I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 ,   pp .   45 ~ 60   IS S N :   2 502 - 4 7 52 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e cs .v 41 . i 1 . pp 45 - 60             45     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e cs . i a e s c or e . c om   Hy b r i d   e n e r g y   st o r a g e   s y st e m   f o r   f a st   a n d   e f f i c i e n t   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g       Li e w   H u i   F an g 1 M u h am m ad   I z u an   F a h m i   R o m l i 1 R o s e m i z i   b i n   A b d   R ah i m 2   1 F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   a nd   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U n i M A P ) ,   A r a u ,   M a l a y s i a   2 F a c ul t y   of   E l e c t r o ni c s   E ng i n e e r i ng   a nd   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U n i M A P ) ,   A r a u ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   A pr   8 2024   R e v i s e O c t   13 2 025   A c c e pt e D e c   13 2 025       T he   r a p i a do pt i o o f   e l e c t r i c   v e hi c l e s   ( E V s )   ne c e s s i t a t e s   e f f i c i e n t   a n f a s t   c ha r g i ng   s o l u t i o ns   t o   m e e t   g r o w i ng   e ne r gy   de m a nd s .   T h i s   s t u dy   i nt r o duc e s   a   hy br i e ne r gy   s t o r a g e   s y s t e m   ( H E S S )   de s i g ne d   t o   e nh a nc e   E V   c ha r g i ng   pe r f o r m a nc e .   B y   i nt e g r a t i ng   b a t t e r i e s   a nd   s upe r c a pa c i t o r s ,   t h e   H E S S   l e v e r a g e s   t he i r   c o m pl e m e nt a r y   c ha r a c t e r i s t i c s ,   o pt i m i z i ng   e ne r g y   s t o r a g e   a nd   de l i v e r y .   T he   p r i m a r y   pr o bl e m   a d dr e s s e d   i s   t h e   i n e f f i c i e nc y   a nd   pr o l o ng e c ha r g i ng   t i m e s   o f   c o n v e nt i o na l   E V   c ha r g i ng   i nf r a s t r uc t ur e .   A   dy na m i c   c o nt r o l   s t r a t e g y   m a na g e s   po w e r   f l o w   be t w e e n   b a t t e r i e s   a n s upe r c a pa c i t o r s ,   s i g n i f i c a nt l y   r e duc i ng   c ha r g i ng   t i m e s   a n d   i m p r o v i ng   s y s t e m   e f f i c i e nc y .   T hi s   a pp r o a c r e duc e s   b a t t e r y   s i z e   a nd   o pt i m i z e s   po w e r   q ua l i t y ,   ut i l i z i ng   a   d e v i c e   w i t h   t h r e e   1 8650   l i t h i um - i o ba t t e r i e s   a nd   f o ur   h i g h - c a pa c i t y   s upe r c a p a c i t o r s .   S i m u l a t i o ns   u s i ng   M A T L A B / S i m ul i nk  a n P r o t e us   s o f t w a r e   d e m o ns t r a t e   a   c ha r g i ng   t i m e   o f   57  m i nu t e s   f o r   t he   s t o r a g e   s y s t e m   a nd  4 . 74   ho ur s   f o r   a   f u l l   E V   ba t t e r y   c ha r g e ,   o ut pe r f o r m i ng   t r a d i t i o na l   m e t ho ds .   T hi s   p r o j e c t   c o nt r i b ut e s   t o   t he   d e s i g a n i m pl e m e n t a t i o o f   a   H E S S   f o r   E V s ,   f a c i l i t a t i ng   bo t h   e f f i c i e n t   a nd   f a s t   c ha r g i ng   c a pa b i l i t i e s .   Ke y w or d s :   B a t t e r y   E l e c t r i c   v e h i c l e   F a s t   c h a rgi n g   H y b r i e n e r gy   s t o r a ge   S upe r c a p a c i t o r   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   L i e w   H ui   F a n g   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E n g i n e e ri n a n d   T e c hn o l o g y   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e rl i s   (U n i M A P )   A ra u,   M a l a y s i a   E m a i l :   h f l i e w @ un i m a p. e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N   A s   M a l a y s i a   s t r i v e s   t o   c ut   e m i s s i o n s   a n p r o m o t e   s us t a i n a b l e   m o b i l i t y ,   e l e c t r i c   v e h i c l e s   (E V s   a r e   ga i ni n g   s i g ni f i c a nt   t ra c t i o n.   E V   us e   i s   i n c r e a s i n g ,   t ha n ks   t o   s t r o ng  go v e r nm e n t   s uppo rt ,   e xpa nde c h a rgi n g   i n f r a s t r uc t u r e ,   a n d   c o s t   r e duc t i o n s .   T h e   t r a n s i t i o n   t o   E V s   i s   w i de l y   r e ga r de a s   a   c r uc i a l   s t ra t e gy   fo r   c o m b a t i n c l i m a t e   c h a nge   a n d   r e duc i n o ur  r e l i a n c e   o n   f o s s i l   f ue l s .   W i t z e r o   t a i l p i pe   e m i s s i o n s ,   E V s   o ffe r   a   c l e a n e r   a n m o r e   s us t a i na b l e   a l t e rna t i v e   t o   t r a d i t i o n a l   i n t e rna l   c o m b us t i o n   e n g i n e   v e h i c l e s .   H ow e ve r ,   de s pi t e   t h e i r   e n v i r o nm e nt a l   b e n e f i t s ,   t h e   w i de s pr e a d   a do pt i o o f   E V s   f a c e s   s e ve r a l   c ha l l e n ge s ,   p ri m a ri l y   r e l a t e t o   c h a r g i n g   i n f ra s t r uc t u r e   [1] .   T h e   e n v i r o n m e n t a l   b e n e f i t s   o f   E V s ,   c o m b i n e w i t go ve rn m e n t   p r o gra m s   a nd  i n c e n t i v e s ,   a r e   d ri v i n t h e   t r a n s i t i o n   t o   g r e e n e r   m o b i l i t y .   M a l a y s i a ' s   de di c a t i o t o   c r e a t i n g   c ha r gi ng  n e t w o r ks   a dd r e s s e s   ra n ge   a n xi e t y   a n p r o m o t e s   l o n g - d i s t a n c e   t r a v e l .   F urt h e rm o r e ,   w i t f e w e r   ru nni n g   c o s t s   a n d   m a i nt e na n c e   r e q ui r e m e n t s ,   E V s   h a v e   b e c o m e   a   po pul a r   c h o i c e   a m o n c o n s u m e r s .   M a l a y s i a ' s   e l e c t r i c   v e h i c l e   m a r ke t   i s   e xpe c t e t o   gr o w   s t e a di l y ,   t h a nks   t o   a   go o d   o ut l o o a n a   t hri v i ng  do m e s t i c   E V s   s e c t o r   [2] .   R a p i c ha r gi ng  o f   E V s   i s   a   d i f f i c ul t   p r o b l e m   due   t o   t h e   c o n s i d e r a b l e   po w e r   c o n s um p t i o r e qui r e d,   put t i ng  s t ra i n   o n   t h e   e l e c t ri c a l   s y s t e m   a n d   c a us i n i s s ue s   w i t vo l t a ge   a nd  f r e que n c y   s t a b i l i t y .   T o   a dd r e s s   t h e s e   i s s ue s ,   h y b r i e n e r gy   s t o r a ge   s y s t e m s   (H E S S c o m b i n i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   45 - 60   46   m a n y   e n e r gy   s t o r a ge   m e t h o ds   ha v e   b e e p r o po s e d.   A   po pul a m e t h o d   i s   t o   c o m b i n e   a   f a s t - r e s po n di ng  s upe r c a pa c i t o w i t h   a   h i g h - e n e r gy - de n s i t y   b a t t e r y .   W hi l e   t he   s upe r c a p a c i t o qu i c kl y   s a t i s f i e s   t h e   h i g h - po w e r   n e e ds   du ri n g   c ha r g i n g,   t h e   b a t t e r y   pr o v i de s   t h e   e n e r gy   ne e de fo r   a   f ul l   c ha r ge ,   po t e nt i a l l y   pr o l o ngi n b a t t e r y   l i f e   by   r e duc i ng  s t r e s s   du ri n ra p i c h a rgi n g   [ 3] [ 4] .   A n o t h e r   p r e s s i n g   c o n c e rn   w i t E V s   i s   t h e   l e n g t h y   c h a r g i n g   t i m e ,   w h i c c a r a n ge   f r o m   t o   h o u r s .   Cu rr e nt   c ha r gi ng  t e c hn o l o gi e s   o f t e n   s t r ugg l e   t o   m e e t   t h e   de m a n ds   o f   a n   e xp a n d i n g   E V   m a rke t .   L o n g   c h a r g i n g   t i m e s   a r e   a   s i g n i f i c a n t   de t e rr e n t   f o r   po t e n t i a l   E V   b uy e r s ,   a s   a n   i n c o n v e n i e n c e   us e a nd  l i m i t   t h e   p ra c t i c a l i t y   of   E V s   f o r   l o ng - di s t a n c e   t ra v e l .   M o r e o v e r ,   t h e   i n c r e a s i ng  num b e r   o f   E V s   put t i ng  s t ra i o t h e   e l e c t r i c a l   g ri e xa c e r b a t e s   i s s ue s   r e l a t e t o   g r i d   s t a b i l i t y   a n e n e r gy   s uppl y   [ 5] [6] .   T h e r e f o r e ,   f a s t   c h a rgi n g   s t a t i o n s   p r o v i de   a   s o l ut i o n   b y   a l l o w i n g   f o r   qui c k   r e c ha r ge s   w i t h o ut   e xc e s s i ve   w a i t   t i m e s .   T h i s   n o t   o n l y   a l l o w s   fo r   l o n ge t ri ps   a n d   g r e a t e f r e e do m   f o r   e l e c t r i c   c a d r i v e r s ,   b ut   i t   a l s o   ha s   t h e   po t e n t i a l   t o   m i ni m i z e   t h e   n e e f o r   h u ge ,   e xpe n s i v e   b a t t e r i e s ,   c ut t i ng  b o t h   v e h i c l e   w e i ght   a n d     c os t   [ 7 ] .   F a s t   c h a r g i n g   i s   a   c r i t i c a l   c o m po n e nt   i t h e   e ff o r t   t o   i n c r e a s e   e l e c t r i c   v e h i c l e   a do pt i o a n d   a dd r e s s   t h e   p ra c t i c a l   i s s ue s   c o nn e c t e w i t h   c ha r gi ng   [ 8 ] .   H E S S   r e pr e s e nt   a   c ut t i n g - e dge   a pp r o a c i t h e   r e a l m   o e n e r gy   s t o r a ge ,   w h e r e   m u l t i pl e   s t o ra ge   t e c hn o l o gi e s   a r e   s e a m l e s s l y   i nt e gra t e i nt o   a   u ni f i e s y s t e m .   T hi s   i nn o v a t i v e   de s i gn  a i m s   t o   l e v e r a ge   t h e   u ni que   s t r e ngt h s   of   e a c h   s t o r a ge   m e di u m   w h i l e   m i t i ga t i ng  t h e i r   i n di v i du a l   l i m i t a t i o n s .   By   c o m b i n i n g   v a r i o us   e n e rgy   s t o r a ge   de v i c e s   s uc h   a s   b a t t e r i e s ,   s upe r c a pa c i t o r s ,   f l y w h e e l s ,   a n d   e v e n   u n c o n v e nt i o na l   o pt i o n s   l i ke   c o m p r e s s e a i a nd  h y dr o ge s t o ra ge ,   H E S S   e n de a v o r s   t o   c r e a t e   a   v e r s a t i l e   a n r o b u s t   s o l ut i o n   f o r   e n e r gy   s t o r a ge   n e e ds   [ 9] [10] .   I n   t h e   c o n t e xt   o f   E V s ,   H E S S   pl a y s   a   pi v o t a l   r o l e   i r e v o l ut i o n i z i n g   t h e   c h a r g i n g   i n f r a s t r uc t u r e .   B y   i n c o r po r a t i ng  di v e r s e   s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s ,   a E V ' s   c h a r g i n p r o c e s s   c a n   b e   o pt i m i z e f o r   b o t h   e ff i c i e n c y   a n d   s pe e d   [11] .   F o r   i n s t a n c e ,   b a t t e ri e s   a r e   a de pt   a t   s t o ri n g   l a r ge   a m o unt s   o f   e n e r gy ,   w h i l e   s upe r c a p a c i t o r s   e xc e l   i ra pi d   e n e r gy   di s c ha r ge .   By   i n t e l l i ge n t l y   m a na gi ng  t h e   f l o w   of   e n e r gy   b e t w e e n   t h e s e   di f f e r e n t   s t o ra ge   m e di u m s ,   H E S S   e n a b l e s   s w i f t   a n e f f i c i e n t   c h a r g i n g   o f   E V s .   M o r e o v e r ,   t h e   i n t e g r a t i o o f   m ul t i pl e   e n e rg y   s t o r a ge   de v i c e s   w i t h i a E V   c h a r g i n g   s y s t e m   e nh a n c e s   i t s   r e s i l i e n c e   a n d   r e l i a b i l i t y .   I n   s c e na r i o s   w h e r e   o ne   s t o r a ge   m e di um   m a y   f a l t e r   due   t o   f a c t o r s   l i ke   t e m pe ra t u r e   f l uc t ua t i o n s   o de gra d a t i o n   o v e r   t i m e ,   o t h e r   c o m po n e n t s   c a n   s e a m l e s s l y   c o m pe n s a t e ,   e n s u r i ng  uni n t e rr up t e o pe r a t i o n   [ 12] [13] .   T hi s   a da p t a b i l i t y   i s   pa r t i c u l a rl y   c r uc i a l   i m e e t i ng  t h e   de m a n d i n g   r e qui r e m e nt s   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a rgi n g ,   w h e r e   r e l i a b i l i t y   a n d   s pe e a r e   p a r a m o unt .   O v e ra l l ,   t h e   c o n c e pt   o H E S S   e pi t o m i z e s   t h e   que s t   f o r   i nn o v a t i o n   a n d   e ff i c i e n c y   i e n e r gy   s t o r a ge   t e c hn o l o gy .   By   s y n e r gi s t i c a l l y   c o m b i n i ng  d i v e r s e   s t o ra ge   t e c hn o l o gi e s ,   H E S S   n o t   o nl y   e nha n c e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g   s y s t e m s   b ut   a l s o   s e t s   a   p r e c e de n t   f o r   s us t a i na b l e   a n a d a pt a b l e   e n e r gy   s o l ut i o n s   i v a r i o us   o t h e a ppl i c a t i o n s .   T h us ,   t h e   t ra n s i t i o t o   E V i s   w i de l y   r e ga rde a s   a   c r uc i a l   s t ra t e gy   f o r   c o m b a t i n g   c l i m a t e   c ha n ge   a n d   r e duc i n g   o ur  r e l i a n c e   o n   f o s s i l   f ue l s .   W i t z e r o   t a i l pi pe   e m i s s i o n s ,   E V s   o f fe r   a   c l e a n e a n d   m o r e   s us t a i na b l e   a l t e rna t i v e   t o   t r a d i t i o n a l   i nt e rn a l   c o m b us t i o n   e n g i n e   v e h i c l e s .   H ow e v e r ,   de s pi t e   t h e i e n v i r o n m e n t a l   b e n e f i t s ,   t h e   w i de s pr e a d   a do pt i o o f   E V s   f a c e s   s e ve r a l   c ha l l e n ge s ,   p ri m a ri l y   r e l a t e d   t o   c h a r g i n g   i n f r a s t ruc t u r e .   Cu rr e n t   c h a rgi n g   t e c hn o l o gi e s   of t e n   s t r ugg l e   t o   m e e t   t h e   de m a n ds   o f   a e xpa n d i n g   E V   m a r ke t   [ 14] [ 15] .   L o n c ha r gi ng  t i m e s   a r e   a   s i g n i f i c a n t   de t e rr e n t   f o r   po t e nt i a l   E V   b uy e r s ,   a s   t h e y   i n c o n v e n i e n c e   us e r s   a nd  l i m i t   t h e   p r a c t i c a l i t y   o f   E V s   fo r   l o n g - d i s t a n c e   t ra v e l .   M o r e o ve r ,   t h e   i n c r e a s i n g   n u m b e o f   E V s   put t i ng  s t r a i o t h e   e l e c t r i c a l   g r i e x a c e rb a t e s   i s s ue s   r e l a t e d   t o   g ri d   s t a b i l i t y   a n d   e n e rg y   s uppl y .   R e c o gn i z i ng  t h e s e   c ha l l e n ge s ,   r e s e a r c h e r s   a n d   e n gi n e e r s   ha v e   t u rn e t h e i a t t e n t i o t o   de v e l o pi n g   i nn o v a t i v e   s o l ut i o n s   t o   e nha n c e   E V   c ha r gi ng  i n f ra s t r uc t u r e .   O n e   s uc s o l ut i o i s   t h e   c o n c e pt   o f   a   H E S S H E S S   i nt e g r a t e s   m ul t i pl e   e n e r gy   s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s ,   s uc a s   b a t t e r i e s ,   s upe r c a pa c i t o r s ,   a nd  po t e n t i a l l y   o t h e e m e r gi ng  s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s ,   i n t o   a   u ni f i e d   s y s t e m   [ 1 6] [17] .   A ddi t i o n a l l y ,   t h e   ke y   i de a   b e h i n d   H E S S   i s   t o   l e v e r a ge   t h e   c o m pl e m e n t a r y   s t r e n g t h s   o f   di f f e r e n t   s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s   w h i l e   m i t i ga t i ng  t h e i i ndi v i dua l   w e a kn e s s e s .   B a t t e ri e s ,   f o r   e x a m p l e ,   o ff e r   h i g e n e rg y   de n s i t y   b ut   m a y   s t r ugg l e   w i t hi g h - po w e r   de m a n ds   a nd  de gra da t i o n   o v e r   t i m e   [1 8] .   S upe r c a p a c i t o r s ,   o t h e   o t h e h a nd,   p r o v i de   r a p i c h a r g i n a n di s c ha r g i n c a p a b i l i t i e s   b ut   t y pi c a l l y   h a v e   l ow e r   e n e r gy   de n s i t y   c o m pa r e t o   b a t t e r i e s   [19] .   B y   c o m b i n i ng  t h e s e   t e c hn o l o gi e s ,   H E S S   c a n   de l i v e r   b o t h   hi g h   e n e r gy   de n s i t y   a n hi g h   po w e r   de n s i t y ,   m a ki n g   i t   i de a l l y   s ui t e f o r   f a s t   a nd   e ff i c i e n t   E V   c h a r g i n g .   W i l b e r f o r c e   e t   al .   [ 20 pr o po s e   a   H E S S   t ha t   us e s   b a t t e ri e s ,   s upe r c a p a c i t o r s ,   a nd   f l y w h e e l s   t o   i m p r o v e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   e l e c t r i c   a n d   h y b r i d   v e h i c l e s .   T hi s   a rra n ge m e nt   i m p r o v e s   b a t t e r y   l i f e   by   l ow e r i n g   w o r kl o a d   a n d   pe a k   t e m pe r a t u r e s .   I t   a l s o   i n c l ude s   a   s upe r c a p a c i t o r   a n d   a   D C - D c o n v e r t e r   i t h e   po w e r   di s t ri b ut i o n   s y s t e m ,   w h i c h   i m p r o v e s   pow e r   f l ow   a nd  s t a b i l i t y .     T h e   c i r c ui t   de s i g i s   c ri t i c a l   t o   de t e rm i ni n g   H E S S   pe r f o r m a n c e ,   r e qui ri n g   c a r e f ul   c o n s i de r a t i o o pow e r   a nd  e n e r gy   r e qui r e m e nt s ,   pe a k   po w e r ,   c urr e nt   f l uc t ua t i o n s ,   a nd   c o m po n e nt   c ha r a c t e r i s t i c s   i o r de t o   m i ni m i z e   l o s s e s   a n d   i n c r e a s e   e ff i c i e n c y .   P a n c h o l i   e t   al .   [ 21 de v e l o pe a   pa r a l l e l - c o nn e c t e H E S S   fo r   E V s   t h a t   c o nn e c t s   l e a d - a c i d   b a t t e ri e s   a n d   u l t ra c a pa c i t o r s   v i a   a   b i di r e c t i o n a l   D C - D c o n v e r t e r.   T h i s   s y s t e m   s uc c e s s f ul l y   c o n t r o l s   l o a d   v a r i a n c e s ,   r e s ul t i n g   i c o n s i s t e nt   p e r f o r m a n c e .   S i m ul a t i o s t ud i e s   de m o n s t r a t e   t ha t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       H y br i d   e n e r gy   s t or ag e   s y s t e m   f or   f as t   a nd  e f f i c i e nt   e l e c t r i c   v e hi c l e   c har gi ng  ( L i e w   H ui   F ang)   47   t h e   b a t t e r y - s upe r c a pa c i t o H E S S   o ut pe r f o r m s   b a t t e r y - o n l y   s y s t e m s   i n   a   v a ri e t y   of   c o n di t i o n s   [ 21] B h a t t a c h a r y y a   e t   al .   [ 22 o ff e r e a n   a l t e rn a t e   a rra n ge m e n t   f or   a   b a t t e r y - ul t r a c a p a c i t o r   H E S S ,   w h i c h   i n c l ude a   di o de   t o   r e duc e   l a r ge   c u rr e n t   s u r ge s   a nd  p r e v e n t   b a c kf l ow .   T h e   c o n t r o l   a pp r o a c h   us e s   pe a c urr e nt   m o de   c o n t r o l   t o   o pt i m i z e   po w e r   de l i v e r y .   S i m ul a t i o r e s ul t s   c o n f i rm   t h e   s y s t e m ' s   e f f i c a c y   a n d   hi g hl i g ht   i t s   po t e n t i a l   b e n e f i t s   [22 ].   K o hl e e t   a l .   [ 23 e m p h a s i z e d   t h e   s y s t e m a t i c   a pp r o a c t o   c r e a t i n g   a   H E S S   f o r   h y b r i d   E V s ,   w h i c h   i n c l ude s   s y s t e m   a na l y s i s ,   m o de l i n g ,   c o n t r o l   s t ra t e g y   c r e a t i o n,   s i m u l a t i o n ,   a nd  e v a l ua t i o n .   R e c o gn i z i n g   t h e s e   c ha l l e n ge s ,   r e s e a r c h e r s   a nd   e n g i n e e r s   h a v e   t urn e d   t h e i a t t e n t i o t o   de v e l o pi n g   i nn o v a t i v e   s o l ut i o n s   t o   e nha n c e   E V   c h a rgi n g   i n f ra s t r uc t u r e   [ 24] [26] .   O n e   s uc s o l ut i o i s   t h e   c o n c e pt   o f   a   H E S S .   H E S S   i n t e g r a t e s   m u l t i pl e   e n e r gy   s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s ,   s uc h   a s   b a t t e ri e s ,   s upe r c a p a c i t o r s ,   a n d   po t e n t i a l l y   o t h e e m e r g i n g   s t o ra ge   t e c hn o l o gi e s ,   i nt o   a   u ni f i e s y s t e m .   T h e   H E S S   c a n   b e   di r e c t l y   c o upl e t t h e   H E V ' s   e l e c t r i c   m a c hi n e ,   a l l o w i n g   f o r   a   v a r i e t y   of   c o n f i gura t i o n s ,   e a c w i t h   i t s   o w n   s e t   o f   a dv a n t a ge s .   S i m ul a t i o s e r v e s   a s   t h e   f o un da t i o n   f o r   t e s t i ng  c o n t r o l   s t r a t e gi e s ,   r e s ul t i n i n   i n c r e a s e H E S S   e ff i c i e n c y   [ 27 ].   T h e   p r o j e c t   a i m s   t o   de s i gn   a n de v e l o a   n o v e l   H E S S   s pe c i fi c a l l y   t a i l o r e f o r   t h e   e ff i c i e n t   a n d   f a s t   c ha r g i n of   E V s .   T h e   s y s t e m   w i l l   i nt e g r a t e   s t a t e - of - t h e - a rt   b a t t e r y   t e c hn o l o gi e s   w i t h i g h - po w e r   de n s i t y   s upe r c a pa c i t o r s   o o t h e r   s u i t a b l e   e n e r gy   s t o r a ge   de v i c e s   t o   c r e a t e   a   s y n e r gi s t i c   h y b r i s o l ut i o n. T hi s   r e s e a r c i n c l ude s   e m p ha s i z e   H E S S   t h a t   c o m b i n e s   t hr e e   1 8650   l i t h i u m - i o n   b a t t e r i e s   a n d   f o ur   s upe r c a p a c i t o r s   t o   pr o v i de   e ff i c i e n t   e l e c t r i c   v e hi c l e   c h a r g i n g .   A A r d ui n o   U N O   R 3,   e qui ppe w i t a A T m e ga 3 28  A V R   Co n t r o l l e r   a nd  a   m o ni t o r i n g   L CD   di s pl a y ,   c o n t r o l s   po w e r   m a na ge m e n t ,   w h i c h   i n c l ude s   D C/ D c o n v e r t e r s   a n d   a   P W M   c h a rge r.   T h e   s y s t e m   i s   p r o g r a m m e d   us i ng  t h e   A r du i n o   ID E ,   a nd  a   s i n g l e   A   l e a d   a c i d   b a t t e r y   pow e r s   t h e   e l e c t ri c   c a r.   M A T L A B / S i m u l i n k   a n d   P r o t e us   8   a r e   us e d   t o   e xe c ut e   s i m ul a t i o n s   f o r   s y s t e m   a n d   c i r c ui t   de s i g n.   T h e   s t o r a ge   s y s t e m   c h a r ge s   i n   a r o un d   57  m i n u t e s   a n t h e   e l e c t r i c   c a r   i n   4 . 74  h o u r s ,   w i t h   a o ut put   o f   14. 4   V   a n d   2. A .       2.   M ET H O D S   T h e   H E S S   s y s t e m ' s   pi v o t a l   r o l e   i f a c i l i t a t i ng   e ff i c i e n t   EV   c ha r gi ng  i s   e l uc i da t e t hr o ug t h e   a c c o m pa n y i n g   b l o c di a g ra m .   T h i s   di a g ra m   i nt r i c a t e l y   o ut l i ne s   t h e   c o m po n e n t s   a nd  p r o c e s s e s   i n v o l ve i t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s .   A t   t h e   h e a r t   o f   t h e   s y s t e m   l i e s   a   D C   po w e s uppl y ,   w hi c s e r v e s   t h e   c r uc i a l   f u n c t i o o c o n v e r t i n t h e   r a t e t e r m i n a l   v o l t a ge   o f   t h e   m a i po w e r   s uppl y   (240  V dow n   t o   a   l o w e r   v o l t a ge   l e v e l   o f   12. V .   T hi s   v o l t a ge   r e duc t i o i s   i m pe ra t i v e   t o   m a t c t h e   r e qui r e m e nt s   f o c ha r g i n g   w i t h i t h e   H E S S   f r a m e w o r k.   F o l l ow i n t hi s   v o l t a ge   c o n v e r s i o n,   t h e   o ut put   v a l ue s   f r o m   t he   H E S S   s y s t e m   a r e   c a r e f ul l y   r e gul a t e d   t hr o ug a   pul s e   w i dt m o dul a t i o n   (P W M )   c ha r ge   c o nt r o l l e r .   T h i s   c o n t r o l l e pl a y s   a   c r i t i c a l   r o l e   i a dj us t i n g   t h e   o ut put   vo l t a ge   t o   a o pt i m a l   l e v e l   c o n duc i v e   fo r   c ha r g i n g   t h e   E V   b a t t e r y   pa c e f f i c i e n t l y   a nd  ra pi dl y .   T o   p r o v i de   r e a l - t i m e   f e e d b a c a nd  v i s ua l i z a t i o n   o f   t h e   c h a rgi n g   p r o c e s s ,   t h e   o u t put   v a l ue s   a r e   di s p l a y e o n   a L CD   di s pl a y   i nt e r f a c e w i t a   m i c r o c o n t r o l l e r.   T hi s   d i s pl a y   n o t   onl y   off e r s   a   v i s ua l   r e p r e s e nt a t i o o f   t h e   c h a rgi ng  s t a t us   b ut   a l s o   a l l o w s   fo m o n i t o r i n g   a n d   c o nt r o l   o f   t he   c ha r gi ng   p a r a m e t e r s .   F i gu r e   1   s e r v e s   a s   a   c o m pr e h e n s i v e   v i s ua l   r e p r e s e n t a t i o o f   t h e   H E S S   a r c h i t e c t ur e ,   s pe c i f i c a l l y   t a i l o r e a n d   e n gi n e e r e t f a c i l i t a t e   e f f i c i e n t   a n d   ra p i d   c ha r g i n g   o f   E V s .   T hr o ugh  t hi s   b l o c s c h e m a t i c ,   t h e   i nt r i c a t e   i n t e r p l a y   of  c o m po n e n t s   a n c o n t r o l   m e c ha n i s m s   w i t h i t h e   H E S S   s y s t e m   i s   hi g hl i g ht e d,   u n de r s c o r i n i t s   s i g n i f i c a n c e   i a dv a n c i n t h e   f i e l o f   e l e c t r i c   v e hi c l e   c ha r gi ng  t e c hn o l o g y .           F i gu r e   1 B l o c di a g r a m   o f   de s i gni n g   a   H E S S   s y s t e m   a n d   e f fi c i e n t   e l e c t r i c   v e h i c l e   c ha r gi ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   45 - 60   48   2 . 1 .     D e s i gn   o h yb i r d   e n e r g s to r ag e   s ys t e m   T h e   e f f i c i e n t   ra pi c ha r gi ng  c o n t r o l   s y s t e m   c i r c ui t   i s   c o m pri s e of   t hr e e   pri m a r y   c o m po n e n t s :   a   D vo l t a ge   s o ur c e ,   a   b i di r e c t i o n a l   D C/ D c o n v e r t e r ,   a nd  a   c o m m o n   l o a d.   I n   t h i s   s e t up,   t h e   D C   v o l t a ge   s o ur c e   i s   c o n f i gur e d   t o   o pe ra t e   a t   48   V   t o   f ul f i l l   t h e   12   V   i n pu t   r e qu i r e m e nt s   o f   bo t t h e   b a t t e r y   a n d   s upe r c a p a c i t o r,   n e c e s s i t a t i ng  a   hi g h e r   po w e r   i n put .   T h e   b i di r e c t i o na l   D C/ D c o n v e r t e i s   a c t i v a t e t hr o ugh  t hr e e   s e ri e s   R L C   b r a n c h e s   a n t w o   M O S F E T s .   D u r i n g   t h e   c h a rgi n g   p r o c e s s ,   t h i s   c o n v e r t e r   e f f i c i e n t l y   r e duc e s   t h e   h i g h   D C   vo l t a ge   f r o m   t h e   s o ur c e   t o   t h e   l e v e l   n e c e s s a r y   fo r   t h e   e l e c t r i c   v e h i c l e ' s   b a t t e r y   pa c k.   It   m e t i c ul o us l y   m a na ge s   t h e   c h a rgi n g   c u rr e n t   a n d   v o l t a ge ,   e n s u r i n g   o pt i m a l   c h a r g i ng  pe r f o r m a n c e   w h i l e   s i m ul t a n e o us l y   m o n i t o r i n g   a n d   c o n t r o l l i n g   t h e   b a t t e r y ' s   s t a t e   o f   c ha r ge   (S O C)   a n d   t e m pe r a t u r e .   A d di t i o na l l y ,   t h e   c o m m o l o a d   i s   e n ga ge w h e t h e   v o l t a ge   s o ur c e   i s   de a c t i v a t e d,   a l l o w i n t he   H E S S   t o   s uppl y   pow e r   t o   t h e   E V   b a t t e r y   pa c k   s e a m l e s s l y .   T h i s   s m o o t t r a n s i t i o gu a r a nt e e s   u ni n t e rr up t e pow e r   de l i v e r y   t o   t h e   v e h i c l e ,   t h e r e by   e n ha n c i n g   us e r   c o n v e n i e n c e   a n r e l i a b i l i t y .   F i gu r e   2   i l l us t ra t e s   t h e   c i r c ui t   de s i g n   o f   t h e   e f f i c i e n t   r a pi d   c ha r g i n c o nt r o l   s y s t e m ,   m e t i c ul o us l y   c r a f t e a nd  s i m ul a t e us i n M A T L A B   s o f t w a r e .   T hi s   de s i g s e r v e s   a s   a   b l ue p r i nt   f o r   i m p l e m e nt i ng  a   r o b us t   a nd  e f f i c i e n t   c h a r g i n g   i n f r a s t ruc t u r e   c a pa b l e   o f   m e e t i ng  t h e   de m a n ds   o f   m o de rn  E V s .           F i gu r e   2 E f f i c i e n t   f a s t   c ha r gi ng  c o nt r o l   s y s t e m   de s i gn  us i n g   M A T L A B       2 . 2   S p e c i fi c at i o n   o p ar am e te r   b at te r s e tu p   i n   M A TLA B   W h e n   t hr e e   b a t t e ri e s   a r e   c o nn e c t e i s e ri e s   t o   f o r m   a   l i t hi um - i o n   b a t t e r y ,   e a c i n d i v i dua l   b a t t e r y   c o n t ri b ut e s   i t s   s t a nda r d   v o l t a ge   o f   3. 7   V .   I a   s e ri e s   c o nn e c t i o n ,   t h e   t o t a l   v o l t a ge   i s   t h e   s u m   o f   t h e   v o l t a ge s   o e a c h   b a t t e r y ,   r e s ul t i ng  i a   c o m b i n e v o l t a ge   o f   11. V   f o r   t he   l i t hi u m - i o b a t t e r y .   M o r e ov e r ,   w h i l e   t h e   s e ri e s   s e t up  i n c r e a s e s   t h e   t o t a l   v o l t a ge ,   t h e   o v e r a l l   po w e r   c a p a c i t y   r e m a i n s   t h e   s a m e   a s   t h a t   o f   a   s i n gl e   b a t t e r y ,   w h i c i s   2000   m A H .   T h i s   m e a n s   t ha t   a l t h o ug t h e   v o l t a ge   i n c r e a s e s ,   t h e   t o t a l   e n e r gy   s t o r a ge   c a p a c i t y   r e m a i n s   u n c ha n ge d .   I S i m ul i nk,   a   s o f t w a r e   pl a t f o r m   us e f or   m o de l i n a n d   s i m ul a t i ng  dy n a m i c   s y s t e m s ,   t h e   pa r a m e t e r s   r e qui r e t o   s e t   up  a   l i t h i u m - i o n   b a t t e r y   a r e   s pe c i f i e i n   T a b l e   1 .   T h e s e   pa ra m e t e r s   i n c l ude   t h e   n o m i na l   v o l t a ge   a n d   c a pa c i t y   of   t h e   b a t t e r y .   B a s e o t h e s e   s e t   v a l ue s ,   S i m ul i n k   c a l c ul a t e s   a ddi t i o n a l   i m po rt a nt   p a r a m e t e r s   s uc h   a s   t h e   c u t - o ff   vo l t a ge ,   f ul l y   c ha r ge v o l t a ge ,   n o m i n a l   di s c h a r ge   c u rr e nt ,   a n d   c a pa c i t y   a t   n o m i na l   v o l t a ge .   T h e s e   pa ra m e t e r s   a r e   c r i t i c a l   i n   de t e rm i ni n g   v a r i o us   a s pe c t s   o f   b a t t e r y   pe r f o r m a n c e   a nd  b e h a v i o r,   i n c l udi ng  i t s   c ha r g i n a n d i s c ha r gi ng  c h a ra c t e ri s t i c s .   F o r   i n s t a n c e ,   t h e   c ut - o ff  vo l t a ge   de t e rm i n e s   t h e   m i ni m um   v o l t a ge   l e v e l   a t   w hi c t h e   b a t t e r y   s h o ul d   b e   di s c h a r ge d   t o   p r e v e n t   d a m a ge ,   w h i l e   t h e   f ul l y   c h a r ge v o l t a ge   s i g ni f i e s   t h e   m a x i m u m   vo l t a ge   t h e   b a t t e r y   c a n   r e a c h   du ri n c ha r gi ng.   A ddi t i o n a l l y ,   t h e   n o m i n a l   di s c h a rge   c u rr e n t   r e p r e s e nt s   t h e   m a x i m u m   c o n t i n uo us   c u rr e n t   t ha t   t h e   b a t t e r y   c a n   de l i v e r   u n de r   n o r m a l   o pe r a t i ng  c o n di t i o n s .   U n de r s t a n d i n g   t he s e   pa ra m e t e r s   i s   e s s e n t i a l   f o r   de s i g n i ng  e f f i c i e n t   c h a r g i n g   s y s t e m s   a n p r e di c t i ng  t h e   du r a t i o n ,   po w e r ,   a n d   c urr e nt   r e qui r e d   t o   c ha r ge   t h e   b a t t e r y   e ff e c t i v e l y   w h i l e   e n s u r i ng  i t s   l o n ge v i t y   a n d   s a f e t y .   A f t e r   c a l c u l a t i n g   t h e   b a t t e r y   v a l ue   i S i m u l i n k ,   t h e   c h a rgi n g   a nd  di s c h a r g i n g   p r o c e s s e s   w e r e   s i m ul a t e d .   D u ri n g   t h e   c ha r g i n g   p r o c e dur e ,   a   c o n s t a nt   c urr e nt   (C C)   i s   e m pl oy e a s   t h e   c ha r g i n g   m e t h o d.   T h e   pr o po s e c h a r gi ng  s y s t e m   a c h i e v e s   t h e   de s i r e o ut put   c u rre n t   b y   s e t t i n t h e   c ha r g i n c u rr e n t   t o   A .   T h e   ob s e r v a t i o n   a nd  de t e r m i n a t i o n   o f   t h e   c ha r g i n t i m e   a r e   c o n d uc t e t hr o ugh  da t a   a na l y s i s   of   S O a ga i n s t   t i m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       H y br i d   e n e r gy   s t or ag e   s y s t e m   f or   f as t   a nd  e f f i c i e nt   e l e c t r i c   v e hi c l e   c har gi ng  ( L i e w   H ui   F ang)   49   a n d   v o l t a ge   a ga i n s t   t i m e .   T h e   c h a rgi n g   a n d   d i s c h a rgi ng   t i m e s   o f   t h e   b a t t e r y   c a b e   c a l c ul a t e us i n   i n   (1 [2 8].     τ =  I   (1)     τ  i s   r e pr e s e nt i ng   t h e   c ha r g i n g   t i m e   o f   b a t t e r y   i h o u r,   C b a t   i s   re pr e s e n t i n g   t h e   c a p a c i t y   o f   b a t t e r y   i m A a n d   I   i s   r e p r e s e n t i n t h e   c h a rgi n g   o di s c h a rgi ng  c u rr e n t   i A m pe re .       T a b l e   1 .   S pe c i f i c a t i o p a r a m e t e f o r   l i t hi u m - i o b a t t e r y   N o m i n a l   v o l t a g e   1 1 . 1   V   Ra t e d   c a p a c i t y   2   A h   In i t i a l   s t a t e - of - c h a r g e   ( S O C)   0   %   Cu t - o ff   v o l t a g e   8 . 3 2 5   V   F u l l y   c h a r g e d   v o l t a g e   1 2 . 9 2 0 3   V   n o m i n a l   d i s c h a rg e   c u rr e n t   0 . 8 6 9 6   A   Ca p a c i t y   a t   n o m i n a l   v o l t a g e   1 . 8 0 8 7   A h       2 . 3   S p e c i fi c at i o n   o p ar am e te r   s u p e r c ap a c i to r   s e tu p   i n   M A TLA B   F o r   t h e   s upe r c a p a c i t o r s ,   a   c o n f i gu ra t i o i s   e s t a b l i s h e d   w h e r e   12   V   a nd   10   F   s upe r c a pa c i t o r s   a r e   a rr a nge i s e ri e s   w i t f o ur  3   V ,   4 0   F   s u pe r c a p a c i t o r s .   E a c s upe r c a pa c i t o po s s e s s e s   a e qui v a l e n t   s e r i e s   r e s i s t a n c e   (E S R o f   0. 015,   r e s ul t i n g   i a   t o t a l   E S R   o f   0. 075.   In  S i m ul i n k,   T a b l e   i l l us t ra t e s   t h e   s pe c i f i c a t i o n   pa r a m e t e r s   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r s .   T h e   n u m b e r   o f   c a pa c i t o r s   i s e ri e s   i s   s pe c i f i e a s   f o ur   s upe r c a p a c i t o r s   c o n n e c t e i n   s e que n c e .   S i n c e   t h e r e   i s   o n l y   o n e   r o w   o f   f i ve   s upe r c a p a c i t o r s ,   t h e   num b e r   o f   pa r a l l e l   c a p a c i t o r s   i s   s e t   t o   1 .   T h e   i ni t i a l   v o l t a ge   f o r   t h e   c ha r gi ng  p r o c e s s   i s   s e t   a t   2. 4   V ,   w i t h   a   de f a ul t   o pe r a t i ng  t e m pe ra t u r e   of  25  de g r e e s   Ce l s i us .   W i t t h e s e   p a r a m e t e r s   de f i n e d ,   i t   b e c om e s   f e a s i b l e   t o   c o n duc t   a n   i n - de pt i n v e s t i ga t i o i n t o   t h e   c ha r gi ng  t i m e   o f   s upe r c a pa c i t o r s .       T a b l e   2 .   T h e   p a r a m e t e r s   o f   s upe r c a pa c i t o r   Ra t e d   c a p a c i t a n c e   1 0   F   E q u i v a l e n t   D s e ri e s   re s i s t a n c e   ( E S R)   0 . 0 7 5     Ra t e d   v o l t a g e   1 2   V   N u m b e r   o s e r i e s   c a p a c i t o r s   4   N u m b e r   o p a ra l l e l   c a p a c i t o r s   1   In i t i a l   v o l t a g e   0 . 0 8   V   O p e ra t i n g   t e m p e ra t u r e   2 5   ° C       T h e   s t e a dy   c urr e nt   c ha r gi ng  m e t h o w a s   e m pl o y e t o   m o de l   t h e   c ha r g i n o f   a   s upe r c a p a c i t o r.   I n   t h i s   e xpe r i m e nt ,   a   c h a rgi ng  c u rr e nt   o f   A   w a s   a ppl i e d.   T h e   i ni t i a l   v o l t a ge   o f   t h e   s upe r c a p a c i t o r,   us e i n   t h e   c h a r g i n p r o c e s s ,   w a s   s e t   t o   0. 08  V .   T o   de t e rm i n e   t h e   r e qui r e c h a r g i n du r a t i o n ,   o n e   c a n   a na l y z e   t h e   S O C   a n v o l t a ge   o v e r   t i m e .   By   ut i l i z i n in   (2 ),   i t   b e c o m e s   pos s i b l e   t o   c a l c ul a t e   t h e   du ra t i o n e e de fo r   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   [29].     τ =   ( V     V 0     )   Ic   (2)     T h e   s y m bo l     r e p r e s e nt s   t h e   c h a r g i n g   t i m e   o r   d i s c ha r g i n g   t i m e   o f   a   s upe r c a pa c i t o r   i s e c o n ds .   V   de n o t e s   t h e   r a t e v o l t a ge   o f   t h e   s upe r c a p a c i t o i v o l t s ,   w h i l e   V 0   s i g n i f i e s   t h e   i n i t i a l   v o l t a ge   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o a t   ,   a l s o   m e a s u r e i v o l t s .   C   r e p r e s e n t s   t h e   c a pa c i t a n c e   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o i F a r a ds ,   a nd  Ic   r e p r e s e nt s   t h e   c ha r g i n c u rr e n t   i n   A m pe r e s .     2 . 4 .    B att e r c h ar g i n c i r c u i w i th   v o l tage   r e gu l ato r   an d   c u r r e n l i m i tte r   fo r   e n e r gy   s to r age   s ys te m   In   t h e   s y s t e m ,   a   D po w e r   s uppl y   w i t h   a   r a t e v o l t a ge   of   13. V   i s   ut i l i z e t o   c ha r ge   a   s e r i e s   o t hr e e   b a t t e r i e s   w i t h   a   c o m b i n e o ut put   o f   12  V .   A   b a t t e r y   m a na ge m e n t   s y s t e m   (B M S i s   e m pl oy e t o   b a l a n c e   i n di v i du a l   c e l l s   du r i ng   t h e   c ha r gi ng   p r o c e s s .   F i gu r e   i l l u s t ra t e s   t h e   v o l t a ge   r e gul a t i o a nd  c u rr e n t   l i m i t   c i r c ui t   de s i g n e d   f o r   c h a rgi ng  l i t h i u m - i o b a t t e r i e s   i t hi s   c o n f i gu ra t i o n .   T h e   c i r c ui t   i n c o r po r a t e s   a L M 317 T   i n t e g r a t e c hi p ,   w hi c f un c t i o n s   b o t h   a s   a   c u rr e nt   l i m i t e a n d   a   v o l t a ge   r e gu l a t o r.   U r e pr e s e nt s   t h e   c u rr e n t   l i m i t e r,   w i t h   t h e   c h a rgi ng  c u rr e nt   l i m i t e t o   0. 625   A ,   a s   r e c o m m e n de f o r   l i t hi um - i o b a t t e r y   c h a rgi n g .   U r e p r e s e n t s   t h e   v o l t a ge   r e gu l a t o r ,   w h i c h   r e gul a t e s   t h e   v o l t a ge   l e v e l   t o   V .   T h i s   i s   a c h i e v e by   f i xi ng  t h e   v a l ue   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   45 - 60   50   of   r e s i s t o R t o   320  Ω ,   a n d   a dj us t i n g   t h e   v a l ue   o f   t h e   10     po t e n t i o m e t e r   R V u nt i l   t h e   v o l t a ge   l e v e l   r e a c h e s   V .   T h e   B M S   pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n   f a c i l i t a t i n g   f a s t   c ha r gi ng  by   dy n a m i c a l l y   a dj us t i n p a r a m e t e r s   s uc a s   v o l t a ge   a n d   c u rr e nt .   It   m a na ge s   t e m pe r a t u r e   t o   p r e v e n t   ov e r h e a t i n g ,   a c c ura t e l y   e s t i m a t e s   S O t o   a v o i d   ov e r c h a r g i n g ,   a c t i v e l y   b a l a n c e s   c e l l s   t o   o pt i m i z e   e ff i c i e n c y ,   i m p l e m e nt s   s a f e t y   pr o t o c o l s   t o   m i t i ga t e   ri s ks ,   a n e n s u r e s   c o m pa t i b i l i t y   w i t h   di v e r s e   c h a r g i n s t a n d a r ds .   T h i s   c o m pr e h e n s i v e   a pp r o a c h   e n a b l e s   e ff i c i e n t   a n d   s a f e   c h a r g i n g   w hi l e   p r e s e r v i n g   b a t t e r y   h e a l t a n d   l o nge v i t y   a c r o s s   v a r i o us   a pp l i c a t i o n s   a n d   c h a r g i n g   e n v i r o n m e n t s .   F urt h e rm o r e ,   f a s t   c ha r g i n e xa c e r b a t e s   a n y   e xi s t i n g   i m b a l a n c e s   b e t w e e n   i n d i v i dua l   c e l l s   w i t h i a   b a t t e r y   pa c k,   l e a di n g   t o   u n e v e n   c ha r gi ng   a n d   r e duc e e f f i c i e n c y .   T o   a dd r e s s   t hi s   c ha l l e n ge ,   t h e   B M S   pe r f o r m s   a c t i v e   c e l l   b a l a n c i ng  b y   r e di s t r i b ut i ng  c h a rge   a m o n c e l l s   t o   m a i n t a i u ni f o r m   S O C   l e v e l s .   T hi s   o pt i m i z a t i o e nha n c e s   c ha r g i n g   e f f i c i e n c y   a n d   p r o l o n gs   b a t t e r y   l i f e s pa n .   A dd i t i o na l l y ,   t h e   B M S   p r o v i de s   s h o rt   c i r c ui t   p r o t e c t i o n,   m o n i t o r s   t e m pe ra t u r e ,   a n r e gu l a t e s   vo l t a ge   a nd  c u rr e n t   d u r i ng  b o t h   c h a rgi n g   a n d   di s c ha r gi ng  p ha s e s .   I t   f o s t e r s   e f fe c t i ve   c o m m u n i c a t i o n   t hr o ug h   d a t a   l o ggi n i n t e r f a c e s ,   e na b l i n g   r e a l - t i m e   m o n i t o ri n g   a nd  i n f o r m e de c i s i o n - m a ki ng   b a s e o h i s t o r i c a l   pe r f o r m a n c e .   M o r e o v e r ,   t h e   B M S ' s   c a pa c i t y   t o   e s t i m a t e   S O p r o v i de s   v a l ua b l e   i n s i g ht s   i nt o   r e m a i ni n g   e n e r gy   c a pa c i t y ,   w h i l e   a l a r m   a nd  p r o t e c t i o i n di c a t i o n s   o ff e r   us e r s   a   c l e a u n de r s t a ndi ng  o f   t h e   b a t t e r y ' s   s t a t us .   T h e   B M S   e xe r c i s e s   p r e c i s e   c o n t r o l   o v e r   t h e   c ha r g i n g   p r o c e s s ,   s e a m l e s s l y   t ra n s i t i o n i n g   b e t w e e n   CC   a n d   c o n s t a n t   v o l t a ge   c ha r g i n g   m o de s   f o r   o pt i m a l   e ff i c i e n c y   a n p r o l o n ge d   b a t t e r y   l i f e .   In   e s s e n c e ,   t h e   B M S   e m e r ge s   a s   a i n d i s pe n s a b l e   c o m po n e n t ,   a dd r e s s i n m u l t i f a c e t e c h a l l e n ge s   a n d   c o n t ri b ut i n g   s i g ni f i c a n t l y   t o   t h e   a dv a n c e m e n t   o f   b a t t e r y   t e c hn o l o g y .   F i gu r e   4   i l l us t ra t e s   t h e   c o nn e c t i o s e t up  i t h e   e xpe r i m e nt a l   b a t t e r y   c h a r g i n g   s y s t e m .           F i gu r e   3 B a t t e r y   c h a rgi n g   c i r c ui t   w i t v o l t a ge   r e gul a t o a nd  c urr e n t   l i m i t t e r           F i gu r e   4 E xpe r i m e nt a l   s e t up   o f   b a t t e r y   c h a r g i n g   s y s t e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       H y br i d   e n e r gy   s t or ag e   s y s t e m   f or   f as t   a nd  e f f i c i e nt   e l e c t r i c   v e hi c l e   c har gi ng  ( L i e w   H ui   F ang)   51   2 . 5   S u p e r c ap ac i to r   c h ar g i n c i r c u i w i th   v o l tage   r e gu l ato r   an d   c u r r e n l i m i tte r   F i gu r e   i l l us t ra t e s   t h e   v o l t a ge   r e gul a t i o n   a n c u rr e n t   l i m i t e r   c i r c ui t   de s i g n e f o r   c ha r g i n t h e   s upe r c a pa c i t o r s .   In   t h i s   c i r c ui t ,   U r e p r e s e n t s   t h e   c u rr e nt   l i m i t e r,   a nd   a k i t o   t h e   b a t t e r y   c h a rgi n g   c i r c ui t ,   t h e   c urr e n t   i s   r e s t ri c t e t o   0. 625  A .   F o v o l t a ge   r e gul a t i o n ,   U m a i nt a i n s   t h e   v o l t a ge   l e v e l   a t   12   V .   T hi s   r e gul a t i o i s   a c hi e v e us i ng  a   560   Ω   r e s i s t o (R 10)   a nd  a   10    po t e n t i o m e t e (R V 4).   T h e s e   c o m po n e nt s   w o r t o ge t h e t o   c o nt r o l   t h e   v o l t a ge   o ut put   a n d   e n s u r e   c o n s i s t e nt   c h a rgi n g   o f   t h e   s upe r c a p a c i t o r s .           F i gu r e   5 .   S upe r c a p a c i t o c h a r g i n g   c i r c ui t   w i t h   v o l t a ge   r e gu l a t i o a nd  c u rr e n t   l i m i t e r .       A f t e r   t h e   D C   s uppl y   i s   r e gul a t e d   t o   a   v o l t a ge   l e v e l   o f   12  V   a n d   t h e   c u rr e n t   i s   l i m i t e t o   0. 625   A ,   t h e   s y s t e m   i s   p r e p a r e t o   c h a r ge   t h e   s upe r c a pa c i t o r s   us i n g   t he   f o l l ow i n c h a rgi ng  c i r c u i t .   E n s u ri n g   t h e   s a f e   c h a r g i n g   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r s   i s   c r uc i a l   t o   a v o i a n y   da m a ge .   H ow e v e r ,   c ha r gi ng   m o dul e s   w i t p r o t e c t i o n   c i r c ui t s   s pe c i f i c a l l y   de s i gn e f o r   s upe r c a pa c i t o r s   a r e   ra r e   a nd  l i m i t e i n   t h e   m a r ke t .   T h e r e f o r e ,   t h e   p r o po s e d   de s i gn  f o r   t h e   c ha r gi ng  c i r c u i t   ut i l i z e s   a   T L 43 v a r i a b l e   r e fe r e n c e   Z e n e r   di o de   a n d   a   T IP 32  P N P   t ra n s i s t o r .   F i gu r e   i l l us t r a t e s   o n e   o f   t h e   s upe r c a p a c i t o r   c h a r g i n c i r c ui t s   i n c o r po r a t i ng  t h e   T L 431  v a r i a b l e   r e f e r e n c e   Z e n e di o de   a nd  T IP 32   P N P   t r a n s i s t o r.   T h i s   de s i g a i m s   t o   pr o v i de   e ff e c t i v e   a n d   r e l i a b l e   c ha r g i n g   w h i l e   s a f e gua r d i n t h e   s upe r c a p a c i t o r s   f r o m   po t e n t i a l   d a m a ge .           F i gu r e   6 .   S upe r c a p a c i t o c h a r g i n g   c i r c ui t   w i t h   T L 431   v a ri a b l e   r e f e r e n c e   Z e n e r   d i o de   a n d   T IP 3 P N P   t r a n s i s t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   45 - 60   52   W h e n   t h e   s upe r c a pa c i t o i s   c o nn e c t e t o   t h e   c h a rgi n g   c i r c ui t   w i t t h e   s up pl y ,   t h e   c h a rgi n g   p r o c e s s   b e gi n s .   I ni t i a l l y ,   w h e n   t h e   v o l t a ge   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r   i s   b e l ow   V ,   t h e   T L 431  r e m a i n s   o pe n,   a n t h e   T IP 32   t ra n s i s t o r e m a i n s   i t h e   o ff   s t a t e .   A s   t h e   s upe r c a p a c i t o c h a r ge s   a n d   i t s   v o l t a ge   r e a c h e s   3   V ,   t h e   T L 431  c l o s e s   a n d   c o nn e c t s   t o   t h e   b a s e   o f   t h e   T IP 3 t ra n s i s t o r .   T hi s   a c t i o a l l o w s   t h e   s upp l y   t o   f l ow   t o   t h e   fo ur   1N 40 07  d i o de s ,   w h i c h   a c t   a s   t h e   l o a d .   T h e   r e f e r e n c e   v ol t a ge   o f   t h e   T L 431   c a n   b e   f i xe by   a dj us t i n g   t h e   v a l ue s   of   r e s i s t o r s   R 26  a n R 27 ,   f o l l ow i n (3)  [ 30] [3 1] .   T hi s   a dj us t m e nt   a l l o w s   fo r   p r e c i s e   c o n t r o l   o ve r   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   a n d   e n s u r e s   o pt i m a l   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   c i rc ui t .     = 2 . 5 ( 1 + 1 2 )   (3)     R e fe rr i n g   t o   (3),   V ref   r e pr e s e nt s   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a ge   t ha t   t ri gge r s   t h e   c ut o ff   of   t h e   s upe r c a p a c i t o f r o m   t h e   c i r c u i t   w h e i t   i s   f ul l y   c h a r ge d.   R r e p r e s e n t s   t h e   v a l ue   o f   r e s i s t o r   R 26,   a n d   R r e pr e s e nt s   t h e   v a l ue   of   r e s i s t o r   R 27.   T h e   10k  po t e n t i o m e t e r   R V i s   u t i l i z e t o   f i n e - t u n e   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a ge   of   t h e   T L 43 1,   a l l o w i n g   f o r   p r e c i s e   c o n t r o l   o v e r   t h e   c ha r gi ng  p r o c e s s .   S i n c e   t h e   f o ur  s upe r c a pa c i t o r s   a r e   c h a r ge d   i s e pa r a t e   c i r c ui t s ,   a   c h a rge   b a l a n c e   c a n   b e   m a i nt a i n e a m o n g   t h e m .   T h e   t o t a l   v o l t a ge   o f   t h e   s u pe r c a p a c i t o r s   du ri n t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   w i l l   b e   r e c o r de d.   F i g u r e   de pi c t s   t h e   c o n n e c t i o n   o f   a e xpe ri m e n t a l   s e t up  f o r   t h e   s upe r c a pa c i t o r s   c h a r g i n s y s t e m ,   p r o v i di n a   v i s ua l   r e pr e s e nt a t i o n   o f   t h e   c i r c ui t   c o n f i gu r a t i o n   a n d   c o m po n e n t   pl a c e m e n t .           F i gu r e   7 .   S upe r c a p a c i t o c h a r g i n g   s y s t e m       2 . 6   D e s i gn   o e l e c tr i c   v e c h i c l e   c h ar gi n g   s ys te m   T h e   c h a rgi n g   s y s t e m   c o n t r o l l e r   ut i l i z e s   CC   t e c hni que s ,   w i t a   c ri t i c a l   c o m po n e nt   b e i n g   t h e   b uc k - bo os t   c o n v e r t e r e s po n s i b l e   f o r   c u rr e n t   c o n t r o l   a nd  v o l t a ge   m a i nt e na n c e .   A d di t i o na l l y ,   a   P W M   c ha r ge   c o n t r o l l e r   f u n c t i o na l i t y   h a s   b e e n   i nt e g r a t e i n t o   t h e   c i r c ui t   t o   f ur t h e r   o pt i m i z e   t h e   c ha r gi ng  p r o c e s s .   T h i s   P W M   c h a rge   c o n t r o l l e e nha n c e s   t h e   p r e c i s i o n   o f   t h e   c h a r g i n m e c ha n i s m   b y   r e gul a t i n g   t h e   o n - o f f   c y c l e s ,   e ffe c t i ve l y   m o dul a t i ng  t h e   c ha r gi ng  c u rr e n t .   F u rt h e r m o r e ,   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r,   a A r dui n o   U n o ,   p l a y s   a n   i n s t r u m e nt a l   r o l e   i n   t h i s   s e t up,   p r o v i di n g   a   c o m pr e h e n s i v e   di s pl a y   o f   vo l t a ge ,   c urr e nt ,   a nd  po w e r   de l i v e r e d.   T h e s e   pa ra m e t e r s   a r e   a c qui r e d   t hr o ugh  a   v o l t a ge   a n d   c urr e n t   s e n s o r ,   c o nt r i b ut i ng   t o   a   m o r e   i n f o r m e d   m o n i t o ri n o f   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s .   T h e   c ul m i n a t i o n   o f   t h e s e   fe a t u r e s   i s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   8 ,   s h o w c a s i n g   t h e   c o m pl e t e b a t t e r y   c h a r g i n c i r c u i t   de s i g n e f o r   f a s t   c ha r gi ng  E V s .   F i gu r e   d i s pl a y s   t h e   s e t up  o f   t h e   c o m pl e t e   b a t t e r y   c h a r gi ng  c i r c ui t   i t h e   p r o t o t y pe ,   pr o v i di n a   v i s ua l   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   a s s e m b l e d   c o m po n e n t s   a n d   t h e i a rra nge m e nt .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       H y br i d   e n e r gy   s t or ag e   s y s t e m   f or   f as t   a nd  e f f i c i e nt   e l e c t r i c   v e hi c l e   c har gi ng  ( L i e w   H ui   F ang)   53       F i gu r e   8 .   C ha r g i n g   c o n t r o l   b a t t e r y   c i r c ui t   de s i g n   b y   P r o t e us           F i gu r e   9 .   C ha r g i n g   c o n t r o l   b a t t e r y   c i r c ui t       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N     In  t hi s   s e c t i o n ,   t h e   r e s ul t s   a n pe r f o r m a n c e   a n a l y s i s   ob t a i n e f r o m   t h e   de s i g n e c i r c ui t s   a r e   s i m ul a t e d   a nd   a na l y z e us i n g   P r o t e us   s o f t w a r e .   T h e   r e s ul t s   a r e   di v i de d   i nt o   t w o   pa r t s :   t h e   H E S S   a n d   t h e   e l e c t r i c   v e hi c l e   c h a r g i n g   c i r c ui t .   E a c c i r c ui t   w i l l   b e   de s i g ne d,   m e a s u r e d,   a n d   a na l y z e i P r o t e us   s o f t w a r e ,   a n d   t h e   r e s ul t s   w i l l   b e   c o m pa r e t o   e xpe r i m e nt a l   da t a .   D u ri ng  t h e   c ha r g i n g   p r o c e s s ,   t h e   L CD   w i l l   d i s pl a y   t h e   s t a t us   pe r f o r m a n c e ,   p r o v i di n r e a l - t i m e   f e e d b a c o n   pa ra m e t e r s   s uc a s   v o l t a ge ,   c u rr e n t ,   a nd  po w e r   de l i v e r e d.   T hi s   a l l o w s   fo r   a   c o m p r e h e n s i v e   u n de r s t a ndi n o f   t h e   c ha r gi ng  p r o c e s s   a n f a c i l i t a t e s   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   s i m u l a t e d   a n d   e xpe ri m e nt a l   r e s ul t s .   B y   c o n duc t i n g   s i m ul a t i o n s   a nd   a na l y s e s   i P r o t e us   s o f t w a r e ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   de s i g n e c i r c ui t s   c a n   b e   e v a l ua t e u nde r   v a ri o us   c o n di t i o n s   a nd  s c e na r i o s .   T h i s   e n a b l e s   o pt i m i z a t i o a n r e f i n e m e n t   o f   t h e   c i r c ui t s   t o   e n s u r e   e f f i c i e n t   a n d   r e l i a b l e   o pe r a t i o i p ra c t i c a l   a pp l i c a t i o n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   45 - 60   54   3. 1 .     P e r fo r m an c e   o h yb r i d   e n e r gy  s to r ag e   c i r c u i t     T h e   e xpe r i m e n t   ut i l i z e a   di r e c t   c u rr e nt   (D C po w e r   s o ur c e   t o   pr o v i de   vo l t a ge   t o   t h e   c h a r g i n g   c i r c ui t   i n   t h e   s t o ra ge   s y s t e m .   T h e   i n pu t   v o l t a ge   w a s   s e t   a t   12 . V ,   w i t a   c u rr e nt   o f   A .   O n c e   t h e   D C   s upp l y   i s   a c t i v a t e d ,   i t   w i l l   p r o v i de   pow e r   t o   t h e   c ha r gi ng  c o n t r o l l e r   c i r c ui t .   T h i s   c i r c ui t   i s   r e s po n s i b l e   f o r   m a na g i n a   12  V   b a t t e r y   w i t a   c a pa c i t y   of   2. A h,   a s   w e l l   a s   a   B M S .   A dd i t i o na l l y ,   i t   s u ppl i e s   po w e r   t o   a   p a r a l l e l   c o n f i gur a t i o n   o f   s upe r c a pa c i t o r s   w i t a   c a p a c i t a n c e   o f   10  F ,   a l s o   o pe r a t i n g   a t   1 V .   S ub s e que n t l y ,   t h e   da t a   de pi c t e i T a b l e   3   i l l us t ra t e s   t h e   c o m pa ri s o r e s ul t   b e t w e e n   s i m u l a t i o a n e xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   a t   t h e   po i n t   w h e r e   i t   r e a c h e s   1 00%   S O C.   A ddi t i o na l l y ,   t h e r e   a r e   s o m e   s i g n i f i c a n t   di f fe r e n c e s   i n   t e rm s   o f   c h a r g i n t i m e   a n o ut p ut   c u rr e n t   s t a t e i t h e   c o m pa r i s o b e t w e e n   s i m ul a t i o n   d a t a   a n d   e xpe ri m e n t a l   d a t a .   T hi s   i s   due   t o   t h e   c h a r g i n g   t i m e   s h o w i n g   a   76 %   pe r c e n t a ge   e rr o r,   a s   t h e   s i m u l a t i o c h a r g i n g   t i m e   r e qu i r e s   1800   s e c o n ds   o 30   m i n ut e s   t o   r e a c 100%   S O C ,   w hi l e   i n   t h e   e xpe r i m e nt ,   i t   r e qu i r e s   3168   s e c o n ds   o r   52 . 8   m i n ut e s   t o   r e a c 100%   S O C .   T h e   s i g ni f i c a nt   di f f e r e n c e   i c h a rgi n g   t i m e ,   w i t h   a   76%   di s pa ri t y   be t w e e n   s i m u l a t e a nd  e xpe r i m e n t a l   o ut c o m e s ,   c a n   b e   a t t r i b ut e t o   a   n o t i c e a b l e   de c r e a s e   i t h e   c h a r g i n g   c u rr e nt   f r o m   5   A   t o   2. 5 A .     T h e   de c r e a s e   i e l e c t r i c a l   c u rr e n t   o b s e r ve du r i ng   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   m a y   r e s ul t   f r o m   v a r i o us   f a c t o r s   t h a t   i m p a c t   t h e   c h a rgi n g   s y s t e m .   O n e   po s s i b l e   r e a s o n   i s   t ha t   t h e   c h a rgi n g   a l go ri t hm   us e i t h e   s i m ul a t i o o e xpe ri m e n t a l   s e t up  i s   p r o g ra m m e t o   g r a du a l l y   r e duc e   t h e   c ha r gi ng  c u rr e n t   a s   t h e   b a t t e r y   a pp r o a c h e s   i t s   m a x i m u m   c a pa c i t y .   T h e   de c r e a s e   i c u rr e nt   m a y   s e r v e   a s   t h e   a c t u a l   b a t t e r y   us e i t h e   e xpe r i m e nt   m i g ht   ha v e   c h a ra c t e ri s t i c s   (e . g . ,   i nt e rna l   r e s i s t a n c e ,   c a p a c i t y ,   a ge ,   t e m pe r a t u r e   e ff e c t s t h a t   a r e   n o t   pe r f e c t l y   r e p r e s e n t e d   i t h e   s i m ul a t i o m o de l .   R e a l   b a t t e ri e s   m a y   e xpe r i e n c e   de g r a d a t i o o o t h e pe r f o r m a n c e   v a r i a t i o n s   n o t   a c c o un t e f o r   i n   t h e   s i m ul a t i o n .   O t h e   o t h e ha n d,   s e v e r a l   f a c t o r s   s uc h   a s   t e m pe ra t u r e   f l uc t ua t i o n s ,   r e s i s t a n c e   i t h e   c a b l e   a n d   c o nn e c t o r s ,   o c o n s t ra i nt s   i t h e   c h a r g i n g   i n f ra s t r uc t u r e   c a a f fe c t   t h e   de c r e a s e   i c u rr e nt ,   t h e r e by   a ff e c t i ng   t h e   t o t a l   t i m e   r e qui r e d   f o c ha r g i n g .   T h e r e f o r e ,   t h e   s t u d y   unde r s c o r e s   t h e   i m po r t a n c e   r e a s o n s   b e hi n t h e   d i f f e r e n c e s   i c ha r g i n g   t i m e s   a n d   c urr e nt s   c a l e a d   t o   t h e   de ve l o pm e n t   o f   o pt i m i z e c h a rgi n g   p r o t o c o l s   t h a t   a r e   b o t e ff i c i e n t   a n d   s a f e .   T h i s   c a i m p r o v e   b a t t e r y   l i f e ,   r e duc e   c ha r gi ng  t i m e s ,   a n d   e nha n c e   o v e r a l l   pe r f o r m a n c e .       T a b l e   3 .   Co m p a r i s o r e s ul t   b e t w e e n   s i m ul a t i o a n d   e xpe ri m e n t a l   f o r   H E S S   c i r c u i t     S i m u l a t i o n   E x p e ri m e n t a l   In p u t   V o l t a g e   ( V )   1 2 . 6 5   1 2 . 6 0   In p u t   Cu rr e n t   ( A )   5 . 0 0   5 . 0 0   Ch a rg i n g   T i m e   ( s )   1800   3168   O u t p u t   V o l t a g e   ( V )   1 2 . 4 0   1 2 . 4 0   O u t p u t   Cu rr e n t   ( A )   5 . 0 0   2 . 5 2       3. 2 .     S i m u l ati o n   p e r fo r m an c e   o c h ar g i n Li - I o n   b atte r i e s   F i gu r e   10  s h o w s   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t   o f   c h a rgi n t h e   l i t h i um - i o n   b a t t e r y ' s   pe r f o r m a n c e .   T h e   l i t hi u m - i o b a t t e r y   us e i t h i s   s i m ul a t i o ha s   a   c um ul a t i v e   vo l t a ge   o f   11 . 1   V   a nd   a   c a p a c i t y   o f   2000  m A h.   It   c o m pr i s e s   t hr e e   s e pa r a t e   l i t hi u m - i o n   c e l l s ,   e a c ra t e d   a t   3. V   a nd   2 000   m A h ,   c o nn e c t e i s e ri e s .   I ni t i a l l y ,   F i gu r e   10( a de m o n s t r a t e s   t ha t   t h e   l i t hi um - i o b a t t e r y   r e qui r e s   a pp r o xi m a t e l y   23. 33  m i n ut e s   t o   r e a c h   f ul l   S O C,   t ra n s i t i o ni n g   f r o m   0%   t o   100% .   T hi s   o b s e r v a t i o hi g hl i g ht s   t h e   e f f i c i e n c y   a nd   c ha r gi ng   c a pa b i l i t i e s   o l i t hi u m - i o n   b a t t e ri e s   i t hi s   c o n f i gu ra t i o n .   F i gu r e   10(b o ff e r s   a   c o m p r e h e n s i v e   de pi c t i o n   o f   t h e   v o l t a g e   pr o g r e s s i o n   du ri n g   t h e   c ha r gi ng  c y c l e   of   a   l i t hi um - i o b a t t e r y .   In  t h e   i n i t i a l   23. 33  m i nut e s ,   e qu i v a l e n t   t o   1413 . 55   s e c o n ds ,   t h e   b a t t e r y ' s   vo l t a ge   a s c e n ds   f r o m   10 . 23  V   t o   i t s   z e n i t h   a t   1 2. 6 V ,   s i g n i f y i n t h e   a t t a i nm e n t   o f   a   f ul l   c ha r ge .   Co n c u rr e n t l y ,   t h e   S O a t t a i n s   a   r a nge   o f   90%  t o   100% .   I t   i s   i m pe ra t i v e   t o   h i g hl i g ht   t h a t   t h e   b a t t e r y   i s   o n   t h e   v e r ge   o f   r e a c hi n g   i t s   m a x i m u m   c a p a c i t y ,   a n a n y   f ur t h e r   c h a r g i n c o ul po t e nt i a l l y   l e a t o   a dv e r s e   c o n s e que n c e s .   M o r e ov e r ,   a s   a   p r e v e n t i v e   m e a s u r e   a g a i n s t   o v e r c h a rgi n g ,   t h e   r e c o m m e n de d   s t ra t e gy   i n v o l ve s   t h e   i n c o r po ra t i o o f   a   b a t t e r y   pr o t e c t i o n   s y s t e m .   T hi s   s y s t e m   o pe r a t e s   i n   a   c o n t i n u o us   m o n i t o ri n c a p a c i t y   t hr o ug h o ut   t h e   c h a rgi n g   pr o c e s s ,   a ut o m a t i c a l l y   t e r m i n a t i ng  t h e   c ha r gi ng  p r o c e dur e   upo n   t h e   b a t t e r y ' s   a c h i e v e m e n t   o f   f ul l   c a pa c i t y .   T h e   i nt e g r a t i o o f   a   b a t t e r y   m a na ge m e n t   s y s t e m   s e r v e s   a   d ua l   pu r po s e :   s a f e gua rdi n g   t h e   b a t t e r y ' s   i nt e gri t y   a n d   p r o m o t i n g   a e xt e n de d   o pe r a t i o na l   l i f e s pa w h i l e   e n s u ri n g   c o n s i s t e n t   a n d   e f f i c i e n t   pe r f o r m a n c e .   T hi s   pr o a c t i v e   a pp r o a c h   a s s u m e s   pa ra m o u n t   i m po r t a n c e   i n   t h e   c o nt e xt   o f   pr e s e r v i ng  t h e   o v e r a l l   h e a l t h   o f   l i t hi um - i o n   b a t t e ri e s ,   pa rt i c ul a r l y   i s c e n a ri o s   w h e r e   p r e c i s e   c o n t r o l   o f   vo l t a ge   a n c h a rge   l e v e l s   h o l ds   c r i t i c a l   s i g n i f i c a n c e .   T h e s e   e m p h a s i z e   t ha t   p r e c i s e   c o n t r o l   o f   vo l t a g e   a nd  c ha r ge   l e v e l s   i s   c r i t i c a l   f o r   m a i n t a i ni n t h e   ov e r a l l   SOC   o f   l i t h i u m - i o n   b a t t e r i e s ,   e s pe c i a l l y   i s c e n a ri o s   de m a n d i n hi g a c c ur a c y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.