5 3 . 4 8   0 . 7 7   0 . 7 7   0 . 7 7   0 . 7 7   30   8 0 8 . 6 4   8 0 9 . 2 2   8 0 9 . 3 8   8 0 7 . 6 3   2 2 7 . 5 7   2 2 7 . 5 7   2 2 7 . 8 5   2 2 6 . 9 8   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   40   7 8 1 . 5 6   7 8 3 . 4 4   7 8 4 . 3 8   7 8 2 . 1 8   1 7 1 . 0 8   1 7 1 . 0 8   1 8 3 . 0 3   1 7 1 . 0 7   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9   50   8 0 0 . 6 3   7 9 9 . 8 3   7 9 9 . 8 7   8 0 0 . 8 7   1 6 6 . 7 3   1 6 6 . 4 1   1 6 6 . 4 1   1 6 6 . 8 9   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   60   8 0 0 . 5 5   7 9 9 . 2 7   8 0 0 . 1 8   8 0 0 . 5 5   1 6 6 . 7 1   1 6 6 . 0 8   1 6 6 . 0 8   1 6 6 . 7 1   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0       T ab le  6 .   S4 0 - P2   p atter n   b atter y   ar r ay   t   ( s)   V L   (V)   I L   (A)   S o C   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   10   8 0 6 . 5 4   8 0 6 . 2 9   8 0 6 . 1 3   8 0 6 . 3 7   5 4 2 . 3 8   5 4 2 . 3 8   5 4 2 . 4 3   5 4 2 . 5 3   0 . 6 4   0 . 6 4   0 . 6 4   0 . 6 4   20   8 0 4 . 6 5   8 0 0 . 6 0   8 0 3 . 6 4   8 0 4 . 4 8   5 0 8 . 4 2   5 0 5 . 7 5   5 0 7 . 7 0   5 0 8 . 2 1   0 . 7 7   0 . 7 7   0 . 7 7   0 . 7 7   30   8 0 1 . 4 2   7 9 7 . 6 8   8 0 0 . 2 6   7 9 9 . 2 6   4 5 1 . 4 7   4 4 7 . 4 7   4 5 0 . 1 2   4 4 9 . 6 1   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   40   7 9 0 . 3 0   7 9 0 . 8 4   7 9 0 . 6 6   7 9 0 . 8 8   3 4 9 . 1 4   3 4 9 . 1 4   3 4 8 . 5 6   3 4 7 . 3 6   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9   50   7 9 5 . 1 2   7 9 5 . 6 4   7 9 7 . 2 1   7 9 6 . 5 9   3 2 9 . 8 9   3 2 9 . 8 9   3 3 1 . 8 3   3 3 1 . 4 1   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   60   7 9 9 . 7 6   8 0 2 . 8 1   7 9 9 . 4 0   7 9 9 . 4 1   3 3 2 . 7 8   3 3 2 . 7 8   3 3 2 . 2 7   3 3 2 . 3 1   1 . 0 0   1 . 0 0 9   1 . 0 0   1 . 0 0       T ab le  7 .   S8 0   p atter n   b atter y   ar r ay     t   ( s)   V L   (V)   I L   (A)   S o C   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   40   7 9 4 . 8 5   7 9 4 . 8 4   7 9 4 . 8 4   7 9 4 . 8 9   9 7 . 3 0   9 7 . 3 0   9 7 . 2 9   9 7 . 2 8   0 . 7 1   0 . 7 1   0 . 7 1   0 . 7 1   60   7 9 9 . 2 2   7 9 9 . 2 8   7 9 9 . 1 6   7 9 9 . 1 8   9 2 . 6 0   9 2 . 6 1   9 2 . 6 1   9 2 . 5 9   0 . 7 9   0 . 7 9   0 . 7 9   0 . 7 9   80   8 0 7 . 1 8   7 9 9 . 8 2   8 0 7 . 2 2   8 0 7 . 3 3   8 5 . 4 0   8 5 . 3 5   8 5 . 3 5   8 5 . 3 6   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   1 0 0   8 0 0 . 1 9   7 9 9 . 8 2   7 9 9 . 9 1   7 9 9 . 9 6   7 0 . 5 5   7 0 . 4 9   7 0 . 4 9   7 0 . 4 2   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0   7 9 9 . 9 3   8 0 0 . 2 5   7 9 9 . 8 2   7 9 9 . 9 3   6 0 . 6 1   6 0 . 7 0   6 0 . 7 0   6 0 . 7 1   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0       T ab le  8 .   S8 0 - P2   p atter n   b atter y   ar r ay s   t   ( s )   V L   (V)   I L   (A)   S o C   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   40   7 8 1 . 7 6   7 8 2 . 3 9   7 8 0 . 5 2   7 8 0 . 5 9   1 8 9 . 3 2   1 8 9 . 6 2   1 8 8 . 7 3   1 8 8 . 7 9   0 . 7 1   0 . 7 1   0 . 7 1   0 . 7 1   60   8 0 0 . 2 4   7 9 9 . 8 7   7 9 9 . 7 4   7 9 9 . 8 2   1 8 5 . 6 9   1 8 5 . 5 4   1 8 5 . 4 6   1 8 5 . 5 3   0 . 7 9   0 . 7 9   0 . 7 9   0 . 7 9   80   8 0 0 . 6 6   8 0 0 . 9 6   8 0 0 . 6 1   8 0 0 . 3 3   1 6 8 . 7 4   1 6 8 . 9 1   1 6 8 . 8 0   1 6 8 . 6 7   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   0 . 8 9   1 0 0   7 9 9 . 7 8   7 9 9 . 1 0   7 9 9 . 3 2   7 9 9 . 7 9   1 4 1 . 4 1   1 4 1 . 3 9   1 4 0 . 8 5   1 4 1 . 0 4   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0   7 9 9 . 8 2   7 9 9 . 6 3   8 0 0 . 2 0   7 9 9 . 8 2   1 2 1 . 1 7   1 2 1 . 1 2   1 2 1 . 3 9   1 2 1 . 1 7   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0       3 . 1 . 3 .   S1 0 0   a nd   S1 0 0 - P 2   pa t t er n ba t t er y   a rr a y s   I n   T ab les  9   an d   1 0 ,   d ata  o b tain ed   b y   ex p er im en in   PS I M,   u s in g   d if f er e n ca p ac ito r   v alu es   o f   4 0   m F,   7 0   m F,  1 0 0   m F,  a n d   1 3 0   m F,   th r esu lts   o b tain e d   f r o m   th e   s im u latio n   s h o t h at  th V L   v alu an d   I L   v alu e   ten d   to   b e   alm o s th s am e.   T ab le  9   s h o ws  p atter n   I   o f   th b atter y   ar r a y   with   th S1 0 0   ar r ay .   T h e   ch an g in   V L   v alu is   alm o s th s am e,   a r o u n d   7 9 9 . 9 1   t o   8 0 0 . 0 4   V,   a n d   th I L   v alu d ec r ea s es  clo s to   b atter y   ch ar g in g ,   f r o m   6 0 . 6 2   b ec o m in g   3 9 . 4 8   A.   T h is   o cc u r s   at  th So C   n il ia  co n d itio n   o f   ar o u n d   0 . 9 8 7 ,   an d   th s im u latio n   tim is   1 6 0   s .   W h en   th e   s im u latio n   tim is   1 8 0   s   an d   th e   So C   v alu b ec o m es  1 ,   t h en   th e   V L   v alu es   b ec o m e   f ix ed   an d   th e   I L   v al u es  ten d   to   d ec r ea s e .   I n   T a b le  1 0 ,   f o r   p atter n   I ,   th e   b atter y   ar r an g em en is   S1 0 0 ,   an d   p ar allelin g   th e   two   p atter n s   I   b ec o m t h ar r a n g em e n o f   p atter n   I I ,   s o   th at   th a r r an g em en b ec o m es  S1 0 0 - P2 .   I n   th co n d itio n   o f   th So C   v alu o f   ar o u n d   0 . 9 8 6   an d   th s im u latio n   tim e   o f   1 6 0   s ,   t h V L   v alu e   ten d s   to   r em ain   ar o u n d   7 9 9 . 7 2   to   8 0 0 . 2 5   V,   an d   th e   I v alu is   two   tim es  co m p ar ed   t o   th p atter n   I   o f   ar o u n d   8 7 . 5 5   b ec o m in g   7 9 . 0 0   A.   W h en   th e   So C   v alu e   b ec o m es   1   a n d   th s im u latio n   tim e   is   1 8 0   s ,   t h V L   v alu es  b ec o m e   f ix ed ,   an d   th I L   v alu es  ten d   to   d ec r ea s e.       T ab le  9 .   S1 0 0   p atter n   b atter y   ar r ay   t   ( s)   V L   (V)   I L   (A)   S o C   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   4 0   mF   7 0   mF   1 0 0   mF   1 3 0   mF   60   7 9 9 . 9 2   7 9 9 . 1 8   7 9 9 . 9 8   7 9 9 . 9 7   6 5 . 7 6   9 2 . 5 6   6 5 . 7 8   6 5 . 7 6   0 . 7 1   0 . 7 9   0 . 7 1   0 . 7 9   1 0 0   7 9 9 . 9 6   8 0 0 . 3 4   8 0 0 . 1 7   8 0 0 . 2 1   6 0 . 1 9   7 0 . 4 9   6 0 . 1 7   6 0 . 1 7   0 . 8 4   0 . 8 2   0 . 8 3   0 . 8 3   1 4 0   7 9 9 . 8 8   8 0 0 . 2 8   8 0 0 . 2 4   8 0 0 . 1 1   5 0 . 0 2   6 0 . 7 1   5 0 . 0 7   5 0 . 0 8   0 . 9 4   0 . 9 3   0 . 9 4   0 . 9 4   1 6 0   8 0 7 . 5 9   7 9 9 . 9 1   8 0 6 . 3 6   8 0 7 . 5 1   4 3 . 1 3   6 0 . 6 2   4 4 . 2 9   4 3 . 1 6   0 . 9 9   0 . 9 8   0 . 9 9   0 . 9 9   1 8 0   7 9 9 . 9 9   8 0 0 . 0 4   7 9 9 . 9 7   7 9 9 . 9 9   3 9 . 4 8   6 0 . 6 5   3 9 . 4 8   3 9 . 4 8   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.