1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada tahun 2019, Presiden Joko Widodo mengeluarkan Peraturan Presiden No 55 tentang percepatan kendaraan listrik berbasis baterai. Pada PP No. 5 bab I ketentuan umum pasal 1 (3) dijelaskan kendaraan bermotor listrik (KBL) berbasis baterai adalah kendaraan yang digerakan dengan motor listrik dan mendapatkan pasokan sumber daya tenaga listrik dari baterai secara langsung di kendaraan maupun dari luar. Percepatan pengembangan industri kendaraan bermotor listrik berbasis baterai dalam negeri tertuang di bab 2 bagian kedua pasal 7 (1) yang berbunyi Perusahaan industri, perguruan tinggi, dan/atau lembaga penelitian dan pengembangan dapat melakukan penelitian, pengembangan, dan inovasi teknologi industri KBL Berbasis Baterai.
Salah satu institusi pendidikan yang peduli terhadap pengembangan mobil listrik adalah Politeknik Negeri Bandung (POLBAN). Berangkat dari Workshop Mobil Listrik pada 14 Juni 2009, POLBAN berkomitmen mewadahi kreatifitas dan inovasi mahasiswa Indonesia dalam bidang otomotif terutama mobil listrik sampai saat ini. Langkah awal tersebut guna memberikan pengetahuan dasar mengenai konsep, perancangan dan pembuatan mobil listrik. Setelah Workshop Mobil Listrik, Kompetisi Mobil Listrik Intern POLBAN (KMLP) diadakan pada tanggal 13-14 November 2009. Kompetisi Mobil Listrik Indonesia (KMLI) I dilaksanakan pada tanggal 4-6 Desember 2009 adalah kompetisi mobil listrik tingkat nasional yang pertama kali diselenggarakan oleh POLBAN (Kompasiana, 2020).
Institut Teknologi Kalimantan (ITK) memiliki unit kegiatan mahasiswa yang berfokus pada penelitian pengembangan mobil listrik. Enggang Electric Vehicle (EV) ITK Team merupakan tim mobil transformasi dari Student Automotive Association (SAA) ITK Team. Enggang EV ITK Team difokuskan untuk mengikuti ajang Kompetisi Mobil Listrik Indonesia (KMLI), setelah berhasil dengan "Enggang Evo 1" mewakili ITK pada ajang KMLI IX 2017 dengan prestasi
2 menduduki posisi ke-2 pada Race 2. Mobil listrik "Enggang Evo2" karya Mahasiswa ITK sebagai perwakilan dari Kalimantan akan bersaing pada ajang KMLI X. Pada Peraturan KMLI XI Tahun 2019 Pasal 9 (g) menyatakan bahwa daya total motor maksimum yang diijinkan sebesar 2000 W. Adapun kategori utama yang dikompetisikan meliputi kategori percepatan, kategori pengeraman, kategori daya tanjak, kategori slalom, dan kategori parkir.
Performa kendaraan listrik dapat dianalisa oleh karakteristik torsi - kecepatan atau daya - kecepatan motor listrik. Densitas daya yang tinggi, respon torsi yang cepat, desain kompak dan ringan, efisiensi tinggi, harga terjangkau, perawatan mudah dan biaya perawatan yang murah merupakan keunggulan yang diharapkan dari motor listrik, untuk dapat diterapkan pada kendaraan listrik.
Kendaraan listrik dirancang menggunakan motor listrik jenis motor induksi, motor sinkron, motor DC dan switched reluctance motor (SRM) (Guneser et al., 2016). Penelitian terkait perancangan dan analisa motor jenis Brushless Direct Current (BLDC) untuk kendaraan listrik. Motor listrik jenis BLDC menggunakan magnet permanen yang memiliki energi magnetik yang tinggi dan murah. Hasil perancangan tersebut mendapatkan desain yang kompak dan memiliki densitas torsi yang tinggi, sehingga jenis motor BLDC sangat cocok untuk dipasang sebagai penggerak utama di kendaraan listrik (Chawrasia, Chanda and Banerjee, 2020).
Usaha pengembangan lain pada kendaraan listrik dari sektor otomotif adalah merubah scooters konvensional menjadi skuter listrik. Dalam konversi sekuter listrik digunakan motor listrik jenis BLDC sebagai pengganti mesin bakar karena polusi yang lebih sedikit, biaya perawatan yang rendah, mengurangi kebisingan. Skuter ini memanfaatkan energi kimia yang disimpan dalam baterai yang dapat diisi ulang (Katoch, Rahul and Bindal, 2019).
Industri roda dua India telah menganut konsep baru electric bikes dan scooters yang merupakan moda transportasi pribadi yang sangat popular di negeri- negera maju seperti Amerika, Jepang dan China. Penelitian ini mempelajari tentang desain dan pengembangan serta perbandingan berbagai komponen. Komponen elektrik roda dua seperti baterai, charger, motor BLDC, dan kontroler (Mahesh S.
Khande, Akshay S. Patil, Mr. Gaurav C. Andhale, 2020).
3 Berdasarkan beberapa penelitian diatas tugas Akhir ini akan membahas perancangan motor listrik yang digunakan sebagai penggerak mobil listrik. Motor listrik yang akan didesain yaitu motor listrik dengan tipe BLDC dengan daya maksimum 2000 W sesuai regulasi KMLI, dengan target torsi 8,59 Nm agar mampu melakukan uji kecepatan dengan menggunakan motor BLDC yang dirancang sebagai penggerak mobil listrik enggang EVO 3.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan diatas, maka pokok permasalahan yang dikaji dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menentukan spesifikasi motor listrik tipe BLDC untuk mobil listrik Enggang EVO III?
2. Berapa kebutuhan torsi, arus, tegangan, dan kecepatan yang dihasilkan oleh motor listrik untuk menggerakkan mobil listrik Enggang EVO III?
3. Bagaimana merancang desain motor listrik tipe BLDC sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan?
1.3 Tujuan
Tujuan penulisan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menentukan spesifikasi motor listrik tipe BLDC untuk mobil listrik Enggang EVO III;
2. Menentukan torsi, arus, tegangan, dan kecepatan yang dibutuhkan untuk menggerakkan mobil listrik Enggang EVO III;
3. Merancang desain motor listrik tipe BLDC sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
4
1.4 Batasan Penelitian
Demi menghindari pembahasan tidak terlalu meluas, maka batasan masalah dalam Tugas Akhir ini antara lain :
1. Motor listrik berjenis Radial Flux, Interior-Rotor BLDC;
2. Perancangan dibatasi pada komponen pada bagian stator dan rotor dengan nilai daya yang diizinkan sesuai dengan peraturan KMLI maksimal yaitu 2000 W dengan error ± 10%;
3. Spesifikasi kendaraan listrik yang digunakan adalah mobil listrik Enggang EVO III;
4. Analisis motor listrik pada kondisi ideal;
5. Perancangan ini tidak termasuk tahap implementasi motor BLDC;
6. Pada penelitian ini tidak mencakup desain pengendalian motor BLDC;
7. Pada penelitian ini menggunakan gear ratio yang sudah terpasang pada mobil Enggang EVO III yaitu 10:1.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian yang dilakukan antara lain :
1. Menjadi pedoman dalam perancangan motor BLDC dengan daya maksimum 2000 W berjenis Radial Flux, Interior-Rotor;
2. Menjadi referensi untuk pengembangan motor BLDC pada mobil listrik;
3. Berkontribusi dalam pengembangan penelitian motor listrik untuk mobil listrik di Indonesia.
1.6 Kerangka Penelitian
Penelitian perancangan BLDC diawali dengan analisa beban untuk menentukan kebutuhan torsi dan kecepatan yang harus dihasilkan oleh motor BLDC, proses selanjutnya yaitu menentukan dimensi motor dengan memilih Tourqe Rotor per Volume (TRV) dan Shear stress berdasarkan aplikasi motor.
Proses selanjutnya adalah menentukan tegangan motor untuk menghitung Ke, Kt,
5 dan Back EMF, yang diikuti dengan penentuan material rotor, stator, dan magnet.
Langkah selanjutnya adalah menghitung ketebalan magnet dan dimensi rotor yang sesuai dengan kebutuhan torsi motor, kemudian menghitung spesifikasi stator yang terdiri dari dimensi slots dan jumlah lilitan. Penelitian perancangan motor BLDC terdapat pada Gambar 1.1 sebagai berikut:
6
