Studi Pengauh State of Charge dan C-Rate terhadap Karakteristik Generasi Panas dan Disipasi Panas Menggunakan Phase Change Material pada Proses Discharging Baterai Li-Ion IFR 26650

Hidayat, Wahyu Nur (2024) Studi Pengauh State of Charge dan C-Rate terhadap Karakteristik Generasi Panas dan Disipasi Panas Menggunakan Phase Change Material pada Proses Discharging Baterai Li-Ion IFR 26650. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201172-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Masalah polusi udara akibat emisi gas buang kendaraan telah mendorong perkembangan industri otomotif. Kendaraan listrik muncul sebagai solusi untuk mengatasi masalah keterbatasan bahan bakar minyak dan emisi gas buang kendaraan. Lithium-Ion menjadi kandidat yang direkomendasikan dalam aplikasi kendaraan listrik karena memiliki densitas energi yang tinggi, tidak memiliki memory effect, efek self-discharge yang rendah, serta umur kerja yang panjang. Namun, baterai lithium-ion sensitif terhadap temperatur yang memengaruhi kinerja dari baterai. Temperatur ideal operasi baterai Li-Ion adalah 15°C-50°C. Sistem manajemen termal diperlukan untuk menjaga temperatur baterai berada pada rentang tersebut dan mencegah fenomena thermal runaway. Terjadinya panas di dalam baterai yang dihasilkan oleh proses charging dan discharging disebut sebagai heat generation baterai. Penelitian ini untuk menganalisis pengaruh kondisi state of charge dan laju discharging rate terhadap karakteristik generasi panas dan disipasi panas menggunakan PCM. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu eksperimental dan computational fluid dynamic menggunakan software ANSYS FLUENT. Eksperimen dilakukan untuk mengetahui heat generation yang terjadi pada baterai dengan kondisi operasi yang ditentukan. Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah kondisi SOC awal sebesar 50%, 75%, dan 100%, sedangkan discharging rate yang digunakan adalah sebesar 1C, 2C, dan 3C. Metode CFD dilakukan untuk mengetahui efektivitas sistem pendinginan PCM untuk menghilangkan panas pada permukaan baterai. Dengan mengetahui karakteristik dari generasi panas dan disipasasi panas baterai diharapkan dapat dijadikan sebagai acuan dalam merancang sistem BTMS yang handal sehingga mencegah terjadinya thermal runaway dan menjamin keamaan dari pengguna. Hasil penelitian menunjukkan variasi kondisi SOC menyebabkan terjadinya perbedaan pola pembangkitan panas pada setiap variasi pembebanan. Variasi pembebanan menyebabkan perbedaan nilai pembangkitan panas yang cukup signifikan, tetapi dengan pola serupa pada setiap tingkat SOC. Nilai laju pembangkitan panas maksmimum kondisi SOC 50% berturut-turut adalah sebesar 0.43 W, 1,59 W, dan 4,03 W untuk kondisi pembebanan sebesar 1C, 2C, dan 3C. Kondisi SOC 75% memiliki nilai laju pembangkitan panas maksimal berturut-turut adalah sebesar 0,44 W, 1,59 W, dan 3,9 W. Kondisi SOC 100% memiliki nilai laju pembangkitan panas maksimum berturut-turut adalah sebesar 0,38 W, 1,47 W, dan 3,58 W. Sistem pendinginan PCM mampu menurunkan temperatur maksmimal baterai pada setiap variasi penelitian. Efektivitas pendinginan PCM tertinggi bernilai 0,469 untuk pembebanan 1C kondisi SOC 50%.
==============================================================================================================================
The problem of air pollution due to vehicle exhaust emissions has driven the development of the automotive industry. Electric vehicles have emerged as a solution to the problem of limited fuel oil and exhaust emissions. Lithium-Ion is a recommended candidate in electric vehicle applications because it has high energy density, no memory effect, low self-discharge effect, and long working life. However, lithium-ion batteries are sensitive to temperature which affects the performance of the battery. The ideal operating temperature of Li-Ion batteries is 15°C-50°C. A thermal management system is required to keep the battery temperature within this range and prevent the thermal runaway phenomenon. The occurrence of heat in the battery generated by the charging and discharging process is referred to as battery heat generation . This research is to analyze the effect of state of charge and discharging rate on heat generation and heat dissipation characteristics using PCM. The methods used in this research are experimental and computational fluid dynamic using ANSYS FLUENT software. Experiments were conducted to determine the heat generation that occurs in batteries with specified operating conditions. The variations used in this study are the initial SOC conditions of 50%, 75%, and 100%, while the discharging rates used are 1C, 2C, and 3C. The CFD method was conducted to determine the effectiveness of the PCM cooling system to dissipate heat on the battery surface. Knowing the characteristics of heat generation and battery heat dissipation is expected to be used as a reference in designing a reliable BTMS system that prevents thermal runaway and ensures the safety of users. The result shows that variations in SOC conditions cause differences in heat generation patterns at each discharging rate. The discharging rate variation causes a significant difference in heat generation values, but with a similar pattern at each SOC level. The maximum heat generation rate of the 50% SOC condition is 0.43 W, 1.59 W, and 4.03 W for 1C, 2C, and 3C discharging rate, respectively. The 75% SOC condition has a maximum heat generation rate value of 0.44 W, 1.59 W, and 3.9 W respectively. The 100% SOC condition has a maximum heat generation rate value of 0.38 W, 1.47 W, and 3.58 W respectively. The PCM cooling system is able to reduce the maximum battery temperature in each research variation. The highest PCM cooling effectiveness is 0.469 for 1C discharging rate in 50% SOC condition.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Battery, BTMS, C-rate, Heat Generation, PCM, State of Charge, Baterai, BTMS, C-rate, Generasi Panas, PCM, State of Charge
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage. T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2921 Lithium cells.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Wahyu Nur Hidayat
Date Deposited:	09 Aug 2024 08:39
Last Modified:	09 Aug 2024 08:39
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114186

Actions (login required)

View Item