Perpustakaan Digital ITB

Seiring berkembangnya penggunaan kendaraan listrik, maka sistem penyimpanan energi juga terus meningkat dalam skala besar. Baterai Lithium-Ion adalah sistem penyimpanan energi yang paling popular dan dalam pengaplikasiannya biasanya tersusun dari rangkaian seri dan paralel untuk memenuhi kebutuhan daya. Namun, akibat parameter dari masing-masing sel baterai yang bervariasi mengakibatkan ketidaksetimbangan. Pada penelitian ini menggunakan topologi penyetimbang pack to cell dengan Logika Fuzzy untuk mengatasi masalah samar pada kurva karakteristik baterai lithium-ion dengan strategi penyetimbang yang merupakan kombinasi dari penyetimbang berbasis tegangan (PBT) dan penyetimbang berbasis kondisi muatan (PBS) untuk memanfaatkan masing-masing kelebihan dari kedua strategi penyetimbang tersebut. Penelitian yang dilakukan berbasis simulasi menggunakan perangkat lunak Simulink 2018a. Pemodelan baterai yang digunakan berdasarkan data empiris baterai NMC LG HG2 dengan kapasitas nominal 3000mAh dan tegangan nominal 3,6 Volt. Simulasi dilakukan pada 20 sel baterai disusun seri dengan penentuan Kondisi Muatan awal dibagi menjadi 3 daerah, yaitu daerah Kondisi Muatan rendah (0%-20%), Kondisi Muatan tengah (21%-80%), dan Kondisi Muatan tinggi (81%-100%). Kemudian dari masing-masing daerah ditentukan variasi Kondisi Muatan awal untuk 20 sel baterai tersebut dengan standar deviasi beda Kondisi Muatan Maksimum sel awal yang sama. Topologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah pack to cell karena jumlah saklar dan kompleksitas rangkaian yang sederhana. Pengujian dilakukan pada siklus pengisian dan pengosongan untuk PBT, PBS, dan Logika Fuzzy hingga ketidaksetimbangan mencapai beda maksimal Kondisi Muatan sebesar 2%. Berdasarkan hasil penelitian, penyetimbangan berbasis Logika Fuzzy dengan kombinasi strategi penyetimbang tegangan dan kondisi muatan lebih unggul dibanding strategi penyetimbang konvensional, dengan waktu penyetimbangan lebih cepat dibanding strategi konvensional yaitu lebih cepat 3.102 detik dibanding PBT dan 3.048 detik dibanding PBS. Pada daerah KM tengah, Logika Fuzzy lebih cepat 3.226 detik dibanding PBT dan 3.172 detik dibanding PBS. Kemudian di daerah KM tinggi, Logika Fuzzy lebih cepat 8.981 detik dibanding PBT dan 5.189 detik dibanding PBS. Jumlah pensaklaran lebih sedikit dibandingkan strategi penyetimbang konvensional, lebih sedikit 93% (daerah rendah), 89% (daerah tengah) dan 83% (daerah tinggi) apabila dibandingkan dengan penyetimbang konvensional. Penggunaan Logika Fuzzy juga dapat meningkatkan usia saklar sekitar 12,5 kali lipat di daerah rendah, 8 kali lipat untuk daerah tengah, dan 5 kali lipat pada daerah tinggi dibandingkan PBT dan PBS. Jumlah pensaklaran akan mempengaruhi kinerja saklar, terlalu banyak transisi pensaklaran akan terjadi rugi-rugi energi. Sehingga, dengan jumlah pensaklaran yang seminimal mungkin dapat meningkatakan efisiensi sistem penyetimbangan. Dengan demikian, Logika Fuzzy dapat digunakan sebagai kontrol untuk meningkatkan kinerja penyetimbang aktif dengan topologi pack to cell pada jumlah sel yang banyak.