JTEV (Jurnal Teknik E lektro dan  Vokasional) ht t p : / / e j o urna l . unp . a c .i d / i nd e x. p hp / j t ev Vol. 9 No. 1 (2023) E-ISSN: 2302-3309 P-ISSN: 2746-6086

## Analisis Hybrid Energy Storage System (HESS) dengan Pengujian Kombinasi Baterai Lithium-Ion dan Superkapasitor pada Kendaraan Listrik
Ma’arif Hasan 1* , Chairul Hudaya 2
12 Universitas Indonesia *Corresponding author, e-mail: maarif.hasan@ui.ac.id

## Abstrak
Paper  ini  bertujuan  untuk  melakukan  analisis Hybrid  Energy  Storage  System (HESS)  pada  kendaraan  listrik  melalui pengujian  kinerja hibridisasi antara  beberapa  baterai lithium-ion dengan nilai  superkapasitor  yang  variatif.  Spesifikasi baterai dan nilai superkapasitor yang digunakan mengacu pada nilai yang tersedia dipasaran dan sudah digunakan oleh para  produsen  kendaraan  listrik  di  Indonesia.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  analisis  simulasi parameter menggunakan simulink pada Matlab R2022a. Paper ini berfokus pada pengujian performansi HESS melalui parameter  ketercapaian  daya  operasi  yang  disesuaikan  dengan  daya  yang  dibutuhkan  kendaraan  listrik  untuk  dapat bekerja  optimal.  Penelitian  pada  paper  ini  menggunakan  3  spesifikasi  baterai  lithium-ion  dan  superkapasitor  yang berbeda-beda.  Sehingga hasil  dari  penelitian ini  dapat  menghasilkan hibridisasi  baterai lithium-ion  dan  superkapasitor yang  menunjukkan  unjuk  kerja  yang  baik dalam  mengantisipasi  3  (tiga) kondisi  mobilitas  dari kendaraan  listrik  yaitu kondisi  akselerasi,  stabil  dan  deselerasi.  Berdasarkan  penelitian  ini  didapatkan  bahwa  3  (tiga)  kombinasi  HESS  yang diujikan masing-masing  dapat memenuhi  besar  daya  operasi  yang  dibutuhkan  yaitu pada nilai  daya  2400  W,  2150  W dan 3500 W. Kinerja HESS juga terbukti dapat memenuhi kondisi mobilitas kendaraan listrik yang dibutuhkan.

## Kata Kunci: Baterai Lithium-Ion, superkapasitor, HESS, daya operasi, Kendaraan listrik

## Abstract
This paper aims to analyze the Hybrid Energy Storage System (HESS) on electric vehicles by testing the hybridization performance  between  several  lithium-ion  batteries  with  various  supercapacitor values.  The  battery  specifications  and supercapacitor  values  used  refer  to  the  values  available  on  the  market  and  have  been  used  by  electric  vehicle manufacturers  in  Indonesia.  The  method  used  in  this  research  is  parameter  simulation  analysis  using  simulink  on Matlab  R2022a.  This  paper  focuses  on  testing  the  performance  of  HESS  through  parameters  of  achieving  operating power  that  are  adjusted  to  the  power  required for  electric vehicles  to  work  optimally.  Research  in  this  paper  uses  3 different  specifications  of  lithium-ion  batteries  and  supercapacitors.  So  that  the  results  of  this  study  can  produce hybridization  of  lithium-ion  batteries  and  supercapacitors  which  show  good  performance  in  anticipating  3  (three) mobility  conditions  of  electric  vehicles,  namely  conditions  of  acceleration,  stability  and  deceleration.  Based  on  this research,  it  was  found  that  the  3  (three)  HESS  combinations  tested  were  each  able  to  meet  the  required  operating power, namely at a power value of 2400 W, 2150 W and 3500 W. HESS performance was also proven to be able to meet the required mobility conditions for electric vehicles.
Keywords: Lithium-Ion batteries, supercapacitors, HESS, operating power, Electric vehicles

## PENDAHULUAN
Pencemaran lingkungan akibat emisi karbondioksida (CO 2 ) menjadi salah satu isu penting dunia saat ini.  Salah  satu  sektor  yang  berkontribusi  cukup  tinggi  adalah  pada  sektor  transportasi  yang  mana menyumbang  hampir  29-32%  dan  menjadi  kedua  tertinggi  setelah  sektor  industri.  Emisi  CO 2 yang berlebihan  merupakan  penyebab  terjadinya  fenomena  Gas  Rumah  Kaca  (GRK)  yang  menyebabkan pemanasan global yang berujung pada terjadinya perubahan iklim di berbagai belahan dunia [1][2][16][17].
Isu  fenomena  GRK  khususnya  yang  berkaitan  dengan  adanya  kontribusi  besar  dari  sektor transportasi  kemudian  mendorong  seluruh  dunia  tanpa  terkecuali  Indonesia,  untuk  melakukan  berbagai upaya mulai dari hal-hal yang bersifat korektif sampai pada hal yang bersifat pencegahan. Salah satu bentuk

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
upaya  pencegahan  adalah  dengan  mengakselerasi  perkembangan  industri  kendaraan  listrik.  Hal  ini  juga didukung oleh kebutuhan minyak bumi dunia yang sejak 1,5 dekade terakhir terus meningkat baik dari sektor transportasi  maupun  sektor  lainnya,  dimana  konsumsi  minyak  global  sebesar  60%  digunakan  untuk transportasi.  Sementara  penemuan  cadangan  minyak  bumi  kian  melambat  dari  peningkatan  permintaan [1][2][3][4]. Dengan tingginya permintaan bahan bakar fosil setiap hari dan tingkat konsumsi 22 miliar barel per tahun, diperkirakan cadangan minyak hanya bertahan 45–100 tahun [16][18].
Sebagai  bentuk  keseriusan  Indonesia  dalam  mengembangkan  kendaraan  listrik  sebagai  pengganti kendaraan berbasis energi konvesional adalah dengan adanya peraturan presiden (Perpres) No.55 tahun 2019 tentang  percepatan  Program  Kendaraan  Bermotor  Listrik  Berbasis  Baterai  untuk  transportasi  jalan. Pemerintah  secara  aktif  mendorong  semua  pihak  baik  pemerintah  daerah,  badan  uahan  milik  negera (BUMN) maupun pelaku transportasi online untuk mulai berpindah pada transportasi publik berbasis listrik. Tidak  hanya  dimulai  dari  lini  transportasi  publik  saja,  namun  pemerintah  Indonesia  pun  mendorong  agar masyarakat  dapat  segera  beralih  pada  kendaraan  listrik  pribadi  dan  mempercepat  program  elektrifikasi kendaraan  bermotor  nasional  yang  mana  peraturannya  telah  tertuang  pada  Peraturan  Menteri  Perhubungan (Permenhub) No. 65 Tahun 2020 tentang Konversi Sepeda Motor dengan Penggerak Motor Bakar Menjadi Sepeda Motor Listrik Berbasis Baterai [5][6].
Indonesia  memiliki  beberapa  alasan  yang  memperkuat  timbulnya  banyak  upaya  pengembangan kendaraan  listrik  di  tanah  air,  salah  satunya  adalah  komitmen  pemerintah  Indonesia  kepada  dunia  untuk menurunkan emisi GRK sebesar 29% pada 2030 sekaligus menjaga ketahanan energi khususnya pada sektor trasnportasi  darat.  Tidak  hanya  itu,  kendaraan  listrik  diharapkan  dapat  menjadi  salah  satu  solusi  atas tingginya subsidi bahan bakar minyak (BBM) dalam negeri serta tingginya angka impor minyak bumi yang mana merupakan strategi untuk meningkatkan perekonomian negara [4][5][6].
Diantara perangkat penyimpanan  energi pada kendaraan listrik, baterai, fuel cell dan superkapasitor adalah  tiga  elemen  yang  dianggap  terbaik.  Baterai  dapat  menjamin  energi  dalam  jumlah  besar  yang  dapat menyuplai  beban  daya  yang  dibutuhkan  kendaraan  listrik.  Namun,  baterai  memiliki  beberapa  kekurangan yaitu  tidak  cukup  cepat  menyuplai  saat  beban  puncak.  Hal  ini  menjadi  penting  sebab  mobilitas  kendaraan listrik  sangat  bergantung  pada  tingkah  laku  ( behavior )  pengemudi  dan  kondisi  lalu  lintas  yang  tidak menentu. Kendaraan listrik setidaknya dibagi dalam tiga kondisi yaitu saat terjadi akselerasi atau permintaan daya  puncak,  kondisi  stabil  maupun  deselerasi  atau  pengereman  mendadak  [7][8][9][14].  Di  sisi  lain, Superkapasitor  memiliki  kelebihan  berupa  kerapatan  daya  yang  besar  dan  memiliki  siklus pengisian/pengosongan  yang  lebih  tinggi  dibanding  baterai  sehingga  dapat  memenuhi  beberapa  kondisi mobilitas kendaraan listrik [10][11][14].
Dikarenakan  masing-masing  sumber  energi  tidak  mampu  memberikan  kinerja  terbaik  pada  segi kepadatan  daya  maupun  energi,  hibridisasi  menjadi  solusi  yang  diandalkan.  Oleh  karena  itu,  penggunaan Sistem  Penyimpanan  Energi  Hybrid  ( Hybrid  Energy  Storage  System )  menjadi  pilihan  yang  tepat  untuk diaplikasikan  pada  kendaraan  listrik.  Arsitektur  hibrida  pada  kendaraan  listrik  adalah  didasarkan  pada kombinasi  kinerja  baterai  dan  Superkapasitor  dimana  baterai  memberikan  pasokan  daya  pada  tingkat  rata- rata pada kendaraan sedangkan superkapasitor bekerja pada permintaan daya puncak [12][13].
Dari hasil penelitian [14], penggunaan Hybrid Energy Storage System (HESS) pada kendaraan listrik khususnya  hibridisasi  antara  baterai  lithium  ion  dan  superkapasitor  lebih  bagus  dibandingkan  kendaraan listrik  yang  hanya  menggunakan  baterai.  Baterai  yang  bereaksi  lebih  lambat  terhadap  permintaan  daya menyebabkan  tidak  terpenuhinya  kebutuhan  daya  kendaraan  listrik,  sementara  superkapasitor  menyediakan arus transien yang cepat dan sesuai kebutuhan, sehingga dapat memenuhi kebutuhan  daya kendaraan listrik. Selain itu, superkapasitor juga menghilangkan dampak arus puncak pada baterai.
Penelitian  ini  berfokus  pada  pengujian  kinerja  hibridisasi  antara  baterai  Lithium-Ion  dan superkapasitor  untuk  menghasilkan  daya  luaran  yang  dibutuhkan  agar  kendaraan  listrik  dapat  beroperasi optimal.  Variabel  penting  dalam  penelitian  ini  adalah  pada  varian  nilai  superkapasitor  dan  baterai  Lithium- ion  yang  diuji  untuk  mendapatkan  kombinasi  terbaik  yang  dapat  memenuhi  daya  operasi  yang  telah ditentukan  sebelumnya  dan  dapat  diandalkan  dalam  semua  kondisi  mobilitas  kendaraan  listrik  baik  saat akselerasi yang membutuhkan beban puncak, kondisi stabil maupun deselerasi/pengereman mendadak sesuai dengan  kondisi  lalu  lintas  dan behavior pengemudi.  Pengujian  simulasi  rangkaian  HESS  dilakukan  dengan menggunakan simulink pada software Matlab  R2022a.  Simulasi  HESS  ini  dilakukan  dengan  menggunakan baterai  lithium  ion  dan  superkapasitor.  Spesifikasi  baterai  lithium  ion  didapatkan  dari  ekplorasi website

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
beberapa manufaktur kendaraan listrik roda dua yang telah dipasarkan di Indonesia, dalam hal ini didapatkan 3 data spesifikasi baterai kendaraan listrik dengan spesifikasi yang berbeda-beda dan dapat dilihat pada tabel 1.  Sistem  penyimpanan  energi  dari  ketiga  kendaraan  listrik  yang  didapatkan  adalah  tipe Battery  Electric Vehicle , yaitu hanya menggunakan baterai sebagai sumber energinya, dalam hal ini jenis baterai lithium ion. Begitu  juga  dengan  spesifikasi  superkapasitor,  yang  didapatkan  dari  eksplorasi website penyedia superkapasitor yang berada di pasaran. Adapun data spesifikasi superkapasitor yang didapatkan adalah 3 tipe superkapasitor dengan spesifikasi yang berbeda-beda dan dapat dilihat pada tabel 2.
Berdasarkan  penelitian,  simulasi  hibridisasi  antara  baterai  lithium  ion  dan  superkapasitor  dilakukan dengan  menggunakan  1  spesifikasi  baterai  lithium  ion  dan  superkapasitor.  Sehingga  penelitian  tersebut hanya  menunjukkan  hasil  unjuk  kerja  1  jenis  spesifikasi  baterai  lithium  ion  dan  superkapasitor [14][15][16][19][20][21][22].
Penelitian  pada  paper  ini  melakukan  simulasi  HESS  dengan  menggunakan  3  spesifikasi  baterai lithium  ion  dan  superkapasitor  yang  berbeda-beda.  Sehingga  hasil  dari  penelitian  ini  menampilkan perbandingan  unjuk  kerja  masing-masing  spesifikasi  HESS  dalam  memenuhi  kebutuhan  daya  dan  kondisi mobilitas kendaraan listrik. Selain itu, jenis baterai lithium ion maupun superkapasitor telah dijual dipasaran, sehingga baterai lithium ion maupun superkapasitor tersebut mudah untuk didapatkan.

## METODE
Penelitian ini menggunakan metode analisis simulasi HESS pada kendaraan listrik dengan menguji 3 (tiga) nilai kapasitansi dari superkapasitor yang dikombinasikan dengan 3 (tiga) spesifikasi baterai Lithium- Ion  yang  sering  digunakan  pada  kendaraan  listrik  dan  dapat  dengan  mudah  ditemukan  dipasaran.  Pada penelitian  ini  besar  daya  operasi  yang  dibutuhkan  kendaraan  listrik  untuk  beroperasi  optimal  telah  dihitung dengan  menggunakan  beberapa  parameter  yang  berkaitan  dengan  spesifikasi  dari  kendaraan  listrik.  Berikut di bawah ini rangkaian simulasi HESS dapat dilihat pada gambar 1.

## Gambar 1. Rangkaian HESS yang digunakan [7]
Gambar  1  menampilkan  rangkaian  HESS  yang  digunakan  dalam  simulasi  penelitian  ini.  Pada rangkaian  ini,  baterai  dan  superkapasitor  terhubung  ke buck/boost converter  (converter  DC-DC)  sebagai pengontrol  tegangan  yang  juga  terhubung  pada  daya  referensi  yang  telah  ditentukan  sebelumnya.  Daya referensi  ini  berperan  sebagai  nilai  daya  acuan  yang  telah  ditentukan  dan  disesuaikan  mengikuti  nilai  daya operasi yang dibutuhkan kendaraan listrik agar bekerja optimal.
Penelitian  terkait  HESS  yang  merupakan  kombinasi  baterai  dan  superkapasitor  dalam  aplikasinya untuk kendaraan listrik dapat dilihat pada alur penelitian di bawah ini:

## JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)

## Gambar 2. Alur Penelitian
Pengumpulan  data  spesifikasi  baterai  kendaraan  listrik  dan  superkapasitor  dilakukan  dengan melakukan  eksplorasi  pada  website  manufaktur  kendaraan  listrik  dan  superkapasitor  yang  telah dikomersialkan.  Parameter  pengujian  pada  simulasi  HESS  adalah  arus  baterai,  tegangan  baterai,  arus superkapasitor dan tegangan superkapasitor.
Daya referensi/operasi kendaraan listrik ditentukan dengan melakukan perhitungan  kecepatan motor dalam  RPM.  Kecepatan  motor  dalam  RPM  diubah  menjadi  daya  motor  dalam  watt,  yang  selanjutnya  daya motor  dalam  watt  yang  digunakan  sebagai  daya  referensi/operasi.  Hasil  perhitungan  daya  referensi/operasi dapat  dilihat  pada  tabel  3,  4  dan  5.  Perhitungan  daya  referensi/operasi  dilakukan  dengan  menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut:
……………………………………..……. (1)
………………………………… (2)
…………………………………………… (3)
Simulasi  rangkaian  HESS  dilakukan  dengan  menggunakan simulink pada software Matlab  R2022a. Spesifikasi  baterai  dan  superkapasitor  yang  digunakan  dapat  dilihat  pada  tabel  1  dan  2.  Hasil  dari  simulasi HESS adalah arus dan tegangan baterai, serta arus dan tegangan superkapasitor. Pada simulasi, perhitungan daya  baterai,  daya  superkapasitor  dan  daya  HESS  dilakukan  dengan  menggunakan  persamaan-persamaan sebagai berikut:
Mulai Pengumpulan data spesifikasi baterai kendaraan listrik dan superkapasitor yang ada di pasaran, serta penentuan parameter yang akan diuji
Melakukan simulasi HESS dengan menggunakan spesifikasi baterai kendaraan listrik dan superkapasitor
Melakukan analisis data hasil simulasi HESS
Kesimpulan
Menghitung daya referensi kendaraan listrik Selesai

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
……………………………….… (4) …..... (5)
………………….………… (6)
Analisis  data  hasil  simulasi  HESS  dilakukan  untuk  mengamati  karakteristik  daya  HESS  terhadap daya referensi. Jika kurva karakteristik daya HESS sama dengan daya referensi, maka kombinasi baterai dan superkapasitor  yang  digunakan  memenuhi  kebutuhan  daya  pada  kendaraan  listrik,  sebaliknya  jika  kurva karakteristik daya HESS tidak sama dengan daya referensi, maka kombinasi baterai dan superkapasitor yang digunakan tidak memenuhi kebutuhan daya pada kendaraan listrik [14][15].

## A. Spesifikasi Baterai Lithium-Ion dan Superkapasitor
Penelitian  ini  menggunakan  3  (tiga)  spesifikasi  baterai  dan  3  (tiga)  nilai  kapasitansi  superkapasitor yang berbeda untuk disimulasikan pada rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 1. Spesifikasi baterai dan nilai  kapasitansi  superkapasitor  ditentukan  berdasarkan  nilai  yang  tersedia  dipasaran  dan  telah  digunakan pada  kendaraan  listrik  khususnya  oleh  produsen  yang  ada  di  Indonesia.  Berikut  di  bawah  ini  adalah spesifikasi baterai lithium-ion dan superkapasitor yang akan digunakan dalam penelitian ini:
Tabel 1. Spesifikasi baterai Lithium-Ion No. Spesifikasi Baterai Nilai Keterangan 1 Tegangan Nominal 72 V Baterai 1 2 Kapasitas 20 Ah 3 Tegangan Operasi 54 V – 82 V 4 Tegangan Nominal 60 V Baterai 2 5 Kapasitas 23 Ah 6 Tegangan Operasi 45 V – 69,8 V 7 Tegangan Nominal 60 V Baterai 3 8 Kapasitas 45 Ah 9 Tegangan Operasi 45 V – 69,8 V Table 2. Spesifikasi Superkapasitor No. Spesifikasi Superkapasitor Nilai Keterangan 1 Tegangan Nominal 16 V Superkapasitor 1 2 Kapasitas 500 F 3 Tahanan Seri Ekuivalen 2,1 mOhm 4 Tegangan Nominal 48,6 V Superkapasitor 2 5 Kapasitas 166 F 6 Tahanan Seri Ekuivalen 5 mOhm 7 Tegangan Nominal 69 V Superkapasitor 3 8 Kapasitas 130 F 9 Tahanan Seri Ekuivalen 6,7 mOhm
Baterai lithium-ion yang digunakan pada penelitian ini memiliki spesifikasi sesuai dengan tabel 1 di atas yang mana memiliki tegangan kerja serta kapasitas yang berbeda-beda untuk di kombinasikan dengan 3 (tiga)  superkapasitor  yang  memiliki  nilai  kapasitansi  masing-masing  500  F,  166  F  dan  130  F  sesuai  yang tersedia di pasaran.

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)

## B. Parameter Pengujian dan Daya Operasi yang Diinginkan
Pada  sub-bab  sebelumnya  telah  ditampilkan  spesifikasi  baterai  lithium-ion  dan  superkapasitor  yang akan diuji dalam penelitian ini. Baterai lithium-ion dan superkapasitor tersebut akan terhubung dengan daya referensi yang telah di hitung sebelumnya. Besar daya referensi yang dimaksud, didapatkan dari perhitungan daya  dengan  mempertimbangkan  beberapa  parameter  penting  yang  berkaitan  dengan  spesifikasi  kendaraan listrik yang telah ada di Indonesia. Berikut pada tabel dibawah ini ditampilkan 3 (tiga) rentang daya operasi kendaraan listrik yang sesuai dengan kecepatan kendaraan listrik dari 0-70 km/h:

## Tabel 3. Spesifikasi daya operasi kendaraan listrik 1 (menggunakan baterai 1)
No. Kecepatan Motor (km/h) Diameter Roda (mm) Kecepatan RPM Daya Motor (W) Daya Referensi (W)* Keterangan 1 0 488 0 0 0 Kecepatan Maksimal Motor
= 70 km/h Torsi Maksimal = 30 N.m 2 10 488 109 341 350 3 20 488 217 683 700 4 30 488 326 1024 1050 5 40 488 435 1366 1350 6 50 488 543 1707 1700 7 60 488 652 2049 2050 8 70 488 761 2390 2400 Tabel 4. Spesifikasi daya operasi kendaraan listrik 2 (menggunakan baterai 2) No. Kecepatan Motor (km/h) Diameter Roda (mm) Kecepatan RPM Daya Motor (W) Daya Referensi (W)* Keterangan 1 0 465 0 0 0 Kecepatan Maksimal Motor = 60 km/h Torsi Maksimal = 30 N.m 2 10 465 114 358 350 3 20 465 228 716 700 4 30 465 342 1075 1050 5 40 465 456 1433 1450 6 50 465 570 1791 1800 7 60 465 648 2149 2150

## Tabel 5. Spesifikasi daya operasi kendaraan listrik 3 (menggunakan baterai 3)
No. Kecepatan Motor (km/h) Diameter Roda (mm) Kecepatan RPM Daya Motor (W) Daya Referensi (W)* Keterangan 1 0 516 0 0 0 Kecepatan Maksimal Motor = 70 km/h Torsi Maksimal = 46,5 N.m 2 10 516 103 501 500 3 20 516 206 1001 1000 4 30 516 308 1502 1500 5 40 516 411 2002 2000 6 50 516 514 2503 2500 7 60 516 617 3003 3000 8 70 516 720 3504 3500

## *Daya Referensi merupakan pembulatan dari Daya Motor
Dengan  rangkaian  simulasi  pada  gambar  1,  akan  diuji  kombinasi  baterai  lithium-ion  dan superkapasitor  sesuai  dengan  varian  spesifikasi  baterai  lithium-ion  dan  nilai  kapasitansi  yang  telah ditentukan  pada  tabel  1  dan  2.  Masing-masing  dari  kombinasi  tersebut akan  diuji  daya  keluarannya  dengan membandingkannya  dengan  daya  operasi  yang  telah  ditentukan  sebelumnya  pada  tabel  3,  4  dan  5.  Adapun beberapa performansi/unjuk kerja yang akan diukur dan dianalisis di bab hasil dan pembahasan adalah:
1. Daya baterai, daya superkapasitor, daya HESS dan daya referensi/operasi.
2. 3  (tiga)  kondisi  mobilitas  kendaraan  listrik  yaitu  akselerasi/saat  beban  puncak,  kondisi  stabil  dan deselerasi/saat pengereman mendadak.

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
Gambar 3. Kurva daya referensi/operasi pada simulasi HESS Gambar  3  di  atas  menunjukkan  kurva  daya  referensi/operasi  yang  digunakan  pada  simulasi  HESS. Kondisi  1  diatur  untuk  melihat  kinerja  superkapasitor  saat  baterai  tidak  bisa  memenuhi  3  (tiga)  kondisi mobilitas  pada  kendaraan  listrik.  Kondisi  2  diatur  untuk  melihat  kinerja  baterai  dan  superkapasitor  saat kecepatan  kendaraan  listrik  dalam  kondisi  stabil.  Kondisi  3  diatur  untuk  melihat  kinerja  HESS  dengan pembebanan yang sesuai dengan kondisi riil di jalan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengujian Kendaraan Listrik 1 (Baterai 1)
(a) (b) (c)
Gambar 4. (a) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 1 dan superkapasitor 1, (b) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 1 dan superkapasitor 2, (c) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 1 dan superkapasitor 3
Kondisi 1 Kondisi 2
Kondisi 3

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
Pada  gambar  4  di  atas  dapat  di  lihat  kombinasi  spesifikasi  baterai  1  dengan  3  (tiga)  varian  nilai superkapasitor yang ketiganya tersedia di pasaran. Spesifikasi baterai 1 juga diambil dari salah satu produsen kendaraan  listrik  dalam  negeri  yang  saat  ini  sudah  dikomersialkan.  Baterai  yang  digunakan  memiliki kapasitas  20  Ah  dengan  tegangan  operasi  54V-82V.  Dari  gambar  4,  terlihat  daya  operasi  dari  baterai, superkapasitor, serta daya hibridisasi/HESS yang dibandingkan dengan daya referensi yang telah ditentukan sebelumnya.  Daya  referensi  yang  merupakan  daya  acuan  yang  disesuaikan  dengan  daya  operasi  kendaraan listrik  memiliki  nilai  maksimal  2400  W  dengan  asumsi  kecepatan  motor  listrik  maksimal  70  km/hr.  Dapat dilihat  dari  gambar  4,  masing-masing  daya  HESS  dari  3  (tiga)  nilai  superkapasitor  dapat  memenuhi  daya referensi/daya  operasi  yang  dibutuhkan  oleh  kendaraan  listrik.  Ketiga  kombinasi  hibridisasi  ini  juga memperlihatkan karakteristik dari baterai dan superkapasitor saat beroperasi. Dapat dilihat disaat kendaraan listrik  membutuhkan  daya  maksimal/puncak  dalam  kondisi  akselerasi,  baterai  tidak  dapat  langsung memenuhi dalam waktu yang cepat, kebutuhan daya puncak dipasok dari daya luaran superkapasitor. Dapat dilihat pada gambar 4, saat kendaraan listrik dalam kondisi deselerasi bahkan pengereman mendadak, baterai tidak  langsung  dapat  merespon  perlambatan  dalam  waktu  yang  cepat.  Baterai  masih  terus  memasok  daya walaupun menurun secara linier. Olehnya, dalam kondisi ini, superkapasitor kembali berperan untuk dengan cepat  menurunkan  daya  pasokan  dengan  menyerap  arus  yang  dihasilkan  agar  kendaraan  listrik  dapat memenuhi kondisi ini.

## B. Hasil Pengujian Kendaraan Listrik 2 (Baterai 2)
(a) (b) (c)
Gambar 5. (a) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 2 dan superkapasitor 1, (b) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 2 dan superkapasitor 2, (c) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 2 dan superkapasitor 3

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
Pada  gambar  5  di  atas  dapat  di  lihat  kombinasi  spesifikasi  baterai  2  dengan  3  (tiga)  varian  nilai superkapasitor yang ketiganya tersedia di pasaran. Spesifikasi baterai 2 juga diambil dari salah satu produsen kendaraan  listrik  dalam  negeri  yang  saat  ini  sudah  dikomersialkan.  Baterai  yang  digunakan  memiliki kapasitas  23  Ah  dengan  tegangan  operasi  45V-69,8V.  Dari  gambar  5,  terlihat  daya  operasi  dari  baterai, superkapasitor, serta daya hibridisasi/HESS yang dibandingkan dengan daya referensi yang telah ditentukan sebelumnya.  Daya  referensi  merupakan  daya  acuan  yang  telah  dihitung  berdasarkan  parameter-parameter tertentu sesuai dengan spesifikasi kendaraan listrik yang diasumsikan sebagai daya operasi kendaraan listrik. Daya  referensi  yang  digunakan  pada  simulasi  gambar  5  memiliki  nilai  maksimal  2150  W  dengan  asumsi kecepatan  motor listrik  maksimal  60 km/hr. Dapat dilihat dari gambar  5, masing-masing  daya HESS dari 3 (tiga)  nilai  superkapasitor  dapat  memenuhi  daya  referensi/daya  operasi  yang  dibutuhkan  oleh  kendaraan listrik.  Ketiga  kombinasi  hibridisasi  ini  juga  memperlihatkan  karakteristik  dari  baterai  dan  superkapasitor saat  beroperasi.  Dapat  dilihat  disaat  kendaraan  listrik  membutuhkan  daya  maksimal/puncak  dalam  kondisi akselerasi, baterai tidak dapat langsung memenuhi dalam waktu yang cepat, kebutuhan daya puncak dipasok dari daya luaran superkapasitor. Dapat dilihat pada gambar 5, saat kendaraan listrik dalam kondisi deselerasi bahkan pengereman mendadak, baterai tidak langsung dapat merespon perlambatan dalam waktu yang cepat. Baterai  masih  terus  memasok  daya  walaupun  menurun  secara  linier.  Olehnya,  dalam  kondisi  ini, superkapasitor kembali berperan untuk dengan cepat menurunkan daya pasokan dengan menyerap arus yang dihasilkan agar kendaraan listrik dapat memenuhi kondisi ini.

## C. Hasil Pengujian Kendaraan Listrik 3 (Baterai 3)
(a) (b) (c)
Gambar 6. (a) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 3 dan superkapasitor 1, (b) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 3 dan superkapasitor 2, (c) Kurva daya referensi/operasi, daya baterai, daya superkapasitor dan daya HESS kendaraan listrik 3 dan superkapasitor 3

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
Pada  gambar  6  di  atas  dapat  di  lihat  kombinasi  spesifikasi  baterai  3  dengan  3  (tiga)  varian  nilai superkapasitor yang ketiganya tersedia di pasaran. Spesifikasi baterai 3 juga diambil dari salah satu produsen kendaraan  listrik  dalam  negeri  yang  saat  ini  sudah  dikomersialkan.  Baterai  yang  digunakan  memiliki kapasitas  45  Ah  dengan  tegangan  operasi  45V-69,8V.  Dari  gambar  6,  terlihat  daya  operasi  dari  baterai, superkapasitor, serta daya hibridisasi/HESS yang dibandingkan dengan daya referensi yang telah ditentukan sebelumnya.  Daya  referensi  merupakan  daya  acuan  yang  telah  dihitung  berdasarkan  parameter-parameter tertentu sesuai dengan spesifikasi kendaraan listrik yang diasumsikan sebagai daya operasi kendaraan listrik. Daya  referensi  yang  digunakan  pada  simulasi  gambar  6  memiliki  nilai  maksimal  3400  W  dengan  asumsi kecepatan  motor listrik  maksimal 70 km/hr. Dapat dilihat dari gambar  6, masing-masing  daya HESS dari 3 (tiga)  nilai  superkapasitor  dapat  memenuhi  daya  referensi/daya  operasi  yang  dibutuhkan  oleh  kendaraan listrik.  Ketiga  kombinasi  hibridisasi  ini  juga  memperlihatkan  karakteristik  dari  baterai  dan  superkapasitor saat  beroperasi.  Dapat  dilihat  disaat  kendaraan  listrik  membutuhkan  daya  maksimal/puncak  dalam  kondisi akselerasi, baterai tidak dapat langsung memenuhi dalam waktu yang cepat, kebutuhan daya puncak dipasok dari daya luaran superkapasitor. Dapat dilihat pada gambar 6, saat kendaraan listrik dalam kondisi deselerasi bahkan pengereman mendadak, baterai tidak langsung dapat merespon perlambatan dalam waktu yang cepat. Baterai masih terus memasok daya walau menurun secara linier. Olehnya, dalam kondisi ini, superkapasitor kembali berperan untuk dengan cepat menurunkan daya pasokan dengan menyerap arus yang dihasilkan agar kendaraan listrik dapat memenuhi kondisi ini.

## PENUTUP

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  simulasi  dan  pengujian  HESS  pada aplikasi  kendaraan  listrik,  dapat  disimpulkan pada  paper  ini  dapat  dilihat  bahwa  hibridisasi  kinerja  baterai  lithium-ion  dan  superkapasitor  terbukti  dapat memenuhi  daya  operasi  yang  dibutuhkan  oleh  kendaraan  listrik  yaitu  masing-masing  pada  nilai  2400  W, 2150  W  dan  3400  W.  Kinerja  HESS  yang  diujikan  pada  paper  ini  setidaknya  dapat  memenuhi  3  (tiga) kondisi  mobilitas  yang  dibutuhkan  kendaraan  listrik  yaitu  pada  kondisi  akselerasi,  stabil  dan deselerasi/pengereman  mendadak.  Dari  hasil  simulasi  di  atas  dapat  diamati  bahwa  saat  kendaraan  listrik membutuhkan  daya  puncak  maupun  permintaan  pengereman  mendadak  yang  tidak  dipenuhi  oleh  baterai dalam  waktu  cepat  maka  superkapasitor  berperan  penting  dalam  pemenuhan  kondisi  tersebut.  Dari  hasil simulasi di atas dapat diamati bahwa untuk mendesain dan merancang HESS memerlukan perhitungan yang baik  untuk  menentukan  nilai  superkapasitor  yang  digunakan  agar  sesuai  dengan  daya  operasi  yang diinginkan. Hal tersebut berkaitan dengan efisiensi baik dari segi ukuran maupun biaya.

## Rencana Pengembangan
Sebagai  rencana  pengembangan  pada  penelitian  selanjutnya,  maka  perancangan  HESS  sebaiknya dilakukan  dengan  perhitungan  matematis  dan  simulasi  parameter  yang  baik.  Terutama  pada  penentuan spesifikasi  baterai  lithium-ion  dan  nilai  superkapasitor  yang  digunakan.  Kombinasi  yang  berasal  dari perhitungan  yang  tepat  akan  menghasilkan  kombinasi  nilai  baterai  dan  superkapasitor  yang  sesuai  dengan daya operasi yang dibutuhkan kendaraan listrik. Hal tersebut berkaitan dengan efisiensi baik dari segi ukuran maupun biaya yang dikeluarkan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] E.  Pratiwi,  “Emisi  Kendaraan  Membahayakan  Kesehatan  Serta  Penyebab  dalam  Perubahan  Iklim,” Dinas Kesehatan Provinsi Kalimantan Barat , https://dinkes.kalbarprov.go.id/emisi-kendaraan-membahayakan- kesehatan-serta-penyebab-dalam-perubahan-iklim/. 2021.
[2] Anonim,  “Uji  Emisi  Kendaraan  Sebagai  Bentuk  Kontribusi  Masyarakat  Terhadap  Pengendalian  Pencemaran Udara,” Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia , https://www.menlhk.go.id/site/single_post/4078/uji-emisi-kendaraan-sebagai-bentuk-kontribusi-masyarakat- terhadap-pengendalian-pencemaran-udara. 2021.
[3] U.  Mahapatra,  “Energy  Storages  and  Technologies  for  Electric  Vehicle,” Proc.  2021  Innovations  in  Energy Management and Renewable Resources (IEMRE), pp. 1-3, Feb. 2021, doi: 10.1109/IEMRE52042.2021.9386526.

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)
[4] N. Nurdjanah, “Emisi Co2 Akibat Kendaraan Bermotor Di Kota Denpasar,” J. Transportasi Darat , vol. 16, no. 4, pp. 189-202, Dec. 2014, [Online]. Avalaible:
https://ojs.balitbanghub.dephub.go.id/index.php/jurnaldarat/article/view/1361.
[5] Anonim, “Studi Mobil Listrik: Hemat Energi Hingga 80 Persen,” Kementerian Perindustrian Republik Indonesia , https://kemenperin.go.id/artikel/19877/Studi-Mobil-Listrik:-Hemat-Energi-Hingga-80-Persen. 2018.
[6] Anonim,  “Pemerintah  Terus  Dorong  Penggunaan  Mobil  Listrik,” Biro  Komunikasi  dan  Informasi  Publik Kementerian Perhubungan Republik Indonesia, https://dephub.go.id/post/read/pemerintah-terus-dorong- penggunaan-mobil-listrik. 2022.
[7] P. Livreri, V. Castiglia, F. Pellitteri, and R. Miceli, “Design of a battery/ultracapacitor energy storage system for electric  vehicle applications,” 2018  IEEE  4th  International Forum  on Research  and  Technology for  Society  and Industry (RTSI) , Sep. 2018, doi: 10.1109/RTSI.2018.8548502.
[8] A. Khaligh and Z. Li, “Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell, and Hybrid Energy Storage Systems for Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles: State of the Art,” IEEE Trans. on Vehicular Technology , vol. 59, no. 6, pp. 2806–2814, Jul. 2010, doi: 10.1109/TVT.2010.2047877.
[9] T. Mesbahi, F. Khenfri, N. Rizoug, P. Bartholomeus, and P. L. Moigne, “Combined Optimal Sizing and Control of Li-Ion Battery/Supercapacitor Embedded Power Supply Using Hybrid Particle  Swarm–Nelder–Mead Algorithm,” IEEE Trans. on Sustainable Energy , vol. 8, no. 1, pp. 59–73, Jan. 2017, doi: 10.1109/TSTE.2016.2582927.
[10] M. Ruba, R. O. Nemes, R. Raia, C. Martis, D. Zuber, and C. Husar, “Hardware in the loop analysis of urban utility electric vehicle powered from supercapacitor,” 2022 International Symp. on Power Electronics, Electrical Drives,
Automation and Motion (SPEEDAM) , pp. 838-843, Aug. 2022, doi: 10.1109/SPEEDAM53979.2022.9842032. [11] R. Nemes, S. Ciornei, R. Raia, M. Ruba, H. Hedesiu, C. Martis, C. Husar,  and M. Grovu, “Hardware in the Loop Testing  of  an  Urban  Electric  Vehicle  Model  Supplied  with  Supercapacitors,” 2021  International  Aegean Conference  on  Electrical  Machines  and  Power  Electronics  (ACEMP)  &  2021  International  Conference  on Optimization  of  Electrical  and  Electronic  Equipment  (OPTIM) ,  pp.  123-128,  2021,  doi:  10.1109/OPTIM- ACEMP50812.2021.9590059.
[12] L. Zhang, X. Hu, Z. Wang, F. Sun, J. Deng, and D. G. Dorrell, “Multiobjective Optimal Sizing of Hybrid Energy Storage  System  for  Electric  Vehicles,” IEEE  Transactions  on  Vehicular  Technology ,  vol.  67,  no.  2,  pp.  1027- 1035, Feb. 2018, doi: 10.1109/TVT.2017.2762368.
[13] V. Lystianingrum, A. Irawan, I. B. Santoso, I. M. Y Negara, and A. Priyadi, “On Feasibility of Ultracapacitor Full Electric Transit Bus for Jakarta, Indonesia,” 2021 International Conference on Technology and Policy in Energy and Electric Power (ICT-PEP) , Nov. 2021, doi: 10.1109/ICT-PEP53949.2021.9600983.
[14] Z.  Cabrane,  D.  Batool,  J.  Kim,  and  K.  Yoo,  “Design  and  simulation  studies  of  battery-supercapacitor  hybrid energy storage system for improved performances of traction system of solar vehicle,” Journal of Energy Storage, vol. 32, Dec. 2020, doi: 10.1016/j.est.2020.101943.
[15] Y.  Wang,  W.  Wang,  Y.  Zhao,  L.  Yang,  and  W.  Chen,  “A Fuzzy-Logic  Power  Management  Strategy  Based  on Markov  Random  Prediction  for  Hybrid  Energy  Storage  Systems,” Energies ,  vol.  9,  no.  1,  Jan.  2016,  doi: 10.3390/en9010025.
[16] L.  Mamouri,  T.  Mesbahi,  P.  Bartholomeus,  and  T.  Paul,  “Design  of  a  DC/DC  Power  Converter  for  Li-ion Battery/Supercapacitor  Hybrid  Energy  Storage  System  in  Electric  Vehicles,” 2020  IEEE  Vehicle  Power  and Propulsion Conference (VPPC) , Feb. 2021, doi: 10.1109/VPPC49601.2020.9330905.
[17] A. Desreveaux, A. Bouscayrol, R. Trigui, E. Hittinger, E. Castex, and G.M. Sirbu, “Accurate energy consumption for  comparison  of  climate  change  impact  of thermal  and  electric  vehicles,” Energy ,  vol.  268,  Jan.  2023,  doi: 10.1016/j.energy.2023.126637.
[18] F.  Mohammadi,  and  M.  Saif,  “A  comprehensive  overview  of  electric  vehicle  batteries  market,” e-Prime  - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy , vol. 3, Feb. 2023, doi: 10.1016/j.prime.2023.100127.
[19] Y. Wu, Z. Huang, H. Hofmann, Y. Liu, J. Hunag, X. Hu, J. Peng, and Z. Song, “Hierarchical predictive control for electric  vehicles  with  hybrid  energy storage  system  under  vehicle-following  scenarios,” Energy ,  vol.  251,  Mar. 2022, doi: 10.1016/j.energy.2022.123774.
[20] F.  Chen,  C.  Ge,  D. Tang,  S.  Ding,  and  X.  Gong,  “Energy  management  and nonlinear  control  strategy  of  hybrid energy  storage  system  for  electric  vehicle,” Energy  Reports ,  vol.  8,  pp.  11161-11173,  Sep.  2022,  doi: 10.1016/j.egyr.2022.08.250.
[21] Q.  Zhang,  L.  Wang,  G.  Li,  and  Y.  Liu,  “A  real-time  energy  management  control  strategy  for  battery  and supercapacitor hybrid energy storage systems of pure electric vehicles,” Journal of Energy Storage , vol. 31, Aug. 2020, doi: 10.1016/j.est.2020.101721.
[22] J. Cao, and A. Emadi, “A New Battery/UltraCapacitor Hybrid Energy Storage  System  for  Electric,  Hybrid,  and Plug-In Hybrid Electric Vehicles,” IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS , vol. 27, no. 1, Jan. 2012, doi: 10.1109/TPEL.2011.2151206.

## Ma’arif Hasan, Chairul Hudaya, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 9 No 1 (2023)

## Biodata Penulis
Ma’arif Hasan ,  lahir  di  Ujung  Pandang,  25  Juli  1996.  Mendapatkan  gelar  Sarjana Teknik  Jurusan  Teknik Elektro  Universitas  Hasanuddin  pada  tahun  2017. Tahun  2021  mendapatkan  beasiswa  pendanaan  Lembaga Pengelola  Dana  Pendidikan  (LPDP)  untuk  program  gelar  Magister  di  jurusan  Teknik  Elektro  Program Pascasarjana Univeristas Indonesia dengan bidang konsentrasi Tenaga Listrik dan Sistem Cerdas.
Chairul  Hudaya, adalah  Rektor  ke-4  Universitas  Teknologi  Sumbawa  (UTS)  periode  2020-2024. Bergabung  sebagai  dosen  Teknik  Elektro  Universitas  Indonesia  (UI)  pada  tahun  2009.  Mendapatkan  gelar Sarjana  Teknik  dari  UI  pada  tahun  2006,  gelar Master  of  Engineering dari  Teknik  Sistem  Energi,  Seoul National  University pada  tahun  2009  dan  gelar  Ph.D  dari University  of  Science  and  Technology –  Korea Institute  of  Science  and  Technology pada  tahun  2016.  Sebelum  menjabat  sebagai  Rektor  UTS,  pernah diamanahi  sebagai  Ketua  Program  Studi  Magister  Teknik  Sistem  Energi  Fakultas  Teknik  UI  (2018-2020), Kepala  Laboratorium  Konversi  Energi  Listrik  Teknik  Elektro  UI  (2019-2020)  dan  Manager  Keuangan  dan Hibah SMART CITY UI (2017-2020).