JURNAL TEKNOLOGI TEKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustus 2009
ISSN: 1979-8415
PERAMALA PERAMALA N KAPASITAS BATERAI PADA PADA KENDARAAN LISTRIK DENGAN METODA METODA COULOMETRI COULOMETRI 1
Bambang Sri Kaloko
1
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Jember
Masuk: 16 April 2009 2009, revisi masuk : 21 Juli 2009, diterima: 25 Juli 2009 AB STRACT This article proposes a new coulometric approach to calculate the state of charge of a lead acid battery in electric vehicles. The main existing state of charge algorithms have two major defects: a state of charge definition not adapted to electric vehicle applications and the nonoptimal use of static performance performance of the accumulator to estimate its state under dynamic stresses. In order to improve these two weaknesses, we propose a new coulometric algorithm linked to the performance of the electric vehicle and where the ampere hours virtually discharged are obtained by applying statistical equivalence coefficients to the real current profile. The evaluation of this new algorithm on real discharges reveals a significant improvement improvement with less than 5% errors in all cases studied. Keywords: Keywords : state of charge, coulometry, coulometry, electric vehicle INTISARI
Artikel ini memperkenalkan memperkenalkan suatu pendekatan pendekatan coulometri untuk menghitung menghitung kapasitas muatan suatu baterai asam (Pb), digunakan kendaraan listrik. Algoritma yang sudah ada dalam penentuan kapasitas muatan suatu baterai memiliki dua kekurangan, yaitu pertama tidak adaptif untuk digunakan pada kendaraan listrik dan kedua tidak optimal bila digunakan dengan beban yang dinamis. Untuk memperbaiki dua kekurangan tersebut maka metode coulometri digunakan untuk menentukan kapasitas baterai/Ah dengan menerapkan persamaan statistik. Evaluasi terhadap algoritma baru ini memberikan perbaikan dengan tingkat ke-salahan tidak kurang dari 5%. Kata kunci : kapasitas
muatan, coulometri, kendaraan listrik
digunakan untuk kendaraan listrik harus memiliki karakteristik listrik dan karakteristik kerja. Karakteristik listrik meliputi kapasitas baterai, arus baterai/laju discharge, charge , pengisian state of charge, charge, pemakaian baterai ini, efisiensi, daya dan energi suatu baterai (Dhameja, 2002). Penelitian tentang kendaraan listrik diperlukan seiring dengan tingginya harga minyak dunia, isu pemanasan global dan pencemaran udara. Disamping itu diperlukan juga pengaturan energi untuk menjalankan kendaraan listrik. Model matematis baterai asam Pb telah dibangun untuk menentukan rugi internal baterai, kapasitas baterai/Ah dan tegangan. tegangan. Model menggunakan komponen nonlinier dengan menggunakan bahasa pemrograman BASIC. BASIC. Model ini cukup akurat me-
PENDAHULUAN
Kendaraan listrik membutuh-kan suatu energi listrik yang memiliki dimensi tidak besar, dapat dipindah tempat, dapat diisi ulang dan dapat didaur ulang. Berbagai jenis sumber energi listrik ini dikembangkan untuk menjalankan kendaraan listrik, tetapi namun baterai masih sangat populer untuk kendaraan jenis ini. Baterai yang digunakan untuk kendaraan listrik harus memiliki daya tinggi, energi besar, kapasitas muatan ini besar, memiliki masa pakai yang panjang, memiliki masa kerja yang panjang dan dapat didaurulang serta harga yang tidak terlalu tinggi. Sampai saat ini baterai yang digunakan untuk kendaraan listrik memiliki usia kerja yang pendek dan harganya masih tinggi (Husein, 2003). Baterai yang 1
[email protected] 21
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
ISSN: 1979-8415
• Elektroli , yaitu larut n kimia yang ber-
nentukan erforma ba erai untuk ondisi temperatur yang berv riasi, arus pengisian/charg dan arus pemakaian bervariasi (Sala eh, et al, 1992). Kele ahan dari model ini adalah suatu kons ntrasi elektrolit dianggap kon stan sehingga belum bisa enggambar kan baterai ecara utuh. M tode Coulometry merupakan suatu cara untuk menentukan juml h muatan yang ada pada aterai. Met de ini dapat digunakan untu menentuk n pengisian ba erai ini yang digunaka pada mobil listrik (Caumont, et al, 2000; Bagotsky, 2006). Metod coulometr y memungkinkan untuk me entukan ka asitas baterai/Ah berdasarka konsentra i elektrolit yang ada pada aterai. Met de ini memiliki kelebihan yaitu dapat enentukan pen isian baterai pada mobi l listrik dan juga apat meng estimasi ka asitas muatan b terai bila d iberi beban dinamis. Algoritma ini me iliki kesalahan tidak kurang dari 5% ter hadap nilai a ktual. Nilai energi, e isiensi dan pengisian bater i sangat penting untuk endaraan listrik . Suatu pendekatan model reaksi elektr okimia digunakan untuk menentukan esarnya pengisian baterai pada kendar an listrik. etode ini engukur pengisiian baterai erdasarkan reaksi elektrode, rugi-rugi int ernal dan k nsentrasi elektr olit dalam baterai (Ying,, et al, 2008). Pe odelan matematis ini aterai berdasark n proses isika kimia pada elektrode dan elektrolit telah dibangun (Ledovskikh, et al, 2003). Model ensimulasikan besarnya tegangan, tekanan gas dan t mperatur baterai sela a bekerja. Model didasark n pada pe garuh termodina ika, kinetik dan prose difusi dalam baterai. Baterai terdiri ari satu atau lebih sel elektro imia. Sel el ktrokimia ini suatu bentuk baterai den an terhubung secara seri atau paralel sesuai deng an kebu-tuhan. Satu sel baterai berisi empat komponen dasar ditunj ukkan pada Gambar 1 yaitu: • Elektro e positif ya g menerim elektron dari rangkaia eksternal ketika sel baterai melepas energi listri , • Elektro e negatif ang memberikan elektro ke rangkai n eksternal ketika sel baterai melepas energi listri .
fungsi untuk mengh ntarkan ion antara elektr ode positif d an negatif, • Separat r/pemisah berfungsi untuk mengiso lasi secara elektrik ele trode positif d n negatif. Dalam bebera a desain baterai jarak fisik antar elekt ode memberikan isolasi elek rik, sehingga tidak diperlukan pemisah. etika sel aterai disi ipkan dalam rangkaian yang lengkap maka muatan elektr n mengalir di sekitar rangkaian. Muata elektron yang mengalir dalam rangkaian eksterna l ini menim ulkan arus listrik. Sedang dalam sel muatan mengalir d lam bentuk ion dari satu elektrode ke el ktrode lain ya. Elektro e positif mener ima elektron dari ran kaian eksternal i i saat melepas energi listrik. Elektron-el ktron ini sellanjutnya bereaksi dengan ba an aktif ele trode positi disebut sebagai reaksi red ksi. Reaksi dilan jutkan aliran muatan enuju ele trode negatif melalui laruta elektrolit. Pada elektrode egatif terja i reaksi oksidasi antara bah n aktif elek trode negati f dengan muat n yang me galir melalui larutan elektrolit, mengakibatkan terj dinya kelebihan e lektron yan selanjutnya akan diberikan k rangkaian eksternal.
Gam ar 1. Sel tu ggal baterai elektrokimia. Pe lu untuk dii gat bahwa alam sistem tert tup masin -masing el ktron yang dihasilkan dalam reaksi oksidasi di elektroda negatif ini a an diikuti d ngan konsumsi elektron disi i elektrode positif melalui reaksi reduksi. Proses aka berlanjut pad bahan aktif sampai reaksi menjadi la bat, sehingga baterai tidak mampu lagii menyediak an elektron.
22
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
Baterai asam Pb banyak digunakan sebagai media penyimpan energi elektrokimia. Banyak penelitian t ntang baterai jenis ini, namun pokok pe masalahan yan ada pada baterai ini masih belum terja wab. Hal ini yang menja di permasalahan dalam pab rikasi batera i jenis ini karena sulitnya emahami ondisi spesifik yang ada. Ba erai jenis ini telah digunakan sejak lama,, namun pe masalahan men dasar yang menjadi landasan dalam me entukan performa baterai belum terpecahkan. Perf orma batera i akan diketahui engan baik jika dioper asikan dalam kondisi statis (arus dan t emperature kon tan), padah al pengguna an baterai untuk kendaraan listrik membutuhkan kondisi yang bervariasi (Ca mont, et al, 2000 . M bil listrik umumnya m nggunakan baterai sebag i sumber energi utamanya (Larminie, 2 03). Namu baterai pada obil listrik emiliki kele ahan yaitu kapasitas muat n (Ah) ya g terbatas sehi gga perlu d ilakukan pe gisian kembali. aterai juga mempunyai masa pakai yang terbatas ketika dil kukan pengisian ang berula ng-ulang at u jika diberi beban dinamis yang ber ariasi. Perlu dilakukan penga uran pembe banan agar bater i tidak bekerja keras. Untuk menera pkan baterai pada kendaraan listrik, perl diketahui bagaimana karakteristik baterai yang a an dipakai. Ada dua karakt ristik utam baterai yaitu arakteristik listrik dan karakteristik ker ja. Karakte istik listrik aterai meliputi tegangan su ber baterai, kapasitas bate ai (Ah), besarnya daya dan energi suatu baterai. Karakteristi kerja baterai untuk menentukan lama pemakaian bateraii. Untuk menganalisis ermasalahan tersebut perl digunakan suatu pendekata . Pendekatan ini diperlukan untuk me dapatkan data-data t ntang baterai ya g akan dig nakan untu k kendaraan listrik. Pendekatan yang ipakai adalah pendekatan odel dan endekatan eksperimen. Pe odelan dil kukan dengan membuat mo el ini pers maan rangkaian listrik dan analisis mod l. Sedangkan ksperimen dilakukan dengan mengukur kerapatan larutan el ktrolit, mengukur tegangan b terai dan engu-
ISSN: 1979-8415
kur impedansi baterai ( ugues, 1996 dan Smimite, 1 97). Pe elitian tent ang pengg naan ba-terai pa da kendara n listrik tel h banyak dilakukan. Baterai dimodelkan men jadi dua rangkaian listrik yang be beda, satu rangk ian merepr sentasikan kapasitas bater ai dan ran gkaian yan lain mereprese tasikan kar akteristik tr nsien dan tahanan internal b terai seperti pada Gambar 2 (Knauff, Singh et al, 007). Hasil simulasi model t sbed bater i terhadap data eksperime mempunyai tingkat kesalahan sebesar 0,19%. Mo el ini cukup bagus untuk memodelkan suatu baterai, na un tidak adaptif terhad p perubahan s hu/tempera tur dan konsentrasi elektrolit.
Gambar 2. Model Rangkaian Bat rai (Singh et l, 2007). Model baterai juga dikembangkan dari persamaan utler-Volm r dengan men ukur termin al output b terai. Model ini c ocok untuk mengestim si tegangan da arus bater ai, tetapi memi-liki kelemahan karena bat erai harus dalam kondisi teri i antara 60 % ~ 80%(Yun, et al, 2004). Si ulator untu menentuk n optimasi pen isian muatan baterai dibuat dengan menggunakan metode Eul r dan Peukerts aka dapat ditentukan esarnya tegangan dan arus baterai (Lee, et al, 2001). B aterai dibag i dalam dua mode yaitu mode pengisian uatan dan mode pemakaian energi. Se angkan car a menentukan pengi-sian muatan bater i dan lama pemakaian bater ai telah dib ngun dengan menggunaka metode logika fuzzy (Wang dan Singh , 2001). Model ini cukup efektif untuk b terai asam yang memiliki kerugian kapa sitas baterai karena pengaru h temperatu r yang rend h, rugi internal y ang tinggi, erkurangny jumlah elektrode dan pe bentukan ulfasi pada elektr oda karena eaksi kimia de-
23
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
ngan larut n asam sulf at. Sedangk an implementasi logika fuzzy untuk enentukan pengisian muatan baterai da lama pemakaian baterai ju a telah dil kukan (Singh dan Reisner, 2001). Pe ngembangkan logika fuzzy dengan meto de coulometri ntuk menentukan pe gisian muatan ba terai juga telah dikembangkan (Gaddam, et al, 2000).. Input yang diukur dalam ek perimen, dalah tem eratur dan arus emakaian. Outputnya dalah efisiensi pemakaian. stimasi pe gisian muatan baterai untu Scooters listrik dengan etode fuzz neural network telah dike bangkan. Estimasi ini digunakan unt k menentukan jumlah energi yang dibutuhkan oleh scooters. K lemahan meto e ini adal ah belum daptif untuk temperatur yang bervariasi (Lee, Shiah dan Wang, 2007). Peneliti n lain tentang es timasi pengisian muata baterai pada aterai asa Pb dengan metode coulometri dan radial basis function. Model ini lebih a aptif terhadap perubahan te mperatur pa da baterai ( auradip, et al, 2 001). M del matem tis untuk elakukan estimasi pengisian muatan pada baterai telah juga dikembangkan (Chi asson, et al, 2005). Persam an matem tis dikembangk n dari mod el Thevenin baterai, untuk mendapatk n respon d inamis ini seperti ambar 3.
ISSN: 1979-8415
kapasitor internal, V : minal). dV
1
p : dt = −V p
dV p dt
= −V p
d
C
1 R C
+ V oc
+ V oc
1 Rd C
1 Rc C
tegangan
− I b
− I b
1 C
1 C
ter-
, V p ≤ V oc , V p >
oc
………
(1)
..…….
(2)
dan
I b =
V p− Rb
oc
Model pemaka ian baterai asam Pb dengan membagi b eban secar bertingkat telah dibangun oleh Igor apic, 2006. Model disimulasikan ini d ngan mengguna an teknik esaran aru s discharge konstan. Kelebihan energi listrik disimpan kedalam bat rai ketika eban rendah, dan mengemb alikan ener i tersebut ke beban apabi la kebutuhan beban sangat tinggi. Met de ini dikenal dengan nama battery energy storag system (BESS). Model ini dapat digunakan untuk mer amal daya yang diperlukan oleh beban , tetapi memiliki kekur ngan yaitu tidak apat digun kan untuk kondisi temperatur yang bervar iasi. Pri sip kerja baterai ber asarkan reaksi edoks, yan terdiri dari reaksi oksidasi d n reduksi. Reaksi oksidasi adalah rea si yang meliibatkan pelepasan elektron ol h suatu zat,, sedangkan reaksi reduksi adalah reaks i yang melibatkan pengikatan elektron ole h suatu zat. Atom timbal p da anoda ketika di-reaksika pada lar tan asam sulfat H2SO4 aka melepask n elektronn a (e ) 2+ dan menim bulkan ion imbal (Pb ). Reaksi oksida si pada sisi anode adal h : 2− (3) Pb( s ) + S 4 ( aq ) → bSO 4 + 2e Elektron (e ) bermuata negatip d n ion 2+ timbal (Pb ) bermuat n positip. Pada o kondisi sta dar (25 C, 1 atm), potensial di anoda engan rea si seperti ersamaan (3) adalah -0,31 volt. Pada katode 4+ terjadi pen ikatan elek ron oleh io Pb 2+ menjadi ion Pb . Rea si dengan l rutan asam sulfat H2SO4 seb gai berikut: + 2− PbO 2 + 4 H SO 4 + 2e → PbSO 4 + 2 H 2 .. (4)
Gamb r 3. Model inamis baterai (Chiasso , et al, 2005). Persamaan di namis dari model baterai ta ap chargin dan discharging adalah de gan: (Rc: tahanan ch rging, Rd: tahanan discharging, I b: Arus baterai, C: kapa-sitas polari asi baterai, Voc: tegangan open circuit, VC: tegangan
24
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
ISSN: 1979-8415
Wel = ΔG = - e.F.
Potensial red ksi standar yang dihasilkan pada kato e dengan reaksi seperti persamaan (4) adalah 1, volt. Potensial el (Esel) merupakan be a potensial ya g terjadi a ntara katode dan anode. Apabila anode dan katod dihubungkan dengan sebuah penghan tar listrik, maka kan mengalir elektron ( ) dari anode ke atode, sehi gga mengal ir arus listrik dari atode ke a ode. Oleh arena itu kutub positif terjadi pada kato e dan kutub neg tif terjadi p da anode. Besarnya beda oten-sial u tuk satu sel baterai asam P b adalah:
sel
........... (6)
F = konst nta Faraday (96485 C /mol), Esel = tega gan sel ideal (V), Peru ahan energi beb as Gibbs diberikan ole persamaan: ΔG = ΔH - TΔS ................. (7)
ΔH = perubahan enth lpy (J/mol), ΔS = perubahan entropy (-163,25 J/mol K), T = temperatur (K). Besar ΔH pada operasi standar dengan te peratur 25 C dan tekanan 1 atm denga hasil reak i berupa ai adalah -285,8 kJ/mol. Per edaan antara ΔH dan ΔG menghasilkan .ΔS, yaitu pengaruh panas imbal balik. Perbedaan tersebut merepr sentasikan panas yang muncul disekeliling ketika proses berlangsung timbal balik, yan berarti ke daan berlangsun g dalam k ndisi setimbang. Jika T.ΔS positif, prose elektrokimia memerlukan nergi, ditandai dengan suasana lingkungan yang dingin. T.Δ berharga neg tif, bila pr oses elektr kimia membebas kan energi, ditandai suasana lingkungan yang panas . Pe samaan ke etimbangan tegangan sel E0(V) adalah:
E sel = E kat oda − E anoda
= 1,7 (−0,31) = 2,01 volt
Gambar 4. Prinsip kerj baterai asam Pb (Husein, 2003). Elektron ( ) yang mengalir ke atode melalui pe ghantar ak n memben uk ion 2+ Pb , ion ini bereaksi dengan laru tan asam sulfat membentu k molekul bSO4 dan membentuk air (H2O). Prinsip dasar baterai adal ah sebuah reak i kimia antara elektrode negatif dan el ktroda pos itif dengan suatu larutan ele trolit: Pb + PbO2
E = −
ΔG
n.F
…………… (8)
dengan n: jumlah muatan elektron yang dihasilkan; F: konstanta Faraday, sama dengan 9 485 As/equiv.; n.F erarti jumlah mu tan listrik hasil reaksi elektrokimia1.F=26,802 Λh/ quiv;2.F=53,604 0 Λh /equiv);; n.F.U e-nergi listrik yang timbul (kJ). Model Shepherd meru pakan model bat rai yang p ling sering digunakan unt k mengan lisa baterai, menguraikan tentang per ilaku elektr kimia baterai. M del ini digunakan be sama dengan pe samaan Peukert untuk mendapatkan tegangan b terai dan engisian muata baterai:
2 H 2 SO4 → 2 PbSO 4 + 2 H 2 O (5)
Baterai akan member ikan energi lis-trik selama kedua elektro e masih memiliki beda pote sial. Setelah kedua elektrode tidak lagi emiliki be a potensial maka dikatakan baterai ters ebut koson atau tidak bermuatan. Untuk itu perlu dilakukan proses pengisia baterai dengan memberika n arus listrik agar b rlangsung reaksi redoks ke bali. Usaha listrik maksimum (Wel) suatu baterai yang ber operasi pada temperatur da n tekanan konstan diberikan oleh perub ahan energi bebas Gib s dari suatu reak i kimia, yaitu:
V T = E 0 − R I I −
K I
1 − f
....................
(9) dengan V tegangan terminal baterai (volt), E0 egangan r ngkaian terbuka ketika baterai diisi penuh (volt), RI ham-
25
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
batan inter nal baterai (ohm), KI ha batan polarisasi (ohm), I arus sesaat (am ere).
f =
I
∫Q
dt .............
ISSN: 1979-8415
tu pengisia (detik). De gan mema sukkan per amaan (10) dan (11) ke dal m persamaan (9) dan denga memasukkan tegangan jatuh pada saat baterai bek erja maka enghasilkan p rsamaan t gangan keluaran (Vout) per-s lnya sebag i berikut:
(10)
0
dengan f dalah ampere jam ya g terkumpul di agi dengan kapasitas aterai penuh (Q0). Rugi tegangan polarisasi a-dalah rugi-rugi y ang diakib tkan oleh reaksi kimia yang terjadi pad a elektrode. Besar rugi tegan an polarisasi dapat dic ri dari persamaa (9) dan persamaan (1 ) berikut: Q ....... (11) V = K Q - t dimana : K: konstanta polarisasii, Q: kapasitas baterai (Ah), i: arus beban (A), t: lam wak-
Q
V t = E 0 −
Q − it
+ A
− Bit
− iRint ... (12)
dengan A dan B adalah suatu konstanta. Model teganga n keluaran erbeban dalam bentuk blok diagram dibuat berdasarka n persamaa n (12), seperti pada Gambar 5. Model in i diperlukan untuk mengetahu i tegangan keluaran baterai terhadap p rubahan ar s beban.
G mbar 5. Model baterai pada kendar an listrik. M del baterai pada gam ar 5 menjela kan perfor a baterai k tika baterai sedang dii i muatan dan ketika baterai sedan memberikan muatan/energi ke beb n. Dari kedua fase itu maka model ibuat menj di dua mode yaitu mode kapasitas baterai/State of Charge dan mode esarnya muatan yang dilepaskan/S ate of disch rge. St te of Char e adalah b esarnya ka asitas bate ai pada su tu waktu t ter tentu. Arus yang meng lir merupaka perubaha muatan p er satuan wa tu.
d oC T = − dq …........... (13)
t
∫
SoC T (t ) = QT − i (τ )d τ ............ (14) 0
State of discharg adalah bes arnya uatan yang telah dikeluarkan dari baterai p da waktu tertentu. Per samaan matemati state of di charge dip roleh dari k appasitas maksimum baterai dikurangi d ngan k pasitas bat rai pada w ktu tertentu. t
∫
oDT (t ) = Δq = i (τ ) d 0
oDT (t ) =
T
− SoC T (t )
PEMBAHAS N
26
……….. (15)
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
Si ulasi model ini telah dilakukan menggunakan data (Kieh e, 2003). asil simulasi dengan mengguna kan Si-muliink dijelaskan pada Gam ar 6.
ISSN: 1979-8415
s r tegangan keluaran ba erai men-ja i : Vbaterai = n . Vt
....................
17)
Tegangan cut off
simulasi
linearisasi
Gambar 6. Tegangan sel baterai v s konsentra i larutan. Hasil simulasi program MATLAB/SIMU INK terha ap tegangan satu sel baterai asam 2SO4 berki ar antara nilai 1,7 volt s mpai 2,1 volt dengan konsentrasi larutan sebe ar 3 3 1wt%(1g/c ) - 50wt% (1,4g/cm ). Linearisasi tegangan sell baterai se ara praktis itentukan enurut per amaan(16) ( Kiehne, 2003):
Gambar 7.. Tegangan baterai vs waktu k tika baterai bekerja Model iatas dipero leh dari ena m bua sel elektrokimia jenis Pb yang ter susun s cara seri.
V sel=konsentrasi larut an+0,84 ..(16) Pendekatan linear pa a konsentr si tersebut emberikan nilai tegangan satu sel aterai asa Pb sebe ar 1,84volt untuk konsentrasi larutan 3 1g/cm ~ ,24volt unt k konsentr si 3 larutan 1,4g/cm . Penyimpangan odel Matlab/SIMULINK terhadap odel linear rata-rata s ebesar 3,63 % (kurang dari 5%). Gambar 7 m njelaskan egangan ba terai asam Pb ketika edang bekerja dengan imulasi terhadap enam sel elektrode mengha ilkan tegan an maksim m 12 volt dan tegangan ut off 9,6 olt. Tegangan cut off adalah tegangan baterai dimana baterai sudah ti dak boleh l gi dibebani. egangan aterai sen iri tergantung dari banyaknya sel el ktrokimia y ng tersusun secara s ri. Dengan n sel elektrokiimia maka e-
Gambar 8.. Tegangan baterai vs waktu k tika baterai diisi. Gam ar 8 men jelaskan tentang tegangan bat erai asam b saat dilakukan p ngisian muatan. Dari imulasi mo el teg ngan bater ai asam Pb diperlukan waktu p ngisian sel ma 10900 detik denga arus p ngisian 0,45 ampere u tuk mendapatkan tegangan bat rai sebesar 12 volt dan kapasitas 5 Ah. Gam ar 9 menj laskan pengujian b terai asam Pb 12 volt, 5 Ah deng n beb n R 1,1 oh , memberi an nilai teg ngan b terai sebe ar 12,5 vollt sampai 10 volt s at cut off . aktu menc pai cut off adalah 7 69 detik.
27
JURNAL EKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustu 2009
simulas
eksperimen
Gambar 9. Tega gan baterai vs waktu. KESIMPU AN
Kapasitas bat rai ini san at penting ba gi kendara n listrik. Nilai kapasitas ini dapat ditentukan dari besarnya uatan suatu baterai. Nilai kapasitas uatan dap t didekati dari dua perhi ungan. Pe tama dengan menentuka n integrasi terhadap ar us konstan y ng digunak an untuk engisi bater ai sampai diperoleh su tu tegangan ominal baterai. Kedua d engan meto da coulometri yaitu pen ntuan kapasitas baterai berdasark an jumlah muatan yang ada pada ba erai. Hasil simulasi den an MATLA /Simulink t rhadap da a eksperimen memberika n nilai yang mendekati dengan kesalahan tidak l bih dari 5% .
DAFTAR
USTAKA
Caumont, O, Le Moig e, P, Rom aut, Muneret, ., Lenain, ., Energy Gauge for Lead-A id Batteries in El ctric Vehicl s, IE E Transactions on En rgy Conversion , Vol 15, N 3. September200 0, pp.354-36 0. Chiasson, J, Vairamohan, B, Esti atin the state f charge of a ba tery, IEEE Transactions on Control System Technology, Volume 13, Issue 3, May 2005, pp. 65-470. Dhameja, S., 2002, Electric Vehi le Battery Systems, Newn s, United Stated.
ISSN: 1979-8415
Gaddam, V. , Wang, X. ., Arey, S., Yang, Z.J. and Singh, P, Fuzzy Logic Based I ternal and xternal SO Meters f or Li/SO2 ells, 2000, www. ece.villanova.edu ~singh/PAPER/IE SOC i.pdf. Husain, I., 2 03, Electri and Hybrid Vehicles Design Fundamentals, ertama, CRC Press, nited State . Kiehne, A, 2003, Battery echnology andbook, Second Edition, Marcel Dekker, NY. Knauff, M., McLaughlin, ., Dafis, C., Niebur, ., Singh, P.., Kwatny, N ankpa, C.., Simulink odel of a Li hiumIon Battery for t he Hybrid ower System Testbed, 2007, www.power .ece. rexel /Students/Knauff . df Kunzli, N., Public-Health Impact of O tdoor and raffic-Relat d Air Pollutiion: A European Assessment, The Lancet, Vol. 356, Septem er 2000, pp. 795801. L rminie, J, Lowry, J, 2003, Electric Vehicle Tech ology Explai-ned, John Wiley & Son, USA. L e, W, Sun oo, M, Vehicle Electric ower Simulator for Opti mizing the Electric Char ing System, International Journal of Autom tive Technology, Vol. 2, No. 4, 200 1, pp. 157-164. L e,D.T., Shi h, S.J., Lee, C.M. and ang, Y.C., State of Ch rge Estimation for Electr ic Scooters by Using Learning ec-hanisms, IEEE Transactions on Vehicula Technolog , Vol. 56, N .2, March 2 007, pp. 54 -556. L w, F., 2004, Reducing il Cons-su ption in Tr ansport: Combinning Three Approaches, Offi e of Energ Efficienc , Technolo y and R&D Internatio Energy Ag ncy. Nugues, S., Mesure de l’état de charge d’une batterie parcou lométri e corrigée par impéda ncemétrie, hèse de doctorrat, Octobre 1996, I PG. Papic, I., Simulation Mod el for Disch rging a Le d Acid Ba tery Energ Storage ystem for Load Levelin ”, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol 21, No. 2, JUNE 2006, pp. 6 8-615. Patterson, P., 2002, Qu ntifying the Fuel Use and GHG R duc-tion Potential of E s and HEVs, Available April
28
JURNAL TEKNOLOGI TEKHNOSCIENTIA Vol. 2 No. 1 Agustus 2009
26 , 2002:http://www.ott.doe. gov pdfs/evsl7.pdf Sauradip, M.S., Sinha, K., Muthukumar, K., Estimation of State of Charge of Lead Acid Battery using Radial Basis Function, IECON'O1:The 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2001, pp.131-136. Singh, P., Reisner, D.E., Development of Fuzzy Logic Based Lead Acid Battery Management Techniques with Applications to 42V Systems, www.ece.villanova.edu/~singh/P APER/DMT42v.pdf.
ISSN: 1979-8415
Smimite, H., Etude du comportement et gestion d’une batterie au plomb à recombinaison équipant un vehicule électrique,Thèse de doctorat, November 1997, Université de Montpellier. Wang, X., Singh, P., Preliminary Design of a Smart Battery Controller for SLI Batteries, 2001, www.ece.vill.edu/ singh/PAPER/PDSBCSLI.pdf . Yun, H.S., Lee, J.H., B.H. Cho, “Modeling of 36V Lead Acid Battery for the 42V Automotive System Simulation” , 2004, www. pearlx. snu.ac.kr/ Publication/ icpe 0407.pdf.
29
