Perancangan dan konstruksi sistem penggerak hybrid pada kendaraan sepeda motor Matic FI 110 CC menggunakan motor hub BLDC 1200 watt. Pada penelitian ini dibuat sistem penggerak hybrid dengan pengontrol otomatis berbasis mikrokontroler Arduino pada sepeda motor matic FI 110 CC dengan menggunakan motor listrik BLDC 1200 Watt. Jika sistem berjalan dengan baik dan sistem penggerak awalnya menggunakan motor listrik, maka mikrokontroler akan menghidupkan sistem start mesin bensin hanya ketika tegangan baterai mencapai tegangan minimum yang ditentukan, yaitu sekitar ≤47V.
PENDAHULUAN
- Latar Belakang
- Rumusan Masalah
- Tujuan
- Batasan Masalah
- Manfaat Penelitian
Penelitian ini akan merancang sistem penggerak hybrid pada kendaraan bermotor matic FI 110 CC dengan menggunakan motor BLDC 1,2 KW dan baterai 48 volt. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan memproduksi kendaraan bermotor hybrid yang mudah dioperasikan. Sistem penerangan sepeda motor tidak diperiksa karena sistem penggeraknya menggunakan motor listrik BLDC 1200 watt.
TINJAUAN PUSTAKA
Sejarah Kendaraan Hybrid
Setelah itu, pada tahun 1930-1960, perkembangan mobil hybrid seakan terhenti karena ditemukannya kekayaan minyak dan ladang minyak baru. Pada tahun 1997, pabrikan mobil Jepang Toyota dan Honda memproduksi mobil hybrid secara massal untuk pertama kalinya di dunia. Sejak saat itu hingga saat ini, perkembangan mobil hybrid terus meningkat dan permintaan pasar pun terus meningkat.
Kendaraan Hybrid
Sistem kerja kendaraan hybrid didasarkan pada perpaduan kendaraan konvensional bertenaga bensin dengan motor listrik. Dari segi gas buang, kendaraan hybrid memiliki emisi gas buang yang lebih baik dibandingkan kendaraan konvensional. Sedangkan motor listrik sendiri menggunakan listrik sebagai sumber tenaganya dan tidak menghasilkan emisi gas buang pada saat penggunaannya (Harfit, 2013).
Kendaraan Konvensional
Kendaraan hybrid jenis ini menggunakan energi kinetik dari mesin konvensional atau yang dikenal dengan energi terbarukan. Dimana energi listrik yang dihasilkan oleh putaran mesin konvensional disimpan dalam baterai, yang sewaktu-waktu digunakan untuk menggerakkan mobil listrik (Harfit, 2013). Dari segi konsumsi bahan bakar, kendaraan hybrid memiliki efisiensi yang sangat tinggi sehingga dapat mengurangi penggunaan bahan bakar minyak.
Jenis-Jenis Sistem Kendaran Hybrid
Namun bedanya dengan mobil hybrid serial, mesin pembakaran dalam dan motor listrik sama-sama terhubung ke roda. Sehingga mesin pembakaran dalam atau motor listrik mempunyai peluang untuk memutar roda secara bergantian (Harfit, 2013). Dalam sistem ini, mesin pembakaran dalam dan motor listrik dapat digunakan secara bergantian, tergantung kondisi berkendara (Harfit, 2013).
Komponen Sepeda Motor Hybrid
Kemudian tahap 1-2 merupakan langkah kompresi dimana campuran bahan bakar dan udara dikompresi hingga bertekanan tinggi. Namun mesin bensin dua langkah mempunyai kelemahan yaitu boros bahan bakar dan menghasilkan emisi gas buang yang tinggi. Jadi untuk mesin empat tak, konsumsi bahan bakarnya lebih hemat dan emisi gas buangnya lebih baik dibandingkan mesin bensin dua tak.
Pada masa ini, sistem bahan bakar konvensional mulai ditinggalkan dan digantikan dengan sistem bahan bakar EFI. Hal ini dikarenakan sistem bahan bakar EFI mampu meningkatkan performa dan tenaga mesin lebih baik dibandingkan sistem bahan bakar konvensional. Selain itu, sistem bahan bakar EFI juga menghemat konsumsi bahan bakar dan menghasilkan emisi yang rendah dibandingkan sistem bahan bakar konvensional.
Sistem bahan bakar EFI terdiri dari tangki bahan bakar, pompa bahan bakar, filter bahan bakar, pipa saluran masuk bahan bakar, injektor, peredam denyut, pengatur tekanan bahan bakar, dan pipa balik bahan bakar. Cara kerja sistem bahan bakar EFI adalah bahan bakar didorong keluar dari tangki bahan bakar melalui pompa bahan bakar listrik yang pengoperasiannya dikendalikan oleh ECM. Bahan bakar kemudian dialirkan ke masing-masing injektor untuk disemprotkan ke ruang bakar.
Pada saat menginjeksikan bahan bakar, injektor dikendalikan oleh ECM agar konsumsi bahan bakar sesuai dengan kebutuhan mesin (Fikri, 2019).
Persamaan Rumus Perhitungan
2013, Perencanaan dan Produksi Kendaraan Kart Mini Listrik, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Otomotif, Univ. Penelitian terdahulu merupakan penelitian yang pernah dilakukan oleh seseorang dengan tujuan untuk memperoleh data kualitatif dan kuantitatif, yang mana hasil penelitian tersebut dapat dijadikan landasan untuk pengembangan teknologi selanjutnya. Berikut beberapa penelitian terdahulu yang dijadikan dasar penelitian ini: Tabel 2.1 Penelitian terdahulu.
Penerapan teknologi hybrid pada sepeda motor 4 tak yaitu sepeda motor Yamaha Vega R keluaran tahun 2004 berkapasitas 100 CC dan motor listrik BLDC 500 Watt. Bedanya, sepeda motor yang digunakan adalah sepeda motor konvensional dan sistem asupan bahan bakarnya masih menggunakan sistem karburator. Sedangkan pada penelitian yang akan saya lakukan ini saya akan menggunakan sepeda motor matic dan sistem intake material.
Analisis Konsumsi Daya Motor Listrik Pada Sepeda Motor Hybrid Kecepatan Variabel Berbasis Mikrokontroler. Perancangan sepeda motor hybrid menggunakan sepeda motor matic Yamaha Mio Sporty dan motor listrik BLDC Hub 350-1000 Watt. Persamaan penelitian ini adalah baik menggunakan sepeda motor tipe matic, sepeda motor listrik tipe distributor bldc dan peralihan mesin bensin ke sepeda motor listrik atau sebaliknya.
Bedanya, kendaraan yang digunakan pada penelitian ini masih menggunakan sistem injeksi bahan bakar karburator dan motor listrik yang digunakan hanya berdaya 500 watt.
Alat dan Bahan
- Alat
- Bahan
Metode Penelitian
- Menghitung massa total kendaraan
- Mencari n (putaran mesin) yang diperlukan
- Mencari daya motor listrik dibutuhkan
- Menghitung arus baterai yang diperlukan
- Menghitung torsi yang diperlukan
Kemudian untuk memindahkan sistem penggerak dari motor listrik ke mesin bensin atau sebaliknya, mikrokontroler dikendalikan menggunakan parameter tegangan minimum (Vmin) dan tegangan maksimum (Vmax) dari baterai yang digunakan untuk motor listrik tersebut. Ketika baterai mencapai tegangan minimum maka mikrokontroler akan mematikan motor listrik dan sistem penggerak akan menggunakan mesin bensin seluruhnya hingga baterai motor listrik terisi hingga tegangan maksimum tertentu. Menurut standar Institute of Electrical and Electronics Engineering (IEEE), tegangan pengosongan minimum (Vmin) baterai adalah 80% dari tegangan penuh baterai yang diterapkan.
Oleh karena itu, sebelum tegangan aki mencapai tegangan pelepasan minimal 43,2 volt, mikrokontroler harus sudah memindahkan sistem penggeraknya ke motor bensin.
Spesifikasi Motor Listrik BLDC Hub 1200 Watt
Spesifikasi Sepeda Motor Matic FI 110 CC
Diagram Alir Penelitian (Flowchart)
Diagram Sistem Hibrid: Membuat diagram sistem kendaraan hybrid menggunakan aplikasi pencitraan, kemudian menganalisis sistem kelistrikan yang dibuat. Perakitan sistem hybrid: Merakit sistem hybrid sesuai skema yang dibuat. Uji Performa Kendaraan: Lakukan uji performa kendaraan hingga kondisi aki mencapai tegangan minimum dan maksimum yang ditentukan.
Pembahasan dan kesimpulan : Menganalisis sistem kelistrikan dan menyimpulkan hasil uji operasional yang dilakukan.
Blok Diagram Uji Coba Pengoperasian Kendaraan Hybrid
Setelah itu, pengontrol secara otomatis mengaktifkan fungsi regen, dan tegangan listrik yang dihasilkan motor listrik BLDC ketika berputar akan digunakan untuk mengisi ulang baterai. Ketika baterai telah mencapai tegangan maksimum ≥54, sistem akan mematikan mesin bensin dan menghidupkan kembali motor listrik.
Prosedur Penelitian
- Tahap Perakitan Sistem Penggerak Motor Listrik BLDC Hub
- Tahap Uji Coba Pengoperasian Kendaraan
Sehingga tegangan yang dihasilkan motor listrik BLDC akan mengisi baterai hingga tegangan maksimal yang telah ditentukan. Jika tegangan baterai telah mencapai tegangan maksimum yang ditetapkan, sistem akan mematikan mesin bensin dan menghidupkan motor listrik.
Desain Sistem Penggerak Hybrid Pada Sepeda Motor Matic FI
Sistem penggeraknya dihubungkan secara paralel secara seri, dimana motor listrik dan mesin bensin sama-sama dihubungkan pada roda dan akan menggerakkan roda secara bergantian. Oleh karena itu, daya motor listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kendaraan hybrid dengan kecepatan 50 km/jam adalah 1185 Watt. Sebab, ada beberapa bagian motor yang harus disesuaikan dengan motor listrik yang dipasang.
Pada sepeda motor scoopy shock bawah yang digunakan memiliki lubang as roda berukuran 12mm, sedangkan pada sepeda motor listrik diameter as rodanya adalah 14mm. Kendala yang pertama adalah ukuran gardan sepeda motor listrik yang lebih besar dan panjang dibandingkan dengan gardan depan sepeda motor. Sistem penggerak hybrid disusun secara paralel dimana motor listrik dan mesin bensin sama-sama dihubungkan pada roda dan beroperasi secara bergantian.
Throttle motor trolling dihubungkan dengan sensor TPS sehingga putaran throttle kedua sistem penggerak menjadi satu. Sistem penggerak beralih dari motor listrik ke mesin bensin ketika tegangan baterai mencapai ≤47 volt. Dan sistem penggeraknya beralih dari mesin bensin ke motor listrik ketika tegangan baterai mencapai ≥54 volt.
Analisis konsumsi energi motor listrik pada sepeda motor hybrid dengan variasi kecepatan berbasis mikrokontroler (Tesis PhD, Universitas Pancasakti, Tegal).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Penelitian
- Proses Pembuatan Sistem Penggerak Hybrid Pada Sepeda
- Data Uji Coba Pengoperasian Sistem Penggerak Hybrid Pada
Untuk menentukan spesifikasi motor listrik yang digunakan, langkah pertama yang dilakukan adalah menghitung massa total, n (putaran mesin), daya motor listrik, arus baterai dan torsi yang dibutuhkan. Dari hasil perhitungan diatas terlihat spesifikasi motor listrik sudah sesuai dengan kebutuhan sepeda motor hybrid yang dirancang dengan kecepatan 50 km/jam, daya motor listrik yang dibutuhkan sebesar 1185 watt. Sesuai rencana sebelumnya, motor listrik akan dipasang pada roda depan berkonfigurasi roda.
Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik BLDC HUB 1,2 KW yang berkonfigurasi roda. Pasalnya, poros motor listrik tidak bisa dilepas atau dipatenkan, sehingga jika ingin memasang atau mengganti ban harus melepas shockbreaker terlebih dahulu. Pada sepeda motor scoopy, posisi kaliper rem berada di sisi kiri, dan pada sepeda motor listrik, posisi kaliper rem berada di sisi kanan.
Tegangan sinyal throttle motor listrik dihubungkan dengan tegangan sinyal sensor TPS sehingga throttle motor listrik dan mesin bensin menjadi satu. Arduino akan menyalakan sistem starter dan saklar samping standar untuk mematikan mesin bensin secara otomatis berdasarkan status baterai motor listrik. Komponen yang diperiksa adalah engine switch, brake switch, side switch standar, sistem parkir mesin elektrik, dan throttle mesin elektrik.
Jadi kami harus mengubah diameter peredam kejut dan membuat segitiga T-shock baru agar motor listrik bisa dipasang di roda depan kendaraan.
Pembahasan
Dari tabel hasil pengujian pengoperasian sistem propulsi hybrid yang dilakukan pada siang hari dengan suhu sekitar 34°C terlihat bahwa sistem bekerja dengan baik sesuai konsep yang direncanakan. Dan jika tegangan aki tidak terbaca atau ada masalah maka secara otomatis mikrokontroler akan menghidupkan starter mesin bensin melalui relay. Kemudian ketika baterai telah mencapai tegangan minimum yang ditentukan maka mikrokontroler akan menyalakan saklar start motor benin melalui relay.
Ketika baterai telah mencapai tegangan maksimum, mikrokontroler akan menghidupkan kembali motor listrik dan mematikan mesin bensin dengan mengaktifkan saklar samping standar melalui relay. Data dan grafik di atas merupakan hasil pembacaan tegangan throttle dan tegangan aki saat mendekati tegangan minimum yang ditentukan. Dari grafik terlihat bahwa ketika sistem penggeraknya menggunakan motor listrik, tegangan aki terus turun dan tegangan throttle meningkat.
Sedangkan ketika sistem penggeraknya dialihkan ke mesin bensin, tegangan aki akan meningkat sesuai dengan kecepatan kendaraan. Hal ini disebabkan oleh adanya sistem regen pada motor listrik yang dapat menghasilkan tegangan dan dapat mengisi ulang baterai. Hasil pemodelan sistem penggerak hybrid pada kendaraan sepeda motor matic FI 110 CC adalah kendaraan menggunakan dua sistem penggerak secara bergantian sesuai dengan keadaan aki.
Dengan menggunakan sistem penggerak hybrid, kendaraan dapat mengisi ulang baterai secara mandiri dan meningkatkan jarak tempuh kendaraan.
PENUTUP
Kesimpulan
Saran
Uji unjuk kerja sepeda motor sport injeksi bahan bakar terprogram (Pgm-Fi) silinder tunggal 150 cc menggunakan bensin Ron 92.
