RANCANG BANGUN KENDARAAN TAKTIK TENAGA ELEKTRIK
Disusun Oleh :
Kelompok : 1
Sertu Tony Giant Nc. Nosis 20190441-E
Sertu Acep Nana Komara Nosis 20190442-E
Sertu Masrury Priyono Nosis 20190443-E
Sertu Tommy Wilmar Fehr Nosis 20190444-E
Sertu Moh. Fredy Setiawan Nosis 20190445-E
JURUSAN TEKNIK MESIN
PRODI TEKNIK OTOMOTIF KENDARAAN TEMPUR DIPLOMA 4 TINGKAT III
T.A 2021
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang. Mobil listrik adalah mobil yang digerakkan dengan motor DC menggunakan
energi yang disimpan di dalam baterai. Penggunaan mobil listrik dirasa lebih efektif selain tidak
menimbulkan polusi udara dan kontruksi mesin yang lebih sederhana dan sebagai sarana transportasi
alternative.
Penggunaan mobil listrik ini merupakan salah satu pemanfaatan energi terbarukan yang diharapkan
mengurangi penggunaan energi fosil yang kian menipis. Riset mobil listrik masih terus dilakukan
karena masih ditemukannya adanya beberapa kelemahan. Kelemahan itu diantaranya adalah mengharuskan
pemilik untuk mengisi baterai listrik di suatu tempat, karena belum tersedianya stasiun pembangkit
listrik seperti halnya pom bensin bagi kendaraan konvensional. Bukan hanya tentang ramah lingkungan
atau tidaknya ternyata ukuran dan berat mobil juga sangat berpengaruh. Intinya, mobil berukuran lebih besar tentu
membutuhkan tenaga baterai yang lebih banyak, dan semakin banyak tenaga yang mereka gunakan maka semakin banyak
pula polusi yang ditimbulkan. Jika mobil listrik benar-benar ramah lingkungan seperti anggapan kebanyakan orang, maka
mereka harus memastikan ukuran mobil tersebut lebih kecil.
Desain yang ringan, kokoh dan minimalis merupakan tujuan dari para peneliti.
Untuk itu banyak peneliti menggunakkan bahan baja hollow yang memiliki struktur kuat dan ringan serta tahan terhadap panas.
Riset mobil listrik secara eksperimen memerlukan biaya yang cukup besar.
2. Rumusan Masalah. Berdasarkan latar belakang diatas, maka masalah yang dihadapi adalah :
Bagaimana Design 3D dan Sistem Konstruksi.
Bagaimana Sistem Mekanik.
Bagaimana Sistem Tenaga dan Kelistrikan.
Bagaimana Sistem Kontrol Speed Motor.
Bagaimana Sistem Charging.
3. Tujuan Penelitian. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
Untuk memodifikasi chasis yang ada agar mampu menopang bodi mobil listrik.
Untuk merancang dan mengaplikasikan kontrol kecepatan motor listrik yang dapat bekerja dengan baik dan ekonomis.
Untuk Membuat program pengontrolan arah putaran motor DC melalui parallel port.
Untuk Sistem pengontrolan dari jarak jauh dengan memanfaatkan teknologi DTMF (Dual-Tone Mutiple Frequency) dan dengan modul pemancar penerima.
Untuk Merancang bangun generator magnet permanen sebagai sumber energi utama pada mobil listrik.
4. Manfaat Penelitian. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Untuk OMP :
Kesenyapan pada kendaraan cukup tinggi karena suara yang di timbulkan tidak bising.
Menghasilkan kekuatan lebih besar dengan ukuran serta bobot lebih ringan sehingga dapat menampung beban senjata yang berat.
Dapat melewati medan-medan yang sulit contohnya di desa-desa, perkampungan dan di hutan sehingga tidak ketahuan.
Dapat memberi kendaraan militer jangkauan kemampuan berbeda dalam melakukan tugas.
Sistem mengemudi otonom bisa mengirimkan persediaan pada zona pertempuran yang berbahaya.
b. Untuk OMSP :
Akselerasi yang dihasilkan sangat cepat sehingga dapat digunakan sebagai kendaraan Kesehatan.
Dapat digunakan untuk kendaraan logistik.
Perawatan yang mudah dan simpel sehingga memudahkan pemeliharaan alutsista kendaraan tempur di TNI AD.
Dapat digunakan oleh prajurit yang bertugas di pedalaman.
Ramah terhadap lingkungan serta tidak menghasilkan emisi sehingga membuat kualitas udara menjadi semakin lebih baik.
BAB II
LANDASAN TEORI
5. Umum. Kendaraan listrik adalah kendaraan yang menggunakan satu atau lebih motor listrik atau motor traksi
sebagai tenaga penggeraknya. Ada 3 macam kendaraan listrik yang sekarang ada di pasaran, yaitu kendaraan
listrik yang mendapatkan tenaga dari stasiun pengisian luar, kendaraan listrik yang mendapatkan tenaga dari listrik yang
disimpan yang tenaga awalnya dari sumber luar, dan kendaraan listrik yang mendapatkan tenaga listrinkya dari generator listrik,
misalnya mesin pembakaran dalam (disebut juga kendaraan listrik hibrida), atau sel hidrogen. Kendaraan listrik mencakup kendaraan listrik,
kereta listrik, truk listrik, pesawat listrik, perahu listrik, skuter dan sepeda motor listrik, dan pesawat luar angkasa listrik.
6. Rangka Mobil. Rangka merupakan salah satu bagian penting pada pada mobil (tulang punggung) harus mempunyai kontruksi kuat
untuk menahan atau memikul beban kendaraan. Semua beban dalam kendaraan baik itu penumpang, mesin, sistem kemudi, dan segala peralatan
kenyamanan semuanya diletakan di atas rangka. Oleh karena itu setiap kontruksi rangka harus mampu untuk menahan semua beban dari kendaraanya.
Sedangkan untuk chasis adalah merupakan satu bagian dari kendaraan, atau dengan kata lain adalah bagian yang tinggal bila bodi mobil dilepaskan
keseluruhannya, untuk bagian chasis itu sendiri terdiri dari rangka, mesin, pemindah tenaga, sistem kemudi, sistem suspensi, sistem rem dan kelengkapan lainnya.
Gambar 1. Kontruksi Rangka dan Bodi
7. Motor DC ( Direct Current). Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).
Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current)
untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel,
Kipas DC dan Bor Listrik DC.
Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar
searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran
rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile
tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi
ari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan
operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari
tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak. Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit
arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih
(tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC.
Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.
Gambar 2. Bentuk dan simbol motor DC
8. Accu. Accumulator atau sering disebut Accu, adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan bermotor, baik mobil atau motor, semua memerlukan Accu untuk dapat
menghidupkan mesin mobil (mencatu arus pada dinamo stater kendaraan). Accu mampu mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Di pasaran saat ini sangat beragam jumlah dan jenis Accu
yang dapat ditemui. Accu untuk mobil biasanya mempunyai tegangan sebesar 12 Volt, sedangkan untuk motor ada tiga jenis tegangan 12 Volt, 9 volt dan ada juga yang bertegangan 6 Volt.
Gambar 3. Sel Accu
(Sumber: id.m.wikipedia.org/akumulator, diakses terakhir tanggal 17 Oktober 2018)
9. Solar Cell. Solar Cell atau panel surya adalah komponen elektronika dengan mengkonversi tenaga matahari menjadi energi listrik. Photovoltaic (PV) adalah teknologi yang berfungsi
untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik. PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul. Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak Solar Cell
yang bisa disusun secara seri maupun paralel.
Gambar 4. Skema solar cell
10. Relay. Modul digunakan sebagai rangkaian masukan dari switcing mosfet yang bertujuan untuk memutar motor penggerak. Rangkaian ini bekerja seperti rangkaian saklar.
ada rangkaian relay ini apabila ada masukan hight dari transistor 2n222 akan dalam keadaan saturasi sehingga akan menyebabkan relay aktif yang akan juga mengaktifkan kontaktor.
Sedangkan bila masukan low maka transistor 2n222 akan cut-off. Maka relay akan dalam keadaan normal (awal). Fungsi dioda IN4148 adalah untuk membuang arus dari lilitan relay,
apabila tidak ada dioda IN4148 maka arus dari relay akan mengalir ke transistor 2n222. apabila hal ini dibiarkan terus menerus akan menyebabkan transistor 2n222 akan rusak,
maka untuk pencegahannya di pasang dioda IN4148. Bentuk fisik relay berbentuk relay boscht.
Gambar 5. Relay bosch
11. Mikrokontroler ATMega32. Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (Market Need) dan teknologi baru.
Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak)
sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan
lat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.
Gambar 6. Mikrokontroler ATMega32
12. Motor Listrik BLDC. Motor arus searah adalah sebuah motor yang membutuhkan tegangan dc untuk menjalankannya. Pada umumnya motor jenis ini menggunakan sikat dan mengoperasikannya
sangat mudah tinggal dihubungkan dengan Battery sehingga motor langsung berputar. Jenis motor ini memerlukan perawatan pada sikatnya serta banyak terjadi rugi tegangan pada sikat. Sehingga pada era sekarang
ini motor DC dikembangkan tanpa menggunakan sikat yang dikenal dengan Motor BLDC (Brush Less Direct Current Motor). Motor ini dipilih karena efisiensi yang tinggi, suaranya halus, ukuran kompak,
keandalan yang tinggi dan perawatan yang rendah. Motor ini lebih disukai untuk berbagai aplikasi, namun kebanyakan dari mereka memerlukan kontrol tanpa sensor. Pengoperasian motor BLDC membutuhkan
sensor posisi rotor untuk mengendalikan arusnya.
Gambar 7. Konstruksi Motor BLDC
13. Rotary Encoder. Rotary encoder atau Shaft Encoder adalah suatu perangkat elektromekanik yang digunakan untuk mengkonversi perpindahan angular dari suatu poros menjadi kode-kode analog ataupun digital.
Terdapat dua jenis utama dari Rotary Encoder, yaitu tipe absolut dan tipe incremental. Absolute Rotary Encoder menghasilkan kode yang unik untuk tiap-tiap posisi sudut poros tertentu, sedangkan Incremental Rotary Encoder
menghasilkan kode-kode yang bisa diterjemahkan sebagai jarak perpindahan sudut relatif terhadap posisi awal. Dalam tugas akhir ini yang digunakan dalah Rotary Encoder tipe Incremental karena pertimbangan biaya yang murah
untuk kecermatan pembacaan yang cukup baik. Incremental Encoder bekerja dengan cara menerjemahkan putaran poros Encoder tersebut menjadi sinar cahaya terputus-putus yang selanjutnya diolah menjadi bentuk pulsa-pulsa listrik.
Sinar cahaya terputus-putus tersebut dihasilkan dari konstuksi gabungan sumber cahaya, Glass Disk, dan photosensor.
Gambar 8 Contoh skema konstruksi bagian dalam Incremental Rotary
Encoder
(Sumber : http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Rotary_Encoder)
14. Penelitian Terdahulu. Penelitian terdahulu ini menjadi salah satu acuan penulis dalam melakukan penelitian sehingga penulis dapat memperkaya teori yang digunakan dalam mengkaji penelitian yang dilakukan. Dari penelitian terdahulu, penulis tidak menemukan penelitian dengan judul yang sama seperti judul penelitian penulis. Namun penulis mengangkat beberapa penelitian sebagai referensi dalam memperkaya bahan kajian pada penelitian penulis.
Berikut merupakan penelitian terdahulu berupa beberapa jurnal terkait dengan penelitian yang dilakukan penulis yaitu :
a. M.Solihul fadli, skripsi unsri, Teknik elektro, (2015) Melakukan penelitian dengan judul “DESAIN KERANGKA DAN INSTALASI SISTEM KELISTRIKAN DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM SOLIDWORKS 2012 SP-.0 DAN PROTEUS 8.3 PADA MOBIL LISTRIK DENGAN JENIS MOTOR BRUSHLESSDRECTCURRENT (BLDC)” Objek yang diteliti yaitu Desain kerangka pada mobil listrik.
b. Nurhamzah, skripsi unsri, teknik elektro, (2015) Melakukan penelitian dengan judul “STUDI AWAL PENENTUAN KAPASITAS MOTOR BRUSHLESS DIRECT CURRENT BLDC) SEBAGAI PENGGERAK MOBIL LISTRIK DAN PENENTUAN KAPASITAS BATERAI SEBAGAI SUMBER ENERGINYA” Objek yang diteliti yaitu Kapasitas baterai.
c. Aditya Syahputra, skripsi, teknik elektro, (2016) Melakukan Penelitian dengan judul “REDESAIN MEKANIK DAN PENENTUAN KAPASITAS BATERAI PADA SEPEDA MOTOR LISTRIK RODA 3LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN MOTOR JENIS BRUSHLESS DIRECT CURRENT (BLDC)” Objek yang diteliti yaitu Kerangka dan Kapasitas Baterai.
d. Berhard Sterzbach dan Wolfgang A. Halang (1996) telah mengembangkan sebuah on-board system pada kendaraan yang memiliki fungsi computing dan communication system. System tersebut dinamai DuO vehicle tracking and fleet management. Tujuan utama dari system yang mereka kembangkan adalah untuk mengumpulkan dan memproses informasi dari posisi aktual sebuah kendaraan yang bergerak secara real-time dengan menggunakan teknologi GPS dan GSM.
e. J. Alzieu, dkk (1994) mengembangkan sebuah on-board charge dan discharge management system untuk baterai mobil listrik. Onboard management system yang mereka kembangkan digunakan pada mobil listrik yang dikembangkan oleh Electricité de France (EDF) yang dilengkapi dengan baterai valve–regulated lead/acid (VRLA).
BAB III
METODE PENELITIAN
15. Umum. Dalam metode ini bertujuan menentukan langkah-langkah yang akan dilaksanakan dalam merancang bangun kendaraan taktik tenaga elektrik. Mulai dari menentukan komponen yang akan digunakan, menempatkan komponen pada kendaraan sampai dengan perencanaan gambar instalasi sistem pengisian kendaraan tersebut. Sehingga kendaraan tersebut dapat beroperasi dengan maksinal dan tidak mengalami kendala terutama pada sistem pengisian.
16. Metode Penelitian. Pada penulisan ini penulis menggunakan metode penelitian sebagai berikut :
a. Literatur. Literatur merupakan proses menghimpun data-data dari buku yang berkaitan dengan dengan materi pembahasan sebagai referensi perencanaan tugas ini.
b. Studi Lapangan. Proses pengambilan data secara nyata di lapangan.
c. Variabel penelitian. penulis menggunakan dua variabel dalam penyusunan tugas ini yaitu variabel bebas dan variabel terikat.
1) Variabel bebas. Variabel bebas Dalam hal ini penulis menggunakan kebutuhan baterai pada mobil listrik menyesuaikan dengan spesifikasi tegangan motor listrik sebesar 48 V DC.
2) Variabel terikat. dalam penyusunan ini ditentukan oleh penulis, untuk memenuhi kebutuhan yang dipakai pada mobil listrik dan pada saat pengisian baterai menggunakan bahan bakar Fuel Cell sebagai variabel terikatnya.
17. Desain alat. Seperti umumnya pada pembuatan alat yang lain, maka pada pembuatan prototipe mobil listrik ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Yang pertama yaitu tahapan perancangan chais mobil listrik. Tahapan perancangan ini sangat penting karena berfungsi sebagai dudukan dari komponen utama yang akan digunakan nantinya. Pada pembuatan sasis ini menggunakan bahan yang sudah ditentukan sebelumnya yaitu menggunakan square beam 40x25 mm dengan ketebalan 2 mm untuk bagian dasar/alas (bawah) dan round beam Ø1 inchi dengan ketebalan 1.6 mm untuk bagian roll hoop (atas).
Gambar 9. Bagian Sasis
Pembuatan Sistem Kemudi, Rem dan Suspensi.
Gambar 10. Bagian Sistem Kemudi, Rem dan Suspensi
Pembuatan Pedal Gas dan Pedal Rem.
Gambar 11. Bagian Pedal Gas dan pesal rem
c. Komponen Elektrikal.
Gambar 12. Posisi Accumulator Depan
Gambar 13. Posisi Accumulator Belakang
Gambar 14. Posisi Charger Converter
18. Diagram Alir Penelitian (Flowchart).
Gambar 15. Diagram Alir Penelitian
19. Blok Diagram Kerja Alat.
Gambar 16. Blok Diagram Kerja Alat
20. Cara Kerja Alat. Pengaturan kecepatan motor menggunakan sistem input throttle signal dan brake signal yang dihubungkan pada bagian input controller motor dc, sedangkan pengubahan arah putaran motor dilakukan secara manual dengan menggunakan switch dpdt yang akan mengubah polaritas positif (+) dan negative (-) pada tegangan masukan ke motor dc. Karena controller motor dc yang digunakan membutuhkan tegangan masukan 36 volt dc, maka dibutuhkan baterai dengan tegangan 12 volt sebanyak 3 buah yang di seri sehingga mendapatkan daya sebesar 36 volt. Sedangkan perangkat inverter yang akan digunakan dengan tegangan sebesar 220 volt ac untuk mencatu charger baterai yang charger digunakan membutuhkan daya ac yang presisi. Daya dc disediakan oleh panel solar cell yang di gunakan sebagai energi bantuan. Daya yang ada pada baterai akan berkurang, sampai pada akhirnya habis sehingga baterai tersebut harus diisi ulang (charging) dengan menggunakan charger baterai sehingga daya dc yang ada pada baterai tersebut dapat digunakan lagi untuk digunakan pada masukan tegangan inverter.
Namun karena motor dc yang digunakan ini tidak memiliki torsi yang besar, hanya sekitar 3 Nm. Sehingga pada saat motor dibebani, maka untuk dorongan putaran awal kurang kuat untuk bergerak.
Untuk mengatasi masalah itu maka diperlukan perangkat mekanik tambahan berupa gearbox dengan perbandingan rasio 1 : 26, sehingga berakibat pada penurunan kecepatan, namun menghasilkan dampak positif berupa peningkatan torsi, dengan demikian peningkatan torsi ini memungkinkan untuk menggerakan mobil listrik.
controller sistem throttle (pedal gas dengan sensor hall)
adapun sistem yang berada pada controller untuk memutar motor menggunakan input sistem throttle pada controller yang diolah oleh IC LM339, dengan berbasis comparator pembanding tegangan.
Controller sistem brake signal
adapun untuk sistem pengereman mobil listrik tidak menggunakan IC utama pada controller. Cukup dengan menshotkan dengan groung kabel.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
21. Umum. Pada perancangan alat tersebut memerlukan desain, sehingga dari proses perancangan desain tersebut dapat menghasilkan bentuk dan ukuran alat yang maksimal. Bentuk desain tersebut dilihat dari segi perancangan dan konsep pada alat yang di buat.
22. Desain 3D dan Sistem Konstruksi. Perancangan desain dalam modifikasi konstruksi kendaraan Seperti umumnya pada pembuatan alat yang lain, maka pada pembuatan prototipe mobil listrik ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Yang pertama yaitu tahapan perancangan chais mobil listrik. Tahapan perancangan ini sangat penting karena berfungsi sebagai dudukan dari komponen utama yang akan digunakan nantinya.
Penentuan Geometri Roda.
Pada sesi pembuatan awal perancangan adalah menentukan geometri dari roda yang nantinya akan digunakan sebagai acuan dalam pembuatan geometri sasis dan akan terus berlanjut ke bagain-bagian selanjutnya, dalam pembuatan geometri roda ini rear wheel track sudah ditentukan dari gardan yang digunakan, karena pada mobil listrik ini menggunakan gardan yang diambil dari kendaraan setara tosa maka setelah diukur rear wheel track dari gardan setara tosa tersebut adalah 1126 mm, sedangkan untuk front wheel track menerapkan unequal track dengan perbandingan lebar tidak lebih dari 75% (FSAE Online:2018) yang mana tujuan front wheel track lebih lebar dari rear wheel track karena untuk mempermudah handling kendaraan dalam bermanufer dan wheel base ditentukan sebagai 1900 mm.
Gambar 17. Desain geometri roda
Desain Kendaraan listrik menggunakan Software 3DSMAX.
Gambar 18. Desain konstruksi kendaraan dengan 3DSMAX
Gambar 19. Desain konstruksi posisi charger dan accumulator
Gambar 20. Rangkaian Sistem Elektrik
23. Sistem Mekanik. proses perancangan sistem mekanik ini dengan menyesuaikan kondisi perangkat dan tempat (space) yang tersedia terhadap rangka mobil listrik yang sudah ada. Hal ini perlu dipertimbangkan agar nantinya proses pemindahan energi dari sumber listrik sampai ke motor listrik penggerak tidak mengalami masalah dan gangguan.
Sistem Transmisi.
Mentransmisikan tenaga (torsi) yang berasal dari motor ke gearbox dan melalui gear penggerak yang dihubungkan dengan rantai untuk menggerakkan gear yang digerakkan, sehingga mobil listrik dapa bergerak. Sehingga dengan demikian system mekani ini perlu dirancang.
Gambar 21. Rancangan Sistem Transmisi
24. Sistem Tenaga dan Kelistrikan. Dalam proses perancangan pada sistem ini macam-macam perangkat yang perlu dipilih dan dirancang pada sistem ini yaitu : motor penggerak, regulator tegangan, converter tegangan, sumber tegangan, cara pembalikan polaritas tegangan, switch, soket, pengkabelan, dan terminal blok.
Engine (Motor Listrik).
Dalam pemilihan sistem pembangkit tenaga, maka prototype Lingsar Proto 3 menggunakan engine yang memiliki bobot yang ringan dan memiliki nilai efisiensi yang tinggi, maka digunakan motor elektrik dengan jenis BLDC hub motor dengan daya 1000 Watt dan memiliki arus maksimal 20 A. Motor jenis ini memiliki torsi yang cukup besar yaitu sebesar 40 N.m dengan kecepatan putar hingga 520 rpm. Selain itu, pada motor ini juga terdapat hall sensor sehingga meningkatkan dapat meningkatkan nilai efisiensi motor hingga 88%. Spesifikasi BLDC electric motor yang akan digunakan seperti ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi BLDC hub motor
Gambar 22. Motor DC yang digunakan
Baterai.
Baterai merupakan komponen penyuplai energi yang digunakan untuk menggerakkan motor listrik. Baterai yang digunakan jenis baterai Lithium Polimer (Li-Po) dengan kapasitas sebesar 10 Ah yang terdiri dari 4 baterai yang masing- masing memiliki tegangan 12 Volt dan dirangkai secara seri. Arus maksimal yang disuplai baterai sebesar 250 A. baterai ini sangat cocok digunakan untuk controler dan motor karena memiliki bobot yang ringan. Berat dari baterai sendiri sebesar 3 kg yang sudah dirangkai beserta cover pelindung baterai. Baterai ini dipasang sebuah BMS yang bertujuan untuk mengatur arus yang mengalir di rangkaian kendaraan dan untuk mengontrol baterai agar energi pada baterai tidak sepenuhnya habis maupun ketika terjadi pengisian berlebih yang dapat merusak baterai. Spesifikasi baterai ditunjukan pada Tabel 2. sedangkan bentuk baterai ditunjukan pada Gambar 23.
Tabel 2. Spesifikasi baterai
Gambar 23. Baterai Lithium Polimer (Li-Po)
Jenis konverter tegangan 12 volt dc menjadi 220 volt.
Alasan pemilihan dan pemakaian inverter dalam perancangan ini yaitu karena untuk mencatu pengontrol tegangan dc (dc drive) dibutuhkan tegangan dari jala-jala PLN sebesar 220 volt ac, namun karena sumber tegangan tersebut tidak dapat bergerak kemana-mana, sedangkan suatu mobil listrik membutuhkan suatu sumber tegangan ac yang dapat bergerak (mobile), sehingga dengan demikian peran dari sumber tegangan jala-jala PLN tersebut dapat digantikan oleh sebuah inverter (pengubah daya arus searah menjadi daya arus bolak-balik) yang akan mengubah daya arus searah sebesar 12 volt dc yang berasal dari baterai menjadi daya arus bolak- balik sebesar 220 volt ac. Berikut merupakan gambar dari inverter yang dipakai pada mobil listrik ini :
Gambar 24. Inverter (a) tampak atas,
(b) tampak depan dan (c) tampak belakang
Controller motor dc untuk motor penggerak.
Controller motor dc yang akan digunakan pada mobil listrik ini berfungsi untuk mengontrol kecepatan pada motor listrik yang digunakan pada mobil listrik ini. controller motor dc ini dipilih karena memiliki beberapa kelebihan yaitu Memiliki range tegangan output yang cocok dengan range tegangan yang dibutuhkan untuk mencatu motor dc magnet permanen yang digunakan pada mobil listrik ini yaitu 0,2 volt sampai dengan 36 volt dc.
Gambar 25. controller motor dc
25. Sistem Kontrol Speed. Pengontrolan tegangan dc ini merupakan alat yang sudah jadi, sehingga memudahkan dalam perakitannya pada tempat yang dibutuhkan. Beberapa skema wiring diagram pada kontroller motor dc.
Gambar 26. skema wiring diagram controller power suplay
Gambar 27. Skema wiring diagram controller drive mosfet
26. Sistem Charghing. Kebutuhan baterai pada mobil listrik pada saat pengisian menggunakan charger dan pengisian menggunakan fuel cell ini berbeda. Untuk kebutuhan baterai pada mobil listrik menyesuaikan dengan spesifikasi tegangan motor listrik sebesar 48 V DC, sedangkan untuk kebutuhan baterai saat pengisian menggunakan fuel cell membutuhkan tegangan sebesar 72 V DC sesuai dengan spesifikasi fuel cell buataan Arcola Energy.
Untuk perancangan pengisian baterai menggunakan charger yang bersumber dari PLN dibutuhkan sebanyak 6 buah baterai dirangkai seri dengan tegangan 24 V DC. Untuk pengisian tersebut perlu melepas kabel yang terhubung pada sistem kendali dan motor, lalu menghubungkan ke alat ukur. Pengontrol tegangan dc (dc drive) yang akan digunakan pada mobil listrik ini berfungsi untuk Charger atau Pengisian ulang pada baterai yang melalui jala-jala PLN dan mempunyai tegangan 36V dan arus sebesar 12 A. Charger ini mempunyai berat 4 kg.
Gambar 28. charger controller untuk pengecasan baterai mobil
27. Perhitungan.
Menghitung torsi motor (Trikueni-desain-sistem.blogspot.com).
T = 1,7 lb ft = 2,2 Nm
Nm Catatan :
1 lb ft = 0,1383 kgm = 1,305 Nm
1 kgm = 7,233 lb ft = 9,807 Nm
Menghitung Jumlah Baterai (Trikueni-desain sistem.blogspot.com).
Mengitung waktu tempuh.
Dengan
Jarak = 35 km
Kecepatan = 35 km/jam, Jadi Waktu 1 Jam.
Menghitung kapasitas motor.
Kapasitas motor dc = tegangan x arus
Dengan
Tegangan = 36 V
Arus = 27 A , Jadi
Kapasitas motor = 36 V x 27 A
Kapasitas Motor = 972 Watt
Kapasitas baterai = Tegangan x daya
Dengan Tegangan = 36 V
Sehingga 972 x 1 jam = 972 =9,7 kWh
Menghitung Kapasitas Baterai.
Daya = 9 Ah
Jadi,
Kapasitas Baterai = 36 X 9 = 324 = 32 kW
Kecepatan Maksimum (Leitman. 2009).
Torsi Beban.
Gambar 29. Gaya gaya yang bekerja
Fg = Berat x sin 10o
= 263 / 9,8 x 0,173
= 4,642 N
Fwind = 0,5 x Ur x g x AP x V2
= 0,5 x 1,25 x 0,025 x 0,19 x 30,8642
= 0,092 N
Fac = m x a x 1,06
= (263/9,8) x 0,2778 x 1,06
= 7,10 N
Ftot = 3,155 N + 4,642 N + 0,092 N + 7,10 N
= 14,989 N
Torsi beban = Ftot x r
= 14,989 N x 0,1778 m
= 2,665 Nm
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
28. Kesimpulan. Berdasarkan pengujian terhadap sistem mobil listrik yang telah dirancang, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
a. Untuk mendapatkan performa dari motor BLDC dalam prototipe mobil listrik di simpulkan bahwa penggunaan gigi transmisi roda terkecil efektif pada saat motor dalam keadaan starting untuk menghasilkan torsi yang tinggi namun kecepatan rendah dan gigi transmisi roda terbesar digunakan pada saat motor keadaan running untuk mendapatkan kecepatan yang tinggi.
b. Penghematan kosumsi daya motor pada mobil listrik dapat di lakukan dengan mengatur pola kemudi yaitu melepaskan throttle dalam keadaan kecepatan maksimum agar daya tidak dikosumsi oleh motor secara terus menerus.
c. Pembangkit sinyal PWM pada dengan frekuensi carrier 500 hz dan 15 khz dapat dilakukan oleh mikrokontroller AVR Atmega8535.
d. Pengontrolan kecepatan putar motor dc seri yang mempunyai yang arus besar dengan menggunakan relay mempunyai range kecepatan yang sempit, pengendalian dengan menggunakan mosfet secara langsung tidak dapat dilakukan, karena adanya gaya tegangan balik yang disebabkan motor yang merusak saklar elektronik.
e. Daya rata-rata yang dihasilkan oleh panel sel surya 80 Wp untuk pengisian satu baterei adalah 37,324 Watt. Sedangkan daya rata-rata yang dihasilkan oleh panel sel surya 100 Wp untuk pengisian 2 baterei adalah 39,327 Watt.
29. Saran. Penulis menyadari bahwa mobil listrik yang dibuat ini bukan atau belum layak dianggap sebagai mobil listrik yang komplek sehingga pengembangan dan riset terhadap mobil listrik diharapkan akan terus dilakukan untuk dapat mewujudkan suatu mobil listrik yang lebih baik, komplek, dan memiliki kemampuan lebih dalam hal tenaga dan kecepatannya.
