Subsistem sumber energi merupakan dasar dari kendaraan listrik. Pada kendaraan listrik, dibutuhkan sumber energi untuk menghasilkan tenaga gerak, dimana sumber energi utama yang digunakan adalah baterai yang dilengkapi dengan BMS (Battery Management System).

Proses atau cara kerja sub sistem sumber energi :

• Energi eksternal seperti dari PLN atau PV charging station dialirkan ke unit pengisian energi/baterai (charger). Unit pengisian energi/baterai akan mengisi daya ke baterai, kemudian BMS akan mengontrol penyeimbangan pengisian energi yang akan dialirkan dari listrik ke baterai.
• Energi Management Unit (EMU) berperan mengontrol aliran dan distribusi energi, serta memantau dan mengelola daya yang masuk ke baterai.
• Baterai akan menyuplai energi ke low voltage power converter yang ada di dalam sub sistem auxiliary dan akan merubah arus DC menjadi arus AC untuk menggerakkan motor listrik
• Baterai akan menyuplai energi ke high voltage power converter yang ada di dalam sub sistem propulsi yang akan mengalirkan ke bagian komponen elektrik dan EMU akan mengontrol energi yang akan masuk ke High Voltage power converter (sistem propulsi)

BATERAI

Baterai adalah perangkat elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan cara reaksi elektrokimia. elektrokimia adalah proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang terjadi pada saat proses pengosongan baterai serta proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia yang terjadi pada saat proses pengisian baterai.

Cara kerja sel baterai :

• Reaksi kimia : Reaksi kimia terjadi antara anoda dan elektrolit. Reaksi ini menghasilkan elektron dan ion positif.
• Aliran elektron : selama reaksi kimia terjadi, elektron dilepaskan dari elektroda negatif dan mengalir melalui sirkuit eksternal
• Muatan listrik : Saat elektron bergerak melalui sirkuit, ion positif yang terbentuk dari elektroda negatif bergerak melalui elektrolit ke elektroda positif untuk menjaga keseimbangan muatan.
• Pemakaian energi : Ketika baterai digunakan, energi kimia dalam baterai berkurang karena reaksi kimia yang terjadi untuk menghasilkan listrik

Jenis-jenis sel baterai :

Pada umumnya terdapat dua jenis baterai yaitu, Baterai primer dan sekunder. Baterai primer adalah baterai yang hanya digunakan satu kali saja, sedangkan Baterai sekunder adalah baterai yang dapat digunakan berulang kali dengan menggunakan sistem charger. Baterai isi ulang (rechargeable battery) bisa diisi ulang karena reaksi kimia yang terjadi di dalamnya bersifat reversibel. Artinya, reaksi kimia yang terjadi saat baterai digunakan dapat dibalik untuk mengembalikan energi ke baterai.

Pada kendaraan listrik banyak sekali yang menggunakan baterai Lithium Ion, karena beberapa alasan yaitu :

• Kapasitas energi yang tinggi
• Daya tahan dan umur pakai
• Kemampuan pengisian cepat
• Tidak terlalu berat

Simbol rangkaian baterai pada kendaraan listrik

Untuk menyesuaikan dengan kebutuhannya baterai bisa dirangkai dan dibentuk sesuai dengan spesifikasi yang sudah ditentukan.

• Series Connections : Menambah voltase/tegangan pada baterai
• parallel Connections : Menambah kapasitas baterai (Ah/Ampere Hour)
• Series/Parallel (XsYp) : Mengkombinasi antara kapasitas baterai dan tegangan sesuai kapasitas yang dibutuhkan oleh kendaraan

Setelah sel baterai dirangkai menjadi satu akan menjadi baterai pack. Baterai pack adalah sekumpulan baterai individual yang terhubung secara seri, paralel, atau kombinasi keduanya untuk menghasilkan tegangan dan arus yang diinginkan.

BATTERY MANAGEMENT SYSTEM (BMS)

Battery Management System (BMS) adalah sistem yang digunakan untuk mengatur baterai meliputi proses monitoring, proses balancing, dan proses proteksi/safety unit.

Fungsi dan Cara Kerja BMS Baterai

• Penyeimbangan muatan (charge balancing), untuk memastikan semua sel menyelesaikan pengisian pada waktu yang sama lalu untuk mencegah kerusakan melalui pengisian lebih.
• Penyeimbangan aktif (active balancing), dimana energi dialihkan dari sel lebih kuat ke sel lebih lemah, untuk memastikan semua sel mencapai titik pembuangan maksimum pada saat bersamaan.
• Pemantauan suhu (temperature monitoring), untuk menghindari kerusakan karena terlalu panas.
• Cut-Off tegangan rendah (low-voltage cut-off), cara mengisolasi baterai ketika sel mana pun mencapai tegangan minimum yang disarankan, serta untuk menghindari kerusakan karena pemakaian berlebih.
• Pemantauan state of charge (SOC) semua sel baterai untuk mobil listrik. Melalui pemantauan tegangan dan arus, sisa kapasitas masing-masing sel dapat dihitung.

Komponen umum dalam Diagram blok BMS :

• Unit Pengukuran sel (Cell Measurement Unit) adalah modul yang bertanggung jawab untuk mengukur tegangan, arus, dan suhu masing-masing sel baterai dalam rangkaian.
• Unit Penyeimbang Sel (Cell Balancing Unit) adalah modul yang berfungsi untuk memastikan semua sel dalam baterai memiliki tegangan yang sama.
• Unit Kontrol dan Perlindungan (Control and Protection Unit) adalah otak dari BMS yang menganalisis data yang diterima dari unit pengukuran sel.
• Antarmuka Komunikasi (Communication Interface) , modul ini memungkinkan komunikasi antara BMS dengan perangkat eksternal seperti sistem manajemen daya atau pengguna. Jenis komunikasi dapat berupa protokol digital seperti I2C, SPI, atau CAN bus. Informasi yang dapat diakses melalui antarmuka ini meliputi tegangan, arus, suhu individual sel, status kesehatan baterai, dll.

UNIT PENGISIAN BATERAI (BATTERY CHARGER)

Unit Pengisian Baterai (Battery Charger) adalah perangkat yang digunakan untuk mengisi atau mengganti muatan listrik pada sistem BEV.

Roda adalah komponen yg menggerakkan kendaraan.

Energy Management Unit adalah bagian dari sistem kendaraan yang bertanggung jawab atas pengelolaan dan pengaturan aliran energi dalam kendaraan tersebut.

Komponen EMU :

• Battery Management System (BMS), bertanggung jawab atas pengawasan dan pengaturan baterai pada kendaraan listrik.
• Inverter, perangkat yang mengkonversi arus DC dari baterai menjadi arus AC yang diperlukan untuk menggerakkan motor listrik.
• Motor Controller, mengatur kinerja motor listrik, termasuk kecepatan, torsi, dan efisiensi operasionalnya.
• Thermal Management System, mengatur suhu komponen kritis di dalam kendaraan, termasuk motor listrik, inverter, dan baterai.
• Regenerative Braking System, sistem pengereman regeneratif memanfaatkan energi kinetik yang dihasilkan saat pengereman untuk mengisi kembali baterai kendaraan.
• Vehicle Control Unit (VCU), unit kontrol yang mengkoordinasikan berbagai sistem dan komponen di dalam kendaraan
• Sistem Pengisian, mencakup komponen-komponen yang terkait dengan sistem pengisian baterai kendaraan, seperti on board charger (OBC) yang mengatur pengisian dari sumber listrik eksternal ke baterai.