BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Baterai merupakan suatu alat yang berfungsi sebagai penyimpan energi.
Sejak awal ditemukan, baterai telah mengalami banyak perkembangan. Sekarang
penggunaannya telah merambah dari penggunaan pada ponsel, alat elektronik,
komputer jinjing, UPS bahkan pada kendaraan listrik baterai menjadi sumber energi
penggerak mesin listrik pada mobil listrik atau sepeda listrik. Baterai menjadi
sumber energi pada mobil listrik sekaligus menjadi komponen utama dalam mobil
listrik. Apabila terjadi sebuah kegagalan baterai, maka akan terjadi kegagalan pada
keseluruhan sistem pada mobil listrik. Oleh sebab itu, diperlukan suatu manajemen
baterai yang efektif dan efisien sehingga pengoperasian suatu kendaraan bertenaga
listrik memiliki performa yang tinggi.
Battery management system (BMS) menjadi penghubung antara baterai dan
kendaraan, BMS memiliki peran yang sangat penting dalam melakukan improvisasi
performa dan optimisasi operasi kendaraan dalam keadaan aman dan handal [1].
Desain BMS diharapkan memenuhi beberapa fitur, seperti pengisian (charging)
baterai, pemantauan kapasitas baterai, informasi waktu penggunaan baterai,
perhitungan siklus baterai, dan lain-lain. Tugas utama dari BMS adalah memastikan
bahwa penggunaan optimum dihasilkan dari energi di dalam baterai sebagai suplai
dan menjaga baterai dari resiko kerusakan [2].
Sebagian besar aplikasi menggunakan baterai membutuhkan tegangan
maupun arus yang lebih tinggi daripada yang dimiliki oleh baterai, maka
penggunaan baterai secara seri adalah cara untuk memenuhi kebutuhan tersebut..
Pada pengisian energi baterai, terdapat keadaan yang tidak seimbang antar selnya
yang dapat mengurangi umur baterai dan juga merusak baterai. Hal tersebut
disebabkan oleh akibat dari tidak seimbangnya sel baterai yaitu underdischarged,
undercharged dan overvoltaged di dalam masing-masing selnya. Dalam hal ini,
battery management system (BMS) sebagai pengatur dan pemantau kinerja baterai
1
harus memiliki kemampuan untuk melakukan penyeimbangan sel-sel dalam
baterai. Oleh, karena itu diperlukan suatu teknik dalam menjaga keseimbangan sel
di dalam baterai di saat charging maupun discharging.
Teknik untuk menjaga keseimbangan sel dalam baterai adalah balancing.
Balancing yang menggunakan metode passive balancing dalam prosesnya
membuang energi yang ada dalam baterai. Hal tersebut dapat mengurangi efisiensi
pada baterai. Untuk mengurangi tingkat pembuangan energi tersebut digunakan
sebuah metode untuk menyeimbangkan dengan mengurangi pembuangan energi,
metode tersebut adalah active balancing.
Penggunaan baterai pada kendaraan listrik umumnya memiliki tegangan
rated 36 V, bahkan pada motor listrik memiliki tegangan rated 48 V. Baterai
lithium-ion lazimnya memiliki tegangan 3,7 V. Untuk memenuhi tegangan yang
digunakan pada kendaraan listrik diperlukan baterai yang terhubung secara seri
sejumlah 10 hingga 13.
Rumusan Masalah
Dalam melakukan penyeimbang harus merumuskan pemodelan baterai
untuk mendekati sifat dan karakteristik penyeimbang yang sebenarnya. Pemodelan
tersebut akan menjadi jembatan antara rekayasa dengan proses yang sesungguhnya,
sehingga dilakukan simulasi untuk menentukan prototipe yang akan dibuat agar
dapat bekerja dengan baik atau tidak.
Pada penelitian ini dirumuskan masalah untuk melakukan sebuah
penyeimbang kepada sel-sel baterai dalam satu pack untuk membuat kinerja baterai
menjadi lebih tinggi. Sehingga perlu sebuah penyeimbangan untuk tingkat sel di
dalam sebuah pack baterai. Buck-boost balancing adalah topologi yang memiliki
kemiripan dengan active balancing dengan topologi cell to cell PWM controlled
converter. Dimana rangkaian tersebut memiliki kelebihan yaitu rangkaian dan
proses penyeimbangannya yang sederhana. Maka pada tugas akhir ini, dilakukan
penyeimbangan sel baterai menggunakan metode buck-boost balancing untuk
baterai lithium-ion sejumlah 10 sel yang dipasang secara seri untuk memenuhi
tegangan rated 36 V.
2
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1.
Penelitian ini dilakukan dalam ranah pemodelan atau simulasi.
2.
Pemodelan baterai dilakukan pada 10 sel baterai dengan tingkat
ketidakseimbangan SOC yang cukup.
Tujuan Penelitian
Dengan mempertimbangkan hal-hal yang sudah dipaparkan sebelumnya,
penelitian ini menitik beratkan pada aspek analisis dan algoritme di dalam metode
buck-boost balancing. Pemodelan balancing pada dua sel baterai yang dirancang
dan berhasil melakukan penyeimbangan akan dilanjutkan pada tujuan akhir dari
penelitian ini, yakni memodelkan metode buck-boost balancing pada kasus 10 sel
baterai seri lithium ion.
Sistematika Penulisan
Sistematikan penulisan untuk skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian.
Pada bab 1 yang berjudul
endahuluan . Bab ini menjelaskan tentang latar
belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
metodologi penelitian dan sistematika penelitian. Selanjutnya pada bab 2 yang
berjudul Baterai Management System (BMS) dan Balancingnya , bab ini berisi
dasar teori yang terkait dengan pendalaman topologi pada active balancing,
pemodelan dan identifikasi parameter rangkaian. Kemudian pada bab 3 dengan
judul Desain Penelitian , bab ini berisi penjelasan tentang gambaran umum
penelitian, perancangan algoritme yang dilakukan, perhitungan matematis dan
perancangan simulasi. Selanjutnya bab 4 dengan judul Implementasi Algoritme
dan Hasil Simulasi , dalam bab ini membahas tentang hasil simulasi dan
analisisnya pada kasus pemodelan sederhana dua sel baterai dan simulasi untuk
kasus 10 sel baterai dengan parameter-parameter yang telah ditentukan. Dan pada
3
bab akhir yakni bab 5 dengan judul Kesimpulan dan Saran, bab ini berisi
kesimpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan.
4