Cara membuat baterai 12V DC dengan 3 baterai pack 18650

Merangkai baterai 12V dari 3 baterai lithium

Jangan merancang baterai lithium sebagai penganti Accu 12V. Lebih baik membeli Accu dengan baterai lithium yang sudah jadi. Voltase baterai lithium memiliki rentang voltase berbeda dengan baterai Accu / baterai kering / Lead Acid. Pengisian baterai mengunakan adaptor charger khusus. Baterai Accu Lithium mengunakan bahan berbeda yaitu tipe baterai Lifo4 dengan 3,2V x 4 sel.

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.

Di sisi 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.
Diperlukan board BMS Battery Management System, untuk melindungi terjadi short, overcharge, overcurrent, overvoltage dan lainnya.

Membuat baterai pack 12V, dapat digunakan untuk baterai senter dengan cahaya lebih terang seperti memberikan power untuk lampu LED mobil menjadi lampu senter, power 12V ke 220V.

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 3,7V/DC pada nilai tengah.
Dengan 3 baterai akan mencapai voltase rata rata 10.8V/DC. Jadi bukan konstan 12V/DC
Bila baterai sudah dikemas dengan board BMS sebagai pengaman. Tapi BMS mengatur, bila satu baterai telah mencapai 4.2V/DC, sistem BMS akan memutus arus pengisian otomatis.

2 - Bila 3 baterai dalam kondisi penuh (full charger), masing masing output power baterai mencapai 4.2V/DC, maka output maksimum pada puncaknya 12.6V/DC atau diatas 12V/DC. Bila seluruh baterai dapat di isi sampai 4,2V/DC

3 - Kisaran baterai mendekati posisi kosong sekitar 3,2V/DC atau setara 3x 3,2V menjadi 9,6V DC sebelum BMS memutus output power untuk pengaman baterai.

Jadi baterai pack yang anda buat dengan 3 sel baterai, memiliki output dari 12,6V - 9,6V.

Dengan 3 baterai, asumsi mengunakan masing masing kapasitas baterai 2000mAh.
Maka output maksimum baterai 12.6V/DC 2000mAh.

Karena baterai dipasang dengan seri .

Dengan kekuatan baterai 12V, diperlukan perangkat board pengaman (Protection Board) yang disebut BMS - Battery Management System
Board BMS memiliki beberapa tipe, misal BMS 2S (8.3V DC) untuk 2 baterai cell, BMS 3S (12.6V DC) untuk 3 cell baterai dan seterusnya.

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

BMS hanya melindungi bagian luar setelah koneksi output dan input.
Tetapi tidak melindungi / mengatur baterai yang terpasang atau di bagian dalam.

Misal baterai yang lemah, rusak, kualitas kurang baik, tidak dapat terditeksi BMS.

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 dengan ukuran baterai yang cukup kecil.

Pada bagian board akan dipisah jalur 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.

Dibawah ini board dengan maksimum output 20A, walau ngak janji mampu memberikan output 20A 12V.
Mungkin yang dimaksud 20A adalah beban maksimum. Dan stabilnya mungkin saja hanya 1/3 atau sekitar 5-6Ah

Yang lebih besar model board BMS dibuat dengan beban output 40A untuk beban puncak dan tertinggi 100Ah 12V/DC
Output power Arus Ampere juga dipengaruhi daya tahan baterai. Bila mengunakan baterai high drain, umumnya dapat mencapai beban arus maksimum.
Karena setiap jalur baterai dan beban akan dilewati arus yang sama.


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.
Urutan pemasangan baterai tidak boleh salah, atau anda akan mendapatkan masalah "besar".

2 titik di PCB lain, untuk output power serta pengisian charger baterai khusus dari adaptor charger lithium 12V.



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.



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 2-3A.

Jangan lupa, output total baterai terkait kualitas baterai yang terpasang, misal baterai baru atau baterai lama.

Bila 3 unit baterai digunakan untuk output 12V, artinya setiap baterai memberi power 4V
Bila output baterai mencapai 3Ah, artinya setiap baterai akan diberikan beban 3Ah.

Beberapa model baterai lithium ada yang dirancang untuk high drain (ampere besar), sebagian tidak.

Beberapa fungsi baterai seperti dijadikan power untuk senter yang terang.
Misal anda ingin merancang sebuah senter dengan kekuatan power 12V.

Dan memilih mengunakan lampu LED untuk mobil / motor 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.



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 lebih besar.

Atau kita membuat kombinasi S dan P, dengan Seri dan Paralel. Dimana dibutuhkan 3 baterai x 2 atau total 6 baterai dan kelipatannya.
Dampaknya daya tahan baterai lebih baik, karena arus / beban yang melewati baterai dapat terbagi.

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
Harga belum memasukan adaptor charger khusus 12.6V/DC dan harga baterai yang dipakai.

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

Untuk menambah kapasitas ampere baterai, tinggal dipasang dengan kelipatan 3 dengan kombinasi paralel dan seri.

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 / kapasitas 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 unti baterai dan seterusnya.

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

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.

Video dibawah ini untuk pemasangan baterai dengan holder.

Beda BMS Performance vs Balance

Untuk board 12V, ada beberapa varian papan sirkuit proteksi baterai (BMS)

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 tertinggiyang ditentukan board BMS. Sistem board akan memutus dan mengangap seluruh baterai telah penuh.
Output seluruh baterai diatur maksimal.

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 masuk pengisian baterai.
Dan arus mulai menurunkan untuk pengisian baterai, setelah itu voltase baterai sudah mendekati Full Charger.
Sistem board otomatis melakukan keseimbangan voltase.

Misal pengisian baterai dengan adaptor charger 12,6V.
Dalam kondisi kosong, charger akan memberikan arus 1000mAh.
Setelah baterai mulai terisi 80% , arus dari adaptor charger akan menurun misalnya hanya 500mAh.

Ketika baterai semakin mendekati Full Charger, antara 12,5V, dimana adaptor charger hanya memberi arus 100mAh.
Bila salah 1 dari 3 baterai hampir mencapai 4.2V/DC, otomatis BMS akan memutus arus masuk dari adaptor charger.
Beberapa model board BMS akan menyeimbangkan voltase di setiap baterai agar sama.

Setelah itu sistem board BMS akan membuka arus antar baterai. Mengirism arus dari baterai yang sudah memiliki voltase 4.1V, dan diberikan ke baterai lain yang voltasenya lebih rendah.

Board BMS tipe Balance akan terasa sedikit hangat, sekitar 35 - 45 derajat. Karena resistor di board akan menahan arus dari satu atau dua sel baterai yang sudah terisi.
Dan sebagian arus akan dipindah ke baterai yang belum mencapai voltase full charger.

Artinya BMS pada baterai yang mendekati full charger, sistem pengisian baterai akan melakukan balance.
Ditunjukan dengan suhu pada board menjadi lebih hangat selama proses Balance.

BMS Balance dirancang lebih baik, tapi bukan untuk high power seperti baterai untuk motor bor.
Seluruh sel baterai tidak pernah mencapai voltase maksimum atau tidak pernah penuh.

Ketika BMS menditeksi 1 baris baterai sudah mencapai voltase maksimum, sistem akan memutus arus masuk ke baterai.
Dibawah ini demo sistem baterai dengan Balance.



Catatan, sistem BMS Balance kemungkinan hanya bekerja bila bagian baterai dapat mencapai voltase full charge tertentu.  Atau salah satu baterai telah mencapai 4.1V/DC

Adaptor charger 12V baterai lithium

Bila anda sudah membayangkan disain baterai 12V, pertanyaan kedua bagaimana mengisi baterai 12V dari 3 baterai lithium.

Dengan sirkuit BMS, hanya memberikan perlindungan ketika baterai tidak kelebihan beban, memutus power setelah voltase baterai turun, melindungi baterai pack dari short sirkuit yang berbahaya.

Sedangkan mengisi baterai 12V lithium yang dibuat dalam satu paket. Dapat di charger dengan adaptor khusus 12V untuk baterai lithium
Adaptor charger dijual dipasaran dengan pengisian 1Ah.

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 atau baterai portabel.

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 / di Cut Off otomatis dari board pengaman BMS ketika 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 dengan kombinasi seri dan paralel.

Tujuannya beban baterai tidak membebankan pada 1 cell baterai dari 3 unit baterai yang ada. Dapat dibuat menjadi 3x2 atau 3x3 agar beban power lebih ringan di setiap baterai.
Sekaligus memberikan kapasitas baterai lebih besar.

Pasang baterai Paralel apa yang terjadi.

Disini kita melihat sifat baterai, bukan dari pengaturan board BMS.

Ketika anda memasang 2 baterai lithium secara paralel dengan voltase berbeda. Apa yang terjadi ?.

Ini sebagai pengetahuan bila 2 baterai atau lebih yang dipasang berbeda voltase.

Misal baterai 1 memiliki 4V, sedangkan baterai ke 2 berada di 3,2V.
Lalu keduanya kutub baterai terhubung + ke + dan - ke -

Dibawah ini yang menarik, dan mengapa banyak yang mengatakan.
Gunakan baterai lithium dengan model dan kapasitas yang sama bila dipasang serial atau paralel akan memaksimalkan kapasitas baterai.

Merubah voltase 12V DC ke voltase 220V AC

Caranya lebih mudah, dapat ditambahkan inverter.
Seperti keterangan dibawah ini, mengunakan 12V output baterai dan sebuah mini inverter dengan output 35W AC (prakteknya cukup untuk 25W AC).
Arus 12V dapat dirubah menjadi 220V AC, dan dapat menyalakan sebuah lampu LED atau TL LED.

Daya tahan lamanya lampu dengan baterai, tentu tergantung kapasitas baterai yang dipakai.

Ketentuan voltase baterai lithium

Disain baterai lithium hanya di charger sampai 4.2V/DC per baterai. Ada beberapa merek atau model baterai lithium yang dapat di charge lebih tinggi 4,3V/DC walau pengisian mungkin tidak perlu mencapai 4,3V/DC, bisa saja tetap di 4,2V/DC.

Semakin besar pengisian baterai sampai Full Charger, maka voltase baterai berada di posisi 4.2V/DC.

Dampak bila baterai selalu berada di voltase tinggi ( Full Charge).
Usia baterai akan lebih cepat menurun, dibanding mengisi sampai kapasitas 70% sekitar 4V/DC
Setelah di baterai lithium Full Charger, voltase baterai perlahan dapat turun 3% dari voltase atas.

Baterai lithium akan bekerja pada voltase konstan dengan output 3.7 - 3,6V/DC ketika melepas energi.

Bila baterai pack yang dirancang 12V, maka rata rata stabil di posisi voltase tersebut, voltase output 3 baterai sama dengan 11,1V/DC - 10,8V/DC
Jadi baterai pack 12V dengan 3 sel baterai, tidak mendapatkan 12V/DC secara konstan.
Perlahan total voltase baterai drop di bawah 11 V/DC.

Bila anda menginginkan output konstan 12V DC dari baterai pack 3 sel.
Sebaiknya mengunakan tambahan perangkat dengan stablizaer voltage agar output baterai dapat berada di 12V konstan seperti stabilizer voltage DC.

Bila membutuhkan output daya yang besar misal diatas 1A.
Disarankan mengunakan kabel AWG yang dapat menghantar arus lebih baik dengan kandungan tembaga yang tebal.

Setelah baterai digunakan dan kapasitas terus menurun, voltase juga menurun sampai di kisaran 3,55V/DC atau 3.2 V/DC (tergantung disain BMS)
Sistem sirkuit mungkin akan memutus output baterai untuk pengaman baterai agar tidak rusak akibat power drop terlalu besar.
Catatan harus dilihat keterangan dari spesifikasi BMS, dengan keterangan voltase paling rendah ketika BMS akan memutus arus

Bila berencana membuat baterai pack lithium sekelas 12V. Pastikan anda mengetahui cara kerja baterai lithium, tipe sirkuit.
Karena proses paling berbahaya ketika merakit baterai sampai tersambung ke board BMS.
Pastikan pengisian dengan adaptor charger lithium khusus untuk 3 sel baterai.
Kosongkan isi baterai sampai voltase 3,2V/DC untuk keamanan.

Baterai lithuim mampu menampung energi besar, dengan pengisian lebih cepat dibanding tipe baterai Accu. Perlu di ingatkan, ketika menyambung baterai, pastikan koneksi sudah sesuai seperti yang ditentukan oleh diagram BMS. Terbalik pemasangan dapat menyebabkan baterai short. Uji dahulu, sebelum memasang koneksi kabel baterai permanen.

Bila terjadi sesuatu hal dengan baterai yang anda buat, resiko di tangan pembuat. Kami hanya memberikan informasi bagaimana merakit baterai 12.4V dengan perlindungan board 3S BMS.

Apakah 2 baterai di gabung menjadi satu output power lebih besar

Bila memiliki 2 atau 3 baterai pack 12.6V digabung untuk mendapat power lebih besar.
Misal masing masing baterai memiliki kapasitas 2A, untuk mendapatkan 4A dari 2 baterai pack.
Ini pertanyaan menarik. Bila membuat 2 baterai pack dengan desain yang sama menjadi 2 unit baterai 12V

Lalu digabungkan menjadi satu output, apakah bisa 2 baterai pack 12V di gabung.

Teorinya tidak seperti itu, sistem BMS memiliki diteksi voltase di luar sirkuit ketika tidak ada arus keluar.

Bila satu baterai memiliki voltase lebih tinggi, maka baterai pack dengan voltase lebih tinggi akan mengalirkan arus ke baterai ke voltase lebih rendah.
Sama saja ketika kita mengisi baterai, adaptor charger memberi voltase lebih tinggi dan diterima / diserap oleh baterai.

Atau otomatis BMS akan menditeksi voltase di luar sirkuit baterai yang lebih tinggi dari internal baterai, untuk menerima power
Jadi satu baterai berfungsi untuk menerima arus, yang satu untuk melepas arus.

Jadi jangan merakit baterai pack terpisah untuk memberikan power output lebih besar. Sebaiknya mengunakan satu baterai pack dengan output dan ampere lebih besar.

Perhitungkan berapa Ampere maksimum yang dibutuhkan, misal 5A. Kalikan 3x dari board BMS yang anda pilih, misal mengunakan board BMS diatas 15A.
Lebih besar tentu lebih baik, board dapat menerima beban dengan distribusi chip regulator merata. Harganya tentu sedikit lebih mahal, dan ukuran board BMS menjadi lebih besar..


Total kapasitas baterai dapat di tes
Walau kita memperhitungakan kapasitas sebuah baterai yang dirakit
Kadang kapasitas sebenarnya dapat lebih rendah.
Untuk memeriksa dapat di tes dengan beban output baterai, dengan sebuah alat yang menghitung total beban arus keluar.