SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor...

73
SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN BERPENGGERAK MOTOR DC DENGAN SUMBER ENERGI BERBANTUAN SOLAR FOTOVOLTAIK RIZQI WASIAN ABDULLAH 105 82 1412 14 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2019

Transcript of SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor...

Page 1: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

SKRIPSI

REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN

BERPENGGERAK MOTOR DC DENGAN SUMBER ENERGI

BERBANTUAN SOLAR FOTOVOLTAIK

RIZQI WASIAN ABDULLAH

105 82 1412 14

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2019

Page 2: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN

BERPENGGERAK MOTOR DC DENGAN SUMBER ENERGI

BERBANTUAN SOLAR FOTOVOLTAIK

Skripsi

Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Disusun dan diajukan oleh

RIZQI WASIAN ABDULLAH

105 82 1412 14

PADA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2019

Page 3: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc
Page 4: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc
Page 5: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat

Allah SWT. karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “Realisasi Mobil Listrik Mini

Untuk Perkotaan Berpenggerak Motor DC Energi Berbantuan

Solar Fotovoltaik”. Tidak lupa pula penulis tuturkan shalawat serta

salam kepada junjungan kita baginda Muhammad SAW., yang telah

memberi suri tauladan atas umatnya.

Skripsi ini disusun guna melengkapi salah satu syarat untuk

memperoleh Muhammadiyah Makassar. Skripsi ini dibuat berdasarkan

pada data yang penulis peroleh selama melakukan penelitian, baik data

yang diperoleh dari studi literatur, hasil percobaan maupun hasil

bimbingan dari dosen pembimbing.

Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, tidak lepas dari bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis

mengucapkan terima kasih yang sebanyak-banyaknya kepada:

1. Kedua orang tua, kakak serta keluarga yang telah memberikan

bantuan baik berupa moril maupun materiel.

2. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar

Page 6: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

3. Ibu Adriani, S.T., M.T. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

4. Bapak Ir. Abdul Hafid, M.T selaku Pembimbing I dan Bapak Andi

Faharuddin, S.T., M.T. selaku Pembimbing II yang telah memberikan

waktu, arahan serta ilmunya selama membimbing penulis.

5. Para Staf dan Dosen yang telah membantu penulis selama melakukan

studi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar.

6. Saudara-saudara serta rekan-rekan Vektor 2014 dan terkhususnya

kelas Teknik Listrik A yang telah banyak membantu penulis selama

menyelesaikan studi dan skripsi ini.

Akhir kata penulis sampaikan pula harapan semoga skripsi ini

dapat memberi manfaat yang cukup berarti khususnya bagi penulis dan

bagi pembaca pada umumnya. Semoga Allah SWT. senantiasa selalu

memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada kita semua. Amiin.

Billahi Fi Sabilil Haq Fastabiqul Khairat Wassalamu’alaikum

Warahmatullahi Wabarakatuh.

Makassar, 24 Januari 2020

Penulis

Page 7: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN

BERPENGGERAK MOTOR DC DENGAN SUMBER ENERGI

BERBANTUAN SOLAR FOTOVOLTAIK

Rizqi Wasian Abdullah

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Muhammadiyah Makassar

E-Mail : [email protected]

ABSTRAK

Abstrak; Ir. Abdul Hafid M.T; Andi Fahruddin, S.T,.M.T; Rizqi Wasian Abdullah;

(2018); Mobil listrik memiliki beberapa kelebihan yang potensial jika dibandingkan

dengan mobil bermesin pembakaran dalam biasa. Yang paling utama adalah mobil listrik

tidak menghasilkan emisi kendaraan bermotor. Komponen utama dari kendaraan listrik

adalah sebuah motor listrik sebagai sistem penggerak, sumber energi listrik, sistem

kontrol sebagai kontrol pusat, dan konverter daya sebagai perangkat yang mengubah

sumber energi listrik dengan kebutuhan variabel kendaraan listrik dengan beralih

perangkat. Penggunaan mobil listrik dirasa lebih efektif selain tidak menimbulkan polusi,

kontruksinya lebih sederhana, suaranya halus, tahan lama, serta memiliki efisiensi energi

yang tinggi dibanding dengan kendaraan berbahan bakar minyak. Penggunaan mobil

listrik tentunya membutuhkan motor listrik. Pada tugas akhir ini mobil listrik

menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai

dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc dengan magnet permanent memiliki

beberapa kelebihan. Memiliki torsi start besar ( bagus). Hasil analisis pada sistem

motor penggerak pada mobil listrik dengan kapasitas dua penumpang dengan bantuan

energi fotovoltaik.

Kata kunci: Mobil listrik, Motor Induksi, Baterai, Inverter,

torsi.

Page 8: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

REALIZATION OF MINI ELECTRIC CARS FOR URBAN DC MOTOR WITH

SOLAR PHOTOVOLTAIC SOLAR ASSISTED ENERGY SOURCES

Rizqi Wasian Abdullah

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of

Muhammadiyah Makassar

E-Mail : [email protected]

ABSTRACT

Abstract; Ir. Abdul Hafid M.T; Andi Fahruddin, S.T, .M.T; Rizqi Wasian Abdullah;

(2018); Electric cars have several potential advantages over ordinary internal combustion

engines. The main thing is that electric cars do not produce motorized vehicle emissions.

The main components of an electric vehicle are an electric motor as a propulsion system,

a source of electrical energy, a control system as a central control, and a power converter

as a device that converts the electric energy source to the variable needs of an electric

vehicle by switching devices. The use of electric cars is considered more effective in

addition to not causing pollution, simpler construction, smoother sound, durable, and high

energy efficiency compared to oil-fueled vehicles. The use of an electric car, of course,

requires an electric motor. In this final project, an electric car uses a DC motor, the speed

of the DC motor can be easily controlled according to the required requirements. Dc

motor with permanent magnet has several advantages. Has a large (good) starting torque.

The results of the analysis on the motor drive system in an electric car with a capacity of

two passengers with the help of photovoltaic energy.

Keywords: electric car, induction motor, battery, inverter,

torque.

Page 9: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

xii

Daftar isi

HALAMAN SAMPUL ................................................................................. i

HALAMAN JUDUL ................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... iv

KATA PENGANTAR ..................................................................................v

ABSTRAK ................................................................................................. viii

DAFTAR ISI .................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xii

BAB I : PENDAHULUAN ...........................................................................1

A. Latar Balakang ...............................................................................1

B. Rumusan Masalah ..........................................................................3

C. Tujuan Penelitian ...........................................................................3

D. Manfaat Penelitian .........................................................................3

E. Batasan Masalah ............................................................................3

F. Sistematika Penulisan ....................................................................4

BAB II : TEORI DASAR .............................................................................5

A. Mobil Listrik ..................................................................................5

B. Rangka Mobil .................................................................................7

1. Rangka Chasis Kendaraan ......................................................7

2. Tipe Konstruksi Bentuk-Bentuk Rangka ................................8

C. Motor DC ( Direct Current) .........................................................12

a. Prinsip Kerja Motor DC ........................................................13

b. Jenis-Jenis motor DC ............................................................15

D. Accu .............................................................................................18

1. Macam dan Cara Kerja Accu ................................................20

2. Standar tegangan dan tingkat isi daya pada accu mobil 12V 25

3. Kapasitas baterai ...................................................................26

E. Solar Cell ......................................................................................28

BAB III : METODE PENELITIAN .........................................................30

Page 10: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

xiii

A. Data (Parameter) ..........................................................................30

B. Alat dan Bahan .............................................................................30

C. Skema Penelitian .........................................................................31

D. Langkah Penelitian ......................................................................32

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................33

A. Perancangan Chasis Mobil Listrik Mini ......................................33

B. Komponen Utama ........................................................................34

C. Berat Mobil ..................................................................................35

D. Perancangan Sistem Elektrik .....................................................36

BAB V : PENUTUP ....................................................................................56

A, KESIMPULAN ............................................................................56

B, SARAN ........................................................................................56

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................57

Page 11: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Rangka Jenis Tangga.................................................... ......................10

2.2 Rangka Jenis Cruciform......................................... ...........11

4.3 Rangka Jenis Perimeter.......................................... ...........12

2.4 Rangka Jenis Bagian.............................................. ...........13

2.5 Kontruksi Rangka dan Bodi Menyatu.................... ...........14

2.6 Bentuk dan Simbol Motor DC...........................................15

2.7 Jenis-jenis Motor DC ........................................................17

2.8 Sel Accu .............................................................................23

2.9 Plat Sel Accu ......................................................................24

2.10 Lapisan Serat Gelas............................................................25

2.11 Skema solar cell ................................................................30

4.1 skema diagram penelitian...................................................31

4.2 rangkaian pengukuran pada sistem elektrik........................36

4.3 Motor DC yang di gunakan untuk mobil ini.......................39

4.4 Baterai yang dipakai pada mobil listrik .............................40

4.5 Inverter (a) tampak atas, (b) tampak depan dan (c)

tampak belakang................................................................ 41

4.6 Gear yang di gunakan pada mobil listrik............................45

4.7 Pin connections..................................................................45

4.8 Skema wiring diagram controller power suplay.................43

4.9 Skema wiring diagram controller power mosfet.................43

4.10 Skema wiring diagram controller drive mosfet...................44

4.11 Skema wiring diagram controller throttle & brake input ....44

4.12 Panel surya untuk mobil listrik.............................................45

4.13 Charger controller untuk pengecasan baterai mobil ...........46

Page 12: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Balakang

Konsep energi terbarukan mulai di kenal pada tahun 1970-an,

sebagai upaya untuk mengimbangi pengembangan energi berbahan bakar

nuklir dan fosil. Krisis energi pada tahun 1970-an dan 1980-an

menimbulkan kembalinya minat masyarakat akan mobil listrik. Mobil

listrik memiliki beberapa kelebihan yang potensial jika dibandingkan

dengan mobil bermesin pembakaran dalam biasa. Yang paling utama

adalah mobil listrik tidak menghasilkan emisi kendaraan bermotor.

(id.wikipedia.org)

Mobil listrik adalah mobil yang digerakkan dengan motor listrik

DC atau AC, menggunakan energi listrik yang disimpan dalam beterai

atau tempat penyimpanan energi. Mobil listrik populer pada pertengahan

abad ke-19 dan awal abad ke-20, ketika listrik masih dipilih sebagai

penggerak utama pada kendaraan. Hal ini disebabkan karena mobil

listrik menawarkan kenyamanan dan pengoperasian yang mudah dan

tidak dapat dicapai oleh kendaraan-kendaraan berbahan bakar bensin.

Dengan berkembangnya dunia otomotif maka makin banyak bahan bakar

minyak yang dibutuhkan untuk kendaraan bermotor baik beroda dua

maupun beroda empat. Kenaikan harga minyak bumi yang terus

meningkat memaksa kita untuk mencari energi alternatif untuk alat

transfortasi, seperti mobil listrik. Pada saat ini energi listrik masih

Page 13: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

2

merupakan energi alternatif untuk alat transportasi, pada sistem ini motor

listrik akan menggantikan mesin diesel mesin konvensional sebagai

penggerak utama, mesin listrik yang dapat digunakan pada saat ini sangat

banyak sekali mulai dari motor induksi sampai motor DC.

Upaya manusia untuk mengurangi ketergantungan pada bahan

bakar minyak bumi dan pencemaran lingkungan adalah membuat

kendaraan listrik (Husain, I., 2003) (Ying, S dkk, 2008) .Komponen

utama dari kendaraan listrik adalah sebuah motor listrik sebagai sistem

penggerak, sumber energi listrik, sistem kontrol sebagai kontrol pusat,

dan konverter daya sebagai perangkat yang mengubah sumber energi

listrik dengan kebutuhan variabel kendaraan listrik dengan beralih

perangkat. Sementara itu listrik kendaraan umumnya menggunakan

baterai sebagai sumber energi utamanya (Larminie, J., Lowry, J., 2003)

(Dhameja, S., 2002). Tetapi baterai pada kendaraan listrik memiliki

kelemahan yang memiliki kapasitas dan umur layanan yang terbatas

sehingga perlu pengaturan untuk mengisi baterai tidak bekerja keras.

Kekuasaan model aliran sistem energi kendaraan listrik diperlukan untuk

mendapatkan energi yang dibutuhkan oleh kendaraan listrik yang dapat

menentukan kapasitas baterai yang dibutuhkan.

Berdasarkan pada hal tersebut di atas, maka saya mengangkat

judul “Realisasi Mobil Listrik Mini untuk Perkotaan Berpenggerak

Motor DC Energi Berbantuan solar fotovoltaik”. Sebagai alat transfortasi

alternatifdiperkotaan”

Page 14: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

3

B. Rumusan Masalah

Atas dasar penjelasan di atas maka dapat dirumuskan beberapa

permasalahan dalam merealisasikan mobil listrik mini perkotaan berbasis

motor DC energi berbantuan solar fotovoltaik, sebagai berikut ?

1. Bagaimana pemilihan model kerangka

2. Bagaimana jenis motor penggerak dan daya motor

C. Tujuan Penelitian

1. Menentukan tataletak komponen-komponen yang digunakan

2. Menentukan motor penggerak dan daya motor penggerak

D. Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini yaitu :

1. Dapat menjadi inspiraasi bagi para pembuat mobil listrik sehingga

memperluas tingkat produksi.

2. Menambah pengetahuan penulis tentang pembuatan mobil listrik mini

untuk perkotaan.

E. Batasan Masalah

Hasil yang dicapai akan optimal jika masalah dalam penulisan ini

dibatasi, oleh sebab itu, penulis membatasi permasalahan pada parameter

desain:

1. Jarak tempuh mobil listrik mini untuk perkotaan 38 km.

2. Kecepatan rata–rata 20 km/jam

3. Berat penumpang 60 kg dengan muatan barang 10 kg.

Page 15: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

4

4. Kapasitas penumpang 2 orang.

F. Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan penulisan, penulis membuat sistematika

penulisan sebagai berikut :

BAB I, Bab ini terdiri dari latar belakang, tujuan penulisan, manfaat

penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan..

BAB II, Bab ini berisi teori-teori dasar motor listrik mini, kapasitas

baterai dan hal-hal yang menyangkut tentang sistem desain mobil listrik.

BAB III, Bab ini membahas tentang objek penelitian, cara penelitian,

waktu dan tempat dilakukannya penelitian dan lain-lain.

BAB IV, Bab ini membahas tentang hasil dan pembahasan terhadap

penelitian yang telah dilakukan dimulai dari desain beserta data

penelitian.

BAB V, Bab ini merupakan simpulan terhadap hasil dan pembahasan

terhadap penelitian yang dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA, Daftar yang mencantumkan spesifikasi sebuah

buku yang meliputi judul buku, nama pengarang buku, penerbit buku

tersebut dan informasi lain yang terkait.

LAMPIRAN, Berisi tentang dokumentasi-dokumentasi dan buku

petunjuk penggunaan alat terkait dengan judul skripsi.

Page 16: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

5

BAB II

TEORI DASAR

A. Mobil Listrik

Mobil listrik adalah mobil yang digerakkan dengan motor listrik,

menggunakan energi listrik yang disimpan dalam baterai atau tempat

penyimpan energi lainnya (Wikipedia, 2018). Prinsip kerja mobil listrik

adalah input pengendali diperoleh dari pedal akselerator dan rem.

Pengendali ini menyediakan sinyal yang sesuai kekonverter daya

elektronika yang mengatur aliran daya antara motor listrik dan baterai.

Motor juga memainkan peran generator, yang mengkonversi energi

pengereman menjadi elektron dan mengisi baterai. Unit manajemen

energi, bekerja sama dengan pengendali mobil, mengendalikan

pengereman regenerasi dan recovery energi. Motor listrik menghasilkan

torsi yang besar dari keadaan mobil berhenti. Hal ini menghasilkan

kinerja yang sangat bagus. Percepatan dan daya mobil listrik jauh

melampaui mobil mesin pembakaran dalam. (Husin Mustafa Al-Atas,

2015)

Kinerja dari sebuah mobil listrik biasanya digambarkan menjadi

3 model kondisi yang dirumuskan sebagai berikut. (Vipul dkk, 2013).

1. Kecepatan maksimum menjelajah (Maximum Cruising Speed).

Kecepatan maksimum kendaraan didefinisikan sebagai kecepatan

menjelajah konstan dimana kendaraan dapat menopang dengan beban

Page 17: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

6

penuh di jalan datar. Saat kendaraan melaju pada kecepatan maksimum,

daya mekanik yang dibutuhkan dirumuskan sebagai berikut:

P = (frr . m . g + ρ . A . Cd . V2) . V (1)

2. Tanjakan (Gradeability)

Daya mekanik yang dibutuhkan pada mobil listrik selama

tanjakan diperoleh dari rumus sebagai berikut:

P = m . g . β . V (2)

Dengan: β adalah koefisien tanjakan (gradeability

coefficient)

3. Akselerasi awal (Initial Acceleration)

Saat akselerasi awal, daya mekanik yang diminta oleh kendaraan

dapat dirumuskan sebagai berikut:

P = (m . g . frr + ρ . Cd . A . V2 + m) . V (3)

Dengan:

P adalah daya mekanik dalam watt;

m adalah massa kendaraan dalam kg;

g adalah percepatan gravitasi (9,81 m/s2);

frr adalah hambatan putaran ban (rolling resistanc

coefficient);

ρ adalah kerapatan udara (air density) (1,202 kg/m3);

Cd adalah koefisien aerodinamis (Aerodynamics Drag

Coeffiient).

Page 18: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

7

A adalah luasan area depan kendaraan; dan

V adalah kecepatan kendaraan dalam m/s.

Pada kendaraan bermotor, hubungan hubungan torsi terhadap

daya dirumuskan dengan persamaan berikut:

P = τ x ω (4)

Dengan:

P adalah daya dalam watt;

τ adalah torsi dalam Nm;

ω adalah kecepatan sudut dalam radian per detik.

Sedangkan untuk motor listrik, rumusan untuk kecepatan sudut

adalah :

ω = 2 π n / 60 (5)

Dengan:

n adalah kecepatan putaran motor (rpm).

B. Rangka Mobil

1. Rangka Chasis Kendaraan

Rangka merupakan salah satu bagian penting pada pada mobil

(tulang punggung) harus mempunyai kontruksi kuat untuk menahan atau

memikul beban kendaraan. Semua beban dalam kendaraan baik itu

penumpang, mesin, sistem kemudi, dan segala peralatan kenyamanan

semuanya diletakan di atas rangka. Oleh karena itu setiap kontruksi

rangka harus mampu untuk menahan semua beban dari kendaraanya.

Page 19: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

8

Sedangkan untuk chasis adalah merupakan satu bagian dari kendaraan,

atau dengan kata lain adalah bagian yang tinggal bila bodi mobil

dilepaskan keseluruhannya, untuk bagian chasis itu sendiri terdiri dari

rangka, mesin, pemindah tenaga, sistem kemudi, sistem suspensi, sistem

rem dan kelengkapan lainnya.

. Sebuah kendaraan bermotor terbentuk dari beberapa bagian utama,

yaitu:

Frame chasis

Body

Sistem penghasil tenaga (power plane)

Sistem penerus tenaga (driver train)

2. Tipe Konstruksi Bentuk-Bentuk Rangka

a. Rangka Tangga

Rangka tangga pada umumnya digunakan untuk truk truk dan

kendaraan komersial yang pada umumnya termasuk alat-alat berat.

Gambar 2.1. Rangka Jenis Tangga (Sadikin. 2013)

Page 20: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

9

Komponen utama rangka tangga adalah sebagai berikut.

1) Rangka Silang

Rangka silang dikeling, dibuat atau dilas berhadapan dengan

rangka sisi untuk membentuk suatu rangka. Ukuran, bentuk, dan letak

rangka silang dibuat sedemikian rupa untuk menyangga komponen utama

kendaraan.

2) Penguat

Penguat digunakan untuk mengeraskan atau memperkuat

hubungan antara rangka silang dan rangka sisi

3) Braket Penggantung dan Penompang

Rangka komponen utama seperti mesin dan pegas suspensi.

b. Rangka Cruciform

Rangka jenis cruciform terdiri dari beberapa komponen seperti

rangka jenis tangga, perbedaannya adalah sebagai berikut :

1) Rangka sisi berbentuk lengkungan, memberikan rangka yang lebar

untuk penompang bodi atau beban tetapi juga memberikan keleluasan

roda depan untuk memudahkan pengemudi.

2) Rangka silang utama ditengah rangka membentuk diagonal atau

membentuk huruf X atau yang disebut cruciform.

Page 21: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

10

Gambar 2.2. Rangka Jenis Cruciform (Sadikin. 2013)

c. Rangka Perimeter

Rangka jenis perimeter merupakan kontruksi yang cukup ringan

dibandingkan dengan rangka jenis rangka tangga atau rangka jenis

cruciform. Hal ini membuat bodi kendaraan memberikan beberapa

kekuatan yang diperlukan. Ciri-ciri utama bentuk ini adalah :

1) Rangka sisi membentuk bulat pada bodi luar, pada bagian luar

roda depan menyempit dengan bagian roda belakang

2) Rangka silang tidak digunakan pada bagian tengah rangka,

hal ini membuat ruang penumpang lebih besar.

Gambar 2.3. Rangka Jenis Perimeter (Sadikin. 2013)

Page 22: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

11

d. Rangka Sebagian

Pada beberapa kendaraan bodinya diperkuat sehingga rangka tidak

diperlukan sepanjang kendaraan. Umumnya bentuk dari rangka sebagaian

diletakan di depan bodi untuk menompang mesin, transmisi, dan suspense

depan. Hal ini dikenal dengan istilah “rangka akhir bagian depan”.

Gambar 2.4. Rangka Jenis Bagian (Sadikin. 2013)

a. Rangka dan Bodi Yang Menyatu (Tipe Integral)

Kontruksi rangka dan bodi yang menyatu mempunyai kombinasi

bodi dan rangka serta mempunyai rangka terpisah. Bodi kendaraan

diperlukan untuk menopang semua komponen kendaraan dan

bebannya.

Gambar 2.5. Kontruksi Rangka dan Bodi Menyatu (Sadikin. 2013)

Page 23: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

12

C. Motor DC ( Direct Current)

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang

mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti

namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan

arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor

Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik

dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel,

Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah

putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM

(Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam

maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang

diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia

dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC

memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan

tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile tegangan yang

diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan

operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC

tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional

akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika

tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah

Page 24: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

13

50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut

tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang

diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan

operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi

sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus

listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban,

jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen

bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang

diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan

mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus

pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.

Gambar 2.6. Bentuk dan Simbol Motor DC

a. Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC,

yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar,

bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan.

Page 25: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

14

Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari

kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi

beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka

magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan

magnet), Armature Winding (Kumparan

Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena

elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan,

permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke

magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan

bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara

kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan

kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling

tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan

berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik.

Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub

selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat

perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap

dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan

dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak

menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan

berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan

Page 26: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

15

dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan

dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan

kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan

diputuskan.

b. Jenis-Jenis motor DC

Pada dasarnya, semua Motor DC diklasifikasikan menjadi 2 Jenis

utama berdasarkan hubungan Kumparan Medan dan Kumparan Angkernya,

kedua jenis Motor DC tersebut adalah Motor DC sumber daya terpisah

atau Separately Excited DC Motor dan Motor DC sumber daya sendiri

atau Self Exited DC Motor. Motor DC sumber daya sendiri ini dapat

dibedakan lagi menjadi tiga jenis yaitu Shunt Wound Motor DC, Series

Wound Motor DC dan Compound Wound Motor DC.

Gambar 2.7. jenis-jenis motor dc

1. Motor DC Sumber Daya Terpisah (Separately Excited DC Motor)

Pada Motor DC jenis sumber daya terpisah ini, sumber arus listrik

Page 27: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

16

untuk kumparan medan (field winding) terpisah dengan sumber arus listrik

untuk kumparan angker (armature coil) pada rotor seperti terlihat pada

gambar diatas ini. Karena adanya rangkaian tambahan dan kebutuhan

sumber daya tambahan untuk pasokan arus listrik, Motor DC jenis ini

menjadi lebih mahal sehingga jarang digunakan. Separately Excited Motor

DC ini umumnya digunakan di laboratorium untuk penelitian dan

peralatan-peralatan khusus.

2. Motor DC Sumber Daya Sendiri (Self Excited DC Motor)

Pada Motor DC jenis Sumber Daya Sendiri atau Self Excited Motor

DC ini, kumparan medan (field winding) dihubungkan secara seri, paralel

ataupun kombinasi seri-paralel dengan kumparan angker (armature

winding). Motor DC Sumber Daya Sendiri ini terbagi lagi menjadi 3 jenis

Motor DC yaitu Shunt DC Motor, Series DC Motor dan Compound DC

Motor.

2.1. Motor DC tipe Shunt (Shunt DC Motor

Motor DC tipe Shunt adalah Motor DC yang kumparan medannya

dihubungkan secara paralel dengan kumparan angker (armature winding).

Motor DC tipe Shunt ini merupakan tipe Motor DC yang sering

digunakan, hal ini dikarenakan Motor DC Shunt memiliki kecepatan yang

hampir konstan meskipun terjadi perubahan beban (kecepatan akan

berkurang apabila mencapai torsi (torque) tertentu). Karena Kumparan

Medan dan Kumparan Angker dihubungkan secara paralel, maka total arus

Page 28: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

17

listrik merupakan penjumlahan dari arus yang melalui kumparan medan

dan arus yang melalui kumparan angker.

Kecepatannya dapat dikendalikan dengan memasangkan sebuah

resistor/tahanan secara seri dengan kumparan medan ataupun seri dengan

kumparan angker. Jika resistor/tahanan tersebut dipasangkan secara seri

dengan kumparan medan maka kecepatannya akan berkurang, sedangkan

apabila resistor/tahanan tersebut dipasangkan secara seri dengan kumparan

angker maka kecepatannya akan bertambah.

2.2. Motor DC tipe Seri (Series DC Motor)

Motor DC tipe Seri atau dalam bahasa Inggris disebut

dengan Series DC Motor ini adalah Motor DC yang kumparan medannya

dihubungkan secara seri dengan kumparan angker (armature winding).

Dengan hubungan seri tersebut, arus listrik pada kumparan medan adalah

sama dengan arus listrik pada kumparan angker. Kecepatan pada Motor

DC tipe seri ini akan berkurang seiring dengan penambahan beban yang

diberikan pada motor DC tersebut. Motor DC jenis ini tidak boleh

digunakan tanpa ada beban yang terpasang karena akan berputar cepat

tanpa terkendali.

2.3. Motor DC tipe Gabungan (Compound DC Motor)

Compound DC Motor atau Motor DC tipe Gabungan ini adalah

gabungan Motor DC jenis Shunt dan Motor DC jenis Seri. Pada Motor DC

Page 29: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

18

tipe Gabungan ini, Terdapat dua Kumparan Medan (Field Winding) yang

masing-masing dihubungkan secara paralel dan Seri dengan Kumparan

Angker (Armature Winding). Dengan gabungan hubungan seri dan paralel

tersebut, Motor DC jenis Compound ini mempunyai karakteristik seperti

Series DC Motor yang memiliki torsi (torque) awal yang tinggi dan

karakteristik Shunt DC Motor yang berkecepatan hampir konstan.

Motor DC tipe Gabungan (Compound DC Motor) ini dapat

dibedakan lagi menjadi dua jenis yaitu Long Shunt Compound DC

Motor yang kumparan medannya dihubungkan secara paralel dengan

kumparan angkernya saja dan dan Short Shunt Compound DC Motor yang

kumparan medannya secara paralel dengan kombinasi kumparan medan

seri dan kumparan angker (bentuk rangkaiannya dapat dilihat pada gambar

atas).

D. Accu

Accumulator atau sering disebut Accu, adalah salah satu

komponen utama dalam kendaraan bermotor, baik mobil atau motor,

semua memerlukan Accu untuk dapat menghidupkan mesin mobil

(mencatu arus pada dinamo stater kendaraan). Accu mampu mengubah

tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Di pasaran saat ini sangat beragam

jumlah dan jenis Accu yang dapat ditemui. Accu untuk mobil biasanya

mempunyai tegangan sebesar 12 Volt, sedangkan untuk motor ada tiga

jenis tegangan 12 Volt, 9 volt dan ada juga yang bertegangan 6 Volt.

Page 30: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

19

Selain itu juga dapat ditemukan pula Accu yang khusus untuk

menyalakan Tape atau radio dengan tegangan juga yang dapat diatur

dengan rentang 3, 6, 9, dan 12 Volt. Tentu saja Accu jenis ini dapat

dimuati kembali (Recharge) apabila muatannya telah berkurang atau

habis. Dikenal dua jenis elemen yang merupakan sumber arus searah

(DC) dari proses kimiawi, yaitu elemen primer dan elemen sekunder.

Elemen primer terdiri dari elemen basah dan elemen kering. Reaksi

kimia pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari

elektroda negatif (Katoda) ke elektroda positif (Anoda) tidak dapat

dibalik arahnya. Maka jika muatannya habis, maka elemen primer tidak

dapat dimuati kembali dan memerlukan penggantian bahan pereaksinya

(elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi ekonomis elemen primer dapat

dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah batu baterai (Dry

Cells).

Allesandro Volta, seorang ilmuwan fisika mengetahui, gaya gerak

listrik (GGL) dapat dibangkitkan dua logam yang berbeda dan

dipisahkan larutan elektrolit. Volta mendapatkan pasangan logam

tembaga (Cu) dan seng (Zn) dapat membangkitkan ggl yang lebih besar

dibandingkan pasangan logam lainnya (kelak disebut elemen Volta).

Hal ini menjadi prinsip dasar bagi pembuatan dan penggunaan

elemen sekunder. Elemen sekunder harus diberi muatan terlebih

dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik

melaluinya (secara umum dikenal dengan istilah disetrum).

Page 31: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

20

Akan tetapi, tidak seperti elemen primer, elemen

sekunder dapat dimuati kembali berulang kali. Elemen sekunder ini

lebih dikenal dengan Accu. Dalam sebuah Accu berlangsung proses

elektrokimia yang reversibel (bolak-balik) dengan efisiensi yang tinggi.

Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel yaitu di dalam

Accu saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga

listrik (Discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses

tenaga listrik menjadi tenaga kimia (Charging).

Jenis Accu yang umum digunakan adalah Accumulator timbal.

Secara fisik Accu ini terdiri dari dua kumpulan pelat yang

dimasukkan pada larutan asam sulfat encer (H2SO4). Larutan elektrolit

itu ditempatkan pada wadah atau bejana Accu yang terbuat dari bahan

ebonit atau gelas. Kedua belah pelat terbuat dari timbal (Pb), dan ketika

pertama kali dimuati maka akan terbentuk lapisan timbal dioksida

(Pb02) pada pelat positif. Letak pelat positif dan negatif sangat

berdekatan tetapi dibuat untuk tidak saling menyentuh dengan adanya

lapisan pemisah yang berfungsi sebagai isolator (bahan penyekat).

1. Macam dan Cara Kerja Accu

Accu yang ada di pasaran ada 2 jenis yaitu Accu basah dan Accu

kering. Accu basah media penyimpan arus listrik ini merupakan jenis

paling umum digunakan. Accu jenis ini masih perlu diberi air Accu

yang dikenal dengan sebutan Accu Zuur. Sedangkan Accu kering

Page 32: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

21

merupakan jenis Accu yang tidak memakai cairan, mirip seperti baterai

telepon selular. Accu ini tahan terhadap getaran dan suhu rendah.

Dalam Accu terdapat elemen dan sel untuk penyimpan arus yang

mengandung asam sulfat (H2SO4). Tiap sel berisikan pelat positif

dan pelat negatif. Pada pelat positif terkandung oksid timbal coklat

(Pb02), sedangkan pelat negatif mengandung timbal (Pb). Pelat-pelat

ditempatkan pada batang penghubung. Pemisah atau Separator menjadi

isolasi diantara pelat itu, dibuat agar baterai acid mudah beredar

disekeliling pelat. Bila ketiga unsur kimia ini berinteraksi, muncullah

arus listrik.

Gambar 2.8. Sel Accu

(Sumber: id.m.wikipedia.org/akumulator, diakses terakhir tanggal 17

Oktober 2018)

Accu memiliki 2 kutub/terminal, kutub positif dan kutub negatif.

Biasanya kutub positif (+) lebih besar dari kutub negatif (-), untuk

menghindarkan kelalaian bila Accu hendak dihubungkan dengan kabel-

Page 33: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

22

kabelnya. Pada Accu terdapat batas minimum dan maksimum tinggi

permukaan air Accu untuk masing-masing sel. Bila permukaan air Accu

di bawah level minimum akan merusak fungsi sel Accu. Jika air Accu

melebihi level maksimum, mengakibatkan air Accu menjadi panas dan

meluap keluar melalui tutup sel.

1. Konstruksi Accu

a. Plat positif dan negatif

Plat positif dan plat negatif merupakan komponen utama suatu

Accu. Kualitas plat sangat menentukan kualitas suatu Accu, plat-plat

tersebut terdiri dari rangka yang terbuat dari paduan timbal antimon yang

di isi dengan suatu bahan aktif. Bahan aktif pada plat positif adalah

timbal peroksida yang berwarna coklat, sedang pada plat negatif adalah

spons - timbal yang berwarna abu abu.

Gambar 2.9. Plat Sel Accu

(Sumber: Daryanto, bab 5 Pengetahuan Baterai Mobil, Bumi

Aksara 2006)

b. Separator dan lapisan serat gelas

Antara plat positif dan plat negatif disisipkan lembaran separator

Page 34: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

23

yang terbuat dari serat Cellulosa yang diperkuat dengan resin. Lembaran

lapisan serat gelas dipakai untuk melindungi bahan aktif dari plat positif,

karena timbal peroksida mempunyai daya kohesi yang lebih rendah dan

mudah rontok jika dibandingkan dengan bahan aktif dari plat negatif.

Jadi fungsi lapisan serat gelas disini adalah untuk memperpanjang umur

plat positif agar dapat mengimbangi plat negatif, selain itu lapisan serat

gelas juga berfungsi melindungi separator.

Gambar 2.10. Lapisan Serat Gelas

(Sumber: Daryanto, bab 5 Pengetahuan Baterai Mobil, Bumi

Aksara 2006)

c. Elektrolit

Cairan elektrolit yang dipakai untuk mengisi Accu adalah larutan

encer asam sulfat yang tidak berwarna dan tidak berbau. Elektrolit ini

Page 35: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

24

cukup kuat untuk merusak pakaian. Untuk cairan pengisi Accu

dipakai elektrolit dengan berat jenis 1.260 pada 20°C.

d. Penghubung antara sel dan terminal

Accu 12 volt mempunyai 6 sel, sedang Accu 6 volt mempunyai 3

sel. Sel merupakan unit dasar suatu Accu dengan tegangan sebesar 2 volt.

Penghubung sel (Conector) menghubungkan sel sel secara seri.

Penghubung sel ini terbuat dari paduan timbal antimon. Ada dua cara

penghubung sel - sel tersebut. Yang pertama melalui atas dinding

penyekat dan yang kedua melalui (menembus) dinding penyekat.

Terminal terdapat pada kedua sel ujung (pinggir), satu bertanda positif

(+) dan yang lain negatif (-). Melalui kedua terminal ini listrik dialirkan

penghubung antara sel dan terminal.

e. Sumbat

Sumbat dipasang pada lubang untuk mengisi elektrolit pada

tutup Accu, biasanya terbuat dari plastik. Sumbat pada Accu motor tidak

mempunyai lubang udara. Gas yang terbentuk dalam Accu disalurkan

melalui slang plastik/karet. Uap asam akan tertahan pada ruang kecil

pada tutup Accu, kemudian asamnya dikembalikan kedalam sel.

f. Perekat bak dan tutup

Ada dua cara untuk menutup Accu, yang pertama menggunakan

bahan perekat lem, dan yang kedua dengan bantuan panas (Heat

Page 36: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

25

Sealing). Pertama untuk bak Polystryrene sedang yang kedua untuk bak

Polipropylene.

2. Standar tegangan dan tingkat isi daya pada accu mobil 12V

Berikut adalah data pembacaan standar tegangan dan

tingkat isi daya pada accu mobil 12V. Pembacaan dilakukan

dalam kondisi mesin mati dan langsung diukur pada terminal aki

Tabel 2.1 Standar tegangan accu mobil 12V

Voltage State of Charge Specific Gravity

12V

100% 1.265 12.7

75% 1.225 12.4

50% 1.190 12.2

25% 1.155 12.0

Discharged 1.120 11.9

(Sumber : http://www.batterystuff.com diakses terakhir tanggal 18 Oktober 2018)

Keterangan :

Penghitungan yangg akurat untuk kondisi accu penuh didapat

setelah accu lebih dari 12 jam diistirahatkan selesai di-charge.

Apabila accu baru selesai di charge akan terbaca 12,9 - 13,6V

karena ada tegangan permukaan pada sel - sel aki (surface

charging).

Untuk melihat tegangan riilnya, nyalakan dulu lampu besar selama

Page 37: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

26

5menit utk menghilangkan surface charging, baru dapat diukur

tegangannya.

Apabila Voltmeter dipasang agak jauh dari terminal accu. Maka,

tegangan yang terbaca akan sedikit lebih rendah. karena adanya

resistansi kabel.

Apabila tegangan menunjukkan kurang dari sama dengan

10,5V, itu berarti ada korsleting di dalam sel - sel internal aki

(shorted cell), artinya aki rusak dan tidak bisa di-charge atau

dipakai lagi.

Accu yang lebih besar tetap akan menunjukkan ukuran

tegangan yang sama dengan aki kecil alias (tidak berpengaruh),

namun accu yang amperenya dua kali lebih besar tentu

menyimpan listrik juga dua kali lebih besar walaupun saat

kondisinya sama - sama 50% full misalnya

3. Kapasitas baterai

Kapasitas baterai menggambarkan sejumlah energi maksimum

yang dapat dikeluarkan dari sebuah baterai dengan kondisi khusus

tertentu. Tetapi kemampuan penyimpanan baterai dapat berbeda dari

kapasitas nominalnya, diantaranya karena kapasitas baterai bergantung.

pada umur dan keadaan baterai, parameter charging dan

discharging, dan temperatur. Satuan dari kapasitas baterai ini sering

dinyatakan dalam Ampere hours, ditentukan sebagai waktu dalam jam

Page 38: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

27

yang dibutuhkan baterai untuk secara kontinu mengalirkan arus atau

nilai discharge pada tegangan nominal baterai (Anda Andycka S. &

Brahmana, K., 2014) .

Metode yang dapat digunakan untuk mengetahui kondisi

kapasitas baterai adalah (Ying, S., dkk, 2008) :

a. Metode densitas cairan listrik, tetapi metode ini tidak cocok untuk

Valve Regulated Lead Acid Battery (VRLA). Metode ini

menggunakan pengukuran berat jenis cairan pada baterai untuk

mengetahui sisa kapasitas suatu baterai. Metode Open circuit voltage

(OCV). Metode ini cocok untuk baterai baru, tetapi ketika baterai

digunakan setelah waktu yang lama, dan kapasitas baterai turun,

perubahan tegangan rangkaian terbuka tidak dapat mencerminkan

keadaan sebenarnya dari kapasitas.

b. Metode discharge, kurva baterai diperoleh dengan eksperimen

discharge dengan keakuratan dapat menggambarkan kinerja baterai.

Namun, tes discharge tidak dapat sering dilakukan karena akan

mempengaruhi kehidupan pelayanan baterai.

c. Metode resistensi internal, kurva resistansi – kapasitas baterai harus

diukur dalam metode ini. Proses pengukuran rumit, sehingga

keumuman dari metode ini adalah lemah.

Page 39: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

28

E. Solar Cell

Solar Cell atau panel surya adalah komponen elektronika dengan mengkonversi

tenaga matahari menjadi energi listrik. Photovoltaic (PV) adalah teknologi yang

berfungsi untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi

listrik. PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul.

Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak Solar Cell yang bisa disusun

secara seri maupun paralel.

Sedangkan yang dimaksud dengan surya adalah sebuah elemen

semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya menjadi energi

listrik atas dasar efek Potovoltaic. Solar Cell mulai popular akhir- akhir ini,

selain mulai menipisnya cadangan enegi fosil dan isu Global Warming.

Energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi (matahari) bisa

didapatkan secara gratis.

Gambar 2.11. Skema solar cell

Solar Cell pada umumnya memiliki ketebalan 0.3 mm, yang

terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub (+) dan kutub (-).

Apabila suatu cahaya jatuh pada permukaannya maka pada kedua

Page 40: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

29

kutubnya timbul perbedaan tegangan yang tentunya dapat menyalakan

lampu, menggerakan motor listrik yang berdaya DC. Untuk mendapatkan

daya yang lebih besar bisa menghubungkan Solar Cell secara seri atau

paralel tergantung sifat penggunaannya. Prinsip dasar pembuatan* Solar

Cell adalah memanfaatkan efek Photovoltaic yakni suatu efek yang dapat

merubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik

Page 41: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

30

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu : Oktober 2019 hingga Januari 2019.

Tempat : Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Makassar Jalan Sultan Alauddin No. 259

Makassar

A. Data (Parameter)

Data/parameter yang akan dibutuhkan dalam analisi ini adalah:

1. Kapasitas baterai 14 Ah

2. Jarak tempuh 38 km

3. Kecepatan rata-rata 20 km/jam

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah:

1. Besi holo 4x4

2. Mesin las

3. Shockbreaker 2 (buah)

4. Ban 10’ (4 buah)

5. Ball joint ( 2 buah)

6. Stir mobil

7. Baut

8. Besi 2x4

9. Lahar duduk

10. Besi As roda

11. Dinamo brushless

12. Besi ulir

13. Plat

14. Tinner

15. Cat

16. Alkopan

Page 42: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

31

C. Skema Penelitian

Secara garis besar skema penelitian yang akan dilakukan

penelitian ini pada Gambar 3.1 berikut.

Gambar 3.1 skema penelitian

Seperti umumnya pada pembuatan alat yang lain, maka

dalammerealisasikan mobil listrik ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Yang

pertama yaitu tahapan perancangan dan pembuatan diagram blok sistem. Tahapan

perancangan diagram blok ini sangat penting karena berfungsi sebagai dasar

(pondasi) dari proses rancang bangun alat ini. Perancangan dan pembuatan alat ini

diharapkan akan dapat memberikan kontribusi. Fungsi dari masing–masing blok

dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Sumber PLN berfungsi sebagai sumber tenaga pada mobil listrik.

b. Battery charger berfungsi untuk mengisi battery dengan tegangan

konstan hingga mencapai tegangan yang ditentukan.

Baterai berfungsi untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk energi

kimia, yang akan digunakan untuk mensuplai (menyediakan) listik

Page 43: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

32

c. ke sistem starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponen

komponen kelistrikan lainnya.

d. Kontroler lampu berbasis plc berfungsi untuk mengontrol padam

hidupnya lampu pada mobil.

e. Lampu-lampu berfungsi sebagai penerangan pada mobil.

f. Kontroler motor dc berfungsi mengatur kecepatan dan arah putar dari

motor DC.

g. Motor dc berfungsi sebagai sumber penggerak pada mobil

h. Gearbox berfungsi untuk menyalurkan tenaga atau daya mesin ke

salah satu bagian mesin lainnya, sehingga unit tersebut dapat bergerak

menghasilkan sebuah pergerakan baik putaran maupun pergeseran.

i. Shaft/as berfungsi untuk memindahkan atau meneruskan tenaga dari

transmisi ke difrential.

j. Roda berfungsi sebagai tumpuan saat kendaraan bergerak

k. Sollar controller berfungsi untuk mengatur fungsi pengisian baterai

dan pembebasan arus dari baterai ke beban.

l. Panel surya berfungsi untuk mengubah atau mengkonversi radiasi

matahari menjadi energi listrik dan sebagai sumber energi bantuan

pada mobil.

D. Langkah Penelitian

langkah-langkah perencanaan pembuatan prototipe mobil listrik

ini terdiri dari beberapa langkah yaitu :

1. Perancangan chasis mobil listrik mini

2. Penentuan komponen utama yang digunakan

3. Pengujian alat dan pengambilan data.

Page 44: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Perancangan Chasis Mobil Listrik Mini

Seperti umumnya pada pembuatan alat yang lain, maka pada

pembuatan prototipe mobil listrik ini dilakukan dalam beberapa tahapan.

Yang pertama yaitu tahapan perancangan chais mobil listrik. Tahapan

perancangan ini sangat penting karena berfungsi sebagai dudukan dari

komponen utama yang akan digunakan nantinya.

Gambar 4.1 skema diagram penelitian

Page 45: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

34

Gambar 4.2 rangkaian sistem elektrik

B. Komponen Utama

1. Motor Listrik

Motor DC brushless mempunyai kecepatan putaran 3000 rpm

bertenaga 1 HP. Motor tersebut memiliki tegangan 36 V dan arus 27 A.

2. Baterai

Penelitian ini menggunakan 3 buah baterai yang dirangkai seri

dengan masing-masing kapasitas baterai 12 Ah dan tegangan 12 V.

Kapasitas keseluruhan baterai adalah tegangan 36 V dan kapasitas 12 Ah.

3. Inverter

Inverter pada penelitian kami menggunakan tegangan output

220 V. Memiliki frekuensi 50 Hz dan daya output sebesar 600 w

Page 46: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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.

C. Berat Mobil

Bobot kendaraan adalah sebagai berikut :

Rangka & bodi = 60 kg

Penumpang = 2x65 kg = 130kg

Barang = 2x10 kg = 20 kg

Baterai = 3x5 kg = 15 kg

Motor = 5 kg

Inverter = 3 kg

Ban = 4x3 kg = 12 kg

Kursi = 2x3 kg = 6 kg

Charger = 1 kg

Solar cell 100W = 1x7 kg = 7 kg

Solar cell 50W = 1x4 kg = 4 kg

Berat total = 263 kg

Page 47: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 48: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 49: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 50: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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 :

Page 51: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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.

Page 52: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor 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

Page 53: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

42

Gambar 4.9 skema wiring diagram controller power mosfet

Gambar 4.10 skema wiring diagram controller drive mosfet

Page 54: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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.

Page 55: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 56: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 57: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 58: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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.

Page 59: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

Page 60: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

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

F. PERAKITAN ALAT

Setelah selesai melaksanakan tahapan yang keempat, maka tahapan

yang selanjutnya adalah tahapan yang kelima (tahapan yang terakhir dalam

perancangan alat ini). Tahapan yang kelima merupakan tahapan perakitan

alat. Alat-alat yang tadinya masih berdiri sendiri dan hanya memiliki

fungsi masing- masing, kemudian dirangkai sesuai dengan gambar

diagram blok alat, sehingga kemudian alat-alat tersebut memiliki fungsi

yang baru dan satu sama lain memiliki keterkaitan fungsi. Sehingga,

Page 61: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

50

apabila salah satu alat tidak berfungsi sebagaimana mestinya maka hal

tersebut akan berpengaruh terhadap fungsi alat ini secara keseluruhan atau

bahkan dapat menyebabkan tidak bekerja alat ini.

Sehingga dengan demikian proses perakitan alat ini perlu dilakukan

dengan benar. Oleh karena itu maka dilakukanlah proses perakitan alat ini

dengan menyesuaikan kondisi perangkat dan tempat (space) yang tersedia

terhadap rangka mobil listrik yang sudah ada. Sedangkan proses perakitan

itu sendiri terdiri dari dua macam yaitu perakitan perangkat mekanik dan

perakitan perangkat elektrik.

Berikut ini merupakan langkah perakitan mekanik :

1. Pasang dudukan motor ke tempat yang tersedia pada rangka

mobil listrik tersebut, kemudian hubungkan dudukan motor

dan rangka mobil listrik dengan keempat baut dan mur ukuran

13.

2. Hubungkan gearbox ke motor dc, kemudian tempatkan

keduanya pada dudukan motor, selanjutnya hubungkan

dengan menggunakan baut dan mur 12 sebanyak empat buah.

3. Masukkan pen ke batang as untuk gear penggerak, lalu

masukkan batang as tersebut kedalam lubang poros gearbox,

kemudian kunci batang as tersebut dengan menggunakan baut

L6 sebelumnya diberi ring ke poros batang as dan kencangkan

dengan menggunakan kunci L6.

4. Masukkan gear penggerak ke batang as, lalu kunci posisi gear

penggerak dengan mengencangkan baut gengan menggunakan

Page 62: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

51

obeng min.

5. Terakhir, hubungkan gear penggerak dengan gear yang

digerakkan dengan menggunakan rantai. Lalu kunci rantai

tersebut dengan pen penguncinya.

Setelah selesai melakukan proses perakitan mekanik kemudian dilanjutkan dengan

melakukan proses perakitan elektrik.

Berikut ini merupakan langkah perakitan elektrik :

1. Hubungkan kabel dari motor sebanyak dua buah ke switch pembalik

polaritas, lalu keluaran dari switch pembalik polaritas dihubungkan ke

switch on-off. Selanjutnya hubungkan kabel sebanyak dua buah dari

switch on-off ke pin A (+) (armature) untuk kabel merah dan pin A (-)

untuk kabel warna hitam pada terminal power pengontrol tegangan dc (dc

drive).

2. Lalu rangkailah perangkat pengontrol tegangan dc dilengkapi

dengan komponen tambahan, seperti switch, potensiometer,

dan jumper sesuai dengan gambar dibawah ini :

Gambar 3.16 Skema perakitan untuk pengontrol tegangan dc

Page 63: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

52

3. Setelah itu hubungkan kabel L1 dan N dari pengontrol tegangan dc (dc

drive) ke pin output dari inverter. Sedangkan untuk groundnya disatukan

ke pin ground. Namun untuk tacho generator tak perlu dihubungkan (no

connection) karena sistem yang digunakan tak memerlukan umpan balik.

Begitu juga untuk pin F (+) dan F (-) tak perlu dihubungkan (no

connection) karena field yang digunakan adalah magnet permanen

sehingga tidak memerlukan catu tegangan.

4. Selanjutnya hubungkan pin input dari inverter (+) dan (-) dengan kabel

merah dan hitam ke pin (+) dan pin (-) baterai.

5.

pada pengontrol tegangan dc (dc drive) kemudian dirakit pada tuas gas

pada mobil listrik.

G. CARA KERJA ALAT

Pengaturan kecepatan motor menggunakan potensiometer geser

yang dihubungkan pada bagian input setpoint perangkat dc drive,

sedangkan pengubahan arah putaran motor dilakukan secara manual

dengan menggunakan switch dpdt yang akan mengubah polaritas positif

(+) dan negative (-) pada tegangan masukan ke motor dc. Karena dc drive

yang digunakan membutuhkan tegangan masukan 220 volt dc, maka

dibutuhkan perangkat inverter yang akan menyediakan tegangan sebesar

220 volt dc untuk dc drive. Inverter berfungsi mengubah daya dc menjadi

daya ac yang presisi. Daya dc disediakan oleh dua buah baterai yang

Page 64: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

53

dipakai untuk periode waktu yang terbatas, tergantung pada kapasitas

baterai. Daya yang ada pada baterai akan berkurang, sampai pada

akhirnya habis sehingga baterai tersebut harus diisi ulang (charging)

dengan menggunakan charger baterai sehingga daya dc yang ada pada

baterai tersebut dapat digunakan lagi untuk digunakan pada masukan

tegangan inverter.

Namun karena motor dc yang digunakan ini tidak memiliki torsi

yang besar, hanya sekitar 0,37 HP. Sehingga pada saat motor dibebani,

maka untuk dorongan putaran awal kurang kuat untuk bergerak.

Untuk mengatasi masalah itu maka diperlukan perangkat mekanik

tambahan berupa gearbox dengan perbandingan rasio 1 : 28, sehingga

berakibat pada penurunan kecepatan, namun menghasilkan dampak

positif berupa peningkatan torsi, dengan demikian peningkatan torsi ini

memungkinkan untuk menggerakkan mobil listrik.

Page 65: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

54

H. Cara Kerja Alat

Pengaturan kecepatan motor menggunakan sistem input throttle signal

dan brake signal yang dihubungkan pada bagian input controller motor dc,

sedangkan pengubahan arah putaran motor dilakukan secara manual dengan

menggunakan switch dpdt yang akan mengubah polaritas positif (+) dan

negative (-) pada tegangan masukan ke motor dc. Karena controller motor dc

yang digunakan membutuhkan tegangan masukan 36 volt dc, maka

dibutuhkan baterai dengan tegangan 12 volt sebanyak 3 buah yang di seri

sehingga mendapatkan daya sebesar 36 volt. Sedangkan perangkat inverter

yang akan digunakan dengan tegangan sebesar 220 volt ac untuk mencatu

charger baterai yang charger digunakan membutuhkan daya ac yang presisi.

Daya dc disediakan oleh panel solar cell yang di gunakan sebagai energi

bantuan. Daya yang ada pada baterai akan berkurang, sampai pada akhirnya

habis sehingga baterai tersebut harus diisi ulang (charging) dengan

menggunakan charger baterai sehingga daya dc yang ada pada baterai

tersebut dapat digunakan lagi untuk digunakan pada masukan tegangan

inverter.

Namun karena motor dc yang digunakan ini tidak memiliki torsi yang

besar, hanya sekitar 3 Nm. Sehingga pada saat motor dibebani, maka untuk

dorongan putaran awal kurang kuat untuk bergerak.

Untuk mengatasi masalah itu maka diperlukan perangkat mekanik

tambahan berupa gearbox dengan perbandingan rasio 1 : 26, sehingga

berakibat pada penurunan kecepatan, namun menghasilkan dampak positif

Page 66: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

55

berupa peningkatan torsi, dengan demikian peningkatan torsi ini

memungkinkan untuk menggerakkan mobil listrik.

1. controller sistem throttle (pedal gas dengan sensor hall)

adapun sistem yang berada pada controller untuk memutar motor

menggunakan input sistem throttle pada controller yang diolah oleh IC

LM339, dengan berbasis comparator pembanding tegangan.

2. Controller sistem brake signal

adapun untuk sistem pengereman mobil listrik tidak menggunakan IC

utama pada controller. Cukup dengan menshotkan dengan groung kabel

Page 67: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

56

BAB V

PENUTUP

A. KESIMPULAN

1. Berdasarkan pengujian terhadap sistem mobil listrik yang telah dirancang,

maka dapat disimpulkan bahwa :

- Untuk mendapatkan performa dari motor BLDC dalam prototipe mobil

listrik di simpulkan bahwa penggunaan gigi transmisi roda terkecil

efektif pada saat motor dalam keadaan starting untuk menghasilkan

torsi yang tinggi namun kecepatan rendah dan gigi transmisi roda

terbesar digunakan pada saat motor keadaan running untuk

mendapatkan kecepatan yang tinggi. Penghematan kosumsi daya motor

pada mobil listrik dapat di lakukan dengan mengatur pola kemudi yaitu

melepaskan throttle dalam keadaan kecepatan maksimum agar daya

tidak dikosumsi oleh motor secara terus menerus.

B. SARAN

Penulis menyadari bahwa mobil listrik yang dibuat ini bukan atau

belum layak dianggap sebagai mobil listrik yang komplek sehingga

pengembangan dan riset terhadap mobil listrik diharapkan akan terus

dilakukan untuk dapat mewujudkan suatu mobil listrik yang lebih baik,

komplek, dan memiliki kemampuan lebih dalam hal tenaga dan

kecepatannya.

Page 68: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

57

DAFTAR PUSTAKA

Iswandi

1, Annur Bryan Nugroho

2 .Desain Mobil Listrik Mini Untuk Perkotaan

Berpenggerak Motor Induksi 3 Fase 1 Horse Power.Jurusan Teknik

Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Agarwal, Vipul & Rajan, Ritu. 2013. Modeling of Electric Vehicle: State of

Art. MIT International Journal of Electrical and Instrumentation

Engineering. Vol. 3(1): 24–28.

Al-Atas, Husin Mustafa. 2015. Pengembangan Model Baterai Timbal Asam

Berbasis RBFNN (Radial Basic Function Neural Network). Universitas

Jember.

Batterystuff . 2018. http://www.batterystuff.com diakses terakhir tanggal 18

Oktober 2018

Daryanto, 2006, Pengetahuan Baterai Mobil, Bumi Aksara

Dhameja, S., 2002, Electric Vehicle Battery Systems, Newnes, Uni-ted

Stated.

Drs. Kismet Fadillah, Drs Wurdono. 1999. Instalasi Motor-

motor Litrik. Penerbit Angkasa. Bandung.

Husain, I., 2003, Electric and Hybrid Vehicles Design Fundamentals,

Pertama, CRC Press, United Stated.

Jovendra Heru. 2012. Rancag Bangun Kendaran Listrik Dengan

Memanfaatkan Potensi Sel Surya. Skripsi. Universitas Indonesia

Page 69: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

58

Larminie, J., Lowry, J., 2003, Electric Vehicle Technology Explained, John

Wiley & Son.

Teknikelektronika. https://teknikelektronika.com/pengertian-motor-dc-prinsip-

kerja-dc-moto

Leitman, Seth. Brant Bob. 2009. Build your Own Electric Vehicle.

S., Anda Andycka & Brahmana, K., 2014.Pembuatan Sumber Tenaga Listrik

Cadangan Menggunakan Solar Cell, Baterai dan Inverter Untuk

Keperluan Rumah Tangga. Universitas Sumatra Utara.

Solarsuryaindonesia.com/tenaga-surya, diakses terakhir tanggal 17 Oktober

2018.

Wikipedia. 2018. Akumulator. http://id.m.wikipedia.org/akumulator, diakses

terakhir tanggal 17 Oktober 2018.

Wikipedia. 2018. Mobil Listrik. https://id.wikipedia.org/wiki/Mobil_listrik.

diakses 29 Oktober 2018.

Yang, Xiyun., Jiang, Feifei., & Wu, Xiaoning., 2013. Prediction of Lead Acid

Storage Battery’s Remaining Capacity Based on LM-BP Neural

Network. Chinese Control and Decision Conference (CCDC). Vol

25:1908 – 1912

Ying, S., Ding, S., Yang, J., Hung, R., Electrochemistry Theorem Ba-sed State-

of-Charge Estimation of the Lead Acid Batteries for Electric Vehicles,

WSEAS Tran-sactions on Systems, Issue 10, Volume 7, October 20

Page 70: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

59

LAMPIRAN

Gmbar 1. Proses perakitan chasis mobil listrik

Gambar 2. Pemasangan ban pada chasis mobil listrik

Page 71: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

60

Gambar3. Letak motor penggerak mobil listrik

Gambar 4. Prosesn pengecatan dasar mobil listrik

Page 72: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

61

Gambar 5. Finising pengecatan mobil listrik mini perkotaan

Gambar 6. Tampak samping kanan

Page 73: SKRIPSI REALISASI MOBIL LISTRIK MINI UNTUK PERKOTAAN ... · menggunakan motor DC, kecepatan motor DC dapat di kontrol dengan mudah sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Motor dc

62

Gambar 7. Mobil listrik tampak depan

Gambar 8. Mobil listrik tampak belakan