BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN 3. 1 Baterai dan Super Kapasitor Baterai yang digunakan pada Tugas Akhir adalah baterai sepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5 Ah tipe GTZ-7S buatan ASTRA. Baterai ini lebih dikenal sebagai baterai kering yang memilki ketahanan yang lama dan bebas emisi uap. Untuk super kapasitor yang digunakan pada pengukuran ini adalah super kapasitor dengan kapasitas 1600 F dengan merk ESHSR-1600C0-002R7A5 buatan NessCap. 3.2 Parameter Internal Baterai dan Super Kapasitor Berdasarkan penelitian yang sudah ada, sebuah super kapasitor dapat dimodelkan dengan tiga buah cabang RC tersusun paralel seperti Gambar 3.1[11]. Gambar 3.1 Rangkaian Ekuivalen Super Kapasitor Masing masing dari ketiga cabang ini (Gambar 3.1) memiliki rating waktu yang saling berbeda. Parameter immediate branch memiliki komponen Ri, C i0 dan C i1 dengan respon pengisian dalam waktu yang sangat singkat. Parameter delayed branch memiliki komponen Rd dan Cd sebagai karakter baterai dan super kapasitor pada kisaran menit. Parameter long-term branch memiliki komponen R l dan C l yang menentukan karakter baterai dan super kapasitor pada kisaran waktu lebih dari 10 menit. Untuk 17

2 mengidentifikasi parameter rangkaian ekivalen, proses transien setiap cabang dapat diamati satu per satu dengan menganggap tegangan sebagai fungsi waktu walaupun ketiga cabang memiliki waktu identifikasi yang berbeda[11] Identifikasi Parameter Immediate Branch Parameter immediate branch dapat diidentifikasi dengan melakukan pengisian terhadap baterai atau super kapasitor dengan arus konstan. Parameter pada cabang ini dapat diketahui dari hubungan antara arus pengisian dan tegangan pada baterai atau super kapasitor. RRRR = VV1 IIIIh (3.1) dimana V 1 adalah besar tegangan pada saat t1 setelah arus pengisian dinyalakan dan variabel Ich adalah arus pengisian konstan. Besar tegangan V 1 menjadi titik acuan untuk medapatkan nilai C i0 dan C i1. Untuk mendapatkan nilai C i0, ditentukan terlebih dahulu besar selisih tegangan V sehingga V 2 = V 1 + V. Kemudian hitung waktu yang dibutuhkan saat pengisian agar tegangan baterai atau super kapasitor mencapai tegangan V 2 yaitu t 2 dan didapat t = t 2 t 1. Persamaan untuk mendapatkan C i0 adalah CCCCCC = IIIIh tt VV (3.2) Selanjutnya dihitung t 3, yaitu waktu pengisian baterai atau super kapasitor mencapai tegangan penuh (V 3 ), lalu arus pengisian dimatikan. Berikut adalah persamaaan untuk mendapatkan C i1 : C i1 = 2 VV4 QQQQQQQQ CCCCCC (3.3) VV4 dimana Q tot = Ich x ( t 4 - t 1 ) dan t 4 = t 3 + t 1 sedangkan V 4 adalah tegangan sisa pada baterai atau super kapasitor setelah pengosongan dengan waktu selama t 1. 18

3 3.2.2 Identifikasi Parameter Delayed Branch Pada delayed branch akan dihitung besar Rd dan Cd. Untuk mendapatkan Rd, terlebih dahulu hitung waktu baterai atau super kapasitor melakukan pengosongan yaitu t 5 sehingga tegangannya menjadi sebesar V 5, dimana V 5 = V 4 - V. Persamaan untuk mendapatkan Rd yaitu : Rd = (VV4 V 2 ) t CCCCCCCCCC V (3.4) dimana C diff = C i0 + (C i1 x V 3 ). Setelah didapat nilai Rd, dihitung t 6 = t (Rd x C il ), lalu ukur besar tegangan baterai atau super kapasitor saat t 6 yaitu V 6. Kemudian Cd dapat dihitung dari Persamaan 3.5 Cd = QQtot VV6 ( CCi0 + CCi1 2 VV6 )(3.5) Identifikasi Parameter Long-Term Branch Pada long-term branch dengan V 7 = V 6 - V, dan t 7 adalah waktu yang dibutuhkan baterai atau super kapasitor dalam pengosongan muatannya hingga besar tegangan menurun pada V 7, maka R l dapat dihitung : Rl = VV6 V 2 t CCCCCCCCCC V (3.5) dimana t = t 7 t 6. Kemudian pada tahap akhir pengukuran, untuk mendapatkan kapasitas C l maka dilakukan pengisian terhadap baterai atau super kapasitor selama 30 menit. Pada waktu pengisian tersebut diasumsikan bahwa ketiga kapasitor memiliki tegangan yang sama, lalu dapat dihitung kapasitas C l, yaitu : Cl = QQQQQQQQ VV8 CCCC1 CCCC0 + VV8 (3.6) 2 dimana V 8 adalah besar tegangan super kapasitor setelah dilakukan pengisian selama 30 menit. 19

4 3.3 Perhitungan Parameter Super Kapasitor Hubungan Seri Dan Paralel Agar super kapasitor dapat menggantikan fungsi baterai maka tegangan super kapasitor harus sama atau lebih besar dari tegangan baterai sehingga super kapasitor akan diserikan. Banyaknya super kapasitor yang diserikan adalah 6 buah. Dengan menserikan super kapasitor juga akan mengubah besaran parameter-paremeter internal dari super kapasitor, perubahan ini dapat di hitung menggunakan rumus berikut[11] ; (3.7) (3.8) (3.9) (3.10) Dimana, P = Banyaknya super kapasitor yang diparalelkan S = Banyaknya super kapasitor yang diserikan Nr = faktor koreksi resitor Nc = faktor koreksi kapasitor Setiap super kapasitor akan memiliki besar faktor koreksi yang berbeda beda jika dihubungkan secara seri atau paralel. Dari penelitian yang sudah ada, adapun faktor koreksi super kapasitor NessCap 1600 dapat dilihat pada Tabel 3.1, Tabel 3.2, Tabel 3.3, Tabel 3.4 berikut : Tabel 3.1 Faktor Koreksi Tahanan Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Seri[11]. 20

5 Tabel 3.2 Faktor Koreksi Tahanan Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Pararel[11]. Tabel 3.3 Faktor Koreksi Kapasitansi Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Seri[11]. Tabel 3.4 Faktor Koreksi Kapasitansi Super Kapasitor Nesscap 1600 F Terhubung Paralel[11]. Tabel 3.1, Tabel 3.2, Tabel 3.3 dan Tabel 3.4 menunjukkan besar faktor koreksi dari super kapasitor Nesscap 1600 F jika dihubungkan secara seri maupun paralel. Dengan menggunakan rumus faktor koreksi super kapasitor, dapat dihitung perubahan besar nilai parameter internal super kapasitor Nesscap 1600 F setelah dihubung seri atau dihubung paralel. Pada Tugas Akhir ini, untuk mendapatkan nilai parameter internal super kapasitor yang mendekati nilai parameter internal baterai, maka super kapasitor Nesscap 1600F akan dihubungkan seri sebanyak enam. Setelah mengetahui besar faktor koreksi dari tahanan dan kapasitas super kapasitor, maka dapat dihitung besar tahanan dan kapasitansi akhir dengan persamaanpersamaan berikut : Ri = Ri(1) + Ri(seri)(3.11) Dimana : Ri(1)= Besar nilai Ri untuk satu super kapasitor Ri(seri)= Besar nilai Ri yang dihubung seri Rd = Rd(1) + Rd(seri)(3.12) 21

6 Dimana : Rd(1)= Besar nilai Rd untuk satu super kapasitor Rd(seri)= Besar nilai Rd yang dihubung seri Rl = Rl(1) + Rl(seri)(3.13) Dimana : Rl(1)= Besar nilai Rl untuk satu super kapasitor Rl(seri)= Besar nilai Rl yang dihubung seri Ci = Ci(s-1)- Ci(seri)/s(3.14) Dimana : Ci(s-1) = Besar nilai Ci saat super kapasitor yang terhubung sebanyak S -1 Ci(seri) = Besar nilai Ci yang dihubung seri S = Banyaknya super kapasitor yang dihubung seri Cd = Cd(s-1)- Cd(seri)/s(3.15) Dimana : Cd(s-1) = Besar nilai Cd saat super kapasitor yang terhubung sebanyak S -1 Cd(seri)= Besar nilai Cd yang dihubung seri S = Banyaknya super kapasitor yang dihubung seri Cd = Cd(s-1)- Cd(seri)/s(3.16) Dimana : Cl(s-1) = Besar nilai Cl saat super kapasitor yang terhubung sebanyak S -1 Cl(seri)= Besar nilai Cl yang dihubung seri S = Banyaknya super kapasitor yang dihubung seri 3.4 Spesifikasi Perangkat Ada beberapa spesifikasi yang menjadi pendukung dalam penyusunan Tugas Akhir ini, adapun spesifikasi perangkat yang mendukung meliputi spesifikasi perangkat lunak dan perangkat keras Spesifikasi Perangkat Lunak Perangkat lunak yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 22

7 Sistem operasi : Windows 7 Aplikasi program : Simulink ver 7.9 dari MATLAB R2012a Spesifikasi Perangkat Keras User-PC. Perangkat keras yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah Laptop Lenovo 3.5 Fasilitas Simulator yang Digunakan Fasilitas simulator yang digunakan dalam pengukuran adalah baterai, super kapasitor, sumber arus, scope dan pengatur waktu Baterai Baterai yang digunakan adalah baterai sepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5 Ah tipe GTZ-7S buatan ASTRA Super Kapasitor Super kapasitor yang digunakan pada pengukuran ini adalah super kapasitor dengan kapasitas 1600 F dengan merk ESHSR-1600C0-002R7A5 buatan NessCap Sumber Arus Sumber arus pada rangkaian simulasi pengukuran parameter internal baterai digunakan untuk mengisi muatan pada baterai, sumber arus ditetapkan konstan sebesar 6 A Pengatur Waktu Pengatur waktu yang ada pada rangkaian simulasi berguna untuk memberi batasan waktu terhadap arus pengisian baterai. Pengatur waktu juga digunakan untuk 23

8 mengetahui waktu yang dibutuhkan selama pengisian atau pengosongan super kapasitor sampai pada batas tegangan tertentu. 3.6 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian meliputi serangkaian proses yang panjang seperti pengumpulan data, studi literatur, pemodelan rangkaian simulasi dan pengambilan data yang diperlukan dari rangkaian simulasi. Prosedur penelitian dapat digambarkan dalam diagram alir seperti yang digambarkan pada Gambar 3.2. Mulai A Mengumpulkan data-data parameter internal baterai Membandingkan parameter internal baterai dengan parameter internal super kapasitor Menghitung parameter internal super kapasitor yang telah dimodifikasi Merancang rangkaian percobaan Melakukan simulasi Apakah parameter internal super kapasitor sudah sesuai dengan parameter internal baterai? No Melakukan modifikasi yang diperlukan pada super kapasitor Mencatat data hasil simulasi Yes Mengumpulkan data-data parameter internal super kapasitor Menganalisis Data Parameter Super kapasitor Dan baterai Selesai A Gambar 3.2 Diagram Alir Pengukuran Parameter Baterai dan Super Kapasitor 24

9 3.6.1 Pelaksanaan Pengukuran Parameter Internal Baterai dan Super Kapasitor Langkah langkah pengukuran parameter internal baterai sebagai berikut : 1. Pengumpulan data Data yang diperlukan pada penelitian ini terdiri dari : - Data setelan baterai sepeda motor - Data parameter internal super kapasitor 2. Pemodelan rangkaian simulasi Pada simulator SIMULINK MATLAB akan dirangkai sebuah rangkaian sebuah rangkaian pengganti untuk pengisian dan pengosongan baterai, dengan arus pengisian sama dengan arus pengosongannya. Dalam mengukur parameter internal baterai sepeda motor adalah mengukurnya dengan menganggap baterai sepeda motor sebagai sebuah super kapasitor. NC NO A I V1 BT1 V2 R V3 Gambar 3.3 Rangkaian ekuivalen dari Pengisian dan Pengosongan Baterai Berdasarkan rangkaian ekuivalen baterai Gambar 3.3, maka dapat dibuat rangkaian simulasi pengukuran parameter internal baterai sepeda motor pada simulink matlab. Rangkaian simulasi pengisian baterai diperlihat pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Rangkaian Simulasi Pengisian Baterai 25

10 Pada rangkaian pengisian baterai (Gambar 3.4), digunakan penyearah sebanyak 4 buah supaya arus pengisiannya memiliki gelombang arus DC karena supply arus pengisian adalah arus AC. Selanjutnya rangkaian pengosongan baterai dapat dilihat pada Gambar 3.3. Gambar 3.5 Rangkaian Simulasi Pengosongan Baterai Pada rangkaian simulasi pengosongan (Gambar 3.5) terdapat kontrol arus pengosongan baterai.dari data baterai yang digunakan dimasukkan nilai nilai pada Simulink matlab. Tampilan kotak dialog baterai pada Simulink Matlab seperti pada gambar dibawah ini : Gambar 3.6 Kotak Dialog Parameter Baterai Pada kotak dialog tersebut dimasukkan nilai-nilai parameter baterai yang telah diperoleh. 3. Melakukan simulasi/pengukuran terhadap model rangkaian. 4. Mengambil data yang didapat dari pengukuran yang didapat dari percobaan. Adapun data parameter internal yang dibutuh adalah : 26

11 Ri : besar tahanan R i Ci0 : besar kapasitansi kapasitorc i0 Ci1 : besar kapasitansi kapasitor C i1 Rd : besar tahananrd Cd :besar kapasitansi kapasitor Cd Rl : besar tahananr 1 C1 : besar kapasitansi kapasitor C 1 5. Membandingkan data parameter internal baterai dan super kapasitor. 6. Melakukan modifikasi yang dibutuhkan pada super kapasitor agar nilai parameter internalnya sama atau mendekati nilai parameter internal baterai. 7. Melakukan penarikan kesimpulan dari data yang didapat. 27

12 BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISA 4.1 Simulasi Pengukuran Parameter Internal Baterai Untuk mendapatkan parameter internal baterai, digunakan Simulink matlab dengan dua buah rangkaian simulasi yaitu rangkaian simulasi pengisian baterai (Gambar 3.2) dan rangkaian simulasi pengosongan baterai (Gambar 3.3). Untuk mendapatkan karakteristik pengisian, baterai di berikan arus pengisian sebesar 6 A dan arus pengosongan sebesar 6A untuk mendapatkan karakteristik pengosongannya. Penghitungan parameter baterai : Tahap 1 Pada saat V 0 = 0 volt Q 0 = 0 Tahap 2 Arus pengisian di nyalakan. t 1 = 0,5 detik, Ich = 6 A. didapat V 1 = 0,0247 Volt, dapatdilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4.1 Tampilan Besar Tegangan Saat t 1 pada Scope 28

13 Pada Gambar 4.1 terlihat bahwa bentuk gelombang dari tegangan baterai saat t 1 justru menurun. Kemudian dapat dihitung besar tahanan RRRR : Tahap 3 V 2 = V 1 + V RRRR = VV1 IIIIh =0,00411Ω V yang di pilih adalah 2,5 Volt, V 2 = 2,5247 V Pada saat V 2, didapat t 2 = 56 detik t = t 2 t 1 = 55,5 detik, lalu dihitung besar C i0 dengan menggunakan Persamaan 3.2 : CCCC0 = IIIIh tt VV = 61,92 F Tahap 4 V 3 = tegangan baterai pada keadaan penuh = 13 Volt Pada saat V 3, didapat t 3 = 1535 detik,dapat dilihat pada Gambar 4.2. Gambar 4.2Tampilan Besar Tegangan Saat t 3 pada Scope Pada Gambar 4.2 terlihat bentuk gelombang dari tegangan pengisian baterai hingga mencapai teganngan maksimum baterai. Kemudian arus pengisian di matikan. 29

14 Tahap 5 t 4 = t = 1535,5 s 0.5 s adalah waktu pengosongan pertama baterai. Pada saat pengosongan 0.5 detik didapat V 4 = 12,81 Volt,dapat dilihat pada Gambar 4.3. Gambar 4.3Tampilan Besar Tegangan Saat 0.5 Detik pada Scope Pada Gambar 4.3 terlihat bentuk gelombang dari tegangan saat pengosongan baterai selama 0.5 detik. Selanjutnya dihitung besar Qtotal : Q tot = Ich * ( t 4 - t 1 ) = 9210 coulomb Dengan mesubtitusikan besar Q tot pada Persamaan 3.3, dapat dihitung besar C i1 : Ci1 = 2 VV4 QQQQQQQQ CCCCCC = 101,53F VV4 Tahap 6 V 5 = V 4 - V V yang di pilih adalah 2,5 V V 5 = 12,81 2,5 = 10,31 V 30

15 Lama waktu pengosongan baterai hingga tegangan baterai menjadi 10,31 volt adalah selama 2785 detik (t 5 ), terlihat pada Gambar 4.4. Gambar 4.4 Tampilan Besar Tegangan Saat t 5 pada Scope Pada Gambar 4.4 terlihat bentuk gelombang dari tegangan saat pengosongan baterai selama 2785 detik. Sehingga, t = t 5 t 4 = 1249,5 detik. C diff = C i0 + ( C i1 * V 3 ) = 1.381,81 F, lalu dengan Persamaan 3.4, dapat dihitung besar Rd : Rd = (VV4 V 2 ) t CCCCCCCCCC V = 3,3 Ω Tahap 7 t 6 = t 5 + 3( Rd* C il ) = detik dimana Rd*Cil maksimal 100 detik. Pada saat pengosongan baterai selama t 6, didapat V 6 = 9,71 Volt, terlihat pada Gambar

16 Gambar 4.5 Tampilan Besar Tegangan Saat t 6 pada Scope Pada Gambar 4.3 terlihat bentuk gelombang dari tegangan saat pengosongan baterai selama 3085 detik. Dengan Persamaan 3.5, dihitung besar Cd : Cd = QQQQQQQQ VV6 Tahap 8 V 7 = V 6 - V = 7,21 V ( CCCCCC + CCCC1 VV6 )= 393,65 F 2 Lama waktu pengosongan baterai hingga tegangan baterai menjadi 7.21 volt adalah selama 3546 detik (t 7 ), terlihat pada Gambar 4.6. Gambar 4.6 Tampilan Besar Tegangan Saat t 7 Pada Scope 32

17 Pada Gambar 4.6 terlihat bentuk gelombang dari tegangan saat pengosongan baterai selama 3546 detik. Sehingga, t = t 7 t 6 = 461 detik, maka besar R l dapat dihitung dengan Persamaan 3.5 : VV6 V 2 t Rl = CCCCCCCCCC V = 1,289 Ω Tahap 9 Dilakukan pengisian baterai selama 30 menit dengan asumsi ketiga kapasitor sudah memiliki tegangan yang sama, kemudian ukur tegangan baterai. Didapat V 8 = 12,72 volt, sehingga dengan Persamaan 3.6 dapat dihitung besar C l : Cl = QQQQQQQQ VV8 CCCC1 CCCC0 + VV8 = 16,469 F 2 Hasil pengukuran parameter internal baterai jenis lead-acid 6.5Ah, 12 V memiliki parameter internal seperti yang diperlihatkan pada Tabel 4.1 Tabel 4.1 Parameter Internal Baterai (6.5 Ah, 12 V) Parameter Baterai ( 6.5 Ah, 12 V ) Ri 4,11 mω Ci1 101,53F Rd 3,3 Ω Cd 393,65 F Rl 1,289 Ω Cl 16,469 F Dari Tabel 4.1, terlihat baterai memiliki kapasitansi terbesar adalah pada kapasitor Cd. Ini cukup berbeda jika dibandingkan dengan super kapasitor dimana super kapasitor yang pada umumnya memiliki kapasitansi terbesar adalah C i1. Tahanan baterai juga tergolong cukup besar jika dibandingkan dengan tahanan super kapasitor. 33

18 4.2 Parameter Internal Super Kapasitor Super kapasitor yang digunakan adalah NessCap 1600 F, 2.7 volt dimanasuper kapasitor yang digunakan ini sudah diukur parameter internalnya pada penelitian yang sudah ada. Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa nilai parameter internal super kapasitor Nesscap 1600 F akan berubah apabila diberikan arus pengisian yang berbeda. Nilai kapasitansinya akan semakin besar seiring semakin besar juga arus pengisian yang diberikan terhadap super kapasitor ini. Sedangkan nilai tahanannya akan semakin berkurang seiring meningkatnya besar arus pengisiannya. Berikut adalah data parameter internal dari super kapasitor tipe NessCap 1600 F, 2.7 volt dengan berbagai arus pengisian yang berbeda[11]. Tabel 4.2 Tabel Parameter Internal Super Kapasitor NessCap 1600 F Dihubung Seri dan Paralel dengan Berbagai Arus Pengisian [11] Charging current (A) Series Parallel Parameter One Two Three Five Two Three Ri (mω) Ci (F) Rd(Ω) Cd(F) Rl(Ω) Cl (F) Ri (mω) Ci (F) Rd(Ω) Cd(F) Rl(Ω) Cl (F) Ri (mω) Ci (F) Rd(Ω) Cd(F) Rl(Ω) Cl (F) Dari Tabel 4.2 diberikan data paremeter internal super kapasitor NessCap 1600 F, 2.7 voltdengan arus pengisian yang berbeda beda. Hal ini akan sangat membantu dalam 34

19 pemilihan super kapasitor dengan arus pengisian dan nilai parameter internal yang akan digunakan untuk menggantikan fungsi baterai sepeda motor. Super kapasitor NessCap 1600 F yang digunakan pada Tugas Akhir ini dipilih super kapasitor Nesscap 1600 dengan arus pengisian 12 A dengan data parameter sebagai berikut (Tabel 4.3). Tabel 4.3 Parameter Internal Super Kapasitor NessCap 1600 F dengan Arus Pengisian 12A Parameter Ri Ci1 Rd Cd Rl Cl Super kapasitor (NessCap1600 F, 2.7 V ) 0,94 mω 4049 F 0,37 Ω 254,8 F 0,09 Ω 182,7 F Pada Tabel 4.3, super kapasitor memiliki tahanan tahanan yang cukup kecil dengan nilai kapasitansi yang cukup besar. Hal ini menunjukkan karakter super kapasitor yang cepat melepaskan muatannya. 4.3 Perbandingkan Data Parameter Internal Baterai dengan Parameter Super Kapasitor Setelah mengetahui nilai parameter internal baterai sepeda motor dan parameter internal super kapasitor Nesscap 1600 F yang dipilih sebagai super kapasitor yang akan menggantikan fungsi baterai, maka akan terlebih dahulu dibandingkan masing masing parameternya. Perbandingan ini perlu dilakukan untuk mengetahui penyusunan dari super kapasitor yang dipilih agar nilai parameter internalnya mendekati nilai parameter internal baterai sepeda motor. Untuk membantu membandingkan, parameter internal baterai dan super kapasitor dimasukkan dalam satu tabel yang dapat dilihat pada Tabel

20 Tabel 4.4Parameter Internal Baterai (6.5 Ah, 12 V) dan Super Kapasitor (NessCap 1600F, 2.7 V) Parameter Baterai ( 6.5 Ah, 12 V ) Super kapasitor (NessCap1600 F, 2.7 V ) Ri 4,11 mω 0,94 mω Ci F 4049F Rd 3,3 Ω 0,37Ω Cd F 254,8F Rl Ω 0,09Ω Cl F 182,7F Dari Tabel 4.4, dapat dilihat adanya perbedaan besar masing masing parameter. Besar tahanan super kapasitor cukup kecil dibandingkan dengan tahanan baterai sepeda motor namun super kapasitor memiliki nilai kapasitansi yang lebih besar dari baterai. Untuk itu perlu dilakukan pengukuran parameter super kapasitor yang akan dirangkaikan sedemikian rupa sehingga nilai parameter super kapasitor yang dirangkai mendekati nilai parameter internal baterai. 4.4 Data Parameter Super Kapasitor Tersusun Seri Dengan mengunakan Persamaan 3.7, Persamaan 3.11,Persamaan 3.12 dan Persamaan 3.13, maka besar tahanan super kapasitor dapat dihitung sebagai berikut : Ri(seri)= 0, x ( 6^ ) = 2,6697mΩ Maka, Ri = ,6697 = mω Rd(seri)= {-0,35 x ln(12) + 0,6871} x 6^1,38533 =2,18 Rd = 2, = 2,55 Ω Rl(seri)={ -0,184 x ln(12) + 0,3131}x 6^0,92096 = Rl = = 0.84 Ω Dengan mengunakan Persamaan 3.8,Persamaan 3.14,Persamaan 3.15 dan Persamaan 3.16, maka besar kapasitansi super kapasitor dapat dihitung sebagai berikut : Ci(seri)= 2458,65 x 6^ = 733,9695 Ci = 527,94 - (733,9695/6) = 405,612 F 36

21 Cd(seri) = {103,42 x ln(12) +159,99} x 6^-0,8243 = 95,21 Cd = 68,73 - (95,21/6) = 52,86 F C l (seri)= {-26,31 x ln(12) +252,82} x 6^-0,9390 = 34,848 C l = 30,05 (34,848/6) = 24,24 F Nilai parameter internal super kapasitor setelah dihubung secara seri diperlihatkan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5Parameter Internal 6 Super Kapasitor (NessCap 1600F, 2.7 V) Terhubung Seri. Parameter Super kapasitor (NessCap 1600 F, 16,2 V ) R i 3,609 mω C i1 Rd Cd R l C l F 2,55 Ω F 0,84 Ω F Kemudian dibandingkan nilai dari parameter internal baterai sepeda motor dengan parameter internal enam buah super kapasitor Nesscap 1600 F yang terhubung seri. Tabel 4.6 Parameter Internal Baterai (6.5 Ah, 12 V) dan Enam Super Kapasitor (NessCap 1600F, 2.7 V) Terhubung Seri. Parameter Baterai ( 6.5 Ah, 12 V ) Super kapasitor (NessCap 1600 F, 16,2 V ) R i 4,11 mω 3,609 mω C i1 101,53F 405,612 F Rd 3,3 Ω 2,55 Ω Cd 393,65 F 52,86 F R l 1,289 Ω 0,84 Ω C l 16,469 F 24,24 F Dari Tabel 4.6 terlihat bahwa tahanan-tahanan super kapasitor Nesscap 1600 F setelah diserikan sebanyak enam memiliki nilai yang mendekati nilai tahanan tahanan 37

22 baterai sepeda motor, baik dilihat pada masing masing tahanan maupun dilihat secara keseluruhan. Naiknya nilai masing masing tahanan super kapasitor ini akan mengubah karakteristik pengosongannya, dimana super kapasitor akan semakin lama dalam melepas muatannya. Dan pada total kapasitansinya, besar kapasitansi super kapasitor lebih besar dari total kapasitansi baterai motor, hal ini membuat super kapasitor dapat bertahan lama jika digunakan sebagai sumber arus pada starter sepeda motor. 4.5 Karakteristik Pengosongan Baterai Dan Super Kapasitor Untuk dapat mengetahui bahwa super kapasitor dapat menggantikan fungsi baterai sepeda motor, maka akan disimulasikan untuk mengetahui karakteriktik pengosongan baterai sepeda motor dan super kapasitor pada saat starter sepeda motor. Rangkaian simulasi pengosongan baterai dan super kapasitor diperlihatkan pada Gambar 4.7. Gambar 4.7 Rangkaian Simulasi pengosongan baterai dan super kapasitor Dari rangkaian simulasi dapat diketahui bentuk grafik pengosongan baterai dan super kapasitor saat digunakan pada saat starter sepeda motor.berikut adalah bentuk grafik pengosongan baterai dan super kapasitor selama 1800 detik saat starter sepeda motor dengan beban arus konstan sebesar 6 A. 38

23 Gambar 4.8 Tampilan Besar Tegangan Saat Pengosongan Baterai dan Super Kapasitor Pada Scope Dari bentuk grafik pengosongan pada scope (Gambar 4.8) terlihat bahwa tegangan super kapasitor lebih besar dari 12 volt bertahan selama 1000 detik dengan arus pengosongan 6 A, sehingga super kapasitor hanya mampu menggantikan baterai selama 1000 detikjika digunakan sebagai sumber arus pada starter sepeda motor. Hal ini menunjukkan bahwa super kapasitor NessCapp 1600 F yang tersusun seri sebanyak 6 dapat digunakan sebagai pengganti baterai sepeda motor walaupun waktu bertahan masih lebih cepat jika dibandingkan dengan baterai. 39

24 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah memperoleh hasil penelitian dan pembahasan, penulis menarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada pengukuran parameter internal baterai sepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5Ah dengan arus pengisian 6 A dan arus pengosongan 6 Adiketahui tahanan R i1 sebesar 4,11 mω, Rd sebesar 3,3 Ω, dan R l sebesar Ω serta besar kapasitansi C i1 sebesar, Cdsebesar 393,65 F, danc l sebesar 16,469 F. 2. Dengan melihat hasil pengukuran parameter internal bateraisepeda motor jenis lead-acid 12 volt, 6.5Ah dan parameter internal super kapasitor NessCap 1600F dan grafik pengosongannya, baterai jenis lead-acid 12 volt, 6.5Ah memungkinkan dapat digantikan fungsinya dengan menggunakan super kapasitor NessCap 1600F yang dihubung seri sebanyak enam selama 1000 detik dengan arus pengosongan 6 A saat starter sepeda motor. 3. Besar nilai parameter internal baterai sepeda motor dengan parameter internal baterai menunjukkan karakteristik pengisian dan pengosongan muatannya. 4. Dengan menserikan super kapasitor akan mengubah nilai parameter internalnya yang dapat dihitung menggunakan faktor koreksi dari super kapasitor yang digunakan. 5.2 Saran Untuk tujuan pengembangan dari Tugas Akhir ini, kepada peneliti yang berniat melanjutkan penelitian, penulis memberikan saran sebagai berikut: 1. Menggunakan super kapasitor yang berbeda sebagai pengganti baterai sepeda motor. 2. Meneliti baterai yang berbeda dengan tegangan yang lebih besar dari baterai sepeda motor. 40