7/25/2019 ITS-paper-25875-2105100080-Paper

1/5

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 1

AbstrakPada dunia otomotif, konsumsi energi paling besaryaitu pada pengereman. Dimana ketika sebuah kendaraan masihmelaju dengan kecepatan tertentu, disaat pengereman justrukendaraan melambat atau berhenti. Pada perancangan inidilakukan perancangan Elektrik Energy Recovery System(EERS) pada sepeda listrik. nya ialah untuk menambahkapasitas accu dan membantu mengurangi kecepatan saatmelaju pada kemiringan jalan dan ketinggian tertentu. Untukpengurangan kecepatannya di variasikan menjadi 30%, 40%

dan 50%. Untuk energi yang digunakan nantinya divariasimenjadi 20km/jam, 30 km/jam,dan 40 km/jam

Kata Kunci Sepeda Listrik, Pengereman, Energy potensial,

Energy RecoveryPENDAHULUAN

INYAK bumi merupakan sumber daya alam yang tidak

dapat diperbaharui. Karena jumlahnya yang terbatas

maka sekarang ini ilmu pendidikan mencari cara lain untuk

menciptakan penghasil energi. Adapun ditinjau lebih jauh,

penggunaan energy minyak bumi masih lebih mahal dari

penggunaan energy listrik, selanjutnya seiring dengan

berkembangnya teknologi otomotif yang begitu pesat saat ini,

maka tercipta teknologi EERS (Elektrik Energi Recovery

system). Teknologi ini berupa perangkat yang berfungsi

sebagai pengganti salah satu piranti pengereman dan

dimanfaatkan untuk mengisi tegangan ulang pada kendaraan..

Prinsipnya teknologi EERS ini mengganti energy

mekanik yang terbuang saat pengereman menjadi energy

listrik yang disimpan pada baterai, Selain itu piranti ini

berfungsi mengoptimalkan waktu yang dipakai untukpengisian tegangan pada baterai. Dengan piranti yang

digunakan pada kendaraan ini diharapkan mendapatkan nilai

efisiensi yang mendekati 100%. Efisiensi ini berkaitan dengan

waktu yang dibutuhkan untuk pengereman sesuai dengan

kondisi riil. Selanjutnya pada tugas akhir ini akan dianalisa

dan dikembangkan teknologi EERS pada sepeda listrik yang

bertujuan untuk menyimpan energy yang terbuang saatpengereman pada kondisi riil.

I. METODEPENELITIAN

Perancangan EERS ini terlebih dahulu mempelajari

tentang prinsip kerja dari teknologi KERS dan sepeda listrik.

KERS merupakan pemanen Energi yang digunakan untuk

menghasilkan energi kinetic. Dimana energi tersebut

digunakan untuk akselerasi awal. Untuk sepeda listrik sendiri

menggunakan sepeda listrik yang ada di pasaran. Kendaraan

tersebut digunakan untuk mengetahui tata letak dan posisi

yang tepat untuk perancangan disain EERS. Dengan

mempelajari design awal milik VEDC Malang. Maka dari

design tersebut ditemukan beberapa kekurangan yang harus

diperbaiki. Seperti; [1]masih banyaknya slip, [2] posisi dan

tata letak yang kurang ergonomis. Setelah mempelajari

literature-literatur diatas maka dapat dicari energi. Metode

eksperimen yang dilakukan dengan cara mencari jalan dengan

permukaan miring. Pengukuran jarak dan kemiringan jugadilakukan guna mengetahui nilai ketinggian. Dari nilai

ketinggian dan masa pada kendaraan didapat nilai energipotensial. energi kinetic dicari dengan menggunakan

kecepatan dan massa kendaraan. Kecepatan kendaraan

tersebut dapat dicari menggunakan speedo meter. Untuk dapat

mengetahui energi listrik yang diserap maka energi potensial

yang didapat dikurangi dengan energi kinetik. Pengurangan

kecepatan juga dilakukan dengan memasukkan beberapa

variasi pengereman yaitu; 30%, 40%, dan 50%. Tujuan dari

pengurangan kecepatan ini untuk mengetahui perubahan

energi kinetic menjadi energi listrik. Pemanfaatan energi

listrik yang didapat digunakan untuk berjalan dengan beberapakecepatan variasi 20km/jam, 30km/jam, dan 40km/jam selama

satu jam. Jalan yang ditempuh nantinya merupakan jalan datar

dan tanpa hambatan.

II. HASILDANPEMBAHASAN

Hasil dari percobaan yang dilakukan untuk mendapatkan

nilai ketinggian dapat dilihat pada tabel no. 1Tabel 1.

no Jarak

(m)

Sudut Berat

(kg)

Pengendara

(kg)

Kecepatan

(km/jam)

1 31 7 98 60 28

2 31 7 98 60 303 31 7 98 60 27

4 18.24 13 98 60 30

5 18.24 13 98 60 31

6 31 13 98 60 34

7 31 13 98 60 40

Setelah nilai dari jarak, sudut, dan kecepatan diketahui.Maka dapat dicari nilai ketinggian dengan menggunakan

rumus berikut:

Perancangan Electric Energy Recovery System

Pada Sepeda Listrik

Andhika Iffasalam dan Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc PhD

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: tantra@me.its.ac.id.com

M

7/25/2019 ITS-paper-25875-2105100080-Paper

2/5

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 2

h = r. sin (sudut)

= 31 m. sin 13

h = 6,97 m

Energi potensial menggunakan perhitungan rumussebagai berikut:

EP = m. g. h

= 158 kg. 9.8 m /s2. 6,97m

= 10792.35 kg.m2/s2

= 10792.35 joule

Sedangkan untuk energi kinetik yang didapat secara

simulasi diolah menggunakan rumus (2.4):

EK = . m. v2

= . 158 kg. (40km/jam)2

= . 158kg. (11.11m/s)

Untuk kecepatan teori dapat digunakan rumus energi

kinetic dan potensial, dimana:

EP = EK

m. g. h = . m . v

2

= 9751.14 Nm= 9751.14 joule

Tabel 2

2

g.h = . v2v2 = 2.g.h

v2 = 2. 9,8 m/s2.6.97m

v = 11.688 m/sDimana nlai dari kecepatan riil lebih kecil dari kecepatan

yang dicari secara teoritis. Hal itu berarti ada sebagian energi

kinetic yang berubah menjadi energi yang tidak terpakai.

Untuk mengetahui besaran energi tersebut maka:

EL= m. g. h . m.(v*)2

EL = 10792.35 kg.m2/s2 9751.14 kg.m2/s

Dari tabel diketahui nilai kemiringan, ketinggian, massa,

dan kecepatan awal. Kemudian nilai kecepatan awal yang adadikurangi nilai 30 persen. Untuk mencari nilai energi listrikyang diserap maka perhitungan yang dilakukan adalah:

EL

2

EL = 1041.21 Nm

EL = 0.289225 Wh (Watt-Hour)

Salah satu syarat untuk mendapatkan nilai transformasi

energi yang besar maka: [1] nilai h harus lebih besar [2] nilai v

atau kecepatan harus lebih kecil. Dalam hal ini kecepatankendaraan diperlambat atau dikurangi. besarnya pengurangan

kecepatan kendaraan tersebut adalah 30% seperti pada tabel

berikut:Tabel 3

1= m. g. h . m.(v*)2

EL1= 158kg. 9.8m/s2. 3,72m . 158kg.(5,444m/s)2

EL1= 5760.048 kg.m2/s2 2341.72 kg.m2/s2

EL1= 3418.33 kg.m2/s2

EL1= 3418.33 jouleEL1= 0.949613 watt-hour

7/25/2019 ITS-paper-25875-2105100080-Paper

3/5

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 3

Nilai tersebut merupakan energi yang dihasilkan dari

penurunan dengan jarak 31 meter. Kemiringan 7 derajat dan

kecepatan yang dikurangi 30%. Untuk mengetahui

penggunaan energinya dengan variasi kecepatan 20km/jam,

30km/jam,dan 40km/jam. Maka contohkan perhitungan

sebagai berikut:

EK20= .m.v2

EK20= . 158kg. (5.55m/s)2

EK20= 2433.298 kg. m

2/s2

Jika kendaraan digunakan selama 1 jam berarti: 0.676 watt-

hour. Sedangkan untuk penggunaan kendaraan pada kecepatan

30 km/jam, perhitungan penggunaan energinya adalah sebagai

berikut:

EK30= .m.v2

EK30= . 158kg. (8.33m/s)2

EK30= 5481.7 kg. m2/s2

Jadi energi dibutuhkan selama 1 jam berjalan adalah:

1.5228 watt-hour. Jika kendaraan dengan bobot yang sama

dijalankan dengan kecepatan 40 km/jam maka dengan

menggunakan persamaan dari (2.4) didapat perhitungan

sebagai berikut:

EK40= .m.v2

EK40= . 158kg. (11,11m/s)2

EK40= 5751.1 kg. m2/s

Sedangkan untuk 30km/jam didapat jarak tempuh dan lama

waktu sebagai berikut:

2

Jadi energi yang dibutuhkan selama satu jam menjadi:

2.7089 watt-hour

Untuk mengetahui lama waktu pengisian yang dibutuhkan

untuk perjalanan 20km/jam selama satu jam perjalanan tanpa

hambatan maka:

Jika kecepatannya diubah menjadi fungsi jarak

maka:

Untuk penggunaan kecepatan 40km/jam maka didapat

perhitungan:

Roda gigi dimulai penghitungan mulai dari roda belakang,

penghubung, dan gearbox. Terlebih dahulu diketahui

kecepatan maksimal pada kendaraan guna perhitungan putaran

roda.

V = 40 km/jam . 1jam/3600s . 1.103

Dari putaran gir belakang ditransfer menuju gir depan

dengan perhitungan sebagai berikut:

Gir depan : 33 mata

Gir belakang : 20 mata

/1kmV = 11.11 m /s

R =16/2 inchi

Gambar 1 gir belakang dan depan

Putaran tersebut menghasilkan 348.11rpm. dari putaran

348 rpm ditransfer menggunakan gir dan rantai Menggunakan

12

N2

7/25/2019 ITS-paper-25875-2105100080-Paper

4/5

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 4

ukuran gir dengan ukuran yang sama. Dari putaran tersebut

dinaikkan lagi putarannya menggunakan gearbox dengan

persamaan sebagai berikut:

348 rpm dengan velocity rasio 3

Maka dengan jumlah gigi 60 mata

Dan yang digerakkan 20 mata

Nt1 60 = 16 x d

d = 3.75 inch= 93.75 mm

= P x d

Gambar 2 gigi rasio 1 dan 2

Setelah putaran masuk pada rasio pertama dan keluar pada

gigi rasio kedua dengan kecepatan 1044 rpm. Karena putaran

belum memenuhi putaran maka dinaikkan lagi menggunakan

rasio 3 dan 4 dengan perhitungan sebagai berikut:

Gambar 3 gir 3 dan gir 4

Tegan gan maksimal yang terjadi akibat pembebanan pada

profil gigi cycloiddan tegangan maksimal yang terjadi pada

profil gigi involutekemudian diplot menjadi suatu grafik.

Gambar 4 gearbox dan alternator

Dari design tersebut nantinya akan di aplikasikan ke dalam

gear box sepeda listrik. Hal ini bertujuan untuk penerapannya

yang sesuai:

gambar 5 aplikasi girbox pada sepeda listrik

Dimensi penerapan girbox memiliki ukuran dimensi sebagai

berikut:

Panjang : 22.6cm

Lebar dengan alternator : 22.8cmTinggi : 12.5cm

Sehingga, volume total ruang yang dibutuhkan untuk

meletakkan perangkat ini adalah:

Panjang* lebar* tinggi= volume perangkat

22.6* 22.8* 12.5= 6441cm3:

Dimana batasan dari ruang yang disediakan: 27000cm3.

Maka masih tersisa ruang : 20559cm3.

Untuk pemilihan komponen pendukung mengikuti dengan

kemampuan dan ukuran bentuk komponen agar tetap kompak

pada saat pemasangan. Untuk akumulator menggunakan:

Untuk penambahan accu atau batterai, masih menggunakan

tipe dan spesifikasi dari bawaan sepeda listrik. Akan tetapipenambahan yang dilakukan tidak sebanyak penggunaan dari

aslinya yang berjumlah empat buah. Penjumlahan aki hanya

berjumlah satu dengan spesifikasi sebagai berikut:

Ukuran;

P*L*T : 12cm*8.5cm*12.5cm

Type : kering

Tegangan :12 volt

Arus :12 ampere

3

4

12

7/25/2019 ITS-paper-25875-2105100080-Paper

5/5

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 5

gambar 6 akumulator

Alternator yang digunakan merupakan alternator milik

mobil. Arus yang dihasilkan tidak merusak battrai atau accu,

maka digunakan alternator dengan spesifikasi berikut:

Ukuran;

Diameter : 12cm

Panjang : 11.5cm

Tegangan : 12 volt

Arus : 55 ampere

gambar 7 akumulator

III.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian didapatkan kesimpulan bahwa dengan

mengurangi kecepatan 30% dari kecepatan awal 28 km/jam

menjadi 19.6 km/jam maka energi yang dapat diserap adalah

3418.33 joule-meter. Jarak tersebut didapat dari jarak 31

meter. untuk menggunakan kendaraan pada perkotaan dengan

kecepatan untuk rancangan girboxnya didapat gir rantai

ukuran 20-33 dengan gir penghubung 20 mata, gir rasio 1 dan

2 berukuran 60 dan 20. Untuk gir rasio 3 dan 4 berukuran 60

dan 20. Untuk desain perangkat gearbox EERS didapat

dimensi 22.6cm x 22.8 x 12.5 =6441 cm3

DAFTARPUSTAKA

.

[1] Nyoman sutantra, sampurno B.,Teknologi Otomotif,edisi kedua, Surabaya, Desember 2009.

[2] Briggs&Stratton. Alternator Spesifications, june 2011

[3] Deutchman, D. Aaron, Machine Design, Collier MacmillanInternational Editions, Newyork 1975.

[4]

Wulandari, Diah. Studi Pemanfaatan Teknologi Kinetic Eenergy

Recovery System Pada Sepeda Motor Untuk Meningkatkan Akselerasi,

thesis Jurusan Teknik Mesin S-2 FTI-ITS, 2010.

[5] Zuhal.Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia,

Jakarta, 1988.[6] Wibowo.Rancang Bangun Sistem Transmisi Pada Sepeda Motor,non

degree Teknik Mesin D-3 FTI ITS, 2010.

[7] Irasari, Puji.Experiment And Analysis of Car Alternator For WindTurbine Application, Journal of Mechatronics, Electrical Power, and

Vehicular Technology, Vol. 02, no 1, 2011