DESAIN TEST VEHICLE UNTUK SISTEM MANAJEMEN ENERGI
KENDARAAN HIBRIDA SERI
KRISTIAN ISMAIL
1, A, AAM MUHARAM
2,B, AMIN
3,CDAN SUNARTO
KALEG
4,D1,2,3,4 Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik LIPI Gedung 10 Lantai Dasar, Komplek LIPI Bandung Jl. Cisitu No. 21 / 154 D, Bandung 40135, Indonesia
kris005@lipi.go.id a, aamm001@lipi.go.id b, amin005@lipi.go.id c dan suna021@lipi.go.id d Kata kunci: Test Vehicle, kendaraan hibrida, Sistem Manajemen Energi
Abstrak. Kendaran hibrida adalah kendaraan yang menggunakan dua sumber energi yaitu motor
listrik sebagai penggerak utama dan motor bakar sebagai pengisian ulang energi. Manajemen energi kendaraan hibrida seri berdasarkan kondisi aki sebagai sumber energi untuk motor listrik. Kerja dari sistem manajemen energi hibrida seri adalah menyalakan atau mematikan motor bakar sebagai pengisian ulang energi berdasarkan state of charge (SOC) dari aki di kendaraan. Ada beberapa metode untuk mendapatkan harga SOC yang aktual diantaranya dengan fenomena tegangan, namun ini tidak berarti penentuan SOC hanya dilihat dari satu besaran saja (tegangan), namun harus dilihat dari tegangan, arus dan suhu. Test vehicle adalah kendaraan yang dilengkapi dengan sensor-sensor yang dapat memonitor semua besaran seperti arus, tegangan, suhu, dan kecepatan, juga dilengkapi dengan penyimpanan data. Hasil akhir dari tulisan ini adalah desain test vehicle untuk kendaraan hibrida dilengkapi dengan PC sebagai pemrosesan data, penyimpanan data dan dapat sebagai eksekutor terhadap aktuator.
Pendahuluan
Lembaga penelitian dan industri otomotif dituntut untuk menghasilkan kendaraan dengan tingkat efisiensi termal yang tinggi sehingga konsumsi bahan bakar dapat ditekan seekonomis mungkin dan menghindari penggunaan bahan bakar yang mengandung unsur berbahaya serta harus segera melakukan inovasi sistem transportasi yang harmonis. Dalam rangka turut serta mengurangi pencemaran udara, ketergantungan pada minyak bumi sebagai sumber energi dan turut serta mengatasi masalah transportasi diperkotaan, yaitu dengan mengganti sistem energi kendaraan dari sistem energi yang menggunakan motor bakar sebagai penggerak utama dengan sistem energi hibrida (gabungan) sebagai penggerak utamanya. Kendaran hibrida adalah kendaraan yang menggunakan dua sumber energi yaitu motor listrik sebagai penggerak utama dan motor bakar sebagai pengisian ulang energi. Manajemen energi kendaraan hibrida seri berdasarkan kondisi aki sebagai sumber energi untuk motor listrik
Test Vehicle Kendaraan Hibrida
Test vehicle adalah kendaraan yang dilengkapi dengan sensor-sensor untuk memonitor besaran-besaran penting dalam kendaraan ketika sedang beroperasi yang kemudian datanya akan disimpan kedalam database. Besaran-besaran penting yang akan dimonitor pada tulisan ini meliputi :
1. Kecepatan kendaraan (kmh)
2. Arus yang dikeluarkan oleh aki (Ampere) 3. Tegangan sumber (Volt)
4. Suhu Speed Control (oc) 5. Suhu aki (oc)
6. Putaran motor listrik (rpm) 7. SOC (%)
Gambar 1 merupakan tata letak sensor dan komponen kendaraan pada test vehicle kendaraan hibrida seri. Motor listrik sebagai penggerak utama, aki sebagai sumber energi utama, motor bakar sebagai sumber energi cadangan dan speed control sebagai pengatur laju kendaraan.
Gambar 1. Tata letak dan komponen kendaraan pada test vehicle kendaraan hibrida
Monitoring Kecepatan Kendaraan
Monitoring kecepatan putaran kendaraan pada penelitian ini dibuat dengan menggunakan sensor proximity untuk memperoleh sinyal dari perbedaan jarak pada roda gigi. Roda gigi ini dikopelkan pada poros roda kendaraan hibrida seri.
Gambar 2. Sensor Kecepatan Putaran Motor
Setiap ada pergerakan mengakibatkan sensor proximity mendeteksi perubahan jarak roda gigi. Hal ini akan menghasilkan nilai yang berbeda setiap variabelnya. Sensor yang digunakan akan memberikan sinyal dijital “1” atau logika “high” jika mendeteksi logam dihadapannya. Sebaliknya, jika tidak terdeteksi maka akan diperoleh sinyal dijital “0” atau logika “low”. Hasil pembacaan sensor agar dapat dibaca oleh komputer melalui sebuah modul antar muka. Setiap perubahan tersebut disimpan dalam memori komputer untuk kemudian diproses dan dikalkulasi sehingga diperoleh nilai akhir berupa besaran kecepatan kendaraan hibrida seri. Adapun perhitungan kecepatan kendaraan diperoleh melalui persamaan 1 dibawah ini :
Dimana :
V = Kecepatan kendaraan (Km/jam)
3600 = Konstantan untuk merubah dalam satuan jam Kll = Keliling Roda (Km)
Pem = Pembacaan sensor (per detik) ngigi = Jumlah Gigi pada roda gigi
Monitoring Arus, Suhu Speed Control, RPM, SOC dan Tegangan
Kendaraan hibrida menggunakan speed control yang telah dilengkapi dengan fitur pembacaan Arus, Suhu Speed Control, RPM, SOC dan Tegangan. Data-data tersebut dapat dibaca langsung oleh komputer melalui port serial RS232, dimana data yang didapat masih merupakan data serial. Untuk dapat menampilkan data-data tersebut harus dipilah secara software.
Gambar 3. Port serial pada Speed Control
Untuk membuat program pemisahan data serial agar dapat ditampilkan secara bersamaan, dibutuhkan flag (tanda) untuk memilah data-data input. Dimana flag-flag tersebut adalah :
- Vlt flag untuk tegangan - Amps flag untuk arus
- RPM flag untuk kecepatan putar motor - Temp flag untuk suhu kendaraan - BDI flag untuk SOC
Ketika pembacaan dimulai dari port serial program akan memotong karakter ke 3 (tiga) sebanyak 4 (empat) karakter kemudian hasilnya (berupa flag) akan dibandingkan dengan flag yang telah terdefinisi. Setelah flag terdefinisi maka program akan memotong karakter ke 7 (tujuh) sebanyak 4 (empat) karakter sebagai datanya. Sintaks untuk pemisahan data serial agar dapat ditampilkan secara bersamaan dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini.
Text9.Text = MSComm2.Input ‘ data dari port serial
aaao = Mid(Text9, 3, 4) ‘memotong karakter ke 3 sebanyak 4 karakter Text10 = aaao
If aaao = "Amps" Then ‘ flag utk arus
Text6(3) = Mid(Text9, 7, 4) ‘ memotong karakter ke 7 (tujuh) sebanyak 4 (empat) karakter
ElseIf aaao = "Vlt " Then ' flag untuk tegangan Text6(0).Text = Mid(Text9, 7, 4)
ElseIf aaao = "RPM " Then ' flag untuk pembacaan kecepatan putar motor per menit
Text11.Text = Mid(Text9, 7, 4)
ElseIf aaao = "Temp" Then ' flag untuk pembacaan suhu speed kontrol Label19.Caption = Mid(Text9, 7, 3)
ElseIf aaao = "MPH " Then ' flag untuk pembacaan kecepatan kendaraan Text12.Text = Mid(Text9, 7, 4)
ElseIf aaao = "BDI " Then ' flag untuk pembacaan sisa energi dalam aki Label16.Caption = Mid(Text9, 7, 4)
ProgressBar1.Value = Val(Label16.Caption)
Database Hasil Monitoring
Hasil dari monitoring akan disusun dalam sebuah sistem database sederhana. Data-data tersebut hanya disimpan dan tidak akan diolah langsung oleh program. Maka kebutuhan dari database disini hanyalah slot-slot tempat menyimpan data-data hasil monitoring agar tidak berceceran dan koneksi program aplikasi ke program database. Pada tulisan ini database mampu untuk men-create file sesuai dengan waktu pengujian. Sintaks untuk koneksi dan slot database dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini:
Open "C:\ “& filename &".xls" For Append As #1 ‘koneksi dengan excel
Write #1, Text1, Chr$(9), Text2, Chr$(9), Text3 ‘memasukan data ke
tabel Close #1
Label1.Caption = Now
Label1.Caption = Format(Date, "MMMMdd-yy") ‘meng-create file dari waktu Label2.Caption = Now
Label2.Caption = Format(Time, "hh:mm:ss") Filename = label1.caption
Aktuator Kendaraan hibrida seri
Test vehicle yang dirancang memiliki kemampuan untuk menyalakan dan mematikan energi cadangan. Pada saat monitoring, mematikan dan menyalakan energi cadangan dilakukan secara manual dengan mengklik tombol mati dan nyala. Perintah penyulutan dari komputer masih berdaya kecil, sedangkan daya yang akan diberikan pada aki adalah maksimal sebesar 30 Amp maka untuk aktuator penyala dan pemati (on dan off ) energi cadangan dilakukan oleh relay. Penyulutan relay dibantu dengan transistor PNP. PNP dipilih karena modul antar muka dari sistem bersifat open kolektor. Jika kaki basis transistor diberi tegangan negatif maka transistor aktif dan arus akan mengalir melalui lilitan (coil) relay dari kaki kolektor menuju emitter transistor. Dioda dipasang paralel dengan coil relay untuk proteksi transistor dari arus sisa dari coil relay pada saat transistor tidak aktif. Arus yang mengalir melalui lilitan (coil) relay ini akan menjadi magnet dan akan menarik kontak point relay dari normally open (NO) menjadi normally close (NC) dan sebaliknya sehingga arus yang lebih besar akan mengalir melalui kontak point relay ini untuk mengaktifkan aktuator.
Gambar 5. Rangkaian Penyulutan Relay (aktuator)
Kesimpulan
- Test vehicle kendaraan hibrida seri dapat monitoring Arus, Suhu Speed Control, RPM, SOC dan Tegangan.
- Untuk menyulut transistor dari modul dengan fasilitas open kolektor perhatikan arah arus dari transistor built in (PNP atau NPN).
- Data-data pembacaan yang masih berbentuk serial dapat ditampilkan bersamaan dengan memperhatikan flag setiap datanya.
- Pemrograman aplikasi monitoring pada test vehicle kendaraan hibrida seri dapat dibuat secara user friendly
- Perkembangan komputer baik software maupun hardware yang mengarah pada pengontrolan berbagai peralatan diluar perangkat komputer diperlukan jembatan antar muka (interface) dari komputer ke aktuator
- Dalam merancang memerlukan test vehicle kendaraan hibrida seri pemahaman yang mendalam dalam untuk ilmu elektronika, programing dan mesin konversi energi.
Saran
- Pemrograman Aplikasi monitoring sebaiknya menggunakan pemrograman visual, seperti visual basic, visual c++ ,dll
- Untuk menyulut transistor dari modul dengan fasilitas open kolektor perhatikan arah arus dari transistor built in dengan transistor luar (PNP atau NPN).
- Keseluruhan tulisan ini sudah diaplikasikan namun masih sebatas pengambilan dan monitoring data, perlu ada penelitian dan analisa yang lebih mendalam tentang hasil monitoring kendaraan hibrida seri.
Terima Kasih
- Terima kasih kami sampaikan pada penerbit dan jajaran panitia atas kesempatan mempublikasikan hasil penelitian ini.
- Widodo Budi santoso, Aam M, A. Praptijanto, A. Hapid, Arifin nur, M. Ichwan, Hendi, Wahonot, Yanu, Redo, Emul, Amin, Kadek, Kaleg, Naili, Nurohmah, Tri Fajar YM dan seluruh pihak yang telah memberi dukungan untuk terselesainya tulisan ini
Referensi
[1]. Prasetia R, Widodo C. E:, Interfacing Port Parallel dan Port Serial Komputer dengan Visual Basic 6.0 , Penerbit Andi Yogyakarta. (2004)
[2]. Wasito S, “Vademekum Elektronika” : PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. (1990)
[3]. Rashid, H.M., Power Electronics Circuits, Devices, and Applications : Prentice Hall, New Delhi (1999)
[4]. Amin, dkk Rancang Bangun Alat Pengujian Sederhana Speed Control Untuk Mobil Listrik : Prosiding Seminar Nasional Teknik Mesin, Surabaya (2009)
Pertanyaan dan Jawaban
T: Program apa saja yang digunakan dalam penelitian ini?
J: Program yang digunakan adalah Excel sebagai program yang paling penting dalam penelitian ini
serta program Visual Basic. Maka dari itu, dalam penelitian berikutnya sangat dibutuhkan programming dan para ahli di bidang mesin.
T: Pada suhu berapa baterai dapat dikatakan aman?
J : Untuk menentukan baterai aman atau tidak, yang pertama kali dilihat adalah speed control-nya.
