35 4. Charger
Charger atau pengisian ulang mempunyai tegangan 36 V dan arus sebesar 12 A. Charger ini mempunyai berat 4 kg.
5. Solar cell
Solar cell yang digunakan berkapasitas 100W, dengan daya 18,3 V dan arus 5,46A.
6. Controller motor
Charger controller memiliki tegangan 36V dan arus 1000 W.
36 D. Perancangan Sistem Elektrik
proses perancangan sistem elektrik 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 enegi dari sumber listrik sampai ke motor listrik penggerak tidak mengalami masalah dan gangguan. Selain itu juga agar mempermudah proses perakitan alat ini nantinya.
Sedangkan macam-macam perangkat yang perlu dipilih dan dirancang pada sistem elektrik ini yaitu : motor penggerak, regulator tegangan, converter tegangan, sumber tegangan, cara pembalikan polaritas tegangan, switch, soket, pengkabelan, dan terminal blok
Untuk melaksanakan tahapan ini maka terdapat beberapa urutan proses yaitu :
1. Menentukan jenis motor penggerak yang akan digunakan dalam mobil listrik
Ada dua macam motor listrik penggerak, yaitu motor listrik ac dan motor listrik dc. Namun motor listrik dc memiliki keunggulan dibandingkan motor listrik ac dalam hal pengaturan, motor listrik dc memiliki kontrol torsi dan kecepatan dengan rentang yang lebar.
Sedangkan motor listrik arus searah (dc) itu sendiri terdiri dari beberapa macam yaitu motor dc jenis seri, motor dc jenis shunt, motor dc jenis compound dan motor dc dengan magnet permanen.
Namun dari keempat jenis motor dc tersebut, motor dc dengan magnet
37 permanent memiliki beberapa kelebihan.
Memiliki torsi start besar ( bagus)
Kecepatannya dapat dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor magnet permanen berbanding langsung dengan harga tegangan yang diberikan pada kumparan jangkar. Semakin besar tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor.
Arah putaran motor dc magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada kumparan jangkar (armature).
Ukurannya lebih kecil dan lebih ringan apabila dibandingkan dengan motor dc jenis lainnya untuk besar HP (horse power) yang sama.
Magnet permanent pada statornya memiliki eksitasi yang konstan, sehingga sangat cocok digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan karakteristik speed dan torsi yang konstan.
Alasan yang paling penting adalah kemudahan untuk mendapatkannya
Gambar. 4.3 Motor DC yang di gunakan untuk mobil ini
38 2. Menentukan jenis sumber tegangan 12 volt dc yang akan di serikan dengan 3
buah baterai.
Maka dibutuhkan suatu sumber tegangan dc yang memiliki syarat sebagai berikut:
Sumber tegangan dc itu harus bersifat mobile (dapat dibawa kemana- mana).
Bobot sumber tegangan dc tersebut harus ringan, sehingga tidak terlalu membebani mobil listrik yang akan dibuat.
Sumber tegangan dc tersebut memiliki tegangan yang konstan, tidak mengalami fluktuasi yang terlalu tinggi.
Sumber tegangan dc tersebut dapat diisi ulang kembali saat muatannya mulai berkurang atau bahkan habis, dan pengisiannya juga harus mudah dilakukan.
Gambar 4.4 Baterai yang dipakai pada mobil listrik
39 Dari keempat syarat yang disebutkan di atas maka baterai / accu memenuhi syarat, sehingga dengan demikian dipilihlah baterai sebagai sumber tegangan dc pada mobil listrik ini. Besar tegangan baterai yang dipilih disesuaikan dengan besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mencatu inverter tersebut.
3. Menentukan jenis konverter tegangan 12 volt dc menjadi 220 volt yang akan digunakan untuk menyediakan catu daya untuk pengontrolan tegangan dc.
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 :
40
(a)
(b) (c)
Gambar 4.5 Inverter (a) tampak atas, (b) tampak depan dan (c) tampak belakang
4. Menentukan controller motor dc untuk motor penggerak yang akan digunakan dalam mobil listrik
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.
41 Gambar 4.6 controller motor dc
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 4.7 pin connections
Gambar 4.8 skema wiring diagram controller power suplay
42 Gambar 4.9 skema wiring diagram controller power mosfet
Gambar 4.10 skema wiring diagram controller drive mosfet
43 Gambar 4.11 skema wiring diagram controller throttle & brake input 5. Menentukan gear yang digunakan, untuk gear yang digunakan ada 2 yaitu
gear kecil dengan jumlah gigi 14 dan gear besar dengan jumlah gigi 37 dengan rasio 1:2,6, yang mana kedua gear ini berguna untuk menghubungkan putaran motor listrik ke penggerak mobil listrik mobil listrik.
Gambar 4.12 Gear yang di gunakan pada mobil listrik
6. Penentuan panel solar cell 100 w dengan dimensi 1020 x 670 x 30 (mm) dan 50w dengan dimensi 600 x 675 x 25 (mm), yang mana panel surya menawarkan peningkatan efesiensi melalui menggunaan sel polycrystalline, sehingga ideal untuk mobil listrik sebagai sumber energi berbantuan Dalam pengisian daya baterai.
Dan membutuhkan panel surya dengan kinerja suhun tinggi dan desain kuat yang membuat panel surya tahan lama dan mudah untuk dipasang.Komponen utama dari penyediaan energi surya, panel surya ini mengkonversi sinar matahari menjadi energi listrik.
44 Gambar 4.13 panel surya untuk mobil listrik
7. Menentukan jenis charger controller tegangan dc untuk motor penggerak yang akan digunakan dalam mobil listrik
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 36 V dan arus sebesar 12 A.
Charger ini mempunyai berat 4 kg.
Gambar 4.14 charger controller untuk pengecasan baterai mobil
45 E. Perhitungan
1. Menghitung torsi motor. (Trikueni-desain-sistem.blogspot.com)
Dengan
T = Torsi motor (Nm)
n = Kecepatan putar motor (rpm) HP= Daya kuda motor (HP = 1000 watt) Jadi
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
2. Menghitung jumlah baterai. (Trikueni-desain-sistem.blogspot.com) a. Menghitung waktu tempuh
Dengan
Jarak = 35 km
46 Kecepatan = 35 km/jam
Jadi
Waktu = 1 jam
b. Menghitung kapasitas motor
Kapasitas motor dc = tegangan x arus Dengan
Tegangan = 36 V Arus = 27 A Jadi
Kapasitas motor = 36V x 27 A Kapasitas motor = 972 watt
Sehingga 972 x 1 jam = 972 = 9,7 kWh c. Menghitung kapasitas baterai
Kapasitas baterai = tegangan x daya Dengan Tegangan = 36 V
47 Daya = 9 Ah
Jadi
Kapasitas baterai = 36 x 9 Kapasitas baterai = 324 = 32 kW
3. Kecepatan Maksimum. (Leitman. 2009)
Berat Mempengaruhi Kecepatan. Meskipun kecepatan juga melibatkan faktor-faktor lain, itu pasti terkait dengan berat body (Leitman. 2009).
hp = FV / 550
Di mana hp adalah tenaga kuda motor, F adalah gaya dalam pound, dan V adalah kecepatan dalam m / detik.
Untuk mengetahui kecepatan maksimal mobil, maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan
V = 3976,012 x HP / F V = 3976,012 x 1 / 263 kg V = 15,1 m/s
Jadi dari hasil perhitugan di atas, mobil dapat melaju 54,36 km/jam dengan bobot kendaraan sebesar 263 kg.
48 4. Torsi beban
Gambar 4.5. Gaya gaya yang bekerja (Jovendra. 2012)
Diketahui:
Kemiringan 10o
Frr = Urr x Berat x Cos 10o (rad)
= 0,012 x 263 x Cos 0,1745
= 3,155 N 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
49
= 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
= 2,665Nm
5. Solar cell (Jovendra Heru. 2012) Dengan
t = 5 jam
Pmax = 2 x 50 + 100 = 200 W E = Pmax x t
= 200 x 5
= 1000 w
= 1 kWh