Rancangan Bangun Sistem Kelistrikan Dan Sistem Manajemen Baterai Pada Kendaraan Listrik

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Data Diri

Nama : Henri Wijaksana

Tempat, Tanggal Lahir : Bandung, 19 Agustus 1992

Jenis Kelamin : Laki-laki

Agama : Islam

Alamat : Jalan Batik Ayu no.17

Kecamatan Cibeunying Kaler Kota Bandung, Jawa Barat 40123

Email : henri.nst19@gmail.com

Pendidikan

1998-2004 : SD Negeri 061 Balikpapan

2004-2007 : SMP Negeri 7 Bandung

2007-2010 : SMA Negeri 14 Bandung

2010-2015 : Universitas Komputer Indonesia Bandung

Kegiatan Akademis

2013 : Kerja praktek selama 1 bulan di PT. Mentari Solusi Teknologi sebagai staf administrasi

2014-2015 : Asisten Laboratorium Mikrokontroller UNIKOM

Bandung, 13 Agustus 2015

v

DAFTAR ISI

Abstrak ... i

Abstract ... ii

Kata Pengantar ... iii

Daftar Isi ... v

Daftar Gambar ... vii

Daftar Tabel ... ix

Daftar Singkatan ... x

Daftar Lampiran ... xi

BAB I._{Pendahuluan ... 1}

1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Maksud dan Tujuan ... 2

1.3 Rumusan Masalah ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Metode Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II. _{Teori Penunjang ... 5}

2.1 Sistem Utama Kendaraan listrik ... 5

2.2 Sistem Baterai ... 5

2.2.1 Baterai ... 5

2.2.2 Sistem Pengisian (Charging System) ... 8

2.2.3 Sistem Manajemen Baterai ... 11

2.3 Sistem Kelistrikan ... 12

2.3.1 Sistem Penerangan dan Tanda ... 13

2.4 Overcharged dan Overdischarged ... 13

2.5 Perangkat Keras ... 14

2.5.1 Mikrokontroller ... 14

2.5.2 Relay ... 15

2.5.3 LCD (Liquid Crystal Display) ... 17

2.5.4 LED (Light Emitting Diode) ... 20

vi

2.5.6 Sensor Arus ACS712 ... 21

2.5.7 Sensor Tegangan ... 21

2.5.8 Saklar Toggle ... 22

2.5.9 Power Supply ... 22

2.6 Tentang Listrik ... 23

2.7 Hukum Ohm ... 23

BAB III.Perancangan Sistem... 25

3.1 Perancangan Perangkat Keras ... 26

3.1.1 Desain Perangkat Keras Sistem Pengisian ... 27

3.1.2 Desain Perangkat Keras BMS ... 27

3.1.3 Cara Kerja Alat ... 28

3.2 Spesifikasi Sistem ... 29

3.2.1 Sistem Baterai ... 29

3.2.2 Sistem Kelistrikan ... 30

3.3 Sistem Baterai ... 30

3.3.1 Sistem Pengisian ... 30

3.3.2 Sistem Manajemen Baterai ... 32

3.4 Sistem Kelistrikan ... 34

3.5 Perancangan Perangkat Lunak ... 35

3.5.1 Diagram Alir Prosedur Pengisian ... 36

3.5.2 Diagram Alir Prosedur Pemakaian ... 36

BAB IV._{Pengujian dan Analisa ... 38}

4.1 Pengisian Baterai ... 38

4.2 Pengujian Lampu ... 40

4.2.1 Lampu Depan ... 40

4.2.2 Lampu Sein Kanan ... 40

4.2.3 Lampu Sein Kiri... 41

4.3 Pengujian Indikator Led Baterai ... 41

BAB V._{Kesimpulan dan Saran ... 43}

5.1 Kesimpulan... 43

5.2 Saran ... 43

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT., Pencipta dan Pemelihara alam semesta, shalawat serta salam semoga terlimpah bagi Muhammad SAW., keluarga dan para pengikutnya yang setia hingga akhir masa.

Atas rahmat Allah SWT., akhirnya Penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir dengan judul “Rancang Bangun Sistem Kelistrikan dan Sistem Manajemen Baterai pada Kendaraan Listrik” , meskipun proses belajar sesungguhnya tak akan pernah berhenti. Tugas Akhir ini sesungguhnya bukanlah sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksana tanpa bantuan banyak pihak. Oleh karena itu Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Kedua Orang Tua, kakak dan adik tercinta yang senantiasa tidak

henti-hentinya berdo’a mencurahkan kasih sayang, perhatian, nasihat, serta

motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. H. Denny Kurniadie, Ir., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia.

3. Bapak Ayub Subandi, S.Si., MT selaku dosen pembimbing yang telah memberikan waktu, pikiran dan tenaga dalam membimbing penulis untuk menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

4. Dr. Wendi Zarman, M.Si. selaku Ketua Program Studi Teknik Komputer. 5. Bapak Hidayat, M.T., selaku dosen wali penulis.

6. Seluruh dosen pengajar Jurusan Teknik Komputer yang telah memberikan ilmu kepada penulis.

7. Rekan-rekan seperjuangan di jurusan Teknik Komputer, khususnya kelas 10 TK-1 yang selalu saling memberi semangat dan bantuan. Semoga kebersamaan ini tetap terjaga.

8. Serta semua pihak yang telah banyak membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas bantuan, dukungan dan motivasinya selama melaksanakan studi dan menyelesaikan Tugas Akhir ini.

iv

sumbangsih yang bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia, khususnya disiplin keilmuan yang Penulis dalami.

Bandung, Agustus 2015

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Kendaraan bermotor tidak dapat dilepaskan dari aktivitas sehari-hari karena manfaatnya yang dapat menghemat waktu dan tenaga manusia. Tetapi, banyak dari kendaraan beermotor yang menggunakan mesin berbahan bakar minyak sebagai sumber energinya, sehingga diperlukan proses pembakaran untuk dapat menggerakkan kendaraan tersebut. Proses pembakaran ini akan menghasilkan emisi gas buang yang mengandung unsur-unsur berbahaya seperti Karbon Monoksida (CO), Sulfur Oksida (SOx) , Nitrogen Oksida (NOx) dan lainnya [3]. Hal ini menyebabkan dampak negatif seperti polusi udara beracun yang dapat menyebabkan berbagai penyakit dan juga mengakibatkan pemanasan global.

Selain itu, bahan bakar minyak merupakan energi tak terbarukan yang kian menipis dan akan menyebabkan krisis energi. Sehingga diperlukan alternatif energi yang lebih ramah lingkungan, tidak langka, dan mudah diperoleh. Oleh karena itu, kendaraan listrik merupakan salah satu pemecahan masalah ini [4].

Kendaraan listrik merupakan kendaraan tanpa bahan bakar yang digerakkan oleh motor listrik dan baterai. Sesuai namanya, sumber energi dari kendaraan ini adalah baterai. Tidak ada pembakaran yang diperlukan untuk menggerakkan kendaraan ini, melainkan hanya sejumlah arus listrik yang dikeluarkan oleh baterai. Oleh karena itu, bisa dikatakan kendaraan ini bebas emisi dibandingkan kendaraan bahan bakar minyak.

Perbedaan mendasar antara kendaraan listrik dan kendaraan berbahan bakar minyak hanya dari sisi sumber energi yang digunakan. Tetapi ada perawatan yang perlu diperhatikan pada kendaraan listrik, yaitu baterai. Baterai merupakan sumber energi utama dari kendaraan listrik dan ketika baterai tersebut habis, maka harus segera diisi ulang agar kendaraan dapat digunakan lagi. Setiap melakukan pengisian, maka akan mengurangi masa pakai yang sudah diperkirakan oleh produsen baterai tersebut. Terlepas dari itu, lamanya masa pakai

dari baterai tersebut akan bergantung juga dari cara penggunaan dan perawatan yang dilakukan seperti bagaimana pengisian ulang dilakukan dan lamanya pengisian yang dilakukan.

Sistem kelistrikan pada kendaraan listrik umumnya sama dengan sistem kelistrikan pada kendaraan lainnya, seperti lampu utama, panel display dan lainnya. Panel pada kendaraan listrik akan menunjukkan kondisi dari baterai dan kondisi lampu.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud yang ingin dicapai dalam perancangan ini adalah rancang bangun BMS dan sistem kelistrikan sederhana yang bisa diterapkan pada kendaraan listrik.

Tujuan yang diharapkan, diantaranya :

1. Dapat mengatasi masalah overcharged dan overdischaged pada baterai. 2. Menampilkan kondisi baterai dan instrumen lainnya pada display.

1.3 Rumusan Masalah

1. Merancang sistem manajemen baterai;

2. Merancang sistem kelistrikan pada kendaraan listrik;

3. Merancang panel sederhana untuk kontrol lampu dan kondisi kendaraan listrik.

1.4 Batasan Masalah

1. Sistem yang akan dirancang tidak termasuk sistem penggerak, rangka dan instrumen aksesoris lainnya;

2. Menggunakan mikrokontroller Arduino MEGA 2560;

3. Baterai yang digunakan merupakan empat buah akumulator 12V yang dirangkai seri menjadi 48V dengan kapasitas masing-masing akumulator adalah 16Ah;

3

1.5 Metode Penelitian

Pembuatan tugas akhir ini menggunakan beberapa metode yaitu berupa studi literatur :

1. Studi Pustaka

Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mencari referensi, membaca, mempelajari buku-buku yang berhubungan dengan masalah dalam pembuatan penelitian.

2. Analisis dan Perancangan Sistem

Mengumpulkan komponen-komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat yang akan dibuat sesuai dengan kebutuhan dan hasil bimbingan dengan dosen pembimbing dalam kegiatan ini.

3. Implementasi

Menerapkan alat yang telah dirancang serta dianalisis sistemnya untuk dibuktikan kecocokannya dan diverifikasikan dengan perancangan yang diperkirakan.

4. Pengujian dan Analisa

Hal ini dilakukan dengan merealisasikan perancangan hardware, kemudian melakukan percobaan dan menganalisa kerja hardware tersebut. 5. Kesimpulan

Merupakan hasil dari apa yang telah dilakukan selama perancangan alat sampai uji coba serta analisa yang telah didapatkan dari penelitian ini.

1.6 Sistematika Penulisan

Penelitian ini disusun berdasarkan kerangka penulisan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan secara singkat mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metodologi dan sistematika penulisan dengan maksud memberikan gambaran tentang isi tugas akhir ini.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini menjelaskan teori penunjang yang berhubungan dengan tugas akhir ini.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab ini menjelaskan tentang blok-blok sistem yang dirancang dan diimplementasikan seperti parameter-parameter sistem, blok diagram, diagram alir sistem dan spesifikasi sistem.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini membahas tentang hasil penelitian dan hasil pengujian dari alat yang telah dirancang.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini membahas tentang kesimpulan berdasarkan hasil pengujian dan saran yang bermanfaat bagi perbaikan dan perkembangan yang dapat dilakukan dalam perancangan dalam tugas akhir ini.

25

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Bab ini membahas semua perancangan sistem dari yang dibuat guna memenuhi maksud dan tujuan penelitian tugas akhir yaitu “Rancang Bangun Sistem Kelistrikan dan Sistem Manajemen Baterai pada Kendaraan Listrik”. Subsistem utama pada kendaraan listrik ditunjukkan pada gambar III.1 berikut [13]:

Gambar III.1. Sub sistem utama kendaraan listrik

Perancangan dalam tugas akhir ini yaitu subsistem (b) dan subsistem (c) seperti yang telah disebutkan pada subbab (2.1). Jelas bahwa terdapat banyak komponen yang perlu dirancang dan dibangun untuk membuat seluruh sistem bekerja. Oleh karena itu, selanjutnya akan dijabarkan lebih dalam mengenai hal-hal apa saja yang akan dirancang.

Kedua subsistem ini terbagi lagi menjadi beberapa sistem seperti gambar III.2. Dalam Subsistem Baterai terdiri beberapa bagian yaitu baterai, Sistem Manajemen Baterai dan sistem pengisian. Begitu juga dengan Sistem Kelistrikan ada sistem penerangan dan tanda serta instrumen elektronika lainnya.

Gambar III.2. Sub sistem pada sistem baterai dan sistem kelistrikan

Kendaraan Listrik

Sistem

Penggerak

(a)

Sistem

Baterai

(b)

Sistem

Kelistrikan

(c)

Baterai Sistem Manajemen Baterai (BMS) Sistem Pengisian Sistem

Baterai Sistem Penerangan dan Tanda Instrumentasi elektronika lainnya Sistem Kelistrika n

Berikutnya pada subbab ini akan membahas mengenai proses perancangan aktual dari perangkat keras dan perangkat lunak.

3.1 Perancangan Perangkat Keras

Diagram blok sistem kontrol secara keseluruhan ditunjukkan seperti gambar III.3 :

Gambar III.3. Perancangan sistem secara keseluruhan

Penjelasan singkat mengenai diagram blok di atas adalah sebagai berikut :

1. Input

Pada bagian input ada beberapa sensor dan switch toggle. Sensor tegangan dan sensor arus berguna untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus pada masing-masing akumulator.

2. Proses

Mikrokontroller ini akan berperan dalam sistem baterai dan sistem kelistrikan. Data-data analog dari berbagai sensor akan dikonversikan menjadi data digital oleh mikrokontroller dan akan di proses lebih lanjut sesuai program yang dibuat.

3. Output

Relay 1-4 akan berfungsi sebagai pemutus pengisian baterai ketika kondisi baterai penuh dianggap terpenuhi, sedangkan relay 5 akan berfungsi sebagai pemutus baterai ketika kondisi baterai dianggap habis. Selain menampilkan kondisi baterai pada LCD, buzzer dan led juga digunakan sebagai indikator

27

dan peringatan baterai. Sedangkan lampu dioperasikan berdasarkan kondisi pada switch toggle.

3.1.1 Desain Perangkat Keras Sistem Pengisian

Gambar III.4. Desain sistem pengisian

3.1.2 Desain Perangkat Keras BMS

Gambar III.6. Gambar tampak samping BMS

Gambar III.7. Gambar tampak belakang BMS

3.1.3 Cara Kerja Alat

Pada gambar III.4 merupakan bentuk sistem pengisian yang dibangun. Toggle switch berguna untuk memilih kecepatan pengisian yang diinginkan, cepat atau lambat. Indikator LED (merah) yang menyala menandakan bahwa sistem pengisian sudah dapat mengalirkan arus ke baterai, sedangkan jika LED padam menandakan bahwa sistem pengisian dalam keadaan mati. Masing-masing kutub negatif dan positif pada sistem pengisian harus dihubungkan menuju masing-masing kutub negatif dan positif pada BMS yang sesuai.

Indikator LED (hijau) pada BMS yang padam menandakan bahwa pengisian masih berlangsung, tetapi ketika LED (hijau) menyala maka menandakan pengisian berhenti karena baterai sudah penuh. Ketika baterai

29

dikonfigurasikan untuk diisi, maka kabel yang dihubungkan dari baterai ke BMS

adalah kabel yang ada pada label “PENGISIAN”. Sedangkan ketika baterai

dikonfigurasikan untuk digunakan, maka kabel yang dihubungkan dari baterai ke BMS adalah kabel yang ada pada label “PEMAKAIAN”, yang kemudian diikuti

dengan menyalakan tombol ON pada label “ON-OFF”. Tombol “ON-OFF” ini berfungsi agar tidak ada percikan api yang terjadi sesaat konektor baterai dihubungkan ke BMS.

3.2 Spesifikasi Sistem

Ada beberapa spesifikasi sistem berbeda pada sistem-sistem yang dibangun pada tugas akhir ini. Berikut akan dijabarkan spesifikasi untuk masing-masing sistem.

3.2.1 Sistem Baterai

a. Baterai yang digunakan adalah akumulator sebanyak empat buah dengan tegangan 12V dan kapasitas 16AH yang disusun seri menjadi 48V 16AH. Akumulator yang digunakan merupakan jenis deep cycle.

b. Sistem pengisian yang digunakan adalah konfigurasi paralel empat buah baterai.

c. Terdapat dua kecepatan pengisian (normal dan cepat). Pengisian normal merupakan pengisian dengan batasan arus sebesar ±1.6Ampere sedangkan pengisian cepat memiliki batasan arus sebesar ±3Ampere.

d. Tegangan penuh pengisian untuk setiap akumulator ditetapkan sebesar 14,5V, yaitu akumulator sebagai sumber utama.

e. Jika LED merah menyala maka menandakan pengisian sedang berlangsung. Jika LED hijau menyala maka menandakan pengisian baterai sudah penuh.

f. Pengisian otomatis berhenti ketika tegangan baterai sudah mencapai 14,5V. g. Sumber arus pengisian menggunakan listrik jala-jalan PLN (listrik rumah). h. BMS dapat mengukur tegangan pada masing-masing baterai. Selain itu

juga dapat mengukur arus yang mengalir pada baterai. i. Tegangan tiap baterai ditampilkan pada LCD.

j. Relay 1,2,3 dan 4 bertugas sebagai pemutus arus pada sistem pengisian menuju baterai untuk menghindari kelebihan pengisian atau overcharged. Kondisi ini ditetapkan pada saat masing-masing baterai memiliki tegangan >14,5V.

k. Relay 5 bertugas sebagai pemutus arus yang menuju sistem kelistrikan dan sistem penggerak untuk menghindari kelebihan pemakaian atau

overdischarged. Kondisi ini ditetapkan pada saat baterai memiliki tegangan < 44V.

l. Kapasitas baterai penuh (100%) ketika tegangan baterai ≥58V dan baterai

kosong (0%) ketika tegangan akumulator ≤ 44V.

m. Ada beberapa tahap peringatan ketika baterai akan habis. Led akan menyala ketika kapasitas berada pada < 20% dan buzzer akan berbunyi ketika kapasitas berada pada <10%.

3.2.2 Sistem Kelistrikan

a. Tegangan baterai akan ditampilkan pada LCD.

b. Lampu yang digunakan adalah lampu depan dan lampu sein. c. Kondisi penggunaan lampu akan ditampilkan pada LCD.

3.3 Sistem Baterai 3.3.1 Sistem Pengisian

Gambar III.8 adalah bentuk diagram pada sistem pengisian :

31

Power Supply

Power supply yang digunakan pada bagian ini adalah power supply yang harus mampu menghasilkan tegangan lebih besar atau sama dengan tegangan penuh pada akumulator. Selain itu, power supply tersebut harus memiliki arus >12Ampere. Perkiraan ini berdasarkan perhitungan maksimal arus yang akan dibutuhkan jika menggunakan pengisian cepat (±3Ampere/Akumulator).

Current Limiter

Current limiter atau pembatas arus merupakan rangkaian yang berguna untuk membatasi arus maksimal yang dihantarkan ke beban. Dalam kasus ini,

current limiter berperan dalam membatasi arus maksimal yang keluar pada pengaplikasian pengisian normal dan pengisian cepat. Jenis pengisian dipilih menggunakan switch toggle.

3.3.2 Sistem Manajemen Baterai

Diagram pada Sistem Manajemen Baterai ditunjukkan seperti pada gambar III.10 :

Gambar III.10. Diagram Sistem Manajemen Baterai

Sensor Arus dan Sensor Tegangan

Sensor arus dan sensor tegangan digunakan untuk mengetahui arus yang dikeluarkan dari akumulator dan mendapatkan nilai tegangan pada masing-masing akumulator. Tegangan akumulator dimonitor untuk mengantisipasi kemungkinan terjadinya overcharged dan overdischarged yang dapat berdampak buruk pada masa pakai akumulator. Bentuk rangkaian ini ditunjukkan seperti pada gambar III.11 dan III.12.

33

Gambar III.11. Rangkaian sensor tegangan

Gambar III.12. Rangkaian sensor arus

Relay

Relay digunakan sebagai penghubung dan pemutus jalur arus listrik dari akumulator ke sistem penggerak dan sistem kelistrikan (relay 5) serta dari sistem pengisian ke akumulator (relay 1,2,3,4). Relay 1,2,3,4 akan cut off apabila kondisi baterai dianggap akan overcharged sedangkan relay 5 akan cut off apabila kondisi baterai dianggap akan overdischarged.

Buzzer dan LED

Ada beberapa tahap sistem peringatan sebagai indikator kapasitas baterai, yaitu buzzer dan LED. Pada tahap pertama, indikator yang akan aktif adalah LED sebagai penanda bahwa kapasitas baterai berada >=100% (LED 1,2 dan 3) , <50% (LED 1 dan 2), < 20%(LED 1), kemudian pada tahap kedua indikator yang aktif adalah buzzer yang menandakan kapasitas akumulator berada <10%. Jika

kapasitas akumulator habis (0%) maka relay 5 akan cut off dan kendaraan akan mati total.

LCD

Informasi yang ditampilkan pada LCD adalah tegangan masing-masing akumulator. Diharapkan dengan selalu dimonitoring tegangan setiap baterai maka dapat diketahui apabila ada salah satu baterai yang rusak. Serta untuk memastikan bahwa BMS bekerja sesuai dengan semestinya tanpa harus diperiksa menggunakan multimeter. Selain itu juga LCD akan menampilkan informasi baterai dan status lampu..

Mikrokontroller

Mikrokontroller akan berperan sebagai pemroses sensor tegangan dan sensor arus. Selain itu juga sebagai pemicu relay-relay dan indikator dalam sistem BMS. Nilai tegangan dan sensor akan diproses melalui ADC (Analog to Digital Converter) kemudian hasilnya akan ditampilkan pada LCD. Hasil perhitungan ini juga akan digunakan sebagai penentu tindakan-tindakan yang akan dilakukan pada kondisi tertentu seperti overcharged dan overdischarged.

3.4 Sistem Kelistrikan

Diagram pada sistem kelistrikan ditunjukkan seperti pada gambar III.13 berikut :

Gambar III.13. Diagram Sistem Kelistrikan Switch Toggle

Switch toggle digunakan untuk memicu lampu kendaraan. Lampu yang dapat dikendalikan adalah lampu depan dan lampu sein. Informasi lampu yang aktif akan ditampilkan pada LCD.

35

Lampu

Lampu yang digunakan hanya lampu depan dan lampu sein. Lampu depan terdiri dari lampu led 12V warna putih sedangkan lampu sein terdiri dua buah led senja 12V warna jingga. Lampu sein akan berkedap-kedip ketika aktif sedangkan lampu depan akan terus menyala selama diaktifkan.

Mikrokontroller

Pada bagian ini mikrokontroller berperan sebagai pemberi informasi lampu yang sedang aktif pada kendaraan dan menampilkan hasilnya di LCD.

3.5 Perancangan Perangkat Lunak

Pada Tugas Akhir ini, terdapat beberapa diagram alir yang akan menerangkan perancangan perangkat lunak. Diagram alir program utama secara keseluruhan ditunjukkan sepereti pada gambar III.14 :

Gambar III.14. Diagram alir program secara umum

Pada gambar III.14 menjabarkan tentang alur program ketika akan memilih program mana yang akan dieksekusi berdasarkan kondisi kendaraan. Jika baterai dikonfigurasikan untuk pengisian, maka program yang akan di jalankan

adalah prosedur “pengisian”, sedangkan jika baterai dikonfigurasikan untuk dipakai, maka program yang akan dijalankan adalah prosedur “pemakaian”.

Kondisi ini diketahui melalui pengecekan pada pin mikrokontroller. Pengecekan hanya dilakukan satu kali dan akan langsung dilanjutkan dengan menjalankan program yang sudah diputuskan dari pengecekan.

3.5.1 Diagram Alir Prosedur Pengisian

Pada program ini, mikrokontroller akan membaca data-data sensor terlebih dahulu pada masing-masing baterai. Selanjutkan baterai akan mengecek baterai mana yang kondisinya sudah penuh untuk segera memutuskan pengisian dengan mengaktifkan relay. Setelah itu informasi data tegangan dan arus akan ditampilkan pada LCD. Alur program ini ditunjukkan pada gambar III.15.

Gambar III.15. Diagram alir program prosedur pengisian

3.5.2 Diagram Alir Prosedur Pemakaian

Sedikit berbeda dengan program pada prosedur pengisian, pada program prosedur pemakaian yang ditunjukkan pada gambar III.16, selain mengambil data pada sensor tegangan dan arus tetapi juga mengecek kondisi lampu mana yang aktif. Selain itu juga ada beberapa tindakan yang dilakukan sesuai dengan kondisi baterai. Selama baterai masih dianggap batas wajar pemakaian, maka hanya

37

indikator led saja yang menyala. Jika menyala hingga warna hijau, menandakan baterai setengah penuh. Jika warna hijau padam dan kuning menyala, menandakan kapasitas baterai sudah di bawah 50% (51 Volt).Selanjutnya jika yang menyala hanya warna merah maka kapasitas baterai sudah berada pada 20% (46,8 Volt). Ketika baterai sudah mendekati habis (45 Volt) maka buzzer akan berbunyi dan

relay akan aktif ketika baterai dianggap sudah habis (44 Volt).

38

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini membahas tentang pengujian-pengujian yang dilakukan beserta analisanya, antara lain :

4.1 Pengisian Baterai

Grafik pengujian pengisian pada semua baterai hingga baterai penuh ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Data dicatat setiap interval 30 menit.

11 12 13 14 15

30 90 150 210 270 330 390 450 510 570 630

T e ga n ga n (V) Waktu (menit)

Baterai 1

Multimeter Sensor Tegangan 11 12 13 14 15

30 60 90

120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600

T e ga n ga n (V) Waktu (menit)

Baterai 2

Multimeter Sensor Tegangan 11 12 13 14 15

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390

T e ga n ga n (V) Waktu (menit)

Baterai 3

Multimeter Sensor Tegangan

39

Gambar IV.1. Grafik pengisian baterai 1 – 4 (tegangan)

Dari hasil gambar IV-1 menunjukkan bahwa pada awal-awal pengisian terjadi kenaikan tegangan yang paling signifikan kemudian mulai stabil hingga akhir pengisian. Pada awal pengisian juga nilai tegangan yang terbaca oleh sensor tegangan terlihat berbeda, tetapi perlahan-lahan pada akhir pengisisan nilai yang terbaca pada sensor tegangan mendekati dengan nilai pada multimeter. Dari keempat baterai di atas ada tiga baterai yang cut off ketika baterai sudah berada pada tegangan penuh (14.5Volt), sedangkan satu baterai lagi sudah cut off ketika tegangan baterai mendekati penuh.

Gambar IV.2. Grafik pengisian baterai 1 – 4 (arus)

Grafik arus yang masuk ke setiap baterai ditampilkan pada gambar IV-2 , terlihat pada awal-awal pengisian arus yang masuk melonjak tinggi, namun lama-kelamaan menurun secara perlahan. Bila dibandingkan dengan grafik IV-1 maka diketahui bahwa semakin turun arus yang masuk ke baterai, semakin naik tegangan pada baterai. Perlu diketahui juga ketika baterai sudah penuh dan pengisian terhenti, arus pengisian tidak mencapai nol (0) ampere. Hal ini dikarenakan tegangan input yang di-set pada rangkaian memiliki nilai lebih tinggi

11 12 13 14 15

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390

T e ga n ga n ( V) Waktu (menit)

Baterai 4

Multimeter Sensor Tegangan 0 0.5 1 1.5

30 60 90 _{120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690}

A ru s (A ) Waktu (menit)

Arus pada baterai (1-4)

Baterai 1

Baterai 2

Baterai 3

daripada 14.5V. Karena masih adanya perbedaan potensial inilah arus dari rangkaian tetap terus mengalir ke baterai.

4.2 Pengujian Lampu

Pada pengujian ini diharuskan dapat menyalakan lampu depan, sein kiri dan sein kanan. Selain itu informasi lampu mana yang diaktifkan harus ditampilkan pada LCD.

4.2.1 Lampu Depan

(a) (b)

Gambar IV.3. (a) Lampu on dan (b) Lampu off

Terlihat pada gambar IV.3 ketika lampu depan menyala maka tampilan pada LCD “lampu : on” , sedangkan ketika lampu depan dipadamkan tampilan

pada LCD “lampu : off”.

4.2.2 Lampu Sein Kanan

(a) (b)

Gambar IV.4. (a) Lampu sein kanan on dan (b) Lampu sein kanan off

Pada Gambar IV.4 menunjukkan bahwa lampu kanan dapat menyala dan memberikan informasi yang tepat ke layar LCD. Ketika lampu ini diaktifkan

41

maka pada LCD akan menampilkan kata “kanan” (gambar a), sedangkan jika

tidak maka LCD tidak akan menampilkan informasi apapun (gambar b). Lampu sein ini ketika aktif akan menyala dan padam secara bergantian tetapi tidak merubah informasi pada LCD menjadi off.

4.2.3 Lampu Sein Kiri

(a) (b)

Gambar IV.5. (a) Lampu sein kiri on dan (b) Lampu sein kiri off

Pada Gambar IV.5 menunjukkan bahwa lampu kiri dapat menyala dan memberikan informasi yang sesuai ke layar LCD. Ketika lampu ini diaktifkan maka

pada LCD akan menampilkan kata “kiri” (gambar a), sedangkan jika tidak maka LCD tidak akan menampilkan informasi apapun (gambar b). Lampu sein ini ketika aktif akan menyala dan padam secara bergantian tetapi tidak merubah informasi pada LCD menjadi off.

4.3 Pengujian Indikator Led Baterai

Indikator LED berfungsi sebagai informasi mengenai kapasitas baterai. Ada tiga lampu LED yaitu hijau, kuning, dan merah.

Gambar IV.7. Indikator ketika baterai setengah penuh

Gambar IV.8. Indikator ketika baterai hampir habis

Dari gambar IV.6 diketahui bahwa ketika baterai penuh maka ada tiga lampu LED yang menyala yaitu 58,2V. Lalu pada gambar IV.7 lampu LED merah dan kuning saja yang menyala menandakan baterai setengah penuh yaitu 49,5V, kemudian pada gambar IV.8 hanya lampu merah saja yang menyala menandakan baterai sudah habis yaitu 46,7V.

43

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan pada penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa :

 BMS yang dibangun berhasil menghindari pengisian berlebih (overcharged), hal ini diketahui dengan otomatis berhentinya pengisian ketika tegangan baterai ±14,5V , dimana baterai dianggap sudah penuh.

 Sistem kelistrikan lampu dan display berfungsi dengan baik karena dapat menampilkan kondisi baterai dan lampu pada panel LCD.

 Masih kurang presisinya sensor tegangan ketika pengisian dilakukan, yaitu error ± 0,4V dari pengukuran menggunakan multimeter.

 Rata-rata nilai arus yang masih mengalir ketika pengisian dihentikan adalah ±250mA.

5.2 Saran

Untuk memperbaiki kekurangan yang ada pada penelitian ini dan mengembangkannya lebih lanjut, penulis memberikan beberapa saran, yaitu :

1. Gunakan rangkaian sensor tegangan yang lebih sempurna.

2. Memastikan sensor ACS712 mendapat tegangan referensi tepat 5V atau menggunakan sensor arus lainnya yang lebih handal.

3. Menggunakan rangkaian pengisian dengan regulator switching, karena memiliki efisiensi yang lebih baik daripada regulator linier.

4. Menggunakan rangkaian current limiter atau pembatas arus yang lebih akurat lagi.

5. Menggunakan metode pengisian berupa tegangan konstan/arus konstan. 6. Mengembangkan lagi sistem pada BMS, seperti mengganti relay dan

menambahkan sensor lainnya agar lebih detail lagi dalam memantau kondisi baterai.

7. Menambahkan kelengkapan pada sistem kelistrikan seperti lampu hazard, lampu rem, kunci, sistem wiper dan sistem lainnya.

44

DAFTAR PUSTAKA

[1] Daryanto,Dalam. (2011). Sistem Kelistrikan Motor. Bandung: Satu Nusa. [2] Santoso, D., & Setianto, H. H. (2013). Teori Dasar Rangkaian Listrik.

Yogyakarta: Aswaja Pressindo.

[3] Tugaswati, A. T. (2004, 01 27). Emisi Gas Buang Bermotor & Dampaknya Terhadap Kesehatan. Diakses 03 29, 2015, dari www.kpbb.org/makalah_ind/Emisi Gas Buang Bermotor & Dampaknya Terhadap Kesehatan.pdf

[4] Wibowo, A. D., & Wahyudi, D. (2012). Desain Perangkat Pengisian Baterai Mobil Listrik Dengan Pendekatan Efisiensi Lahan dan Fleksibilitas Produk. Jurnal Tingkat Sarjana Senirupa dan Desain, 1. Institut Teknologi Bandung.

[5] Nurhuda , M. (2013, Juni 02). Desain Penyaklaran untuk Perlindungan Baterai pada Prototipe Battery Management System Mobil Listrik Nasional. Diakses Maret 29, 2015, dari https://www.academia.edu: https://www.academia.edu/8015368/Presentasi_skripsi

[6] Charging Methods. (2003, April 04). Diakses April 06, 2015, dari Panasonic: http://industrial.panasonic.com/lecs/www-data/pdf/ACD4000/ ACD4000PE4.pdf

[7] Charging Valve Regulated Lead Acid Batteries. (2012, November 28). Diakses 03 29, 2015, dari C&D Technologies: https://www.cdtechno.com /pdf/ref/41_2128_0212.pdf

[8] Pengertian LED (Light Emitting Diode) dan Cara Kerjanya. (2014, Desember 08). Diakses April 06, 2015, dari http://teknikelektronika.com/ pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/

[9] Purnama, A. (2012, Juni 29). Elektronika Dasar. Diakses April 3, 2015, dari http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/teori-relay -elektro-mekanik/

[10] Purnama, A. (2012, Juni 10). Elektronika Dasar. Diakses April 3, 2015, dari http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-cristal-display/

45

[11] Sistem Kelistrikan Body Pada Mobil. (2014, Juni 21). Diakses Maret 29, 2015, dari http://www.depoindonesia.com/en/sistem-kelistrikan-body-pada -mobil/

[12] Sulistiono, A. (2010, Juni 21). Sistem Manajemen Baterai. Diakses Maret 29, 2015, dari http://www.arisulistiono.com/2010/06/sistem-manajemen-baterai.html

[13] Mobil listrik baterai. (2012, Juli 30). Diakses Maret 29, 2015, dari http://elkimkor.com/2012/07/30/mobil-listrik-baterai/

[14] Lead-Acid Battery: Mengenal Jenis-Jenis Aki. (2013, September). Diakses April 6, 2015, dari http://sanfordlegenda.blogspot.com/2013/09/ Lead-Acid-Battery-Mengenal-jenis-jenis-aki.html

1

Henri Wijaksana1, Ayub Subandi2

1,2

Sistem Komputer UNIKOM, Bandung

1

henri.nst19@gmail.com, 2kangayub@gmail.com

Abstrak

Kendaraan listrik merupakan kendaraan tanpa bahan bakar yang digerakkan oleh motor listrik dan baterai. Baterai menjadi hal yang sangat penting karena merupakan sumber utama kendaraan listrik, sehingga diharapkan baterai pada kendaraan listrik dapat awet dan dapat dipakai untuk jangka waktu yang panjang. Oleh karena itu, diperlukan sebuah sistem manajemen baterai pada kendaraan listrik sehingga baterai terhindar dari penyebab kerusakan yang sering terjadi yaitu pengisian atau penggunaan baterai yang tidak terkontrol. Hal dasar pada suatu Sistem Manajemen Baterai (Battery Management System, BMS) adalah menghindari pengisian dan pemakaian yang berlebih pada baterai. BMS yang dibangun dapat memantau masing-masing baterai saat diisi secara paralel dan memantau baterai ketika dikoneksi serial saat digunakan. Relay digunakan sebagai pemutus arus dari sumber arus, nilai tegangan baterai didapat melalui sensor pembagi tegangan, sedangkan nilai arus didapat menggunakan sensor ACS 712. Pada sistem ini dilengkapi juga dengan sistem kelistrikan sederhana seperti lampu depan, lampu sein dan panel LCD (Liquid Crystal Display). Berdasarkan beberapa pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa BMS berfungsi dengan baik karena pengisian otomatis terhenti ketika baterai penuh yaitu pada saat tegangan setiap baterai mencapai 14,5 Volt. Begitupun ketika baterai digunakan hingga habis (44 Volt), relay akan aktif dan memutus arus dari baterai. Indikator kapasitas baterai berupa LED dan sistem peringatan buzzer yang menandakan baterai akan habis juga berfungsi dengan baik sesuai dengan nilai tegangan yang ditetapkan. Selain itu, kondisi lampu depan dan lampu sein dapat ditampilkan pada panel LCD ketika digunakan. Dengan demikian maka tujuan pembangunan BMS dan sistem kelistrikan pada kendaraan listrik dapat tercapai.

Kata Kunci : Kendaraan Listrik, Manajemen Baterai, Kelistrikan.

I. Pendahuluan

Kendaraan listrik merupakan kendaraan tanpa bahan bakar yang digerakkan oleh motor listrik dan baterai. Tidak ada pembakaran yang diperlukan untuk menggerakkan kendaraan ini, melainkan hanya sejumlah arus listrik yang dikeluarkan oleh baterai. Oleh karena itu, bisa dikatakan kendaraan ini bebas emisi dibandingkan kendaraan bahan bakar minyak. Tetapi lamanya masa pakai dari baterai merupakan masalah yang sering terjadi dikarenakan kurang terkontrolnya pengisian ataupun penggunaan baterai. Oleh karena itu diperlukan sebuah sistem untuk mengontrol lalu lintas arus pada baterai sehingga diharapkan

baterai dapat lebih awet. Untuk itu di harapkan dengan dibuatnya sistem ini dapat menjadi salah satu alternatif sebagai manajemen baterai pada kendaraan listrik. Tentunya agar kendaraan listrik dapat beroperasi lebih optimal, maka di rancang juga sistem kelistrikan sebagai pelengkapnya. Sistem kelistrikan pada kendaraan listrik umumnya sama dengan sistem kelistrikan pada kendaraan lainnya, seperti lampu utama, lampu rem, panel display dan lainnya. Panel pada kendaraan listrik akan menunjukkan kondisi tegangan baterai, lampu yang aktif dan sebagainya.

2

II. Landasan Teori

Sistem Utama Kendaraan listrik Kendaraan listrik terdiri dari tiga sub-sistem utama :

a) Sistem Penggerak Motor Listrik - pengendali mobil, konverter elektronika daya, motor listrik dan transmisi

b) Sistem Baterai – baterai, Sistem Manajemen Baterai dan sistem pengisian;

c) Sistem Kelistrikan –pemanas/ pendingin, pompa elektronika dan pembantu elektronika lainnya.

Dalam penelitian tugas akhir ini sistem yang akan di rancang merupakan sub-sistem Sistem Baterai (b) dan Sistem Kelistrikan (c).

Gambar 1 Subsistem pada sistem baterai dan sistem kelistrikan

Sistem Baterai

Sistem baterai terdiri dari baterai, sistem pengisian dan Sistem Manajemen Baterai. Baterai yang digunakan dalam penelitian ini adalah akumulator karena merupakan salah satu tipe baterai dengan sel sekunder yang mampu mengembalikan fungsi baterai dengan cara pengisian kembali muatan listrik.

Gambar 2 Jenis-jenis baterai akumulator

Secara umum ada dua jenis akumulator, yaitu Starting Battery dan Deep Cycle Battery.

Akumulator yang di gunakan dalam penelitian ini adalah jenis Deep Cycle Battery yang dirancang untuk menghasilkan energi (arus listrik) yang stabil untuk waktu yang lama.

Koneksi Baterai

Koneksi yang digunakan untuk kendaraan listrik adalah koneksi serial. Sehingga 48Volt dapat dicapat dengan mengkoneksikan empat buat baterai 12V.

Gambar 3 Koneksi baterai serial Berbeda dengan koneksi diatas, pada saat pengisian dilakukan baterai akan dikoneksikan secara paralel. Dengan cara ini proses pengisian bisa dilakukan dengan tegangan output yang mempunyai tegangan yang sama pada setiap baterai. Namun demikian, pengisian arusnya adalah gabungan dari masing-masing arus ke baterai.

Gambar 4 Pengisian secara paralel Tegangan pengisian akan ditentukan sedikit lebih besar dibandingkan tegangan penuh baterai (±14.5V)

Sistem Manajemen Baterai (BMS)

Sistem Manajemen Baterai (Battery Management Systematau biasa disingkat “BMS”) adalah perangkat elektronik yang mengelola pengisian ulang baterai, serta memantau keadaan baterai, menghitung data sekunder, melaporkan data baterai, melindungi baterai, mengatur kondisi sekitar baterai dan / atau menjaga

3

Gambar 5 Diagram suatu sistem dengan menerapkan BMS

BMS akan berlaku sebagai pusat kontrol lalu lintas arus yang keluar atau masuk dari baterai.

Gambar 6 Diagram suatu sistem tanpa menerapkan BMS

Sistem Kelistrikan

Sistem kelistrikan adalah instalasi dari berbagai rangkaian penerangan dan komponen elektronika lainnya pada kendaraan.

Lampu utama dan belok merupakan bagian dari sistem kelistrikan. Lampu depan biasanya diletakkan di depan kendaraan dan berfungsi untuk menerangi jalan. Lampu tanda belok biasanya diletakkan di sudut kendaraan. Lampu ini berguna sebagai isyarat pengendara jika hendak berbelok.

Overcharged dan Overdischarged

Overcharged atau kelebihan pengisian merupakan kondisi dimana pengisian baterai sudah melewati waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh baterai, atau pengisian baterai pada kapasitas yang berlebihan. Overdischarged atau kelebihan pemakaian merupakan kondisi dimana baterai terus menerus dipakai hingga melewati batas yang disarankan atau sampai habis. Kedua kondisi diatas merupakan kondisi yang sering terjadi dan sama-sama berakibat

III. Perancangan

Perancangan Perangkat Keras

Berikut ini diagram blok sistem perangkat keras yang akan dibangun :

Gambar 7 Diagram umum sistem Penjelasan diagram pada gambar 7 :

 Pada bagian input ada beberapa sensor dan switch toggle. Sensor tegangan dan sensor arus berguna untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus pada masing-masing akumulator.

 Mikrokontroller ini akan berperan dalam sistem baterai dan sistem kelistrikan. Data-data analog dari berbagai sensor akan dikonversikan menjadi data digital oleh mikrokontroller dan akan di proses lebih lanjut sesuai program yang dibuat.

 Relay 1-4 akan berfungsi sebagai pemutus pengisian baterai ketika kondisi baterai penuh dianggap terpenuhi, sedangkan relay 5 akan berfungsi sebagai pemutus baterai ketika kondisi baterai dianggap habis. Selain menampilkan kondisi baterai pada LCD, buzzer dan led juga digunakan sebagai indikator dan peringatan baterai. Sedangkan lampu dioperasikan berdasarkan kondisi pada switch toggle.

4

Gambar 8 Diagram Sistem Manajemen Baterai Gambar 8 merupakan diagram dari

Sistem Manajemen Baterai. Sensor arus dan sensor tegangan digunakan untuk mengetahui arus yang dikeluarkan dari akumulator dan mendapatkan nilai tegangan pada masing-masing akumulator. Tegangan akumulator di monitor untuk mengantisipasi kemungkinan terjadinya overcharged dan overdischarged yang dapat berdampak buruk pada masa pakai akumulator.

Relay digunakan sebagai penghubung dan pemutus jalur arus listrik dari akumulator ke sistem penggerak dan sistem kelistrikan (relay 5) serta dari sistem pengisian ke akumulator (relay 1,2,3,4). Relay 1,2,3,4 akan cut off apabila kondisi baterai dianggap akan overcharged sedangkan relay 5 akan cut off apabila kondisi baterai dianggap akan overdischarged.

Ada beberapa tahap sistem peringatan sebagai indikator kapasitas baterai, yaitu buzzer dan led. Pada tahap pertama, indikator yang akan aktif adalah led sebagai penanda bahwa kapasitas

baterai berada >= 100% (led 1,2 dan 3) , <50% (led 1 dan 2), < 20%(led 1), kemudian pada tahap kedua indikator yang aktif adalah buzzer yang menandakan kapasitas akumulator berada < 10%. Jika kapasitas akumulator habis (0%) maka relay 5 akan cut off dan kendaraan akan mati total.

Informasi yang di tampilkan pada LCD adalah tegangan masing-masing akumulator. Diharapkan dengan selalu di monitoring tegangan setiap baterai maka dapat diketahui apabila ada salah satu baterai yang rusak. Serta untuk memastikan bahwa BMS bekerja sesuai dengan semestinya tanpa harus mengecek menggunakan multimeter. Selain itu juga LCD akan menampilkan informasi baterai, status lampu dan kecepatan kendaraan.

5

Gambar 9 Diagram sistem pengisian Power supply yang digunakan pada bagian ini adalah power supply yang harus mampu menghasilkan tegangan lebih besar atau sama dengan tegangan penuh pada akumulator. Selain itu, power supply tersebut harus memiliki arus >12Ampere. Perkiraan ini berdasarkan perhitungan maksimal arus yang akan dibutuhkan jika menggunakan pengisian cepat (3Ampere/Akumulator).

Current limiter atau pembatas arus merupakan rangkaian yang berguna untuk membatasi arus maksimal yang dihantarkan ke baterai. Dalam kasus ini, current limiter berperan dalam membatasi arus maksimal yang keluar pada pengaplikasian pengisian normal dan pengisian cepat. Jenis pengisian dipilih menggunakan switch toggle.

Gambar 10 Diagram sistem kelistrikan Perancangan Perangkat Lunak

Dibagian ini merupakan algoritma atau program yang disimpan dalam mikrokontroller. Diagram Alir Program Utama

Pada diagram alir program utama ini berisikan tentang garis besar hal yang dikerjakan

Gambar 11 Diagram Alir Program Utama Diagram Alir Prosedur Pengisian

Pada diagram alir prosedur pengisian berisikan tentang memonitor tegangan dan arus yang masuk ke masing - masing baterai pada saat pengisian berlangsung. Jika tegangan suatu baterai sudah melebihi batas yang ditetapkan, maka pengisian akan terputus dengan mengaktifkan relay yang terhubung.

6

Diagram Alir Prosedur Pemakaian

Gambar 13 Diagram Alir Prosedur Pemakaian

Pada diagram alir ini selain memonitor tegangan dan arus baterai, ditambahkan juga penghitung kecepatan kendaraan. Selain itu juga ada pengecekan lampu, sehingga akan diketahui lampu mana yang sedang digunakan.

IV. Pengujian

Pengujian Pengisian

Berikut adalah bentuk grafik dari data tabel pengisian baterai dalam rentang tiap 30 menit :

Gambar 14 Grafik pengisian baterai 1-4

Gambar 15 Grafik pengisian arus pada baterai 1-4

Dari hasil grafik diatas menunjukkan bahwa pada awal-awal pengisian terjadi kenaikan tegangan yang paling signifikan kemudian mulai stabil hingga akhir pengisian. Pada awal pengisian juga nilai tegangan yang terbaca oleh sensor tegangan terlihat berbeda, tetapi perlahan-lahan pada akhir pengisisan nilai yang terbaca

7

tiga baterai yang cut off ketika baterai sudah berada pada tegangan penuh (14.5Volt), sedangkan satu baterai lagi sudah cut off ketika tegangan baterai sangat mendekati penuh.

Grafik arus yang masuk ke setiap baterai di tampilkan pada gambar IV-2 , terlihat pada awal-awal pengisian arus yang masuk melonjak tinggi, namun lama-kelamaan menurun secara perlahan. Bila dibandingkan dengan grafik IV-1 maka diketahui bahwa semakin turun arus yang masuk ke baterai, semakin naik tegangan pada baterai. Perlu diketahui juga ketika baterai sudah penuh dan pengisian terhenti, arus pengisian tidak mencapai nol (0) ampere. Hal ini dikarenakan tegangan input yang di-set pada rangkaian memiliki nilai lebih tinggi daripada 14.5V. Karena masih adanya perbedaan potensial inilah arus dari rangkaian tetap terus mengalir ke baterai.

Pengujian Lampu

Pada pengujian ini diharuskan dapat menyalakan lampu depan, belok kiri dan belok kanan. Selain itu itu informasi lampu mana yang diaktifkan harus ditampilkan pada LCD.

Lampu Depan

Gambar 14 Pengujian lampu depan on (kiri) dan off (kanan)

Terlihat pada gambar 14 ketika lampu depan menyala maka tampilan pada LCD “lampu : on” , sedangkan ketika lampu depan dipadamkan tampilan pada LCD “lampu : off”.

Gambar 15 Pengujian lampu belok kanan

Gambar 16 Pengujian lampu belok kiri Pada gambar Gambar 15 dan Gambar 16 menunjukkan bahwa lampu kanan dan kiri dapat menyala dan memberikan informasi yang tepat ke layar LCD. Ketika lampu ini diaktifkan maka pada LCD akan menampilkan kata “kanan” (gambar 15), dan kata “kiri” (gambar 16), sedangkan jika tidak ada yang aktif maka LCD tidak akan menampilkan informasi apapun. Lampu belok ini ketika aktif akan menyala dan padam secara bergantian tetapi tidak merubah informasi pada LCD menjadi off.

Pengujian Indikator Led

Indikator led berfungsi sebagai informasi mengenai kapasitas baterai. Ada tiga lampu led yaitu hijau, kuning, dan merah.

8

Gambar 18 Indikator baterai setengah penuh

Gambar 19 Indikator baterai hampir habis Dari gambar 17 diketahui bahwa ketika baterai penuh maka ada tiga lampu LED yang menyala yaitu 58,2V. Lalu pada gambar 18 lampu LED merah dan kuning saja yang menyala menandakan baterai setengah penuh yaitu 49,5V, kemudian pada gambar 19 hanya lampu merah saja yang menyala menandakan baterai sudah habis yaitu 46,7V.

V. Penutup

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan pada penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa sistem yang dibangun memberikan hasil yang cukup baik dan sesuai dengan yang diharapkan. Tetapi meski begitu, masih terdapat beberapa kekurangan-kekurangan seperti :

 BMS yang dibangun berhasil menghindari pengisian berlebih (overcharged), hal ini diketahui dengan otomatis berhentinya pengisian ketika tegangan baterai ±14.5V , dimana baterai dianggap sudah penuh.

 Sistem kelistrikan lampu dan display berfungsi dengan baik karena dapat

menampilkan kondisi baterai dan lampu pada panel LCD.

 Masih kurang presisinya sensor tegangan ketika pengisian dilakukan, yaitu error ± 0.4V dari pengukuran menggunakan multimeter.

 Rata-rata nilai arus yang masih mengalir ketika pengisian dihentikan adalah ±250mA.

Saran

Untuk memperbaiki kekurangan ini dan mengembangkannya lebih lanjut, penulis memberikan beberapa saran, yaitu :

1. Gunakan rangkaian sensor tegangan yang lebih baik, seperti ditambahkannya filter atau rangkaian sensor tegangan lainnya.

2. Memastikan sensor ACS712 mendapat tegangan referensi tepat 5V atau menggunakan sensor lainnya yang lebih handal.

3. Menggunakan rangkaian pengisian dengan regulator switching, karena memiliki efisiensi yang lebih baik daripada regulator linier. 4. Menggunakan rangkaian current limiter atau

pembatas arus yang lebih baik lagi.

5. Menggunakan metode pengisian berupa tegangan konstan/arus konstan.

6. Mengembangkan lagi sistem pada BMS, seperti mengganti relay sebagai saklar dan menambahkan sensor lainnya agar lebih detail lagi dalam memantau kondisi baterai.

7. Menambahkan kelengkapan pada sistem kelistrikan seperti lampu hazard, jendela, Air Conditioning, kunci, sistem wiper dan sistem lainnya.

Daftar Pustaka

[1] Mobil listrik baterai. (2012, Juli 30). Dipetik Maret 29, 2015, dari http://elkimkor.com/2012/07/30/mobil-listrik-baterai/.

[2] Lead-Acid Battery: Mengenal Jenis-Jenis Aki. (2013, September). Dipetik April 6,

2015, dari http:

//sanfordlegenda.blogspot.com/2013/09/Lea d-Acid-Battery-Mengenal-jenis-jenis-aki.html.

9

http://www.depoindonesia.com/en/ sistem-kelistrikan-body-pada-mobil/.

[4] Charging Valve Regulated Lead Acid Batteries. (2012, November 28). Dipetik 03 29, 2015, dari C&D Technologies:

[5] https://www.cdtechno.com/pdf/ref/41_2128 _0212.pdf.

Pemrogramannya menggunakan

4

Gambar 8 Diagram Sistem Manajemen Baterai

Gambar 8 merupakan diagram dari Sistem Manajemen Baterai. Sensor arus dan sensor tegangan digunakan untuk mengetahui arus yang dikeluarkan dari akumulator dan mendapatkan nilai tegangan pada masing-masing akumulator. Tegangan akumulator di monitor untuk mengantisipasi kemungkinan terjadinya overcharged dan overdischarged yang dapat berdampak buruk pada masa pakai akumulator.

Relay digunakan sebagai penghubung dan pemutus jalur arus listrik dari akumulator ke sistem penggerak dan sistem kelistrikan (relay 5) serta dari sistem pengisian ke akumulator (relay 1,2,3,4). Relay 1,2,3,4 akan cut off apabila kondisi baterai dianggap akan overcharged sedangkan relay 5 akan cut off apabila kondisi baterai dianggap akan overdischarged.

Ada beberapa tahap sistem peringatan sebagai indikator kapasitas baterai, yaitu buzzer dan led. Pada tahap pertama, indikator yang akan aktif adalah led sebagai penanda bahwa kapasitas

baterai berada >= 100% (led 1,2 dan 3) , <50% (led 1 dan 2), < 20%(led 1), kemudian pada tahap kedua indikator yang aktif adalah buzzer yang menandakan kapasitas akumulator berada < 10%. Jika kapasitas akumulator habis (0%) maka relay 5 akan cut off dan kendaraan akan mati total.

Informasi yang di tampilkan pada LCD adalah tegangan masing-masing akumulator. Diharapkan dengan selalu di monitoring tegangan setiap baterai maka dapat diketahui apabila ada salah satu baterai yang rusak. Serta untuk memastikan bahwa BMS bekerja sesuai dengan semestinya tanpa harus mengecek menggunakan multimeter. Selain itu juga LCD akan menampilkan informasi baterai, status lampu dan kecepatan kendaraan.

5 Gambar 9 Diagram sistem pengisian

Power supply yang digunakan pada bagian ini adalah power supply yang harus mampu menghasilkan tegangan lebih besar atau sama dengan tegangan penuh pada akumulator. Selain itu, power supply tersebut harus memiliki arus >12Ampere. Perkiraan ini berdasarkan perhitungan maksimal arus yang akan dibutuhkan jika menggunakan pengisian cepat (3Ampere/Akumulator).

Current limiter atau pembatas arus merupakan rangkaian yang berguna untuk membatasi arus maksimal yang dihantarkan ke baterai. Dalam kasus ini, current limiter berperan dalam membatasi arus maksimal yang keluar pada pengaplikasian pengisian normal dan pengisian cepat. Jenis pengisian dipilih menggunakan switch toggle.

Gambar 10 Diagram sistem kelistrikan

Perancangan Perangkat Lunak

Dibagian ini merupakan algoritma atau program yang disimpan dalam mikrokontroller. Diagram Alir Program Utama

Pada diagram alir program utama ini berisikan tentang garis besar hal yang dikerjakan

sistem. Ada 2 prosedur yang ditentukan berdasarkan kondisinya.

Gambar 11 Diagram Alir Program Utama

Diagram Alir Prosedur Pengisian

Pada diagram alir prosedur pengisian berisikan tentang memonitor tegangan dan arus yang masuk ke masing - masing baterai pada saat pengisian berlangsung. Jika tegangan suatu baterai sudah melebihi batas yang ditetapkan, maka pengisian akan terputus dengan mengaktifkan relay yang terhubung.

6

Diagram Alir Prosedur Pemakaian

Gambar 13 Diagram Alir Prosedur Pemakaian

Pada diagram alir ini selain memonitor tegangan dan arus baterai, ditambahkan juga penghitung kecepatan kendaraan. Selain itu juga ada pengecekan lampu, sehingga akan diketahui lampu mana yang sedang digunakan.

IV. Pengujian

Pengujian Pengisian

Berikut adalah

bentuk grafik dari

data tabel pengisian baterai

dalam rentang tiap 30 menit :

Gambar 14 Grafik pengisian baterai 1-4

Gambar 15 Grafik pengisian arus pada baterai 1-4

Dari hasil grafik diatas menunjukkan bahwa pada awal-awal pengisian terjadi kenaikan tegangan yang paling signifikan kemudian mulai stabil hingga akhir pengisian. Pada awal pengisian juga nilai tegangan yang terbaca oleh sensor tegangan terlihat berbeda, tetapi perlahan-lahan pada akhir pengisisan nilai yang terbaca

7 pada sensor tegangan mendekati dengan nilai pada multimeter. Dari keempat baterai diatas ada tiga baterai yang cut off ketika baterai sudah berada pada tegangan penuh (14.5Volt), sedangkan satu baterai lagi sudah cut off ketika tegangan baterai sangat mendekati penuh.

Grafik arus yang masuk ke setiap baterai di tampilkan pada gambar IV-2 , terlihat pada awal-awal pengisian arus yang masuk melonjak tinggi, namun lama-kelamaan menurun secara perlahan. Bila dibandingkan dengan grafik IV-1 maka diketahui bahwa semakin turun arus yang masuk ke baterai, semakin naik tegangan pada baterai. Perlu diketahui juga ketika baterai sudah penuh dan pengisian terhenti, arus pengisian tidak mencapai nol (0) ampere. Hal ini dikarenakan tegangan input yang di-set pada rangkaian memiliki nilai lebih tinggi daripada 14.5V. Karena masih adanya perbedaan potensial inilah arus dari rangkaian tetap terus mengalir ke baterai.

Pengujian Lampu

Pada pengujian ini diharuskan dapat menyalakan lampu depan, belok kiri dan belok kanan. Selain itu itu informasi lampu mana yang diaktifkan harus ditampilkan pada LCD

.

Lampu Depan

Gambar 14 Pengujian lampu depan on (kiri) dan off (kanan)

Terlihat pada gambar 14 ketika lampu depan menyala maka tampilan pada LCD “lampu : on” , sedangkan ketika lampu depan dipadamkan tampilan pada LCD “lampu : off”.

Lampu Belok

Gambar 15 Pengujian lampu belok kanan

Gambar 16 Pengujian lampu belok kiri

Pada gambar Gambar 15 dan Gambar 16 menunjukkan bahwa lampu kanan dan kiri dapat menyala dan memberikan informasi yang tepat ke layar LCD. Ketika lampu ini diaktifkan maka pada LCD akan menampilkan kata “kanan” (gambar 15), dan kata “kiri” (gambar 16), sedangkan jika tidak ada yang aktif maka LCD tidak akan menampilkan informasi apapun. Lampu belok ini ketika aktif akan menyala dan padam secara bergantian tetapi tidak merubah informasi pada LCD menjadi off.

Pengujian Indikator Led

Indikator led berfungsi sebagai informasi mengenai kapasitas baterai. Ada tiga lampu led yaitu hijau, kuning, dan merah.

8 Gambar 18 Indikator baterai setengah penuh

Gambar 19 Indikator baterai hampir habis

Dari gambar 17 diketahui bahwa ketika baterai penuh maka ada tiga lampu LED yang menyala yaitu 58,2V. Lalu pada gambar 18 lampu LED merah dan kuning saja yang menyala menandakan baterai setengah penuh yaitu 49,5V, kemudian pada gambar 19 hanya lampu merah saja yang menyala menandakan baterai sudah habis yaitu 46,7V.

V. Penutup

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan pada penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa sistem yang dibangun memberikan hasil yang cukup baik dan sesuai dengan yang diharapkan. Tetapi meski begitu, masih terdapat beberapa kekurangan-kekurangan seperti :

 BMS yang dibangun berhasil menghindari pengisian berlebih (overcharged), hal ini diketahui dengan otomatis berhentinya pengisian ketika tegangan baterai ±14.5V , dimana baterai dianggap sudah penuh.

 Sistem kelistrikan lampu dan display berfungsi dengan baik karena dapat

menampilkan kondisi baterai dan lampu pada panel LCD.

 Masih kurang presisinya sensor tegangan ketika pengisian dilakukan, yaitu error ± 0.4V dari pengukuran menggunakan multimeter.

 Rata-rata nilai arus yang masih mengalir ketika pengisian dihentikan adalah ±250mA.

Saran

Untuk memperbaiki kekurangan ini dan mengembangkannya lebih lanjut, penulis memberikan beberapa saran, yaitu :

1. Gunakan rangkaian sensor tegangan yang lebih baik, seperti ditambahkannya filter atau rangkaian sensor tegangan lainnya.

2. Memastikan sensor ACS712 mendapat tegangan referensi tepat 5V atau menggunakan sensor lainnya yang lebih handal.

3. Menggunakan rangkaian pengisian dengan regulator switching, karena memiliki efisiensi yang lebih baik daripada regulator linier. 4. Menggunakan rangkaian current limiter atau

pembatas arus yang lebih baik lagi.

5. Menggunakan metode pengisian berupa tegangan konstan/arus konstan.

6. Mengembangkan lagi sistem pada BMS, seperti mengganti relay sebagai saklar dan menambahkan sensor lainnya agar lebih detail lagi dalam memantau kondisi baterai.

7. Menambahkan kelengkapan pada sistem kelistrikan seperti lampu hazard, jendela, Air Conditioning, kunci, sistem wiper dan sistem lainnya.

Daftar Pustaka

[1] Mobil listrik baterai. (2012, Juli 30). Dipetik Maret 29, 2015, dari http://elkimkor.com/2012/07/30/mobil-listrik-baterai/.

[2] Lead-Acid Battery: Mengenal Jenis-Jenis Aki. (2013, September). Dipetik April 6,

2015, dari http:

//sanfordlegenda.blogspot.com/2013/09/Lea d-Acid-Battery-Mengenal-jenis-jenis-aki.html.

9 [3] Sistem Kelistrikan Body Pada Mobil. (2014,

Juni 21). Dipetik Maret 29, 2015, dari http://www.depoindonesia.com/en/ sistem-kelistrikan-body-pada-mobil/.

[4] Charging Valve Regulated Lead Acid Batteries. (2012, November 28). Dipetik 03 29, 2015, dari C&D Technologies:

[5] https://www.cdtechno.com/pdf/ref/41_2128 _0212.pdf.

[6] Kadir, Abdul. (2013).Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya menggunakan Arduino.Yogyakarta:Penerbit Andi.