Mobil Listrik dan Kendalinya

Mobil Listrik dan Kendalinya
Andi Hendra Paluseri
Tugas Sistem Transportasi Elektrik
Teknik Tenaga Listrik ITB

Mobil listrik adalah mobil yang menggunakan listrik sebagai sumber tenaganya. Menurut Internatonal Standard (ISO 8713:2002) Mobil Listik dikenal dalam istilah Electric road vehicles yang di Amerika dikembangkan menjadi dua (2) jenis, diantaranya ; Zero Emission Vehicles(ZEV) dan Low Emission Vehicles (LEV). Mobil listrik yang di kategorikan menjadi Zero Emission Vehicles adalah Mobil Batterai (Battery Operate) dan Mobil Fuel cell. Sedangkan yang dikategorikan menjadi LEV adalah mobil yang sistem penggeraknya memadukan antara convensional engine dengan motor listrik (mobil Hybride). Berbagai teknologi yang berkembang terkait dengan mobil listrik ini, dapat diuraikan secara singkat sebagai berikut :

1. Mobil Listrik “Batterai Operate” Mobil listrik jenis ini mengandalkan batterai sebagai sumber energi untuk menggerakkan kendaraan. Bagian yang sangat penting pada mobil listrik jenis ini adalah : 1). Motor listrik. 2). Batterai (AKI). 3). Crarger (Alat pengisian ulang energi listrik pada AKI). 4). Sistem Kondali (Controller). 5). Managemen Energi (EMS) atau Energy managemen System

2. Mobil Hybrid Teknologi Mobil hybrid yang dipopulerkan oleh Toyota dan Honda ini, Sebagai solusi menghemat BBM dan mengatasi pencemaran lingkungan. Cara kerja mesin listrik dengan prinsip regenerative (isi ulang/recharging saat kendaraan sedang beroperasi) pada mesin hybrid, berbeda dengan mobil tenaga listrik penuh. Mobil tersebut tidak bisa mengisi ulang listriknya. Bila listriknya habis, Batterai/aki harus di-charge secara khusus dengan waktu 8 hingga 12 jam (untuk teknologi charger onboard). Khusus mesin hybrid, mesin listriknya bisa mengisi ulang ke aki dengan memanfaatkan kinetic energy saat mengerem (regenerative brakeing). Bahkan sebagian energi mesin dari mesin bensin/solar/bio fuel saat berjalan listriknya bisa disalurkan untuk mengisi batterai/aki. Dengan sistem operasi seperti ini maka akan terjadi penghematan BBM. Di Kota Tokyo Jepang, truk dan bus sudah banyak yang memakai tenaga mesin system hybrid karena dinilai amat efisien/hemat BBM dan mengurangi polusi. Jenis mesin hybrid secara umum ada yang memakai sistem paralel dan sistem seri, namun yang paling umum adalah parallel. Mesin listrik pada kendaran hybrid sebenarnya hanyalah sebagai penunjang atau bisa disebut booster, pada mesin utama yang memakai bensin ataupun solar. Mesin listrik yang kecil pada kendaraan jenis hybrid tak akan kuat menjalankan mobil secara normal. Perkembangan teknologi mesin hybrid memang kini semakin pesat. Begitu pula dalam pengisian ulang listriknya yang semakin canggih, cepat, dan tenaga mesin listriknya semakin besar.

3. Mobil Surya “Solar Car” Mobil tenaga surya atau tenaga matahari, adalah jenis kendaraan listrik yang menggunakan tenaga matahari sebagai sumber energinya. Energi matahari ditangkap dengan menggunakan panel cell surya kemudian digunakan untuk menggerakkan motor listrik yang berfungsi untuk memutar roda. Agar dapat digunakan secara stabil maka pada mobil surya dilengkapi dengan tempat penyimpanan energy (energy storage) umumnya digunakan accu/batterai. Dilengkapai dengan alat control pengatur kecepatan maka mobil ini dapat melaju sesuai dengan kecepatan sesuai dengan kecepatan yang dirancang.Di Indonesia berkisar 12 tahun yang lalu mobil surya ini dikembangkan oleh mahasiswa ITS Surabaya.

4. ’Mobil Fuel Cell’ Fuel Cell adalah sebuah terobosan teknologi yang dilakukan oleh kalangan ilimuan dan industri mobil untuk mencari sumber energi alternatif penggerak mesin. Dan salah satu pilihan terkuat adalah bahan bakar hidrogen, dipilihnya hydrogen karena dianggap memenuhi dua alasan utama, yakni karena hidrogen ramah lingkungan. Gas buang hasil pembakaran hidrogen sama sekali tidak mencemari lingkungan. Alasan kedua, karena secara alamiah hidrogen tersedia dalam jumlah besar hingga bisa dimanfaatkan dari generasi ke generasi. Hidrogen secara ekonomis dapat diperoleh dengan murah. Siklus air juga memungkinkan hidrogen tersedia dalam jangka panjang. Hidrogen merupakan salah satu pilihan kuat sebagai bahan bakar mobil masa datang, menggantikan peran bahan bakar minyak (BBM) yang tingkat polusinya tinggi dan makin tipis ketersediaannya di alam. Hidrogen bisa diperoleh dengan cara melalui proses meng elektrolisa air. cara ini dianggap tidak mengubah keseimbangan alam, sangat simpel, efektif dan bersih. Yakni dengan teknik elektrolisa air dalam jumlah besar dengan menggunakan tenaga listrik. Caranya dua elektroda dibenamkan ke dalam bak berisi air, untuk memancing hidrogen. Ion-ion hidrogen yang bermuatan positif (kation) berkumpul di sekitar katoda negatif. Sedangkan ion-ion oksigen (anion) dikumpulkan menuju anoda positif. Dengan begitu terbentuklah hidrogen dalam bentuk gas. Setelah hydrogen dalam bentuk gas didapatkan, maka melalui teknologi pembakaran ‘dingin’ di dalam sebuah sel listrik, yang hasilnya berupa tenaga listrik untuk menggerakkan mobil.

Prinsip Kerja

Energi Listrik yang bersumber dari listrik PLN atau Generator melalui alat pengisisan (Carger) yang berfungsi untuk mengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) sesuai dengan kebutuahn pengisian dari baterai melaluidua buah kabel yaitu positif dan negatif untuk mengisi baterai. Baterai terdiri dari 3 unit, 12 Volt, 200 Ah dipasang secara seri dimana terminal positf  baterai 1 dihubungkan ke terminal negatif dari baterai 2 dan terminal positif dari baterai 2 dihubungkan ke terminal negatif baterai 3 sedangkan terminal negatif dari baterai 1 dan terminal positif baterai 3 didapatkan keluaran 36 Volt,200 Ah

Setelah baterai penuh, listrik yang tersimpan pada baterai dapat digunakan untuk memutar motor penggerak melalui solenoid yang memiliki 2 terminal yang berfungsi menyambung  dan memutus dimana terminal positif pada baterai dipasang pada salah satu terminal pada solenoide dihubungkan ke kendali kecepatan, dimana solenoide ini dikendalikan oleh dua buah saklar pembatas yang di pasang pada sistem gas dan rem yang hanya dapat berfungsi setelah kunci kontak dinyalakan. 

Untuk mengatur besar kecilnya putaran motor penggerak digunakan kendali kecepatan yang memiliki 4 buah terminal utama yang diberi tanda masing masing terminal Bat +, Bat -,A2, M -, dan juga tiga buah terminal untuk input dari potensio atau induktiv. Kabel positif yang melalui solenoid dihubungkan pada terminal Bat + pada kendali kecepatan. Kendali yang inputnya berupa sinyal analog dari potensio dan juga induktiv trhole sensor yang dipasang pada mekanisme gas, agar kendaraan dapat bergerak maju,mundur dan netral digunakan saklar mekanis maju mundur SM3 ( saklar mekanis maju mundur ) yang di beri nama masing masing terminal a1,a2, b, c d1,d2 terminal C dihubungkan ke terminal A2 kendali kecepatan, melalui terminal A2 pada motor penggerak. Terminal M- pada kendali kecepatan dihubungkan langsung ke A1 pada motor penggerak. Untuk terminal B dan D pada SM3 memiliki dua buah kutub dimana difungsikan untuk membolak balikan input arah arus pada terminal S1 dan S2 pada motor penggerak

Sistem Penggerak

Saklar pembatas yang dilengkapi dengan pelatuk menempel pada bagian batang pengungkit yang berkerja apabila pedal rem ditekan batang pengungkit juga akan menekan pelatuk dari saklar pembatas sehingga arus yang mengalir melalui terminal penghubung dari saklar pembatas akan terputus seketika apabila proses pengereman mekanis pada roda kendaraan listrik ini yang digerakkan. Proses penekanan batang pengungkit terhadap pelatuk saklar pembatas dapat disetel jarak aktifnya agar pada saat mengemudi menenmpelkan kakinya pada pedal rem yang tanpa bermaksud menekan sehingga saklar pembatas tidak akan berfungsi tapi apabila tekanan yang diberikan melebihi batas yang diberikan maka saklar pembatas akan bekerja dengan baik, tujuannya adalah apabila sistem penggerak mobil listrik ini sedang beroperasi tiba tiba pengendara menekan pedal rem maka beban yang diakibatkan oleh pengereman tidak akan berpengaruh pada sistem tenaga karena terlebih dahulu sistem daya telah terputus melalui saklar pembatas yang dipasang sebagai pengaman.

Untuk mengoperasikan kenderaan listrik ini pada systen penggerak ini hanya dapat dioperasikan apabila kunci kontak di on kan atau dinyalakan kemudian pedal gas ditekan, dapat dijelaskan bahwa apabila pedal gas ditekan maka batang penarik akan menarik pengungkit poros dari potensio kemudian pengungkit tersebut akan melepaskan tekanan pelatuk saklar pembatas sehingga arus listrik yang akan menggerakkan solenoide dapat terhubung melalui terminal 1 dari saklar pembatas. Sistem ini bertujuan agar energi listrik tidak terbuang percuma pada saat kendaraan mengalami jalan penurunan atau pada jalur macet dan juga berfungsi sebagai pengaman.

Untuk Sistem maju mundur dengan menggunakan SM3, seperti diperlihatkan pada gambar dapat dijelaskan bahwa :

Prinsip dasar pembalikan putaran motor penggerak jenis ini dapat dilakukan dengan pembalikan arah arus yang mengalir pada lilitan stator motor, untuk arah maju berarti arus yang mengalir dari terminal C pada SM3 kemudian mekanis saklar memindahkan hubungan secara mekanis menyambungkan C ke terminal B pada SM3 kemudian dihubungkan ke terminal S1 pada motor penggerak sehingga arus mengalir menuju terminal S2 pada motor penggerak yang langsung dihubungkan ke kendali kecepatan pada terminal M-.

Untuk posisi mundur yang diperlihatkan pada gambar dilakukan dengan pembalikan arah arus yang diperlihatkan bahwa arus yang mengalir dari terminal motor A1 dengan menggunakan SM3 dihubungkan dengan terminal A pada SM3(5) kemudian mekanis saklar memindahkan hubungan secara mekanis menyambungkan terminal C ke terminal D pada SM3, kemudian dihubungakan ke terminal S2 pada motor penggerak yang langsung dihubungkan ke kendali kecepatan pada terminal M-. Berikut penjelasan penggunaan SM3 pada sistem Maju Mundur dan Netral dapat dilihat pada gambar di bawah :

Pengaturan posisi maju dan posisi mundur serta netral dengan menggunakan SM3 ( Saklar Mekanis maju Mundur )

Agar kendaraan dapat bergerak maju, mundur dan posisi netral digunakan alat saklar mekanis maju mundur (SM3) pada gambar, yang memiliki enam terminal yang diberi kode masing masing a,b,c,d. Terminal a dihubungkan ke terminal A kendali Kecepatan melalui terminal A1 dan A2 pada motor penggerak. Terminal c pada SM3 dihubungkan langsung ke terminal M dari kendali kecepatan. Untuk terminal b & d memiliki dua buah kutub dimana difungsikan untuk membolak balikan input arah arus pada terminal S1 & S2 pada motor Penggerak.

Penggunaan mikro switch sebagai pengaman dan efisiensi energi seperti pada gambar di bawah sebagai berikut :

Penggunaan Mikri swicth pada sistem mekanis gas untuk pengaman sistem dan efesiensi penggunaan daya listrik

Dengan Pemakaian mikro switch yang menempel pada mekanis gas yang berfungsi mengamankan sistem daya, karena sistim hanya dapat menerima daya listrik apabila pedal gas ditekan setelah kunci kontak di ON kan, sekaligus juga dapt menghemat energi listrik pada saat kendaraan menempuh jalanan macet dan penurunan

Untuk mengantisipasi kebiasaan pengemudi yang biasanya menekan pedal gas terkadang bersamaan dengan pengereman mekanis, juga digunakan mikro switch sebagai pembatas seperti terlihat pada gambar dibawah

Seperti yang dijelaskan diatas mobil listrik memiliki sistem penggerak listrik yang lebih sederhana dan efisien. Dengan melakukan pemilihan beberapa komponen yang digunakan serta disederhanakan, dikurangi dan disatukan. Sehingga sistem penggerak mobil listrik terdiri dari sistem energi, sistem kendali, sistem maju mundur dapat berfungsi dengan baik.