Rancang Bangun Sistem Estimasi State of Charge (SoC) pada Rangkaian Baterai 20s Menggunakan Metode Coulomb Counting

DESTI APRILIANI, Prof., Ir. Sunarno, M.Eng., Ph.D., IPU ; Ir. Agus Arif, M.T.

2024 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Sistem manajemen baterai merupakan aspek krusial dalam pengembangan kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi. Estimasi State of Charge (SoC) yang akurat diperlukan untuk memaksimalkan efisiensi dan umur pakai baterai. Metode Coulomb Counting telah terbukti efektif dalam mengestimasi SoC berdasarkan aliran listrik yang masuk dan keluar dari baterai.

Penelitian ini mengusulkan rancang bangun sistem estimasi SoC untuk konfigurasi paket baterai, dimulai dengan rencana awal menggunakan 20 seri yang kemudian disesuaikan menjadi 12 seri, menggunakan metode Coulomb Counting. Sistem ini melibatkan penggunaan rangkaian voltage divider dan sensor ACS712 untuk mengakuisisi data tegangan dan arus dari setiap sel baterai. Data yang terkumpul diproses menggunakan Arduino Nano, dengan komunikasi antar master-slave menggunakan CAN (Controller Area Network) Controller. Tujuan utama adalah mencapai akurasi estimasi SoC yang tinggi dan meningkatkan efisiensi waktu dalam proses pengelolaan baterai.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem estimasi SoC yang dihasilkan akurat dan efisien, dengan nilai error pengukuran tegangan setiap sensor voltage divider dan pengukuran arus baterai 12s masing-masing kurang dari 5%. Akurasi estimasi SoC dengan metode Coulomb Counting juga mencapai nilai error total sebesar 3,13%. Efisiensi waktu sistem terbukti saat proses discharge, dengan durasi akuisisi, transmisi, dan estimasi SoC 1 kali setiap 12 sel hanya membutuhkan 43,25 menit, dibandingkan 129,15 menit untuk 3 kali setiap 4 sel.

Battery management systems are a crucial aspect in the development of electric vehicles and energy storage systems. Accurate State of Charge (SoC) estimation is required to maximize battery efficiency and lifespan. The Coulomb Counting method has been proven effective in estimating SoC based on the flow of electricity into and out of the battery.

This research proposes the design of an SoC estimation system for battery pack configurations, starting with an initial plan of using 20 series which is then adjusted to 12 series, using the Coulomb Counting method. The system involves the use of a voltage divider circuit and ACS712 sensors to acquire voltage and current data from each battery cell. The collected data is processed using an Arduino Nano, with master-slave communication using a CAN (Controller Area Network) Controller. The main objective is to achieve high SoC estimation accuracy and improve time efficiency in the battery management process.

The results show that the resulting SoC estimation system is accurate and efficient, with the error value of voltage measurement of each voltage divider sensor and 12s battery current measurement each less than 5%. The accuracy of SoC estimation with the Coulomb Counting method also reaches a total error value of 3.13%. The time efficiency of the system is evident during the discharge process, with the duration of acquisition, transmission, and SoC estimation 1 time every 12 cells only requiring 43.25 minutes, compared to 129.15 minutes for 3 times every 4 cells.

Kata Kunci : Baterai, Sistem Manajemen Baterai, State of Charge, Metode Coulomb Counting