Posted in Artikel

Battery Management System

Image

sumber gambar : http://news.wustl.edu

Pendahuluan

Sejak pertama kali ditemukan oleh Volta pada abad XVIII, penggunaan baterai untuk sumber energi semakin mendapatkan banyak perhatian mulai dari aplikasi‐aplikasi sederhana seperti ponsel, komputer jinjing sampai ke aplikasi yang kompleks seperti hal nya UPS di industri, atau baterai pada mobil listrik. Tidak dapat dipungkiri bahwa penggunaan mobil listrik baru‐baru ini semakin populer karena perannya yang secara signifikan dapat mengurangi konsumsi BBM sampai 75% (Claus, 2008). Terlepas dari pembangkit listrik yang digunakan, mobil listrik sangat ramah lingkungan karena tidak adanya emisi dan polusi yang dihasilkan. Oleh karena itu, tidak mengherankan seperti yang dilaporkan oleh Boston

Consulting Group, penggunaan mobil listrik diprediksi akan meningkat pesat menjadi tiga kali lipat pada tahun 2020 (Boston Consulting Inc, 2012). Hal ini diperkuat lagi dengan banyaknya merek dagang dari mobil listrik yang sudah diluncurkan di pasaran misalnya Leaf dari Nissan, Volt dari Chevrolet, Jazz EV dari Honda maupun mobil hibrid misalnya Prius dari Toyota, Insight dari Honda dan lain‐lain.

Baterai adalah salah satu komponen utama, terpenting sekaligus termahal di dalam mobil listrik. Untuk mendukung suksesnya pengoperasian suatu mobil listrik atau mobil hibrid, manajemen baterai yang efektif dan efisien sangat diperlukan. Sistem managemen baterai (BMS) adalah penghubung utama antara motor sebagai penggerak dan baterai sebagai penyedia energi. BMS yang baik akan mengoptimalkan pengoperasian mobil yang efisien dan aman dan menjamin terjaganya baterai sehingga berumur lebih lama.

Sejak tahun 1994 sampai sekarang, National Energy Resilience Agency (NREL), Amerika Serikat mengembangkan teknologi baterai terutama untuk meningkatkan siklus hidup (life cycle) dan umur baterai. NREL menggaris bawahi bahwa untuk dapat diterima oleh konsumen secara luas, baterai harus dapat bertahan antara 10 sampai 20 tahun dalam pemakaian yang normal. Jika hal itu tidak dapat diwujudkan, dikhawatirkan pemakaian mobil listrik akan mengalami saturasi dengan tidak adanya permintaan di tahun‐tahun mendatang. Salah tau yang harus dijaga untuk meningkatkan siklus hidup dan umur baterai adalah dengan BMS yang efisien.

Seperti halnya pada mobil pada umumnya, BMS harus menyediakan informasi untuk mengetahui level energi yang masih tersedia dalam baterai, dan memprediksi sampai kapan atau berapa kilometer lagi energi dapat bertahan. Selain itu karena sifatnya yang kimiawi, baterai harus dijaga jangan sampai terjadi reaksi diisi terlalu lama (overcharging) karena akan menimbulkan reaksi kimiawi yang tidak dapat balik (irreversible) yang mengakibatkan matinya sel‐sel dalam baterai sehingga menyebabkan penurunan performa dan kapasitas penyimpanan energi pada baterai. Pada beberapa kasus, overcharging dapat menyebabkan terjadinya kebakaran yang dapat membahayakan keselamatan jiwa manusia (Stuart dkk, 2002).

Di lain pihak, baterai juga harus dijaga dari reaksi terbeban lebih yang menyebabkan arus berlebih (overcurrent) dan tegangan berlebih (overvoltage) yang secara kimiawi juga dapat berpotensi merusak baterai. Suhu baterai juga harus selalu dijaga dan dimonitor untuk menjaga performa yang optimal dari baterai dan melindungi dari bahaya yang mungkin muncul misalnya kebakaran. BMS juga di lain pihak harus mampu menberi peringatan kepada pengemudi tentang keadaan‐keadaan yang darurat yang memerlukan tindakan khusus.

Proses yang terjadi pada baterai tidak sekedar reaksi elektrokimawi mengubah energi kimia ke energi listrik atau sebaliknya. Akan tetapi merupakan suatu operasi yang sangat kompleks dan hampir mustahil untuk dapat dimodelkan secara tepat dalam persamaan matematika. Sehingga desain sistem BMS yang baik menjadi tidak mudah.

Tujuan

  1. Kemampuan untuk memonitor parameter yang ada di baterai (Data monitoring and acquisition capability), misalnya mendeteksi arus dan tegangan pada baterai, mendeteksi suhu baterai, kemampuan untuk menyimpan informasi yang penting pada baterai, dan lain‐lain.
  2. Kemampuan untuk memprediksi level energi atau kapasitas baterai terpakai (State of Charge (SOC) prediction capability). Kemampuan untuk mendeteksi level energi (SOC) pada baterai sangat menentukan optimalnya pengoperasian mobil listrik. Selain itu dengan mengetahui SOC kita bisa menentukan kapan mobil listrik harus dicharging, dan kapan harus berhenti mencharging. Dengan charging maupun discharging yang tepat maka baterai dapat berumur lebih lama karena reaksi kimiawi yang tidak dapat balik bisa dihindari.
  3. Kemampuan untuk memutus dan menyambung baterai dari beban (motor) dan dari charger jika terjadi keadaan yang luar biasa secara otomatis (Automatic switching capability). Dengan kemampuan ini diharapkan baterai akan berada dalam mode pengoperasian yang aman sepanjang waktu. Kejadian luar biasa yang akan memicu pemutusan otomatis misalnya kedaan sudah terisi penuh (fully charged), keadaan sudah SOC hampir nol (almost fully discharged), terbeban lebih yang menyebabkan overcurrent atau overheated dan lain‐lain.

Referensi:

  1.  Claus, D. Materials and processing for lithium-ion batteries. J. Miner. Metals Mater. Soc. 2008, 60, 43–48.
  2. Batteries for Electric Cars; Challenges, Opportunities, and the Outlook to 2020; The Boston Consulting Group Inc.: Boston, MA, USA, 2010; Available online:  http://www.bcg.com/documents/file36615.pdf (Di akses 12 Desember 2012).
  3. Stuart, T.; Fang, F.; Wang, X.P.; Ashtiani, C.; Pesaran, A. A modular battery management system for HEVs. Future Car Congress 2002, doi:10.4271/2002-01-1918.

Oleh : Farid Inawan ‘09, Riza Fauzi ’11, et al.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s