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 9 2 ~ 2 6 0 4   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 9 2 - 2 6 0 4           2592       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Bidirectio na l pow er c o nv erte r f o e lectr ica l vehi cle w ith  ba t tery  cha rg ing  and sm a rt  ba t tery ma na g ement sys tem       B o da pa t i V enk a t a   Ra j a nn a 1 ,   K o nd ra g un t a   Ra ma   K rish na ia h 2 ,   G a nta   Ra g ho t ha m   Re dd y 3   Sh a ik   H a s a ne  Aha m ma d 4 M o ha m m a Na j u m un nis a 5 Sy ed  I nthiy a z 4 ,   G o utha m i Era g a m re dd y 6 Am ba ra pu   Su dh a k a r 7 ,   Nit a la k s hes wa ra   Ra o   K o luk ula 8   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   M LR   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   H y d e r a b a d ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   R   K   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   K e t h a n a k o n d a ,   I n d i a     3 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   K a k a t i y a   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e ,   W a r a n g a l ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   K o n e r u   La k s h ma i a h   E d u c a t i o n   F o u n d a t i o n ,   G u n t u r ,   I n d i a   5 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   D h a n e k u l a   I n st i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   G a n g u r u ,   I n d i a   6 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   G .   N a r a y a n a mm a   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e   ( f o r   W o me n ) ,   H y d e r a b a d ,   I n d i a   7 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   G A TES I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   G o o t y ,   I n d i a   8 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y ,   G I TA M   U n i v e r s i t y ,   V i sa k h a p a t n a m,  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 n   8 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 3 1 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  2 ,   2 0 2 5       In   e lec tr ic   v e h ic les   (E Vs ) ,   e ff icie n t   e n e r g y   m a n a g e m e n t   i s   c r it ica l   f o r   re li a b l e   p o we tra n s fe r   b e t we e n   t h e   b a tt e r y   a n d   m o t o r.   T h is  p a p e p re se n t th e   d e s i g n   a n d   im p l e m e n ta t i o n   o f   a   b id i re c ti o n a D C - D c o n v e rte e q u i p p e d   wi t h   a   sm a rt   b a t ter y   m a n a g e m e n t   sy ste m   (B M S ) .   T h e   sy ste m   s u p p o rt s   b id i re c t i o n a l   p o we f l o w ,   o p e ra t i n g   i n   b o o s m o d e   d u ri n g   a c c e le ra t i o n   a n d   b u c k   m o d e   d u r i n g   re g e n e ra t i v e   b ra k i n g ,   t h e re b y   e n h a n c i n g   o v e ra l l   e n e r g y   e ff ic ie n c y   a n d   v e h icle   p e rf o rm a n c e .   A   P IC  m ic r o c o n t r o l le g o v e r n t h e   s y ste m ,   p e rf o rm i n g   re a l - t ime   m o n it o ri n g   o k e y   b a tt e r y   p a ra m e ters   s u c h   a s   sta te o c h a r g e   (S OC) ,   sta te  o f   h e a l t h   (S OH ) ,   v o lt a g e ,   a n d   tem p e ra tu re .   S a fe t y   fe a t u r e i n c l u d e   a u t o m a t ic  c o o li n g   fa n   a c t i v a t i o n   wh e n   t h e   t e m p e ra t u re   e x c e e d 4 5   °C  a n d   g e n e ra t o sta rt u p   w h e n   b a t te ry   v o l ta g e   f a l ls   b e l o w   2 3   V .   Re a l - ti m e   d a ta  is   d i s p la y e d   v ia  a n   LC i n te rfa c e   t o   i m p r o v e   u se i n te r a c t i o n   a n d   s y s tem   tra n s p a re n c y .   T h e   p r o p o se d   s y ste m   a c h ie v e d   a   c o n v e rs i o n   e ff icie n c y   o 9 0 - 9 3 %   d u ri n g   e x p e rime n ta tes ti n g ,   w it h   s ta b l e   sw i tc h i n g ,   re l ia b le   a u t o m a t i o n ,   a n d   e ffe c ti v e   t h e rm a l   p r o tec t i o n .   T h e   e m b e d d e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y st e m   o p t im ize s   c h a r g i n g   a n d   d isc h a r g in g   c y c les   w h i le  p re v e n t i n g   o v e rc h a r g in g ,   d e e p   d isc h a r g e ,   a n d   t h e rm a l   s tres s.   T h i s   i n te ll i g e n t ,   a u t o m a t e d   p o we r   c o n v e r te r   e n h a n c e s   b a tt e r y   l ife ,   i m p r o v e s   EV   re li a b il i ty ,   a n d   c o n t ri b u t e s   t o   su s ta i n a b le   t ra n s p o r ta ti o n   b y   e n a b li n g   fe a t u re s   l i k e   v e h ic le - to - g ri d   (V 2 G )   e n e r g y   tra n sfe r.   T h e   p r o p o se d   a r c h it e c t u r e   is   we l l - s u it e d   fo r   i n te g ra t i o n   i n t o   m o d e r n   E i n fra st r u c t u re .   Al t h o u g h   t h e   s y s tem   a rc h it e c t u r e   s u p p o r ts  f u t u re   V2 G   i n te g ra t i o n ,   V 2 G   f u n c ti o n a li t y   wa s   n o t   im p lem e n te d   o r   tes te d   i n   t h e   p re se n t   e x p e rime n tal   s e t u p .   K ey w o r d s :   B atter y   m an ag em en t sy s tem   B id ir ec tio n al  co n v er ter   L iq u id   cr y s tal  d is p lay   R em ain in g   u s ef u l lif e   State  o f   ch ar g e   State  o f   h ea lth   T em p er atu r c o n tr o l   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 :   B o d ap ati  Ven k ata  R ajan n a   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   ML R   I n s titu te  o f   T ec h n o l o g y   Hy d er ab ad ,   I n d ia   E m ail:  r ajan n ab v 2 0 1 2 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O   T h b atter y   is   co r co m p o n e n o f   an y   elec tr ic  v eh icle  ( E V) ,   r eq u ir in g   an   o p tim ized   d esig n   to   m ee t   th p o wer   d em a n d s   o f   b o th   t h m o to r   a n d   t h ch a r g in g   s y s tem .   T r ad itio n al   E b atter y   ch ar g in g   s y s tem s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       B id ir ec tio n a l p o w er c o n ve r ter fo r   elec tr ica l v eh icle  w ith   b a tter ch a r g in g   … ( B o d a p a ti V e n ka ta   R a j a n n a)   2593   o f ten   lack   p r o p er   p r o tectio n   an d   in tellig en c o n tr o l,  w h ich   ca n   r esu lt  in   o v e r ch ar g in g   a n d   r e d u ce d   b atter y   life s p an   [ 1 ] [ 2 ] .   T h is   p ap e r   s u g g ests   b id ir ec tio n al  E ch ar g er   co u p led   with   an   in tellig en en er g y   m an ag em en s y s tem   [ 3 ] [ 4 ]   in   o r d e r   to   ad d r ess   th ese  is s u e s .   C r ea tin g   b id ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   t h at   ef f ec tiv ely   c o n tr o ls   p o wer   tr an s f er   b etwe en   th e   b atter y   a n d   th e   m o to r   is   th m ain   o b jectiv e.   T h e   s y s tem   allo ws  f o r   ac ce ler atio n   an d   r eg en er ativ e   b r a k in g   b y   en a b l in g   e n er g y   to   f lo w   b o t h   f r o m   th e   b atter y   to   th e   m o to r   ( B 2 M)   an d   f r o m   th m o to r   to   th b atte r y   ( M2 B )   [ 5 ] [ 6 ] .   At  th h ea r o f   th s y s tem   is   PIC   m icr o co n tr o ller   p r o g r am m e d   u s in g   E m b ed d ed   C .   I t c o n s tan tly   ch ec k s   an d   m an a g es im p o r tan t b atter y   f ea tu r es  lik tem p er atu r e,   v o ltag e,   s tate  o f   ch ar g ( SOC ) ,   an d   s tate  o f   h ea lth   ( SOH)   [ 7 ] - [ 9 ] .   T h s y s tem   in clu d es  r ea l - tim L C s cr ee n ,   an   au to m atic  co o lin g   s y s tem ,   an d   s en s o r s   f o r   tem p er atu r a n d   v o ltag [ 1 0 ] [ 1 1 ] .   W h en   th v o ltag d r o p s   b elo 2 3   v o lts ,   th m icr o p r o ce s s o r   s tar ts   g en er ato r   to   ch ar g th b atter y   [ 1 2 ] .   co o lin g   f an   tu r n s   o n   a u to m ati ca lly   to   p r ev e n o v er h ea tin g   a n d   m ai n tain   p er f o r m an ce   an d   s af ety   [ 1 3 ] .   T h ese   au to m atic  f ea tu r es h el p   ex ten d   b atter y   life   an d   im p r o v e n er g y   ef f icien c y   [ 1 4 ] [ 1 5 ] .     T h b id ir ec tio n al  ch ar g er   o f   t h p r o p o s ed   wo r k   is   ec o - f r ien d ly ,   aid s   in   im p r o v ed   p e r f o r m an ce   o f   t h v eh icle,   an d   p r o v id es  ef f ec tiv b atter y   p r o tectio n   t h r o u g h   e f f icien en er g y   tr an s f er   f r o m   th p o wer   g r id   to   th e   elec tr ic  v eh icle  [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   Ap ar f r o m   s u p p o r tin g   r eg e n er ati v b r ak i n g   an d   b id ir ec tio n al  p o wer   d eliv er y ,   th e   s y s tem   h as  s m ar t   en er g y   m a n ag em en s tr ateg y   th at  co n tin u o u s ly   k ee p s   tr ac k   o f   v o ltag e,   tem p er atu r e,   s tate   o f   ch ar g ( SOC ) ,   an d   s tate  o f   h ea lth   ( SOH)   p ar am eter s   in   r ea tim [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   T h ese  co n tr o an d   au to m atio n   f u n ctio n s   en h an ce   en er g y   u s ag g r ea tly ,   in cr ea s b atter y   li f e,   an d   p r o v id h ig h e r   o p er atin g   s af ety   th a n   tr ad itio n al  u n id ir ec tio n al  ch ar g in g   s y s tem s   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   I n   a d d itio n ,   th d escr ib ed   d esig n   is   co m p atib le  with   u p co m in g   tr en d s   in   v eh icle - to - g r id   ( V2 G)   in te g r atio n   an d   e co - f r ien d ly   tr a n s p o r tatio n   in f r astru ctu r e,   h el p in g   to   ac h iev th o v er all  g o als o f   clea n   en er g y   tr an s itio n   an d   s m ar t g r id   c o n n ec tiv ity   [ 2 2 ] - [ 2 5 ] .           2.   M E T H O D   b id ir ec tio n al   p o wer   co n v e r ter   is   d esig n ed   an d   b u ilt  as  p ar o f   th s y s tem   to   h elp   ch ar g an d   m an ag E V   b atter ies  ef f icien tly .   T h e   m ain   c o n tr o l   u n it   is   PIC  m icr o c o n tr o ller   th at  u s es  E m b ed d e d   C   p r o g r a m m in g .   T o   en s u r e   th e   s y s tem   wo r k s   s af ely   an d   p r o p e r ly ,   it  c o n s tan tly   c h ec k s   im p o r tan b atter y   d etails  lik tem p er atu r e,   v o ltag e,   SOC ,   an d   SOH.   T h s y s tem   u s es   tem p er atu r an d   v o ltag s en s o r s   to   p r o v id e x ac an d   u p - to - d ate  r ea d in g s .   I t a llo ws p o wer   to   m o v b o th   f r o m   th B 2 an d   f r o m   th M2 B ,   m ak in g   en e r g y   f lo w   f lex ib le.   An   L C s cr ee n   s h o w s   th u s er   r ea l - tim in f o r m atio n   ab o u t   th b atter y   an d   t h s y s tem ' s   s tatu s .     2 . 1 .     M icro co ntr o ller  s elec t io n a nd   co ntr o l st ra t eg y   T h m ain   co n tr o p a r o f   th e   s y s tem   is   PIC1 6 F7 2   m icr o co n tr o ller ,   wh ic h   h as  b ee n   s et  u p   u s in g   E m b ed d e d   C .   As  s h o wn   in   Fi g u r 1 ,   th e   co n tr o s y s tem   wo r k s   in   r ea l   tim to   k ee p   th s y s tem   s af an d   clea r   at  all  t im es.  T o   e n s u r s af e   an d   ef f ec tiv e   o p e r atio n ,   it  r eg u l ar ly   ch ec k s   im p o r tan b atter y   p ar am eter s   s u ch   as  tem p er atu r e,   v o ltag e,   SOC ,   an d   SOH.   T h co n tr o ller   co m m u n icate s   with   s ev er al  p er ip h er al  co m p o n en ts ,   in clu d in g   t h L C m o d u le,   co o lin g   f an ,   tem p er atu r a n d   v o ltag s en s o r s ,   an d   r ela y   d r iv e r s .   I m a k es  au to m ated   d ec is io n s   b ased   o n   s et  th r esh o ld s ,   s u ch   as  t u r n in g   o n   th e   g en e r ato r   wh en   th v o ltag is   lo w   an d   ac tiv atin g   th co o lin g   f a n   wh e n   th tem p er at u r is   h ig h .   T h PIC1 6 F7 2   was  s elec ted   d u to   its   ea s o f   u s e,   r eliab ilit y ,   an d   s u itab ilit y   f o r   em b ed d ed   en er g y   co n tr o ap p licatio n s .   I p r o v i d es  ess en tial  f ea tu r es  lik d i g ital  in p u t/o u tp u p i n s ,   m u ltip le  an alo g - to - d ig ital   co n v er ter   ( ADC)  ch an n els,  an d   in ter r u p m an ag e m en t,  wh ich   s u p p o r s en s o r   d ata  co llectio n ,   t h r esh o ld   p r o ce s s in g ,   an d   r e al - tim co n tr o l.  W h ile  h ig h - p er f o r m a n ce   m icr o co n tr o ller s   lik th e   Ar d u in o   Me g a,   E SP 3 2 ,   o r   STM 3 2   o f f er   m o r m em o r y   an d   p r o ce s s in g   p o wer ,   th is   s y s tem   h as  m o d est  c o m p u ti n g   n ee d s   th at   d o n t   r eq u ir s u ch   a d v an ce d   tech n o l o g y .   T h PIC  m icr o co n tr o ller   ef f ec tiv ely   m ee ts   all  f u n ctio n a r eq u ir em en ts   an d   o f f er s   an   ec o n o m ical,   p o wer - e f f icien s o lu tio n   th at   is   well - s u p p o r ted   in   b o th   in d u s tr ial  an d   ac ad em ic  s ettin g s .   I ts   s im p licity   in   in teg r atin g   with   s en s o r s   an d   ac tu ato r s   also   m ak es  s y s tem   d ev e lo p m e n ea s ier .   Ho wev er ,   m o v in g   to   m o r p o wer f u m icr o co n tr o ller   p latf o r m   co u l d   b e   b en e f icial  f o r   f u tu r e   im p r o v em e n ts   s u ch   as   wir eless   co m m u n icatio n ,   h ig h - s p ee d   d ata   co llectio n ,   o r   e n h an ce d   g r id   in teg r atio n .   Fu tu r r esear ch   is   p la n n ed   in   th is   d ir ec tio n .     2 . 2 .     SO a nd   SO H   estima t i o n t ec hn iqu e s   T h is   s ec tio n   ex p lain s   h o th e   s y s tem   esti m ates th b atter y 's  co n d itio n .   Her e' s   h o it wo r k s   a)   T h m icr o c o n tr o ller   m ea s u r e s   th cu r r en t   g o in g   in   a n d   o u o f   th b atter y   o v er   tim e.   I u s es  th is   in f o r m atio n ,   alo n g   with   h o w   o f ten   it  tak es  m ea s u r em en ts ,   to   esti m ate  h o m u ch   c h ar g is   lef in   th b atter y ,   ca lled   th SOC .   T h is   m eth o d   is   ca lled   C o u lo m b   co u n tin g   an d   wo r k s   well  f o r   s y s tem s   th at  ca n   h an d le  s o m c o m p u tin g   task s .     b)   T o   f in d   o u h o h ea lth y   t h b atter y   is ,   th s y s tem   u s es  m eth o d   th at  lo o k s   at  h o m u ch   it  ca n   h o l d   ch ar g n o co m p ar ed   t o   wh en   it wa s   n ew.   T h is   is   ca lled   th SOH.     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 :   2592 - 2 6 0 4   2594   c)   T h PIC  m icr o co n tr o ller   k ee p s   u p d atin g   t h v o ltag an d   cu r r en r ea d in g s   in   its   m em o r y .   I d o es  th is   ev er y   s ec o n d ,   wh ich   is   1   Hz.     d)   T h SOC   a n d   SOH  v alu es  a r n o t   o n l y   u s ed   to   co n tr o t h s y s tem ,   lik e   d ec id in g   wh en   to   ch ar g e   o r   d is ch ar g t h b atter y ,   tu r n   o n   th e   f an ,   o r   s tar th g en er ato r ,   b u t   th e y   ar e   also   s h o wn   in   r ea tim o n   t h e   L C s cr ee n   s o   u s er s   ca n   s ee   th em .     T h s y s tem   u s es  PI C 1 6 F7 2   m icr o co n tr o ller   to   ca lcu late  SOC   an d   SOH  in   r ea tim e.   T h is   h elp s   with   s m ar b atter y   m an ag e m e n t.  I u s es  d ata  f r o m   s en s o r s   th at  m ea s u r c u r r en t   an d   v o lt ag to   m ak th ese  ca lcu latio n s .   T h C o u lo m b   c o u n tin g   m eth o d   is   u s ed   to   ca lc u late  th SOC   b y   ad d in g   u p   t h cu r r en g o in g   i n   an d   o u t   o f   th e   b atter y   o v er   tim e.   T h ( 1 )   p r o v id es th SOC   at  an y   g i v en   tim t.      ( ) =  ( 0 ) + 1 ( ) 0      ( 1 )     W h er    is   th n o m in al  r ate d   ca p ac ity   o f   th b atter y   ( in   am p er e - h o u r s ) ,   ( )   is   th m ea s u r ed   b atter y   cu r r en t ( i n   Am p er es)  a n d   0   is   th in itial tim o f   m ea s u r e m en t   ( in   s ec o n d s ) .     T h m icr o co n tr o ller   s am p les  cu r r en t   an d   v o lta g d ata   at  a   f r eq u e n cy   o f   1   Hz .   T h ese   m e asu r em en ts   ar co n tin u o u s ly   p r o ce s s ed   to   u p d ate  SOC   v alu es,  wh ich   ar th en   u s ed   to   m an ag c h ar g i n g   an d   d is ch ar g in g   cy cles  an d   t o   tr ig g er   s af ety   m ec h an is m s .   T h r ea l - tim S O C   is   also   d is p lay ed   o n   th e   L C in ter f ac f o r   u s er   m o n ito r in g .   T h SOH   is   e s ti m ated   u s in g   ca p ac ity   d eg r ad atio n   m eth o d ,   wh ich   co m p ar es  th b atter y s   cu r r en tly   a v ailab le  ca p ac ity   to   its   n o m in al  r ated   ca p ac ity .   I t i s   co m p u ted   as sh o wn   in   ( 2 ) .      = (    ) × 100%   ( 2 )     W h er   is   th m ax im u m   ch ar g e,   th b atter y   ca n   cu r r en tly   s to r b ased   o n   r ec e n ch ar g in g   h i s to r y   an d      is   th o r ig in al  m a n u f ac tu r er - r ated   b atter y   ca p ac ity .       S t a r t I n i t i a l i z e   s e n s o r s ,   L C D ,   a n d   v a r i a b l e s R e a d   T e m p e r a t u r e ,   V o l t a g e ,   C u r r e n t C a l c u l a t e   S O C   ( C o u l o m b   C o u n t i n g ) C a l c u l a t e   S O H   ( C a p a c i t y   d e g r a d a t i o n ) D i s p l a y   S O C ,   S O H ,   V o l t a g e ,   T e m p e r a t u r e   o n   L C D I s   T e m p e r a t u r e   >   4 5   D e g r e e   C e l s i u s ? T u r n   O N   C o o l i n g   F a n I s   V o l t a g e   <   2 3 V ? A c t i v a t e   G e n e r a t o r W a i t   1   s e c o n d ,   r e p e a t N o N o     Fig u r 1 .   C o n tr o l f lo d ia g r a m   f o r   t h PIC m icr o co n t r o ller   f ir m war u s ed   in   th b id ir ec ti o n al  E ch ar g er   f o r   en er g y   m an ag em e n t a n d   s af ety   f u n ctio n s       T h is   m eth o d   en a b les  th e   s y s tem   to   d etec l o n g - te r m   d eg r a d atio n   tr e n d s .   W h ile   n o t   as  s o p h is ticated   as  m o d el - b ased   ap p r o ac h es,  it   is   ef f ec tiv f o r   em b ed d ed   co n tr o en v ir o n m en ts   an d   alig n s   with   r ea l - wo r ld   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       B id ir ec tio n a l p o w er c o n ve r ter fo r   elec tr ica l v eh icle  w ith   b a tter ch a r g in g   … ( B o d a p a ti V e n ka ta   R a j a n n a)   2595   B MS  im p lem en tatio n s .   T h u p d ated   SOH  v alu es  ar u s ed   i n ter n ally   f o r   d ec is io n - m a k in g   an d   to   p r o tect  th e   b atter y   f r o m   ag g r ess iv ch ar g e/d is ch ar g cy cles th at  c o u ld   a cc eler ate  ag in g .   B o th   SOC   an d   SOH   esti m ati o n s   s u p p o r th s y s tem s   au t o m atio n   f ea tu r es,  in cl u d in g   c o o lin g   f a n   ac tiv atio n ,   g en er ato r   s tar tu p ,   an d   c h ar g e   ter m in atio n .   T h ese  tech n iq u es  co n t r ib u te   to   t h e   s af e,   ef f icien t,  a n d   in tellig en o p er atio n   o f   th e lectr ic  v eh icle  p o wer   s y s tem .   T o   en h an ce   s af ety   a n d   r eliab ilit y ,   th s y s tem   in clu d es  au to m atio n   f ea tu r es.  W h en   b atter y   v o ltag d r o p s   b elo 2 3   V,   th m ic r o co n tr o lle r   ac tiv ates  b ac k u p   g en er ato r   v ia  r elay   to   in itiate  ch ar g in g .   I f   th b atter y   t em p er atu r ex ce e d s   p r ed ef i n ed   th r esh o ld ,   th e   s y s tem   au to m atica lly   s tar ts   co o lin g   f a n   to   p r ev e n t th er m al  s tr ess .   T h em b ed d ed   e n er g y   m an a g em en s y s tem   o p tim izes  th c h ar g in g   an d   d is ch ar g in g   cy cle s   b ased   o n   SOC ,   v o ltag e,   an d   th er m al  f ee d b ac k ,   th e r eb y   m ax im izin g   b at ter y   life   an d   p er f o r m an c e.   Ad d itio n ally ,   th e   co n v er ter   is   d esig n e d   to   s u p p o r V2 en er g y   tr an s f er ,   alig n in g   with   f u tu r s m ar g r id   i n teg r atio n   g o als.   T h e   p r o to ty p was  test ed   u n d er   v a r io u s   lo ad   co n d itio n s   to   v alid ate  th co n v er ter s   ef f icien c y ,   th r esp o n s iv en ess   o f   th e   co n tr o l o g ic,   an d   th e   s af ety   m ec h an is m s .   T h e   test   r esu lts   co n f i r m   t h s y s tem ' s   ab ilit y   to   o p er ate   r eliab ly   u n d er   r ea l - w o r ld   E c h ar g in g   an d   d is ch ar g in g   s ce n a r io s .   T h o v er all  s y s tem   ar ch itectu r is   illu s tr ated   in   Fig u r 2 ,   wh ich   p r esen ts   th b lo ck   d iag r am   o f   th e   b id ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   in teg r ated   with   s m ar t   b atter y   m an a g em en t   s y s tem .   T h e   d i ag r am   o u tlin es  k e y   co m p o n en ts   s u ch   as  th PI C   m icr o co n tr o ller ,   tem p er atu r an d   v o ltag s en s o r s ,   co o lin g   f an ,   g en er at o r   u n it,   an d   L C d is p lay .   I d em o n s tr ates  th b id ir ec tio n al  p o wer   f lo p ath way s   b etwe en   th b atter y   an d   m o to r ,   s u p p o r tin g   b o th   ch ar g in g   ( m o to r   to   b atter y )   a n d   d is ch ar g in g   ( b atter y   to   m o to r )   o p e r atio n s .   T h en er g y   m an ag em en s y s tem   co o r d i n ates  all  s u b s y s tem s   to   en s u r s af an d   ef f icien t   p er f o r m an ce   u n d er   v a r y in g   o p er atin g   c o n d itio n s .       G r i d A C - D C   C o n v e r t e r D C - D C   B u c k / B o o s t   C o n v e r t e r B a t t e r y P I C   M i c r o c o n t r o l l e r S e l e c t i o n   S w i t c h B i - d i r e c t i o n a l   C o n v e r t e r P M D C   m o t o r R e l a y L C D   d i s p l a y   w i t h   d r i v e r V o l t a g e   s e n s o r - 2 C r y s t a l   o s c i l l a t o r L E D   i n d i c a t o r C o o l i n g   f a n R e s e t   B u t t o n V o l t a g e   s e n s o r - 1 P W M T e m p e r a t u r e   s e n s o r     Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r am   f o r   a   b id ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   f o r   E with   b atter y   ch ar g in g   a n d   s m ar t BMS       T h d etailed   h ar d war e - lev el  r ep r esen tatio n   o f   th s y s tem   is   s h o wn   in   Fig u r 3 ,   w h ich   illu s tr ates  th e   s ch em atic  d iag r am   o f   th b i d ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   with   s m ar b atter y   m an ag em en t.  T h is   s ch em atic   h ig h lig h ts   th e   in ter c o n n ec tio n   o f   m ajo r   elec tr ical   co m p o n en ts ,   in cl u d in g   p o wer   tr a n s is to r s ,   in d u cto r s ,   s en s o r s ,   r elay s ,   th PIC  m icr o co n tr o ller ,   an d   th g en er ato r   i n ter f ac e.   T h f l o o f   co n tr o s ig n als  an d   p o wer   p ath s   is   clea r ly   d ep icted ,   v a lid atin g   h o b i d ir ec tio n al  e n er g y   f lo is   ac h iev ed   a n d   r eg u lated   th r o u g h   au to m ated   s witch in g .   T h s c h em atic  s u p p o r ts   th f u n ctio n al  d esig n   an d   f ac ilit ates  r ea l - tim co n tr o o f   ch ar g in g ,   d is ch ar g i n g ,   a n d   s af ety   m ec h an is m s .   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 :   2592 - 2 6 0 4   2596                                         Fig u r 3 .   Sch e m atic  o f   b id ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   u s ed   in   an   elec tr ic  v eh icle  with   b atter y   c h ar g in g   an d   s m ar b atter y   m a n ag em en t sy s tem       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O   T h p er f o r m an ce   o f   th s u g g ested   b id ir ec tio n al  E ch ar g er   s y s tem   was  test ed   u n d er   r ea l - tim ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   co n d itio n s .   T h m ain   g o als  wer to   en s u r ac cu r ate  m o n ito r in g ,   s af ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g ,   th er m al  p r o tecti o n ,   an d   ef f icien en e r g y   f lo co n tr o l.  T h r esu lts   f r o m   th ex p er im en ts   ar e   ex p lain ed   in   d etail  b elo w.   T h e   s y s tem   was te s ted   in   two   m o d es: B 2 M   an d   M2 B .     T h ese  m o d es  wer u s ed   to   ch ec k   if   th co n v er te r   co u ld   m o v p o wer   in   b o th   d ir ec tio n s .   T h s y s tem   s witch ed   b etwe en   th e   two   m o d es  with o u a n y   is s u es  o r   d ela y s .   I n   B 2 m o d e,   p o wer   f lo wed   s m o o th ly   f r o m   th b atter y   to   th m o to r .   I n   M 2 B   m o d e,   th b atter y   was  s u c ce s s f u lly   r ec h ar g ed   u s in g   en er g y   f r o m   th m o t o r ' s   r eg en er ativ p r o ce s s .     T h PIC  m icr o co n tr o ller   p lay ed   cr u cial  r o le  in   m o n ito r in g   th b atter y s   k ey   p a r am eter s   s u ch   as  v o ltag e,   SOC ,   SOH,   an d   tem p er atu r e.   T h ese  v alu es  wer e   co n tin u o u s ly   u p d ated   an d   d is p lay ed   o n   th L C s cr ee n .   T h SOC   an d   v o ltag r ea d in g s   h elp ed   in   d ec i d in g   ch ar g in g /d is ch ar g in g   lim its .   T h r ea l - tim d ata  d is p lay   en s u r ed   t r an s p ar en c y   i n   s y s tem   o p er atio n   an d   p r o v id ed   in s tan t f ee d b ac k   to   u s er s .   Du r in g   test in g ,   th e   b atte r y   was  in ten tio n ally   d is ch ar g ed   to   b elo 2 3   V.   T h m icr o co n tr o ller   im m ed iately   d etec ted   th is   th r esh o ld   b r ea ch   an d   ac tiv ated   b ac k u p   g en e r ato r   u s in g   r elay .   T h g en er ato r   b eg an   ch ar g in g   th b atter y   au to m atica lly .   On ce   th b atter y   v o ltag r ea ch ed   th e   o p tim al   le v el  ( ar o u n d   2 8   V) ,   th s y s tem   h alted   th ch ar g i n g   p r o ce s s ,   p r ev en tin g   o v er c h ar g in g   an d   th u s   en h an cin g   b atter y   life .   T h is   au to m atio n   f ea t u r p r o v e d   to   b r eliab le  an d   f ast - ac tin g .   T h er m al  p r o tectio n   was  an o th er   cr itical  asp ec o f   th s y s t em .   Un d er   lo ad   co n d itio n s ,   th b atter y   tem p er atu r was  m o n ito r e d   co n tin u o u s ly   u s in g   a   tem p er atu r s en s o r .   W h en   th e   b atter y   te m p er atu r e   ex ce ed e d   th s af t h r esh o ld   o f   4 5   °C   d u r in g   h ig h   c u r r en t   o p er atio n ,   th m icr o c o n tr o ller   ac tiv ated   co o lin g   f an .   T h is   r ed u ce d   th b atte r y   tem p er atu r b ac k   to   th s af o p er atin g   r an g ( b elo 4 0   °C ) .   T h tim ely   o p er atio n   o f   th e   co o lin g   f a n   p r ev en ted   th er m al  s tr ess   o n   th b atter y ,   im p r o v i n g   s y s tem   r eliab ilit y   an d   s af ety .   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       B id ir ec tio n a l p o w er c o n ve r ter fo r   elec tr ica l v eh icle  w ith   b a tter ch a r g in g   … ( B o d a p a ti V e n ka ta   R a j a n n a)   2597   T h e   p o w e r   e l e c t r o n i c s   c o n v e r te r   u s e d   i n   t h e   s y s t e m   s h o w e d   ef f i c i e n t   e n e r g y   r e g u l a t i o n   a c r o s s   a l l   t es t e d   m o d e s .   T h e   c o n v e r s i o n   e f f i c i en c y   w a s   r e c o r d e d   b e t w e e n   9 0 9 3 %   d e p e n d i n g   o n   t h e   l o a d   a n d   i n p u t   c o n d i t i o n s .   T h i s   h i g h   e f f i ci e n c y   w as   a tt r i b u t e d   t o   t h e   u s o f   o p t i m i z e d   s w i t c h i n g   a n d   p r o p e r   t h e r m a l   m a n a g e m e n t .   E n e r g y   f l o w   b e t w e e n   t h e   g r i d ,   g e n e r a to r ,   a n d   b a t t e r y   w a s   s t a b le   w it h   m i n i m a l   r i p p l e   a n d   h e at   l o s s es .   T h em b ed d ed   en er g y   m an a g em en s y s tem   en s u r ed   co o r d in ated   o p er atio n   am o n g   all  co m p o n en ts .   I d y n am ically   ad j u s ted   th ch ar g in g   r ate  b ased   o n   SOC ,   v o ltag e,   an d   tem p er atu r e.   T h lo g ic - b ased   co n tr o in   th PIC  m icr o c o n tr o ller   co n t r ib u ted   to   s m o o th   an d   s af e n er g y   tr an s itio n s .   Fu r th er m o r e,   th e   b id ir ec tio n al  ch ar g er   p r o m o ted   t h u s o f   E Vs  as  d is tr ib u ted   e n er g y   r eso u r ce s   b y   f ac ilit atin g   t h p o s s ib le  f u tu r im p lem en tatio n   o f   V2 f u n ctio n ality .   I is   im p o r ta n to   n o te   th at  wh ile  th s y s tem   s u p p o r t s   b id ir ec tio n al  D p o wer   co n v er s io n ,   V2 o p er atio n   was  n o ex p er im e n tally   d em o n s tr ated   d u to   th ab s en ce   o f   g r i d   in ter f ac in g   cir c u itry   an d   in v e r t er   s y n ch r o n izatio n   m o d u les.     3 . 1 .     T heo re t ica ef f iciency   a na ly s is   T o   p r o v id an aly tical  s u p p o r t   f o r   th ex p er im en tal  f in d in g s ,   th eo r etica ef f icien cy   a n aly s is   o f   th b id ir ec tio n al  DC - DC   co n v er ter   was  ca r r ied   o u b ased   o n   s tan d ar d   p o wer   co n v er s i o n   eq u atio n s .   T h ef f icien cy   ( )   o f   th e   co n v er ter   i s   d ef in ed   as  th e   r atio   o f   o u tp u p o wer   to   in p u p o wer ,   co n s i d er in g   co n d u ctio n   lo s s es   in   s witch es,  s witch in g   l o s s es,  an d   p ass iv co m p o n en t   lo s s es.  Fo r   th b u ck - b o o s o p er atio n ,   th eo r etica ef f icien cy   was c alcu lated   u s in g   ( 3 ) .         = ( × ) (  ×  )   ( 3 )     W h er th in p u an d   o u t p u p ar am eter s   wer d er iv ed   f r o m   k n o wn   v alu es  u n d er   co n tr o lled   lo ad   co n d itio n s .   At   ty p ical  o p er a tin g   p o in o f   in p u v o ltag e      2 4   v o lts ,   i n p u t   cu r r e n    =   1 2 . 5   am p er es,  o u tp u v o ltag    4 8   v o lts ,   an d   o u tp u cu r r en   6   am p er es,  th th eo r etica ef f icien cy     was  f o u n d   to   b ap p r o x im ately   9 4 . 2 % .   T h is   alig n s   clo s ely   with   t h ex p er i m en tal  ef f icien c y   r a n g o f   9 0 %   to   9 3 o b s er v ed   d u r in g   p r ac tical  test i n g .   Min o r   lo s s es  ca n   b attr ib u ted   to   s witch in g   tr an s ien ts ,   th er m al  d is s ip atio n ,   an d   n o n - id ea b eh a v io r   o f   p ass iv co m p o n en ts .   T h co n v er ter ' s   d esig n   an d   th ef f icien cy   o f   th en e r g y   m an ag em en t   s y s tem   an d   co n tr o lo g ic   th at  a r im p lem en te d   u s in g   th PIC  m ic r o co n tr o ll er   ar e   v alid ated   b y   th tig h co r r esp o n d en ce   b etwe en   th eo r etica a n d   e x p er im e n tal  r esu lts .   T h is   co m p ar is o n   also   s h o ws  h o well   th s y s tem   co u ld   wo r k   in   elec tr ic  ca r s ,   as it   k ee p s   h ig h   ef f icien cy   ev en   wh en   p o wer   f lo ws b o th   way s .   T h test   r esu lts   s h o wed   th at  th s u g g ested   ch ar g e r   m ad e   th b atter y   s af er   an d   h elp e d   it  last   lo n g e r .   I r em o v e d   d a n g er s   f r o m   o l d er   way s   o f   c h ar g i n g ,   lik d ee p   d is ch ar g e,   o v er c h ar g in g ,   an d   o v er h ea tin g .   Al s o ,   b y   m ak i n g   th e   co o lin g   a n d   g e n er ato r   s y s tem s   wo r k   au t o m atica lly ,   th d esig n   n ee d e d   less   h u m an   h elp .     I n   s h o r t,  t h s y s tem   wo r k ed   as  p lan n ed   in   ev er y   test .   I s h o wed   r ea l - tim c o n tr o l,   g o o d   en e r g y   co n v er s io n ,   s af ety   f ea tu r es,  an d   s m ar d ec is io n - m ak in g .   T h e s r esu lts   co n f ir m   th at  th p r o p o s ed   b id ir ec tio n al   E ch ar g er   with   s m ar en e r g y   m an a g em en is   ef f ec tiv an d   u s ef u l.  T h is   d ev ice  ca n   b u s ed   in   m o d er n   elec tr ic  v eh icles a n d   h elp s   p u s h   f o r war d   s u s tain ab le  en er g y   u s e.     3 . 2 .     E x perim ent a s et up   h ar d war m o d el  m ad f o r   lab   u s was  u s ed   to   test   th p r o p o s ed   b id ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   s y s tem .   24 - v o lt 20 - am p e r e - hour   lith iu m - io n   b atter y   p ac k   ar r an g e d   in   7 S2 s etu p   p r o v id ed   th en e r g y ,   g iv in g   r eliab le  p o wer   s o u r ce   f o r   b o th   c h ar g in g   an d   d is ch ar g in g   ex p er im en ts .   T h e   co n v er t er   was  d esig n ed   to   h an d le  u p   to   3 0 0   watts  o f   p o wer   an d   wo r k   with   in p u v o lt ag es  b etwe en   1 8   a n d   2 8   v o lts ,   an d   o u tp u v o ltag es  b etwe en   2 4   an d   4 8   v o lts .   T h d is ch ar g in g   p r o p er ties   u n d e r   d if f er e n lo ad   s itu atio n s   wer ass ess ed   u s in g   r esis tiv lo ad   b an k   th at  r ep licated   an   elec tr ic  v eh icle  m o to r   lo ad   b etwe en   1 0 0   an d   2 5 0   watts.  T h co n tr o u n it   em p lo y ed   PIC1 6 F7 2   m icr o co n tr o ller   o p e r atin g   at  2 0   m e g ah er tz  an d   p r o g r a m m ed   u s i n g   E m b ed d ed   C .   I p er f o r m ed   r ea l - tim s en s in g ,   co n tr o l,  an d   d ec is io n - m ak i n g   o p er atio n s ,   in clu d in g   tem p er atu r e - t r ig g er e d   co o lin g   a n d   u n d er - v o ltag e - t r ig g er ed   g e n er ato r   ac tiv atio n .   B atter y   v o ltag e   an d   tem p er at u r s en s o r s   wer e   s am p led   at  f r eq u en cy   o f   o n e   h er tz.   T h m ea s u r e d   v alu es  wer u s ed   to   esti m ate   th s tate  o f   ch ar g u s in g   C o u lo m b   co u n tin g   an d   th State  o f   Hea lth   b ased   o n   ca p ac ity   d eg r a d atio n   tr ac k in g .   An   L C m o d u le  d is p lay ed   r ea l - tim in f o r m atio n   o n   SOC ,   SOH,   v o ltag e,   an d   o v er all  s y s tem   s tatu s .   T h s y s tem 's  p er f o r m an ce   was  test e d   o v er   6 0 - m i n u te  ch ar g i n g   cy cle  an d   an   8 5 - m in u te  d is ch ar g in g   cy cle.   Key   o p er atio n al  th r esh o ld s ,   s u ch   a s   an   u n d er - v o ltag e   lim it  o f   2 3   v o lts   an d   an   o v er - tem p er atu r e   lim it  o f   4 5   d e g r ee s   C el s iu s ,   wer u s ed   to   tr i g g er   au to m ate d   r esp o n s es ,   in clu d in g   g en e r ato r   s tar tu p   an d   c o o lin g   f an   ac tiv at io n .   All  test s   wer co n d u cted   at  an   am b ien r o o m   tem p er atu r o f   ap p r o x im ately   2 5   d eg r e es  C el s iu s .   Alth o u g h   t h s y s tem   ar ch ite ctu r is   d esig n ed   t o   s u p p o r v eh icle - to - g r id   in teg r atio n ,   g r id - co n n ec t e d   V2 G   f u n ctio n ality   was  n o v alid at ed   in   th is   p h ase  d u t o   eq u i p m en an d   r eg u lato r y   co n s tr ain ts .   T h r ec o r d ed   p er f o r m an ce   m etr ics,  in clu d in g   co n v er s io n   ef f icien cy ,   r esp o n s tim e,   an d   o p er atio n al  s tab ilit y ,   wer u s ed   to   ass es s   th ef f ec tiv en ess   o f   th en er g y   m an ag em e n t lo g ic  a n d   au to m atio n   f ea t u r es im p lem en ted   in   th s y s tem .   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 :   2592 - 2 6 0 4   2598   T h f ab r icate d   h a r d war p r o t o ty p d em o n s tr ates  th p r ac tical  im p lem en tatio n   o f   th p r o p o s ed   b id ir ec tio n al   p o wer   co n v er ter   a n d   s m ar b atter y   m an ag e m en t sy s tem ,   as sh o wn   in   Fig u r 4 .       P M D C   G e n e r a t o r B a t t e r y   B a n k B a t t e r y   V o l t a g e   S e n s o r M o t o r   V o l t a g e   S e n s o r B i d i r e c t i o n a l   C o n v e r t e r R e c t i f i e r R e l a y T e m p e r a t u r e   S e n s o r T r a n s f o r m e r B u c k   C o n v e r t e r C o o l i n g   F a n P I C   M i c r o c o n t r o l l e r   1 6 F 7 2 L C D   D i s p l a y C o o l i n g   F a n     Fig u r 4 .   Har d war p r o to ty p e   o f   th b i d ir ec tio n al  p o wer   co n v er ter   s y s tem   with   s m ar t b atte r y   m an a g em en t f o r   elec tr ic  v eh icles       T h s y s tem   is   p o wer ed   b y   P I C   m icr o co n tr o ller ,   wh ich   s er v es  as  th co r e   co n tr o u n it  f o r   r ea l - tim m o n ito r in g   an d   co n tr o l.  T h p r o to ty p i n clu d es th f o llo win g   k ey   c o m p o n en ts :   a)   B id ir ec tio n al  DC - DC   c o n v er ter E n ab les  b o th   B 2 an d   M2 B   p o wer   f lo w,   allo win g   f o r   r e g en er ativ e   b r ak in g   an d   e f f icien t p r o p u ls io n .   b)   B atter y   p ac k C o m p o s ed   o f   m u ltip le  lith iu m - io n   ce lls   co n n ec ted   in   s er ies - p ar allel  co n f ig u r atio n ,   p r o v id i n g   s tab le  p o wer   s u p p ly   an d   en e r g y   s to r a g e.   c)   C o o lin g   f an   m o d u le Au to m at ically   ac tiv ated   wh en   th tem p er atu r ex ce e d s   th s af ety   th r esh o ld   ( 4 5   °C ) ,   en s u r in g   th e r m al  r eg u latio n   an d   p r ev e n tin g   b a tter y   d e g r ad ati o n .   d)   PIC  m icr o co n tr o ller   b o a r d :   Pro g r am m ed   in   E m b ed d ed   C   to   co n tr o en er g y   f lo w,   m an ag ch ar g in g / d is ch ar g in g   cy cles,  a n d   in ter f ac e   with   all  s en s o r s   an d   ac tu ato r s .   e)   Vo ltag an d   T em p er atu r Sen s o r s C o n tin u o u s ly   m o n ito r   b atter y   s tatu s   to   d etec u n d er v o ltag an d   o v er h ea tin g   co n d itio n s .   f)   L C d is p lay   m o d u le : Pr o v i d e s   r ea l - tim f ee d b ac k   o n   SOC ,   SOH,   v o ltag e,   an d   s y s tem   s tatu s   to   th u s er .   g)   R elay   an d   g en e r ato r   i n ter f ac e Au to m atica lly   in itiates   b ac k u p   ch a r g in g   wh en   v o ltag d r o p s   b elo 2 3   V,   en s u r in g   u n i n ter r u p ted   o p er ati o n .   h)   C o n tr o an d   p o wer   wir i n g Pr o p er ly   r o u ted   to   co n n ec p o w er   an d   s ig n al   co m p o n en ts ,   e n s u r in g   lo lo s s   an d   h ig h   s y s tem   r eliab ilit y .   T h p h y s ical  lay o u o f   th p r o to ty p r e f lects  m o d u la r   d e s ig n   f o r   ea s y   tr o u b lesh o o tin g   an d   test in g   u n d er   v ar io u s   r ea l - wo r ld   c o n d itio n s .   T h wo r k in g   o f   th p r o to ty p e   v alid ates  th s im u lated   r esu lt s   an d   co n f ir m s   th e   s y s tem s   h ig h   ef f icien cy ,   au to m ated   d ec is io n - m a k in g ,   a n d   s af ety   f ea tu r es.   T a b l e   1   p r o v i d e s   a   c o m p a r a t i v e   a n a l y s is   b e t w e e n   c o n v e n t i o n a l   E V   c h a r g i n g   s y s t e m s   a n d   t h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   c h a r g e r   i n t e g r a ted   w i t h   a   s m a r t   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s te m   ( E M S ) .   U n l i k e   t r a d i t i o n a l   s y s t e m s ,   w h i c h   t y p i c al l y   s u p p o r t   u n i d i r e c t i o n a l   p o we r   f l o a n d   r e l y   o n   m a n u a l   m o n i t o r i n g ,   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m   e n a b l es  b i d i r e c t i o n a l   e n e r g y   t r a n s f e r   ( B 2 M   a n d   M 2 B ) ,   s u p p o r t i n g   r e g en e r a t i v e   b r a k i n g   a n d   V 2 G   f e a tu r e s .   T h em b ed d e d   PIC  m icr o co n tr o ller   en s u r es  r ea l - tim co n tr o o f   cr u cial  b atter y   p ar am ete r s   s u ch   as   v o ltag e,   SOC ,   SOH,   an d   tem p er atu r e.   T h e   au t o m ated   th er m al  r eg u latio n   u s in g   a   c o o lin g   f an   an d   th e   g en er ato r   au to - s tar f ea tu r at   s u b - 2 3 V   co n d itio n s   f u r th er   en h an ce   o p er atio n al  s af ety   an d   r ed u ce   d ep en d en cy   o n   u s er   in ter v e n tio n .   n o ta b le  im p r o v e m en in   en er g y   ef f icien cy   ( 9 0 9 3 %)  is   o b s er v ed ,   attr ib u te d   to   o p tim ize  s witch in g   an d   in teg r ated   E MS  co n tr o lo g ic.   T h e   L C in ter f ac p r o v id es  u s er - f r ien d ly   way   to   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       B id ir ec tio n a l p o w er c o n ve r ter fo r   elec tr ica l v eh icle  w ith   b a tter ch a r g in g   … ( B o d a p a ti V e n ka ta   R a j a n n a)   2599   m o n ito r   s y s tem   s tatu s ,   m ak i n g   th c h ar g er   m o r e   in ter ac tiv an d   in tellig en c o m p a r e d   to   co n v en tio n al  s y s tem s .   T h ese  d is tin ctio n s   h ig h lig h th a d v an ta g es  o f   in te g r atin g   s m ar co n tr o l,   a u to m at io n ,   an d   m o n ito r in g   tech n o lo g ies  in to   E ch ar g in g   s y s tem s   to   s ig n if ican tly   im p r o v b atter y   s af ety ,   o p e r atio n al  ef f icien cy ,   an d   g r id   in ter ac tio n   ca p ab ilit ies.    Dif f er en o u tc o m es  wer n o te d   in   b o th   th c h ar g in g   an d   d i s ch ar g in g   m o d es  wh ile  th b i d ir e ctio n al   E ch ar g i n g   an d   m an a g em e n s y s tem   was  in   o p e r atio n .   T o   g u a r an tee  p ea k   p er f o r m an ce ,   t h s y s tem   co n tin u o u s ly   ch ec k ed   v ital  b a tter y   p ar am eter s   lik SOC   an d   SOH.   SOC   g r ad u ally   r o s d u r in g   t h ch ar g in g   p r o ce s s ,   b u SOH  s tay ed   lar g e ly   co n s tan with   o n ly   s lig h d ec r ea s e.   T ab le  2   p r esen ts   th e   o b s er v e d   ch a n g es  in   th SOC   an d   S OH   o f   th b atter y   d u r in g   th c h ar g in g   p h as o f   th p r o p o s ed   b id ir ec tio n a co n v er ter   s y s tem .   T h r esu lts   d em o n s tr ate  c o n s is ten an d   co n tr o lled   in cr ea s in   SOC   f r o m   2 0 to   1 0 0 o v er   a   60 - m in u te  p er io d ,   v alid atin g   th e   s y s tem s   ab ilit y   to   p er f o r m   r eliab le  an d   ef f icien t c h ar g in g .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   th co n v en tio n al  a n d   p r o p o s ed   s y s tem s   S . N o .   F e a t u r e   C o n v e n t i o n a l   EV   c h a r g e r   P r o p o se d   b i d i r e c t i o n a l   EV   c h a r g e r   w i t h   s mart   E M S   1   P o w e r   f l o w   U n i d i r e c t i o n a l   ( G r i d   t o   b a t t e r y   o n l y )   B i d i r e c t i o n a l   ( B 2 M   a n d   M 2 B )   2   En e r g y   ma n a g e me n t   N o   o r   b a si c   c o n t r o l   S mart  E M S   w i t h   a u t o m a t e d   c o n t r o l   3   B a t t e r y   m o n i t o r i n g   Li mi t e d   o r   n o   r e a l - t i me  d a t a   R e a l - t i me  mo n i t o r i n g   o f   S O C ,   S O H ,   v o l t a g e ,   a n d   t e m p e r a t u r e   4   C h a r g i n g   c o n t r o l   M a n u a l / t i me - b a s e d ;   r i s k   o f   o v e r c h a r g i n g   A u t o   c u t - o f f   a t   o p t i mal   c h a r g e   l e v e l   5   Th e r m a l   ma n a g e m e n t   P a ssi v e   o r   m a n u a l   c o o l i n g   A u t o   c o o l i n g   f a n   a c t i v a t i o n   b a s e d   o n   t e mp e r a t u r e   6   B a c k u p   c h a r g i n g   su p p o r t   N o t   a v a i l a b l e   G e n e r a t o r   a u t o - st a r t s   w h e n   t h e   v o l t a g e   <   2 3 V   7   U ser i n t e r f a c e   B a si c   o r   n o   d i s p l a y   LC D   s h o w i n g   r e a l - t i m e   s y st e a n d   b a t t e r y   st a t u s   8   S y st e m a u t o m a t i o n   Lo w ;   r e q u i r e s m a n u a l   o p e r a t i o n   H i g h ;   mi c r o c o n t r o l l e r - b a se d   a u t o m a t i o n   9   Ef f i c i e n c y   Lo w e r   d u e   t o   u n c o n t r o l l e d   o p e r a t i o n   H i g h   ( 9 0 9 3 %) d u e   t o   o p t i mi z e d   e n e r g y   f l o w   10   V e h i c l e - to - G r i d   ( V 2 G )   C a p a b i l i t y   N o t   s u p p o r t e d   V 2 G   su p p o r t   f o r   f u t u r e   smar t   g r i d   i n t e g r a t i o n       T ab le  2 .   SOC   an d   SOH  d u r i n g   b atter y   ch a r g in g   S .   N o .   Ti me   ( m i n u t e s)   S O C   ( %)   S O H   ( %)   R e mar k s   1   0   20   98   C h a r g i n g   s t a r t e d   2   10   35   98   N o r mal   c h a r g i n g   3   20   50   97   S t a b l e   t e mp e r a t u r e   4   30   65   97   S l i g h t   t e m p e r a t u r e   i n c r e a s e   5   40   80   96   C o o l i n g   f a n   a c t i v a t e d   6   50   90   96   N e a r   f u l l   c h a r g e   7   55   95   95   C h a r g i n g   s l o w e d   ( p r o t e c t i o n )   8   60   1 0 0   95   C h a r g i n g   c o m p l e t e d   saf e l y       SOH  r em ain s   m o s tly   s tab le,   with   m ar g in al  d ec lin f r o m   9 8 to   9 5 %,  in d icatin g   th at  t h ch ar g in g   p r o ce s s   is   n o n in v asiv an d   p r eser v es  lo n g - ter m   b atter y   in te g r ity .   T h em b ed d e d   m icr o co n tr o ller   ef f ec tiv ely   m o n ito r s   b atter y   c o n d it io n s   in   r ea tim an d   ac tiv ates  p r o tec tiv m ec h an is m s ,   s u ch   as  th co o lin g   f a n ,   wh e n   th SOC   r ea ch es  8 0   p er ce n a n d   th tem p er atu r e   th r esh o ld   i s   ap p r o ac h e d .   T h is   h ig h lig h ts   th im p o r tan ce   o f   th er m al  r eg u latio n   an d   r ea l - ti m co n tr o l i n   m ain tain in g   b att er y   s af ety .   T o   f u r th er   illu s tr ate  th b atter y   b e h av io r   d u r i n g   c h ar g in g ,   g r ap h ical  r ep r esen tatio n   o f   SOC   an d   SOH  o v er   tim is   p r o v i d ed   in   Fig u r 5 .   As  o b s er v ed ,   SOC   in cr ea s es  s tead ily   f r o m   2 0 to   1 0 0 o v er   6 0 - m in u te  p er i o d .   T h SOH  r em ain s   r elativ ely   s tab le  with   m ar g in al  d ec lin e   f r o m   9 8 to   9 5 %,  in d icatin g   th at  th ch ar g i n g   p r o ce s s   is   well - r eg u lated   an d   n o n - in v asiv e.   T h au to m ate d   ac tiv atio n   o f   t h co o lin g   f an   at  th e   40 - m in u te  m ar k   ( SOC   ~8 0 %)  h elp s   m ain tain   b atter y   tem p er atu r with in   s af lim it s ,   co n tr ib u ti n g   to   lo n g - ter m   b atter y   h ea lth   a n d   o p er atio n al  s af ety .   Ad d itio n ally ,   th e   s y s tem   au t o m atica lly   s lo ws  th ch ar g in g   r ate  as  th e   SOC   n ea r s   f u ll   ca p ac ity ,   p r ev en tin g   o v er ch ar g in g   an d   ass o ciate d   r is k s .   T h ese  r esu lts   co n f ir m   t h ef f ec ti v en ess   o f   th s m ar e n er g y   m an ag em en t   s y s tem   in   d eli v er in g   c o n tr o lle d ,   s af e,   a n d   ef f icien b atter y   ch a r g in g   f o r   elec tr ic  v e h icle  ap p licatio n s .   I n   co n tr ast,  th b atter y   ex p e r ien ce d   d is ch ar g i n g   d u r in g   m o to r   o p er atio n ,   r e s u ltin g   in   g r ad u al  d ec r ea s in   SOC   an d   s lig h t d ec r ea s in   SOH   as  r esu lt  o f   lo ad   s tr ess .   T ab le  3   illu s tr ates  th b eh a v io r   o f   th e   b atter y s   SOC   an d   SOH   d u r in g   th d is ch ar g in g   p h ase  w h ile  th elec tr ic  v e h icle  is   o p e r atin g   in   m o to r   m o d e.   As  tim p r o g r ess es  f r o m   0   to   8 5   m in u tes,  SOC   d ec r ea s es   g r ad u ally   f r o m   1 0 0 to   2 3 % ,   r e f lectin g   co n tin u o u s   en er g y   c o n s u m p ti o n   b y   th m o to r   u n d er   l o ad .       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 :   2592 - 2 6 0 4   2600   T ab le  3 .   SOC   an d   SOH  d u r i n g   m o to r   r u n n i n g   ( d is ch ar g m o d e)   S .   N o .   Ti me   ( M i n u t e s)   S O C   ( %)   S O H   ( %)   R e mar k s   1   0   1 0 0   95   M o t o r   st a r t e d   2   10   90   95   N o r mal   o p e r a t i o n   3   20   80   94   S t a b l e   b a t t e r y   p e r f o r m a n c e   4   30   70   94   S l i g h t   h e a t i n g   o b s e r v e d   5   40   60   93   C o o l i n g   f a n   r u n n i n g   6   50   50   93   C o n t i n u o u d i sc h a r g e   7   60   40   92   Lo a d   s l i g h t l y   r e d u c e d   8   70   30   92   Lo w   b a t t e r y   w a r n i n g   t r i g g e r e d   9   80   25   91   P r e p a r i n g   f o r   r e c h a r g i n g   10   85   23   91   G e n e r a t o r   a c t i v a t e d   ( a u t o   m o d e )       SOH  ex p er ien ce s   s lig h r ed u ctio n   f r o m   9 5 to   9 1 %,   wh ich   is   ty p ical  d u r in g   d is ch ar g d u e   to   in cr ea s ed   cu r r en d r aw  an d   m in o r   th er m al  s tr ess .   T h s y s tem   in tellig en tly   r esp o n d s   to   cr itical  th r esh o ld s .   W h en   SOC   d r o p s   to   3 0 % ,   a   l o b atter y   war n in g   is   tr ig g e r e d .   As  it  f u r th er   d r o p s   to   2 3 %,  th m icr o c o n tr o ller   ac tiv ates th g en er ato r   au to m a tically   to   in itiate  r ec h ar g in g ,   e n s u r in g   u n in ter r u p ted   s y s tem   o p er atio n .   T h r o u g h o u th e   d is ch ar g in g   p r o ce s s ,   th e   co o lin g   f a n   i s   au to m atica ll y   tu r n ed   o n   as  b atter y   tem p er atu r in cr ea s es  u n d e r   lo ad ,   p ar ticu lar ly   ar o u n d   th 4 0 - m in u te  m ar k .   T h is   p r o ac tiv th er m al   m an ag em en p r ev e n ts   o v er h e atin g   an d   e n s u r es  s af o p er at io n .   T h ese  r esu lts   co n f ir m   th at  th s m ar en er g y   m an ag em en s y s tem   ef f ec tiv el y   m a in tain s   s y s tem   r eliab ilit y ,   r esp o n d s   d y n am ically   to   b att er y   co n d itio n s ,   an d   en s u r es p r o tectio n   d u r i n g   h ea v y   d is ch ar g cy cles.   Fig u r 6   p r esen ts   th g r ap h i ca tr en d s   o f   SOC   an d   SOH  d u r in g   t h d is ch ar g i n g   p h ase.   SOC   g r ad u ally   d ec r ea s es  f r o m   1 0 0 to   2 3 o v e r   8 5   m in u tes  o f   m o to r   lo a d   o p er atio n .   SOH  s h o ws  s m all  d r o p   f r o m   9 5 to   9 1 d u e   to   s u s tain ed   d is ch ar g e   s tr ess .   T h s y s tem   in tellig en tly   ac tiv ates  th co o lin g   f an   ar o u n d   th 4 0 - m in u te  m ar k   t o   p r e v en o v er h ea tin g   an d   in itiates   th g en er ato r   a u to m atica lly   wh en   SOC   f all s   to   2 3 %,  en s u r in g   u n in ter r u p ted   an d   s af v eh icle  o p er atio n .   I n   o r d er   to   g u ar an tee   th s ec u r ity   an d   ef f ec tiv en ess   o f   b atter y   o p er atio n s ,   t h s y s tem ' s   in tellig en co n tr o also   s u cc ess f u lly   tu r n e d   o n   co o lin g   m ec h a n is m s   an d   b ac k u p   ch ar g i n g   wh e n   n ee d e d.             Fig u r 5 .   SOC   an d   SOH  v ar iat io n   d u r in g   b atter y   ch ar g in g   o v e r   tim e     Fig u r 6 .   SOC   an d   SOH  v ar iat io n   d u r in g   b atter y   d is ch ar g in g   o v er   tim e       4.   CO NCLU SI O   B y   o f f er in g   a n   ef f ec tiv e,   cle v er ,   a n d   c o m p letely   a u to m at ed   s o lu tio n ,   th s u g g ested   b id ir ec tio n al   p o wer   co n v er ter   f o r   E b atter y   ch a r g in g   an d   m an a g em en o v er co m es  t h d r awb ac k s   o f   t r ad itio n al  s y s tem s .   T h co n v er ter   f ac ilit ates  b o t h   B 2 a n d   M 2 B   p o wer   f l o w,   th er e b y   en ab lin g   r eg en e r ativ b r a k in g   an d   s u p p o r tin g   f u tu r v e h icle - to - g r id   ( V2 G)   in teg r atio n .   PIC  m icr o co n tr o ller - b ased   e n er g y   m a n ag em en t   s y s tem   was  d ev elo p ed   to   p er f o r m   r ea l - tim m o n ito r in g   o f   k ey   p ar am ete r s ,   in clu d in g   v o l tag e,   SOC ,   State  o f   Hea lth   ( SOH) ,   an d   tem p er atu r e.   W h en   th e   b atter y   v o ltag e   g o es  u n d er   2 3   v o lts ,   th e   s y s tem   au to m a tically   m an ag es  ch a r g in g   an d   d is ch ar g in g ,   ac tiv ates  c o o lin g   f a n   t o   h a n d le  h ea t,  a n d   s tar ts   b a ck u p   g en e r ato r .   An   L C s cr ee n   s h o ws  r ea l - tim i n f o r m atio n   all  th e   tim e,   m a k i n g   it  ea s ier   f o r   u s er s   to   s ee   w h at' s   h ap p en in g   a n d   in ter ac with   th s y s tem .   U s in g   th b est  co n d itio n s   f o r   en er g y   tr an s f er ,   th p o wer   c o n v er t er ' s   an aly s is   s h o ws  an   ef f icien cy   o f   a b o u 9 4 . 2 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       B id ir ec tio n a l p o w er c o n ve r ter fo r   elec tr ica l v eh icle  w ith   b a tter ch a r g in g   … ( B o d a p a ti V e n ka ta   R a j a n n a)   2601   E x p er im en tal  test in g   d em o n s tr ated   an   ef f icien cy   r an g e   o f   9 0 to   9 3 %,  clo s ely   m at ch in g   th e   th eo r etica p r ed ictio n s .   T h is   alig n m en v alid ates  th e   ef f e c tiv en ess   o f   t h p r o p o s ed   o p t im izatio n   s tr ateg y ,   wh ich   in clu d es  r ea l - tim c o n t r o l,  th er m al  p r o tectio n ,   an d   a u to m atic  s af ety   r esp o n s es.  T h s y s tem   ex h ib ited   s tab le  s witch in g   b eh av io r ,   r eli ab le  au to m atio n ,   an d   ef f ec tiv e   co n tr o l a c r o s s   v ar ied   lo a d   s ce n ar io s .   T h in tellig en en er g y   m an ag em en s tr ateg y   n o o n ly   ex ten d s   b atter y   life   an d   o p er atio n al   s af ety   b u t   also   m in im izes  en er g y   lo s s es   an d   r ed u ce s   r elian ce   o n   m a n u al  in ter v en tio n .   T h s y s tem s   ab ilit y   to   d etec t   u n d er   v o ltag e   an d   o v er   tem p e r atu r co n d itio n s   i n   r e al   tim co n tr ib u tes  to   en h a n ce d   r eliab ilit y   an d   r o b u s tn ess   in   E ap p licatio n s .   I n   s u m m a r y ,   th p r o p o s ed   co n v e r ter   o f f er s   s ca lab le  an d   tech n ically   s o u n d   s o lu tio n   f o r   n ex t - g en e r atio n   E in f r astru c tu r e.   I co n tr i b u tes  to   s u s tain ab le  en er g y   p r ac tices  an d   s u p p o r ts   th b r o ad er   g o als  o f   clea n   tr a n s p o r tatio n   an d   s m ar t   g r id   in teg r atio n .   W h ile  th p r o p o s ed   s y s tem   ar ch itectu r ca n   b e   ex ten d ed   to   s u p p o r V2 in t er ac tio n   th r o u g h   ad d itio n al  g r id - tied   in v er ter s   an d   c o m m u n icatio n   p r o to c o ls ,   s u ch   f u n ctio n ality   was  n o im p lem en ted   o r   test ed   in   t h cu r r en p r o to t y p e.   T h is   r em ain s   p lan n ed   en h an ce m e n t f o r   f u tu r wo r k .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h er ar e   n o   s o u r ce s   o f   f u n d i n g   ag e n cy   th at   h av e   s u p p o r te d   th wo r k .   So   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 tr ib u to r   r o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id 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   V a   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   B o d ap ati   Ven k ata   R ajan n a                               Ko n d r ag u n ta  R am Kr is h n aiah                               Gan ta  R ag h o th am   R ed d y                               Sh aik   Hasan Ah am m ad                               Mo h am m a Naju m u n n is a                               Sy ed   I n th iy az                               Go u th am i E r a g am r ed d y                               Am b ar ap u   Su d h ak a r                               Nitalak s h eswar R ao   Ko lu k u la                                 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   T h au th o r s   s tate  th at  th ey   h av n o   k n o wn   co m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r e latio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .   Au th o r s   s tate   n o   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h au th o r s   co n f ir m   th at  th e   d ata  s u p p o r tin g   th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar a v ailab le  with in   th ar ticle.             RE F E R E NC E   [ 1 ]   R .   X i o n g ,   J.   C a o ,   Q .   Y u ,   H .   H e ,   a n d   F .   S u n ,   C r i t i c a l   r e v i e w   o n   t h e   b a t t e r y   s t a t e   o f   c h a r g e   e s t i m a t i o n   me t h o d s   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e s,”   I EE E   Ac c e ss ,   v o l .   6 ,   p p .   1 8 3 2 1 8 4 3 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ES S . 2 0 1 8 . 2 7 8 9 3 2 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.