Dunia Kereta dan Dunia Listrik, Ada disini!

Kamis, 08 September 2016

Dunia Listrik - Mengenal Kendaraan Hybrid

Apa itu kendaraan hibrid? Istilah hibrid sendiri dipakai untuk menyatakan suatu sistem yang menggunakan dua sumber energi. Sedangkan kendaraan hibrid adalah kendaraan yang menggunakan dua sumber energi. Contoh sederhana kendaraan hibrid ini adalah perahu yang bergerak dengan tenaga angin dengan layarnya yang terkembang dan suatu ketika memakai tenaga manusia yakni dengan dayung. Pada pembahasan kali ini akan kita fokuskan pada kendaraan hibrid engine-listrik yang lebih dikenal dengan Hybrid Electrik Vehicle (HEV). Engine (mesin) disini bisa mesin bensin, diesel dan lainya. Pada HEV, berdasarkan koneksi antara engine dan motor traksinya dibedakan menjadi tiga skema yakni: paralel, seri, dan kombinasi. Selanjutnya akan dibahas mengenai ketiga susunan ini.

Contoh sistem pada HEV

Koneksi Seri

Gambar diatas adalah skema sederhana  dari keneksi seri HEV. Dimulai dari engine, disitu ada reservoir tempat penyimpanan bahan bakar atau dikenal dengan fuel tank. Kemudian engine ini dipakai untuk menggerakkan generator. Output dari generator berupa listrik AC 3 phasa kemudian masuk ke charger. Charger berfungsi untuk mengubah listrik AC 3 phase menjadi listrik DC. Kenapa disebut charger bukan rectifier? Karena adakalanya di dalam charger ini tidak hanya komponen rectifier, melainkan ada DC-converter yang berfungsi untuk mengatur output listrik DC agar sesuai dengan desain yang dikendaki dengan tujuan cherging dan discharging battery atau capasitor tercapai. Tempat pertemuan konenksi antara Charger, Battery, Capasitor, dan Converter ini disebut DC-link. Battery dan capasitor berfungsi sebagai sumber energi kedua, sedangkan engine adalah sumber energi utama. Keduanya membentuk sistem hybrid. Selain sebagai sumber energi kedua, fungsi lain dari battery atau capasitor adalah untuk menyimpan energi listrik hasil pengereman agar tidak terbuang, pengereman ini disebut regenerative braking. Jadi ketika terjadi regenerative braking maka motor listrik (motor traksi) diubah menjadi generator yang menghasilkan listrik, dan listrik ini akhirnya bisa disimpan di battery atau capasitor untuk digunakan diwaktu lain. Hampir semua kereta yang memiliki penggerak dengn motor traksi (KRDE/KRL) sudah memiliki sistem pengereman ini. Inilah salah satu kelebihan lain dari kereta hybrid.

Apa perbedaan antara battery dan capasitor disini? Keduanya sama – sama sebagai sumber energi kedua dan sebagai penyimpan energi dari regenerative brake, perbedaannya adalah: pengecasan battery lebih lama tetapi energinya juga lama habis (dikeluarkan sedikit-sedikit) sedangkan capasitor mampu charge dan discharge dengan cepat, bisa mengeluarkan energi yang besar namun bisa dibilang sekejab. Kapan memekai battery, kapan memekai kapasitor? Sesuai dengan tujuan dan desain walaupun terkadang dipakai keduanya. Energi dari kapasitor dibutuhkan ketika percepatan ketika kendaraan butuh energi yang besar.

Dari DC-link masuk ke converter, listrik DC kembali diubah menjadi listrik AC karena motor yang kita pakai adalah motor listrik AC. Lihat sistem propulsi KRDE dan sistem propulsi KRL. Output converter yang merupakan listrik AC 3 phase akhirnya masuk ke motor traksi untuk diubah menjadi energi kinetik gerak. Dari putaran motor menuju axle diperantarai oleh gear box.

Kenapa sistem ini disebut koneksi seri, karena antara sumber enerpi pertama dan kedua bergabung menjadi satu dulu baru menuju roda penggerak. Berikut kelebihan dan kekurangan dari sistem koneksi seri hybrid:

Kelebihan koneksi seri:
  • Tidak ada koneksi mekanik antara engine dan axle sehingga engine lebih fleksibel dalam penempatannya
  •  Engine dapat dijalankan dengan kecepatan rendah meski kecepatan kendaraan berubah karena sudah ada battery yang memback-up

Kelemahan koneksi seri:
  • Kerena putaran axle hanya dihandle oleh motor, maka kemungkinan ukuran motor dan converter besar dan juga mahal
  • Energi dari egine melewati banyak komponen dari generator sampai motor sehingga losses yang terjadi juga cukup besar

Koneksi Paralel

Ciri utama dari koneksi paralel adalah baik sumber energi pertama maupun kedua sama – sama terkoneksi ke roda melalui gearbox. Ketika kedua sumber energi bekerja, keduanya akan saling menyumbangkan tenaga gerak ke gearbox. Pada sistem ini, pengecasan battery harus dilakukan ketika kendaraan bergerak karena hubungan antara battery dan engine adalah dari sambungan mekanik. Sedangkan ketika pengereman, atau ketika batteri saja yang dipakai, maka engine akan diskoneksi melalui kompling atau jika tidak ada, engine bisa dimatikan.

Kelebihan koneksi paralel:
  • Total efisiensi lebih baik untuk jarak jauh
  • Lebih fleksibel untuk switch energi elektrik dan engine
  •  Daya motor bisa lebih kecil karena putaran axle juga langsung disupport engine
  • Tidak perlu komponen generator dan charger

Kelemahan koneksi seri:
  • Sistemnya lebih kompleks dibanding koneksi seri
  • Putaran engine menyesuaikan kecepatan kendaraan, dan ketika kecepatan rendah effisiensi engine jelek
  •  Charging battery harus dalam keadaan kendaraan berjalan

Koneksi Campuran (Seri - Paralel)

Konfigurasi ini adalah perpaduan antara koneksi seri dan koneksi paralel. Terdapat koneksi ganda antara engine ke axle: koneksi secara elektrik dan mekanik. Seperti terlihat pada gambar diatas, koneksi seri (koneksi secara elektrik) terjadi ketika putaran engine dipakai untuk memutar generator dan seterusnya seperti koneksi seri yang sudah dijelaskan. Sedangkan prinsip koneksi paralel ketika putaran engine juga diteruskan ke gearbox melalui gardan yang selanjutnya ikut memutar axle.

Pada kendaraan konvensional biasanya menggunakan engine yang cukup besar untuk mensupport akselerasi kendaraan karena engine memiliki tenaga (torsi) yang rendah pula ketika putaran engine pelan. Disisi lain, motor listrik memiliki torsi maksimum ketika putaran rendah. Sehingga dengan menggabungkan keduanya pada koneksi campuran ini diharapkan akan diperoleh dimensi yang lebih kecil, lebih fleksibel dan efisiensi lebih baik. Oleh kerena itu pula, pada kecepatan rendah koneksi campuran ini akan dioperasikan sebagai koneksi seri. Pada kecepatan tinggi koneksi paralel yang dipakai karena pada kecepatan tinggi losses koneksi seri tinggi.

Kelebihan koneksi campuran:
  • Sangat fleksibel pada penggunaan energi istrik dan engine
  • Ukuran komponen lebih kecil

Kelemahan koneksi campuran:
  •  Sistemnya paling kompleks
  • Adanya komponen elektrik sehingga efisiensinya masih kalah dibanding yang pure koneksi mekanik

Sekian dulu, nantikan sembungan materi selanjutnya. Selamat belajar! Selamat berkarya!

Ref:

Share:

0 komentar :

Posting Komentar

Translate

Tentang Penulis

Tentang Penulis
[click foto utk detail]
Diberdayakan oleh Blogger.

Highlight

Dunia Kereta - Flywheel: Solusi Efisiensi Energi Kereta Listrik

Seperti telah kita pelajari bersama pada Sistem Propulsi Kereta Rel Listrik (KRL)  bahwa pada KRL memungkinkan tiga jenis pengereman yaitu ...

Flag Counter

Flag Counter