Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780

## Prototipe Battery Management System dalam Fasilitas Operasi Perkeretaapian
Irfan Wahyu Cakra Nugraha 1*) , Santi Triwijaya 2 ,Yuwono Wiarco 3 ,Maman Rukmana 4 , Teknologi Elektro Perkeretaapian, Politeknik Perkeretaapian Indonesia Madiun 1,2,3
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung 4
*) corresponding author : wahyu.tep20202135@taruna.ppi.ac.id

## ABSTRAK
Semakin  pentingnya  baterai  yang  digunakan  dalam  kehidupan  sehari-hari  termasuk  dalam  kelistrikan  fasilitas  operasi perkeretaapian, serta untuk menjaga kualitas dan keandalan baterai, menyebabkan Battery Management System (BMS) sangat diperlukan.  BMS  dapat  digunakan  untuk  menghindari over  charge , short  circuit dan  suhu  ekstrim  pada  baterai.  Tujuan  dari perancangan  prototipe  BMS  ini  yaitu  untuk  memonitoring  nilai  SOC  dan  SOH  baterai  secara real  time .  Nilai  SOC  dihitung dengan  metode Open  Circuit  Voltage (OCV)  dan  metode Coloumb  Counting (CC).  Sedangkan  nilai  SOH  dihitung  dengan membandingkan muatan saat ini dan muatan kondisi baru. Pada prototipe BMS, sensor pembagi tegangan, sensor arus dan sensor suhu dihubungkan pada baterai. Data dari ketiga sensor tersebut akan diolah dengan Arduino dan dikirim ke software LabView. LabView akan menampilkan nilai tegangan, arus, suhu, SOC dan SOH baterai. Dari hasil pengujian menggunakan jenis baterai baru  dan  lama,  komponen  sensor  BMS  berfungsi  dengan  akurasi  yang  tinggi.  Baterai  baru  memiliki  kinerja  pengisian  dan pengosongan yang lebih baik daripada baterai lama. Baterai lama juga  memiliki suhu yang lebih panas dibandingkan dengan baterai baru. Oleh karena itu, BMS sangat diperlukan untuk menjaga kondisi baterai agar bekerja dengan baik.

## Kata Kunci: Baterai, Battery Management System, State of Charge, State of Health

## ABSTRACT
The increasing importance of the battery used in everyday life include in the railway electrical operation facility, as well as to maintain the quality and reliability of the battery, makes a Battery Management System (BMS) indispensable. BMS can be used to avoid overcharging, short circuits, and extreme temperatures on batteries. The purpose of designing this BMS prototype is to monitor the SOC and SOH values of the battery in real-time. The SOC value is calculated using the Open Circuit Voltage (OCV) method and the Columb Counting (CC) method. Meanwhile, the SOH value is calculated by comparing the current load and the new condition load. In the BMS prototype, the voltage divider sensor, current sensor, and temperature sensor are connected to the battery. Data from the three sensors will be processed by Arduino and sent to the LabView software. LabView will display the battery's voltage, current, temperature, SOC, and SOH values. From the test results using old and new batteries, the BMS sensor components function with high accuracy. New batteries have better charge and discharge performance than old batteries. Old  batteries  also  have  a  hotter  temperature  than  new  batteries.  Therefore,  BMS  is  needed  to  maintain  the  condition  of  the battery so that it works properly.
Keywords: Battery, Battery Management System, State of Charge, State of Health

## 1 PENDAHULUAN
Baterai  merupakan  sel  elektrokimia  yang  mengubah energi  kimia  menjadi  energi  listrik  [1].  Baterai memegang  peran  penting  dalam  penyimpanan  energi dalam  berbagai  macam  penerapan  [2].  Sistem kelistrikan  skala  besar  seperti  gardu  induk,  baterai memberikan  energi  listrik  untuk  peralatan  kontrol gardu induk [1]. Sedangkan pada komponen elektronik lainnya,  baterai  digunakan  sebagai  sumber  energi untuk ponsel, laptop, kamera dan perangkat medis [3]. Seiring  dengan  pentingnya  baterai,  maka  untuk menjaga kualitas dan keandalan baterai, saat ini Battery Management System (BMS) sangat diperlukan. Hal ini diperlukan  untuk  menghindari over  charge , over discharge , over current , short circuit dan suhu ekstrim
pada  baterai.  Fitur  pada  BMS  seperti  pemodelan baterai,  estimasi  status  baterai,  pengisian  daya  dan pemakaian  daya.  Dengan  adanya  BMS,  diharapkan dapat  mendeteksi  kondisi  tidak  aman  pada  baterai, melindungi  baterai  dari  kerusakan  saat  terjadi kegagalan dan memperpanjang umur baterai [4].
Beberapa permasalahan pada sistem kelistrikan karena gangguan  baterai  terjadi  pada  sektor  industri.  Salah satu  permasalahan  tersebut  yaitu  pada  tahun  2023, baterai pada UPS Stasiun Fatmawati PT. MRT Jakarta mengalami under  voltage (terukur  6  Volt),  yang seharusnya 12 Volt. Pada sistem kelistrikan PT. MRT Jakarta tersebut belum memiliki BMS. Untuk menjaga performa baterai, BMS diperlukan dengan menentukan perhitungan nilai State of Charge (SOC) dan State of
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
Health (SOH). SOC menunjukkan perhitungan energi sisa  pada  baterai  yang  dibandingkan  dengan  energi pada saat baterai ter- charge penuh [2]. Sedangkan SOH menunjukkan  kesehatan  baterai  yang  dihitung berdasarkan  perbandingan  kapasitas  pengosongan baterai  terhadap  kapasitas  baterai  baru  dalam  kondisi tertentu [5].
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk memonitoring  kondisi  baterai.  Metode Coloumb Counting (CC) digunakan untuk menghitung nilai SOC baterai, dimana jumlah muatan baterai berbanding lurus dengan  nilai  SOC  [3],  [6]. Metode  CC  akurat  untuk mengestimasi  SOC  saat charging dan discharging , tetapi  tidak  dapat  menentukan  nilai  SOC  awal. Sementara  itu,  Metode Open  Circuit  Voltage (OCV) digunakan  untuk  menghitung  SOC  awal  [7].  Adapun perhitungan SOH telah dilakukan pada baterai lithiun- ion [8] [9] [10].
Dalam  makalah  ini, Battery  Management  System (BMS)  dirancang  untuk  memonitoring  nilai  SOC  dan SOH  secara real  time .  Nilai  SOC  dihitung  dengan gabungan metode Coloumb Counting dan metode Open Circuit Voltage . Sedangkan nilai SOH dihitung dengan mempertimbangkan  dua  kondisi  jumlah  muatan baterai. Nilai SOC dan SOH ditampilkan secara visual dengan software LabView.

## 2 METODE PENELITIAN
2.1 Nomeklatur
𝐼 Arus terukur pada baterai (A) 𝑄 Muatan listrik (Coloumb) 𝑄 𝑟𝑎𝑡𝑒 Nilai maksimum kapasitas baterai (Coloumb) 𝑆𝑂𝐶 Nilai SOC saat waktu 𝑡  =  𝑛 (%) 𝑆𝑂𝐶 0 Nilai  SOC  sebelum  pengisian  atau pengosongan (%) 𝑆𝑂𝐻 Nilai SOH baterai (%) 𝑡 Waktu (detik) 𝑡 0 Waktu sebelum pengisian atau pengosongan (detik) 𝑡 𝑛
Waktu saat 𝑡  =  𝑛 (detik)
𝑉 Nilai tegangan (Volt)
2.2 Perhitungan State of Charge Baterai
State Of Charge dapat dijelaskan sebagai perbandingan antara  energi  yang  masih  tersisa  dan  kapasitas  energi penuh  yang  dapat  disimpan  dalam  baterai  [6].  Nilai SOC ini berkisar antara 0% hingga 100%. Nilai SOC 0%  menunjukkan  bahwa  energi  baterai  telah  habis, sedangkan  nilai  SOC  100%  menunjukkan  energi baterai terisi penuh [11]. Perhitungan nilai SOC adalah
salah satu hal vital dalam baterai. Akurasi nilai sensor yang akurat sangat diperlukan untuk menentukan SOC untuk  mencegah  kerusakan  sistem, over  charge dan over  discharge yang  dapat  menimbulkan  kerusakan permanen  pada  baterai.  SOC  memberikan  informasi mengenai  kondisi baterai saat ini  dan  memungkinkan pengisian dan pengosongan baterai pada tingkat yang tepat  agar  masa  pakai  baterai  dapat  ditingkatkan dengan aman [12].
Dalam  makalah  ini,  perhitungan  SOC  baterai menggunakan 2 metode yaitu:

## 2.2.1 Metode Coloumb Counting
Perhitungan  nilai  SOC  menggunakan Coulomb Counting dilakukan berdasarkan jumlah muatan listrik ( Coulomb )  yang  masuk  ke  dalam  baterai  atau  keluar dari  baterai.  Jumlah  muatan  listrik  yang  mengalir dalam suatu periode waktu (detik) akan menghasilkan nilai arus. Proses perhitungan [6] jumlah coulomb pada baterai dapat dilakukan dengan rumus integral jumlah arus yang masuk dan keluar per satuan waktu. Metode CC dapat dihitung dengan persamaan berikut [13]:
𝑆𝑂𝐶 = 𝑆𝑂𝐶 0 + ( ∫ 𝐼 𝑡𝑛 𝑡0 𝑑𝑡 𝑄 𝑟𝑎𝑡𝑒 × 100) (1)
𝑄 = 𝐼 𝑡 (2)
Dalam  penelitian  ini,  diasumsikan  efisiensi  pengisian baterai  adalah  0,99  karena  baterai  dianggap  dalam kondisi  baru  dan  tidak  terdapat losses pada  terminal kutub baterai.

## 2.2.2 Metode Open Circuit Voltage
Perhitungan  menggunakan  metode Open  Circuit Voltage ,  SOC  didasarkan  pada  nilai  tegangan open circuit atau tanpa beban.  Dalam penentuan nilai SOC pada  baterai,  metode Open  Circuit  Voltage dianggap efektif.  Namun  disisi  lain  perlu  mempertimbangkan periode  istirahat  ( rest  period )  pada  baterai.  Dari referensi [14], untuk mendapatkan nilai tegangan open circuit maka dapat dilakukan dalam rentang waktu 30 menit–2 jam.  Hubungan  linieritas  antara  SOC  baterai dan tegangan open circuit sebagai berikut [7]
𝑆𝑂𝐶 = 𝑉 𝑠𝑎𝑎𝑡 𝑖𝑛𝑖 − 𝑉 𝑚𝑖𝑛 𝑉 𝑚𝑎𝑥 − 𝑉 𝑚𝑖𝑛 × 100% (3)
Metode OCV berdasarkan tegangan open circuit pada baterai  akan  ekuivalen  dengan  nilai  SOC  ketika terputus dari beban untuk jangka waktu lebih dari dua jam.  Metode  ini  cocok  untuk  menentukan  nilai  awal atau akhir SOC baterai ketika dilakukan pengisian atau pengosongan baterai.
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
2.3 Perhitungan State of Health Baterai
Perhitungan State  of  Health (SOH)  pada  sistem manajemen baterai digunakan untuk memprediksi sisa masa pakai atau sisa siklus pengisian daya yang tersisa dari  baterai  [15].  SOH  baterai  dicirikan  dengan parameter  yang  berubah  lambat  seperti  kapasitas memudar dan peningkatan resistansi, bervariasi dengan siklus dan karenanya dipantau dalam skala waktu yang lama [5].
Nilai  SOH  dihitung  berdasarkan  pengukuran  tunggal baik  impedansi  sel  atau  konduktansi  sel.  Dengan mengakumulasi muatan yang didapat pada saat baterai dilakukan pengisian, maka didapat data muatan tersisa dari  baterai  yang  mampu  disimpan  oleh  baterai. Dibandingkan dengan muatan penuh baterai pada saat baterai baru. Baterai harus diganti jika kapasitas baterai yang  terisi  penuh  kurang  dari  80%  kapasitas  terukur baterai  berdasarkan  standar  IEEE  1188-1996.  Nilai SOH baterai dapat dihitung dengan [5].
Gambar 1. Karakteristik OCV terhadap SOC [11]

## Gambar 2. Diagram blok sistem
𝑆𝑂𝐻 = 𝑄 𝑄 𝑟𝑎𝑡𝑒 × 100% (4)

## 2.4 Diagram Blok
Prototipe,  seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar  2, terdiri dari 3 input yang berasal dari sensor tegangan, sensor arus ACS 712 dan sensor suhu LM35. Inputan
sensor diproses oleh Arduino Uno saat mendapatkankan  sinyal  input  dari  sensor.  Setelah diolah, menghasilkan sinyal output untuk mengendalikan  proses.  Secara  umum,  terdapat  dua output pada sistem ini. Pertama, output berupa proteksi pengisian daya terhadap terjadinya overcharge dengan men- de-energize relay pada Charger Baterai saat nilai tegangan sudah mencapai tegangan cut off pada sensor input.  Kedua,  output  data  untuk  tampilan  monitoring yang  dikirimkan  dengan  kabel  USB  ke  laptop. Tampilan monitoring menampilkan parameter tegangan, arus, suhu, nilai SOC dan nilai SOH baterai pada software LabView.  Tampilan  prototipe  BMS ditampilkan pada gambar 3.

## 2.5 Metode Pengujian
Pengujan  dalam  penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan baterai dengan spesifikasi pada tabel 1. Pengujian  prototipe  terdiri  dari  tiga,  yaitu  pengujian sensor, pengujian pengisian dan pengujian pengosongan. Pengujian sensor menggunakan 10 jenis beban yang berbeda untuk mengetahui tingkat akurasi tiap-tiap  sensor.  Beban  yang  digunakan  ditunjukkan pada tabel 2.
Gambar 3. Tampilan prototipe BMS
Tabel 1. Spesifikasi baterai
Parameter Keterangan Manufaktur VRLA Yuasa NP-7 12 Kapasitas 7 Ah Tegangan Nominal Baterai 12 V Jumlah Baterai 2 buah (1 baru dan 1 lama)
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780

## Tabel 2. Jenis Beban pada Pengujian Sensor
Beban Jenis Beban Konfigurasi 1 1 Lampu 5 W - 2 1 Lampu 25 W - 3 1 Lampu 25 W dan 1 Lampu 5 W Seri 4 1 Lampu 25 W dan 1 Lampu 5 W Paralel 5 1 Lampu 25 W dan 1 Lampu 25 W Seri
6 1 Lampu 25 W dan 1 Lampu 25 W
Paralel 7 1 Lampu 25 W, 1 Lampu 5 W, 1
Lampu 5W Seri 8 1 Lampu 25 W, 1 Lampu 5 W, 1 Lampu 5W Paralel 9 Fan 0,02A - 10 Fan 0,03A -
Pengujian sensor (arus, tegangan dan suhu) dilakukan dengan mengukur rata-rata tingkat akurasi sensor yang digunakan dengan dibandingkan hasil pengukuran dari alat  ukur  (multimeter  atau  termogun).  Output  dari pengujian sensor adalah akurasi yang dihitung dengan rata-rata error dari beberapa pengujian. Rata-rata error dihitung dengan [3]:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝐷𝑒𝑣𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑉𝑎𝑙𝑢𝑒 𝑀𝑒𝑎𝑠𝑢𝑟𝑒𝑑 𝑉𝑎𝑙𝑢𝑒 × 100% (5) 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = ∑𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 ∑ 𝑇𝑒𝑠𝑡𝑖𝑛𝑔 (6) 𝐴𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 (%) = 100% − (𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟) (7)

## Tabel 3. Jenis Beban pada Pengujian Pengosongan
Beban Jenis Beban Konfigurasi 11 1 Lampu 25W - 12 2 buah Lampu 25W Paralel
Pengujian  pengosongan  diawali  dengan  baterai  di- charge sampai 100%, lalu dimulai proses pengosongan hingga 0%. Jenis beban yang digunakan sesuai tabel 3. Pengujian pengosongan dilakukan dengan dua tahapan, yaitu  perhitungan  nilai  SOC  dan  perhitungan  nilai SOH.  Perhitungan  nilai  SOC  dengan  metode  CC  dan OCV  pada  pengosongan  baterai  ditunjukkan  seperti pada  gambar  4.  Sedangkan  untuk  perhitungan  SOH ditunjukkan pada gambar 5. Saat pengosongan baterai, data  yang  diambil  berupa  tegangan,  arus  dan  waktu pengosongan baterai.
Gambar  4.  Flowchart  perhitungan  SOC  saat  pengosongan baterai
Sementara  itu,  untuk  memulai  pengujian  pengisian baterai,  baterai  harus  dikosongkan  hingga  0%  agar waktu yang diperlukan baterai mencapai 100% akurat. Pengisian  baterai  hanya  menghitung  nilai  SOC. Perhitungan nilai SOC saat pengisian baterai dijelaskan pada  gambar  6.  Saat  pengisian  baterai,  data  yang diambil  berupa  tegangan,  arus  dan  waktu  pengisian baterai. Jenis beban yang digunakan sesuai tabel 3.
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
Gambar  5.  Flowchart  perhitungan  SOH  saat  pengosongan baterai

## 3 HASIL DAN DISKUSI

## 3.1 Pengujian Sensor
3.1.1 Pegujian Sensor Tegangan
Sensor  tegangan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini merupakan jenis sensor pembagi tegangan dengan dua buah  resistor.  Sensor  tegangan  berfungsi  sebagai penentu  SOC  pertama  kali  dengan  menggunakan metode  OCV . Sensor  pembagi  tegangan  dengan rentang  maksimal  yang  dapat  diatur  sesuai  dengan kebutuhan ini dipasang seri dalam rangkaian alat untuk menghitung  perubahan  SOC  berdasarkan  metode OCV . Berikut  hasil  pengujian  sensor  pembagi tegangan dibandingkan dengan alat ukur multimeter.
Gambar  6.  Flowchart  perhitungan  SOC  saat  pengisian baterai
Tabel 4. Hasil Pengujian Sensor Tegangan
Beban Hasil Sensor Tegangan (V) Hasil Pengukuran Multimeter (V) Deviation (%) Error (%) 1 2,350 2,35 0,00 0,00 2 3,400 3,40 0,00 0,00 3 8,935 8,91 0,02 0,23 4 9,452 9,44 0,01 0,10 5 9,421 9,40 0,02 0,21 6 12,53 12,42 0,11 0,88 7 12,30 12,34 0,04 0,32 8 12,30 12,34 0,04 0,32 9 12,38 12,37 0,01 0,08 10 12,40 12,42 0,02 0,16 ∑ Deviation (V) 0,27 Average Deviation (V) 0,027 ∑ Erro r (%) 2,30 Average Error (%) 0,23
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780

## Gambar 7. Grafik hasil pengujian sensor tegangan
Berdasarkan  data  dari  tabel  4  diatas,  dapat  diketahui bahwa  akurasi  sensor  tegangan  ini  adalah  100%  – 0.23% = 99,77%. Data pada tabel 4 diatas ditampilkan dalam grafik pada gambar 7 berikut.

## 3.1.2 Pengujian Sensor Arus
Sensor  arus  yang  digunakan  pada  penelitian  ini berperan sangat krusial dikarenakan metode CC yang digunakan untuk mengestimasi perubahan SOC dalam pengisian maupun pengosongan daya sangat bergantung dengan nilai arus yang terbaca pada sensor arus.  Pengujian  sensor  arus  ini  sangat  penting  untuk mendapatkan  nilai  arus  yang  akurat.  Sensor  arus ACS712 dengan rentang maksimal 5A ini dipasang seri dalam  rangkaian  untuk  menghitung  perubahan  SOC berdarskan  metode coulomb  counting. Berikut  hasil pengujian  sensor  arus  dibandingkan  dengan  alat  ukur multimeter.
Berdasarkan  data  dari  tabel  5  diatas,  dapat  diketahui bahwa akurasi sensor arus ini adalah 100% – 0,607% = 99,393%. Data pada tabel 5 diatas ditampilkan dalam grafik pada gambar 8 berikut.
Tabel 5. Hasil Pengujian Sensor Arus
Beban Hasil Sensor Arus (A) Hasil Pengukuran Multimeter (A) Deviation (%) Error (%) 1 0,559 0,56 0,10 1,70 2 0,321 0,32 0,01 0,31 3 0,097 0,07 0,20 0,28 4 0,112 0,09 0,20 0,22 5 0,050 0,09 0,40 0,44 6 0,820 0,83 0,10 0,01 7 0,308 0,31 0,10 0,32 8 0,997 1,01 0,10 0,99 9 0,549 0,55 0,10 1,80 10 1,280 1,28 0,00 0,00 ∑ Deviation (V) 1,31 Average Deviation (V) 0,131 ∑ Erro r (%) 6,07 Average Error (%) 0,607

## Gambar 8. Grafik hasil pengujian sensor arus

## Tabel 6. Hasil Pengujian Sensor Suhu
Beban Hasil Sensor Suhu ( 0 C) Hasil Pengukuran Thermogun ( 0 C) Deviation (%) Error (%) 1 34,6 34,9 0,3 0,85 2 34,5 34,7 0,2 0,57 3 37,1 37,2 0,1 0,26 4 31,1 31,2 0,1 0,32 5 32,6 32,3 0,3 0,92 6 33,3 33,1 0,2 0,60 7 32,3 32,5 0,2 0,61 8 29,7 29,7 0,0 0,00 9 30,1 30,0 0,1 0,33 10 34,3 34,9 0,6 1,71 ∑ Deviation (V) 2,10 Average Deviation (V) 0,21 ∑ Erro r (%) 6,17 Average Error (%) 0,617 3.1.3 Pengujian Sensor Suhu Pengujian sensor suhu dilakukan dengan membandingkan tingkat akurasi sensor LM35 dengan thermogun . Sensor suhu untuk mengetahui suhu pada baterai  tersebut  agar  tetap  sesuai  batas  toleransi  pada spesifikasi  baterai.  Suhu  yang  sesuai  dapat  membuat baterai lebih awet dan daya yang disalurkan maksimal. Berikut  hasil  pengujian  sensor  suhu  dengan  alat  ukur thermogun .
Berdasarkan  data  dari  tabel  6  diatas,  dapat  diketahui bahwa akurasi sensor suhu ini adalah 100% – 0,617% = 99,383%. Data pada tabel 6 diatas ditampilkan dalam grafik pada gambar 9 berikut.

## 3.2 Pengujian Pengosongan Baterai
Pengujian  pengosongan  baterai  dilakukan  untuk mengetahui perubahan tegangan, arus, suhu, nilai SOC dan  nilai  SOH  baterai.  Karena  menggunakan  2  jenis baterai yang baru dan lama, akan diketahui perbedaan hasil  pengujian  terhadap  2  jenis  baterai  tersebut. Baterai di- charge hingga mencapai tegangan maksimal charging sebesar ± 13 Volt. Baterai dipasang ke BMS sesuai beban pada tabel 3. Setiap 5% terjadi perubahan
0 2 4 6 8 10 12 14 Beban 1 Beban 2 Beban 3 Beban 4 Beban 5 Beban 6 Beban 7 Beban 8 Beban 9 Beban 10 TE G AN G AN T ERU KUR (V OLT ) Sensor Multimeter 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Beban 1 Beban 2 Beban 3 Beban 4 Beban 5 Beban 6 Beban 7 Beban 8 Beban 9 Beban 10 ARU S TE RU KUR (AM PE RE ) Sensor Multimeter
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
nilai  SOC,  parameter  seperti  tegangan, arus  dan  suhu akan tercatat.
Gambar 9. Grafik hasil pengujian sensor suhu
Gambar 10. Grafik SOC terhadap waktu pengosongan baterai dengan beban 11

## 3.2.1 Pengosongan Baterai dengan Beban 11
Pengujian  pengosongan  dengan  beban  11  (1  buah lampu  12V  25W)  terdiri  dari  dua  pengujian,  yaitu pengujian  SOC  dan  pengujian  SOH.  Hasil  pengujian SOC saat pengosongan baterai tertampil pada gambar 10 dan 11. Gambar 10 menunjukkan grafik hubungan nilai  SOC  terhadap  waktu  pengosongan,  sedangkan gambar  11  menunjukkan  grafik  hubungan  nilai  SOC terhadap suhu baterai.
Dari  gambar  10,  dapat  diketahui  bahwa  dengan  nilai SOC  yang  sama,  baterai  lama  memiliki  waktu pengosongan  yang  lebih  cepat  dibandingkan  dengan baterai  baru.  Hal  ini  karena  arus  dan  tegangan  pada baterai lama lebih rendah dibandingkan dengan baterai baru.  Sedangkan  pada  gambar  11,  dengan  nilai  SOC yang  sama,  baterai  lama  relatif  memiliki  suhu  yang lebih tinggi daripada baterai baru.
Sementara  itu,  data  pengujian  SOH  berupa  waktu pengosongan  dan  arus  untuk  mencapai  0%  kapasitas baterai. Pengujian dilakukan 3 kali setiap kondisi untuk
mendapatkan  data  yang  valid.  Nilai  SOH  dapat diketahui  jika  memiliki  data  waktu  pengosongan  dan arus  yang  dibutuhkan  untuk  mengosongkan  baterai. Hal  ini  menyebabkan  nilai  waktu  dan  arus  sangat penting  untuk  menentukan  jumlah    muatan    didalam baterai.    Hasil pengujian
Gambar 11. Grafik SOC terhadap suhu baterai saat pengosongan dengan beban 11
Tabel  7.  Hasil  Pengujian  SOH  pada  pengosongan baterai baru dengan beban 11
Waktu Pengosongan (jam) Arus (A) Mutatan (C) SOH (%) 12,0 0,511 6,132 87,6 11,9 0,508 6,045 86,3 11,7 0,504 5,896 84,2
Tabel  8.  Hasil  Pengujian  SOH  pada  pengosongan baterai lama dengan beban 11
Waktu Pengosongan (jam) Arus (A) Mutatan (C) SOH (%) 10,56 0,486 5,135 73,36 10,49 0,478 5,014 71,60 10,37 0,471 4,884 69,70
SOH  saat  pengosongan  baterai  dengan  beban  11 tertampil pada tabel 7 dan 8.
Dari  tabel  7  dan  8,  dapat  diketahui  bahwa  nilai  SOH baterai lama lebih rendah dibandingkan dengan baterai baru. Hal tersebut karena baterai lama memiliki jumlah kapasitas  muatan  yang  lebih  rendah  daripada  baterai baru.

## 3.2.2 Pengosongan Baterai dengan Beban 12
Hasil pengujian pengosongan baterai dengan beban 12 (2  buah  lampu  12V  25W  tersusun  paralel)  tertampil pada  gambar  12  dan  13.  Gambar  12  menunjukkan grafik hubungan nilai SOC terhadap waktu pengosongan,  sedangkan  gambar  13  menunjukkan grafik hubungan nilai SOC terhadap suhu baterai.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 Beban 1 Beban 2 Beban 3 Beban 4 Beban 5 Beban 6 Beban 7 Beban 8 Beban 9 Beban 10 SUH U TE RU KUR (C ELC IUS) Sensor Thermogun 0 50 100 150 200 250 300 350 400 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Baterai Baru Baterai Lama 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Su h u b at er ai (C el ci u s) SOC (%) Baterai Baru Baterai Lama
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
Gambar 12. Grafik SOC terhadap waktu pengosongan baterai dengan beban 12
Gambar 13. Grafik SOC terhadap suhu baterai saat pengosongan dengan beban 12
Dari  gambar  12,  dapat  diketahui  bahwa  dengan  nilai SOC  yang  sama,  baterai  lama  memiliki  waktu pengosongan  yang  lebih  cepat  dibandingkan  dengan baterai  baru.  Hal  ini  karena  arus  dan  tegangan  pada baterai lama lebih rendah dibandingkan dengan baterai baru.  Sedangkan  pada  gambar  13,  dengan  nilai  SOC yang  sama,  baterai  lama  relatif  memiliki  suhu  yang lebih tinggi daripada baterai baru.
Sementara itu, hasil pengujian SOH saat pengosongan baterai dengan beban 12 tertampil pada tabel 9 dan 10.
Dari tabel 9 dan 10, dapat diketahui bahwa nilai SOH baterai lama lebih rendah dibandingkan dengan baterai baru. Hal tersebut karena baterai lama memiliki jumlah kapasitas  muatan  yang  lebih  rendah  daripada  baterai baru.
Tabel 9. Hasil Pengujian SOH pada pengisian baterai baru dengan beban 12
Waktu Pengosongan (jam) Arus (A) Mutatan (C) SOH (%) 5,89 1,024 6,04 86,2 5,80 1,017 5,90 84,2 5,77 1,014 5,85 83,5
Tabel 10. Hasil Pengujian SOH pada pengisian baterai lama dengan beban 12
Waktu Pengosongan (jam) Arus (A) Mutatan (C) SOH (%) 5,45 0,952 5,18 74,0 5,38 0,944 5,07 72,4 5,40 0,946 5,10 72,8

## 3.3 Pengujian Pengisian Baterai
Dalam penelitian ini pengisian adalah parameter yang penting  untuk  diamati.  Dengan  Pengujian  pengisian akan diketahui karakteristik perubahan tegangan, arus, dan  SOC.  Selain  itu  akan  dibandingkan  bagaimana perbedaan antara baterai baru dan baterai lama dalam satu waktu.
Sebelum dilakukan uji pengisian, baterai dikosongkan mencapai  SOC  0%  kemudian  pengisian  dilakukan dengan  menggunakan power  supply. Inisial  SOC pertama otomatis dengan metode Open Circuit Voltage kemudian  perubahan  nilai  SOC  saat  pengisian dilakukan dengan metode Coulomb Counting .

## 3.3.1 Pengisian Baterai dengan Beban 11
Hasil pengujian pengisian baterai dengan beban 11 (1 buah lampu 12V 25W) tertampil pada gambar 14 dan 15.  Gambar  14  menunjukkan  grafik  hubungan  nilai SOC terhadap waktu pengisian, sedangkan gambar 15 menunjukkan  grafik  hubungan  nilai  SOC  terhadap suhu baterai.
Gambar 14. Grafik SOC terhadap waktu pengisian baterai dengan beban 11
Dari  gambar  14,  dapat  diketahui  bahwa  dengan  nilai  SOC yang  sama,  baterai  lama  memiliki  waktu  pengisian  yang lebih lama dibandingkan dengan baterai baru. Hal ini karena arus  dan  tegangan  pada  baterai  lama  lebih  rendah dibandingkan dengan baterai baru. Sedangkan pada gambar 15,  dengan  nilai  SOC  yang  sama,  baterai  lama  relatif memiliki suhu yang lebih tinggi daripada baterai baru.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 W akt u p e n gos on ga n ( m e n it ) SOC (%) Baterai Baru Baterai Lama 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Su h u b at er ai (C el ci u s) SOC (%) Baterai Baru Baterai Lama 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 W akt u p e n gi si an ( m e n it ) SOC (%) Baterai Baru
Baterai Lama
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
Gambar 15. Grafik SOC terhadap suhu baterai saat pengisian dengan beban 11

## 3.3.2 Pengisian Baterai dengan Beban 12
Hasil pengujian pengisian baterai dengan beban 12 (2 buah lampu 12V 25W tersusun paralel) tertampil pada gambar  16  dan  17.  Gambar  17  menunjukkan  grafik hubungan  nilai  SOC  terhadap  waktu  pengisian, sedangkan  gambar  17  menunjukkan  grafik  hubungan nilai SOC terhadap suhu baterai.
Gambar 16. Grafik SOC terhadap waktu pengisian baterai dengan beban 12
Gambar 17. Grafik SOC terhadap suhu baterai saat pengisian dengan beban 12
Dari  gambar  16,  dapat  diketahui  bahwa  dengan  nilai SOC  yang  sama,  baterai  lama  memiliki  waktu pengisian yang lebih lama dibandingkan dengan baterai baru.  Hal  ini  karena  arus  dan  tegangan  pada  baterai lama  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  baterai  baru. Sedangkan  pada  gambar  17,  dengan  nilai  SOC  yang
sama,  baterai  lama  relatif  memiliki  suhu  yang  lebih tinggi daripada baterai baru.
Selanjutnya,  hasil  pengujian  sensor,  pengisian  dan pengosongan  ditampilkan  pada  LabView.  Pada LabView,  pengukuran  sensor  tegangan,  arus,  suhu ditampilkan  secara  numerik.  Nilai  suhu  yang  terukur juga ditampilkan secara visual disertai dengan range 0 sampai 100 0 C. Nilai SOC dengan OCV dan CC yang telah dihitung pada diagram blok LabView ditampilkan secara numerik. Nilai SOC baterai ditampilkan secara visual  disertai  dengan range 0  sampai  100%.  Pada tampilan  LabView  juga  terdapat  tombol stop untuk menghentikan proses monitoring dari prototipe BMS.

## Gambar 18. Tampilan LabView

## 4 KESIMPULAN
Makalah ini mempresentasikan prototipe BMS dalam fasilitas operasi perkeretaapian yang dirancang dengan mempertimbangkan  nilai  SOC  dan  SOH.  Prototipe BMS  diiuji  berdasarkan  komponen  sensor,  kondisi pengosongan  dan  kondisi  pengisian.  Setelah  diuji, komponen  sensor  BMS  memiliki  akurasi  dengan rentang  99,383–99,770%.  Saat  kondisi  pengosongan, baterai lama memiliki waktu pengosongan yang lebih cepat dan nilai SOH yang lebih rendah daripada baterai baru.  Waktu  pengosongan  lebih  cepat  terjadi  saat baterai  dirangkai  dengan  dua  beban  tersusun  paralel. Sedangkan,  saat  kondisi  pengisian,  baterai  baru memiliki  waktu  pengisian  yang  lebih  cepat  daripada bateari lama. Waktu pengisian lebih cepat terjadi saat baterai  dirangkai  dengan  satu  beban.  Baterai  lama memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan baterai  masih  baru.  Hal  ini  menandakan  bahwa baterai    yang    telah     lama    digunakan berpengaruh terhadap  kinerja  baterai.  Sehingga,  prototipe  BMS yang  telah  dirancang  dapat  menjadi  solusi  untuk mengantisipasi kerusakan baterai akibat over-charging dan dis-charging .  Penelitian  selanjutnya  dapat
24,0 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0 30,0 31,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Su h u b at er ai (C el ci u s) SOC (%) Baterai Baru Baterai Lama 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 W akt u p e n gi si an ( m e n it ) SOC (%) Baterai Baru Baterai Lama 0 5 10 15 20 25 30 35 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Su h u b at er ai (C el ci u s)
SOC (%) Baterai Baru Baterai Lama
Jurnal Perkeretaapian Indonesia (Indonesian Railway Journal) Vol.7 No. 2 Oktober, 2023 p-ISSN 2550-1127/e-ISSN 2656-8780
dikembangkan dengan  menggunakan  jenis  sensor, baterai dan metode yang berbeda.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kepada  Komite  Beasiswa  Kelistrikan yang  telah  memberikan  dukungan  dana  untuk penelitian ini.

## REFERENSI
[1] M.  Farisha  Istiqlal  And  E.  Priatna,  “Analisa Kapasitas  Baterai  Sebagai  Sumber  DC  Pada Gardu  Induk  Tegangan  Ekstra  Tinggi  500  Kv Pt.Pln (Persero) Tasikmalaya.”
[2] R. H. Saputra, A. Mahmud, J. Marindra, M. A. Nursyeha,  D.  Kurnia,  And  A.  Fariyani, “Performance  Degradation  Evaluation  Of  A Lithium-Ion  Battery  From  Multiple  Soc
Measurements”,
doi:
10.15294/Jte.V14i2.40226.
[3] S.  Triwijaya,  A.  Pradipta,  And  Y.  Prasetyo, “Battery  Management  Optimization  Considers State  Of  Charge  Using  Coulomb  Counting Method  Pengoptimalan  Manajemen  Baterai Mempertimbangkan  Status  Pengisian  Baterai Menggunakan  Metode  Coulomb  Counting,”
Journal  Geuthee  Of  Engineering  And  Energy (JOGE) ,  Vol.  2,  No.  1,  Pp.  1–07,  2023,  Doi: 10.52626/Joge.V%Vi%I.14.
[4] V.  Karkuzhali,  P.  Rangarajan,  V.  Tamilselvi, And  P.  Kavitha,  “Analysis  Of  Battery Management  System  Issues  In  Electric Vehicles,” In Iop Conference Series: Materials
Science  And  Engineering ,  Iop  Publishing  Ltd, Dec. 2020. doi: 10.1088/1757-
899x/994/1/012013.
[5] X. Liu, J. Li, Z. Yao, Z. Wang, R. Si, And Y. Diao,  “Research  On  Battery  Soh  Estimation Algorithm  Of  Energy  Storage  Frequency Modulation  System,” Energy  Reports ,  Vol.  8, Pp. 217–223, May 2022, doi: 10.1016/J.Egyr.2021.11.015. [6] Z.  Rahmawan,  “Estimasi  State  Of  Charge (SOC)  Pada  Baterai  Lead-Acid  Dengan Menggunakan Metode Coulomb Counting Pada Pv Hybrid.”
[7] M.  Otong  And  D.  Aribowo,  “Perancangan Modular  Baterai  Lithium  Ion(Li-Ion)  Untuk Beban  Lampu  Led,” Jurnal  Ilmiah  Setrum Article  In  Press ,  Vol.  8,  No.  2,  Pp.  260–273, 2019.
[8] J.  Vetter Et  Al. ,  “Ageing  Mechanisms  In Lithium-Ion Batteries,” J Power Sources , Vol. 147,  No.  1–2,  Pp.  269–281,  Sep.  2005,  Doi: 10.1016/J.Jpowsour.2005.01.006.
[9] Y.  Zhou Et  Al. ,  “Scalable  Synthesis  Of Si/Sio2@C  Composite  From  Micro-Silica Particles  For  High  Performance  Lithium Battery  Anodes,” Powder  Technol ,  Vol.  284, Pp. 365–370, Nov. 2015, doi: 10.1016/J.Powtec.2015.07.007. [10] Y.  Zhou Et  Al. ,  “Carbon-Coated  Moo2 Dispersed  In  Three-Dimensional  Graphene Aerogel For Lithium-Ion Battery,” Electrochim Acta ,  Vol.  174,  No.  1,  Pp.  8–14,  2015,  doi: 10.1016/J.Electacta.2015.05.153.
[11] S.  L.  Wang Et  Al. ,  “An  Improved  Coulomb Counting Method Based On Dual Open-Circuit Voltage And Real-Time Evaluation Of Battery Dischargeable
Capacity Considering
Temperature And Battery Aging,” Int J Energy Res ,  Vol.  45,  No.  12,  Pp.  17609–17621,  Oct. 2021, Doi: 10.1002/Er.7042.
[12] * Bonifasius, A. Bayuprakoso, And P. Munadi, “Analisis Estimasi State Of Charge Baterai Li- Ion  Berbasis  Open  Circuit  Voltage  Dan Coulomb Counting Pada Otoped,” 2021.
[13] J.  Inovtek  And  S.  Elektro,  “Aplikasi  Battery Management  System  (BMS)  Dengan  State  Of Charge  (Soc)  Menggunakan  Metode  Modified Coulomb Counting,” Vol. 1, No. 1.
[14] S.  Mischie,  “Behavior  Of  The  Lead  Acid Battery  After  The  Rest  Period.”  [Online]. Available: Http://Www.Etc.Upt.Ro
[15] G.  Zhang Et  Al. ,  “Enhancement  In  Liberation Of  Electrode  Materials  Derived  From  Spent Lithium-Ion  Battery  By  Pyrolysis,” J  Clean Prod ,  Vol.  199,  Pp.  62–68,  Oct.  2018,  doi: 10.1016/J.Jclepro.2018.07.143.