Pendahuluan

Beberapa tahun terakhir, masyarakat modern disibukkan dengan problematika mengenai pemanasan global. Sehingga, hal ini memaksa diterapkannya strategi baru dalam rangka menekan emisi gas rumah kaca (Monteiro et al., 2018). Beberapa tindakan sebagai bentuk strategi yang ditawarkan di antaranya: (a) Sumber energi terbarukan (Renewable Energy Source), dalam skala kecil, menengah, dan besar; (b) Sistem penyimpanan energi (Energy Storage System); (c) Elektrifiaksi transportasi yang meliputi fungsionalitas tingkat lanjut. Sebagai bentuk dukungan elektrifikasi transportasi, sistem manajemen baterai (Battery Management System yang biasanya disingkat BMS) dibuat. Dengan karakteristik rapat daya yang besar, efisiensi energi yang tinggi, serta siklus hidup yang relatif panjang, baterai penyimpan energi telah banyak digunakan dalam BMS (Chen et al., 2023). Akan tetapi, kinerja baterai dapat menurun seiring waktu akibat operasi jangka panjang, sehingga mempengaruhi keselamatan dan keberlanjutan BMS untuk aplikasi nyata.     

Battery Management Systems: Prinsip Operasi dan Penerapannya

Battery Management System (BMS )merupakan sebuah teknologi yang diterapkan untuk melakukan monitoring pada paket baterai, yang merupakan rakitan sel baterai, yang diatur secara elektrik dalam konfigurasi matriks baris-kolom untuk memungkinkan pengiriman rentang tegangan dan arus yang ditargetkan selama rentang waktu tertentu terhadap beban yang diharapkan (Synopsys, 2024). BMS tidak memiliki serangkaian kriteria tetap atau unik yang harus diterapkan. Cakupan desain teknologi dan fitur yang diterapkan umumnya berkorelasi dengan biaya, kompleksitas, ukuran baterai, penerapan baterai dan segala masalah keselamatan, masa pakai, garansi, serta persyaratan sertifikasi dari berbagai peraturan pemerintah yang mengharuskan biaya dan penalti menjadi hal yang terpenting jika langkah-langkah keselamatan fungsional tidak memadai

Baca juga : Soal Palestina, Indonesia dan Selandia Baru Sepakat Dukung Gencatan Senjata

Ada banyak fitur desain BMS, dengan manajemen perlindungan paket baterai dan manajemen kapasitas menjadi dua fitur penting. Manajemen perlindungan paket baterai memiliki dua arena utama. Yang pertama adalah perlindungan listrik, yang berarti tidak membiarkan baterai rusak melalui penggunaan di luar safe operating area (SOA)-nya. Dan yang kedua adalah perlindungan termal, yang melibatkan kontrol temperatur pasif dan/atau aktif untuk mempertahankan atau membawa paket ke dalam SOA-nya.

Perlindungan listrik meliputi perlindungan arus baterai dan tegangan baterai. SOA listrik dari setiap sel baterai terikat oleh arus dan tegangan. Produsen sel baterai biasanya menentukan batas arus pengisian dan pengosongan maksimum yang berkelanjutan, bersama dengan batas arus pengisian dan pengosongan puncak. BMS yang memberikan proteksi arus, tentunya akan menerapkan arus kontinu maksimum. Namun, hal ini mungkin terjadi karena perubahan kondisi beban secara tiba-tiba. Misalnya, akselerasi mendadak kendaraan listrik. BMS dapat menggabungkan pemantauan arus puncak dengan mengintegrasikan arus dan waktu setelah delta, memutuskan untuk mengurangi arus yang tersedia atau menghentikan arus paket sama sekali. Baterai harus beroperasi dalam rentang tegangan tertentu. 

Selain itu, karena paket baterai mana pun mengalami perputaran arus dalam jumlah besar, pemakaian karena tuntutan beban, dan pengisian daya dari berbagai sumber energi, batas tegangan SOA ini biasanya dibatasi lebih lanjut untuk mengoptimalkan masa pakai baterai. BMS harus mengetahui batasan-batasan ini dan akan memerintahkan pengambilan keputusan berdasarkan kedekatannya dengan ambang batas tersebut. Misalnya, ketika mendekati batas tegangan tinggi, BMS dapat meminta pengurangan arus pengisian secara bertahap, atau dapat meminta agar arus pengisian dihentikan sama sekali jika batas tersebut tercapai. Di sisi lain, ketika mendekati batas tegangan rendah, BMS akan meminta agar beban aktif utama mengurangi kebutuhan arusnya. BMS harus menjadikan pertimbangan keselamatan bagi pengemudi sebagai prioritas tertinggi sekaligus melindungi baterai untuk mencegah kerusakan permanen.

Baca juga : Pengoperasian KA Papandayan dan KA Pangandaran Perkuat Konektivitas di Jabar

Secara sekilas, baterai penyimpanan mungkin tampak memiliki rentang pengoperasian suhu yang luas, namun kapasitas baterai secara keseluruhan berkurang pada suhu rendah karena laju reaksi kimia sangat melambat. Sehubungan dengan kemampuannya pada suhu rendah, kinerjanya jauh lebih baik. Namun, pengelolaan suhu sangat penting karena pengisian daya di bawah 0 °C (32 °F) akan menimbulkan masalah fisik. Fenomena pelapisan logam litium dapat terjadi pada anoda selama pengisian di bawah titik beku. Ini adalah kerusakan permanen dan tidak hanya mengakibatkan berkurangnya kapasitas, namun sel lebih rentan terhadap kegagalan jika terkena getaran atau kondisi stres lainnya. BMS dapat mengontrol suhu baterai melalui pemanasan dan pendinginan.

Peluang Integrasi Artificial Intelligence dan Internet of Things

Status kesehatan baterai atau battery state of health (battery SOH) adalah metrik yang diterima secara umum untuk mengevaluasi tingkat. SOH baterai mencerminkan kemampuannya saat ini untuk menyimpan energi dan menyuplai daya, berbeda dengan kondisinya pada awal siklus hidupnya. Dengan memantau kondisi pengoperasian baterai secara akurat, SOH dapat mewujudkan peringatan dini dan optimalisasi kontrol di BMS.

Baru-baru ini, karena kemajuan pesat teknik terkait ilmu data, model berbasis data untuk estimasi SOH baterai telah menarik perhatian besar baik dari akademisi maupun komunitas industri. Pada tahun 2023, Minzhi Chen dkk. meninjau model-model artificial intelligence canggih yang diterbitkan selama 2018–2022, termasuk a) metode ekstraksi dan seleksi fitur; b) tolok ukur, varian dan perluasan model estimasi SOH berbasis data; dan c) kumpulan data SOH baterai yang tersedia untuk umum. Setelah itu, eksperimen dilakukan dan dianalisis pada dataset SOH baterai Toyota & StanfordMIT untuk studi benchmark. Diperoleh bahwa model Random Forest menghasilkan evaluasi yang paling baik diantara model lainnya. Metode AI ini dapat diterapkan sehingga user dapat mengetahui masa hidup baterai dan menjadi tinjauan perawatan dini dan penggantian tepat waktu.

Baca juga : Ini Tanggapan Mahfud, Soal Bantahan Menteri LHK Terkait Data Deforestasi

Internet of Things (IoT) adalah konsep yang berkembang pesat dalam bidang teknologi informasi. Dalam konsep ini, perangkat elektronik dan mesin dapat saling berkomunikasi dan berinteraksi satu sama lain melalui jaringan internet [5]. IoT memungkinkan pengumpulan data secara real-time dari lingkungan sekitar dan membuat keputusan cerdas yang berguna dalam berbagai bidang seperti pertanian, kesehatan, transportasi, dan industri.

IoT merupakan konsep yang kompleks dan terus berkembang sehingga memerlukan pengembangan teknologi dan standar yang lebih baik untuk mengoptimalkan potensi dan manfaatnya. Namun, dengan potensi manfaat yang besar dan semakin matangnya teknologi IoT, dapat diharapkan bahwa IoT akan terus berkembang dan semakin memengaruhi berbagai sektor dalam kehidupan. Integrasi IoT membuat pengguna dapat mengakses BMS melalui smartphone kapanpun dimanapun. Hal ini tentunya akan mempermudah pengguna dalam menggunakan fitur fitur pada BMS.

Kesimpulan

Battery Management System (BMS) merupakan teknologi penting dalam mengelola paket baterai untuk berbagai aplikasi, termasuk elektrifikasi transportasi. Fitur desain BMS termasuk manajemen perlindungan paket baterai dan manajemen kapasitas, yang keduanya kritis untuk menjaga kinerja dan keamanan sistem. Integrasi teknologi Artificial Intelligence (AI) dan Internet of Things (IoT) memiliki potensi besar untuk meningkatkan monitoring dan pengelolaan baterai, termasuk estimasi state of health (SOH) baterai dan akses yang lebih mudah bagi pengguna melalui smartphone. Dengan demikian, pengembangan dan penerapan BMS yang canggih dengan dukungan AI dan IoT dapat membantu dalam mengatasi tantangan pemanasan global dengan efektif dan efisien. 

Dimas Puji Raharjo
Dimas Puji Raharjo

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.