Abstrak —Keterbatasan  energi  merupakan  permasalahan  yang akan  berpengaruh  besar  kedepannya.  Peningkatan  jumlah penduduk menambah parah permasalahan tersebut. Kendaraan listrik merupakan salah satu solusi yang menjawab permasalahan tersebut.  Penggunaan kendaraan  listrik didukung  oleh  sistem pengereman yang mampu  menyerap energi yang terbuang  dari proses pengereman yaitu regenerative brake.  Dalam mendesain pengereman regeneratif yang baik bagi kendaraan perlu didesain porsi pengereman terlebih dahulu. Porsi pengereman ini meliputi porsi pengereman mekanik pada roda depan dan belakang serta pengereman regeneratif. Porsi pengereman yang aman mengikuti batas  maksimal pengereman ideal serta batas  minimal standar pengereman ECE.  S etelah didapat porsi yang aman serta sesuai dengan kondisi aktual, selanjutnya mencari energi bangkitan dari sistem regenerative brake  dengan  mensimulasikan blok  model pengereman kendaraan dengan bantuan software.  Dari simulasi tersebut  bisa  didapatkan  energi  yang  diserap  serta  energi pengereman yang tersedia. Dengan membandingkan energi yang diserap dengan energi pengereman yang tersedia didapat efisiensi sistem  regenerative brake.  S istem regenerative brake  mampu menyerap  1,738  kWh  dengan  efisiensi  51,74  %  pada  porsi pengereman regeneratif 0,1247 serta pengereman mekanis depan 0,6758 dan belakang tidak ada pada  koefisien gesek jalan 0,8.
Kata Kunci —regenerative brake, energi bangkitan, simulasi.

## I. PENDAHULUAN
ERTUMBUHAN  jumlah  penduduk semakin  hari  semakin mengkhawatirkan. Menurut data BKKBN laju pertumbuhan penduduk di Indonesia mencapai 1,49  persen at au sekitar empat juta per tahun [1]. Pertumbuhan yang sangat besar tersebut menyebabkan ledakan penduduk. Salah satu akibatnya, kebutuhan  akan  bahan  bakar  sebagai  sumber  energi  utama kendaraan juga naik.  Padahal ketersediaan bahan bakar  masih terbatas. Selain  itu  penggunaan bahan  bakar  fosil  juga  dapat menghasilkan emisi  yang berbahaya untuk lingkungan Salah  satu solusi untuk  mengurangi  konsumsi  bahan bakar fosil  ditengah naiknya kebutuhan akan alat transportasi adalah dengan  pemanfaatan sistem regenerative  brak e pada kendaraan. Regenerative  brak e merupakan  suatu  sistem pengereman elektrik  yang memperlambat  kendaraan sekaligus menyerap energi kinetik  dari proses pengereman tersebut. Agar sistem regenerative  brak e dapat  bekerja  dengan  baik  tanpa mengurangi  kinerja  pengereman  maka  diperlukan  porsi pengereman  antara regenerative  brak e dan  sistem  rem mekanik.  Pada umumnya,  mobil  listrik  yang sudah diproduksi massal  menggunakan regenerative brak e untuk meningkatkan efektivitas energi yang digunakan.
Sistem regeneratie brak e sangat cocok digunakan pada mobil multiguna  pedesaan.  Mobil  multiguna  pedesaan  merupakan
mobil  yang  dapat  melakukan  empat  fungsi  sekaligus  yakni mobil  toko, mobil  penumpang, mobil  pengangkut barang, serta mobil  produksi. Dengan adanya empat fungsi tersebut pastinya memerlukan  energi  yang  tidak  sedikit.  Sistem regenerative brak e yang  digunakan  dapat  mengembalikan  energi  yang terbuang  dan  digunakan  untuk  meningkatkan  jarak  tempuh kendaraan.
Kendaraan  listrik  dibagi  menjadi  2  model  yaitu  kendaraan listrik  menggunakan motor tak langsung yaitu hanya mema ka i satu motor  dan  yang  kedua  adalah  kendaraan  listrik  dengan motor langsung yaitu menggunakan 2 atau 4 motor list rik  yang langsung menempel  pada  roda  penggerak. Kendaraan  listrik dengan motor tak langsung konsepnya sama dengan kendaraan menggunakan  mesin  biasa.  Transmisi  yang  digunakan  sama dengan  kendaraan  biasa.  Motor  listrik  pada  kendaraan  ini menggantikan  fungsi  dari  mesin  pada  kendaraan  biasa,  jadi energi  kinetik  dari  motor  listrik  ditransmisikan  oleh  sistem penyalur daya menjadi  gaya dorong pada roda penggerak [2].
Jumlah  energi  yang  dapat  dibangkitkan  pada  saat  proses pengereman  tergantung  dari  besarnya regenerative  braking yang  bekerja  pada  kendaraan.  Untuk  mendapatkan  jumla h energi  pengereman  yang  maksimum,  maka  harus  dilakukan analisa  dan  perhitungan  awal  terhadap  distribusi  gaya pengereman  yang  terjadi  pada  roda  bagian  depan  dan  roda bagian  belakang.  Gaya  pengereman  di  kedua  roda  pada kendaraan  memiliki  suatu rasio  tetap yang dibatasi  oleh nila i koefisien  gesek dari lintasan yang dilalui  dan jumlahnya  harus seimbang dengan beban normal  pada roda kendaraan, sehingga roda  kendaraan  bagian  depan  dan  bagian  belakang  pada kendaraan tersebut mendapatkan gaya pengereman maksimu m secara bersamaan [3].

## II. URAIAN PENELITIAN
Metodologi penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Tahapan  pertama  adalah  melakukan  studi  literatur  tentang regenerative brak e pada kendaraan. Pengumpulan materi dapat dilakukan dari berbagai sumber antara lain penelitian terdahulu, text book ¸ jurnal penelitian, hand book , dan penelusuran di T abel 1.
Spesifikasi Mobil Multiguna Pedesaan Wheelbase 2590 mm T rack front 1550 mm rear 1440 mm Ground Clearance 240 mm T otal height 2280 mm Massa kosong 910 kg

## Analisa  Penggunaan  Regenerative  Brake pada Mobil Multiguna  Pedesaan Bertenaga Listrik
Pradipta Bintang Perdana dan I Nyoman Sutantra Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi  Industri,  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember (ITS) e-mail : tantra@me.its.ac.id
P
Maksimal muatan 590 kg Jarak roda depan ke CG 1090 mm T inggi CG ke permukaan tanah 860 mm massa jenis udara 1,2 kg/m 3 koefisien drag kendaraan 0,4 luas frontal kendaraan 2,9088 mm 2 koefisien rolling 0,01 koefisien adhesi jalan 0,9
Diameter roda 594,2 mm
Gambar 1.Grafik Driving Cycle WLTP Class 1.
internet.  Data-data  yang  digunakan  antaral  lain  berupa spesifikasi kendaraan serta driving cycle.
Tahapan  selanjutnya  yaitu  menentukan  konsep  masalah. Materi  yang  didapatkan  dari  studi  literatur  selanjutnya dirumuskan  menjadi  poin-poin  permasalahan.  Hasil  dari tahapan  ini  berupa  perumusan  masalah  yang  terdapat  pada bagian pendahuluan
Tahapan  ketiga  adalah  mengumpulkan  data-data  yang mendukung penelitian.  Data yang diperlukan  berkaitan d engan mobil  multiguna  pedesaan antara lain dimensi  kendaraan serta data yang mempengaruhi  gaya yang bekerja  pada kendaraan. Selain  itu  juga  diperlukan  data  berupa drive  cycle untuk mengetahui perilaku  kendaraan saat berjalan. Tahapan keempat menentukan model pengereman kendaraan.  Pada  tahap ini  dilakukan  pemodelan  pengereman kendaraan yang hasilnya berupa kurva  distribusi pengereman. Kurva  yang didesain tidak  boleh melebihi  kurva  pengereman ideal  yang kurvanya  bisa didapatkan  dengan  variasi  nilai  a/g serta Fb f /W dari 0,1  hingga 0,8  pada persamaan 1.
W Fb h g a L h g a L W Fb f r f r 
            
   
(1)
Kurva  pengereman  juga  tidak  boleh  kurang  dari  standar minimal  pengereman  ECE  dengan variasi  nilai  a/g  dari  0,1 hingga 0,8  pada persamaan :

     h L L W Fb r f 2 . 0 85 . 0 1 . 0   
  
(2)
    W Fb W Fb f r     2 . 0 85 . 0 1 . 0  (3)
Tahap kelima  adalah menganalisa  porsi pengereman  antara rem  mekanik  dan rem  elektrik  dari kurva distribusi pengereman dari  tahap  sebelumnya.  Porsi  pengereman  juga  divariasikan dengan koefisien gesek jalan sesuai dengan jalan pada pedesaan pada umumnya . Setelah didapat porsi pengereman yang cocok, selanjutnya  mencari  gaya  yang  diperlukan  un tuk  proses pengereman kendaraan.
Tahap  keenam  adalah  menganalisa  seberapa  besar potensi daya yang dapat dibangkitkan  oleh sistem regenerative brake dan  disimpan  pada  baterai . Proses  analisa  menggunakan software dengan  memodelkan  sistem  pengereman.  Model sistem pengereman mencakup blok gaya pengereman. Susunan blok gaya mengikuti  persamaan :
r d a b F F F F    (4)
Dimana  F a merupakan  gaya inersia dengan persamaan :
a m F a   (5)
F d merupakan gaya hambat drag dengan persamaan :
2 2 1 v Af Cd F d       (6)
Dan Fr adalah gaya hambat rolling dengan persamaan :
f r C g m
F    (7)
Selain  gaya  pengereman  terdapat  blok  model  untuk  mengkonvers i gaya pengereman menjadi  energi  pengereman  mengikuti persamaan :
     g t b bm otor I I r F T (8)
r I I v g t m otor       (9)
motor bmotor b T P    (10)
Gambar 2. Blok Gaya pengereman.

## Gambar 3.Blok Gabungan.
Tahap  terakhir  adalah  mencari  efisiensi  sistem regenerative brak e dalam  membangkitkan  energi kinetik  yang terbuang dari proses pengereman . Efisiensi sistem regenerative brak e didapat dari  perbandingan hasil  simulasi software energi regenerative
brak e dengan energi pengereman total (rem  mekanik  dan re m regeneratif).

## III. HASIL DAN ANALISA

## A. Porsi Pengereman Kendaraan
Kurva  porsi  pengereman  menunjukkan  kurva  pengereman ideal  dan  kurva  standar  pengereman  ECE  sebagai  batas maksimal  dan  minimal  untuk  porsi  pengereman  yang  akan digunakan pada kendaraan sesuai dengan gambar 3.
Kurva  pengereman  ideal  didapat dari  persamaan  1  dengan porsi Fb r /W 0,0633  pada saat nilai a/g 0,1 dan Fb f /W 0,1  hingga porsi paling besar 0,1709  pada nilai a/g dan Fb f /W 0,5 dan 0,125 pada nilai a/g 0,9 dan Fb f /W 0,9. Porsi pengereman standar ECE dari  kendaraan  didapat  sebesar 0,0024  pada a/g  0,4,  sebesar 0,0064  pada a/g 0,5  dan 0,0048  pada a/g   0,6.  Selain  itu nila i Fb f /W  pada  variasi  nilai  a/g  lain  dibawah  0  sehingga dalam proses mencari  porsi  pengereman  kendaraan  bisa  diabaikan. Kurva  yan  didapat  pada  grafik  dengan  warna  merah  antara kurva pengereman ideal dan kurva pengereman stadar ECE.
Gambar  4.  Kurva distribusi  pengereman  mobil  multiguna  pedesaan bertenaga  listrik.
Sistem regenerative brak e dirancang pada roda bagian depan dan  dilakukan  pada  awal  pengereman.  Porsi  pengereman regenerative brak e didapat  dari  kemampuan  motor-generator yang digunakan  dengan  spesifikasi  torsi  motor-generator  390 Nm.  Sehigga  kemampuan  maksimal  pengereman  oleh  motor dapat diketahui dengan persamaan 8  sebesar 9775,97  N.  Gaya itu dapat mencapai  porsi pengereman maksimal  0,5217.  Akan tetapi  porsi  pengereman regenerative brak e yang  digunakan pada  kondisi  tertentu tidak  bisa  mencapai  nilai  0,5217  agar menjaga  proses pengereman kendaraan tetap aman.
Sistem regenerative  brak e dapat  diaplikasikan  baik  pada roda depan maupun roda belakang. Adanya sistem regenerative brak e ini  tentunya mempengaruhi  porsi  pengereman  mekanis yang digunakan dapat lebih kecil  bahkan ditiadakan tergantung besar  porsinya  [4].  Porsi  pengereman  kendaraan  saat  sistem
regenerative brak e terhubung dengan roda depan pada kondisi koefisien gesek jalan 0,5-0,8  tersaji pada tabel 2.
Dari  porsi  pengereman  sesuai  tabel  2  dapat diketahui  porsi rem  mekanis  pada koefisien  gesek jalan  0,5  dan 0,6  tidak ada, pengereman pada roda depan sepenuhnya dengan pengereman regeneratif.  Sementara  pada koefisien  gesek jalan  0,7  dan 0,8 porsi  pengereman  regeneratif  maksimal ditambah  porsi pengereman  mekanis.  Untuk porsi pengereman  roda belakang sesuai dengan porsi yang telah ditentukan sebelumnya.
Nilai  gaya  pengereman  yang  dibutuhkan  pada  masing- masing roda depan dan roda belakang serta regenerative brake dengan  mengalikan  porsi  pengereman  dengan  berat  mobil sehingga didapat nilai  gaya pengereman.
Diketahui  mobil  multiguna  pedesaan  yang  digunakan merupakan  mobil  dengan penggerak  roda  belakang  sehingga meskipun  potensi energi pengereman yang dapat dibangkitkan besar,  akan tetapi  perlu beberapa  modifikasi untuk menggunakan regenerative  brak e pada  roda  depan.  Porsi pengereman pada saat sistem regenerative brak e terdapat pada roda belakang tersaji pada tabel 4.
T abel 2.
Porsi Pengereman Kendaraan Regeneratif Roda Depan
µ Fb reg/W Fbf/W Fbr/W 0,5 0,422394 0 0,077606 0,6 0,506873 0 0,093127 0,7 0,521744 0,069607 0,108649 0,8 0,521744 0,154086 0,12417 T abel 3. Gaya Pengereman Kendaraan Regeneratif Roda Depan µ Fb reg (N) Fbf (N) Fbr (N) 0,5 7914,435 0 1454,115 0,6 9497,322 0 1744,938 0,7 9775,97 1304,239 2035,761 0,8 9775,97 2887,126 2326,584
T abel 4. Porsi Pengereman Kendaraan Regeneratif Roda Belakang µ Fb reg/W Fbf/W Fbr/W 0,5 0,077606 0,422394 0 0,6 0,093127 0,506873 0 0,7 0,108649 0,591351 0 0,8 0,12417 0,67583 0 T abel 5. Gaya Pengereman Kendaraan Regeneratif Roda Belakang µ Fb reg/W Fbf/W Fbr/W 0,5 1454,115 7914,435 0 0,6 1744,938 9497,322 0 0,7 2035,761 11080,21 0 0,8 2326,584 12663,1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Fb r/W Fbf/W KurvaDistribusi Pengereman Ideal  Brak ing Actual Braking ECE Braking µ=0,8 µ=0,7 µ=0,6 µ=0,5 µ=0,4 µ=0,3 µ=0,2 µ=0,1
Porsi regenerative brak ing pada  roda  belakang  lebih  kecil daripada  porsi regenerative  brak ing pada  roda  depan dikarenakan  porsi pengereman yang didesain lebih  besar pada roda depan dibandingkan pada roda belakang.  Akibatnya pada porsi pengereman roda belakang tidak  diperlukan  pengereman mekanis  karena  porsi  pengereman  roda  belakang  sudah dicukupi oleh regenerative brak e.
B. Analisa Energi Bangk itan Mak simal Kendaraan
Energi  bangkitan maksimal  yang mampu  diserap kendaraan didapat  dari  simulasi  pada software sesuai  blok-blok  model yang telah didesain. Energi  bangkitan yang dapat diserap sistem regenerative brak e dapat  dilihat  pada  gambar  4.  Porsi  yang digunakan  sesuai dengan porsi regenerative brak e pada roda belakang dengan koefisien  gesek jalan  0,8  sebesar 0,1241. Sesuai  grafik  diatas,  energi  bangkitan  total  yang  mamp u diserap dari  hasil simulasi  sebesar 1,824  kWh pada satu siklus driving cycle WLTP  kelas  1.  Selanjutnya  energi  yang dapat disimpan  pada baterai  harus melewati  generator untuk diubah menjadi  energi  listrik.  Generator  yang  digunakan  memilik i efisiensi sebesar 95% sehingga energi yang mampu diserap dan disimpan pada baterai sebesar 1,7328  kWh.
Gambar 4. Energi Bangkitan Regenerative Brake.
Gambar 5. Energi Pengereman dan Energi Bangkitan Regenerative Brake.

## C. Mencari Efisiensi Sistem Regenerative Brak e
Mencari  nilai  efisiensi  sistem  regenerative  brake  terlebih dulu mencari  energi  pengereman  total  yang digunakan  dalam proses pengereman kendaraan. Energi  pengereman total dapat diketahui  dari  hasil  simulasi  dengan blok  model  regenerative brake    dengan porsi  keseluruhan  pengereman.  Hasil  simulas i didapat grafik  pada gambar  5.
Pada  gambar  diatas,  grafik  biru  menunjukkan  energi pengereman  keseluruhan  yang  digunakan  untuk  perlambatan
kendaraan sementara grafik hijau merupakan energi regenerative brak e yang  mampu  diserap  sistem  sesuai porsi regenerative  brak e yang  telah  didesain.  Total  energi pengereman yang tersedia sebesar 3,359  kWh sementara energi yang diserap dari perhitungan sebelumnya sebesar 1,7328  kWh. Didapat efisiensi sistem regenerative brak e sebesar 51,74  %

## IV. KESIMPULAN
Pada  tugas  akhir  ini,  kesimpulan  dari  analisa  sistem regenerative brak e pada mobil  multiguna  pedesaan bertenaga listrik  adalah:
1. Porsi regenerative  brak ing pada  mobil multiguna pedesaan  bertenaga  listrik  bervariasi  sesuai  dengan koefisien  gesek jalan  antara 0,0776  pada koefisien  gesek jalan  0,5  hingga  0,1241  pada  koefisien  gesek  jalan  0,8. Porsi  pengereman  mekanis  pada  roda  depan  juga bervariasi  mengikuti  koefisien  gesek  jalan.  Sementara porsi  pengereman  mekanis  pada  roda  belakang   tidak diperlukan.
T abel 6. Porsi Pengereman Kendaraan µ Fb reg/W Fbf/W Fbr/W 0,5 0,077606 0,422394 0 0,6 0,093127 0,506873 0 0,7 0,108649 0,591351 0 0,8 0,12417 0,67583 0 T abel 7. Gaya Pengereman Kendaraan µ Fb reg/W Fbf/W Fbr/W 0,5 1454,115 7914,435 0 0,6 1744,938 9497,322 0 0,7 2035,761 11080,21 0 0,8 2326,584 12663,1 0 2. Energi  bangkitan  yang  mampu  dibangkitkan  sistem regenerative brak e dan disimpan  pada baterai  dalam satu siklus driving cycle WLTP kelas 1 adalah sebesar
1,738  kWh pada koefisien gesek jalan 0,8  .
3. Efisiensi  sistem regenerative  brak e yang  dirancang pada  mobil  mutlguna  pedesaan bertenaga  listrik  ini sebesar 51,74%

## DAFTAR PUSTAKA
[1] BKKBN,  “ Laju  Pertumbuhan  Penduduk  Empat  Juta  per  T ahun,” 2016. [Online]. Available: http://www.bkkbn.go.id/detail post/laju- pertumbuhan-penduduk-4-juta-per-tahun.
[2] S. . Nyoman, Teknologi Otomotif Hybrid, Institut Teknologi Sepuluh Nopem ber . Guna Widya, 2015.
[3] dan  B.  S.  Sutantra, I Nyoman, Teknologi Otomotif, Edisi Kedua . Surabaya: Guna Widya, 2010.
[4] G.  Wijaya,  “ Analisa  Gaya  Pengereman  dan  Energi  yang Dibangkitkan dengan Porsi Regenerative Brake,” Surabaya, 2014.