Lokasinya ditunjukan pada gambar ini

Kelima saklar ini mengendalikan kontaktor untuk pemadam api dan juga kedua kontaktor baterainya (Rechargable Energy Storage System/RESS atau Auxiliary Battery). Dan pada artikel ini saya membahas desain rangkaian listrik yang cocok digunakan.

* Diharapkan para pembaca telah memahami cara kerja gerbang logika

Skema saklar kendalinya

Skemanya telah disediakan oleh aturan teknis FIA Formula E seperti gambar dibawah. Gambar tersebut memberikan skema pengendalikan switch/kontaktor pemadam kebakaran dan baterainya mobil. Melalui prinsip kerjanya, hampir mirip dengan Shutdown System pada mobil Formula Student, namun sedikit berbeda.

Diagram diatas menggunakan tiga buah gerbang logika yakni, NAND, AND dan OR. Namun saya yakin, elektrik formula e tidak menggunakan ic gerbang logika untuk membuatnya. Oleh karena itu, kami membuat dua desain serta penjelasannya dibawah ini.

Desain Menggunakan IC Gerbang Logika

Gambar diatas merpresentasikan sistem skalar formula e jika menggunakan ic gerbang logika. Cara ini mudah, tapi sayangnya tidak cukup aman.

Hal tersebut dikarenakan desainnya membuat mobil tidak pada kondisi mati seutuhnya akibat baterai yang terus menyuplai daya ke tiga ic gerbang logika (NAND,AND dan OR). Hal ini cukup mengerikan jika terjadi kesalahan pada ic tersebut.

Kasus terburuk yang mungkin terjadi adalah jika ada terhubung singkat pada ic. Hal ini berakibat malfungsi pada kontaktor baterai yang bertegangan tinggi atau kontaktor pemadam, dan ini cukup ribet mencari kesalahannya.

Dengan alasan diatas desain menggunakan gerbang logika bukanlah desain yang aman sehingga lanjut ke desain yang kedua.

Desain Menggunakan Alternatif Gerbang Logika

Sesuai dengan namanya, pada desain ini kita harus menggunakan alternatif gerbang logika NAND, AND, dan OR. ketiga gerbang logika ini bisa digantikan oleh beberapa saklar atau relay seperti gambar dibawah ini

Dengan ketiga alternatif diatas, kita tidak perlu memberikan daya pada gerbang logikanya. Karena memang langsung dengan input secara mekanik tanpai listrik. Dengan alternatif tersebut, saya mendesain sistem elektrik kedua seperti dibawah ini

Mengganti gerbang logikanya dengan alternatifnya. Ditambah delay capacitor untuk mengantisipasi kehilangan daya membuat desain kedua ini lebih sederhana. Setidaknya lebih sederhana dari yang pertama.

Dengan rangkaian ini, mobil bisa dipastikan dikondisikan mati seutuhnya tanpa trigger secara mekanis dari saklar-saklarnya. Hal ini menjadi keunggulan dari desain yang pertama.

Dan jika ada kesalahan pada desain kedua ini, hal tersebut lebih mudah dideteksi karena kesederhanaan rangkaiannya. Hal ini membuat saya lebih menyukai desain ini.

Tapi …

Sebenarnya ada banyak cara untuk mendesain skema saklar pada mobil formula e. Dan saya hanya bisa memberikan dua buah desain serta analisa sederhananya. Sayangnya desain ini tidak dilanjutkan ke percobaan dan pengujian pada prosesnya.

Setidaknya pada artikel ini, kita belajar menganalisa desain elektrik lebih dalam. Dan semoga artikel ini bermanfaat :).

The post Mengendalikan Fire Extinguisher dan baterai mobil Formula E appeared first on Colekmes.

Sebelum mereview peningkatannya, mari lihat gambar desain sebelumnya.

Selanjutnya tampilan terakhir dari yang telah didesain.

Desain ini belum lengkap seutuhnya karena belum membuat lubang untuk pemasangan ke Chassis, serta kabel-kabel kecil untuk pengkabelan didalam akumulator. Desain ini juga belum membuat tempat untuk indikator akumulator yang merupakan bagian penting.

Galeri diatas telah menunjukan rangkaian baterai seluruhnya. Untuk desain sectionnya ditunjukan pada slider dibawah ini.

Sementara desain baru desain baterai yang bisa diperbarui. Selanjutnya akan mendesain kotak untuk kontroller motornya. Semoga tetap istiqomah mengikuti konten ini serta membuat desainnya yang lebih baik.

The post Progress TIMBACOK #3 : Akumulator Lebih Padat appeared first on Colekmes.

*Perhatian sebelum membaca, Artikel ini ditulis dengan menganggap pembaca telah memahami rule FSAE EV 2020.

Baterai

Kita akan membahas tentang perkembangan baterai terlebih dahulu. Karena kita bertujuan untuk mengikuti SFJ2020, kita harus mengikuti aturan dari FSAE pada subbab EV.4 Tractive System – Energy Storage. Namun kita akan mereview kembali pekerjaan sebelumnya yang ditunjukan pada gambar dibawah ini.

Desain baterai tersebut sudah ditempati oleh komponen yang digunakan. Namun desain tersebut sangat tidak realistis mengingat akan ada kabel dengan diameter besar untuk arus yang besar seperti gambar dibawah ini.

Dengan gambar diatas, sangat sulit merangkai kabel dengan diameter yang lebar pada jarak maintanance plug yang terlalu berdekatan seperti yang dilingkari pada gambar diatas. Sehingga langkah untuk mendesain ulang baterai diambil. Sebelum pada konfigurasi baterai yang baru, kita awali dengan desain section-nya.

Pada gambar diatas, section telah lengkap mulai dari kabel sensornya, busbar, lapisan dalam dengan kertas Nomax, sampai lapisan luarnya yang direncanakan menggunakan plat alumunium tipis. Selain itu, diatas section ditutup dengan plat nylon tebal sehingga meninggalkan pole pada section-nya.

Setelah selesai dengan section-nya, selanjutnya kita akan merangkai beberapa section tersebut seperti gambar dibawah ini

Desain baterai TIMBACOK yang terbaru perlu menambah lebar untuk area Electronics control-nya. Hal ini dikarenakan diatas beberapa section tersebut, akan ada kabel arus tinggi yang menyilang sehingga perlu dialihkan posisinya.

Kontroler Motor

Penulis sangat merasa bodoh sekali sampai ditemukannya desain Motor Controller open source yang telah jadi dibuat PALTATech. Sebelumnya, kita sampai mencari IGBT dan drivernya yang sesuai. Dan bahkan telah sampai membuat desain 3d IGBT-nya sampai drivernya yang gak sesuai. Penampakan desain motor controller tersebut seperti dibawah ini

Dengan progres motor kontroller telah sampai pada gambar diatas, selanjutnya kita perlu melengkapi komponen pendukungnya saja. Komponen pendukung meliputi Kapasitor tegangan tinggi pada setiap pole IGBT, Konektor HV, Konektor LV (Kontrol, supply, dan sensor), konektor output, serta cooling systemnya dan housing pada kontrollernya.

Untuk lebih lengkap perihal motor kontrolernya, bisa cek di repository-nya PALTATech disini

Dengan progres sampai ini, kita belum membuat komponen dasar dari mobil listrik yakni baterai, dan motor kontrollernya. Namun dengan kemudahan serta beberapa informasi yang tersedia, semoga dapat diselesaikan :). Untuk koreksi serta sarannya, bisa tulis di komen, atau email ke miminnya@colekmes.com

The post Progres Timbacok #2 appeared first on Colekmes.

*Kapasitas menurut Persentasi Review Williams AE
**Berdasarkan perhitungan kasar dari Tegangan dan Daya maksimumnya

Diluar Baterai

Mari kita awali dengan membedah tampilan luar Baterainya.

Tampak luar yang bisa kita ambil dan jelaskan hanya seperti yang diatas. Dan tentu konektor tersebut merupakan buatan dari pabrikan ternama. Hasil pencarian tentang komponen tersebut bisa dilihat pada tabel dibawah ini

Didalam Baterai

Selanjutnya akan membongkar dalaman baterai nya. Namun Sebelum kedalam, mari kita lihat gambar didalam baterai secara utuh, dan blok yang sementara diketahui.

Dan gambar dibawah, hasil review barang yang ada didalamnya.

*IMD merupakan singkatan dari Insulation Monitoring Device

Sementara terdapat 8 komponen yang bisa dikenali, namun terdapat komponen yang harus tersedia yakni, Precharge relay dan Precharge resistor sesuai dengan aturan RESS(Rechargable Energy Storage Systems) Formula E pada FIA. Kedua barang tersebut tidak terdeteksi dari perspektif gambar seperti diatas. Dan juga tidak terlihat sensor temperatur yang biasanya berupa thermistor. Serta sisanya yang terlihat, penulis belum bisa mencari infonya lebih lanjut. Tabel berikut ini menampilkan isi didalam baterai beserta informasi lebih lanjut

Selanjutnya, membahas tentang cell yang digunakan. Baterai yang diproduksi oleh Williams Advance Engineering (WAE) menggunakan 165 Cell bertipe pouch yang terbagi menjadi 5 modul. Jika menghitung kapasitas berdasarkan spesifikasi baterainya adalah 46Ah(asumsi total kapasitas 28kWh), atau 53Ah (asumsi total kapasitas 32kWh) dengan catatan setiap cell dipasang seri seluruhnya.

*WAE merupakan singkatan dari Williams Advance Engineering

Dan semua yang diatas merupakan perkiraan belaka, berdasarkan apa yang dilihat dan informasi seadanya. Kalau ada beberapa yang mengetahui barang lainnya, mungkin bisa komentar di post ini, atau kontak miminnya@colekmes.com 🙂

Referensi

• http://www.mouser.co.id/pdfdocs/FormulaE-BatteryReview.pdf
• https://www.mouser.com/pdfdocs/FormulaE-McLaren.pdf
• https://www.batteryuniversity.com

The post Membongkar Baterai Formula E Gen 1 appeared first on Colekmes.

Yes, cuma Williams dan McLaren yang membuat baterai untuk digunakan oleh formula E, Sejauh yang penulis ketahui. Dan kedua baterai memiliki spesifikasi baterai yang berbeda, karena digunakan pada season yang berbeda juga. 

Pembahasan baterai formula E diawali dengan buatan Williams Advance Engineering.

Formula E Gen1 Battery from Williams Advance Engineering (source:www.wae.com)

Inside formula E Gen1 Battery from Williams Advance Engineering (source:www.mouser.com)

Isi baterai tersebut meliputi :

• 165 Cell baterai lithium pouch, dibagi menjadi 5 module
• 15 CMUs untuk monitoring tegangan, temperature cell
• Cell Cooling yang tertempel pada body dan tabnya
•  Terdapat pemutus tegangan pada baterai selain kontaktor.
• Memiliki 3459 parts

Baterai ini dari Williaws AE hanya digunakan pada Formula E gen 1. Dan pada Formula E gen 1 perlu mengganti mobil pada tengah pertandingan, yang artinya baterai ini tidak mampu digunakan pada keseluruhan pertandingan. Hal ini dipengaruhi oleh kapasitas dari baterainya. Dan spesifikasi baterainya bisa dilihat dibawah ini. 

• Maksimum output 200kW , 90kW pada penggunaan daya rata-rata
• Kapasitas 28kWh
• Nominal baterai maksimal 610V
• Pendinginan tak langsung

Dan juga pada baterai tersebut, memiliki fitur keamanan meliputi

• Fitur utama keamanan BMS
  • Monitoring tegangan cell
  • Monitoring temperature cell
  • Isolation Monitoring
  • Monitoring Arus baterai
  • Monitoring sistem interlock HV
  • Power Limit De-ratings
• Memiliki datalogger internal dan akan mencatat semua baterai dan cell sepanjang hari pertandingan
• Prosedur keamanan di jalanan
• Crash testing (Pengujian Tabrakan)
• Shock Testing

Baterai Formula E Gen 2 From McLaren

(source :greencarcongress.com)

Selanjutnya pada baterai dari McLaren, memiliki informasi sedikit tentang baterai yang mereka buat (akan kita bongkar). Tapi yang pasti mereka membuat baterai dengan kapasitas 54kWh dan berat sekitar 250 kg dengan maksimum keluaran daya sebesar 250kW. Jadi, kapasitas meningkat 90% serta peningkatan 25% output daya, namun beratnya hanya meningkat 20% yang artinya energy density-nya sebesar 216Wh/kg, lebih besar dibanding baterai Gen1 yakni sebesar 140Wh/kg. Dengan kapasitas segini, mobil tidak perlu berganti ditengah pertandingan yang menjadikannya lebih menarik.

Perkembangan pada baterai di formula E diharapkan menjadikan semangat baru pada penggunaan kendaraan listrik massal untuk . Walaupun sampai saat ini belum mampu menggantikan kendaraan bahan bakar, kendaraan listrik akan tetap menjadi opsi solusi pada kendaraan mendatang.

Referensi

• http://www.mouser.co.id/pdfdocs/FormulaE-BatteryReview.pdf
• https://www.wae.com/what-we-do/case-studies/formula-e
• https://www.greencarcongress.com/2019/11/20191120-atieva.html

The post Baterainya Formula E appeared first on Colekmes.

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 (V_OC) (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.

The post Lebih dekat dengan battery appeared first on Colekmes.