Dalam realitasnya baterai tidak cuma sumber tegangan. Terdapat beberapa komponen yang terdapat baterai, sehingga baterai bukanlah sumber tegangan yang ideal (pada kenyataannya). Namun dengan kondisi tidak ideal, kita dapat mengidentifikasi beberapa komponen yang terdapat pada baterai dan spesifikasi dari baterai tersebut yang akan dijelaskan
Gambar 1: hubungan baterai dan sumber tegangan
Berdasarkan beberapa referensi, baterai li ion atau mungkin baterai lainnya memiliki model rangkaian sederhana seperti pada gambar 2, dan beberapa berbentuk model thevenin seperti gambar 3, dan 4. Jadi memang modelnya gak semurni seperti sumber tegangan ideal dan hal ini tentu menimbulkan tantangan lain seperti daya tahan baterai, kapasitas baterai, suplai arus kontinu baterai dan lainnya.
Gambar 2 : Model dinamis baterai sederhana
Gambar 3 : Model dinamis baterai Thevenin 1
Gambar 3 : Model dinamis baterai Thevenin 2
Dengan adanya tersebut kita bisa mengetahui beberapa model dinamis baterai untuk dijadikan penelitian lebih lanjut. Selain itu baterai juga memiliki parameter yang bisa dijadikan acuan sebagai model dinamis baterai seperti dibawah ini :
Parameter kondisi baterai :
- State of Charge (SOC) (%), yang merepresentasikan kapasitas baterai dalam kondisi penuh. Contohnya, SOC 100% berarti baterai kondisi penuh, sedangkan 0% berarti baterai kondisi habis
- Depth of Discharge (DOD) (%), merupakan parameter persentase kapasitas baterai yang telah discharged.
- Terminal Voltage (V), merupakan tegangan di antara terminal baterai dengan beban yang telah terhubung.
- Open-Circuit voltage (VOC) (V), tegangan terminal baterai ketika tidak ada beban yang terhubung
- Internal Resistance (ohm), merupakan resistansi pada baterai, yang bisa berubah ketika proses charging atau discharging.
Parameter spesifikasi teknis baterai :
- Nominal Voltage (V), merupakan referensi tegangan baterai, atau tegangan baterai ketika pada kondisi normal.
- Cut-Off Voltage (V), merupakan tegangan minimum baterai. pada nilai tegangan tersebut, baterai dianggap habis.
- Capacity atau Nominal Capacity (Ah), merupakan perhitungan kapasitas muatan pada baterai Atau bisa disebut kapasitas baterai. Ah tersedia ketika baterai di discharged pada arus discharge tertentu (dispesifikasikan sebagai C-rate) dari SOC 100% sampai baterai mencapai cut-off Voltage
- Energy atau Nominal energy (Wh), merupakan istilah yang hampit sama seperti Nominal Capacity, tapi pada parameter ini adalah power yang dihasilkan ketika melakukan discharging.
- Cycle Life (jumlah untuk spesifikasi DOD), adalah estimasi untuk spesifikasi kondisi charge dan discharge.
- Specific Energy (Wh/Kg), merupakan karekteristik dari kimia baterai dan kemasannya. Dan tentu ini merupakan nominal baterai per satuan massanya pada setiap jenis baterai.
- Specific Energy (W/kg), dari satuannya jelas daya maksimum baterai per satuan massa. ini mengindikasikan berat baterai yang diperlukan untuk mencapai target performa daya.
- Energy Density (Wh/L), merupakan nominal energi baterai per satuan volume.
- Power Density (W/L), merupakan maksimum daya yang tersedia per satuan volume.
- Maximum Continuous Discharge Current, merupakan arus maksimal yang bisa dicapai oleh baterai ketika melakukan discharge secara kontinu.
- Charge Voltage, merupakan tegangan baterai yang diisi ketika telah penuh.
- Float Voltage, tegangan dimana baterai dirawat setelah dicharge penuh mencapai 100% SOC.
- (Recommended) Charge Current, merupakan arus ideal yang digunakan pada proses charging
- (Maximum) Internal Resistance, sama seperti sebelumnya tapi pada resistansinya maksimal.
[Sumber : MIT Electric Vehicle Team]
Dengan parameter serta spesifikasi diatas, kita dapat merawat baterai sedemikian rupa dengan cara manual atau secara otomatis dengan menggunakan BMS (Battery Management System). Tentu pada pengaturan BMS parameter-parameter diatas sangat diperlukan untuk mengatur baterai agar dapat lebih tahan lama dan mempertahankan performanya. Dan terkadang menjadi kewajiban penggunaan BMS pada jenis baterai tertentu seperti baterai lithium atau lainnya.
Jadi memang baterai memiliki beberapa batasan tergantung dari jenis, lingkungan sekitarnya dan lainnya. Namun dengan batasan tersebut, membuat model dinamis dari baterai akan membantu pada mengoptimalkan proses penggunaan mulai dari charging, discharging, dan lainnya. Tentu model baterai tersebut akan dibahas lebih dalam pada artikel selanjutnya.
