BAB III METODE PENELITIAN

(1)

BAB III

METODE PENELITIAN

3. 1 Baterai dan Super Kapasitor

Baterai yang digunakan pada Tugas Akhir adalah baterai sepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5 Ah tipe GTZ-7S buatan ASTRA. Baterai ini lebih dikenal sebagai baterai kering yang memilki ketahanan yang lama dan bebas emisi uap. Untuk super kapasitor yang digunakan pada pengukuran ini adalah super kapasitor dengan kapasitas 1600 F dengan merk ESHSR-1600C0-002R7A5 buatan NessCap.

3.2 Parameter Internal Baterai dan Super Kapasitor

Berdasarkan penelitian yang sudah ada, sebuah super kapasitor dapat dimodelkan dengan tiga buah cabang RC tersusun paralel seperti Gambar 3.1[11].

Gambar 3.1 Rangkaian Ekuivalen Super Kapasitor

Masing–masing dari ketiga cabang ini (Gambar 3.1) memiliki rating waktu yang saling berbeda. Parameter immediate branch memiliki komponen Ri, Ci0 dan Ci1 dengan

respon pengisian dalam waktu yang sangat singkat. Parameter delayed branch memiliki komponen Rd dan Cd sebagai karakter baterai dan super kapasitor pada kisaran menit. Parameter long-term branch memiliki komponen Rl dan Cl yang menentukan karakter

(2)

mengidentifikasi parameter rangkaian ekivalen, proses transien setiap cabang dapat diamati satu per satu dengan menganggap tegangan sebagai fungsi waktu walaupun ketiga cabang memiliki waktu identifikasi yang berbeda[11].

3.2.1 Identifikasi Parameter Immediate Branch

Parameter immediate branch dapat diidentifikasi dengan melakukan pengisian terhadap baterai atau super kapasitor dengan arus konstan. Parameter pada cabang ini dapat diketahui dari hubungan antara arus pengisian dan tegangan pada baterai atau super kapasitor.

𝑅𝑅𝐾𝐾 =_{𝐼𝐼𝐼𝐼ℎ}𝑉𝑉1 (3.1) dimana V1 adalah besar tegangan pada saat t1 setelah arus pengisian dinyalakan dan

variabel Ich adalah arus pengisian konstan. Besar tegangan V1 menjadi titik acuan untuk

medapatkan nilai Ci0 dan Ci1. Untuk mendapatkan nilai Ci0, ditentukan terlebih dahulu

besar selisih tegangan ∆V sehingga V2 = V1 + ∆V. Kemudian hitung waktu yang

dibutuhkan saat pengisian agar tegangan baterai atau super kapasitor mencapai tegangan V2 yaitu t2 dan didapat ∆t = t2 – t1. Persamaan untuk mendapatkan Ci0 adalah

𝐶𝐶𝐾𝐾𝐶𝐶= 𝐼𝐼𝐼𝐼ℎ_∆𝑉𝑉∆𝐾𝐾(3.2) Selanjutnya dihitung t3, yaitu waktu pengisian baterai atau super kapasitor

mencapai tegangan penuh (V3), lalu arus pengisian dimatikan. Berikut adalah

persamaaan untuk mendapatkan Ci1 :

Ci1 = _𝑉𝑉2₄�𝑄𝑄𝐾𝐾𝐶𝐶𝐾𝐾_𝑉𝑉₄ − 𝐶𝐶𝐾𝐾𝐶𝐶�(3.3)

dimana Qtot = Ich x ( t4 - t1) dan t4 = t3 + t1 sedangkan V4 adalah tegangan sisa pada

(3)

3.2.2 Identifikasi Parameter Delayed Branch

Pada delayed branch akan dihitung besar Rd dan Cd. Untuk mendapatkan Rd, terlebih dahulu hitung waktu baterai atau super kapasitor melakukan pengosongan yaitu t5 sehingga

tegangannya menjadi sebesar V5, dimana V5 = V4 - ∆V. Persamaan untuk mendapatkan Rd

yaitu :

Rd = (𝑉𝑉4 −

∆V 2 )∗∆t

𝐶𝐶𝑑𝑑𝐾𝐾𝐶𝐶𝐶𝐶 ∗∆V (3.4)

dimana Cdiff = Ci0 + (Ci1 x V3). Setelah didapat nilai Rd, dihitung t6 = t5 + 3 (Rd x Cil), lalu

ukur besar tegangan baterai atau super kapasitor saat t6 yaitu V6. Kemudian Cd dapat dihitung

dari Persamaan 3.5

Cd = 𝑄𝑄tot

𝑉𝑉6

−

(

𝐶𝐶

i0 +

�

𝐶𝐶i1

2

∗ 𝑉𝑉

6 �

)

(3.5)

3.2.3 Identifikasi Parameter Long-Term Branch

Pada long-term branch dengan V7 = V6 - ∆V, dan t7 adalah waktu yang

dibutuhkan baterai atau super kapasitor dalam pengosongan muatannya hingga besar tegangan menurun pada V7, maka Rl dapat dihitung :

Rl = �𝑉𝑉6 −

∆V 2 �∗∆t

𝐶𝐶𝑑𝑑𝐾𝐾𝐶𝐶𝐶𝐶 ∗∆V (3.5)

dimana ∆t = t7 – t6. Kemudian pada tahap akhir pengukuran, untuk mendapatkan

kapasitas Cl maka dilakukan pengisian terhadap baterai atau super kapasitor selama 30

menit. Pada waktu pengisian tersebut diasumsikan bahwa ketiga kapasitor memiliki tegangan yang sama, lalu dapat dihitung kapasitas Cl, yaitu :

Cl = 𝑄𝑄𝐾𝐾𝐶𝐶𝐾𝐾

𝑉𝑉8

− �

𝐶𝐶𝐾𝐾

0 +

𝐶𝐶𝐾𝐾1

2

∗ 𝑉𝑉

8 �

(3.6) dimana V8 adalah besar tegangan super kapasitor setelah dilakukan pengisian selama 30

(4)

3.3 Perhitungan Parameter Super Kapasitor Hubungan Seri Dan Paralel

Agar super kapasitor dapat menggantikan fungsi baterai maka tegangan super kapasitor harus sama atau lebih besar dari tegangan baterai sehingga super kapasitor akan diserikan. Banyaknya super kapasitor yang diserikan adalah 6 buah. Dengan menserikan super kapasitor juga akan mengubah besaran parameter-paremeter internal dari super kapasitor, perubahan ini dapat di hitung menggunakan rumus berikut[11] ;

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

Dimana, P = Banyaknya super kapasitor yang diparalelkan S = Banyaknya super kapasitor yang diserikan Nr = faktor koreksi resitor

Nc = faktor koreksi kapasitor

Setiap super kapasitor akan memiliki besar faktor koreksi yang berbeda – beda jika dihubungkan secara seri atau paralel. Dari penelitian yang sudah ada, adapun faktor koreksi super kapasitor NessCap 1600 dapat dilihat pada Tabel 3.1, Tabel 3.2, Tabel 3.3, Tabel 3.4 berikut :

(5)

Tabel 3.2 Faktor Koreksi Tahanan Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Pararel[11].

Tabel 3.3 Faktor Koreksi Kapasitansi Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Seri[11].

Tabel 3.4 Faktor Koreksi Kapasitansi Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Paralel[11].

Tabel 3.1, Tabel 3.2, Tabel 3.3 dan Tabel 3.4 menunjukkan besar faktor koreksi dari super kapasitor Nesscap 1600 F jika dihubungkan secara seri maupun paralel. Dengan menggunakan rumus faktor koreksi super kapasitor, dapat dihitung perubahan besar nilai parameter internal super kapasitor Nesscap 1600 F setelah dihubung seri atau dihubung paralel. Pada Tugas Akhir ini, untuk mendapatkan nilai parameter internal super kapasitor yang mendekati nilai parameter internal baterai, maka super kapasitor Nesscap 1600F akan dihubungkan seri sebanyak enam.

Setelah mengetahui besar faktor koreksi dari tahanan dan kapasitas super kapasitor, maka dapat dihitung besar tahanan dan kapasitansi akhir dengan persamaan- persamaan berikut :

Ri = Ri

(1)

+ Ri

(seri)(3.11)

Dimana : Ri(1)= Besar nilai Ri untuk satu super kapasitor

Ri(seri)= Besar nilai Ri yang dihubung seri

(6)

Dimana : Rd(1)= Besar nilai Rd untuk satu super kapasitor

Rd(seri)= Besar nilai Rd yang dihubung seri

Rl = Rl(1) + Rl(seri)

(3.13)

Dimana : Rl(1)= Besar nilai Rl untuk satu super kapasitor

Rl(seri)= Besar nilai Rl yang dihubung seri

Ci = Ci

(s-1)-

Ci

(seri)/s(3.14)

Dimana : Ci(s-1) = Besar nilai Ci saat super kapasitor yang terhubung sebanyak S -1

Ci(seri) = Besar nilai Ci yang dihubung seri

S = Banyaknya super kapasitor yang dihubung seri

Cd = Cd

(s-1)-

Cd

(seri)/s(3.15)

Dimana : Cd(s-1) = Besar nilai Cd saat super kapasitor yang terhubung sebanyak S -1

Cd(seri)= Besar nilai Cd yang dihubung seri

Cd = Cd

(s-1)-

Cd

(seri)/s(3.16)

Dimana : Cl(s-1) = Besar nilai Cl saat super kapasitor yang terhubung sebanyak S -1

Cl(seri)= Besar nilai Cl yang dihubung seri

3.4 Spesifikasi Perangkat

Ada beberapa spesifikasi yang menjadi pendukung dalam penyusunan Tugas Akhir ini, adapun spesifikasi perangkat yang mendukung meliputi spesifikasi perangkat lunak dan perangkat keras.

3.4.1 Spesifikasi Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

(7)

Sistem operasi : Windows 7

Aplikasi program : Simulink ver 7.9 dari MATLAB R2012a

3.4.1 Spesifikasi Perangkat Keras

Perangkat keras yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah Laptop Lenovo User-PC .

3.5 Fasilitas Simulator yang Digunakan

Fasilitas simulator yang digunakan dalam pengukuran adalah baterai, super kapasitor, sumber arus, scope dan pengatur waktu.

3.5.1 Baterai

Baterai yang digunakan adalah baterai sepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5 Ah tipe GTZ-7S buatan ASTRA.

3.5.2 Super Kapasitor

Super kapasitor yang digunakan pada pengukuran ini adalah super kapasitor dengan kapasitas 1600 F dengan merk ESHSR-1600C0-002R7A5 buatan NessCap.

3.5.3 Sumber Arus

Sumber arus pada rangkaian simulasi pengukuran parameter internal baterai digunakan untuk mengisi muatan pada baterai, sumber arus ditetapkan konstan sebesar 6 A.

3.5.4 Pengatur Waktu

Pengatur waktu yang ada pada rangkaian simulasi berguna untuk memberi batasan waktu terhadap arus pengisian baterai. Pengatur waktu juga digunakan untuk

(8)

mengetahui waktu yang dibutuhkan selama pengisian atau pengosongan super kapasitor sampai pada batas tegangan tertentu.

3.6 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian meliputi serangkaian proses yang panjang seperti pengumpulan data, studi literatur, pemodelan rangkaian simulasi dan pengambilan data yang diperlukan dari rangkaian simulasi. Prosedur penelitian dapat digambarkan dalam diagram alir seperti yang digambarkan pada Gambar 3.2.

Mulai Merancang rangkaian percobaan Melakukan simulasi Mencatat data hasil simulasi Mengumpulkan data-data parameter internal baterai Mengumpulkan data-data parameter internal super kapasitor Membandingkan parameter internal baterai dengan parameter internal super kapasitor Yes Melakukan modifikasi yang diperlukan pada super kapasitor Menghitung parameter internal super kapasitor yang

telah dimodifikasi Menganalisis Data Parameter Super kapasitor Dan baterai Selesai

Apakah parameter internal super kapasitor sudah sesuai dengan

parameter internal baterai ? No

A

(9)

3.6.1 Pelaksanaan Pengukuran Parameter Internal Baterai dan Super Kapasitor

Langkah – langkah pengukuran parameter internal baterai sebagai berikut : 1. Pengumpulan data

Data yang diperlukan pada penelitian ini terdiri dari : - Data setelan baterai sepeda motor

- Data parameter internal super kapasitor 2. Pemodelan rangkaian simulasi

Pada simulator SIMULINK MATLAB akan dirangkai sebuah rangkaian sebuah rangkaian pengganti untuk pengisian dan pengosongan baterai, dengan arus pengisian sama dengan arus pengosongannya. Dalam mengukur parameter internal baterai sepeda motor adalah mengukurnya dengan menganggap baterai sepeda motor sebagai sebuah super kapasitor. I R A V1 NC NO V3 V2 BT1

Gambar 3.3 Rangkaian ekuivalen dari Pengisian dan Pengosongan Baterai

Berdasarkan rangkaian ekuivalen baterai Gambar 3.3, maka dapat dibuat rangkaian simulasi pengukuran parameter internal baterai sepeda motor pada simulink matlab. Rangkaian simulasi pengisian baterai diperlihat pada Gambar 3.4.

(10)

Pada rangkaian pengisian baterai (Gambar 3.4), digunakan penyearah sebanyak 4 buah supaya arus pengisiannya memiliki gelombang arus DC karena supply arus pengisian adalah arus AC. Selanjutnya rangkaian pengosongan baterai dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.5 Rangkaian Simulasi Pengosongan Baterai

Pada rangkaian simulasi pengosongan (Gambar 3.5) terdapat kontrol arus pengosongan baterai.Dari data baterai yang digunakan dimasukkan nilai – nilai pada Simulink matlab.

Tampilan kotak dialog baterai pada Simulink Matlab seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.6 Kotak Dialog Parameter Baterai

Pada kotak dialog tersebut dimasukkan nilai-nilai parameter baterai yang telah diperoleh.

3. Melakukan simulasi/pengukuran terhadap model rangkaian.

4. Mengambil data yang didapat dari pengukuran yang didapat dari percobaan. Adapun data parameter internal yang dibutuh adalah :

(11)

Ri : besar tahanan Ri

Ci0 : besar kapasitansi kapasitorCi0

Ci1 : besar kapasitansi kapasitor Ci1

Rd : besar tahananRd

Cd :besar kapasitansi kapasitor Cd Rl : besar tahananR1

C1 : besar kapasitansi kapasitor C1

5. Membandingkan data parameter internal baterai dan super kapasitor.

6. Melakukan modifikasi yang dibutuhkan pada super kapasitor agar nilai parameter internalnya sama atau mendekati nilai parameter internal baterai. 7. Melakukan penarikan kesimpulan dari data yang didapat.

(12)

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN ANALISA

4.1 Simulasi Pengukuran Parameter Internal Baterai

Untuk mendapatkan parameter internal baterai, digunakan Simulink matlab dengan dua buah rangkaian simulasi yaitu rangkaian simulasi pengisian baterai (Gambar 3.2) dan rangkaian simulasi pengosongan baterai (Gambar 3.3). Untuk mendapatkan karakteristik pengisian, baterai di berikan arus pengisian sebesar 6 A dan arus pengosongan sebesar 6A untuk mendapatkan karakteristik pengosongannya.

Penghitungan parameter baterai :

• Tahap 1

Pada saat V0 = 0 volt

Q0 = 0

• Tahap 2

Arus pengisian di nyalakan. t1 = 0,5 detik, Ich = 6 A.

didapat V1 = 0,0247 Volt, dapatdilihat pada Gambar 4.1.

(13)

Pada Gambar 4.1 terlihat bahwa bentuk gelombang dari tegangan baterai saat t1 justru

menurun. Kemudian dapat dihitung besar tahanan 𝑅𝑅𝐾𝐾 :

𝑅𝑅𝐾𝐾 =_{𝐼𝐼𝐼𝐼ℎ}𝑉𝑉1=0,00411Ω

• Tahap 3

V2 = V1 + ∆V

∆V yang di pilih adalah 2,5 Volt, V2 = 2,5247 V

Pada saat V2, didapat t2 = 56 detik

∆t = t2– t1 = 55,5 detik, lalu dihitung besar Ci0 dengan menggunakan

Persamaan 3.2 :

𝐶𝐶𝐾𝐾0 =𝐼𝐼𝐼𝐼ℎ_∆𝑉𝑉∆𝐾𝐾 = 61,92 F

• Tahap 4

V3 = tegangan baterai pada keadaan penuh = 13 Volt

Pada saat V3, didapat t3 = 1535 detik,dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2Tampilan Besar Tegangan Saat t3 pada Scope

Pada Gambar 4.2 terlihat bentuk gelombang dari tegangan pengisian baterai hingga mencapai teganngan maksimum baterai. Kemudian arus pengisian di matikan.

(14)

• Tahap 5

t4 = t3 + 0.5 = 1535,5 s

0.5 s adalah waktu pengosongan pertama baterai.

Pada saat pengosongan 0.5 detik didapat V4 = 12,81 Volt,dapat dilihat pada Gambar

4.3.

Gambar 4.3Tampilan Besar Tegangan Saat 0.5 Detik pada Scope

Pada Gambar 4.3 terlihat bentuk gelombang dari tegangan saat pengosongan baterai selama 0.5 detik.

Selanjutnya dihitung besar Qtotal :

Qtot = Ich * ( t4- t1 ) = 9210 coulomb

Dengan mesubtitusikan besar Qtot pada Persamaan 3.3, dapat dihitung besar Ci1:

Ci1 = 2 𝑉𝑉4� 𝑄𝑄𝐾𝐾𝐶𝐶𝐾𝐾 𝑉𝑉4 − 𝐶𝐶𝐾𝐾𝐶𝐶�= 101,53F • Tahap 6 V5 = V4 - ∆V

∆V yang di pilih adalah 2,5 V V5 = 12,81 – 2,5 = 10,31 V

(15)

Lama waktu pengosongan baterai hingga tegangan baterai menjadi 10,31 volt adalah selama 2785 detik (t5), terlihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Tampilan Besar Tegangan Saat t5 pada Scope

Pada Gambar 4.4 terlihat bentuk gelombang dari tegangan saat pengosongan baterai selama 2785 detik.

Sehingga, ∆t = t5 – t4 = 1249,5 detik.

Cdiff = Ci0 + ( Ci1* V3 ) = 1.381,81 F, lalu dengan Persamaan 3.4, dapat dihitung besar

Rd : Rd = (𝑉𝑉4 − ∆V 2 )∗∆t 𝐶𝐶𝑑𝑑𝐾𝐾𝐶𝐶𝐶𝐶 ∗∆V = 3,3 Ω • Tahap 7 t6 = t5 + 3( Rd* Cil ) = 3.085 detik

dimana Rd*Cil maksimal 100 detik.

Pada saat pengosongan baterai selama t6, didapat V6 = 9,71 Volt, terlihat pada Gambar

(16)

Gambar 4.5 Tampilan Besar Tegangan Saat t6 pada Scope

Dengan Persamaan 3.5, dihitung besar Cd :

Cd = 𝑄𝑄𝐾𝐾𝐶𝐶𝐾𝐾 𝑉𝑉6

−

(

𝐶𝐶𝐾𝐾𝐶𝐶

+

�

𝐶𝐶𝐾𝐾1 2

∗ 𝑉𝑉

6 �

)

= 393,65 F • Tahap 8 V7 = V6 - ∆V = 7,21 V

Lama waktu pengosongan baterai hingga tegangan baterai menjadi 7.21 volt adalah selama 3546 detik (t7), terlihat pada Gambar 4.6.

(17)

Sehingga, ∆t = t7 – t6 = 461 detik, maka besar Rl dapat dihitung dengan Persamaan 3.5 :

Rl = �𝑉𝑉6 −

∆V 2�∗∆t

𝐶𝐶𝑑𝑑𝐾𝐾𝐶𝐶𝐶𝐶 ∗∆V = 1,289 Ω

• Tahap 9

Dilakukan pengisian baterai selama 30 menit dengan asumsi ketiga kapasitor sudah memiliki tegangan yang sama, kemudian ukur tegangan baterai. Didapat V8 = 12,72 volt, sehingga

dengan Persamaan 3.6 dapat dihitung besar Cl:

Cl = 𝑄𝑄𝐾𝐾𝐶𝐶𝐾𝐾

𝑉𝑉8

− �

𝐶𝐶𝐾𝐾

0 +

𝐶𝐶𝐾𝐾1

2

∗ 𝑉𝑉

8 �

= 16,469 F

Hasil pengukuran parameter internal baterai jenis lead-acid 6.5Ah, 12 V memiliki parameter internal seperti yang diperlihatkan pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Parameter Internal Baterai (6.5 Ah, 12 V)

Parameter Baterai ( 6.5 Ah, 12 V ) Ri 4,11 mΩ Ci1 101,53F Rd 3,3 Ω Cd 393,65 F Rl 1,289 Ω Cl 16,469 F

Dari Tabel 4.1, terlihat baterai memiliki kapasitansi terbesar adalah pada kapasitor Cd. Ini cukup berbeda jika dibandingkan dengan super kapasitor dimana super kapasitor yang pada umumnya memiliki kapasitansi terbesar adalah Ci1. Tahanan baterai juga

(18)

4.2 Parameter Internal Super Kapasitor

Super kapasitor yang digunakan adalah NessCap 1600 F, 2.7 volt dimanasuper kapasitor yang digunakan ini sudah diukur parameter internalnya pada penelitian yang sudah ada. Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa nilai parameter internal super kapasitor Nesscap 1600 F akan berubah apabila diberikan arus pengisian yang berbeda. Nilai kapasitansinya akan semakin besar seiring semakin besar juga arus pengisian yang diberikan terhadap super kapasitor ini. Sedangkan nilai tahanannya akan semakin berkurang seiring meningkatnya besar arus pengisiannya. Berikut adalah data parameter internal dari super kapasitor tipe NessCap 1600 F, 2.7 volt dengan berbagai arus pengisian yang berbeda[11].

Tabel 4.2 Tabel Parameter Internal Super Kapasitor NessCap 1600 F Dihubung Seri dan Paralel dengan Berbagai Arus Pengisian [11]

Charging current

(A) Parameter

Series Parallel

One Two Three Five Two Three

8 Ri (mΩ) 1.21 1.62 1.78 3.58 0.96 0.42 Ci (F) 3218 1625 873 757 6405 7426 Rd(Ω) 0.32 0.61 1.89 4.83 0.08 0.04 Cd(F) 293.4 139.7 78.03 27.75 414 460.5 Rl(Ω) 0.07 0.10 0.23 0.56 0.05 0.09 Cl (F) 222 102.4 72.3 28.87 412.7 637.3 10 Ri (mΩ) 1.18 1.45 1.64 3.57 1.06 0.90 Ci (F) 3366 1943 1151 1095 6025 7228 Rd(Ω) 0.22 0.36 1.27 2.96 0.08 0.03 Cd(F) 285.4 164.4 89.34 53.91 402.7 356.8 Rl(Ω) 0.05 0.14 0.21 0.26 0.06 0.09 Cl (F) 181.7 81.41 69.40 26.61 378.8 431.9 12 Ri (mΩ) 0.94 1.95 2.53 3.3 1.09 0.37 Ci (F) 4049 2256 870.4 527.94 6453 8109 Rd(Ω) 0.37 0.55 0.89 3.24 0.03 0.02 Cd(F) 254.8 182.7 95.49 68.73 566.9 805.9 Rl(Ω) 0.09 0.12 0.24 0.41 0.08 0.06 Cl (F) 182.7 90.24 78.27 30.05 495.7 645

Dari Tabel 4.2 diberikan data paremeter internal super kapasitor NessCap 1600 F, 2.7 voltdengan arus pengisian yang berbeda – beda. Hal ini akan sangat membantu dalam

(19)

pemilihan super kapasitor dengan arus pengisian dan nilai parameter internal yang akan digunakan untuk menggantikan fungsi baterai sepeda motor.

Super kapasitor NessCap 1600 F yang digunakan pada Tugas Akhir ini dipilih super kapasitor Nesscap 1600 dengan arus pengisian 12 A dengan data parameter sebagai berikut (Tabel 4.3).

Tabel 4.3 Parameter Internal Super Kapasitor NessCap 1600 F dengan Arus Pengisian 12A

Pada Tabel 4.3, super kapasitor memiliki tahanan–tahanan yang cukup kecil dengan nilai kapasitansi yang cukup besar. Hal ini menunjukkan karakter super kapasitor yang cepat melepaskan muatannya.

4.3 Perbandingkan Data Parameter Internal Baterai dengan Parameter Super Kapasitor

Setelah mengetahui nilai parameter internal baterai sepeda motor dan parameter internal super kapasitor Nesscap 1600 F yang dipilih sebagai super kapasitor yang akan menggantikan fungsi baterai, maka akan terlebih dahulu dibandingkan masing–masing parameternya. Perbandingan ini perlu dilakukan untuk mengetahui penyusunan dari super kapasitor yang dipilih agar nilai parameter internalnya mendekati nilai parameter internal baterai sepeda motor. Untuk membantu membandingkan, parameter internal baterai dan super kapasitor dimasukkan dalam satu tabel yang dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Parameter Super kapasitor (NessCap1600 F, 2.7 V ) Ri 0,94 mΩ Ci1 4049 F Rd 0,37 Ω Cd 254,8 F Rl 0,09 Ω Cl 182,7 F

(20)

Tabel 4.4Parameter Internal Baterai (6.5 Ah, 12 V) dan Super Kapasitor (NessCap 1600F, 2.7 V) Parameter Baterai ( 6.5 Ah, 12 V ) Super kapasitor (NessCap1600 F, 2.7 V ) Ri 4,11 mΩ 0,94 mΩ Ci1 101.53F 4049F Rd 3,3 Ω 0,37Ω Cd 393.65 F 254,8F Rl 1.289 Ω 0,09Ω Cl 16.469 F 182,7F

Dari Tabel 4.4, dapat dilihat adanya perbedaan besar masing – masing parameter. Besar tahanan super kapasitor cukup kecil dibandingkan dengan tahanan baterai sepeda motor namun super kapasitor memiliki nilai kapasitansi yang lebih besar dari baterai. Untuk itu perlu dilakukan pengukuran parameter super kapasitor yang akan dirangkaikan sedemikian rupa sehingga nilai parameter super kapasitor yang dirangkai mendekati nilai parameter internal baterai.

4.4 Data Parameter Super Kapasitor Tersusun Seri

Dengan mengunakan Persamaan 3.7, Persamaan 3.11,Persamaan 3.12 dan Persamaan 3.13, maka besar tahanan super kapasitor dapat dihitung sebagai berikut :

• Ri(seri)= 0,001008 x ( 6^0.5436 ) = 2,6697mΩ Maka, Ri = 0.94 + 2,6697 = 3.609 mΩ • Rd(seri)= {-0,35 x ln(12) + 0,6871} x 6^1,38533 =2,18 Rd = 2,18 + 0.37 = 2,55 Ω • Rl(seri)={ -0,184 x ln(12) + 0,3131}x 6^0,92096 = 0.7505 Rl = 0.7505 + 0.09 = 0.84 Ω

Dengan mengunakan Persamaan 3.8,Persamaan 3.14,Persamaan 3.15 dan Persamaan 3.16, maka besar kapasitansi super kapasitor dapat dihitung sebagai berikut : • Ci(seri)= 2458,65 x 6^-0.6747 = 733,9695

(21)

• Cd(seri) = {103,42 x ln(12) +159,99} x 6^-0,8243 = 95,21

Cd = 68,73 - (95,21/6) = 52,86 F

• Cl(seri)= {-26,31 x ln(12) +252,82} x 6^-0,9390 = 34,848

Cl = 30,05 – (34,848/6) = 24,24 F

Nilai parameter internal super kapasitor setelah dihubung secara seri diperlihatkan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5Parameter Internal 6 Super Kapasitor (NessCap 1600F, 2.7 V) Terhubung Seri. Parameter Super kapasitor

(NessCap 1600 F, 16,2 V ) Ri 3,609 mΩ Ci1 405.612 F Rd 2,55 Ω Cd 52.86 F Rl 0,84 Ω Cl 24.24 F

Kemudian dibandingkan nilai dari parameter internal baterai sepeda motor dengan parameter internal enam buah super kapasitor Nesscap 1600 F yang terhubung seri.

Tabel 4.6 Parameter Internal Baterai (6.5 Ah, 12 V) dan Enam Super Kapasitor (NessCap 1600F, 2.7 V) Terhubung Seri.

Parameter Baterai ( 6.5 Ah, 12 V ) Super kapasitor (NessCap 1600 F, 16,2 V ) Ri 4,11 mΩ 3,609 mΩ Ci1 101,53F 405,612 F Rd 3,3 Ω 2,55 Ω Cd 393,65 F 52,86 F Rl 1,289 Ω 0,84 Ω Cl 16,469 F 24,24 F

Dari Tabel 4.6 terlihat bahwa tahanan-tahanan super kapasitor Nesscap 1600 F setelah diserikan sebanyak enam memiliki nilai yang mendekati nilai tahanan tahanan

(22)

baterai sepeda motor, baik dilihat pada masing–masing tahanan maupun dilihat secara keseluruhan. Naiknya nilai masing–masing tahanan super kapasitor ini akan mengubah karakteristik pengosongannya, dimana super kapasitor akan semakin lama dalam melepas muatannya. Dan pada total kapasitansinya, besar kapasitansi super kapasitor lebih besar dari total kapasitansi baterai motor, hal ini membuat super kapasitor dapat bertahan lama jika digunakan sebagai sumber arus pada starter sepeda motor.

4.5 Karakteristik Pengosongan Baterai Dan Super Kapasitor

Untuk dapat mengetahui bahwa super kapasitor dapat menggantikan fungsi baterai sepeda motor, maka akan disimulasikan untuk mengetahui karakteriktik pengosongan baterai sepeda motor dan super kapasitor pada saat starter sepeda motor. Rangkaian simulasi pengosongan baterai dan super kapasitor diperlihatkan pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Rangkaian Simulasi pengosongan baterai dan super kapasitor

Dari rangkaian simulasi dapat diketahui bentuk grafik pengosongan baterai dan super kapasitor saat digunakan pada saat starter sepeda motor.Berikut adalah bentuk grafik pengosongan baterai dan super kapasitor selama 1800 detik saat starter sepeda motor dengan beban arus konstan sebesar 6 A.

(23)

Gambar 4.8 Tampilan Besar Tegangan Saat Pengosongan Baterai dan Super Kapasitor Pada Scope

Dari bentuk grafik pengosongan pada scope (Gambar 4.8) terlihat bahwa tegangan super kapasitor lebih besar dari 12 volt bertahan selama 1000 detik dengan arus pengosongan 6 A, sehingga super kapasitor hanya mampu menggantikan baterai selama 1000 detikjika digunakan sebagai sumber arus pada starter sepeda motor. Hal ini menunjukkan bahwa super kapasitor NessCapp 1600 F yang tersusun seri sebanyak 6 dapat digunakan sebagai pengganti baterai sepeda motor walaupun waktu bertahan masih lebih cepat jika dibandingkan dengan baterai.

(24)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah memperoleh hasil penelitian dan pembahasan, penulis menarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada pengukuran parameter internal baterai sepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5Ah dengan arus pengisian 6 A dan arus pengosongan 6 Adiketahui tahanan Ri1 sebesar 4,11 mΩ, Rd sebesar 3,3 Ω, dan Rl sebesar 1.289 Ω serta

besar kapasitansi Ci1sebesar, Cdsebesar 393,65 F, danCl sebesar 16,469 F.

2. Dengan melihat hasil pengukuran parameter internal bateraisepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5Ah dan parameter internal super kapasitor NessCap 1600F dan grafik pengosongannya, baterai jenis lead-acid 12 volt, 6.5Ah memungkinkan dapat digantikan fungsinya dengan menggunakan super kapasitor NessCap 1600F yang dihubung seri sebanyak enam selama 1000 detik dengan arus pengosongan 6 A saat starter sepeda motor.

3. Besar nilai parameter internal baterai sepeda motor dengan parameter internal baterai menunjukkan karakteristik pengisian dan pengosongan muatannya. 4. Dengan menserikan super kapasitor akan mengubah nilai parameter internalnya

yang dapat dihitung menggunakan faktor koreksi dari super kapasitor yang digunakan.

5.2 Saran

Untuk tujuan pengembangan dari Tugas Akhir ini, kepada peneliti yang berniat melanjutkan penelitian, penulis memberikan saran sebagai berikut:

1. Menggunakan super kapasitor yang berbeda sebagai pengganti baterai sepeda motor.

2. Meneliti baterai yang berbeda dengan tegangan yang lebih besar dari baterai sepeda motor.