perancangan prototip sistem monitoring state of …

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

i

PERANCANGAN PROTOTIP SISTEM MONITORING STATE

OF CHARGE BATERAI MOBIL LISTRIK DENGAN

PENERAPAN LOGIKA FUZZY

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

MUHAMAD DZAKY ASHIDQI

I0714021

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


ii


iii

SURAT PERNYATAAN

ORISINALITAS KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Program Studi Sarjana Teknik Elektro Universitas Sebelas

Maret yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Muhamad Dzaky Ashidqi

NIM : I0714021

Judul Tugas Akhir : Perancangan Prototip Monitoring State of Charge Baterai

Mobil Listrik Dengan Penerapan Logika Fuzzy

Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun

tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti

Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang

lain maka maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar

sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di

kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung

segala konsekuensinya.

Surakarta, 6 Agustus 2018

Muhamad Dzaky Ashidqi

NIM. I0714021


iv

PERANCANGAN PROTOTIP SISTEM MONITORING STATE

OF CHARGE BATERAI MOBIL LISTRIK DENGAN

PENERAPAN LOGIKA FUZZY

Disusun oleh

MUHAMAD DZAKY ASHIDQI

NIM. I0714021

Dosen Pembimbing I

Dr. Miftahul Anwar, S.Si.,M.Eng.

NIP. 1983032420130201

Dosen Pembimbing II

Feri Adriyanto, Ph.D

NIP. 196801611999031001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Senin tanggal 6

Agustus 2018

1. Dr. Miftahul Anwar, S.Si.,M.Eng. ............................

NIP. 1983032420130201

2. Feri Adriyanto, Ph.D ............................

NIP. 196801611999031001

3. M. Hamka Ibrahim, S.T, M.Eng ..............................

NIP. 1988122920161001

4. Sutrisno, S.T, M.Sc, Ph.D .............................

NIP. 1987050620180701

Ketua Prodi Teknik Elektro Koordinator Tugas Akhir

Irwan Iftadi, S.T., M.Eng. Feri Adriyanto, Ph.D.

NIP. 197004041996031002 NIP. 196801611999031001


v

ABSTRAK

Muhamad Dzaky Ashidqi

Perancangan Prototip Sistem Monitoring State of Charge Baterai

Mobil Listrik Dengan Penerapan Logika Fuzzy

Pengembangan sistem manajemen baterai sangat penting untuk dapat

menciptakan teknologi mobil listrik yang efisien. Diantara hal penting yang

berkaitan dengan penggunaan baterai pada mobil listrik adalah pengukuran

kapasitas daya baterai atau state of charge (SoC). SoC merupakan perbandingan

sisa daya dari baterai yang dapat digunakan dengan kapasitas total daya baterai.

Banyak cara yang dapat dilakukan untuk mengukur SoC baterai. Salah satunya

menggunakan metode pengukuran tegangan. Akan tetapi metode pengukuran

tegangan tidak akurat karena pengaruh suhu. Oleh karena itu, pada penelitian ini

telah dilakukan perancangan sistem monitoring SoC baterai berdasarkan tegangan

dengan penerapan logika fuzzy untuk menghubungkan parameter tegangan dengan

suhu sehingga didapatkan nilai SoC yang akurat. Hasil eksperimen pengujian alat

dibandingkan dengan hasil simulasi menggunakan software MATLAB. Hasil yang

didapatkan dari eksperimen memiliki tren yang mirip dengan hasil simulasi. Jika

dibandingkan, hasil pengukuran SoC dengan pengukuran tegangan dan suhu

dengan implementasi logika fuzzy lebih akurat dibandingkan pengukuran

berdasarkan tegangan saja. Terlihat dari hasil simulasi ketika di awal dan akhir

proses charging dan discharging terdapat perbedaan hasil pengukuran SoC antara

metode fuzzy logic dengan metode pengukuran berdasarkan tegangan saja sebesar

rata-rata 5,6%.

Kata Kunci : Baterai, state of charge, fuzzy logic.


vi

ABSTRACT

Prototype Design of Electrical Vehicle Battery State of Charge Monitoring sistem

With Fuzzy Logic Implementation

Battery management system for high eficiency of electrical vehicle technology

are very important to make. One of some important thing on battery technology is

state of charge measuring. State of charge is used to describe how full battery is.

There are some methods to measure SoC. One of them is measuring SoC by

measuring battery cell voltage. This method are easier but it have a disadvantage

because battery temperature can influence voltage measurement on battery.

Therefore, in this research fuzzy logic is used to design a SoC monitoring

prototype with voltage and temperature measuring. Then the result of this

experiment compared with simulation result on MATLAB. From the comparation,

found a similiar trend from experiment result and MATLAB simulation result.

From the experiment, kwonn that SoC monitoring with fuzzy logic by measure

voltage and temperature are more accurate than measuring based on voltage

only. There are 5,6% average difference between measuring SoC with fuzzy logic

and measuring SoC based on voltage only, especially on the begining and

finishing procces of battery charging or discharging.

Keyword : Batteries, State of Charge, Fuzzy Logic.


vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala

yang telah melimpahkan rahmatnya kepada kita, serta nikmat yang begitu besar

sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan skripsi yang diberi judul

“Perancangan Prototip Monitoring State of Charge Baterai Mobil Listrik Dengan

Penerapan Logika Fuzzy”. Tujuan dari penyusunan skripsi ini guna memenuhi

syarat untuk dapat lulus dari Program Studi Teknik Elektro Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

Dalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat

membantu dalam banyak hal. Oleh sebab itu penulis menyampaikan rasa terima

kasih yang sebanyak banyaknya kepada :

1. Bapak Irwan Iftadi, S.T, M.Eng. selaku kepala Program Studi Teknik

Elektro UNS yang telah memberikan dorongan serta motivasi kepada

mahasiswa Teknik Elektro UNS untuk lulus tepat waktu serta memberi

dukungan pada penelitian ini

2. Bapak Dr. Miftahul Anwar, S.Si, M.Eng dan Bapak Feri Adriyanto, Ph.D

selaku pembimbing tugas akhir yang telah membimbing selama penelitian

dan penyusunan skripsi serta memberi masukan dan motivasi sehingga

skripsi ini dapat selesai tepat pada waktunya

3. Orang tua tercinta yang telah memberikan semangat, motivasi dan doa

kepada penulis serta dukungan secara moril maupun materil hingga

skripsi ini selesai

4. Istri tercinta yang telah memberikan banyak dukungan di akhir-akhir

penelitian dan banyak membantu pada proses revisi

5. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2014

yang selalu memberikan semangat kepada penulis

6. Rekan-rekan keluarga mahasiswa Huffadz UNS serta bapak Prof. Ravik

Karsidi selaku pembina yang selalu memberikan dukungan moril dan

motivasi


viii

7. Bapak rahmat dan Tribowo selaku laboran laboratorium Motor Bakar

Teknik Mesin UNS yang telah memberikan ijin untuk melaksanakan

penelitian

8. Bapak widodo selaku pengurus tata usaha Program Studi Teknik Elektro

UNS yang sering memberikan bantuan administratif pada proses

penyusunan tugas akhir.

Akhir kata semoga penelitian ini berguna untuk perkembangan kemajuan

teknologi serta memberi manfaat yang luas kepada masyarakat.

Surakarta, Agustus 2018

Penyusun


ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

SURAT TUGAS .................................................................................................... ii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS ......................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN....................................................................................... iv

ABSTRAK .......................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah......................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................... 3

1.4. Manfaat Penelitian dan Luaran ............................................................... 3

1.5. Sistematika Penulisan ............................................................................ 3

BAB II TINJUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1. State of Charge ...................................................................................... 6

2.2. Sensor Tegangan.................................................................................... 8

2.3. Sensor Suhu ........................................................................................... 9

2.4. Logika Fuzzy ....................................................................................... 10

2.4.1. Membership Function....................................................................... 10

2.4.2. Proses Sistem Fuzzy ......................................................................... 11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................ 13

3.1. Perancangan Perangkat Keras Prototip ................................................. 15

3.1.1. Alat dan Bahan ............................................................................. 15


x

3.1.2. Skema Rangkaian Prototip ............................................................ 18

3.2. Perancangan Logika Fuzzy ................................................................... 18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 20

4.1. Hasil Pengukuran Tegangan dan Suhu .................................................... 20

4.1.1. Pengukuran Saat Proses Charging ..................................................... 20

4.1.2. Pengukuran saat proses discharging .................................................. 23

4.2. Hasil Perancangan Logika Fuzzy ............................................................ 27

4.2.1. Fuzifikasi dan Menentukan Membership Function ............................ 27

4.2.2. Perancangan Rule Base Logika Fuzzy ................................................ 30

4.3. Analisa Pengaruh Suhu Pada Hasil Simulasi SoC .................................... 36

4.4. Perbandingan Hasil Simulasi dengan Metode Coulomb Counting ........... 41

4.5. Hasil Rancangan Sistem ......................................................................... 45

BAB V KESIMPULAN ..................................................................................... 51

5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 51

5.2 Saran ................................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 53


xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kurva relasi antara tegangan (v) dengan SoC. .................................. 7

Gambar 2.2 Grafik tegangan dan arus baterai lead-acid saat discharge. ............... 8

Gambar 2.3 Pembagi tegangan . ........................................................................... 9

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian perancangan sistem monitoring SoC

baterai mobil listrik. .................................................................................... 14

Gambar 3.2 Voltage Divider .............................................................................. 16

Gambar 3.3 Sensor R-Shunt dan sensor suhu ...................................................... 17

Gambar 3.4 Skema rancangan prototip sistem monitoring SoC Baterai mobil

listrik. ......................................................................................................... 18

Gambar 3.5 Diagram alir logika Fuzzy pada sistem monitoring SoC baterai mobil

listrik. ......................................................................................................... 19

Gambar 4.1 Hasil pengukuran tegangan dan suhu baterai pada saat charging

(percobaan 1) ......................................................................................... 21

Gambar 4.2 Hasil pengukuran tegangan dan suhu baterai pada saat charging

(percobaan 2) .............................................................................................. 21

Gambar 4.3 Hasil Hasil pengukuran tegangan dan suhu baterai pada saat charging

(percobaan 3) .............................................................................................. 22

Gambar 4.4 Hasil pengukuran tegangan dan suhu baterai pada saat discharging

(percobaan 1) .............................................................................................. 23


(percobaan 2) .............................................................................................. 24


(percobaan 3) .............................................................................................. 24

Gambar 4.7 Grafik hasil pengukuran arus discharge baterai pada percobaan 2 ... 26

Gambar 4.8 Grafik hasil pengukuran arus discharge baterai pada percobaan 3 ... 26

Gambar 4.9 Membership function input tegangan. .............................................. 28

Gambar 4.10 Membership function input suhu. .................................................. 28

Gambar 4.11 Membership function input arus. ................................................... 29

Gambar 4.12 Fungsi keanggotaan output SoC. ................................................... 30


xii

Gambar 4.13 Grafik perbandingan SoC hasil simulasi dengan hasil perhitungan

SoC berdasarkan nilai tegangan saja saat charging pada percobaan 1 .......... 36





Gambar 4.16 Grafik analisa pengaruh suhu terhadap perhitungan SoC selama

proses charging ........................................................................................... 38


SoC berdasarkan nilai tegangan saja saat discharging pada percobaan 1...... 39





Gambar 4.20 Grafik analisa pengaruh suhu terhadap perhitungan SoC selama

proses discharging ...................................................................................... 41

Gambar 4.21 Perbandingan hasil simulasi metode Fuzzy Logic dengan metode

Coulomb Counting saat proses charging pada percobaan 1 . ........................ 42






Coulomb Counting saat proses dicharging pada percobaan 2. ...................... 44


Coulomb Counting saat proses dicharging pada percobaan 3. ...................... 44

Gambar 4.26 Tampilan display Indikator SoC. ................................................... 46

Gambar 4. 27 Tampilan display Indikator SoC. .................................................. 46

Gambar 4.28 Grafik perbandingan hasil uji coba prototip sistem monitoring SoC

dengan hasil simulasi MATLAB pada saat charging ..................................... 47

Gambar 4.29 Grafik perbandingan hasil uji coba prototip sistem monitoring SoC

dengan hasil simulasi MATLAB pada saat discharging. .............................. 47


xiii

Gambar 4.30 Grafik tegangan dan suhu hasil uji coba prototip saat proses

charging ..................................................................................................... 49

Gambar 4.31 Grafik tegangan dan suhu hasil uji coba prototip saat proses

discharging ................................................................................................. 49

perancangan prototip sistem monitoring state of …

Documents