Perancangan Sistem Penggerak Elektrik untuk Kendaraan Roda 2

BAB I PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Jumlah kendaraan listrik di dunia selalu mengalami peningkatan setiap tahunnya, baik jenis BEV (Battery Electric Vehicle) maupun PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle). Namun demikian, mobil listrik jenis BEV memiliki jumlah penyebaran yang selalu lebih tinggi dibandingkan dengan mobil listrik jenis PHEV setiap tahunnya.

Mobil listrik jenis BEV (Battery Electric Vehicle) merupakan jenis mobil listrik yang sumber energinya secara keseluruhan benar-benar hanya disuplai oleh baterai saja.

Dengan demikian, pengemudi mobil jenis BEV harus cermat dalam memperhitungkan jarak dengan kapasitas baterai yang tersisa. Sedangkan mobil listrik jenis PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) adalah jenis mobil listrik yang memadukan dua mesin sekaligus yakni mesin konvensional dengan sumber energi BBM serta mesin listrik dengan sumber energi listrik dari baterai.

Pengembangan Kendaraan Listrik di Indonesia, khususnya tipe BEV mendapatkan perhatian dan dukungan serius dari pemerintah. Hal ini dibuktikan dengan terbitnya Peraturan Presiden Nomor 55 Tahun 2019 tentang percepatan program kendaraan Bermotor Listrik Berbasis Baterai untuk Transportasi Jalan; Rencana Induk Riset Nasional Tahun 2017-2045 terkait penggunaan kendaraan listrik sebagai transportasi umum.

Serta pembangunan beberapa infrastruktur pendukungnya meliputi industri baterai; industri kendaraan listrik serta Stasiun Pengisian Kendaraan Listrik Umum (SPKLU) meskipun jumlahnya belum sebanyak Stasiun Pengisian Bahan Bakar Umum (SPBU).

Politeknik Negeri Jember juga telah memberikan panduan serta target penelitian dan pengembangan kendaraan listrik melalui Rencana Induk Riset Politeknik Negeri Jember Tahun 2021-2025. Rencana Riset diwujudkan oleh Jurusan Teknik dengan mengembangkan kendaraan listrik tipe BEV roda empat.

Pengembangan kendaraan ini melibatkan Jurusan Teknik dengan mitra PT. Manufactur Dynamic Indonesia (MDI) melalui skema Program Peningkatan Pendidikan Tinggi Vokasi (P3TV) dalam bentuk Memorandum of Understanding (MoU).

Untuk menekan biaya produksi disertai peningkatan kualitas produk, serta pangsa pasar yang lebih luas, maka segmen yang lain (roda dua) perlu diteliti dan dikembangkan juga. Hal mendasar yang perlu diteliti adalah terkait dengan Desain kendaraan; Sistem kendali kendaraan listrik serta assembly kendaraan Listrik.

2. Rumusan Masalah

1. Apa sistem penggerak Listrik pada kendaraan Listrik roda 2?
2. Bagaimana cara kerja kendaraan Listrik roda 2?
3. Apa saja faktor penilaian kendaraan Listrik roda 2?

3. Tujuan

1. Untuk mengetahui system Listrik pada kendaraan Listrik roda 2
2. Untuk Mengetahui cara kerja kendaraan Listrik roda 2
3. Untuk mengetahui apa saja faktor penilaian kendaraan Listrik roda 2

BAB II KAJIAN TEORI

2.1 Pengertian Kendaraan Listrik Roda 2

Kendaraan Listrik roda 2 atau Sepeda motor listrik adalah kendaraan sepeda motor tanpa bahan bakar minyak yang digerakkan oleh dinamo dan akumulator.

Seiring dengan mencuatnya masalah pemanasan global dan kelangkaan BBM maka kini produsen kendaraan berlomba-lomba menciptakan kendaraan hibrida, dan sepeda motor listrik termasuk salah satu di dalamnya. Sampai sekarang di Indonesia telah tersedia tipe dengan kecepatan 60 km/jam, dilengkapi rem cakram, lampu penerangan dekat dan jauh, lampu sein, lampu rem serta klakson.

Pihak Kepolisian dan Dinas Perhubungan menegaskan kendaraan ini tidak memerlukan STNK. Disamping itu, Dinas Perhubungan menambahkan pernyataan juga tidak diperlukannya BPKB.

a. Sumber Tenaga

Secara umum sumber tenaga sebuah sepeda motor hibrida adalah akumulator, tapi perkembangan dalam sel bahan bakar menyebabkan terciptanya beberapa prototipe menggunakannya.

Beberapa contoh misalnya ENV dari Intelligent Energy memanfaatkan proses Fuel Cell hidrogen, pada Honda teknologi ini diberi nama Honda FC Stack, dan FC-AQEL pada Yamaha. Terdapat pula sepeda motor listrik-hibrida berbahan bakar yang sedang dikembangkan. Contoh jenis ini misalnya adalah Ecycle, dan Gen-RYU dari Yamaha.

Dan kini banyak dilakukan inovasi dan terobosan baru dalam menciptakan jenis baterai sebagai sumber energi yang dapat menunjang jarak tempuh kendaraan ini. Seperti Yamaha E-Vino yang diperkenalkan di Indonesia sebagai Motor Listrik Uji Pasar sebelum kemungkinan akan diproduksi massal.

b. Kinerja Kendaraan

Jarak tempuh terjauh yang dapat dicapai oleh sepeda motor listrik di Indonesia pun telah meningkat secara signifikan menjadi 80 km dan untuk jarak tempuh sedemikian hanya perlu mengeluarkan biaya Rp. 900.[5] Sedang untuk jalan menaik kendaraan mampu naik dengan sudut kemiringan sampai 30 derajat.

Waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh akumulator adalah 8 jam dan akumulator dapat diisi kapan saja tanpa menunggu habis. Dan ini semua terus bergulir seperti yg terangkum dalam uraian sejarah di bawah ini. Sepeda motor listrik ini dapat dipakai melewati jalan yang tergenang air atau dicuci, yang terpenting dinamo tidak tergenang air.

Cara kerja sepeda motor listrik pada dasarnya sama dengan cara kerja sepeda motor bertenaga bensin: kendaraan ini didorong oleh sebuah mesin, dan mesin tersebut membutuhkan bahan bakar. Perbedaan utama adalah bahan bakar bensin di motor konvensional diganti dengan baterai atau fuel cell dalam bentuk listrik.

c. Komponen Utama

Sepeda motor listrik yang ditenagai oleh baterai kemungkinan akan menggunakan banyak ruang yang dibutuhkan untuk rumahan baterai tersebut. Mesinnya sendiri mungkin akan sedikit lebih kecil.

Dalam salah satu model, “Enertia”, mesin berukuran sekitar sebuah alternator, dan terpasang rendah pada chassis tepat di depan roda belakang. Sebuah rantai dan sprocket menghubungkan motor langsung ke roda belakang.

d. Tenaga

Tergantung pada jenis baterai yang digunakan, baterai dalam sepeda motor listrik dapat bertahan antara 1,5 sampai 10 tahun. Jenis baterai meliputi:

• Lithium Ion
• Lithium
• Lithium Phosphate
• Litihum Ion Fosfat
• Lead Acid
• Nickel Metal Hydride

Salah satu kelemahan yang dirasakan dari sepeda motor listrik adalah rentang pengisian. Sebagian besar sepeda motor listrik yang sekarang tersedia di pasaran dapat menempuh kisaran 40 (65 km) sampai 100 mil (160 km) sekali isi ulang baterai. Kebanyakan sepeda motor bertenaga bensin akan melebihi jarak tersebut, meskipun hal ini tergantung pada ukuran tangki bensin.

Lama pengisian baterai menjadi kekhawatiran lain pada sepeda motor bertenaga listrik, mengingat waktu mengisi ulang akan mencapai minimal 2 sampai 3 jam. Bandingkan dengan 10 menit atau kurang untuk kebutuhan mengisi tangki bensin, dan ini mungkin menjadi perhatian utama saat mempertimbangkan untuk membeli sepeda motor listrik.

2.2 Cara Kerja Kendaraan Listrik Roda 2

Sistem penggerak listrik kendaraan listrik (EV) mengubah energi dari baterai kendaraan menjadi tenaga mekanik untuk menggerakkan roda. Komponen penting dari sistem penggerak EV meliputi motor listrik, elektronika daya, baterai, dan pengontrol. Berikut penjelasan detail masing-masing komponen dan cara kerjanya dalam sebuah EV:

1. Paket Baterai:

Inti dari sistem penggerak listrik kendaraan listrik adalah lithium-ion berkapasitas tinggi  atau paket baterai canggih lainnya. Di sinilah  energi listrik disimpan . Tegangan dan kapasitas baterai sangat menentukan jangkauan dan kinerja kendaraan. Ini memberikan listrik arus searah (DC) ke motor listrik.

2. Motor Listrik:

Motor listrik pada kendaraan listrik memiliki tujuan yang sama seperti mesin pembakaran internal pada mobil tradisional. Ini mengubah energi listrik dari baterai menjadi energi mekanik untuk menggerakkan roda. Ada berbagai jenis motor listrik yang digunakan pada EV, antara lain:

• Motor Sinkron Magnet Permanen (PMSM): Motor ini menggunakan magnet permanen untuk menciptakan medan magnet. Mereka efisien dan umum digunakan pada kendaraan listrik.
• Motor Induksi: Motor ini tidak menggunakan magnet dan mengandalkan induksi elektromagnetik. Alat-alat tersebut kurang efisien namun bisa lebih murah.
• Switched Reluctance Motor (SRM): Motor ini menggunakan prinsip keengganan untuk berputar dan dikenal karena kesederhanaan dan keandalannya.

3. Elektronika Daya:

Elektronika daya  dalam kendaraan listrik bertanggung jawab untuk mengatur aliran listrik antara baterai dan motor listrik. Komponen utama elektronika daya meliputi:

• Inverter: Inverter mengubah daya DC dari baterai menjadi daya AC  yang diperlukan untuk motor listrik. Ini mengontrol frekuensi, tegangan, dan fase daya AC, memungkinkan kontrol kecepatan dan torsi motor secara tepat.
• Konverter: Pada beberapa EV, konverter DC-DC dapat mengatur perbedaan tegangan antara baterai dan komponen lain seperti sistem aksesori dan motor listrik.

a. Pengontrol:

Pengontrol , terkadang disebut Drive Control Unit (DCU), seperti otak dari sistem penggerak EV. Ia mengatur pengoperasian motor listrik dengan mengendalikan elektronika daya dalam sistem penggerak listrik. Ini mengatur kecepatan motor, torsi, dan pengereman regeneratif. Ia juga  berkomunikasi dengan sistem kendaraan lain, seperti sistem manajemen baterai dan unit kendali kendaraan.

b. Transmisi:

Beberapa kendaraan listrik menggunakan transmisi kecepatan tunggal karena motor listrik memiliki rentang torsi yang luas dan beroperasi secara efisien pada rentang kecepatan yang luas. Namun, beberapa kendaraan listrik berperforma tinggi dan jarak jauh mungkin menggunakan transmisi multi-kecepatan untuk mengoptimalkan efisiensi dan kinerja.

c. Pengereman Regeneratif:

Kendaraan listrik sering kali dilengkapi pengereman regeneratif, yang memungkinkan motor listrik bertindak sebagai generator selama perlambatan. Ini mengubah energi kinetik kembali menjadi energi listrik, yang kemudian dikembalikan ke baterai  untuk diisi ulang. Hal ini meningkatkan efisiensi energi dan memperluas jangkauan kendaraan.

d. Pendinginan dan Manajemen Termal:

Kendaraan listrik memerlukan sistem pendingin yang efektif untuk mengelola panas yang dihasilkan oleh motor listrik, elektronika daya, dan baterai. Mempertahankan suhu optimal sangat penting untuk efisiensi dan umur panjang komponen-komponen ini.

Singkatnya, sistem penggerak listrik kendaraan listrik terdiri dari beberapa komponen yang secara efisien mengubah  energi listrik dari baterai  menjadi tenaga mekanik untuk menggerakkan kendaraan. Sistem ini merupakan faktor kunci dalam menjadikan kendaraan listrik ramah lingkungan, hemat energi, dan mampu memberikan kinerja tinggi dan biaya pengoperasian rendah.

Baca juga: Aliran Budaya Modifikasi Swap Engine pada Mobil

BAB III FAKTOR PENILAIAN KENDARAAN LISTRIK RODA 2

1. Kondisi Baterai

Sebagai sumber tenaga utama penggerak kendaraan, saat ini terdapat dua jenis sistem pengisian baterai pada motor listrik, yang pertama yaitu motor listrik dengan baterai yang rechargable kemudian yang kedua adalah motor listrik dengan sistem swap baterai.

Untuk kendaraan listrik yang kami nilai adalah motor listrik dengan baterai rechargable. Motor listrik dengan baterai rechargable, kondisi baterai menjadi faktor penting yang perlu dipertimbangkan mengingat kondisi baterai sangat mempengaruhi kinerja motor listrik itu sendiri.

Di samping itu, secara finansial, baterai sendiri merupakan komponen yang memiliki prosentase yang cukup signifikan pada motor listrik itu sendiri.

Untuk motor listrik yang kami nilai, sebuah motor listrik dengan harga baru Rp.16.000.000,- kemudian harga bekas yang umumnya ditawarkan di pasaran adalah RP 12.500.000,- sementara untuk harga penggantian baterainya berkisar Rp8.000.000,-. Sehingga apabila diprosentasekan, harga baterainya saja 50persen dari harga baru dan 64persen harga motor listrik bekasnya.

Sementara untuk motor listrik dengan sistem swap baterai, pengguna motor tidak perlu melakukan charging sendiri baterai motor listriknya, melainkan dengan sistem tukar seperti kita menukar tabung gas atau galon air, namun untuk energi yang digunakan dihitung berdasarkan perhitungan seperti pulsa listrik dengan satuan jarak (km) yang ditempuh.

Dalam hal ini, apabila pengguna motor listrik akan kehabisan energi baterai di jalan, pengguna tersebut dapat menukarnya dengan baterai yang terisi penuh di lokasi yang bekerjasama dengan penyedia jasa swap baterai. Sistem ini tentu memberikan kemudahan bagi pengguna dalam hal fleksibilitas pengisian baterai.

Walaupun demikian penyedia jasa swap saat ini masih terbatas di kota-kota besar dan belum menjangkau wilayah yang luas. Dari sisi penilaian, motor listrik dengan baterai swap, kondisi baterai mungkin bukan lagi menjadi faktor dominan pembentuk nilainya. Kecuali motor listrik tersebut berada di daerah yang belum tercover penyedia jasa swap baterai.

2. Kondisi Sistem Penggerak

Berbeda dengan kendaraan BBM yang menggunakan mesin pembakaran internal, motor listrik menggunakan penggerak berupa dinamo yang digerakkan dengan energi listrik. Sistem penggerak motor listrik sendiri dapat dibedakan dalam dua kategori, yang pertama motor listrik yang tertanam bersama dengan velg motor listrik sehingga energi yang dihasilkan langsung memutar roda tanpa memerlukan sistem transmisi tenaga.

Kemudian yang kedua adalah motor listrik dengan transmisi penggerak dimana motor penggerak berada pada posisi di bagian tengah kendaraan seperti motor BBM pada umumnya, kemudian untuk menyalurkan tenaga ke roda memerlukan transmisi berupa v-belt. Untuk mesin dengan sistem transmisi tambahan, selain kondisi mesin, kondisi transmisi juga perlu diperhatikan.

Kondisi sistem penggerak tentu menjadi faktor dominan mengingat fungsi utama dari motor listrik sendiri adalah sebagai alat transportasi, kondisi mesin penggerak akan sangat berpengaruh pada kinerja motor listrik itu sendiri.

Dari sisi harga, dinamo motor listrik untuk jenis motor listrik yang kami nilai berkisar pada Rp.4.000.000,- apabila diprosentasekan dengan harga baru dan harga bekas sebagaimana pada poin 1, maka dinamo tersebut menyumbang 25persen dari harga baru dan 32persen dari harga bekasnya.

Selain karakteristrik khusus tersebut, terdapat faktor-faktor lain yang dapat dipertimbangkan namun tidak jauh berbeda dengan motor BBM pada umumnya antara lain:

a. Faktor Penyesuaian Transaksional

Faktor-faktor transaksional seperti Dokumen Kepemilikan, Syarat dan Jangka Waktu Pembiayaan, Kondisi Penjualan, Biaya setelah Pembelian, Waktu Transaksi, dan Jenis Transaksi tetap relevan untuk dipertimbangkan sebagaimana penilaian motor BBM pada umumnya.

b. Faktor Penyesuaian Non Transaksional Lainnya

Selain faktor transaksional, terdapat pula faktor-faktor non transaksional yang perlu dipertimbangkan dan kurang lebih dapat dianalogikan dengan motor BBM antara lain adalah :

1. Merk Type;
2. Tahun pembuatan;
3. Warna;
4. Rangka / sasis;
5. Sistem kelistrikan umum;
6. Kondisi Rem;
7. Lampu-lampu kendaraan.;
8. Velg;
9. Kondisi Ban;
10. Kondisi Cat;
11. Kondisi suspensi;
12. Kondisi spion; dan
13. Indikator-indikator.

BAB IV PENUTUP

1. Keseimpulan

1. Kendaraan Listrik roda 2 atau Sepeda motor listrik adalah kendaraan sepeda motor tanpa bahan bakar minyak yang digerakkan oleh dinamo dan akumulator. Seiring dengan mencuatnya masalah pemanasan global dan kelangkaan BBM maka kini produsen kendaraan berlomba-lomba menciptakan kendaraan hibrida, dan sepeda motor listrik termasuk salah satu di dalamnya.
2. Sistem penggerak listrik kendaraan listrik (EV) mengubah energi dari baterai kendaraan menjadi tenaga mekanik untuk menggerakkan roda. Komponen penting dari sistem penggerak EV meliputi motor listrik, elektronika daya, baterai, dan pengontrol.
3. Faktor Penilaian Kendaraan Listrik Roda 2
4. Faktor Baterai
5. Kondisi Sistem Penggerak

2. Saran

Dalam penyusunan makalah ini, penyusun sudah berusaha memaparkan dan menjelaskan materi dengan semaksimal mungkin, tapi tidak menutup kemungkinan adanya kekeliruan dalam penyusunannya, baik dari segi materi, maupun penyusunannya.

Oleh karena itu, penyusun mengharapkan sumbangsih pembaca untuk menyempurnakan makalah selanjutnya, dan harapan bagi penyusun, semoga makalah ini dapat memberi manfaat.

Penulis: Mohammad Rizqi Kertandi
Mahasiswa Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA

Referensi

Prian Gagani Chamdareno, dkk. Implementasi Penggunaan Motor Brushless DC pada Gerobak Listrik. RESISTOR (Elektronika Kendali Telekomunikasi Tenaga Listrik Komputer) Vol. 6 No. 1.

Irfan Rahcmat Devianto. Dua Faktor Penting Dalam Penilaian Motor Listrik. Diakses pada https://www.djkn.kemenkeu.go.id/artikel/baca/15069/Dua-Faktor-Penting-Dalam-Penilaian-Motor-Listrik.html. Pada 26 Desember 2023.

Linked In. Sistem Penggerak Listrik pada Kendaraan Listrik (EV). Diakses pada https://www.linkedin.com/pulse/electrical-drive-system-electric-vehicles-evs-anzer-usa?trk=organization_guest_main-feed-card_feed-article-content. Pada 26 Desember 2023.

Wiki Pedia. Sepeda Motor Listrik. Diakses pada https://id.wikipedia.org/wiki/Sepeda_motor_listrik. Pada 26 Desember 2023.

Editor: Salwa Alifah Yusrina
Bahasa: Rahmat Al Kafi

Ikuti berita terbaru Media Mahasiswa Indonesia di Google News