BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
4.5 Pengujian Baterai
4.5.1 Pengujian Karakteristik Discharge Baterai
Pengujian karakteristik discharge baterai menggunakan arus konstan secara kontinyu berdasarkan tiga jenis c-rating yang berbeda.
Analisa perhitungan SoC dilakukan pada kondisi yang sama dengan cara mengkondisikan agar tegangan internal baterai sebelum dikuras bernilai sama. Selanjutnya data hasil pengujian akan dianalisa dan ditentukan nilai kapasitasmya menggunakan metode Coulomb Counting (CC) dan hasilnya akan dibandingkan dengan metode open circuit voltage (OCV).
Ketiga data hasil pengujian dituliskan pada subbab berikut.
4.5.1.1 Pengujian 2C
Pengambilan data pada pengujian 2C dilakukan setiap satu detik.
Grafik kurva dan data pengujian 1C ditunjukkan pada Gambar 4.12 dan tabel 4.5 sebagai berikut.
55 Gambar 4. 12 Grafik pengujian 2C Tabel 4. 5 Data pengujian 2C
Dari hasil pengujian yang sudah dilakukan, diketahui tegangan awal baterai saat OCVbernilai 6,21V, dan dari analisa look-up tabel kurva tegangan open circuitnya didapat SoC baterai sekitar 55%. Arus discharge dan tegangan cut-off ditetapkan sesuai dengan rating 30 menit.
Akan tetapi pada keadaan real nya baterai mencapai tegangan cut-off dalam waktu 16,73 menit yang mana tidak sesuai waktu rating yang bernilai 30jam. Dari data yang ada, didapat kapasitas baterai dengan mengalikan arus discharge(i) dengan lama waktu discharge (t). Sehingga didapatkan nilai kapasitas baterai adalah sebesar 1,39Ah.
Penentuan SoC dapat dilakukan dari dari data SoC akhir yang didapat. Berdasarkan data yang didapat, nilai tegangan tegangan akhir baterai saat OCV sebesar 5,74V. Berdasarkan kurva OCV, maka SoC
Parameter Nilai
Tegangan Awal Open Circuit 6,21V
Arus Disccharge 5A
Tegangan cut-off 4,65V
Waktu Pengujian 16,73 menit
Tegangan akhir Open Circuit 5,74V
0 5 10 15 20
0 1 2 3 4 5 6 7
0 200 400 600 800 1000
ARUS (A)
TEGANGAN (V)
WAKTU (DETIK) Tegangan Arus
56
akhir baterai bernilai 0%. Sehingga SoC awal dapat dihitung melalui persamaan (2.5) sebagai berikut:
SoC(t0) = 0% + 1,392,7% = 51,6%
Kapasitas penuh baterai (Cn) ditentukan berdasarkan rating pada datasheet yaitu 2,7Ah pada rating 2C. Dari perhitungan yang diatas, SoC awal baterai sebesar 51,6% dan bila dibandingkan dengan metode OCV, SoC baterai berada pada range 40%-70% yaitu sebesar 55%. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa metode coulomb counting dapat mengestimasi nilai SoC dengan benar.
4.5.1.2 Pengujian 1C
Pengambilan data pada pengujian 1C dilakukan setiap 30 detik.
Grafik kurva dan data pengujian 1C ditunjukkan pada Gambar 4.13 dan tabel 4.6 sebagai berikut.
Gambar 4.13 Grafik pengujian 1C Tabel 4.6 Data pengujian 1C
Parameter Nilai
Tegangan Awal Open Circuit 6,27V
Arus Disccharge 3A
Tegangan cut-off 5,40V
Waktu Pengujian 39 menit
Tegangan akhir Open Circuit 5,74V
-1 1 3 5 7 9
0 2 4 6 8
1 11 21 31 41 51 61 71
ARUS (A)
TEGANGAN (V)
WAKTU (DETIK) Tegangan Arus
57
Dari hasil pengujian yang sudah dilakukan, diketahui tegangan awal baterai saat OCVbernilai 6,27V, dan dari analisa look-up tabel kurva tegangan open circuitnya didapat SoC baterai berada pada range 67,5%.
Arus discharge dan tegangan cut-off ditetapkan sesuai dengan rating 1 jam. Akan tetapi pada keadaan real nya baterai mencapai tegangan cut-off dalam waktu 39 menit yang mana tidak sesuai waktu rating yang bernilai 1jam. Dari data yang ada, didapat kapasitas baterai dengan mengalikan arus discharge(i) dengan lama waktu discharge (t). Sehingga didapatkan nilai kapasitas baterai adalah sebesar 1,975Ah.
Penentuan SoC dapat dilakukan dari dari data SoC akhir yang didapat. Berdasarkan data yang didapat, nilai tegangan tegangan akhir baterai saat OCV sebesar 5,74V. Berdasarkan kurva OCV, maka SoC akhir baterai bernilai 0%. Sehingga SoC awal dapat dihitung melalui persamaan (2.5) sebagai berikut:
SoC(t0) = 0% + 1,975
3,1 % = 63,7%
Kapasitas penuh baterai (Cn) ditentukan berdasarkan rating pada datasheet yaitu 3,1Ah pada rating 1C. Dari perhitungan yang diatas, SoC awal baterai sebesar 63,7% dan bila dibandingkan dengan metode OCV, SoC baterai berada pada range 50%-85% yaitu sebesar 67,5%. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa metode coulomb counting dapat mengestimasi nilai SoC dengan benar.
4.5.1.3 Pengujian C/3
Pengambilan data pada rating C/3 dilakukan setiap menit. Hasi pengujian arus dan tegangan rating C/3 ditunjukkan pada gambar 4.14.
Hasil pengujian kemudian dirangkumkan pada tabel 4.7 sebagai berikut.
58 Gambar 4.14 Grafik pengujian C/3 Tabel 4.7 Data pengujian C/3
Dari hasil pengujian yang sudah dilakukan, diketahui tegangan awal baterai saat OCVbernilai 6,33V, dan dari analisa look-up tabel kurva tegangan open circuitnya didapat SoC baterai berada pada range 75%.
Arus discharge dan tegangan cut-off ditetapkan sesuai dengan rating 3 jam. Akan tetapi pada keadaan real nya baterai mencapai tegangan cut-off dalam waktu 2jam 8menit yang mana tidak sesuai waktu rating yang bernilai 3jam. Dari data yang ada, didapat kapasitas baterai dengan mengalikan arus discharge(i) dengan lama waktu discharge (t). Sehingga didapatkan nilai kapasitas baterai adalah sebesar 2,6Ah.
Penentuan SoC dapat dilakukan dari dari data SoC akhir yang didapat. Berdasarkan data yang didapat, nilai tegangan tegangan akhir baterai saat OCV sebesar 5,74V. Berdasarkan kurva OCV, maka SoC
Parameter Nilai
Tegangan Awal Open Circuit 6,33V
Arus Disccharge 1,23A
Tegangan cut-off 5,10V
Waktu Pengujian 2 jam 8 menit
Tegangan akhir Open Circuit 5,74V
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 2 4 6 8
1 16 31 46 61 76 91 106 121
ARUS (A)
TEGANGAN (V)
WAKTU (MENIT) Tegangan Arus
59
akhir baterai bernilai 0%. Sehingga SoC awal dapat dihitung melalui persamaan (2.5) sebagai berikut:
SoC(t0) = 0% + 2,63,6% = 72,22%
Kapasitas penuh baterai (Cn) ditentukan berdasarkan rating pada datasheet yaitu 3,6Ah pada rating C/3. Dari perhitungan yang diatas, SoC awal baterai sebesar 72% dan bila dibandingkan dengan metode OCV, SoC baterai berada pada range 60%-90% yaitu sebesar 75%. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa metode coulomb counting dapat mengestimasi nilai SoC dengan benar.
4.5.1.4 Pengujian C/10
Grafik kurva dan data pengujian C/10 ditunjukkan pada gambar 4.15 dan tabel 4.8 sebagai berikut.
Gambar 4.15 Grafik pengujian C/10 Tabel 4.8 Data pengujian C/10
Parameter Nilai
Charge Discharge
Tegangan Awal Open Circuit 5,75V 6,33V
Arus Disccharge 406mA 406mA
Tegangan cut-off 7,45V 5,40V
Waktu Pengujian 7 jam 33 menit 7 jam 26 menit Tegangan akhir Open Circuit 6,35V 5,75V
Tabel 4. 6 Data Pengujian C/10
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1 61 121 181 241 301 361 421
ARUS (A)
TEGANGAN (V)
WAKTU (MENIT)
Tegangan Discharge Arus C/10
60
Dari hasil pengujian yang sudah dilakukan, diketahui tegangan awal baterai saat OCVbernilai 6,35V, dan dari analisa look-up tabel kurva tegangan open circuitnya didapat SoC baterai berada sekitar 75%. Arus discharge dan tegangan cut-off ditetapkan sesuai dengan rating 10 jam.
Akan tetapi pada keadaan real nya baterai mencapai tegangan cut-off dalam waktu 7jam 26menit yang mana tidak sesuai waktu rating yang bernilai 10jam. Dari data yang ada, didapat kapasitas baterai dengan mengalikan arus discharge(i) dengan lama waktu discharge (t). Sehingga didapatkan nilai kapasitas baterai adalah sebesar 3,018Ah.
Penentuan SoC dapat dilakukan dari dari data SoC akhir yang didapat. Berdasarkan data yang didapat, nilai tegangan tegangan akhir baterai saat OCV sebesar 5,75V. Berdasarkan kurva OCV, maka SoC akhir baterai bernilai 0%. Sehingga SoC awal dapat dihitung melalui persamaan (2.5) sebagai berikut:
SoC0 = 0% + 3,018
4,1 % = 73,61%
Kapasitas penuh baterai (Cn) ditentukan berdasarkan rating pada datasheet yaitu 4,1Ah pada rating C/10. Dari perhitungan yang diatas, SoC awal baterai sebesar 73,61% dan bila dibandingkan dengan metode OCV, SoC baterai berada pada range 60%-90% yaitu sebesar 75%.
Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa metode coulomb counting dapat mengestimasi nilai SoC dengan benar.
4.5.1.5 Pengujian C/20
Pengambilan data pada pengujian rating C/20 dilakukan swtiap satu menit. Grafik kurva arus dan tegangan pada rating C/20 ditunjukkan pada gambar 4. 16. Hasil pengujian kemudian dirangkumkan pada tabel 4.9 sebagai berikut.
61 Gambar 4. 16 Grafik pengujian C/20 Tabel 4.9 Data Pengujian C/20
Dari hasil pengujian yang sudah dilakukan, diketahui tegangan awal baterai saat OCVbernilai 6,35V, dan dari analisa look-up tabel kurva tegangan open circuitnya didapat SoC baterai berada pada range 75%.
Arus discharge dan tegangan cut-off ditetapkan sesuai dengan rating 20 jam. Akan tetapi pada keadaan real nya baterai mencapai tegangan cut-off dalam waktu 15jam 45menit yang mana tidak sesuai waktu rating yang bernilai 20jam. Dari data yang ada, didapat kapasitas baterai dengan mengalikan arus discharge(i) dengan lama waktu discharge (t). Sehingga didapatkan nilai kapasitas baterai adalah sebesar 3,55Ah.
Penentuan SoC dapat dilakukan dari dari data SoC akhir yang didapat. Berdasarkan data yang didapat, nilai tegangan tegangan akhir baterai saat OCV sebesar 5,75V. Berdasarkan kurva OCV, maka SoC
Parameter Nilai
Tegangan Awal Open Circuit 6,35V
Arus Disccharge 225 mA
Tegangan cut-off 5,25V
Waktu Pengujian 15 jam 45 menit
Tegangan akhir Open Circuit 5,75V
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1 101 201 301 401 501 601 701 801 901
ARUS (A)
TEGANGAN (V)
WAKTU (MENIT)
Tegangan Arus C/20
62
akhir baterai bernilai 0%. Sehingga SoC awal dapat dihitung melalui persamaan (2.5) sebagai berikut:
SoC(t0) = 0% + 3,55
4,5% = 78,83%
Kapasitas penuh baterai (Cn) ditentukan berdasarkan rating pada datasheet yaitu 4,5Ah pada rating C/20. Dari perhitungan yang diatas, SoC awal baterai sebesar 78,83% dan bila dibandingkan dengan metode OCV, SoC baterai berada pada range 60%-90% yaitu sebesar 75%.
Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa metode coulomb counting dapat mengestimasi nilai SoC dengan benar.
4.5.1.6 Analisis Karakteristik Discharge Baterai
Grafik kurva pengujian karakteristik discharge dengan C-rating yang berbeda-beda ditunjukkan pada gambar 4.17 sebagai berikut.
Gambar 4.157 Grafik karakteristik discharge
Dari gambar 4.18 dapat diamati bahwa kurva discharge baterai berbeda-beda berdasarkan C-rating yang digunakan. Dari grafik tersebut dapat diamati bahwa pada rating 2C dengan arus discharge paling tinggi yaitu 5A mengalami drop tegangan paling cepat. Sedangkan rating C/20 dengan arus discharge paling rendah mengalami drop tegangan paling lama. Perhitungan SoC berdasarkan coulomb counting pada ketiga pengujian berturut-turut bernilai 51,6%, 63,7%, 72,22%, 74,51%, dan
0 2 4 6 8
1 61 121 181 241 301 361 421 481 541 601 661 721 781 841 901
Tegangan (V)
Waktu (menit)
C/20 C/10 C/3 1C 2C
63
78,83%. Perhitungan kapasitas baterai pada tiap pengujian berturut-turut bernilai 1,39Ah, 1,975Ah, 2,6Ah, 3,055Ah, dan 3,55Ah. Berdasarkan ketiga pengujian tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin tinggi C-rating yang digunakan untuk mendischarge baterai, semakin kecil nilai kapasitas baterai yang didapat, begitu pula sebaliknya. Hal tersebut diakibatkan adanya rugi-rugi internal yang dapat mengakibatkan daya hilang menjadi panas yang timbul selama proses discharge. Sehingga, kapasitas baterai asli menjadi berkurang. Semakin besar nilai arus discharge, maka semakin besar pula rugi-ruginya, sehingga drop tegangan baterai menjadi semakin besar pula.
Hal lain yang dapat diamati dari pengujian diatas adalah pemilihan tegangan cut-off yang berbeda-beda tergantung pada rating yang digunakan. Tegangan cut-off memiliki perananan yang sangat penting untuk baterai agar dapat berumur panjang. Tegangan cut-off pada baterai mengindikasikan bahwa total muatannya bernilai nol atau habis.
Penentuan tegangan cut-off memiliki peranan penting karena apabila baterai tetap dioperasikan pada tegangan dibawah cut-off sangat tidak dianjurkan karena dapat menyebabakan kecacatan dan bahkan memperpendek umur baterai.