Teknisimobil.com – Pada artikel sebelumnya, telah kami bahas sekilas pengantar untuk Baterai, Roda Gila, dan Superkapasitor, kali ini kita akan membahas parameter baterai kendaraan listrik. Artikel ini bagian pertama untuk subtema parameter baterai kendaraan listrik. Mari kita simak bersama.
[Baca juga: Beberapa konsep awal masalah kendaraan listrik.]
Semua sel baterai memiliki tegangan nominal yang memberi ‘perkiraan’ tegangan saat sel mengantarkan tenaga listrik. Sel sebuah baterai dapat dihubungkan secara seri untuk memberi tegangan keseluruhan yang dibutuhkan. Baterai traksi untuk kendaraan listrik biasanya ditentukan sebagai 6 V atau 12 V, dan besaran-besaran ini pada gilirannya dihubungkan secara seri untuk menghasilkan tegangan yang dibutuhkan. Tegangan ini akan, dalam prakteknya, berubah. Bila arus diberikan, tegangan akan turun; Saat pengisian, tegangan akan naik.
Hal ini paling baik dinyatakan dalam istilah ‘hambatan internal’ dan rangkaian ekuivalen baterai yang ditunjukkan pada di atas. Baterai diwakilkan seperti memiliki tegangan tetap $E$, namun tegangan pada terminal adalah tegangan $V$ yang berbeda, karena tegangan pada tahanan internal $R$. Dengan asumsi bahwa arus $I$ keluar dari baterai, maka dengan teori rangkaian dasar kita bisa mengatakan bahwa
$$
V=E-IR.
$$
Catatan bahwa jika arus $I$ sama dengan nol, tegangan terminal sama dengan $E$, dan sehingga $E$ sering dianggap sebagai tegangan open-circuit. Jika baterai tersebut diisi (charged), maka jelas tegangan akan meningkat sebesar$IR$ . Pada baterai-baterai kendaraan listrik hambatan internal seharusnya didesain sekecil mungkin.
Secara umum persamaan di atas memberikan prediksi yang bagus dan sesuai dengan realitas di lapangan dalam penggunaan tegangan baterai. Akan tetapi, tegangan open-circuit $E$ tidak pada kenyataannya konstan. Tegangan juga dipengaruhi oleh ‘state of charge’ dan faktor-faktor lain seperti temperatur.
Kapasitas Muatan
Muatan listrik yang sebuah baterai dapat menyuplai adalah [jelas] suatu hal yang paling krusial. Satuan SI untuk muatan listrik adalah coulomb – muatan ketika arus sebesar 1 A mengalir selama 1 detik. Akan tetapi, satuan ini terlalu kecil untuk kajian teknik. Maka digunakan amphour – 1 A mengalir selama 1 jam. Kapasitas sebuah baterai kemudian sering disebut ’10 Ah’. Ini memiliki arti bahwa baterai menyediakan 1 A untuk 10 jam, atau 2 A untuk 5 jam, atau, secara teori, 10 A untuk 1 jam. Akan tetapi dalam prakteknya, hal ini tidak sesuai dengan teori tersebut untuk hampir semua baterai yang telah dibuat.
Biasanya jika baterai dapat memberikan 1 A selama 10 jam, jika 10 A terdapat pada baterai, baterai akan bertahan kurang dari 10 jam. Kapasitas baterai besar yang digunakan dalam kendaraan listrik (‘baterai traksi’) biasanya dikutip untuk debit 5 jam. Gambar berikut menunjukkan bagaimana kapasitas terpengaruh jika muatan dilepaskan lebih cepat, atau lebih lambat. Diagram untuk baterai nominal 100 Ah. Perhatikan bahwa jika muatannya dilepas dalam 1 jam, kapasitasnya akan turun menjadi sekitar 70 Ah. Di sisi lain, jika arus ditarik lebih lambat, katakanlah 20 jam, kapasitasnya naik menjadi sekitar 110 Ah.
[Baca juga: Tips & trik masalah-masalah mobil]
Perubahan ini terjadi karena adanya reaksi lain yang tidak diinginkan di dalam sel. Efeknya paling mencolok pada baterai asam timbal, namun hal ini sesungguhnya terjadi pada semua jenis baterai. Sangat penting untuk bisa memprediksi secara akurat efek dari fenomena ini.
Kapasitas muatan mengarah ke titik notasi penting yang harus dijelaskan di sini. Kapasitas baterai dalam amphours diwakili oleh huruf C. Namun, agak membingungkan, sampai Anda terbiasa, ini juga digunakan untuk mewakili arus.
Misalkan baterai berkapasitas 42 Ah; maka dikatakan bahwa C = 42 A. Pengguna baterai berbicara tentang ‘arus keluar 2C’, atau ‘mengisi baterai pada 0.4C’. Dalam kasus ini, ini berarti ‘arus keluar 84 A’, atau ‘arus pengisian 16,8 A’.
Perluasan lebih lanjut adalah menggunakan subskrip dengan simbol C. Seperti yang kita catat di atas, kapasitas amphour baterai berbeda dengan waktu yang dibutuhkan untuk pemakaian. Dalam contoh kita, baterai 42 Ah diberi nilai untuk debit 10 jam. Dalam notasi yang lebih lengkap ini, debit arus 84 A harus ditulis sebagai 2C.
Sebagai Contoh: Ungkapkan arus 21 A dari contoh kami baterai 42 Ah dalam notasi ‘C’.
Sebagai perbandingan 42 A, 21 adalah 1/2 atau 0,5. Dengan demikian arus 21 A = 0.5C.
Cara mengekspresikan arus baterai ini sangat berguna, karena menghubungkan arus dengan ukuran baterai. Ini hampir umum digunakan dalam literatur dan spesifikasi baterai, meskipun subskrip yang berkaitan dengan waktu pengosongan dinilai sering diabaikan.
Energi Tersimpan
Tujuan baterai adalah untuk menyimpan energi. Energi yang tersimpan dalam baterai bergantung pada tegangan dan muatannya tersimpan. Satuan SI untuk energi adalah joule, tapi ini adalah satuan yang terlalu kecil yang tidak nyaman, jadi kita gunakan watthour sebagai gantinya. Ini adalah energi yang setara dengan usaha pada daya 1 W selama 1 jam. Watthour ini setara dengan 3600 J. watthour ini kompatibel dengan penggunaan amphour untuk muatan, karena menghasilkan formula sederhana;
$$
\text{Energi dalam watthours}=\text{tengangan}\times \text{amperhours}
$$
atau
$$
\text{Energi} = V\times C.
$$
Namun, persamaan ini harus digunakan dengan sangat hati-hati. Kami telah mencatat bahwa kedua tengangan baterai V dan bahkan lebih sehingga kapasitas amperehour C sangat bervariasi tergantung pada bagaimana baterai digunakan. Keduanya berkurang jika arusnya dinaikkan dan baterai cepat habis. Energi yang tersimpan adalah kuantitas yang agak bervariasi dan tereduksi jika energi dilepaskan dengan cepat. Biasanya dikutip sesuai dengan rating amphour; Artinya, jika kapasitas muatan diberikan untuk debit 5 jam, maka energi harus diberikan secara logis untuk tingkat debit ini.[]
Komentar ditutup.