1. Pendahuluan
Pada tahap awal penelitian ini, saya mulai mempelajari bagaimana proses simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) dapat digunakan untuk menganalisis sistem pendinginan pada battery pack kendaraan listrik. Sistem manajemen termal pada baterai merupakan salah satu aspek yang sangat penting karena temperatur yang tidak terkontrol dapat menyebabkan penurunan performa baterai, mempercepat degradasi, bahkan berpotensi menimbulkan masalah keselamatan.
Berdasarkan studi literatur yang saya pelajari, distribusi temperatur yang tidak merata pada modul baterai dapat menyebabkan perbedaan performa antar sel. Oleh karena itu, desain geometri dan sistem pendinginan perlu dianalisis secara numerik menggunakan metode CFD untuk memahami karakteristik aliran fluida dan perpindahan panas yang terjadi di dalam sistem baterai.
Salah satu penelitian menunjukkan bahwa analisis CFD dapat digunakan untuk mengevaluasi distribusi temperatur, aliran fluida, serta performa perpindahan panas pada modul baterai lithium-ion. Pendekatan ini memungkinkan peneliti untuk mengoptimalkan desain battery pack sehingga temperatur baterai tetap berada dalam rentang operasional yang aman dan seragam.
Dalam proyek ini, saya memulai tahap awal dengan membuat model tiga dimensi (3D) dari battery pack dan sel baterai yang nantinya akan digunakan sebagai dasar untuk proses simulasi CFD menggunakan perangkat lunak yang dipakai, yaitu CFDSOF.
2. Proses Pemodelan Geometri
Tahapan pertama dalam analisis CFD adalah membuat geometri sistem yang akan disimulasikan. Pada tahap ini, saya menggunakan software Autodesk Inventor untuk membuat model tiga dimensi dari komponen utama sistem baterai.
A. Pembuatan Battery Casing
Langkah pertama yang saya lakukan adalah membuat battery casing atau wadah utama tempat baterai disusun. Komponen ini berfungsi sebagai struktur utama yang menampung sel baterai serta menjadi bagian dari sistem manajemen termal.
Beberapa hal yang saya perhatikan dalam pembuatan casing antara lain:
- Dimensi casing disesuaikan dengan jumlah baterai yang akan digunakan
- Struktur dibuat cukup sederhana agar memudahkan proses simulasi
- Geometri dirancang agar nantinya memungkinkan analisis aliran fluida di sekitar baterai
Model casing dibuat dalam bentuk solid body menggunakan fitur dasar pada Autodesk Inventor seperti extrude, sketch, dan dimension constraint untuk memastikan ukuran yang presisi.
Spesifikasi battery casing:
- Panjang: 121 mm
- Lebar: 114 mm
- Tinggi: 82 mm
B. Pembuatan Sel Baterai
Setelah casing selesai dibuat, saya kemudian membuat model sel baterai berbentuk silinder. Bentuk ini dipilih karena banyak baterai lithium-ion yang digunakan pada kendaraan listrik menggunakan konfigurasi sel silinder seperti tipe 18650 atau 21700.
Setiap baterai dimodelkan sebagai objek silinder sederhana yang mewakili struktur dasar baterai. Dalam tahap ini, fokus utama saya bukan pada detail internal baterai, tetapi pada:
- Dimensi baterai
- Bentuk geometrinya
- Posisi baterai di dalam casing
Hal ini karena pada simulasi CFD, yang lebih penting adalah interaksi antara permukaan baterai dengan aliran fluida pendingin.
Spesifikasi battery:
- Diameter: 19 mm
- Tinggi: 68 mm
C. Proses Assembly
Setelah semua komponen selesai dibuat, langkah berikutnya adalah melakukan assembly untuk menyusun baterai di dalam casing.
Pada tahap ini saya melakukan beberapa langkah:
- Memasukkan komponen baterai ke dalam file assembly
- Menyusun baterai dalam konfigurasi tertentu di dalam casing
- Mengatur posisi baterai
- Memastikan jarak antar baterai cukup untuk memungkinkan aliran fluida pendingin
Hasil dari proses ini adalah sebuah model battery pack lengkap yang terdiri dari casing dan beberapa sel baterai yang telah tersusun di dalamnya.
3. Tantangan Selama Proses Pemodelan
Selama proses pembuatan model 3D ini, saya juga mengalami beberapa tantangan, terutama karena ini merupakan pengalaman awal saya dalam membuat model untuk keperluan simulasi CFD.
Beberapa kendala yang saya temui antara lain:
- Menentukan dimensi yang sesuai dengan referensi jurnal
- Mengatur posisi baterai agar tersusun rapi di dalam casing
Namun melalui proses mencoba dan memperbaiki model secara bertahap, akhirnya saya berhasil membuat model battery pack sederhana yang siap untuk tahap simulasi berikutnya.
4. Rencana Tahapan Selanjutnya
Setelah model 3D battery pack selesai dibuat dan di-assembly, tahap berikutnya dalam penelitian ini adalah memulai proses simulasi menggunakan software CFD.
Beberapa langkah yang akan saya lakukan pada tahap selanjutnya antara lain:
- Mengimpor model 3D ke software CFDSOF
- Melakukan pembuatan mesh pada domain fluida
- Menentukan boundary conditions untuk simulasi aliran fluida
- Menjalankan simulasi untuk menganalisis distribusi temperatur dan pola aliran fluida di sekitar baterai
Melalui proses ini diharapkan dapat diperoleh gambaran mengenai bagaimana sistem pendinginan bekerja pada battery pack serta bagaimana desain geometri mempengaruhi performa termal baterai.
