Battery Management System (BMS) adalah sistem yang dirancang untuk memantau, mengendalikan, dan melindungi baterai dalam aplikasinya yang memerlukan penyimpanan dan penggunaan energi sekaligus, seperti pada baterai laptop, kendaraan listrik, perangkat penyimpanan energi, dan peralatan yang menggunakan baterai khususnya jenis Lithium Battery. Fungsi utama BMS ini adalah untuk memastikan kinerja baterai yang optimal, umur panjang, dan keamanan baterai dengan cara memantau dan mengelola berbagai parameter dari baterai.
Tabel konten
Mengenal Fungsi Dan Cara Kerja BMS Baterai 3s, 4s Dan lain-lain
Menyamakan presepsi tentang Rangkaian baterai
Sebagai contoh baterai laptop yang menggunakan baterai Lihtium. Setiap sel baterai lithium yang berbentuk silinder batangan dalam kondisi normal penuh memiliki tegangan nominalnya 3.7V , dalam keadaan overcharge 4.3V, dan dalam keadaan Low 2.4V. Itu semua adalah batas aman sebuah baterai lithium dalam operasinya baik sedang diisi dan dikosongkan. Baterai lithium tidak boleh overcharge yaitu ketika tegangan di isi hingga diatas 4.3V ataupun discharge atau tegangan dikosongkan hingga dibawah 2.4V.
JIka baterai lihium tersebut mengalami overcharge atau diisi secara terus menerus padahal tegangan sudah 4.3V maka sebuah sel baterai akan rusak, begitu juga ketika dikosongkan terus-menerus hingga tegangan dibawah 2.4V.
Sebuah Laptop umumnya menggunakan tegangan 12-19Volt, sementara tegangan untuk satu sel baterai lithium adalah 3.7V maka membutuhkan 3 atau 4 buah baterai dalam konvigurasi seri untuk menghasilkan tegangan sebesar yang dibutuhkan oleh laptop.
Tetapi sebuah laptop biasanya digunakan secara terus-menerus dalam jangka waktu lama. Jika tanpa adanya BMS maka komputer tidak akan mengerti kapan baterai waktunya untuk di charge atau kapan waktunya baterai untuk dilepaskan dari chargernya. Sedangkan baterai Lithium tidak boleh overcharge maupun overdischarging yang menyebabkan sel baterai rusak. Untuk itulah dibutuhkan sebuah BMS untuk mengelola rangkaian bateai lithium dari laptop tersebut.
Disisi lain rangkaian baterai lithium misalnya seri untuk menemukan tegangan yang dibutuhkan untuk laptop. Jika tidak menggunakan BMS maka pengosongan ataupun pengisian baterai lithium yang dirangkai seri tidak mungkin seragam. Artinya ada baterai yang terlalu tinggi pengisiannya, ada yang terlalu lambat kosongnya daripada yang lain. Ini adalah Kondisi pengisian dan pengosongan yang tidak merata dan ketika sebuah baterai mengalami penyimpangan maka baterai tersebut akan segera rusak kemudian menyusul baterai yang lain, bahkan ak butuh waktu yang lama. Intinya tidak mungkin jika tidak menggunakan BMS untuk aplikasi baterai yang memerlukan pengisian sekaligus pengosongannya dalam satu tempat.
Mengapa aki truk tidak menggunakan BMS?
Kendaraan besar angkutan atau Truk biasanya menggunakan 2 baterai 12 volt yang dikonfigurasi seri untuk memenuhi kebutuhan tegangan operasinya 24Volt. Tetapi aki truk tersebut tidak menggunakan BMS dalam operasinya mengapa? karena jenis baterai yang digunakan adalah jenis baterai sel basah atau aki yang tidak memiliki batas-batas keamanan penggunaan seperti baterai lithium.
Fungsi Dan Cara Kerja BMS (Battery Management System)
Pemantauan Tegangan dan Arus:
BMS memantau tegangan dan arus baterai selama pengisian dan pengosongan. Ini membantu mencegah overcharging dan overdischarging yang dapat mengurangi umur baterai. Jadi ketika ada salah satu sel baterai yang overcharge atau sudah penuh duluan maka BMS akan menghentikan pengisian untuk baterai tersebut dengan tetap melakukan pengisian untuk sel baterai yang lain sampai semua seimbang.
Pengimbangan Sel(balance protection):
BMS memastikan bahwa tegangan di setiap sel baterai seimbang. Sel baterai yang tidak seimbang dapat merusak baterai secara keseluruhan.
Jadi setiap sel baterai akan terhubung ke BMS yaitu untuk setiap 4.2V, 8,4Volt dan 12.6v(untuk BMS 3s) dan 16.8V (untuk BMS 4s). Jadi BMS akan menjaga pengisian yang rata untuk setiap baterai sehingga tegangan keluaran yang dibutuhkan tetap terjaga dengan stabil.
Tetapi fungsi ini akan bermasalah ketika salah satu sel baterai tidak normal karena BMS akan terus menerus bekerja keras untuk menyeimbangkan pengisian dan pengosongan dai sel sel baterai. Jika dibiarkan secara teus menerus maka bisa merusak BMS itu sendiri.
Untuk itu jika teman-teman mengganti sendiri sel baterai laptop, maka teman-teman harus mengganti semua sel secara seragam kondisinya. Kapasitas juga harus sama semua, atau gampangnya masih dalam satu seri dari produk baterai tersebut. Dan harus baru semua untuk meminimalkan kondisi baterai tidak seragam.
Pengendalian Pengisian dan Pengosongan:
BMS mengendalikan laju pengisian dan pengosongan baterai untuk memastikan bahwa tegangan dan arus tetap dalam rentang yang aman. Ini melibatkan penghentian pengisian saat baterai mencapai kapasitas penuh dan menghentikan pengosongan saat tegangan turun ke ambang batas yang ditentukan. Laju pengisian akan berbeda beda tergantung kesehatan dari setiap sel yang ada dalam satu BMS.
Proteksi Terhadap Kondisi Ekstrem:
BMS melindungi baterai dari kondisi ekstrem seperti overvoltage (tegangan terlalu tinggi), undervoltage (tegangan terlalu rendah), dan short circuit (hubungan singkat). Jadi dengan BMS baterai akan terhindar dari kerusakan akibat kosleting dan mencegah potensi kebakaran.
Pengamanan:
BMS memiliki sistem perlindungan yang aktif, yang bisa termasuk pengamanan terhadap kondisi seperti overvoltage protection, undervoltage protection, overcurrent, dan short circuit. Jika salah satu kondisi ini terdeteksi, BMS akan mengambil tindakan pencegahan, seperti memutus arus atau menghentikan pengisian atau pengosongan.
Menjaga Umur Baterai:
BMS dapat menggunakan sistem manajemen yang canggih untuk mengelola pengisian dan pengosongan baterai agar baterai tetap beroperasi dalam rentang yang optimal untuk memperpanjang umur baterai.
Fitur-fitur lanjutan.
Pengaturan Suhu:
BMS kadang memiliki fitur memantau suhu baterai dengan menggunakan sensor suhu. Jika suhu naik melebihi ambang batas yang ditetapkan, BMS dapat mengambil tindakan untuk mencegah overheating yang dapat merusak baterai atau bahkan menyebabkan kebakaran.
Pemberian Informasi:
BMS memberikan informasi kepada pengguna atau sistem lain melalui antarmuka komunikasi seperti layar LCD, antarmuka pengguna, atau melalui protokol komunikasi seperti CAN bus. Ini memungkinkan pengguna atau sistem lain untuk melihat status baterai dan mengambil tindakan yang sesuai.
Deteksi Kerusakan:
BMS dapat mendeteksi potensi kerusakan seperti sel yang rusak atau kinerja yang menurun dan memberikan peringatan kepada pengguna atau mengambil langkah untuk menghindari risiko lebih lanjut.
Pencegahan Thermal Runaway:
BMS mengawasi kondisi termal baterai secara ketat untuk mencegah terjadinya reaksi berantai yang dapat mengakibatkan kenaikan suhu yang cepat dan bahaya thermal runaway.
Tips Sukses Menambahkan Baterai Kedalam Sistem BMS
Kesalahan ini bisa membuat kegagalan dalam menambahkan baterai kedalam sistem BMS. Kegagalan-kegagalan bisa berakibat buruk yang dapat merusak BMS, untuk itu berikut ada tips aman dan sukses dengan BMS
- Pastikan setiap sel baterai memiliki spesifikasi yang sama baik arus, tegangan, bahkan merk dan harus baru semua. Ketidak seragaman baterai dalam sistem BMS akan menyebabkan kerja BMS menjadi ekstra keras dan dapat merusaknya. Kerusakan BMS lebih lanjut bisa menyebabkan kerusakan baterai secara keseluruhan.
- Gunakan spesifikasi ampere BMS lebih rendah dari ampere baterai. Misalnya BMS memiliki kapasitas 20A maka kapasitas baterai harus berada diatas 20A. Karena jika kapasitas BMS lebih tinggi menyebabkan BMS terus menerus bekerja karena sistem membaca arus baterai belum terpenuhi padahal sudah penuh. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan BMS dan baterai. Apabila BMS lebih kecil kapasitas arusnya maka BMS akan berhenti bekerja ketika membaca arus baterai sudah sama dengan kapasitas BMS dan ini yang aman.
- Jika baterai dalam kondisi tegangan berbeda-beda, sebelum dipasang di BMS harus dicharge untuk disamakan antara yang satu dengan yang lain. Atau bisa juga dengan jalan dikosongkan semua dalam artian kosong baterai yang normal.
Kesimpulan
Baterai yang terintegrasi dalam sebuah aplikasi yang melibatkan pengisian dan pengosongan secara berkelanjutan membutuhkan BMS terutama baterai lithium yang memiliki syarat keamanan tertentu dari baterai. Hal ini seperti baterai laptop, baterai kendaraan listrik, peralatan komunikasi navigasi dan lain-lain.
Dalam banyak kasus, BMS adalah komponen terintegrasi yang memiliki perangkat keras (sensor, kontroler, pengendali daya) dan perangkat lunak (algoritma pemrosesan data) yang bekerja bersama untuk menjaga kinerja dan keselamatan baterai. Keseluruhan tujuan BMS adalah untuk memaksimalkan umur baterai, menjaga performa optimal, dan menghindari situasi yang berpotensi membahayakan pengguna.
