I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 0 3 6 ~ 1 050   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 5 . i 3 . pp 1 0 3 6 - 1 0 5 0           1036       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   Susta ina ble e - mo bility wit h cont ro lled charg ing  sche me ba sed  o n grid energ y  us ing   m a chine  lea rn ing       Arc ha na   K a da m ,   Ra m esh   M a li,  Ree na   G un j a n,  Vire nd ra   Sh et e,   P ra deep  M a ne   M I A r t ,   D e s i g n   a n d   Te c h n o l o g y   U n i v e r si t y ,   P u n e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   6 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u n   9 ,   2 0 2 6       Th e   e lec tri c   v e h icle   (EV)  p o p u la rit y   h a tak e n   o ff  a m o n g   c o n su m e rs,  wh ich   h a in   tu r n   led   t o   e ffo rts  to   c re a te  a n   e fficie n EV  c h a rg in g   in fr a stru c tu re .   Th is  p a p e a d d re ss e th is   c h a ll e n g e   b y   p r o p o sin g   a   sc h e d u led   c h a rg i n g   sc h e m e   th a u se re a l - ti m e   d a ta  fro m   a   g rid - c o n n e c ted   c h a rg in g   sta ti o n   a t   Ba n e r,   P u n e ,   o p e ra ted   b y   P u n e   M a h a n a g a P a ri v a h a n   M a h a m a n d a Lt d   ( PMPML ) .   T h e   p r o p o se d   s y ste m   m a k e u se   o a d v a n c e d   m a c h in e   lea rn in g   tec h n iq u e su c h   a th e   S t o c h a sti c   d u a c o o r d i n a te  a sc e n (S DCA a n d   F a st  F o re st   (F F a lg o rit h m ,   b o t h   o f   wh ich   a ll o fo p re c ise   a n d   e fficie n c o m p u tati o n to   p re d ict  c h a r g in g   fin ish   ti m e a n d   m a k e   o p ti m a sc h e d u li n g   d e c isio n s.   Th e   u se   o f   th e se   a l g o ri t h m in   c o n ju n c ti o n   with   T o U   tari ffs  is  c o st   e ffe c ti v e   wh e n   c o m p a re d   to   flat   ra te  tariffs.  G rid   lo a d   a n a ly sis  s h o ws   th a t   sc h e d u li n g   a c c o rd i n g   to   ti m e   lo we rs  p e a k   d e m a n d ,   e q u a l ize lo a d   d istri b u ti o n ,   a n d   lo we rs  o p e ra ti n g   c o sts .   q u a n ti tativ e   c o m p a riso n   h a d e m o n stra ted   b o th   g rid   sta b i li t y   a n d   e c o n o m ic  e fficie n c y   g a in o v e r   u n c o n tro ll e d   c h a rg i n g .   Th e   re su lt   is  a n   e x trem e ly   flex ib le  fra m e wo rk   fo r   d iffere n c h a rg i n g   e v e n ts  o sta ti o n wh ich   will   b e   a   v iab le  wa y   o m a n a g in g   e n e rg y   i n   t h e   fa st - g ro wi n g   EV  c h a rg in g   n e two r k s.   K ey w o r d s :   Dy n am ic  p r icin g   E lectr ic  v eh icle     E n er g y   g r id   E c h ar g in g   s ch ed u lin g   Ma ch in l ea r n in g   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 :   Ar ch an Kad am   MI T   Ar t,  Desig n   an d   T ec h n o lo g y   Un iv e r s ity   Pu n e,   I n d ia   E m ail:  ar ch an a. k a d am 9 1 1 8 7 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr ic  v eh icles  ( E Vs)  a r p r o m is in g   b o th   i n   ter m s   o f   en v ir o n m en tal  a n d   ec o n o m ic  b en ef its ,   as  well  as  in cr ea s in g   av ailab ilit y   an d   ac ce p tan ce .   So ,   th g o v e r n m en o f   I n d ia  h as  lau n c h ed   s ev er al  in itiativ es  an d   p o licies  th at  aim   to   en co u r ag th wid esp r ea d   u s o f   E Vs  an d   in s p ir g r ee n er ,   s u s tain ab le  f u tu r e .   Su c h   in itiativ es  wil f o cu s   o n   s p r ea d in g   k n o wled g to   th p u b lic  an d   cr ea tin g   in ce n ti v es  th r o u g h   in f o g r a p h ics   an d   f in an cial  ass is tan ce   f o r   th o s s ee k in g   E Vs.   W n ee d   to   im p r o v f o r ec ast s   f o r   c h ar g in g   tim es  o f   elec tr i v eh icles  wh ich   r ef lect  f ac to r s   s u ch   as  th co s s av in g s ,   en a b lin g   u s   t o   m ak e   a   m o r e   ef f icien tr a n s itio n   f r o m   g r ee n   en e r g y   to   cle an   en e r g y   in   ter m s   o f   b o th   air   q u ality   an d   ca r b o n   d io x id em is s io n s .   As  th d em an d   f o r   E Vs  in cr ea s es  an d   d em an d   r esp o n s b ec o m es  m o r cr itical,   ch ar g i n g   tim etab les  f o r   E Vs  n ee d   to   im p r o v in   o r d er   to   m ain tai n   g r id   s tab ilit y   an d   en s u r o u r   s u s tain ab le  f u tu r e :   i w n ee d   to   k ee p   o u r   ch ar g in g   tim es  as  s h o r as  p o s s ib le ;   ii im p r o v e   th e   tim in g   o f   ch a r g in g ;   iii tr ac k   t h s tate  o f   ch ar g ( SOC ) ;   an d   iv )   o p tim ize   c h ar g in g   s ch ed u les.  Pre d ictin g   th e   d em an d   f o r   elec tr icity   [ 1 ] ,   wh ich   h as  b ee n   in v esti g ated   in   n u m er o u s   s tu d ies  o n   f in an cial  g o als.  I n   th is   p ap e r ,   we  p r o p o s ed   a n   elec tr ic  v eh i cle  s ch ed u lin g   u s in g   tim s e n s itiv p r icin g .   T h e   p r o p o s e d   m u lti - ag en d ee p   n eu r al  n etwo r k   i n   [ 1 ]   was  tr ai n ed   f o r   im p o r tan t   b atter y   en er g y   m a n ag em en t   asp ec ts   s u ch   as  tr av el  tim e,   r a n g e   u n ce r tain ty ,   e x p ec ted   d ep ar t u r tim e ,   an d   b atter y   s to r ag e   ca p ac ity .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u s ta in a b le  e - mo b ilit w ith   co n tr o lled   ch a r g in g   s ch eme   b a s ed   o n   g r id   en erg u s in g   …  ( A r ch a n a   K a d a m)   1037   I n   g en er al,   en er g y   ef f icien c y ,   en er g y   m an ag e m en t,  an d   co s r ed u ctio n   s tr ateg ies  ar em p lo y ed   [ 2 ] .   S h o ws  th at  th d ata  o n   th ti m in g   o f   c h ar g i n g ,   r eliab ilit y   o f   p o wer   g r id ,   an d   af f o r d a b ilit y   o f   elec tr ic  v e h icle  ch ar g in g   ar v ar iab le  ac r o s s   lo ca tio n s .   r ea l - tim s ch e d u lin g   m eth o d   [ 3 ]   is   em p lo y e d   to   m ak e   d y n am ic  ad ju s tm en ts   to   th in itial  d a y - ah ea d   p la n   to   en s u r th at  th s ch ed u lin g   is   p r ec is a n d   g r id   s tab ilit y   is   m ain tain ed .   I n teg r atin g   E Vs  in to   th p o wer   g r id   b r in g s   s o m co m p lex ities   an d   u n ce r tai n ties   th at  ca n   p o s e   ch allen g es  f o r   tr a d itio n al  s tab ilit y   an d   r eliab ilit y   ass ess m en ts .   T h s tatis tical  p r ed ictio n s   ar o f te n   in c o r r ec t,   wh ich   ca n   s ig n if ican tly   im p a ct  th d e p en d a b ilit y   o f   th e   d ay - ah ea d   p lan n in g   o f   ch ar g in g   p o wer   allo tted   to   ea ch   E V.   E lectr ic  v eh icle  ch a r g in g   h as  b ee n   p r o v e n   to   b m o r e   r elia b le  an d   ef f icien i n   r ea l - w o r ld   s ce n ar io s   wh en   f ac to r s   s u ch   as  ch ar g in g   s tatio n   lo ca tio n s ,   tr av el  d is t an ce s ,   an d   ex ter n al  co n d itio n s ,   in clu d in g   tr af f ic   an d   wea th er ,   ar ta k en   in t o   ac co u n [ 4 ] .   A   d ee p   r ein f o r ce m e n lear n in g   ( DR L )   m eth o d o lo g y   was  em p lo y e d   to   o p tim ize  d ec is io n - m ak in g   u n d er   th ese  c o m p lex   co n d itio n s .   T h ese  co n d itio n s   ar e   also   ch ar ac ter ized   b y   u n ce r tain ty ,   m ak in g   DR L   s u itab le  f o r   h an d lin g   s u ch   s ce n ar i o s   [ 5 ] .   I n   th e   p r e v io u s   s tu d y   [ 6 ] ,   t h im p lem en tatio n   was  ca r r ied   o u in   two   s u cc ess iv s tag es.  I n itially ,   an   o p tim al  d ay - ah ea d   p o wer   s ch e d u lin g   p lan   at  th g r id   c o n n ec t io n   p o i n ( GC P)  was  d ev elo p e d ,   f o llo wed   b y   th e   d ep lo y m e n o f   r ea l - tim e   m o d el  p r ed ictiv e   co n tr o ( MPC )   ap p r o ac h .   T h is   s tr ateg y   u tili z es  th f lex ib ilit y   o f   elec tr ic  v eh icle  ch ar g in g   s tatio n s   ( E VC S)  to   p r ec is ely   tr ac k   th d is p atch   s ch ed u le  an d   en s u r r eliab le  an d   r esp o n s iv g r id   p er f o r m a n ce .   C ao   et  a l.   [ 7 ]   r ed ef in e d   t h o n lin o p tim izatio n   p r o b lem   an d   in t r o d u ce d   two   ac to r - cr it ic  lear n in g   alg o r ith m s   s to ch asti co n tin u o u s   ac to r   ( SC A)   an d   cr itic - as s is ted   lear n in g   with   co n tin u o u s   ac tio n s   ( C AL C ) .   T h ese  alg o r ith m s   wer d esig n ed   to   en ab le  co n tin u o u s   ch ar g in g   ac tio n s   an d   im p r o v ad ap tiv e,   r ea l - tim e   d ec is io n - m ak in g   to   ad d r ess   th ch allen g es  p r esen ted   b y   d y n am ic  an d   u n ce r tain   E c h ar g in g   e n v ir o n m en ts .   T h is   wo r k   esti m ated   th at  E ch ar g in g   co s o f   C AL C   was  5 . 5 6 h ig h er   th a n   th at  o f   SC b u 7 . 2 4 lo wer   th an   th at  o f   ad ap tiv e n er g y   m an ag em en ( AE M) .   C AL C   d em o n s tr ated   s ig n if ica n tly   h i g h er   co m p u tatio n al   ef f icien cy   an d   ac h iev e d   n ea r - o p tim al  p er f o r m an ce   co m p ar e d   to   SC A.       2.   RE L AT E WO RK   R ec en wo r k   h as  s h o wn   th ab ilit y   to   ap p ly   d ee p   lear n in g   ( DL )   to   c o m p lex   s y s tem s .     Gu p ta  et  a l.   [ 6 ]   ac h ie v ed   a   9 9 . 9 7 ac c u r ac y   in   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   in tr u s io n   d etec tio n   s y s tem s   ( I DS)   u s in g   h y b r id   L STM - s win   tr an s f o r m er   a n d   tr an s f er   lear n in g .   T h is   p er f o r m an ce   is   co m p ar ab le  to   th at   ac h iev ed   with   tr ad itio n al  DL   m o d els.   I n   p o wer   s y s tem s ,   r esear ch er s   ar in teg r atin g   co m p o n en ts   s u ch   as  E to   im p r o v th g r id .   Pre v io u s   s tu d ies   [ 8 ]   a n d   [ 9 ]   in co r p o r at ed   elec tr ic  v e h icles  in to   d em a n d   r esp o n s s tr ateg ies  f o r   th e   d ay - ah ea d   p la n n in g   in   o r d e r   to   o b tain   n et  p r o f it  a n d   s u r p lu s   p o wer   at  t h ex p en s o f   g r id   lim itatio n s   an d   ac tu a d ata,   s u ch   as  State  o f   C h ar g e   ( SOC ) .   T h is   m o v e   to war d   o p tim izatio n   r ef lects  t h g r o win g   u s o f   p r ed ictiv e   an aly tics lin es   [ 9 ]   ex am in ed   lin ea r   r eg r ess io n   f o r   en er g y   c o n s u m p tio n ,   an d   a n o th er   s tu d y   [ 1 0 ]   ex am i n ed   m ac h in lear n in g   t o o ls   to   p lan   f o r   c h ar g in g   a n d   f o r ec ast  co s t - ef f ec tiv s tr ateg ies.  P an   et  a l.   [ 1 0 ]   d escr ib ed   th n o n - co n v ex   n atu r e   o f   th is   is s u an d   p r o p o s ed   an   im p r o v e d   h y b r id   alg o r ith m   t h at  co m b in es  p a r ticle   s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   an d   th g r av itatio n al  s ea r ch   alg o r ith m   ( GSA)   to   m ak b etter   th allo ca tio n   o f   E ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   p o wer .   Pan   et  a l.  [ 1 0 ]   ex am in ed   m ac h in lear n in g   to o ls   th at  ca n   p r ed ict  o p tim al  s o lu tio n s   f o r   co s t - ef f ec tiv e   m o d els.   C h ar g in g   s ch ed u lin g   s o lu tio n s   ar m ad m o r e f f ec tiv th r o u g h   th u s o f   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s .   P h an   et  a l.   [ 9 ]   i n v esti g ated   th ap p licatio n   o f   lin ea r   r eg r ess io n   an aly s is   f o r   f o r ec asti n g   en er g y   co n s u m p tio n   in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s ,   aim in g   to   en h an ce   p r ed ictiv ac cu r ac y   an d   s u p p o r d ata - d r iv e n   d ec is io n - m ak in g   in   en e r g y   m a n ag em en t sy s tem s .   R esear ch   o n   en er g y   s y s tem s   o f ten   em p lo y s   m ac h in lear n i n g   f o r   p r ed ictiv an d   o p tim iz atio n   task s .   Sp ec if ically ,   th u tili ty   o f   g en er al  m ac h in e   lear n in g   to o ls   f o r   f o r ec asti n g   en e r g y   co n s u m p tio n   [ 9 ]   a n d   en h an cin g   th ef f ec tiv en ess   o f   co s t - ef f ec tiv ch ar g s ch e d u lin g   s o lu tio n s   [ 1 0 ]   h as  b ee n   estab lis h ed .   W h il e   p ap er s   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ]   estab lis h   th n ee d   f o r   an d   ef f icac y   o f   alg o r i th m ically   s u p er io r   o p tim izatio n   tech n iq u es in   t h g en er al  ML   d o m ain .   I n   o r d er   t o   m ax im ize   s m ar E ch ar g i n g ,   a n o th e r   r esea r ch   s tu d y   co n s id er e d   d y n a m ic  tar if f   f r am ewo r k .   T h s u g g ested   ap p r o ac h ,   wh ic h   u s ed   m ac h in lear n in g   m o d el,   was  d escr ib ed .   T h is   r esear ch   ex am in ed   th co m b in ed   ch alle n g es o f   p r icin g   an d   s ch ed u lin g   f o r   elec tr ic  v eh icle  ch ar g i n g   f r o m   th v iewp o i n o f   ch ar g in g   s tatio n   o p er ato r   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   T h o b jectiv is   to   d ev elo p   p r icin g   alg o r ith m s   th at  en co u r a g th e   p ar ticip atio n   o f   elec tr ic  v e h icl u s er s   in   th e   ch ar g in g   n etwo r k .   T h ese  alg o r ith m s   aim e d   to   o p tim ize   ch ar g in g   tim es p er   ch ar g e r ,   en s u r i n g   f u ll e n er g y   d eliv er y   with in   ea ch   u s er ' s   av ailab le  tim win d o w.   Dee p   l ea r n in g   ( DL )   m o d els  p r o v id co n s id er ab le  im p r o v e m en ts   in   p er f o r m a n ce   f o r   in t r icate   task s .   No n eth eless ,   th eir   u n clea r   b lack - b o x   c h ar ac ter is tics   r eq u ir in v esti g atio n   in t o   m et h o d s   th at   p r o m o t e   i n t e r p r e t a b i l i t y C o n s e q u e n t l y ,   t h e   i n t e g r a t i o n   o f   E x p l a i n a b l e   A I   ( X A I ) ,   a s   h i g h l i g h t e d   i n   r e c e n t   s t u d i e s   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 0 3 6 - 1 0 5 0   1038   i s   v ital  f o r   th e   im p o r tan s h if t   to war d s   tr an s p ar e n an d   r elia b le  d ec is io n - m a k in g   w h ich   is   n ec ess ar y   f o r   th e   ef f ec tiv im p lem en tatio n   o f   clin ical  o r   cr itical  s y s tem s .   R esear ch er s   in   [ 2 ] [ 1 7 ]   p r o p o s ed   m eth o d   th at  i n clu d e d   th e   tim o f   u s ( T OU)   p r ice‐ b ase d   d em an d   r esp o n s m o d el  a n d   d y n am ic   g r id   to   v eh icle   ( G2 V c h ar g s ch ed u lin g   f o r   elec tr ic  v e h icle  ag g r eg at o r   ( E VA )   th at  o p tim izes  r eg u latio n   s er v ices  an d   ch ar g in g   co s ts   s im u ltan eo u s ly .   Pre v io u s   s tu d y   [ 1 8 ]   p r o p o s ed   p ea k - s h av in g   o p tim izatio n   m o d el  t o   m in im ize  p o wer   g r id   lo s s es  th r o u g h   p r io r itized   a n d   c o o r d i n ated   ch a r g in g   an d   d is ch ar g in g   ac tiv ities .   Dev e a l.   [ 1 9 ]   f o cu s   o n   th e   lin ea r   r eg r ess io n   d em a n d   f o r ec as ( L R DF)   th at  ca n   b e   u s ed   to   g e n er ate  m o r ac c u r ate  d em an d   f o r ec asts   u s in g   m ac h in lear n i n g   a p p r o ac h es  alo n g   with   en o u g h   h is to r ical  d ata  o n   d em an d   f o r e ca s ts ,   p r o d u ct  f o r ec asts ,   an d   s ales p r o jectio n s .   Sh alev - Sh war tz  an d   Z h an g   [ 1 1 ]   p r o v i d ed   a   th o r o u g h   an a ly s is   o f   th s to ch asti d u al  co o r d in at e   ascen ( SDC A)   alg o r ith m .   T h eir   s tu d y   d e m o n s tr ated   t h at  its   o p tim izatio n   s tr ateg i es  p r o v i d ed   s tr o n g   th eo r etica g u a r an tees.  T h ese  g u ar an tees  wer at   p ar   with   o r   b etter   th a n   th o s o f   c o n v e n tio n al  o p tim izatio n   tech n iq u es .   C o n s cio u s   o f   th e   im p o r ta n ce   o f   alg o r ith m ic   ef f icien cy   f o r   p r ac tical  u s e,   Ya tes   an d   I s lam   [ 2 0 ]   d ev elo p e d   th Fas tFo r est   alg o r ith m .   T h alg o r ith m   was  ev alu ated   to   ass es s   its   p er f o r m an ce .   I s ig n if ican tly   in cr ea s ed   th s p ee d   o f   r a n d o m   f o r est p r o c ess in g   with o u t c o m p r o m is in g   p r ed ictio n   ac cu r a cy .   I n   ter m s   o f   tech n o lo g y ,   Far es   et  a l.   [ 1 6 ]   p r o p o s ed   a   m u lti - p u r p o s p lan   f o r   E ch ar g in g   in f r astru ctu r th at  b alan ce s   en v ir o n m e n tal  g o als  an d   g r id   d e m an d .   T h e   p r o p o s ed   s tr ateg y   is   an   o p tim izatio n   p lan   f o c u s ed   o n   th r ee   g o als.  T h ese  g o als  ar b o o s tin g   E V   ca p ac ity ,   cu ttin g   ca r b o n   d io x id em is s io n s ,   an d   lo wer in g   b o th   in v estme n t a n d   o p er atin g   c o s ts   o f   th d e v ices .   T h is   p ap er   f o cu s es  o n   ad d r ess in g   th is   g ap   b y   u tili zin g   an   ef f icien m ac h in e   lear n in g   ar ch itectu r e.   T h p r o p o s ed   a r ch itectu r ca n   im p licitly   lear n   a n d   g e n er al ize  th co n s tr ain ts   n ee d e d   f o r   o p tim al  an d   g r id - awa r ch ar g s ch e d u lin g .   T h e   cu r r e n wo r k   aim s   to   co n n ec t   ad v a n ce d   o p tim izatio n   p r in ci p les  with   a   ch ar g e   s ch ed u lin g   f r am ewo r k .       3.   CH AL L E NG E S AN SO L UT I O N S   T h f o llo win g   ar t h ch a llen g es  to   ac h iev s m o o th   E ch a r g in g   d e m an d   an d   r esp o n s e.     Fig u r 1   h ig h lig h ts   th e   r elatio n s h ip   b etwe en   d em a n d   r esp o n s in   th e   elec tr ical  g r id   a n d   o p tim al  E ch ar g in g ,   an d   th k e y   b en ef its   o f   o p tim a E ch a r g in g   ar e   in clu d ed .   I t   also   s h o ws  th s o l u tio n s   to   th e   ch allen g e   f o r   g r id   p ar am eter   m ain te n an ce   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   E co n s u m e r s   f ac m an y   ch allen g es  s h o wn   in   T ab le  1 ,   wh ich   also   ex p lain s   m ac h in lear n in g   as  well  as o th er   s o lu tio n s   f o r   co n s u m er s .           Fig u r 1 .   Dem a n d   r esp o n s e   o f   E V       T ab le  1 .   C h allen g es  f o r   s m o o t h   d em an d   r esp o n s e   C h a l l e n g e   S o l u t i o n   S e c u r i t y   r i s k s   B l o c k c h a i n   a n d   e n c r y p t e d   c o m mu n i c a t i o n   p r o t o c o l s   I n d i v i d u a l   a g r e e m e n t   En t i c e me n t s   a n d   c o st   sa v i n g s f o r   o f f - p e a k   c h a r g i n g   G r i d   f l u c t u a t i o n s   R e a l - t i me  mo n i t o r i n g   a n d   smar t   c h a r g i n g   a l t e r a t i o n s   P e a k   l o a d   d e m a n d     AI - b a se d   d y n a mi c   p r i c i n g   a n d   d e m a n d   r e s p o n s e       4.   SM AR T   E CH ARG I NG   S CH E DU L I NG   T h s ch ed u lin g   o f   s m ar ch ar g in g   ef f ec tiv ely   in teg r ates   au to m atio n   f o r   elec tr ic  v eh icles  with   s o p h is ticated   co m m u n icatio n   m eth o d s   an d   in tellig en m an a g em en s y s tem s .   T h is   co llab o r atio n   en h an ce s   th e   ef f icien cy   an d   e f f ec tiv en ess   o f   ch ar g in g   elec tr ic  v eh icles.  T h p r im ar y   g o al  is   to   lo wer   ex p en s es  an d   en h an c e   en er g y   e f f icien cy   with in   th g r id   [ 2 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u s ta in a b le  e - mo b ilit w ith   co n tr o lled   ch a r g in g   s ch eme   b a s ed   o n   g r id   en erg u s in g   …  ( A r ch a n a   K a d a m)   1039   5.   SYST E M   ARCH I T E CT U R E   I n   th is   s tu d y ,   th e   f o cu s   was  o n   an   ar tific ial  in tellig en ce   d r i v en   e n er g y   m an a g em en t   s y s tem ,   wh ich ' s   r ea lly   im p o r tan to   th o v er all   s y s tem   p lan .   T h ar tific ial  in t ellig en ce   d r iv en   en er g y   m an a g em en s y s tem   is   a   p ar o f   th is   p r o ject  [ 2 3 ] .   T h e   AI - d r iv en   en er g y   m an a g em en s y s tem   AI DM s y s tem ,   s h o wn   in   Fig u r e   2 ,   u s es  m ath   to   f o r ec ast  e n er g y   lo a d s   an d   a d ju s h o w   m u c h   p o wer   is   u s ed   t o   ch a r g e   f r o m   th e   g r i d .   I aim s   to   o p tim ize   en er g y   u s e.   Or d e r ed   d ata  wa s   d etec ted .   T h e   d ata  h elp ed   t r an s f er   an d   id e n tify   lo a d s .   T h d y n am ic  p r icin g   m o d el  m a n ag ed   tr an s m is s io n ,   d is tr ib u tio n ,   an d   u tili za tio n .   T h is   h ap p e n ed   at  c h ar g in g   p o in ts .   T h ese  p o i n ts   wer av ailab le  at  th co r r esp o n d in g   ch a r g in g   s tatio n .   Ultim ately ,   t h AI DM S,  th lin ea r   r eg r ess io n   alg o r ith m   f o r   en e r g y   m an ag em e n co u l d   b ch ea p e r   o p tio n ,   s im ilar   to   th g r id .   T h er we r s o m p r o b lem s   th o u g h .           Fig u r 2 AI - b ased   en e r g y   s y s tem   ar ch itectu r o f   E V       6.   E L E C T RIC V E H I C L E   CH ARG I NG   T AR I F F   T h p r icin g   m o d els  f o r   elec tr i v eh icle  ch a r g in g   is   elec tr ic  v eh icle  ch ar g in g   p r ices  ar e   also   af f ec ted   b y   h o p o wer   ev er y o n else  i s   u s in g   at  th s am tim e.   T h ese  th in g s   th at  d ec id th co s in clu d h o p o wer   th elec tr ic  v eh icle  u s es,  h o f ast  it  ch ar g es  an d   h o lo n g   it  is   p lu g g ed   in   [ 2 1 ] .   As  elec tr ic  v eh icles  h av e   b ec o m m o r p o p u lar   in   th p ast  d ec ad e,   u tili ties   h av h a d   to   r eth in k   th eir   ap p r o ac h   t o   m an ag in g   en e r g y   d em an d .   B y   co n tr o llin g   e n er g y - co n s u m in g   d e v ices  an d   d ev ices  th at  co n s u m m o r e n er g y ,   u tili ties   ca n   m an ag en e r g y   d em an d   m o r ef f ec tiv ely   [ 2 1 ] [ 2 2 ] .       7.   M ACH I N E   L E AR NING   T O O L S   Ma ch in lear n in g   to o ls   u tili ze   v ar io u s   tech n iq u es  f o r   b u ild i n g   an d   d ep l o y in g   m o d els  th at  lear n   f r o m   d ata.   Var io u s   m ac h in lea r n i n g   m o d els  wer u s ed ,   s u ch   as  L in ea r   r eg r ess io n ,   s to ch as tic  d u al  co o r d in ate  ascen ( SDC A )   an d   Fas Fo r es ( FF )   m ac h in lear n in g   m o d el   to   o p tim ize  th en er g y   d is tr ib u tio n   an d   c h ar g in g   s ch ed u les o f   E Vs.     7 . 1 .     L inea re g re s s io n   T h v alu o f   v ar ia b le  is   p r ed icted   u s in g   lin ea r   r eg r ess io n   an aly s is   b y   r ef er en ce   to   its   v alu e.   T h d ep en d e n v ar iab le  is   th o n y o u   wis h   to   p r ed ict.   I n   r e g r ess io n   an aly s is ,   th in d ep en d en t   v ar iab le( s )   ar th e   p r ed icto r s   u s ed   to   m o d el  an d   f o r ec ast  th v alu o f   th d ep e n d en v ar ia b le.   T h an aly s is   wo r k s   b y   esti m atin g   th eq u atio n ' s   co ef f icien ts ,   wh ich   q u an tif y   th r elatio n s h ip   b etwe en   th in d ep en d en v ar i ab le( s )   an d   th b est  p r ed icted   v alu o f   th d ep en d en v ar ia b le  [ 1 1 ] .   L i n ea r   r e g r ess io n   f its   s tr aig h lin t o   th d is cr ep a n cies   b etwe en   ex p ec ted   an d   ac t u al  o u tp u t v alu es o r   t o   r ea lize  t h b est - f it lin f o r   s et  o f   c o r r esp o n d in g   n u m b er s .     7 . 2 .     L inea re g re s s io n f o e nerg y   g rid   L in ea r   r eg r ess io n   f its   s tr aig h lin to   th d is cr ep a n cies  b etwe en   ex p ec ted   an d   ac tu al  o u tp u v alu es   o r   t o   r ea lize  th b est - f it  lin f o r   s et  o f   co r r esp o n d i n g   n u m b er s   [ 1 0 ] .   T h v al u o f   C   ( d ep en d e n v ar iab le)   f r o m   P   ( in d ep en d en t v a r iab le)   is   esti m ated   b y   ( 1 ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 0 3 6 - 1 0 5 0   1040   =  +   ( 1 )     As p er   th co r r esp o n d e n ce ,   th lin e   eq u atio n   is   r ep r esen t ed   b y   ( 2 ) .     ( ՟ ) ( ՟ ) ( ՟ ) 2   ( 2 )     I n   th is   way ,   th v alu o f   in   th l in ea r   r eg r ess io n   m eth o d   is   ca lcu lated   to   f in d   th b est  f it  lin e.   I n   ( 2 ) ,   ch ar g i n g   p r ice  is   r ep r esen ted   as  C ,   C ՟ is   m ea n   o f   C .   On   s im ilar   n o te,   r ep r esen ts   c h a r g in g   p o wer P ՟   is   th m ea n   o f   P.  T o   av o id   n u llifica tio n   o f   er r o r   d if f er en ce   b etwe en   th ac tu al  an d   p r ed icted   v alu es,  th s u m   o f   s q u ar ac tu al  ch ar g in g   p r ice  m in u s   m ea n   ch a r g in g   p r ice  is   u s ed .   T h en   is   to   b esti m ated   b y   p u ttin g   m ea n   v alu es o f   P a n d   C   in   ( 3 ) .     ՟ =   ՟ +   ( 3 )     I n   l in ea r   r eg r ess io n ,   R 2   r ep r e s en ts   h o th lin p r ed icts   th ac tu al  p o i n ts   to   h a v b etter   en er g y   m o d el  to   m i n im ize  r esid u al  er r o r .   R 2   is   ca lcu lated   as   ( 4 )   an d   ( 5 ) .     2   =   1            (  )             (  )   ( 4 )     2   =   1 (  ̂ ) 2 (  ՟ ) 2   ( 5)     W h er e   Pi is   th a ctu al  v alu a n d   P h at  is   th p r ed icted   v al u e .   T h is   s tatis tica m o d el  is   ca s t - o f f   to   p r e d ict  f o r t h co m in g   co n s eq u en ce s   with   m in im u m   m ea n   s q u ar e   er r o r   [ 1 0 ] .   So   lin ea r   r eg r ess io n   is   an   ad m ir a b le  p o s s ib ilit y   f o r   esti m atin g   en e r g y   p er f o r m an ce   in   elec tr ic   v eh icle  ch ar g i n g   s tatio n s   an d   elec tr icity   g r id s   u n d e r   ( 6 ) .         = 0   ( 6 )     W h er e      is   th elec tr icity   p r ice  at  tim e    is   th ch ar g in g   p o wer   at  tim e Δ is   th tim in ter v al an d   T   is   th e   to tal  tim h o r izo n .   Su b ject  to   co n s tr ain ts   as ( 7 )   an d   ( 8 ) .        ( 7 )         = 0 =     ( 8 )     W h er e       is   th r eq u ir e d   ch ar g in g   en er g y   f o r   an   E V.   T h er r o r   m etr ics  m ea n   a b s o lu te  er r o r   ( MA E ) ,   m ea n   s q u ar ed   er r o r   ( MSE ) ,   r o o m ea n     s q u ar ed   er r o r   ( R MSE )   q u an tif y   th m ag n itu d o f   p r ed ictio n   er r o r s   an d   ar d e f in ed   in   th o r ig in al  u n its   o f   th e   tar g et  v ar iab le  to tal  ch ar g in g   tim in   m in u tes.  E r r o r   m etr ics  h av e   b ee n   ev alu ated   u s in g   (9 )   to   ( 1 1 ) ,   r esp ec tiv ely .     = 1   |    ̂ |   = 1   ( 9 )     W h er | Pi   i |   is   t h ab s o lu te  er r o r   f o r   s in g le  o b s er v atio n .      = 1   |    ̂ | 2   = 1   ( 1 0 )     W h er | Pi   i | 2 is   t h s q u ar ed   er r o r   f o r   s in g le  o b s er v atio n .       = 1   |    ̂ | 2   = 1   ( 1 1 )     T h is   m o d el,   p a r ticu lar ly   in   la r g e - s ca le  g r id   o p er atio n s ,   ca n   a ls o   b r u m m a g e - s ale  p r ice  o p t im izatio n   an d   g r id   lo ad   b alan cin g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u s ta in a b le  e - mo b ilit w ith   co n tr o lled   ch a r g in g   s ch eme   b a s ed   o n   g r id   en erg u s in g   …  ( A r ch a n a   K a d a m)   1041   7 . 3 .     St o cha s t ic  du a l c o o rdina t a s ce nt   SDC i s   g en er ally   u s ed   f o r   o p tim izin g   p e n alize d   lin ea r   m o d els,  s u ch   as  s u p p o r v ec to r   m ac h in es lo g is tic  r eg r ess io n   f r am ewo r k s ,   an d   co n v e n tio n al  lin ea r   r eg r ess io n   f r am ewo r k s .   SDC d if f er s   f r o m   tr ad itio n al  g r ad ien o p tim izatio n   m eth o d s   b y   p er f o r m in g   u p d ates  in   th d u al  s p ac an d   alter in g   o n ly   o n e   co o r d in ate ,   m ea n in g   th d u al  v ar iab le  f o r   an   in d i v id u al  tr ain in g   d ata  p o i n d u r i n g   ea ch   s te p .   T h o p tim izatio n   alg o r ith m s   s u ch   as  s to ch asti g r ad ie n d escen t   ( SGD)   [ 1 1 ]   d ir ec tly   o p tim ize  t h p r im al  lo s s   f u n ctio n   wh ile   SDC o p tim izes  th d u al  p r o b lem .   SDC wo r k s   with   d u al  v ar iab les  an d   d u al  o b jectiv f u n ctio n   to   s o lv th e   p r o b lem .   T o   s o lv th o r ig in al  p r im al  o p tim izatio n   p r o b lem   f o cu s ed   o n   f in d in g   t h o p tim al  m o d e weig h ts ,   SDC r ef o r m u lates  it  in to   an   eq u iv ale n d u al  p r o b lem ,   w h ich   it  th en   a d d r ess es.  SDC A   p er f o r m s   iter ativ e   u p d ates  to   th d u al  v ar ia b les  with   n ew  v ar iab les  f r o m   tr a n s f o r m in g   th p r o b lem   to   th e   d u al  d o m ain .   T h e   ap p r o ac h   m o d if ies  ea ch   d u al  v ar iab le  in d iv id u ally   r ath er   th an   u p d atin g   all  at  o n ce ,   wh ic h   is   r ef er r ed   t o   as   co o r d in ate   ascen t.  ' Sto ch asti c'   m ea n s   th at  th e   alg o r ith m   a d ju s ts   th d u al  v a r iab les  b as ed   o n   a   r an d o m ly   s elec ted   tr ain in g   ex am p le  at  ea ch   iter atio n .   T h g o al  o f   SDC i s   to   o p tim ize  th d u al  o b jectiv f u n ctio n ,   wh ich   is   clo s ely   l in k ed   to   th p r im al  lo s s   f u n ctio n ,   an d   d u to   th eir   s tr o n g   d u ality ,   m ax im izin g   th d u al  o b jectiv ef f ec tiv ely   m in im ize s   th p r im al  lo s s   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .     7 . 4 .     F a s t   F o re s t   ( F F )   As  p ar o f   th en s em b le  lea r n in g   p r o ce s s ,   FF   co n s tr u cts  m u ltip le  d ec is io n   tr ee s   an d   g en er ates   p r ed ictio n s   eith er   b y   av er ag i n g   th o u tc o m es  f o r   r e g r ess io n   task s   o r   b y   em p lo y in g   m ajo r ity   v o tin g   f o r   class if icatio n   task s .   T h is   ap p r o ac h   aim s   to   h a r n ess   th e   s tr en g th s   o f   v ar i o u s   d ec is io n   tr ee s ,   e n h an cin g     b o th   ac c u r ac y   an d   r esil ien ce   wh ile  s teer in g   clea r   o f   o v e r - f i ttin g   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .   W ith   Fas Fo r est,  y o u   ca n   p r ed ict   h o m u ch   e n er g y   an   elec tr ic   ca r   will  u s e,   an aly ze   u s er   b eh av io r ,   an d   p r ed ict  en e r g y   l o ad   n ee d s   f o r   y o u r   b u ild in g .       8.   M E T H O D   T h p o we r   g r i d ' s   co n d itio n   is   co n s tan tly   c h an g in g ,   with   ea ch   m o m e n s h o win g   d if f er e n s tate  o f   th tr en d .   C u r r en m eth o d s   f o cu s   o n ly   o n   th cu r r en s tate  o f   th p o wer   s y s tem ,   wh ich   h el p s   ex p lain   h o th e   g r id   is   o p er atin g .   T h o p tim i za tio n   m o d el  e n h an ce s   en e r g y   d is tr ib u tio n   ef f icien cy   a n d   id en tifie s   o p tim al  ch ar g in g   tim es  f o r   elec tr ic  v e h icles.   I n   f lo wch ar r e p r esen ted   in   Fig u r e   3 ,   it  is   s h o wn   th at  tr ain in g   lin ea r   r eg r ess io n   m o d el  in v o l v es  id en tify in g   th o p tim al  lin th a r ed u ce s   th d is cr ep an cy   b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  v alu es,  in   o r d er   to   f ac ilit ate  f u tu r p r ed ictio n s .           Fig u r 3 .   Flo wch ar f o r   i n teg r ated   o p tim izatio n   a n d   r e g r ess io n   m o d el       Data   f r o m   g r i d s   an d   elec tr ic  v eh icles  ar e   c o llected ,   i n clu d i n g   m et r ics  s u ch   as   s y s tem   lo a d ,   v o ltag e,   ch ar g in g   p er f o r m a n ce ,   a n d   e n er g y   s to r ag ca p ac ity .   Data   p r ep ar atio n   is   f o llo we d   b y   p r elim in ar y   m o d elin g   m eth o d s   s u ch   as  FF   an d   SDC th at  im p r o v e   p r e d ictio n   ac c u r ac y .   E Vs  ar e   g iv en   an   esti m ate  o f   th c h ar g i n g   tim an d   p er ce n tag e   o f   th e   g r id s   ch a r g e   lo ad .   T h ese  r esu lts   ar im p o r tan t   in   u n d e r s tan d in g   th e   im p ac o f   E Vs  to   th g r id   o v er   tim e,   p a r ticu lar ly   in   ter m s   o f   lo a d   m an ag em en an d   p ea k   d em an d .   T h m o d el  p r o v i d es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 0 3 6 - 1 0 5 0   1042   r ea l - tim an d   p r e d ictiv in s ig h ts   in to   ch ar g in g   a n d   g r i d   s tr ess ,   as  well  as  m ak in g   p lan n in g ,   in f r astru ctu r e,   a n d   p o licy   d ec is io n s   to   m ak th p o wer   g r id   m o r ef f icien an d   r esil ien t.  W e   ch o s lin ea r   r eg r ess io n ,   s to ch asti d u al  co o r d in ate  ascen t,  an d   FF   m o d els  b ec au s th ey   o f f er   g o o d   b ase  to   test   o u r   id ea .   lin ea r   r eg r ess io n   is   s im p le  to   u n d er s tan d   a n d   will  h elp   u s   s ee   h o w   m u c h   b etter   th p er f o r m an ce   g ets  w h en   we  s witch   to   m o r e   co m p lex   m o d els.   SDC was  ch o s en   d u to   its   ex em p lar y   p er f o r m an ce   in   o p t im izatio n   an d   h ig h - ca p ac ity   tr ain in g   f o r   d ea lin g   with   th lar g d atas ets  o f   m o d er n   g r i d   m o n ito r in g .   An   ac cu r ate   esti m atio n   o f   th m a x im u m   p er f o r m an ce   ce ilin g   ac h iev a b le  b y   lin ea r   class if ier s   wh en   u tili zin g   ad v an ce d ,   co m p u tatio n ally   ef f icien o p tim izatio n   m eth o d s .   T h FF   is   h ig h   p er f o r m in g   en s em b le  lear n in g   m o d el  with   h i g h   ac cu r ac y .   B ased   o n   th ac cu r ac y   ac h iev ed ,   th e   m o d el  will  co r r ec tly   ex p lain   wh y   th p er f o r m a n ce   g ain   o f   th e   p r o p o s ed   m o d el  is   s u p er io r   to   t h m o s t e f f icien m eth o d s .       9.     RE SU L T S AN A L YS I S B SDCA  AND  F A ST   F O R E ST   Usi n g   SDC A   an d   Fas Fo r est ,   th r esu lt  was  p r ef er en ce   f o r   p o la r ized   ch ar g in g   b ased   o n   th r ee - m o n th   co n v en tio n s   o f   b an er   P MPM L   ch ar g in g   s tatio n s .   T h e   w o r k   em p lo y ed   SDC an d   FF   to   b etter   p r e d ict  ch ar g in g   tim es  o f   elec tr ic  v e h icles  b y   lo o k in g   at  en er g y   u s e,   g r id   p er f o r m an ce ,   an d   p ast  ch ar g in g   p atter n s .   C h ar g es we r m o r e f f icien tly   s ch ed u led   an d   p ea k   lo ad   im p ac t w as d ec r ea s ed .     9 . 1 .     St o cha s t ic  du a l c o o rdina t a s ce nt  ma chine le a rning   m o del   I ad d r ess es  th is   d ilem m b y   f o cu s in g   o n   th p r o b lem   its elf .   As  we  s h o in   [ 1 2 ] ,   SDC h as  b etter   lin ea r   co n v e r g en ce   r ate  f o r   s m o o th   lo s s   f u n ctio n s   th an   S GD.   I n   ad d itio n ,   SDC is   b etter   th an   SGD  f o r   n o n s m o o t h   lo s s   f u n ctio n s   s u ch   as  SVMs.  W n o co n s id e r   th lo n g - ter m   ef f ec ts   o f   SDC o n   co n tin u o u s   lo s s   f u n ctio n s   d esp ite  t h ch a llen g es  o f   d ata  d is tr ib u tio n .   S DC is   s u p er io r   to   SGD  at  t r ain in g   a   m o d el  o f   co n tin u o u s   lo s s es [ 1 1 ] .   T h SDC m o d el  is   tr ain ed   to   p r ed ict  p ea k   c h ar g in g   tim es  f o r   elec tr ic  b u s es  at  B an e r   ch ar g in g   d ep o t.  T h q u ic k   an d   ef f icien p r o ce s s in g   o f   la r g d atasets   f r o m   b an er   c h ar g in g   s tatio n s   is   u s ed   f o r   en e r g y   g r id s   en h an ce m e n t,  en er g y   d i s tr ib u tio n ,   r ed u cti o n   o f   c o s ts ,   an d   g r id   p er f o r m an ce   b o o s tin g .   SDC alg o r ith m   was  ex p lo ited   to   o p tim ize  ch ar g in g   tim e   esti m atio n .   T h e   g r ap h   s h o wn   in   F ig u r 4   r e p r esen ts   ch ar g er   v s   p r ed icted   ch ar g in g   c o m p l etio n   tim e.   T h is   ev alu atio n   is   co n d u cted   o n   B an er   ( Pu n e)   ch a r g in g   s tatio n   d ataset’ s   a   p ar ticu lar .           Fig u r 4 .   C h ar g in g   tim o p tim izatio n   p er   ch a r g er   f r o m   SDC m o d el         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u s ta in a b le  e - mo b ilit w ith   co n tr o lled   ch a r g in g   s ch eme   b a s ed   o n   g r id   en erg u s in g   …  ( A r ch a n a   K a d a m)   1043   T ab le  2   ( s ee   Ap p en d ix )   r e p r esen ts   th p er f o r m an ce   an aly s is   o f   th SDC m o d el,   in   wh ich   th ex p er im en ted   v alu es  o f   R - s q u ar ed ,   MSE ,   MA E ,   an d   r o o t   m ea n   s q u ar ed   er r o r   a r p r e s en ted .   T h m o d e l   d eliv er s   en h an ce d   p r ed ictiv ac cu r ac y   in   co m p a r is o n   to   lin ea r   m o d els.  T h is   im p r o v em en is   o b s er v ed   wh en   th m o d el  is   ap p lied   to   r ea l - w o r ld   d ata.     9 . 2 .     F a s t   F o re s t   m a chine le a rning   m o del   T h FF   alg o r ith m   also   tack les  th o p tim izatio n   ch allen g b y   co n ce n tr atin g   o n   ti m s er ies   f o r ec asti n g .   T h e   FF   m o d el,   a n   en s em b le  r eg r ess io n   tech n i q u b ased   o n   g r a d ien t - b o o s ted   d ec is io n   tr ee s ,   is   p ar ticu lar ly   ef f ec tiv in   m an ag in g   n o n - lin ea r   an d   in tr icat d atasets ,   r en d er in g   it  s u itab le  f o r   p r ed ictin g   elec tr ic  v eh icle  ch ar g in g   d u r at io n   [ 1 4 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 2 5 ] .   Fig u r 5   s h o ws  th ch ar g in g   tim e   o p tim izatio n   p er   c h ar g e r   f o r   th FF   m o d el  o v e r   th s am ch ar g in g   s tatio n   d ataset.   T ab le  3   ( s ee   Ap p en d ix )   r ep r esen ts   th p er f o r m an ce   an aly s is   o f   th FF   m etr ic.   T h ca lcu lat ed   v alu es   in clu d R - s q u ar ed ,   MSE ,   MA E ,   an d   r o o m ea n   s q u ar e d   er r o r T h ese  m etr ics  wer u s ed   to   ev alu ate  th p er f o r m an ce   o f   th FF   m o d el.           Fig u r e   5 .   C h ar g in g   tim o p tim izatio n   p er   ch a r g er   f o r   FF   m o d el       10.   CO M P ARI SO O F   P RICI NG   M O DE L   AND  CH ARG I NG   T I M E   E S T I M A T I O N   T o   im p r o v e   s ch ed u le d   c h ar g in g ,   th is   w o r k   tak es  in to   ac c o u n t h c o m p ar ativ e   co s b en ef its   b y   an aly zin g   th en e r g y   p er f o r m an ce   o f   th en e r g y   g r id .   I als o   im p lem en ts   th SDC an d   FF   alg o r ith m s   f o r   an   elec tr ic  b u s   ch ar g in g   s tatio n .   T h ese  alg o r ith m s   ar u s ed   f o r   b atter y   ch ar g in g   tim f o r ec asti n g   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .   Fig u r 6   illu s tr ates  th co m p a r ativ r esu lts   o f   f lat  r ate  tar if f   o p tim izatio n   p er   c h ar g e r   o v e r   tim f o r   th SDC an d   FF   m o d els,  d em o n s tr atin g   th at  th e   FF   a lg o r ith m   y ield s   s u p er io r   p er f o r m an ce ,   th er e b y   estab lis h in g   it  as   m o r co s t - ef f ec tiv s o lu tio n .   I f   m o d el  ac cu r ately   p r ed icts   th to tal  en er g y   r eq u ir e d   ( r eq )   an d   wh en   it  will  b co n s u m ed ,   it  ca n   s elec th m o s t   f av o r a b le  tar if f .   Hig h   ac cu r ac y   e n s u r es  y o u   d o n ' o v er - co m m it  to   ex p e n s iv tar if f s   o r   u n d er - u tili ze   c h ea p   o n es.   T h e   ac cu r ac y   o f   th e   m o d els’  p r ed i ctio n s   h as  r esu lted   in   h ig h   lev el  o f   ec o n o m ic   b en ef it,  wh ich   h as  b ee n   e x p lo ited   b y   o u r   o p tim izatio n   en g in e.   E s p ec ially   im p r ess iv was  th h ig h   R 2   v alu es  an d   lo e r r o r   m etr ics  ( MA E /R MSE )   in   T ab les  3   an d   4 ,   wh ich   p r o v ed   to   b cr u cial  in   th e   o p er ati o n   o f   th PMPML   ch ar g in g   s tatio n .   T h h ig h   ac c u r ac y   o f   th m o d els’  p r e d ictio n s   ab o u th e   tim in g   o f   th c h ar g e   s ig n if ican tly   r ed u ce s   th e   tar if f   as  ch ar g in g   s ess io n s   ar cu f r o m   p ea k   T im e - of - Use  ( T o U)   p e r io d s   to   ch ea p er   o f f - p ea k   o n es,   r esu ltin g   in   th s u b s tan tial  r ed u cti o n   i n   co s t   o f   ch ar g in g   s h o wn   in   th ch ar g in g   c o s t c o m p ar is o n   g r ap h .   T ab le  4   c o m p ar es  t h er r o r   m etr ics,  in clu d in g   R - s q u ar ed ,   MSE ,   MA E ,   an d   R MSE ,   f o r   th tw o   alg o r ith m s .   v alu b etwe en   0 . 6   an d   0 . 8   in d icate s   g o o d   m o d el  f it.  v alu n ea r   1 . 0   in d icate s   an   id ea f it,  m ea n in g   th at  t h m o d el  ca p tu r es th v ar iab ilit y   o f   t h r esp o n s v ar iab le  ar o u n d   its   m ea n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 0 3 6 - 1 0 5 0   1044       Fig u r e   6 .   C o m p a r is o n   o f   tar if f   f o r   SDC an d   FF       T ab le  4 .   C o m p a r ativ e v alu ati o n   m atr ix   u s in g   SDC an d   FF   P a r a me t e r   S D C A   F a st   F o r e s t     S D C A   F a st   F o r e s t   C h a r g e r   n a me :   D C 4   D C 4     D C 5   D C 5   M o d e l   e v a l u a t i o n   d a t a   s i z e   1 0 2 6   1 0 2 6     9 0 9   9 0 9   R - sq u a r e d   0 . 6 7 5 6   0 . 6 7 7 8     0 . 7 0 4 1   0 . 6 9 4 9   M e a n   sq u a r e d   e r r o r   5 3 4 . 1 8   5 3 0 . 5     5 5 4 . 0 5   5 7 1 . 1 9   M e a n   a b so l u t e   e r r o r   1 6 . 2 1   1 4 . 6     1 4 . 3   1 4 . 8 3   R o o t   me a n   sq u a r e d   e r r o r   2 3 . 1 1   2 3 . 0 3     2 3 . 5 4   2 3 . 9     S D C A   F a st   F o r e s t     S D C A   F a st   F o r e s t   C h a r g e r   n a me :   23   23     26   26   M o d e l   e v a l u a t i o n   d a t a   s i z e   2 4 7   2 4 7     2 5 8   2 5 8   R - sq u a r e d   0 . 7 5 5 2   0 . 7 3 9 7     0 . 5 3 6 7   0 . 6 5 0 8   M e a n   sq u a r e d   e r r o r   5 3 6 . 2 9   5 7 0 . 2     1 2 2 2 . 8   9 2 1 . 5 2   M e a n   a b so l u t e   e r r o r   1 7 . 8 7   1 8 . 2 7     2 6 . 1 5   2 2 . 2 3   R o o t   me a n   sq u a r e d   e r r o r   2 3 . 1 6   2 3 . 8 8     3 4 . 9 7   3 0 . 3 6     S D C A   F a st   F o r e s t     S D C A   F a st   F o r e s t   C h a r g e r   n a me :   22   22     18   18   M o d e l   e v a l u a t i o n   d a t a   s i z e   2 2 9   2 2 9     2 1 1   2 1 1   R - sq u a r e d   0 . 6 4 8 4   0 . 6 8 0 8     0 . 7 3 7 2   0 . 7 2 2 9   M e a n   sq u a r e d   e r r o r   7 6 2 . 4 3   6 9 2 . 1 7     8 9 4 . 4 8   9 4 3 . 0 1   M e a n   a b so l u t e   e r r o r   1 6 . 6 6   1 5 . 6 7     2 2 . 2 3   2 3 . 9 4   R o o t   me a n   sq u a r e d   e r r o r   2 7 . 6 1   2 6 . 3 1     2 9 . 9 1   3 0 . 7 1     S D C A   F a st   F o r e s t     S D C A   F a st   F o r e s t   C h a r g e r   n a me :   27   27     25   25   M o d e l   e v a l u a t i o n   d a t a   s i z e   2 5 9   2 5 9     2 6 9   2 6 9   R - sq u a r e d   0 . 7 1 7 6   0 . 7 2 0 3     0 . 5 9 7 8   0 . 6 3 4 8   M e a n   sq u a r e d   e r r o r   8 4 2 . 9 6   8 3 4 . 7     1 1 6 6 . 5 1   1 0 5 8 . 9 6   M e a n   a b so l u t e   e r r o r   1 5 . 7 3   1 7 . 0 2     2 2 . 8 4   2 0 . 7 8   R o o t   me a n   sq u a r e d   e r r o r   2 9 . 0 3   2 8 . 8 9     3 4 . 1 5   3 2 . 5 4     S D C A   F a st   F o r e s t     S D C A   F a st   F o r e s t   C h a r g e r   n a me :   21   21     7   7   M o d e l   e v a l u a t i o n   d a t a   s i z e   2 3 4   2 3 4     1 3 7   1 3 7   R - sq u a r e d   0 . 7 9 2 6   0 . 7 7 4 2     0 . 7 9 8 9   0 . 7 9 4 1   M e a n   sq u a r e d   e r r o r   6 5 8 . 5 4   7 1 7 . 1     4 7 6 . 7 6   4 8 8 . 1 5   M e a n   a b so l u t e   e r r o r   1 7 . 1 4   1 7 . 2 8     1 6 . 2 8   1 7 . 4 4   R o o t   me a n   sq u a r e d   e r r o r   2 5 . 6 6   2 6 . 7 8     2 1 . 8 3   2 2 . 0 9     S D C A   F a st   F o r e s t     S D C A   F a st   F o r e s t   C h a r g e r   n a me :   13   13     12   12   M o d e l   e v a l u a t i o n   d a t a   s i z e   2 0 6   2 0 6     1 8 6   1 8 6   R - sq u a r e d   0 . 8 5 4 9   0 . 8 4 8 3     0 . 7 7 3 9   0 . 7 3 7 2   M e a n   sq u a r e d   e r r o r   4 2 9 . 0 3   4 4 8 . 7 8     6 8 9 . 3 8   8 0 1 . 3 6   M e a n   a b so l u t e   e r r o r   1 5 . 4 9   1 5 . 6 4     1 8 . 5 9   2 0 . 1 2   R o o t   me a n   sq u a r e d   e r r o r   2 0 . 7 1   2 1 . 1 8     2 6 . 2 6   2 8 . 3 1       11.   CO NCLU SI O N   Ma ch in lear n i n g s   p r ed icti v ab ilit ies  also   h elp e d   i m p r o v e   E c h ar g i n g   s tati o n   e n er g y   m an ag em en t.  T h two   m ain   p r ed ictio n   alg o r ith m s   test ed ,   SDC A   an d   FF ,   p er f o r m ed   well   wh en   d ea lin g   with   r ea l - wo r ld   d ata.   B o th   m o d els  p r o d u ce d   R 2   v alu es  o f   o v er   0 . 7 0   o n   ch ar g er s   th at  ar h i g h ly   u tili ze d .   T h is   p er f o r m an ce   in d icate s   th at  th m o d el  ca n   p r ed ict  m o r ac cu r ately   in   s ce n ar io s   with   h ig h   u s ag e.   On   all  test ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u s ta in a b le  e - mo b ilit w ith   co n tr o lled   ch a r g in g   s ch eme   b a s ed   o n   g r id   en erg u s in g   …  ( A r ch a n a   K a d a m)   1045   ch ar g er s ,   th e   Fas Fo r est  alg o r ith m   p e r f o r m ed   s lig h tly   b e tter   in   r ed u cin g   er r o r s .   I d e cr ea s ed   th m ed ia n   R MSE   b y   ab o u 3 to   SDC A,   p r o v id i n g   n a r r o wer   er r o r   m ar g in   f o r   p ea k   s h av in g .   T h h ig h   ac c u r ac y   o f   th ese  m o d els  in   f o r ec asti n g   ch ar g in g   d u r atio n s   h elp ed   p lan   a cc o r d in g l y   to   s h if f r o m   ex p e n s iv T im e - of - Use   ( T o U )   p ea k   tim es  to   ch ea p er   o f f - p ea k   tim es,  ac h iev in g   b o t h   co s an d   lo ad   eq u aliza tio n .   T h co m b in atio n   o f   th ese  s ch ed u lin g   alg o r ith m s   with   lin ea r   r eg r ess io n   g r ea tly   im p r o v es  en er g y   p er f o r m a n ce   an aly s is   o f   E V   g r id s .   B ec au s r eg r ess io n   m o d els  ar ab le  to   p r e v en u n p r ed ictab le  s p ik es  in   lo ad ,   g r id   s tab ilit y   ca n   b e   m ain tain ed   d esp ite  th d y n a m is m   cr ea ted   b y   E i n teg r atio n .   T h cu r r en m o d el  r elies  s o lely   o n   ch ar g i n g   s tatio n   d ata.   I t   d o es  n o f ac to r   in   an y   ex te r n al  f ac to r s   th at  co u ld   af f ec t a v ailab ilit y   o f   v eh icles su ch   as r ea l - tim d e lay s   in   p u b lic  tr an s it o r   m icr o - wea th er   ev en ts   at  lo ca lev el.   I also   r elies  ex clu s iv ely   o n   DC   f ast  ch ar g in g ,   b u p er f o r m an ce   m ay   v a r y   to   A C   L ev el  2   ch ar g in g   n etwo r k s   with   d if f e r en t u s es.   Fu tu r wo r k   will  f o c u s   o n   cr e atin g   m u lti - ch ar g er   ag g r eg at io n   s y s tem   ( MCAS)  to   b etter   co o r d in at e   h o elec tr icity   u s is   m a n ag e d   at  s ev e r al  PMPML   ch a r g in g   s tatio n s   ac r o s s   d if f er en t   r eg i o n s .   T o   im p r o v e   th e   ac cu r ac y   o f   c h ar g i n g   d em a n d   p r ed ictio n ,   ex ter n al  d ata  s o u r ce s   will  b in teg r ated .   T h ese  s o u r ce s   in clu d tr af f ic  in f o r m atio n   a n d   m icr o - wea th er   d ata  to   m a k th s ch e d u lin g   e n g in m o r r o b u s t.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   ar e   v er y   g r atef u to   MI T   ADT   Un iv e r s ity   f o r   th r esear ch   f ac ilit ies,  f ac ilit ies,  an d   s u p p o r th at  m ad th is   s tu d y   p o s s ib le.   W th an k   o u r   ac ad em ic  ad v is o r s   an d   r esear ch   co llab o r ato r s   f o r   th ei r   g u id an ce   an d   in s ig h tf u co m m en ts ,   alo n g   with   th e   tech n ic al  f ee d b ac k   th at   m ad e   th is   p r o ject  s u cc ess f u l.  T h e   wo r k   o n   ca lcu latin g   th c h a r g in g   tim es  o f   elec tr ic  v eh ic les  with in   th e n er g y   p er f o r m an ce   an al y s is   o f   elec tr icity   g r id   h as  b ee n   s ig n if ican tly   ass is ted   b y   s tim u latin g   an d   in tellectu ally   s tim u latin g   en v ir o n m en t.   W th an k   th PMPML   B an e r   C h ar g in g   Statio n   f o r   p r o v i d in g   th d ata  in   th is   r esear c h   s tu d y .   T h is   d ata  ass is ted   u s   in   d ev elo p i n g   a n d   v alid atin g   o u r   m o d els,  im p r o v in g   th u s ef u ln ess   o f   th f i n d i n g s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ar ch an Kad am                               R am esh   Ma li                               R ee n Gu n jan                               Vir en d r Sh ete                               Pra d ee p   Ma n e                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     No   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  s et  u tili ze d   f o r   r esear ch   is   s o u r ce d   f r o m   th PM PML   B an er   E lectr ic  B u s   Dep o in   Pu n e,   I n d ia.   T h d ata  c o llected   f o r   th is   s tu d y   en co m p ass ed   s ix - m o n th   p er io d   f r o m   Ma y   1 ,   2 0 2 3   to   Octo b er   3 1 ,   2 0 2 3 .   T h is   d ata  s et  co m p r is ed   ap p r o x im ately   3 , 7 0 0   u n iq u ch ar g in g   e v en ts   co llected   f r o m   DC   f ast  ch ar g er s   an d   AC   c h ar g er s .   T h in p u f ea tu r es  u s ed   f o r   m o d elin g   in c lu d ed c h a r g er   I D,   d ay   o f   wee k ,   tim o f   d ay ,   th e   in itial  s tate  o f   ch ar g %S O C ,   th f in al  %S OC .   T h tar g et  v ar iab le  f o r   p r e d ictio n   was  th ch ar g in g   d u r atio n   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.