Menghitung Rangkaian Baterai Seri Dan Paralel

Merangkai Baterai Secara Seri Dan Paralel bertujuan untuk menambah tegangan dan arus. Saya juga akan menjelaskan cara aman supaya hasilnya sesuai yang diinginkan dan tidak timbul masalah. Merangkai baterai selain seri dan paralel, ada juga penggabungan seri dan paralel untuk menambah tegangan dan ampere/hours atau  daya yang diperlukan.

Konfigurasi Rangkaian Baterai Seri dan Paralel Ata Gabungan Seri + Paralel

Menghitung penggabungan baterai dalam konfigurasi seri maupun paralel atau gabungan dari keduanya adalah hal yang penting dalam merancang sistem penyimpanan energi. Berikut adalah rumus dan contoh kasus untuk menghitung baterai dalam konfigurasi seri dan paralel:

1. Baterai dalam Konfigurasi Rangkaian Seri:

rangkaian seri baterai

Ketika baterai dihubungkan secara seri, tegangan baterai akan meningkat, sementara kapasitas (kapasitas ampere/hours)nya tetap sama atau hanya untuk setiap baterai masing-masing.

Rumus Tegangan Total (V_total) untuk Baterai dalam Seri:
V_total = V1 + V2 + V3 + …

Contoh Kasus:
Anda memiliki tiga baterai 3.7V masing-masing. Jika Anda menghubungkan mereka dalam seri, maka tegangan totalnya adalah:
V_total = 12V + 12V + 12V = 36V

2. Baterai dalam Konfigurasi Rangkaian Paralel:

rangkaian baterai paralel

Ketika baterai dihubungkan secara paralel, maka tegangan baterai tetap sama, sementara kapasitas (kapasitas ampere/hours)nya meningkat.

Rumus Kapasitas Total (C_total) untuk Baterai dalam Paralel:
C_total = C1 + C2 + C3 + …

Contoh Kasus:
Anda memiliki tiga baterai 3.7 V masing-masing dengan kapasitas 100Ah. Jika Anda menghubungkan ketiganya secara paralel, maka kapasitas totalnya adalah:
C_total = 10Ah + 10h + 10h = 30Ah

Jadi Kapasitas baterai menjadi 30Ah.

Catatan Penting: Pastikan bahwa baterai yang digunakan memiliki tegangan nominal dan kapasitas yang sama untuk konfigurasi rangkaian paralel. Saat menghubungkan baterai dalam konfigurasi rangkaian seri, jumlahkan tegangan baterai. Saat menghubungkan baterai secara paralel, maka jumlahkan kapasitas(Ah) baterai.

Konfigurasi baterai rangkaian gabungan seri dan paralel

Konfigurasi rangkaian baterai gabungan seri dan paralel, juga dikenal sebagai konfigurasi “seri-paralel,” memungkinkan Anda untuk mendapatkan kombinasi tegangan yang lebih tinggi dan kapasitas yang lebih besar. Ini adalah konfigurasi yang umum digunakan dalam aplikasi yang memerlukan daya tinggi dan kapasitas penyimpanan energi yang besar. Misalnya dalam sistem baterai tenaga surya anda mungkin akan membutuhkan penggabungan rangkaian baterai.  Di bawah ini adalah contoh kasus dan cara menghitungnya:

Contoh :
Misalnya, Anda ingin merancang sistem penyimpanan energi dengan baterai. Anda memiliki 4(empat) baterai dengan spesifikasi berikut:

  • Tegangan baterai masing-masing  : 12V
  • Kapasitas baterai masing-masing: 10Ah

Anda dapat menghubungkan baterai-baterai ini dalam dua grup, masing-masing terdiri dari dua baterai yang di paralel, dan kedua grup tersebut dihubungkan dalam seri. Mari hitung tegangan total dan kapasitas total sistem:

Konfigurasi Paralel di Setiap Grup:

Tegangan total dalam setiap grup tetap 12V.
Kapasitas total dalam setiap grup adalah 10Ah + 10Ah = 20Ah.
Konfigurasi Seri untuk Grup Kedua:

Tegangan total sistem adalah 12V + 12V = 24V.
Kapasitas total sistem adalah 10Ah + 10Ah = 20Ah.

Jadi dengan kombinasi rangkaian seri dan paralel 4 buah baterai masing-masing @12V @10Ah, Anda memiliki sistem baterai dengan tegangan 24V dengan kapasitas 20Ah.

rangkaian baterai gabungan seri paralel

PENTING! Baterai Paralel, kapasitas baterai harus disamakan lebih dulu.

Ketika Anda merangkai baterai dalam konfigurasi paralel, sangat penting untuk memastikan bahwa kapasitas baterai yang digunakan adalah sekitaran sama. Ini akan membantu menghindari masalah seperti ketidakseimbangan pengisian dan pengosongan baterai yang dapat mengakibatkan kerusakan pada baterai dan performa yang tidak optimal. Idealnya, baterai dalam konfigurasi paralel harus memiliki kapasitas ampere/hours (Ah) yang sama.

Baca Juga :  Mengenal Fungsi NTC Thermistor, Cara Kerja Dan Aplikasinya

Jika Anda menghubungkan baterai dengan kapasitas yang berbeda dalam konfigurasi paralel, maka baterai dengan kapasitas yang lebih rendah akan mencapai tegangan yang lebih tinggi lebih cepat dan menjadi lebih cepat terisi penuh daripada baterai dengan kapasitas yang lebih tinggi. Ini dapat menyebabkan baterai dengan kapasitas lebih rendah menjadi terlalu terisi dan baterai dengan kapasitas lebih tinggi menjadi kurang terisi. Hal ini dapat mengurangi umur pakai baterai dan menyebabkan masalah lainnya.

Jadi, sebaiknya pastikan bahwa baterai yang Anda hubungkan dalam konfigurasi paralel memiliki kapasitas yang serupa atau setidaknya tidak memiliki selisih kapasitas yang terlalu besar. Ini akan membantu menjaga keseimbangan antara baterai dan memastikan kinerja yang lebih baik dalam aplikasi Anda.

Penggunaan BMS

Fungsi BMS

Tidak semua jenis baterai memerlukan BMS. Namun, beberapa jenis baterai perlu menggunakan BMS termasuk:

  • Baterai Lithium-ion (Li-ion) dan Lithium Polymer (LiPo): Baterai Li-ion dan LiPo memiliki kecenderungan  menjadi sensitif terhadap ketidakseimbangan tegangan dan suhu yang dapat menyebabkan kondisi kritis seperti overcharging atau overheating. Oleh karena itu, BMS sangat penting pada konfigurasi baterai yang menggunakan baterai Li-ion atau LiPo.
  • Baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4): Meskipun lebih stabil daripada Li-ion atau LiPo, baterai LiFePO4 masih memerlukan BMS untuk memastikan pengisian dan penggunaan yang aman.
  • Baterai Nikel Kadmium (NiCd) dan Nikel Metal Hidrida (NiMH): BMS dapat digunakan untuk mengontrol pengisian dan menghindari overcharging pada baterai NiCd dan NiMH.
  • Baterai Besi Timbal Asam (Pb-Acid): Baterai Pb-Acid, yang sering digunakan dalam aplikasi daya besar seperti sistem UPS, juga dapat memanfaatkan BMS untuk pengontrolan dan pengendalian.

BMS adalah sistem elektronik untuk mengawasi, mengontrol, dan menjaga kesehatan baterai. Fungsi dan manfaat BMS meliputi:

  • Monitoring Tegangan: BMS memantau tegangan setiap sel baterai secara individu. Ini mencegah ketidakseimbangan tegangan antar sel yang dapat merusak baterai.
  • Monitoring Arus: BMS mengukur dan memonitor arus masuk dan keluar dari baterai yang membantu mencegah overcurrent dan overdischarge yang dapat merusak baterai.
  • Pengukuran Suhu: BMS mengukur suhu baterai. Jika suhu naik di luar batas yang aman, BMS dapat mematikan daya untuk melindungi baterai.
  • Pengisian Seimbang: Terutama penting dalam konfigurasi paralel, BMS mengatur pengisian yang seimbang untuk setiap sel baterai. Ini mencegah ketidakseimbangan kapasitas antar sel.
  • Proteksi: BMS memiliki fungsi proteksi, seperti melindungi baterai dari overvoltage, undervoltage, dan kondisi yang dapat merusak lainnya.
  • Komunikasi: BMS canggih dapat memiliki kemampuan komunikasi, memungkinkan pemantauan dan pengendalian baterai dari jarak jauh melalui aplikasi atau perangkat.

Pilihan BMS harus selalu disesuaikan dengan jenis baterai yang digunakan karena bisa berbeda-beda dan juga harus sesuai dengan konfigurasi baterai yang Anda rancang. Pastikan untuk mengikuti panduan produsen baterai dan BMS saat merencanakan dan merangkai sistem baterai.

Kesimpulan

Konfigurasi baterai melibatkan penggabungan baterai dalam konfigurasi seri atau paralel untuk mencapai tegangan dan kapasitas yang diinginkan. BMS (Battery Management System) adalah sistem penting yang memantau dan melindungi baterai, terutama baterai Lithium-ion dan jenis baterai lainnya, menjaga keselamatan dan kinerja optimal. Penggunaan BMS disesuaikan dengan jenis baterai dan konfigurasi sistem.

Demikian tentang Cara Merangkai Baterai Secara Seri Dan Paralel maupun gabungan seri paralel, untuk mencapai tujuan pembuatan sistem baterai. Semoga bermanfaat!

Leave a Reply