Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 2, September 2012

## Pengaruh Alternator Terhadap Daya
Pada Rancang Bangun Mobil Listrik TMUG01 ( Effect of Alternator to Power in Design of Electric Car TMUG01 )
Sri Poernomo Sari 1* , Ferdi Fermana 2 , Amy Arta Dalimo 2 , Ahmad Firmansyah 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya 100 Depok 16423 *sri_ps@staff.gunadarma.ac.id
2 Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya 100 Depok 16423

## Abstrak
Pengembangan  sumber  energi  yang  dapat  diperbaharukan  semakin  meningkat  sebagai antisipasi  makin  berkurangnya  sumber  energi  yang  berasal  dari  fosil  seperti  minyak  bumi  dan batubara.  Peningkatan  harga  minyak  mentah  dunia  secara  langsung  mempengaruhi  harga  bahan bakar minyak (BBM) di dalam negeri sehingga perlu mencari  bahan bakar alternatif selain minyak bumi  atau  berusaha  menghemat  konsumsi  bahan  bakar.  Kendaraan  merupakan  salah  satu  sarana terpenting  dalam  transportasi  yang  banyak  menggunakan  bahan  bakar  dari  minyak  bumi.  Tujuan dari penelitian ini adalah perancangan dan pembuatan mobil listrik TMUG01 menggunakan motor listrik  arus  searah  (DC)  dan  alternator.  Batasan  perancangan  yaitu  beban  pengemudi,  kecepatan maksimum dan lokasi pemakaian. Tahap proses perancangan adalah desain bentuk dan dimensi bodi mobil,  sistem  kemudi,  sistem  suspensi,  sistem  transmisi  serta  material  yang  digunakan.  Mesin penggerak motor listrik DC 48 V 30 A, sumber energi 6 accumulator 12 V 5 A dirangkai 3 seri dan 3 paralel serta alternator 12 V 45 A. Hasil menunjukkan bahwa penggunaan alternator pada mobil listrik TMUG01 dapat meningkatkan daya sehingga jarak tempuh lebih jauh dan waktu pemakaian yang dapat lebih lama dibandingkan sebelum menggunakan alternator.
Kata kunci : mobil listrik TMUG01, motor listrik DC, accumulator, alternator

## Pendahuluan
Peningkatan  harga  minyak  mentah  dunia secara  langsung  mempengaruhi  harga  bahan bakar  minyak  (BBM)  di  dalam  negeri [PP5,2006].  Kenaikan  harga  bahan  bakar seperti  ditunjukkan  pada  gambar  1  akan memicu  kenaikan  harga  kebutuhan  pokok lainnya  sehingga  perlu  mencari  bahan  bakar alternatif  selain  minyak  bumi  dan  berusaha menghemat konsumsi bahan bakar.
Gambar  1.  Grafik  peningkatan  harga  minyak bumi dunia  (Sumber : Kementerian ESDM)
Kendaraan  merupakan  salah  satu  sarana terpenting  dalam  transportasi  yang  banyak menggunakan  bahan  bakar  dari  minyak  bumi. Konsumsi  bahan  bakar  minyak  pada  sektor
transportasi  ditunjukkan  dengan  diagram  pada gambar 2. Penelitian dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut supaya menghemat  pengeluaran  biaya  transportasi dalam kehidupan sehari-hari.
Gambar  2.  Diagram  pemakaian  bahan  bakar minyak  pada  sektor  transportasi  (Sumber  : Kementerian ESDM)
Pertumbuhan  dan  perkembangan  ilmu pengetahuan  dan  teknologi  yang  sejalan dengan  perkembangan  waktu  ditandai  dengan semakin  banyak  peralatan-peralatan  modern yang  diproduksi  [Lee,2001],[Ashida  et  al, 2007],[Barcaro,2009] Perancangan dilakukan berdasarkan batasan  yang  harus  ditentukan  yaitu  beban pengemudi,  kecepatan  maksimum  dan  lokasi pemakaian.  Tahap  awal  perancangan  adalah pengumpulan  data  yang  menunjang  proses perancangan  seperti  bentuk  dan  dimensi  bodi mobil,  sistem  kemudi,  sistem  suspensi,  sistem transmisi  serta  material  yang  digunakan. Perhitungan  rangka  meliputi  titik  berat  dan posisi pengendara. Kemudian dilakukan perancangan bentuk, dimensi poros roda depan dan  belakang,  menentukan  diameter  minimum poros,  tempat  duduk,  sistem  kemudi  serta mekanisme  roda  depan.  Tujuan  dari  penelitian ini  adalah  perancangan  dan  pembuatan  mobil listrik  TMUG01  menggunakan  penggerak motor  listrik  arus  searah  (DC)  dengan  sumber energi  accumulator  dan  alternator  untuk menambah daya.
Metode Penelitian & Fasilitas Yang
Digunakan
Penelitian  dimulai  dengan  memilih  jenis bahan  material  untuk  rangka  dan  body, menyiapkan komponen-komponen yang diperlukan  serta  melakukan  langkah-langkah dalam  perancangan  dan  pembuatan  mobil listrik TMUG01 seperti pada gambar 3 berikut:
Gambar 3. Diagram Alir Proses Perancangan dan Pembuatan Mobil Listrik TMUG01
Gambar 4.  Desain chasis mobil listrik
Material  yang  digunakan  untuk  rangka mobil listrik ini adalah baja karbon AISI 1010. Material  tersebut  merupakan  baja  yang
FINISH Proses finishing Dempul dan pengecetan Pemasangan rem, mesin, power steering dan suspensi Proses pengerjaan Membuat rangka, bodi, dudukan mesin, dudukan rem, dan dudukan suspensi START Memilih jenis material DESIGN a b
mempunyai  kadar  karbon  sedang  sehingga lebih kuat dan keras dibandingkan dengan baja karbon  rendah.  Rangka  mobil  merupakan bagian penting untuk menahan beban dan body mobil.  Gambar  4  menunjukkan    rancangan chasis  mobil  listrik  yang  akan  dibuat.  Proses pembuatan  rangka  mobil  ini  dilakukan  dengan pengelasan.  Las  yang  digunakan  adalah  las karbit dan las listrik.
Suspensi  adalah  kumpulan  komponen tertentu  yang  berfungsi  meredam  kejutan, getaran    yang  terjadi  pada  kendaraan  akibat permukaan  jalan  yang  tidak  rata  yang  dapat meningkatkan  kenyamanan  berkendara  dan pengendalian  kendaraan.  Sistem  suspensi kendaraan  terletak  diantara body (kerangka) dengan  roda.  Ada  dua  jenis  utama  suspensi yaitu : 1. Sistem  suspensi  dependen  atau  sistem suspensi  poros  kaku  ( rigid ) yaitu  roda dalam  satu  poros  dihubungkan  dengan poros  kaku  ( rigid ),  poros  kaku  tersebut
dihubungkan ke
bodi
dengan
menggunakan  pegas,  peredam  kejut  dan lengan kontrol ( control arm ).
2. Sistem  suspensi  independen  atau  sistem suspensi  bebas   yaitu  antara  roda  dalam satu poros tidak terhubung secara langsung,  masing-masing  roda  (roda  kiri dan kanan) terhubung ke bodi atau rangka dengan  lengan  suspensi  ( suspension  arm ), pegas dan peredam kejut. Goncangan atau getaran  pada  salah  satu  roda  tidak mempengaruhi roda yang lain.
Suspensi  yang  dipakai  dalam  mobil  ini memakai shockabsorber menggunakan velg dengan ukuran 14 inci.
Poros pada roda mobil dilengkapi dengan bantalan supaya putarannya menjadi licin. Perangkat untuk meredam kejutan dikenal sebagai shockabsorber atau suspensi. Pada kendaraan poros mempunyai fungsi sebagai berikut:
 Menjalankan  kendaraan,  dimana  poros roda dihubungkan dengan mesin penggerak kendaraan,
 Pengereman kendaraan, dimana gerak roda kendaraan dihentikan oleh perangkat rem yang  dihubungkan  dengan mekanisme poros roda,
 Mengendalikan  arah  jalannya  kendaraan melalui setir dan
sistem
kemudi
kendaraan.
Body  mobil  merupakan  bagian  penutup chasis  atau  rangka  yang  berguna  untuk melindungi  serangan  mobil. Body mobil  ini menggunakan  besi  plat  tipis  agar  tidak  terlalu berat.  Perancangan  body  mobil  ditunjukkan pada  gambar  6.  Pembuatan body mobil  ini menggunakan  besi  plat  ukuran  tebal  0.8  mm. Mobil listrik TMUG01 terlihat pada gambar 7.
(a)
(b)
Gambar 5. Perancangan body mobil (a) depan (b) samping
Gambar 6. Mobil listrik TMUG01
Komponen pendukung mobil listrik : a. Power steering
Power  steering merupakan  peralatan hidrolik untuk meringankan sistem kemudi.  Kerja  sistem  kemudi  yang menggunakan teknologi power steering ini berdasarkan  mekanisme  gabungan  antara hidrolik dan mekanik. Keduanya bekerjasama  untuk  menghasilkan  putaran kemudi  yang  ringan.  Komponen power steering mobil  terdiri  dari  : pump,  hose
Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 2, September 2012
(selang  tekanan  tinggi  dan  rendah)  dan g ear box .
b. Mesin penggerak
Mesin mobil ini memakai motor listrik DC 48  V  30  A  dan  mesin  ini  mampu mengangkut  beban  ±  500  kg.  Pada  mobil ini menggunakan 2 kecepatan.
c. Rem
Rem  mobil  listrik  ini  memakai  rem disc brake motor karena  mobil ini tidak terlalu cepat  maka  hanya  menggunakan  rem disc cakram 1 buah untuk diletakan dibelakang.
d. Transmisi
Kendaraan yang berjalan dengan kecepatan  rendah  memerlukan  torsi  yang lebih tinggi dibandingkan kecepatan tinggi.  Adanya  kondisi  operasi  yang berbeda-beda  tersebut  maka  diperlukan sistem  transmisi  agar  kebutuhan  tenaga dapat dipenuhi oleh mesin. Transmisi yang digunakan  pada  mobil  ini  memakai transmisi  rantai  agar  lebih  kuat  dan  tahan gesek.
e. Controller Controller merupakan  sebuah  pengendali motor  DC  yang  mampu  digunakan  untuk mengendalikan kecepatan dan arah putaran motor DC. Controller ini dilengkapi dengan pengendali PID ( Proportional  Integral  Differential )  yang diatur  sendiri oleh  pengguna.  Terdapat  2 sistem pengendali kecepatan untuk mengatur laju mobil yaitu :
1. Kecepatan  I (low  speed), untuk mengatur laju mobil dengan kecepatan maksimal ± 20 km/jam. 2. Kecepatan  II  ( high  speed), untuk mengatur laju mobil dengan kecepatan maksimal ± 30 km/jam.
Accumulator yang  digunakan  adalah  12 V  5  A.  Mesin  menggunakan  motor  listrik  DC 48 V 30 A maka accumulator yang dibutuhkan pada  mobil  ini  adalah  enam  buah  yaitu  tiga dipasang seri dan tiga dipasang parallel, seperti gambar 7.
Gambar  7.  Pemasangan accumulator di  mobil listrik
Gambar  8.  Rangkaian  kelistrikan  pada  mobil listrik TMUG01
Sistem pengisian mempunyai 3
komponen penting yaitu a ccumulator , a lternator dan regulator . Alternator ini berfungsi  bersama-sama  dengan accumulator untuk  menghasilkan  listrik  ketika  mesin dihidupkan. Alternator menghasilkan tegangan AC  kemudian  diubah  menjadi  tegangan  DC seperti pada gambar 9.
Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 2, September 2012
Sistem alternator yang  dipasang  pada mobil  ini  menggunakan  12  V  45  A  untuk pengisian  ulang  a ccumulator 12  V  5  A  yang dipasang  3  seri  dan  3  paralel.  Puli alternator diikat  ke  bagian  sumbu  rotor  dan  digunakan tipe  puli  tunggal.  Alternator  tipe  ini  tidak mempunyai  kipas  luar  yang  menjadi  bagian dari pulinya. Tidak seperti jenis alternator lama yang menggunakan kipas luar untuk pendinginan.  Alternator  mempunyai  2  kipas dalam  untuk  sirkulasi  udara  pendingin. [Chan,2006],[Pop  et  al,  2007],  [Nozu  et al,2007].

## Pengujian Mobil Listrik TMUG01
Mobil  listrik  ini  yang  menggunakan penggerak  motor  listrik  DC  berkapasitas  48  V 30 A, maka accumulator yang dibutuhkan juga harus  sama  besar  dengan  kapasitas  mesin tersebut  yaitu  12  volt  5  ampere  dengan dipasang  secara  3  seri  dan  3  parallel  agar mendapatkan kapasitas listrik yang sama besar untuk  mensuplai  daya  yang  dibutuhkan  oleh mesin. Pengujian dilakukan dengan menyalakan mesin dan memilih jenis kecepatan yang akan diuji yaitu low speed atau high speed .  Selanjutnya  menekan  pedal  gas dan  mulai  melakukan  pengujian  dengan mencatat data. Tahap pengujian pertama adalah rangkaian tanpa menggunakan alternator dengan kecepatan low speed pada jarak tempuh dan  waktu  tertentu,  diukur  tegangan  serta  arus untuk  beban  55  kg  dan  110  kg.  Kemudian dipilih  kecepatan high speed diukur  dengan cara yang sama. Tahap pengujian kedua adalah rangkaian  dengan  menggunakan  alternator pada  kecepatan low speed dan high speed . Mengukur jarak tempuh dalam  waktu  tertentu, tegangan serta arus untuk beban 55 kg dan 110 kg.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil pengujian untuk mengetahui pengaruh penggunaan alternator terhadap daya pada  mobil  listrik  TMUG01  ditunjukkan dengan  grafik.  Pengujian  dilakukan  pada  saat mobil  listrik  TMUG01  dijalankan  tanpa a lternator dan  menggunakan alternator ,  dua pemilihan kecepatan I ( switch low speed ) serta kecepatan  II  ( switch high speed )  untuk  beban
55 kg dan 110 kg.
Gambar  10.  Grafik  hubungan  antara  jarak(S) terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  I dengan beban 55 kg
Gambar  11.  Grafik  hubungan  waktu  (t) terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  I dengan beban 55 kg
Gambar 10 dan gambar 11  menunjukkan bahwa setelah menggunakan alternator dengan pemilihan kecepatan I terjadi peningkatan daya rata-rata  sebesar  38  %.  Jarak  tempuh mengalami  kenaikan  sejauh  700  m  dan  waktu tempuh lebih lama 419 detik.
Gambar  12.  Grafik  hubungan  jarak  (S) terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  II dengan beban 55 kg
Sedangkan  dengan  pemilihan  kecepatan II  mengalami  kenaikan  daya  sebesar  30  %,
jarak  tempuh  lebih  jauh  700  m  dalam  watu lebih lama 181 detik. Hasil tersebut ditunjukkan dengan grafik pada gambar 12 dan gambar 13.
Gambar  13.  Grafik  hubungan  waktu  (t) terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  II dengan beban 55 kg
Beban  ditingkatkan  menjadi  110  kg  dan didapatkan  hasil  bahwa  pada  kecepatan  I mengalami  peningkatan  daya  31  %  dengan jarak tempuh lebih jauh 700 m dan waktu lebih lama  37  detik.  Hasil  tersebut  terdapat  pada gambar 14 dan gambar15.
Gambar  14.  Grafik  hubungan  jarak  (S) terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  I dengan beban 110 kg
Gambar  15.  Grafik  hubungan  waktu  (t)
terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  I dengan beban 110 kg
Gambar 16 dan gambar 17  menunjukkan dengan pemilihan kecepatan II terjadi peningkatan daya rata-rata sebesar 13 %, jarak tempuh mengalami kenaikan 700 m dan waktu tempuh lebih lama 107 detik.
Gambar  16.  Grafik  hubungan  jarak  (S)
terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  II dengan beban 110 kg
Gambar  17.  Grafik  hubungan  waktu  (t) terhadap  daya  (P)  pada  kecepatan  II dengan beban 110 kg

## Kesimpulan
Penggunaan  alternator  pada  mobil  listrik TMUG01  dapat  meningkatkan  daya  sehingga jarak  tempuh  lebih  jauh  dan  waktu  pemakaian yang  dapat  lebih  lama  dibandingkan  sebelum menggunakan alternator.
Beban yang lebih ringan dengan kecepatan lebih rendah dapat menghemat daya mobil listrik.
Referensi [1] Deshpande, M.V., Electric Motors: Applications  And  Control ,  A.  H.  Wheeler
Jurnal Mechanical, Volume 3, Nomor 2, September 2012
& Co.Ltd, India, 1990.
[2] Sutantra,  Nyoman  I, Teknologi  Otomotif Teori  dan  Aplikasinya ,  Edisi  Pertama,
Penerbit Guna
Widya, Surabaya, Surabaya. 2001.
[3] Erwin, K. Sistem Kemudi Rem dan Chasis, Usaha Nasional , Surabaya, 1997.
[4] Thomas  Sri  Widodo, Elektronika  Dasar , Penerbit Salemba Empat, Jakarta, 2002.
[5] BluePrint  Pengelolaan  Energi  Nasional 2006-2025,  Peraturan  Presiden No.5
(2006)
[6] Lee, W., Choi, D., Sunwoo, M., Modelling and  simulation  of  vehicle  electric  power system , Journal of Power Sources 109 58– 66, (2002)
[7] Chan, M.S.W., Chau, K.T., Chan,  C.C., A New  Switched-capasitor  Inverter  for Electric  Vehicle ,  Journal  of  Assian Electric Vehicles, Vol 4, No 2 (2006)
[8] Ashida, T., Minami, S., Fujita, H., Saihara, A.,  Uchiyama,  H.,  Odani,  M., Designing Engines  of  Compact  Battery-cars  for  the Target  Speed  of  100  km/h  Using  Nickel system  Primary-cells  (Oxyride  Dry-cells Batteries  :  Part  1  Optimization  of  the Body , Journal of Assian Electric Vehicles, Vol 5, No 2 (2007) [9] Pop,  V.,  Bergveld,  H.J.,  Danilov,  D., Notten,  P.P.H.,  Regtien,  P.P.L., Adaptive State-of-Charge  Indication  System  for  Li- ion  Battery-Powered  Devices ,  The  World Electric  Vehicle  Association  Journal,  Vol
1, (2007)
[10] Nozu,  R.,  Nakamura,  M.,  Matsuzawa,  Y., Mitsuya,  K.,  Kushihara,  T., Approach  of Development  of  Electric  Double  Layer Capasitor  for  High  Power  and  Long  Life , The  World  Electric  Vehicle  Association Journal, Vol 1, (2007) [11] Barcaro,  M.,Bianchi,  N.,  Magnussen,  F., PM  Motors  for  Hybrid  Electric  Vehicles , The  Open  Fuels  &  Energy  Science
Journal,  2, 135-141 (2009)