Merangkat baterai 12V dari 3 baterai lithium

Dalam teknologi baterai, kita kenal baterai lithium. Digunakan untuk baterai smartphone, camera sampai mobil listrik.
Satu baterai lithium memiliki tegangan 3,7V, dan kekuatan arus ampere tergantung tipe baterai.

Tetapi baterai lithium menjadi berbahaya bila terjadi short dan overcharger. Membuat baterai dapat menimbulkan api.
Disisi lain baterai yang sering digunakan untuk arus besar juga membuat baterai lebih cepat rusak. Sebaliknya bila baterai tidak di charger juga dapat memperpendek usia pemakaian.

Yang berbahaya bagi kita, ketika baterai terjadi short atau over charger. Karena sifat bahan baterai lithium dapat melepas semua energi dalam hitungan detik.
Munculnya api dan baterai meledak sudah jelas, tentu membahayakan bagi kita.

Sedangkan kita membutuhkan baterai 12V. Dengan memasang baterai serri dapat dicapai 12V, atau voltase akan berada di sekitar itu.
Dapat digunakan untuk baterai senter dengan cahaya lebih erang seperti memberikan power untuk lampu LED mobil menjadi lampu senter.
Power 12V DC untuk perangkat elektronik dan motor kecil DC 12V, atau perangkat tipe lain yang membutuhkan power 12V DC


Yang diperlukan adalah 3 unit baterai untuk mencapai 12V.


1 Setiap baterai lithium memiliki voltase 3,6V/DC. Dengan 3 baterai akan mencapai voltase rata rata 10.8V/DC.
2 Bila 3 baterai dalam kondisi penuh (full charger), masing masing outpu power baterai mencapai 4.2V/DC, maka output maksimum pada puncaknya 12.6V/DC
3 Kisaran baterai mendekati posisi kosong sekitar 3,2V/DC atau setara 3x 3,2V menjadi 9,6V DC.

Dengan 3 baterai, asumsi mengunakan masing masing kapasitas baterai 2000mAh. Maka output maksimum baterai 12.6V/DC 2000mAh.
Karena baterai dipasang dengan seri untuk meningkatkan voltase 12V
.
Dengan kekuatan baterai 12V, diperlukan sebuah perangkat board pengaman (Protection Board) yang disebut BMS - Battery Management System
Board BMS memiliki beberapa tipe, misal BMS 2S untuk 2 baterai cell, BMS 3S untuk 3 cell baterai dan seterusnya.

Perangkat BMS akan dihubungkan ke baterai. Tujuannya melindungi setiap baterai dari over charger sehingga sirkuit baterai lithium dapat memutus arus.
Khususnya ketika terjadi short, sirkuit akan memutus arus power keluar secara otomatis.
Arus baterai akan terhenti sementara waktu.

Tipe board BMS yang diulas saat ini seperti gambar bawah disebut BMS 3s.
Output dari perangkat dapat diberikan beban maksimum 12V 20A. Walau angkat 20A adalah teori, dan tentu saja tidak jelas perangkat 12V seperti apa yang memerlukan arus beban sebesar 20A.

Pada bagian board akan dipisah jalur arus baterai, dari 1 - 2 - 3 baterai memiliki jalur tersendiri. Dan terlindung dengan transitor untuk pengaman.

Harga BMS 3S dapat dibeli dengan rentang harga 15 ribu sampai 40 ribu.
pengaman sirkuit baterai 12V dengan 3 baterai lithium


Untuk memasang jalur kabel antar baterai seri dengan board BMS 3s seperti gambar dibawah ini.
4 titik di PCB terhubung dengan kutub masing masing baterai lithium.

2 titik di PCB lain, untuk output power ke perangkat serta pengisian dengan charger baterai khusus 12V.

diagram kabel 12V dengan 3 baterai dan sirkuit BMS 3s

Dari skema diatas, kita dapat mengunakan baterai holder, atau menyolder langsung ke baterai (pastikan posisi baterai memang aman dan resiko ditanggung anda).

Setelah semua rangkaian dirakit, berikan perlindungan di setiap titik kabel baterai dan PCB BMS 3s. Agar tidak terjadi short dari luar, atau diberikan penutup untuk pengaman.

PCB board 3S dengan kotak baterai lithium 18650

Dengan power 12V, menjadi sebuah baterai pack 12V. Kita dapat mengunakan sebagai baterai portabel.
Seperti merancang dengan mini pompa untuk semportan air. Dimana kebutuhan power motor DC 12V dapat mencapai 2A.

Atau dijadikan power untuk senter yang terang. Misal anda ingin merancang sebuah senter dengan kekuatan power 12V.
Dan memilih mengunakan lampu LED untuk mobil sebagai lampu senter. Dan dibutuhkan power 12V yang cukup kecil
Dapat merancang baterai pack 12V dari board BMS 3s, dirasakan cukup memberikan arus 2A untuk senter anda.

Pemakaian baterai 12V dengan BMS 3s untuk power motor portabel

Dengan BMS 3s, kita dapat membuat baterai pack dari 3 baterai lithium 18650 untuk mencapai kekuatan output DC 12V 2000mAh (bila mengunakan baterai 2000mAh)
Bila kita mengunakan kapasitas baterai lebih besar, misalnya 3200mAh tentu kekuatan kapasitas baterai menjadi lebih besar.


Atau kita membuat kombinasi S dan P, dengan Seri dan Paralel. Dimana dibutuhkan 3 baterai x 2 atau total 6 baterai.

Proses pembuatan baterai pack 12V dapat dilihat di video dibawah ini.



Berapa biaya untuk membuat baterai pack dengan PCB BMS 3S.
1x BMS 3S board Rp.23.000 termasuk ongkos kirim
1x baterai holder Rp.24.000 termasuk ongkos kirim
1x kabel AWG atau sejenis, tipe kabel tebal Rp.10.000 beli di toko elektronik
1x Lem epoxy untuk tutup pelindung Rp.15.000 di toko bangunan

Total biaya pembuat baterai pack 12V/DC Rp.72.000

Membuat baterai pack 12V memang tidak murah. Karena belum masuk dalam hitungan, 3 baterai lithium tipe 18650. Bisa dijadikan pertimbangan dengan biaya yang anda perlukan. Kecuali mengunakan baterai lithium 18650 bekas sekitar 45 ribu 3 unit sudah cukup baik.

Dengan baterai 2000mAh x 3 saja lebih dari 100 ribu. Serta charger baterai lithium 12V, yang ini belum selesai kami coba. Masih menunggu dipertimbangkan, harganya lumayan mahal sekitar 80 ribuan. Perangkat lain, dengan solder dan perangkat test mutlimeter.

Apakah anda memerlukan perangkat baterai 12V. Artikel ini hanya memberi informasi untuk membuat baterai pack dengan output 12V.
Jadi perlu diperhitungkan hal lain. Misal anda membutuhkan power output besar, disarankan mengunakan board tipe BMS 3s dengan angkat Ah lebih besar.

Sekali lagi ini sebuah ide dengan kebutuhan baterai portabel dengan output 12V.
Pertimbangkan biaya dan kebutuhan anda. Dan resiko pembuatan baterai pack 12V seluruhnya menjadi tanggung jawab anda.

Baterai 12V cara pemasangan paralel dan serial

Bila membutuhkan kapasitas baterai dengan ampere lebih besar. Dapat dipasang dengan beberapa baterai 18650.
Ada beberapa cara untuk memasang baterai lithium dengan seri dan paralel. Misal kombinasi baterai dengan 3 x 1 ternyata power kurang baik.
Dapat dipasang dengan 3 x 2 atau 3 x 3.

Pilihan mengabung baterai lithium tipe 18650 mengunakan lem, epoxy atau holder baterai lithium.

Paling baik sebenarnya dengan baterai holder spacer. Karena kita dapat menambah atau melepas kapasitas baterai bila diperlukan.

Jadi terserah yang membuat apakah mengunakan holder permanen seperti tempat baterai lithium 18650, mengunakan lem atau sistem modular holder baterai.


Beda BMS Performance vs Balance

Untuk board 12V, ada 2 varian papan sirkuit proteksi baterai

Papan proteksi baterai BMS Performance
Memiliki peak output lebih besar. Lebih tepat digunakan untuk bor baterai dengan power besar.

Karena board BMS Performance dapat memberikan power lebih besar. Tetapi tidak memiliki pengaturan keseimbangan baterai ketika di charger.
Ketika salah satu sel baterai mencapai voltase yang ditentukan oleh board BMS. Sistem board akan memutus dan mengangap seluruh baterai telah penuh.

Papan proteksi baterai BMS Balance
Tipe papan board ini berbeda, memiliki fitur pengisian keseimbangan ketika baterai di charger.

Ketika baterai di charger melalui board BMS Balance. Cara kerjanya sama, tapi memiliki output tidak sebesar board tipe BMS Performance.

Perbedaan cara kerja BMS balance, ketika board mulai menahan arus adaptor mulai menurunkan current ampere untuk pengisian baterai, ketika voltase baterai sudah mendekati Full Charger.
Sistem board otomatis melakukan keseimbangan.

Misal pengisian baterai 12V dengan adaptor charger 12,6V.
Dalam kondisi kosong, charger akan memberikan arus 1000mAh.
Setelah baterai mulai terisi 80% , arus dari adaptor charger akan menurun perlahan misalnya hanya 500mAh.
Ketika baterai semakin mendekati Full Charger, antara 12,5V, dimana adaptor charger hanya memberi araus 100mAh.

Dalam posisi tersebut sistem board BMS Balance mulai melakukan proses keseimbangan atau Balance.
Baterai yang sudah penuh akan menerima arus lebih kecil, sedangkan baterai yang belum penuh tetap mendapatkan arus pengisian lebih besar.

Board BMS tipe Balance akan sedikit panas, sekitar 35 - 45 derajat. Karena resistor di board akan menahan arus dari satu atau dua sel baterai yang sudah terisi.


Dan sebagian arus akan diprioritaskan ke baterai yang belum mencapai voltase full charger.
.
Dibawah ini ketika 3x3 baterai 12V dilakukan pengisian baterai.
Setelah baterai mendekati full charger, sistem pengisian baterai akan melakukan balance. Ditunjukan dengan suhu pada board menjadi lebih panas selama proses Balance.






Mengemas baterai lithium menjadi baterai pack

Untuk membuat baterai pack tidak harus mengunakan Spot Welder. Walau pemakaian Spot Welder atau solder dengan lempeng besi akan lebih kuat.
Membuat baterai lithium seri dan paralel dapat mengunakan solder biasa.
Keitka menyolder, amat sangat disarankan tidak memberi solder terlalu panas. Karena elemen baterai di dalam akan berdampak.

Untuk pengemasan dapat mengunakan berbagai cara. Setelah baterai pack selesai dibuat, dapat mengunakan lem plastik, lem epoxy, bungkus plastik untuk mencegah air masuk ke komponen sirkuit BMS dan ban dalam bekas dari karet sebagai peredam benturan bila terjatuh.




Komponen kualitas baterai sangat penting

Bila anda mengunakan baterai pack untuk high power. Misal untuk mesin motor kecil dengan baterai lithium.

Pastikan mengunakan kualitas baterai lithium tipe 18650 yang baik. Dan uji sebelum dikemas.
Kami menemukan baterai yang usianya sudah cukup lama, memberi masalah dalam satu paket baterai pack, dan proteksi dari BMS circuit sering memutus power secara tiba tiba.

Walau voltase pada baterai cukup baik, ketika baterai dirangkai menjadi baterai pack. BMS memutus power dalam waktu singkat.
Power baterai dapat off atau di Cut Off oleh BMS akibat salah satu baterai bermasalah

Pastikan output power yang dibutuhkan pada perangkat, seperti pengerak motor portabel misal untuk motor pompa 12V portabel.
Bila output DC yang dibutuhkan cukup besar mencapai 3A, ada baiknya baterai dibuat seri dan paralel.
Tujuannya beban baterai tidak membebankan pada 1 cell baterai dari 3 unit baterai yang ada. Dapat dibuat menjadi 3x2 atau 3x3.
Sekaligus memberikan kapasitas baterai lebih besar.

Ketentuan voltase baterai lithium

Beberapa baterai lithium dapat di charger sampai 4.2V/DC per baterai. Beberapa produk lebih tinggi 4,3V/DC. Semakin besar pengisian baterai sampai Full Charger, atau baterai berada di posisi 4.2V/DC. Usia baterai akan lebih cepat menurun, dibanding mengisi sampai kapasitas 70% sekitar 4V/DC
Setelah di baterai lithium Full Charger, voltase akan turun 3% dari voltase atas.

Baterai lithium akan bekerja konstan dengan output 3,6V/DC setelah baterai digunakan. Dan stabil di posisi voltase tersebut, setara voltase output 3 baterai sama dengan 10,8V/DC Jadi baterai pack 12V dengan 3 sel baterai, tidak mendapatkan 12V/DC secara konstan. Perlahan total voltase baterai drop dibawah 11 V/DC

Setelah baterai digunakan dan kapasitas terus menurun, voltase juga menurun sampai di kisaran 3.2 V/DC. Sistem sirkuit mungkin akan memutus output baterai untuk pengaman agar tidak rusak akibat power drop terlalu besar.
Untuk mencegah kebutuhan kapasitas power, solusinya dengan menambah jumlah baterai

Bila berencana membuat baterai pack lithium sekelas 12V. Pastikan anda mengetahui cara kerja baterai lithium, tipe sirkuit. Karena proses paling berbahaya adalah merakit baterai sampai tersambung ke board BMS. Dan terakhir baterai di pack harus diberi pelindung seperti Shrink Warp seperti plastik yang dipanaskan.

Bila terjadi sesuatu hal dengan baterai yang dibuat, resiko di tangan pembuat