1. Oleh : Jumail Soba jumailsoba_stelk@yahoo.com Product Knowledge Pengisi Baterai (Battery Charger)

2. Defenisi Pengisi baterai adalah perangkat yang digunakan untuk memasukkan energi ke dalam sel sekunder atau baterai isi ulang dengan memaksa arus listrik melewatinya.

3. Prinsip Kerja (1)  Sebuah pengisi baterai pada dasarnya adalah sumber catu daya DC.  Transformator digunakan untuk menurunkan tegangan AC ke level tegangan yang dibutuhkan  Konfigurasi penyearah jembatan digunakan untuk mengubah tegangan rendah AC menjadi tegangan DC dan selanjutnya dihaluskan dengan kapasitor.

4. Prinsip Kerja (2)  Tegangan DC diumpankan ke sirkuit elektronik yang menstabilkan tegangan DC  Tegangan DC digunakan untuk mengisi baterai, di mana energi disimpan melalui proses reaksi kimia internal.  Pada pengisi baterai otomatis, rangkaian sensor tegangan digabungkan untuk memantau voltase baterai yang diisi. Pengisi daya secara otomatis dihentikan bila voltase baterai mencapai tingkat optimal yang diinginkan.

5. Skema Pengisian Baterai Pengisi daya memiliki tiga fungsi utama : 1. Memasukkan muatan ke baterai (Charging) 2. Mengoptimalkan laju pengisian (Stabilizing) 3. Mengetahui kapan harus berhenti (Terminating) Skema pengisian baterai adalah kombinasi dari metode pengisian dan penghentian.

6. Proses Charging-Discharging (1) Charging pada baterai Li-ion  Baterai terhubung ke pengisi baterai (sumber listrik).  Elektroda positif (katoda) dioksidasi.  Elektron mengalir melalui sirkuit luar ke elektrode negatif.  Ion Li + mengapung melalui elektrolit ke elektrode negatif.  Sirkuit listrik tertutup.  Ion-ion Li + dimasukkan ke dalam elektrode negatif.

7. Proses Charging-Discharging (1) Discharging pada baterai Li-ion  Baterai terhubung ke beban (resistance).  Elektroda negatif (anoda) teroksidasi.  Elektron mengalir melalui resistansi ke elektrode positif.  Ion Li + mengapung melalui elektrolit ke elektroda positif.  Sirkuit listrik tertutup.  Ion Li + dimasukkan ke elektroda positif

8. Tipe Pengisi Baterai (1) Simple chargers Fast chargers Inductive chargers Intelligent chargers Motion-powered charger Pulse chargers Solar chargers Timer-based(HI) chargers Trickle chargers Universal battery charger–analyzers

9. Tipe Pengisi Baterai (2) Pengisi baterai cepat (Fast chargers)  Menggunakan sirkuit kontrol untuk mengisi baterai dengan cepat tanpa merusak sel di baterai.  Sebagian besar pengisi baterai cepat memiliki kipas pendingin untuk membantu menjaga suhu sel pada tingkat yang aman.  Sebagian besar pengisi baterai cepat juga mampu bertindak sebagai pengisi daya standar jika digunakan dengan sel NiMH standar yang tidak memiliki sirkuit kontrol khusus.

10. Tipe Pengisi Baterai (3) Pengisi baterai Sederhana (Simple chargers)  Bekerja dengan menyediakan sumber daya DC konstan atau DC pulsa ke baterai  Umumnya tidak mengubah outputnya berdasarkan waktu pengisian atau kondisi muatan pada baterai.  Mengisi baterai lebih lama karena menggunakan tingkat pengisian yang lebih rendah untuk mencegah kerusakan baterai.  Pengisi daya baterai bertenaga AC sederhana biasanya memiliki arus riak dan riak riak yang jauh lebih tinggi daripada jenis pengisi baterai lainnya  Harganya umumnya lebih murah, tetapi banyak baterai yang diisi charger sederhana terlalu lama akan melemah atau hancur karena over-charging.

11. Tipe Pengisi Baterai (4) Pengisi baterai induktif (Inductive chargers)  Pengisi daya baterai induktif menggunakan induksi elektromagnetik untuk mengisi baterai.  Pengisian baterai dengan kopling induktif ke perangkat listrik, yang menyimpan energi di dalam baterai.  Pengisian baterai tidak memerlukan kontak logam antara pengisi daya dan baterai.  Saat ini, teknik pengisian ini hanya berlaku untuk baterai kecil, bukan pada sistem berkapasitas tinggi.

12. Tipe Pengisi Baterai (5) Pengisi baterai cerdas (Intelligent chargers)  Pengisi daya yang dapat merespons kondisi baterai, dan memodifikasi tindakan pengisian daya yang sesuai.  Arus keluaran pengisi daya cerdas tergantung pada status baterai. Pengisi daya yang cerdas dapat memantau voltase baterai, suhu atau waktu yang diperlukan untuk menentukan arus charge optimum dan menghentikan pengisian daya.  Untuk baterai Ni-Cd dan NiMH, voltase di baterai meningkat perlahan selama proses pengisian daya, sampai baterai terisi penuh, setelah itu voltase turun.  Pengisi daya cerdas yang khas dengan cepat-mengenakan baterai hingga sekitar 85% dari kapasitas maksimumnya dalam waktu kurang dari satu jam, lalu beralih ke pengisian daya kecil, yang memerlukan waktu beberapa jam untuk melepas baterai sepenuhnya.

13. Tipe Pengisi Baterai (6) Pengisi baterai bertenaga gerak (Motion-powered charger)  Senter induksi linier adalah contoh dari pengisi baterai bertenaga gerak. Pengisian baterai dilakukan dengan mengocok sepanjang sumbu axis, menyebabkan magnet (terlihat di kanan) meluncur melalui koil kawat (tengah) untuk menghasilkan listrik.  Contoh lain adalah pengisi baterai dengan menggerakkan pedal

14. Tipe Pengisi Baterai (7) Pengisi baterai pulsa (Pulse chargers)  Beberapa pengisi daya menggunakan teknologi pulsa di mana serangkaian pulsa voltase atau arus diumpankan ke baterai.  Pulsa DC memiliki waktu naik (rise time) yang dikontrol ketat, lebar pulsa, tingkat pengulangan pulsa (frekuensi) dan amplitudo.  Teknologi ini disebut dapat bekerja dengan berbagai ukuran, voltase, kapasitas atau kimia baterai, termasuk baterai otomotif dan valve- regulated batteries. Dengan pengisi baterai pulsa, voltase seketika tinggi bisa diaplikasikan tanpa menyebabkan baterai overheating. Dalam baterai Lead-acid, ini memecahkan kristal timbal-sulfat, sehingga dapat memperpanjang masa pakai baterai.

15. Tipe Pengisi Baterai (8) Pengisi baterai tenaga surya (Solar chargers)  Pengisi daya surya mengubah energi cahaya menjadi arus DC.  Umumnya portabel, tapi bisa juga dipasang tetap (fixed).  Fixed mount solar charger juga dikenal sebagai panel surya.  Panel surya sering dihubungkan ke jaringan listrik, sedangkan charger surya portabel digunakan off- the-grid (yaitu mobil, kapal, atau RV).

16. Tipe Pengisi Baterai (9) Pengisi baterai berbasis waktu (Time-based (HI) chargers)  Keluaran pengisi daya timer dihentikan setelah waktu yang ditentukan sebelumnya.  Pengisi daya timer adalah tipe yang paling umum untuk sel Ni-Cd berkapasitas tinggi pada akhir tahun 1990an  Biasanya pengisi baterai berbasis waktu dibeli sepaket dengan baterai dan waktu pengisian diatur agar sesuai dengan baterai tersebut.  Pengisi baterai bebasis waktu memiliki kekurangan ketika dipakai untuk mengisi baterai yang memiliki kapasitas yang berbeda atau baterai yang tidak sepenuhnya kosong, akan menyebabkan baterai tidak diisi secara maksimal atau over-charging.

17. Tipe Pengisi Baterai (10) Pengisi baterai trickle (Trickle chargers)  Pengisi baterai trickle biasanya pengisi daya baterai arus rendah (5-1.500 mA).  Umumnya digunakan untuk mengisi baterai berkapasitas kecil (2-30 Ah).  Jenis pengisi baterai ini juga digunakan untuk mempertahankan baterai berkapasitas lebih besar (> 30 Ah) yang biasanya terdapat pada mobil, kapal, RV dan kendaraan terkait lainnya.  Pada aplikasi yang lebih besar, arus pengisi baterai cukup memadai untuk memberikan perawatan atau trickle current (biasanya merupakan tahap pengisian terakhir pada kebanyakan pengisi baterai).  Pada teknologi trickle charger tertentu, baterai dapat dibiarkan terhubung ke baterai tanpa batas waktu.  Pengisi daya baterai yang dapat dibiarkan terhubung ke baterai tanpa menyebabkan kerusakan baterai juga disebut sebagai pengisi cerdas.  Tidak semua jenis baterai dapat mentolerir trickle charger setelah terisi penuh; Sebagian besar baterai Li-ion rusak akibat trickle-charging

18. Tipe Pengisi Baterai (11) Pengisi baterai Universal – Analyzer (Universal battery charger–analyzers  Pengisi baterai yang dapat mengisi bermacam- macam jenis baterai isi ulang  Jenis yang paling canggih digunakan dalam aplikasi kritis (misalnya baterai militer atau penerbangan).  Sistem "intelligent charging" otomatis tugas berat ini dapat diprogram dengan siklus pengisian yang rumit yang ditentukan oleh pembuat baterai.  Yang terbaik bersifat universal (yaitu dapat mengisi semua jenis baterai), dan termasuk pengujian kapasitas otomatis dan fungsi analisis.

19. Jenis Baterai Isi Ulang (1)  Nickel-based batteries Nickel cadmium (NiCd) Nickel metal hydride (NiMH)  Lithium-ion batteries  Lead-acid batteries

20. Jenis Baterai Isi Ulang (2) Nickel cadmium (NiCd)  Jenis baterai isi ulang yang paling tua ditemukan pada tahun 1899.  Menggunakan nickel oxide hydroxide dan metallic cadmium sebagai elektroda.nickel oxide hydroxidecadmium  Memiliki tegangan pengenal sel 1.2 V.  Laju pelepasan (discharge) maksimal bervariasi tergantung ukurannya. Untuk baterai ukuran AA memiliki laju pelepasan 1.8 A, sedangkan baterai ukuran D memiliki laju pelepasan mencapai 3.5A.  Digunakan untuk aplikasi yang memprioritaskan umur panjang, daya tinggi dan rentang suhu.

21. Jenis Baterai Isi Ulang (3) Nickel metal hydride (NiMH)  Mirip dengan baterai NiCd tetapi dapat menyimpan lebih banyak muatan. Harga relatif lebih mahal.  Menggunakan hydrogen-absorbing alloy untuk menggantikan Cadmium pada elektrode negatif. Lebih ramah lingkungan.alloy  Banyak digunakan pada kamera dan produk semisalnya yang membutuhkan arus yang tinggi.

22. Jenis Baterai Isi Ulang (4) Lithium-ion batteries  Secara umum adalah baterai yang paling ringan dibanding baterai isi ulang lainnya  Memiliki energy density yang paling tinggi, per 1 kg dapat menyimpan 150 Watt-hour sedangkan untuk berat yang sama NiMH menyimpan 70 Watt-hour sedangkan Lead-acid 25 Watt-hour  Baterai Lithium-ion hanya kehilangan muatan sekitar 5% perbulan, dibandingkan 20% pada baterai NiMH  Tidak memiliki efek memoi, sehingga tidak perlu kosong untuk diisi kembali  Dapat di-charge/discharge sampai ratusan kali

23. Jenis Baterai Isi Ulang (5) Lead-acid batteries  Baterai isi ulang terbesar, terberat, dan tertua mengambil namanya dari elektrolit asam sulfat dan elektroda dari timbal.  Dikenal sebagai baterai mobil (persediaan energi awal yang menghidupkan mesin mobil sebelum gas mulai menyala)  Murah dan sederhana untuk diproduksi; biaya per watt-jam rendah  Self-discharge rendah; terendah di antara baterai isi ulang  Daya spesifik tinggi, mampu memberikan arus discharge yang tinggi  Beroperasi secara baik pada suhu rendah dan tinggi

24. Referensi : http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_with_a_po wer_supply http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_with_a_po wer_supply http://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers- work.html http://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers- work.html https://en.wikipedia.org/wiki/Battery_charger http://www.brighthubengineering.com/diy-electronics- devices/68123-how-a-battery-charger-works/ http://www.brighthubengineering.com/diy-electronics- devices/68123-how-a-battery-charger-works/ http://www.mpoweruk.com/chargers.htm http://www.batmax.com/technology-degeneration.php http://batteryuniversity.com/learn/article/lead_based_batteries http://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/lithium- ion-battery.htm