214
ANALISIS
SISTEM PENGEREMAN MENGGUNAKAN ELECTRONIC STABILITY CONTROL
TERHADAP CENTER OF GRAVITY BERBASIS MATLAB SIMULINK
Muhammad Chajib Hary Pamungkas Teknologi Rekayasa Otomotif Politeknik Keselamatan Transportasi Jalan
Jln. Semeru No.3 Kota Tegal 08958066904550 [email protected]
Arfensia Yoga Praswara Teknologi Rekayasa Otomotif Politeknik Keselamatan Transportasi Jalan
Jln. Semeru No.3 Kota Tegal 085860806050
Deby Triana Anjelina Teknologi Rekayasa Otomotif Politeknik Keselamatan Transportasi Jalan
Jln. Semeru No.3 Kota Tegal 089633865175 [email protected]
Langgeng Asmoro Teknologi Rekayasa Otomotif Keselamatan Transportasi Jalan
Jln. Semeru No.3 Kota Tegal 085728945747 [email protected]
Abstract
The Electronic Stability Control (ESC) braking system is an electronic circuit that functions to regulate and control vehicle speed. Electronic stability control can be used to overcome downhill and turning roads and avoid oversteer or understeer because brake control can be commanded via the ESC sensor. This study aims to investigate the ESC-based braking system against the appropriate Center of Gravity for Yamaha N-MAX.
The research method used is to compare the distance, time and wheel torque on the Yamaha N-MAX at speeds of 60 km/h and 80 km/h using MATLAB Simulink software. The results of the data obtained are that the Yamaha N-MAX which uses ESC has good braking according to the simulation results. The outcome of the table and distance at speeds of 60 km / h and 80 km / h with the ESC braking system make a shorter distance and time and greater braking torque than conventional brakes.
Keywords: Braking system, Electronic Stability Control, Yamaha N-MAX, Matlab Simulink
Abstrak
Sistem pengereman Electronic Stability control (ESC) merupakan sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengatur dan mengontrol kecepatan kendaraan. Electronic stability control dapat digunakan untuk mengatasi jalan menurun dan berbelok dan menghindari oversteer atau understeer karena pengendalian rem dapat diperintahkan melalui sensor ESC. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki sistem pengereman berbasis ESC terhadap Center of Gravity yang tepat untuk Yamaha N-MAX. Metode penelitian yang digunakan adalah dengan membandingkan jarak, waktu dan torsi roda pada Yamaha N-MAX pada kecepatan 60 km/jam and 80 km/jam menggunakan software MATLAB Simulink. Adapun hasil data yang diperoleh adalah Yamaha N-MAX yang menggunakan ESC memiliki pengereman yang baik sesuai dengan hasil simulasi. Hasil tabel dan jarak pada kecepatan 60 km/jam & 80 km/jam dengan sistem pengereman ESC menghasilkan jarak dan waktu yang lebih singkat serta torsi pengereman lebih besar daripada rem konvensional.
Kata Kunci: Sistem Pengereman, Electronic Stability Control, Yamaha N-MAX, MATLAB Simulink
215
PENDAHULUAN
Sistem keselamatan pada kendaraan terdiri dari keselamatan aktif dan pasif.
Keselamatan pasif merupakan keselamatan yang meliputi sabuk pengaman dan kantong udara. Sedangkan keselamatan aktif adalah sistem yang meminimalkan terjadinya risiko kecelakaan yang bentuknya elektronik seperti mendeteksi terjadinya pengereman mendadak(Ristiana, 2017).
Kondisi cuaca serta situasi kritis di jalan dapat menyebabkan pengemudi tidak dapat mengendalikan perilaku kendaraannya. Dalam hal ini sistem rem Electronic Stability Control (ESC ) dapat membantu menstabilkan pergerakan kendaraan yang mana sistem dapat meningkatkan keselamatan aktif ada di pasaran selama dua dekade dan hampir menjadi perlengkapan standar(Putten, 2008). Sistem rem Electronic Stability Control memiliki metode hampir sama dengan ABS (Antilock Breaking System) yaitu rem depan dan rem belakang memiliki sensor sehingga dapat melakukan pengereman yang baik. Namun, Sistem rem ABS (Antilock Breaking System) pada Yamaha N-MAX hanya dapat bekerja pada saat pengereman dan tidak adanya sensor slip pada roda. Hal tersebut bisa saja sudut kemudi kendaraan tiba-tiba berubah dan kehilangan traksi ketika berbelok. Rangkaian sistem rem masih menggunakan kabel untuk menghubungan rem depan dan belakang dengan dipasangi sensor rem yang terhubung dengan Software MATLAB Simulink. Prinsip kerja rem ESC (Electronic Stability Control) dengan memanfaatkan sensor utama pada kecepatan rem ABS (Antilock Breaking System) saat terjadi pengereman roda belakang. Traction Control (TCS ) pada Electronic Stability Control digunakan untuk mencegah slip roda pada saat akselerasi berlangsung. Biasanya akselerasi motor terjadi pada jalan menurun dan licin, di mana roda sama sekali tidak memperoleh gaya gesek untuk menggerakkan roda, maka Traction Control dan Antilock Breaking System Bekerja. Jika slip terdeteksi, TCS memastikan hanya sedikit torka yang tersalur ke roda yang slip, dengan memperkecil torka ini gaya gesek antara ban dan motor stabil sehingga kendaraan dapat bergerak. Input utama dari Traction Control (TCS) adalah sensor kecepatan rem yang ada di ban. Sensor ini secara lanjut memonitor kecepatan dari setiap roda dan mengirimkan data tersebut ke ABS dan TCS di ECU (Electrical Control Unit). Ketika slip terdeteksi, Traction Control (TCS) mengatur rem hidrolik yang ada di ban yang mengalami slip. Proses ini akan memperlambat kecepatan roda yang slip sehingga gaya gesek akan muncul kembali.
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui perbandingan analisis di rem depan dan belakang pada sistem rem konvensional dengan menggunakan sistem pengereman ESC pada motor menggunakan MATLAB Simulink. Simulink adalah program pada mathlab yang digunakan untuk memodelkan sistem dan mendesain fungsi transfer. MATLAB merupakan suatu area komputasi numerikal serta bahasa pemrograman pc generasi keempat. Dibesarkan oleh The MathWorks, MATLAB membolehkan manipulasi matriks, pemplotan guna serta informasi, implementasi algoritme, pembuatan antarmuka pengguna, serta antarmuka dengan program dalam bahasa yang lain.
Pembuatan rancangan sistem rem Electronic Stability Control harus memperhatikan analisis distribusi kekuatan rem terhadap Center of gravity agar sistem rem yang dihasilkan lebih optimal dan mengetahui pengaruh penggunaan Sistem pengereman Electronic Stability Control pada Honda Yamaha N-Max.
216
Landasan Teori Electronic Stability Control Pada Yamaha N- Max
Dari data yang didapat pada spesifikasi Yamaha-NMAX dapat dilakukan perhitungan terkait PB max, gaya maksimal, ruas pada rem dan momen inersia melalui perhitungan sebagai berikut pada kecepatan awal 60 km/jam = 16,6 m/det dan 80 km/jam = 22.2 m/det
a. Menghitung gaya maksimal untuk menekan master rem belakang
𝐹2
𝐴 𝑚𝑎𝑠𝑡𝑒𝑟 =𝐹 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑝𝑒𝑟
𝐴 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑝𝑒𝑟 (Wong, 2001)
(1) F2 = 𝐹 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑝𝑒𝑟 𝑥 𝐴 𝑚𝑎𝑠𝑡𝑒𝑟
𝐴 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑝𝑒𝑟
F2 = (127 𝑥 20
1
2)𝑥 (3,14 𝑥 2 𝑥 21 4) 3,14 𝑥 2,8 𝑥 2,81
4)
F2 = 648,42 N = 64,842 kg
b. Menghitung tekanan hidrolis master silinder, menggunakan :
Pe = 1 𝐹2
4 3,14 𝑑2 (Wong, 2001) (2)
Pe = 164,842 4 3,14 22
Pe = 20,6 kg / 𝑐𝑚3
1 mpa = 10,1972 kg / 𝑐𝑚3 PB max = 20,6
10,1972 = 2,02 mpa c. Menghitung ruas pada rem
A = 2 x p x l (3)
A = 2 x 1,9 x 0,7 A = 2,66 𝑐𝑚2
d. Menghitung momen Inersia Maksimal
I = m x 𝑟2 (4)
I = 127 x 0,32 I = 38,1 𝑘𝑔𝑚2 Dimana,
F2 = Gaya maksimal
m = massa kendaraan maksimal
217
a = perlambatan pada saat kendaraan memiliki massa maksimal.
SIMULASI MATLAB SIMULINK
Data parameter yang digunakan yaitu :
Tabel 1. Parameter dan satuan
No Parameter
dalam Penelitian
1. Kecepatan awal 16.6 m/det ; 22.2 m/det
2. Radius angular 4,7 rad/det
3.
4.
5.
6.
7.
Massa Pengereman Maximal Impuls
Konstanta Gravitasi Jari – jari roda
127 kg
23,60 milipascal 501.068,8 kgm2 9,81 m/s 2/ 10 M/detik 330 mm
Gambar 1. Blok Electronic Stability Control Simulink
Penggunaan blok MATLAB Simulink ABS dimodifikasi menjadi blok Electronic Stability Control karena simulasi dari ABS hampir sama dengan ESC (Electronic Stability Control) dengan menambahkan sensor TCS Traction Control pada motor Yamaha N-MAX.
Gambar 2.Basis model Electronic Stability Control Pada MATLAB Simulink
218
METODE
Dalam suatu kegiatan penelitian diperlukan adanya metode yang akan digunakan, metode penelitian adalah metode pada dasarnya merupakan cara ilmiah untuk mendapatkan data dengan tujuan dan kegunaan tertentu (Pangestu, 2017). Penelitian yang digunakan akan menghasilkan simulasi. Simulasi tersebut menggunakan software MATLAB Simulink untuk memberikan output hasil dari sistem rem berupa jarak pengereman, waktu pengereman dan slip roda pada saat berbelok atau menurun. Kemudian dilakukan analisa dengan mencari besarnya pengereman pada saat motor berjalan.
Gambar 3. Flowchart Analisis Sistem ESC menggunakan MATLAB Panjang (p) x Lebar (l) x Tinggi(t) : 1.955 mm x 740 mm x 1.115 mm
Jarak Sumbu Roda : 1.350 mm
Jarak terendah ke tanah : 135 mm
Baris Penumpang : 1 Baris (2 seter)
Velg : R13
Ban Depan : 110/70 R13
Ban Belakang : 130/70 R13
Analisis yang digunakan pada penelitian menggunakan perhitungan dan dokumentasi pada saat motor di gerakkan dalam kecepatan 60 km/jam dan 80 km/jam dan diperintahkan untuk berhenti mendadak.
Variabel bebas pada penelitian ini yaitu variasi kecepatan 60 km/jam dan 80 km/jam, Variabel terikat pada penelitian yaitu pengaruh kekuatan sistem rem Electronic Stability Control terhadap Center of Gravity dan jarak pengereman. Variabel Kontrol pada penelitian adalah spesifikasi motor pada Yamaha N-Max.
Data yang dianalisis dari hasil pengujian rancangan pembuatan sistem rem Electronic Stability Control menggunakan software MATLAB Simulink R2020.
219
Sebagaimana yang telah dibentuk hasil analisis akan menunjukkan kelebihan dan kelemahan rancangan yang telah dilakukan, maka analisis penelitian menggunakan analisis deskriptif.
Menurut(Pangestu, 2017) metode analisis deskriptif digunakan untuk menjelaskan penerapan sistem informasi serta kualitas laporan yang ditampilkan pada Simulink melalui sensor yang sudah dipasang pada perangkat elektronik pengerem kendaraan. Data tersebut akan dimasukan ke dalam tabel kemudian ditampilkan dalam bentuk grafik untuk dianalisis dan ditarik kesimpulan. Sehingga dapat diketahui perbedaan penggunaan ESC pada kondisi beban minimal dan beban maksimal pada kecepatan 60 km/jam, 80 km/jam.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Simulasi Tes 1 Tanpa ESC
Sebagai acuan, pengujian terlebih dahulu dilakukan dengan kendaraan yang tidak dilengkapi sistem ESC (Electronic Stability Control), Kendaraan Yamaha N-MAX ini memiliki desain sasis dasar yang dalam kondisi mapan cenderung understeer. Namun selama manuver ini kendaraan menjadi tidak stabil.
Gambar 4. Sudut slip samping dengan waktu simulasi kendaraan non ESC
Gambar diatas menunjukkan sudut slip dan lintasan kendaraan selama manuver. Jelas bahwa perilaku tidak seperti yang diinginkan dan kendaraan menjadi tidak stabil seperti yang diharapkan.
Tes 2 Menggunakan ESC
Untuk menguji prinsip kerja sistem ESC (Electronic Stability Control), dilakukan pengujian pada torsi kontrol yang dihitung diterapkan langsung ke sasis untuk mengendalikan kendaraan. Dengan cara tersebut terbukti apakah torsi kontrol benar-benar mampu menstabilkan kendaraan atau tidak.
220
Gambar 5. Sudut Slip samping dengan waktu simulasi kendaraan ESC
Di atas menunjukan slip samping dan lintasan selama manuver memberikan konfirmasi yang diperlukan bahwa ESC yang dihitung mampu menstabilkan kendaraan pada saat pengereman terjadi.
Bagian 2.Data Hasil simulasi Electronic Stability Control Software MATLAB Simulink menggunakan Yamaha N-MAX
Gambar 6. Respon ESC pada kecepatan 60 km/jam
Gambar 7. Respon pada kecepatan 80 km/jam
221
Bagian 3.Pada bagian ini ditampilan karakteristik kecepatan motor Yamaha N-MAX menggunakan MATLAB Simulink dengan memasukkan parameter ke dalam Diagram Blok Simulink
Gambar 8. Hasil simulasi Vehicle Speed, Wheel Speed dan Stopping Distance Pembahasan
a. Grafik pada gambar diatas menunjukan hasil simulasi dari proses pengereman ESC (Electronic Stability Control) MATLAB Simulink dengan beban 180 kg (1 pengendara) dan variasi kecepatan 60 km/jam atau 8,3 m/detik
b. Untuk mengeluarkan grafik hasil simulasi dari waktu pengereman, jarak pengereman dan torsi pengereman yaitu dengan mengklik scope 2 kali.
c. Untuk mengetahui hasil angka pada grafik yaitu dengan cara memperbesar zoom atau pada grafik dengan mengklik 2 kali simeout pada workspace yang hasilnya bisa kita dapatkan beberapa variasi massa dan kecepatan awal kendaraan Yamaha N- MAX pada jalan menurun.
Tabel 2. Data hasil simulasi sistem rem ESC menggunakan software MATLAB Simulink pada sepeda motor Yamaha N-MAX
No Kecepatan
Awal (km/jam)
Torsi Pengereman
Total (N)
Torsi Pengereman
Rem Depan (N)
Torsi Pengereman
Rem belakang (N)
1. 30 2,618 6,171 1104,5
2. 40 2,842 7,854 1199,32
3. 50 3,081 9,614 1300,22
4. 60 3,339 11,589 1409,3
5. 70 3,602 13,723 1520,88
6. 80 3,869 16,019 1634,04
7. 90 4,139 18,489 1748,28
8. 100 4,401 21,044 1859,3
222
Dari tabel tersebut diketahui bahwa seberapa jauh kendaraan dapat berhenti dari keadaan melaju pada kecepatan tertentu. Semakin tinggi kecepatan dan massa nya sebelum dilakukan pengereman, semakin panjang juga jarak yang dibutuhkan kendaraan untuk dapat berhenti, dan semakin tinggi pula torsi pengereman yang dibutuhkan.
d. Untuk membandingkan Torsi roda depan dan belakang
Tabel 3. Perbandingan Torsi pengereman roda depan dan belakang menggunakan Sistem pengereman ABS yang dipasang pada sepeda motor Yamaha N-MAX
No Kecepatan Awal (km/jam)
Torsi Pengereman
Total (N)
Torsi Pengereman Rem Depan (N)
Torsi Pengereman Rem belakang
(N)
1. 30 1104,5 515,8015 588,6985
2. 40 1199,32 560,0824 639,2376
3. 50 1300,22 607,2027 693,0173
4. 60 1409,3 658,1431 751,1569
5. 70 1520,88 710,251 810,629
6. 80 1634,04 763,0967 870,9433
7. 90 1748,28 816,4468 931,8332
8. 100 1859,3 868,2931 991,0069
Menjelaskan bahwa proporsi pengereman roda belakang lebih besar daripada pengereman roda depan, yang berarti penggunaan sistem rem ESC (Electronic Stability Control) aman untuk pengereman pada jalan menurun.
SIMPULAN
Dari analisis yang lakukan pada percobaan simulasi MATLAB S dan berdasarkan perhitungan data pada kendaraan dengan kecepatan 60 km/jam, 80 km/jam, didapatkan kesimpulan bahwa analisis simulasi kekuatan sistem rem ESC (Electronic Stability Control) terhadap center of gravity pada motor Yamaha N-MAX menghasilkan perbandingan jarak pengereman, waktu pengereman dan torsi pengereman pada blok MATLAB SIMULINK dengan membandingkan dahulu antara pengereman menggunakan sistem ESC (Electronic Stability Control) dan non ESC (Rem ABS) pada saat beban motor 180 kg dan kecepatan awal 60 km/jam yaitu 11,58 m. Saat beban motor 180 kg dengan kecepatan 80 km/jam yaitu 16,01 m yang menunjukkan jarak pengereman ESC (Electronic Stability Control) pada jalan menurun dapat dikendalikan. Waktu pengereman beban motor 180 kg dengan kecepatan 60 km/jam yaitu 3,3 detik. Saat beban motor 180 kg dengan kecepatan 80 km/jam menunjukkan waktu 3,8 yang menunjukkan waktu pengereman pada sistem ESC (Electronic Stability Control) lebih pendek daripada sistem rem konvensional pada saat berkendara. Torsi pengereman juga menunjukkan torsi pengereman pada sistem rem ESC (Electronic Stability Control) pada jalan menurun dan berbelok lebih besar daripada pengereman biasa.
223
DAFTAR PUSTAKA
Hu, Y., Zhang, X. Z.,Wang, Y. N. (2014, July). Design of vehicle stability control of distributed-driven electric vehicle based on optimal torque allocation.
In Proceedings of The 33rd Chinese Control Conference (pp. 195-200). IEEE.
Pangestu, S. (2017). Metode Penelitian. Journal of Chemical Information and Modeling, 53(9), 1689–1699,Yogyakarta:Diakses 11 Juli 2021,dari Universitas Negeri Yogyakarta
Putten, B. van. (2008). Desain Program Stabilitas Elektronik untuk perangkat lunak simulasi kendaraan Abstrak.Eindhoven:(Tesis Magister Universitas Eindhoven Belanda) Diakses dari http://www.mate.tue.nl/mate/pdfs/9985
Ristiana dkk. (2017). Sistem Kendali Kendaraan untuk Keselamatan Aktif Review Paper.Bandung: dari Universitas Pendidikan Indonesia ,Diakses pada 11 juli 2021 Rully,T.,Aldenia,D.C.(2018).PenggunaanMetodeCenter of Gravity Dalam Penentuan
Lokasi Gudang Terhadap Meminimkan Biaya Transportasi Pada PT Elangperdana Tyre Industry.Bogor: JIMFE (Jurnal Ilmiah Manajemen Fakultas Ekonomi), 6(1), 64-69,Diakses pada 12 Juli 2021 dari www.unpak.ac.id
Yuliantiarno, N. (2018). Perencanaan Ulang dan Analisis Sistem Rem ABS (Antilock Braking System) Berbasis Software MATLAB Simulink pada Mobil Pedesaan UNNES.Semarang:(Skripsi Universitas Negeri Semarang) Diakses pada 11 juli 2021
Wong, J. (2001). Theory of Ground Vehicles,Ottawa Canada:Departement of Mechanical and aerospace engineering,Ottawa Centre Park:Diakses pada 11 juli 2021, dari Universitas Carleton Ottawa Journal
Wijaya, F. R., Rahmalina, D., & Sukma, H. (2020, Desember). Rancang Bangun Alat Uji Pengereman Skala Laboratorium.In 1 Seminar Nasional Penelitian LPPM,Jakarta:
Universitas Muhammadiyah Jakarta
