Cara Pengujian Battery Management System yang Tepat

Contents

1 Mengapa Battery Management System Perlu Diuji?
2 Cara Pengujian Battery Management System yang Tepat
3 FAQ

Battery Management System atau BMS menjadi bagian yang tak boleh dilupakan dalam sistem baterai modern, terutama pada kendaraan listrik, Energy Storage System (ESS), perangkat industri, dan berbagai aplikasi yang menggunakan baterai lithium ion.

BMS tidak hanya membaca kondisi baterai. Sistem ini harus mampu mengelola tegangan setiap cell, memantau arus dan temperatur, memperkirakan State of Charge (SOC) dan State of Health (SOH), melakukan cell balancing, hingga memberikan perlindungan ketika terjadi kondisi abnormal.

Menurut Hioki, performa BMS dapat berpengaruh besar terhadap efisiensi operasional, umur pakai, dan keamanan rechargeable battery. Karena itu, pengujian BMS perlu dilakukan dengan kondisi yang dapat dikontrol dan hasil pengukuran yang dapat diulang secara konsisten.

Lalu, bagaimana cara pengujian Battery Management System yang tepat?

Mengapa Battery Management System Perlu Diuji?

BMS bekerja sebagai sistem pengawasan dan proteksi battery pack. Ketika salah satu bagian tidak bekerja sebagaimana mestinya, BMS dapat menerima informasi yang salah mengenai kondisi baterai.

Sebagai contoh, kesalahan pembacaan tegangan cell dapat membuat sistem memperkirakan kapasitas baterai secara tidak tepat. Kesalahan deteksi temperatur atau arus juga dapat memengaruhi fungsi proteksi yang seharusnya bekerja ketika baterai berada pada kondisi abnormal. Hioki menyebut beberapa parameter utama yang perlu diperhatikan dalam evaluasi kualitas BMS, antara lain:

operasi cell balancing;
pengukuran tegangan setiap cell;
pemantauan voltage, current, dan temperature;
abnormality detection;
estimasi kapasitas baterai yang tersisa;
estimasi degradasi atau SOH; dan
pengoperasian protection circuit.

Oleh karena itu, pengujian BMS sebaiknya tidak hanya memastikan perangkat dapat menyala. Pengujian harus melihat bagaimana sistem memberikan respons ketika menerima berbagai kondisi input baterai.

Cara Pengujian Battery Management System yang Tepat

Tidak semua BMS mempunyai spesifikasi dan jumlah cell yang sama. Namun umumnya, beberapa tahapan berikut dapat digunakan sebagai dasar dalam melakukan evaluasi.

1. Tentukan Parameter dan Kondisi Pengujian

Pengujian sebaiknya dimulai dengan menentukan parameter apa saja yang ingin divalidasi. Jangan langsung memberikan berbagai tegangan ke BMS tanpa mempunyai test scenario yang jelas. Beberapa parameter yang dapat dimasukkan ke dalam test plan antara lain:

rentang tegangan normal setiap cell;
batas overvoltage;
batas undervoltage;
batas arus;
temperatur;
kondisi cell imbalance;
kondisi charging dan discharging; serta
kondisi abnormal yang harus memicu protection system.

Dengan test condition yang telah ditentukan sejak awal, hasil pengujian akan lebih mudah dibandingkan dengan spesifikasi desain BMS.

2. Gunakan Battery Cell Simulator

Untuk pengembangan dan evaluasi BMS, kondisi baterai dapat dibuat menggunakan battery cell voltage generator atau simulator. Salah satu instrumen yang memang dikembangkan untuk kebutuhan tersebut adalah Hioki SS7081-50 Battery Cell Voltage Generator.

Hioki SS7081-50 mengintegrasikan power supply untuk 12 cell, pengukuran voltage dan current, serta simulated relay dalam satu perangkat. Unit dapat dihubungkan ke BMS board untuk berfungsi sebagai battery cell simulator. Pendekatan ini memungkinkan engineer mengatur kondisi cell secara lebih terkontrol dibandingkan hanya mengandalkan karakteristik baterai fisik.

3. Uji Akurasi Pembacaan Tegangan Setiap Cell

Salah satu fungsi fundamental BMS adalah membaca tegangan setiap cell. Berikan nilai tegangan tertentu melalui simulator, kemudian bandingkan nilai input tersebut dengan nilai yang dibaca oleh BMS. Pengujian dapat dilakukan pada beberapa titik, misalnya:

tegangan normal;
mendekati batas bawah;
mendekati batas atas;
satu cell mempunyai nilai berbeda;
beberapa cell mempunyai nilai tidak seimbang.

Tujuannya untuk mengetahui apakah BMS mampu membaca kondisi masing-masing cell dengan tingkat akurasi yang dibutuhkan. Hioki memasukkan high precision measurement of each cell voltage sebagai salah satu bagian evaluasi operasi cell balance pada BMS.

4. Periksa Fungsi Cell Balancing

Perbedaan tegangan antar-cell dapat terjadi dalam sebuah battery pack. Karena itu, BMS biasanya mempunyai fungsi balancing untuk menjaga kondisi antar cell. Dalam pengujian, engineer dapat membuat salah satu atau beberapa cell mempunyai tegangan yang berbeda dari cell lainnya. Kemudian periksa bagaimana BMS memberikan respons.

Hioki SS7081-50 mendukung simulasi yang dapat digunakan untuk mengevaluasi cell balancing, selain simulasi charge/discharge dan pemeriksaan abnormality detection. Pengaturan dan simulasi dapat dilakukan melalui aplikasi PC yang terhubung melalui LAN.

5. Uji Monitoring Tegangan, Arus, dan Temperatur

BMS juga perlu mendapatkan data yang benar mengenai kondisi battery pack secara keseluruhan. Karena itu, evaluasi perlu mencakup respons terhadap perubahan:

- Voltage: Periksa bagaimana sistem membaca perubahan tegangan dari kondisi rendah hingga tinggi.
- Current: Lakukan simulasi terhadap kondisi charging dan discharging untuk mengevaluasi pembacaan serta respons BMS terhadap perubahan arus.

Temperature: Berikan kondisi input temperatur yang berbeda untuk memastikan BMS dapat mendeteksi perubahan temperatur sesuai logika yang telah dirancang.

Ketiga parameter tersebut termasuk bagian utama dalam pemeriksaan kualitas BMS yang direkomendasikan Hioki.

6. Lakukan Pengujian Kondisi Abnormal

Tahap berikutnya justru menjadi salah satu bagian terpenting, yaitu melihat bagaimana BMS bereaksi terhadap fault. Pengujian tidak hanya dilakukan pada kondisi baterai normal. Beberapa kondisi abnormal yang dapat disimulasikan antara lain:

cell voltage terlalu tinggi;
cell voltage terlalu rendah;
perbedaan tegangan antar-cell;
gangguan pembacaan sensor;
cell disconnect;
overcurrent; dan
kondisi abnormal lainnya sesuai rancangan BMS.

SS7081-50 dilengkapi simulated relay yang dapat digunakan untuk mendukung simulasi BMS board to cell disconnection maupun kondisi short circuit antar-cell. Melalui pengujian seperti ini, engineer dapat memastikan apakah sistem mendeteksi fault dan menjalankan mekanisme proteksi sebagaimana dirancang.

7. Periksa Estimasi SOC dan SOH

Selain memberikan proteksi, BMS perlu memberikan informasi mengenai kondisi baterai. Dua parameter yang sering digunakan adalah:

State of Charge (SOC): Menggambarkan perkiraan kapasitas baterai yang masih tersedia.
State of Health (SOH): Menggambarkan kondisi atau tingkat degradasi baterai dibandingkan kondisi awalnya.

Hioki memasukkan estimasi remaining capacity dan degradation sebagai bagian evaluasi kualitas BMS. Dalam pengujian, engineer perlu melihat apakah perubahan kondisi cell menghasilkan estimasi yang sesuai dan tetap konsisten.

8. Verifikasi Protection Circuit

Seluruh data yang dibaca BMS pada akhirnya harus diterjemahkan menjadi tindakan ketika kondisi baterai melewati batas aman. Karena itu, lakukan pengujian untuk memastikan protection circuit bekerja pada kondisi yang sudah ditetapkan dalam desain. Misalnya, ketika simulator menghasilkan tegangan yang melewati threshold, periksa apakah BMS:

mendeteksi fault;
memberikan alarm atau error;
memutus charging;
memutus discharging; atau
menjalankan protection logic lainnya.

Hioki secara khusus memasukkan verifikasi normal operation of the protection circuit sebagai bagian dari BMS quality check. Ada baiknya menguji Battery Management System tidak hanya berfokus pada satu parameter. Tegangan setiap cell, balancing, current, temperature, abnormality detection, estimasi SOC dan SOH hingga protection circuit perlu dievaluasi sesuai spesifikasi sistem.

Untuk kebutuhan tersebut, penggunaan battery cell simulator seperti Hioki SS7081-50 dapat membantu engineer membuat kondisi pengujian yang lebih terkontrol dan repeatable. EMS Technology menyediakan testing dan measurement untuk berbagai kebutuhan industri serta produk HIOKI di Indonesia. Jika Anda sedang mengembangkan atau menentukan perangkat untuk pengujian BMS, konsultasikan terlebih dahulu kebutuhan jumlah cell, tegangan, konfigurasi sistem, dan metode pengujiannya agar instrumen yang digunakan sesuai dengan aplikasi. Hubungi kami via WhatsApp sekarang +62 812-1257-3546

View this post on Instagram

A post shared by Ems Technology (@emstechid)

FAQ

1. Apa yang diuji pada Battery Management System?

Pengujian BMS dapat mencakup pembacaan tegangan setiap cell, current dan temperature, cell balancing, abnormality detection, estimasi SOC/SOH, serta fungsi protection circuit.

2. Mengapa BMS tidak cukup diuji menggunakan baterai asli?

Baterai asli mempunyai variasi antar-cell dan mengalami perubahan akibat degradasi. Kondisi tertentu juga lebih sulit dibuat dan diulang secara presisi sehingga dapat menyulitkan proses verifikasi.

3. Apa fungsi battery cell simulator dalam pengujian BMS?

Battery cell simulator digunakan untuk menghasilkan kondisi tegangan cell yang dapat dikontrol sehingga respons BMS terhadap berbagai kondisi normal maupun abnormal dapat diuji.

4. Apakah Hioki SS7081-50 dapat digunakan untuk pengujian BMS?

Ya. SS7081-50 memang dikembangkan sebagai Battery Cell Voltage Generator untuk BMS dan mengintegrasikan power supply 12-cell, voltage/current measurement, serta simulated relay dalam satu unit.