SISTEM PENGISIAN BATERAI DENGAN METODA HYBRID
PADA MOBIL LISTRIK
BATTERY CHARGING SYSTEM WITH HYBRID METHOD
ON ELECTRIC CAR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III
Oleh : Muhammad Adiaturahman 091311049
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAK
Mobil listriksaat ini menjadi pembicaraan di dunia otomotif. Kendaraan ini
membutuhkan pengisian baterai, dan pengisian baterai memerlukan tegangan jala-jala PLN
sebagai sumber tegangan yang tentunya akan memakan waktu banyak. Pada proyek akhir
kali ini akan digunakan metode pengisian baterai metoda hybrid yaitu dengan dua sumber tegangan yang berasal dari tegangan jala-jala PLN dan tegangan dari motor generator. Tentu
dengan memikirkan juga untuk menjaga keawetan baterai dengan mengisi sesuai spesifikasi dari datasheet yaitu tegangan pengisian 13,6 -13,8Volt untuk baterai 12Volt yang digunakan pada proyek akhir ini dengan arus pengisian mencapai 10-15% dari kapasitas baterai.
Kata kunci : baterai, auto charge, manual charge, tegangan, generator
ABSTRACT
Nowadays, electric cars become a hot topic in automotive industries. This vehicle
needs to charge the battery. In charging the battery, electric cars needs PLN grid voltage as
their source voltage and it takes a lot of time. In this project, the method that is used is hybrid method which is using two voltage sources that is come from the PLN grid voltage and also the voltage from motor generator. In order to keep the durability of the battery
itself, the process of charging the battery is follow the specification from datasheet that is the charging voltage 13,6 – 13,8 Volt for 12 Volt battery that is used in this project with the
current charging reached 10-15 % of the battery capacity.
Keywords: battery, auto charge, manual charge, voltage, generator
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telahmemberikan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikanlaporan proyek akhir ini.
Laporan proyek akhir ini dibuat untuk memenuhisalah satu syarat menyelesaikan pendidikan diploma III di Program StudiTeknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung.
Penyelesaian proyek akhir ini tidak terlepas dari peranan dan bantuan dari
berbagai pihak, oleh karenanya itu penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Hari Purnama, M.Eng selaku ketua Jurusan Teknik Elektro Masita Dewi, S.T., M.T. selaku ketua Program StudiTeknik Elektronika. 2. Ibu Ervin
3. Bapak Drs. Suyanto, S.T. sebagai pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan semangat kepada penulisdalam menyelesaikan proyek akhir ini. 4. Bapak Drs. Trisno Yuwono Putro, S.T.,M.Eng sebagai pembimbing II yangtelah membimbing dan memberikan semangat kepada penulis dalammenyelesaikan proyek akhir ini. 5. Bapak Tjan Swi Hong, B.Sc., M.Sc selaku koordinator Proyek Akhiryang terus memberi semangat kepada kami agar dapat menyelesaikanProyek Akhir ini dengan baik dan tepat waktu. 6. Seluruh Staf Dosen Program Studi Teknik Elektonika yang selama initelah memberikan ilmu pengetahuan dan keterampilan kepada penulis. 7. Seluruh Staf teknisi laboratorium yang selalu sabar melayani danmembantu penulis. 8. Rekan-rekan Teknik Elektronika, khususnya angkatan 2009 kelas 3B dan angkatan 2009 pada umumnya yang selalu memberikan bantuandan dorongan kepada penulis. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis selama pembuatan proyekakhir ini. Semoga amal baiknya mendapat imbalan yang berlipat gandadari Allah SWT.
Penulis berharap semoga laporan proyek akhir ini dapat bermanfaat,khususnya bagi penulis
dan umumnya bagi pembaca.Penulis menyadari bahwa laporan yang dibuat ini masih jauh darikesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran menjadi hal yang sangatdiharapkan
penulis.
Bandung, Juni 2012
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii DAFTAR ISI....................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii ............................................................................................... x DAFTAR TABEL
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
............................................................................................... 1 1.2 Tujuan
1.3 Perumusan Masalah .......................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah................................................................................ 2 1.5 Metodologi ........................................................................................ 3 1.6 Sistematika Penulisan........................................................................ 4
BAB II DASAR TEORI 2.1 Saklar ............................................................................................... 5 2.2 Mikrokontroler ................................................................................. 5 2.2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 .................................................... 6 2.2.2 Diagram Blok ATMega 8535 ...................................................... 7 2.2.3 Arsitektur ATMega 8535 ............................................................ 9 2.3 LCD .................................................................................................. 10 2.3.1 Konfigurasi LCD ......................................................................... 11 2.4 Relay ................................................................................................. 12 2.5 Motor DC ......................................................................................... 12 2.6 Generator DC ................................................................................... 14 2.6.1 Konstruksi Generator DC ............................................................ 14 2.6.2 Prinsip Kerja Generator DC ........................................................ 15 2.6.3 Jangkar Generator DC ................................................................. 16 2.6.4 Reaksi Jangkar............................................................................. 17 2.7 Penyearah ......................................................................................... 19 2.7.1 Penyearah Setengah Gelombang ................................................. 19 2.7.2
Penyearah Gelombang Penuh ................................................... 20
2.8 Pengatur Tegangan ........................................................................... 22
2.8.1 Line regulation ............................................................................ 22
2.8.2 Load Regulation .......................................................................... 23 2.8.3 Dasar Pengatur Tegangan Seri .................................................... 24
2.8.4 Dasar Pengatur Tegangan Paralel ............................................... 25 Pengatur Tegangan IC 78 XX ..................................................... 26 2.8.5
2.9 Baterai .............................................................................................. 26 2.9.1 Baterai Lead-acid ........................................................................ 27 2.9.2 Prinsip Kerja Baterai ................................................................... 28
2.9.3 Tingkat Efisiensi ......................................................................... 29
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Tujuan Perancangan ......................................................................... 31 3.2 Langkah-Langkah Perancangan ....................................................... 31 3.3 Fungsi Alat ....................................................................................... 32 3.4 Spesifikasi Alat ................................................................................ 32 3.5 Diagram Blok Sistem ....................................................................... 33 3.6 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ...................................... 33 3.6.1 Rangkaian Switch ........................................................................ 33 3.6.2 Rangkaian Sistem Minimum ....................................................... 34 3.6.3 Rangkaian Driver LCD ............................................................... 35 3.6.4 Rangkaian Relay ......................................................................... 35 3.6.5 Rangkaian Regulator Zener 15V ................................................. 36 3.6.6 Rangkaian Pengisian Baterai untuk Auto Charge ....................... 36 3.6.7 Rangkaian Penyearah 2 Dioda .................................................... 37 3.6.8 Rangkaian Pengisian Baterai untuk Manual Charge .................. 37 3.6.9 Rangkaian Indikator baterai ........................................................ 38 3.6.10 Rangkaian Regulator 5V dan 12V ............................................ 39 3.6.11 Perancangan Rangkaian Keseluruhan ....................................... 39 3.7 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ....................................... 39 3.7.1 Diagram Alir ............................................................................... 40 3.8 Perancang Mekanik .......................................................................... 41 3.8.1 Chasing ..................................................................................... 41
3.8.2 Box Kecil ................................................................................... 41
3.8.3 Penyangga Generator ................................................................ 42
3.9 Realisasi Alat ................................................................................... 42 3.9.1 Realisasi Perangkat Keras ........................................................... 43
3.9.2 Realisai Perangkat Lunak ............................................................ 43
BAB IV PENGUIAN DAN ANALISA
4.1 Tujuan Pengujian dan Analisa ......................................................... 46 4.2 Pengujian, Analisa Rangkaian dan Komponen ............................... 46 4.2.1 Pengujian Switch ........................................................................ 46
4.2.2 Pengujian Mikrokontroler ........................................................... 47 4.2.3 Pengujian Driver LCD ................................................................ 50 4.2.4 Pengujian Relay .......................................................................... 51 4.2.5 Pengujian Motor DC ................................................................... 52 4.2.6 Pengujian Generator.................................................................... 54 4.2.7 Pengujian Rangkaian Regulator 15V .......................................... 55 4.2.8 Pengujian Rangkaian Auto Charge ............................................. 56 4.2.9 Pengujian Rangkaian Manual Charge ........................................ 58 4.2.10 Pengujian Rangkaian Indikator Baterai .................................... 59 4.3 Pengujian Sistem .............................................................................. 62 4.3.1 Pengujian Sistem Manual Charge .............................................. 62 4.3.2 Pengujian Sistem Auto Charge ................................................... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 65 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 65 5.2 Saran................................................................................................. 65 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Blok ATMega8535 ............................................................ 8 Gambar 2.2Arsitektur ATmega 8535 ................................................................... 9
Gambar 2.3Konfigurasi LCD................................................................................ 11
Gambar 2.4 Tampilan Relay ................................................................................. 12 Gambar 2.5Konstruksi Relay ................................................................................ 12
Gambar 2.6Penentuan Arah Gaya Pada Kawat Berarus Listrik Dalam Medan Magnet .................................................................................................................. 14 Gambar 2.7 Konstruksi Generator DC.................................................................. 14
Gambar 2.8 Pembangkitan Tegangan Induksi ...................................................... 15
Gambar 2.9 Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan Komutator ............................................................................................................. 16 Gambar 2.10 Jangkar Generator DC ..................................................................... 16 Gambar 2.11 Medan Eksitasi Generator DC ........................................................ 17 Gambar 2.12 Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan reaksi Jangkar (b) ....... 17 Gambar 2.13 Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b) .................................................................. 18 Gambar 2.14 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang................................... 19 Gambar 2.15Sinyal KeluaranPenyearah Setengah Gelombang ............................ 20 Gambar 2.16Rangkaian Penyearah 4dioda ........................................................... 20 Gambar 2.17 Sinyal Keluaran Penyearah Gelombang Penuh 4 dioda .................. 21 Gambar 2.18 Rangkaian Penyearah 2 dioda ......................................................... 21 Gambar 2.19 Sinyal Keluaran Penyearah Gelombang Penuh 2 Dioda ................. 22 Gambar 2.20Line Regulation ................................................................................ 23 Gambar 2.21 Load Regulation .............................................................................. 23 Gambar 2.22Diagram Blok Pengatur Tegangan Seri ........................................... 24 Gambar 2.23Rangkaian Dasar Pengatur Tegangan Seri ....................................... 25 Gambar 2.24 Diagram Blok Pengatur Tegangan Paralel ...................................... 25 Gambar 2.25 Rangkaian Dasar Regulator 78XX .................................................. 26 Gambar 2.26 Proses Pengosongan (Discharge).................................................... 28 Gambar 2.27 Proses Pengisian (Charge) .............................................................. 28 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ........................................................................ 33
Gambar 3.2 Rangkaian Switch ............................................................................. 34 Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum............................................................. 34 Gambar 3.4 Rangkaian Driver LCD ..................................................................... 35
Gambar 3.5 Rangkaian Relay ............................................................................... 36
Gambar 3.6 Rangkaian Regulator Zener 15V....................................................... 36 Gambar 3.7 Rangkaian Pengisian Baterai auto charge ........................................ 37 Gambar 3.8 Rangkaian Penyearah 2 dioda ........................................................... 37 Gambar 3.9 Rangkaian Pengisian Baterai manual charge ................................... 38
Gambar 3.10 Rangkaian Indikator Baterai ........................................................... 38
Gambar 3.11 Rangkaian Regulator 5V dan 12V .................................................. 39 Alir Status Mode ............................................................... 40 Gambar 3.12Diagram
Gambar 3.13Diagram Alir Status Baterai ............................................................. 40 Gambar 3.14 Chasing .......................................................................................... 41 Gambar 3.15 Box Kecil ......................................................................................... 41 Gambar 3.16 Penyangga Generator ...................................................................... 42 Gambar 4.1 Hasil Pengujian LCD ........................................................................ 51 Gambar 4.2Tampilan Simulator Indikator Baterai ............................................... 61
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis, Simbol, dan Contoh Bentuk Saklar ............................................ 5 Tabel 4.1 Alat dan Komponen Pengujian Switch ................................................. 47
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Switch ......................................................................... 47
Tabel 4.3 Alat dan Komponen Pengujian Mikrokontroler ................................... 48 Tabel 4.4 Pengujian Port A ................................................................................... 48
Tabel 4.5 Pengujian Port B ................................................................................... 49 Port C ................................................................................... 49 Tabel 4.6 Pengujian Tabel 4.7 Pengujian Port D ................................................................................... 49
Tabel 4.8 Alat dan Komponen Pengujian Driver LCD......................................... 50
Tabel 4.9 Alat dan Komponen Pengujian Rangkaian Relay................................. 51 Tabel 4.10 Hasil Pengujian Relay......................................................................... 52 Tabel 4.11 Alat adn Komponen Pengujian Motor DC ......................................... 53 Tabel 4.12 Data Pengujian Kecepatan Motor DC Tanpa Beban .......................... 53 Tabel 4.13 Data Pengujian Kecepatan Motor DC dengan beban Generator ........ 53 Tabel 4.14 Data Pengujian Pembebanan Arus Motor DC .................................... 54 Tabel 4.15 Alat dan Komponen Pengujian Generator .......................................... 54 Tabel 4.16 Data Pengujian 1 Generator ................................................................ 55 Tabel 4.17 Data Pengujian 2 Generator ................................................................ 55 Tabel 4.18 Alat dan Komponen Pengujian Regulator 15V .................................. 56 Tabel 4.19 Hasil Pengujian Regulator 15V .......................................................... 56 Tabel 4.20 Daftar Komponen Rangkaian Auto Charge dan alat pengujiannya .... 57 Tabel 4.21 Hasil Pengujian Rangkaian Auto Charge ........................................... 57 Tabel 4.22 Daftar Komponen Rangkaian Manual Charge dan Alat Pengujiannya ......................................................................................................... 58 Tabel 4.23 Hasil Pengujian Rangkaian Manual Charge ...................................... 59 Tabel 4.24 Daftar Komponen Rangkaian Indikator Baterai ................................. 60 Tabel 4.25 Data Hasil Pengujian Indikator Baterai .............................................. 60 Tabel 4.26 Data Indikator Baterai menggunakan Simulator ................................ 61 Tabel 4.27 Data Pengujian Lamanya Pengisian Baterai Menggunakan Sistem Pengisian Manual Charge..................................................................................... 62
Tabel 4.28 Hasil Pengujian 1 Sistem Auto Charge............................................... 63
Tabel 4.29 Hasil Pengujian 2 Sistem Auto Charge............................................... 64
DAFTAR PUSTAKA
Aji, Anugrah Krisna.2012.”Teknologi Hybrid”. [diunduh dari
http://jokojowo.blogspot.com/2012/04/berkenalan-dengan-teknologi hybrid.html.12Mei2012]
Anonim.“Konsep Dasar Penyearah Gelombang”.[diunduh dari http://elektronika
dasar.com/teori-elektronika/konsep-dasar-penyearah-gelombang-rectifier/.1Juli2012]
Anonim.”Mobil Listrik”.[diunduh darihttp://id.wikipedia.org/wiki/Mobil_listrik.30Juni2012]
Anonim.“Penyearah”.[diunduh dari http://id.wikipedia.org/wiki/Penyearah.1Juli2012] Anonim.“Teknologi Hybrid”.[diunduh dari http://www.toyota.co.id/hybrid/hybrid_technology.php.30Juni2012] Ariyanto,Bangun.2010.”Macam-macam Baterai Karakteristik dan Perawatannya”. [diunduh dari http://bangunariyanto.wordpress.com/2010/04/06/macam-macam-bateraikarakteristik-dan-perawatannya/.23Mei2012] Aslimeri.“Teknik Transmisi Tenaga Listrik”.Departemen Pendidikan Nasional.Jakarta.2008 Ikara, Sandi.“Tingkat Efisiensi”. [diunduh dari http://www.scribd.com/doc/59704713/22/II-23-8-Tingkat-Efisiensi - shandy ikara.30Juni2012] Indrawan.”Baterai”. [diunduh dari http://electricalandinstrument.blogspot.com.2Mei2012] Utomo, Ary.2010.”Voltage Regulator”.[diunduh dari http://aryutomo.wordpress.com/2010/12/10/pengatur-tegangan-voltageregulator/.1Juli2012]
