Baterai merupakan sumber energi yang bersumber dari campuran bahan kimia. Teknologi baterai pada era sekarang sangat berkembang pesat untuk memenuhi kebutuhan teknologi energi terbarukan. Sebagaimana kita ketahui bahwa fungsi baterai adalah untuk menyimpan suatu energi dalam jumlah yang kecil ataupun besar. Energi yang dialirkan dari baterai adalah listrik direct current dimana baterai selalu memberikan arus secara konstan atau tetap sesuai dengan kebutuhan beban.
Untuk diterapkan kendaraan listrik, banyak faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan baterai dan disesuaikan dengan kebutuhan agar baterai yang digunakan tidak berlebihan. Dimulai dari dimensi, berat baterai, dan daya tahan baterai. Jenis baterai yang tersedia di pasaran biasanya memiliki bentuk silinder, pouch, atau kotak. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 1. Jenis-Jenis Bentuk Baterai (Kiri) Pouch (Tengah) Silinder (Kanan) Kotak
Dalam datasheet dari jenis baterai, biasanya terdapat berbagai jenis informasi yang sangat diperlukan dalam menentukan jenis baterai yang akan dipakai. Mulai dari kapasitas baterai, tegangan nominal, discharge current, life cycle, hingga dimensi yang dimiliki baterai. Informasi yang diberikan tersebut membantu seorang engineer untuk merancang dan melakukan perhitungan energi yang akan terpakai pada kendaraan listrik yang ingin dibuat, apakah ingin menggunakan tegangan 48 volt hingga 300 volt, atau memakai kapasitas yang lebih besar. Tergantung seorang engineer dalam melakukan perhitungan dan baterai tersebut digunakan untuk mengangkut beban seberapa besar.
Sebagai contoh, dalam artikel ini diambil tipe baterai dari A123 AMP20M1HD-A dimana tegangan nominal dari tipe baterai ini sebesar 3.3 volt dengan tegangan full dari baterai sebesar 3.7 volt dan kapasitas baterai untuk 1 cell baterai sebesar 20 Ah. Perlu diingat, tegangan sangat berpengaruh kepada putaran RPM pada motor listrik. Sedangkan kapasitas baterai (Ah) berpengaruh terhadap lamanya kendaraan listrik tersebut untuk dapat digunakan atau lifetime untuk sekali pemakaian. Datasheet dari tipe baterai dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 2. Datasheet Baterai A123 Pouch
Faktor lain yang dapat diperhatikan adalah discharge current. Ya, untuk melihat discharge current ini kita dapat mulai menentukan, apakah rancangan kendaraan listrik kita membutuhkan energi yang besar sehingga putaran motor listrik yang dihasilkan saat awal starting kendaraan mendapatkan akselerasi yang besar. Akselerasi besar biasanya digunakan untuk merancang kendaraan listrik untuk mencari kecepatan yang besar, dengan dimensi yang tidak besar, dan berat yang standard. Atau kita ingin merancang kendaraan listrik untuk konvensional, dengan berarti tidak mempermasalahkan dimensi dan berat dari baterai. Tetapi memperhatikan lama pemakaian dari kendaraan listrik.
“Perlu dicatat, lama pemakaian kendaraan listrik berbanding lurus dengan beban yang diangkat dari baterai. Dengan perhitungan rumus sederhana”
Dari rumus tersebut bila kita mempunyai baterai box dengan kapasitas baterai sebesar 40 Ah dan beban atau motor listrik yang digerakkan memiliki arus continous pemakaian sebesar 100A. Maka didapat sebesar 0.4 hour. Bila dibulatkan dalam satuan menit sebesar kurang lebih 24 menit.
Discharge current merupakan sebarapa besar baterai dapat mengeluarkan arus dalam satuan C, dalam datasheet biasa tertulis 5C hingga 20C. Berarti, bila kapasitas baterai tersebut 20Ah dengan nilai discharge baterai sebesar 5C maka: 20Ah x 5C = 100 Ampere maksimal baterai dapat mengeluarkan arus untuk 1 cell baterai.
Dan seorang engineer untuk merancang kendaraan listrik, pasti menggunakan safety factor untuk mejaga kesehatan baterai. Bila kendaraan listrik yang ingin kita rancang memiliki beban sebesar 10 KW. Dengan menggunakan tipe baterai A, dengan mempertimbangkan safety factor baterai tersebut dapat merancang 50V 40Ah, dengan safety factor dari baterai kurang dari 50% dari besarnya discharge current.
Perlu diingat, besarnya arus beban dari motor listrik tidaklah selalu konstan, seperti terus menerus mengeluarkan arus sebesar 100 Ampere, tetapi besarnya arus beban dari motor listrik tergantung dari user atau pengguna dari kendaraan listrik tersebut. Bila digunakan dalam kondisi santai dengan kecepatan kurang dari 40 Km/h, Bisa jadi beban arus yang dikeluarkan motor listrik hanya 20-40 Ampere. Pemakaian kendaraan motor listrik dengan santai atau dengan tidak kebut kebutan menjadi factor penting dalam lifetime dari kendaraan listrik tersebut.
Gambar 3. Desain 3D Baterai Container Pada Kendaraan Listrik
Desain gambar 3 diatas menunjukkan rancangan baterai A123 AMP20M1HD-A pada mobil formula electric milik ITS yang dinamakan “Carstenz” dengan jumlah sebanyak 64 cell baterai yang tersusun 32 series dan 2 paralel.
Jumlah baterai dalam pembuatan kendaraan listrik, tergantung dari engineer yang merancang. Dalam mobil listrik kampus ITS yang dikenal dengan mobil EZZY ITS, tersusun atas 92 cell baterai dengan jenis baterai yang digunakan tipe pouch kotak, jenis baterai dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 4. Mobil Ezzy ITS (sumber: otosia.com)
Perlu digaris bawahi, kendaraan listrik di Indonesia masih belum populer seperti kendaraan Tesla yang sudah sangat booming eksistensinya. Dari pengalaman saya sebagai penulis untuk mengetahui jenis mobil tesla bagaimana mereka dalam pemilihan baterai, kurang lebih sama. Tetapi jenis baterai yang digunakan berbeda, karena Tesla menggunakan jenis baterai NCR18650 yang memiliki kapasitas per cell 3.4 Ah dan tegangan nominal 3.7V dan full charge sebesar 4.2V berbentuk silinder.
Jadi, bila ada seorang engineer Indonesia ingin membuat suatu kendaraan listrik menyerupai Tesla, dari segi baterai dapat mengikuti pemilihan baterai seperti Tesla, yaitu NCR18650 dengan spesifikasi yang telah disebutkan di atas.
Perlu dicatat pemilihan jenis baterai akan sangat berpengaruh dalam dimensi kendaraan listrik yang akan dibuat dan bobot kendaraan listriknya nanti.
Demikian penjelasan tentang bagaimana cara memilih baterai untuk kendaraan listrik, selanjutnya kita akan membahas bagaimana tahapan dalam membuat kendaraan listrik. Beberapa sumber hasil tulisan berdasarkan pengalaman dan pengetahuan pribadi dari penulis dari berbagai sumber. Referensi akan disertakan. Terimakasih
Referensi:
[1] A123 System. 2011. Datasheet A123 AMP20M1HD-A. http://liionbms.com/pdf/a123/AMP20M1HD-A.pdf Pada Tanggal 8 Januari 2019
[2] A123 Energy. 2014. Battery Pack Design, Validation, and Assembly Guide Using A123 System. https://formula-hybrid.org/wp-content/uploads/A123_AMP20_battery_Design_guide.pdf Pada tanggal 8 Januari 2019
[3] ITS Formula Electric. 2018. Exploded View Carstenz ITS. https://www.youtube.com/watch?v=llIXByDTls0 Pada tanggal 8 januari 2019
ITS Formula Electric