LAPORAN DESAIN KENDARAAN KONTES MOBIL HEMAT ENERGI TAHUN 2017 CHAPENS PROTO – (nama mobi!
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABA"A TAHUN 2017
BAB I PENDAHULUAN
A# La$a La$a%% B&a B&a'a 'an n P&% P&%an an)a )an nan an
Perkemb Perkembanga angan n jumlah jumlah kendaraa kendaraan n di Indonesi Indonesiaa mengalam mengalamii peningka peningkatan tan yang signifikan setiap tahunnya. Perkembangan ini juga menyebabkan konsumsi bahan bakar yang juga meningkat dan permasalahan krisis sumber energi dari fosil (minyak dan gas) kian tak terelakkan lagi. Permasalahan ini harus segera ditanggapi dengan serius oleh seluruh elemen masyarakat, tak terkecuali dari golongan Perguruan Tinggi. Berbagai cara dilakukan oleh golongan Perguruan Tinggi demi menyele menyelesaik saikan an permasal permasalahan ahan energi energi ini, termasuk termasuk riset riset untuk untuk menemukan energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar kendaraan. Salah satu energi energi alterna alternatif tif yang dapat dapat dimanfa dimanfaatka atkan n adalah adalah energi energi listrik. listrik. nergi nergi listrik dipercaya memiliki potensi yang besar untuk menggantikan energi dari fosil di masa mendatang. !alam membantu menyelesaikan permasalahan energi, tim "hapens Proto memili memiliki ki komitme komitmen n untuk untuk ikut berkontr berkontribus ibusii aktif aktif dalam dalam merise merisett kendaraa kendaraan n berbasis energi listrik, yang irit, aman, serta ramah lingkungan. Tim "hapens Proto Proto adalah tim riset mobil hemat energi energi dengan dengan kelas prototype kelas prototype listrik dari Polite Politeknik knik lektro lektronika nika #egeri #egeri Surabay Surabaya. a. Pada Pada tahun tahun $ontes $ontes %obil %obil &emat &emat ner nergi gi ($%& ($%&) ) '*, '*, tim tim "hape "hapens ns Prot Proto o telah telah berhas berhasil il memb membuat uat mobil mobil prototype prototype listrik dengan konsep desain mobil masa depan yang aerodinamis dengan dengan capaian capaian efisiens efisiensii energi energi sebesar sebesar '**,+ '**,+ km-kh. km-kh. "apaian "apaian tersebu tersebutt tida tidak k lepa lepass dari dari kons konsep ep sasi sasiss yang yang ring ringan an namu namun n teta tetap p kuat kuat,, bodi bodi yang yang aerodinamis, dan penggunaan motor B/!" yang memiliki efisiensitas tinggi darip daripada ada jeni jeniss motor motor yang yang lain. lain. #amu #amun, n, ada bebera beberapa pa e0alua e0aluasi si yang yang perlu perlu diperbaiki guna meningkatkan efisiensi yang telah dicapai. Beberapa e0aluasi terse tersebut but adala adalah h massa massa kendar kendaraan aan yang yang diras dirasaa masih masih cukup cukup berat, berat, siste sistem m transmi transmisi si yang sering sering mengalam mengalamii kegagala kegagalan, n, serta serta pemanfa pemanfaatan atan karakter karakteristi istik k efisiensi dari motor penggerak yang kurang maksimal. $etiga e0aluasi tersebut akan akan menja menjadi di sorot sorotan an utama utama pada pada konsep konsep mobil mobil tahun tahun ini. ini. Perb Perbaik aikan an dari dari
e0aluasi tersebut diharapkan dapat meningkatkan efisiensi mobil lebih baik lagi dari tahun sebelumnya.
BAB II PERANCANGAN KENDARAAN
A# K%i$&% K%i$&%ia ia T*+* *+*an an P&%an) P&%an)an anan an 1.
Chassis
Sasis Sasis (chass (chassis) is) atau kerangka adalah sebuah rangka pada kendaraan yang berfungsi menopang seluruh komponen kendaraan, dan menjadi dasar bagi sebuah kendaraan. 1ungsi lain dari sasis adalah memindahkan beban 0ertikal dan lateral, yang disebabkan oleh beban muatan pada kendaraan yang kemudian diteruskan ke suspensi dan dua sumbu roda. Berdasarkan konstru konstruksi ksi menempe menempelnya lnya bodi pada sasis sasis atau rangka, sasis sasis dibedaka dibedakan n menjadi menjadi dua konstruk konstruksi si kendaraa kendaraan n yaitu2 yaitu2 konstruk konstruksi si composite composite (terpisah) dan konstr konstruks uksii monocoque (menyatu). monocoque (menyatu). !an berikut adalah beberapa tipe dari sasis2 a# Ladder Frame Ladder Frame
Ladder frame Ladder frame atau sasis berbentu berbentuk k tangga tangga adalah adalah model model paling paling sederh sederhana ana dan dan palin paling g tua yang yang masi masih h dan banyak banyak digun digunaka akan n pada pada konstruksi konstruksi kendaraan modern. Sasis tipe ini diadaptasi dari kereta kuda yang dapat mengangkut dan menahan berat dari beban, sasis ini terdiri dari dua buah batang rangka inti memanjang sepanjang kendaraan dan dihubung dihubungkan kan dengan bagian bagian yang melintang melintang yaitu crossmember dan reinforcement sebagai sebagai penguat. Pada sasis model ini rangka terpisah dengan bodi sehingga antara sasis dan bodi kendaraan dapat dilepas. $arakter sasis ini adalah dapat mereduksi getaran akibat jalan yang tidak rata, karena adanya bantalan yaitu kerangka tersebut. !ari sisi desain juga lebih sederhana dan bodi kendaraan dapat diubah atau di0ariasi dengan sasis yang sama.
Gambar 2.1. Ladder Frame
b# Backbone Frame
Sasis Sasis dengan dengan konsep konsep dasar dasar menghub menghubungk ungkan an stuktur stuktur depan depan dan belakang kendaraan dengan sebuah rangka inti. 3angka ini yang menopang semua beban kendaraan dan lengan yang menonjol sebagai pemegang bodi. $onstruksi sasis model ini memungkinkan titik pusat berat kendaraan dibuat dib uat lebih rendah.
Gambar 2.2. Backbone Frame
)#
Space Frame
Sasi Sasiss jenis jenis ini unggul unggul dalam dalam segi segi ketah ketahana anan n terhad terhadap ap torsi torsi,, mena menahan han beban, beban, dan keta ketahan hanan an terha terhadap dap impact . !esain ini sering diap diapli lika kasi sika kan n pada pada kend kendar araa aan n komp kompet etis isi, i, dan dan kend kendar araa aan n sport . Berb Berben entu tuk k
sepe sepert rtii
haln halnya ya
jari jaring ng
deng dengan an
pola pola segi segiti tiga ga
untu untuk k
mendistribusikan seluruh beban kearah aksial sehingga beban tidak terkonsentrasi pada satu bagian sasis saja.
Gambar 2.3. Space Frame
,# Monocoque Frame
Sasis atau konstruksi bodi jenis ini menggunakan prinsip kulit telur dimana bodi dan sasis tersusun menjadi satu kesatuan yang utuh sehingga semua beban terbagi merata pada semua bagian kulit, pertautan antara bodi dengan rangka menggunakan las. $endaraan yang menggunakan sasis jenis ini bentuknya dapat menjadi lebih rendah dibanding dengan tipe terpisah, sehingga titik berat kendaraan juga rendah yang menjadikan kendaraan lebih stabil.
Gambar 2.. !onocoque Frame
!ari beberapa jenis sasis yang ada, menurut kami ada ' jenis sasis yang sesuai digunakan untuk konsep mobil hemat energi kelas prototype. $edua jenis sasis tersebut adalah sasis "adder dan sasis monocoque. Sasis
"adder memiliki keunggulan yaitu bentuknya yang sederhana, dengan hanya terdiri dari dua buah batang rangka inti memanjang sepanjang kendaraan dan dihubungkan dengan bagian yang melintang. Sehingga, mudah untuk diaplikasikan pada mobil jenis prototype. Sedangkan sasis monocoque memiliki keunggulan yaitu memiliki massa yang paling ringan daripada jenis sasis yang lain karena sasisnya yang menjadi satu dengan bodi mobil. alaupun pada dasarnya mobil dengan sasis monocoque akan memiliki massa yang lebih ringan daripada dengan mobil dengan sasis "adder , tetapi pada konsep keamanannya, mobil dengan sasis "adder lebih tahan guncangan dan tidak mudah hancur apabila terjadi kecelakaan daripada mobil dengan sasis monocoque. &al ini menjadi pertimbangan lebih dalam memilih jenis sasis apabila ingin mengejar target massa kendaraan yang ringan.
2#
Bo,i
!i dalam mendesain bodi sebuah mobil, diantara aspek yang harus diperhitungkan oleh en#ineer yaitu material dan dra# coefficient . 4da beberapa macam material yang digunakan dalam membuat bodi mobil. !alam pembuatan mobil hemat energi kelas prototype$ ada material yang sering digunakan yang masing5masing memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu carbon fiber dan fiber#"ass. Fiber#"ass atau kaca serat atau serat gelas sederhananya merupakan kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis. Serat ini bisa dipintal dan dicampur dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat. Selain harganya murah, kelebihan material ini adalah mudah dibentuk menggunakan cetakan. "etakannya pun relatif murah dan tidak perlu mesin khusus. %eski begitu, karena terbuat dari kaca, bahan ini lebih mudah patah atau pecah, tingkat presisinya pun ada di ba6ah material lain. Sedangkan carbon fiber atau plastik diperkuat serat karbon adalah material komposit yang diperkuat oleh fiber . Plastik yang biasa digunakan umumnya adalah epo%y, tapi ada juga yang menggunakan po"yester atau &iny"ester . Serat karbon kaku, kuat, tetapi tetap ringan. !alam hal pembuatan pun cukup mudah. $arena karakter itu, bahan ini juga kerap digunakan untuk membuat
konstruksi pesa6at hingga rangka sepeda modern. $elebihan yang dimilikinya berbanding lurus dengan harga. $arena itu pula, mobil atau motor yang dilengkapi dengan material karbon fiber biasanya dibanderol dengan harga di atas rata5rata. !ari kelebihan dan kekurangan kedua bahan fiber#"ass dan carbon fiber tersebut menjadi pertimbangan kami dalam membuat bodi mobil. 4erodinamika adalah salah satu cabang dinamika yang berkenaan dengan kajian pergerakan udara, khususnya ketika udara tersebut berinteraksi dengan benda padat. Syarat untuk mengetahui bagaimana keaerodinamisan suatu benda (dalam hal ini mobil) harus mengetahui dinamika fluida (f"uid dynamics). %embahas dinamika fluida, tidak akan lepas dari dra# coefficient ( C D ), yaitu kuantitas tak berdimensi yang digunakan untuk mengukur hambatan suatu benda di lingkungan cairan, seperti udara atau air. &al ini digunakan dalam persamaan dra# coefficient ( C D ¿ yang lebih rendah mengindikasikan bah6a objek akan memiliki hambatan semakin rendah pula. 'ra# coefficient didefinisikan seperti berikut2
2 F D C D = 2 ρ μ A
$eterangan2 F D 7 dra# force
ρ 7 massa jenis fluida μ 7 kecepatan aliran
A 7 luas
abe" 2.1. 'ra# oefficient Ban#un 'asar S-a.&
C D
Sphere
.89
&alf Sphere
.8'
"one
.:
"ube
.:
4ngle cube
.
/ong "ylinder
.'
Short cylinder
.:
.8
Streamlined Body Streamlined &alf Body
.+
Tabel '.. merupakan hasil penghitungan dra# coefficient dari bentuk5 bentuk dasar. !engan hasil penelitian dra# coefficient tersebut, kami dapat mengadopsi bentuk bodi yang cocok untuk mobil kami.
/#
Si$&m K&m*,i
Sistem kemudi berfungsi mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda. Bila roda kemudi diputar, kolom kemudi meneruskan putaran ke roda gigi kemudi. 3oda gigi atau sering disebut steerin# #ear kemudi ini memperbesar momen putar, sehingga menghasilkan tenaga yang lebih besar untuk
menggerakkan roda depan melalui sambungan5
sambungan kemudi (steerin# "inka#e). 4ntara putaran roda kemudi dengan gerakan membelok dari roda depan memiliki rasio yang ditentukan oleh steering gear kemudi. Semakin besar rasio yang dimiliki, semakin sedikit pula gerakan membelok dari roda depan ketika roda kemudi diputar. &al ini menjadi pertimbangan dalam membuat sistem kemudi yang sesuai untuk digunakan pada mobil hemat energi kelas prototype, mengingat bentuk dari mobil jenis prototype yang memanjang. #
Si$&m T%anmii
Sistem transmisi, dalam otomotif, adalah sistem yang berfungsi untuk mengkon0ersi torsi dan putaran pada induk (mesin) menjadi torsi dan kecepatan putar pada beban roda yang berbeda (penggerak akhir). !alam sistem transmisi, terdapat perhitungan yang diperlukan untuk dapat memaksimalkan karakter efisiensi dari penggerak (motor) sesuai dengan jenis penggerak yang digunakan. #
Ba$&%ai
Baterai (battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat elektronik. Terdapat dua jenis baterai yaitu baterai yang hanya dapat dipakai sekali ( sin#"e use) dan baterai yang dapat di isi ulang (rechar#eab"e). !an pada mobil listrik sendiri biasanya menggunakan dua jenis baterai yaitu baterai "ithium ion dan baterai "ithium po"ymer . a.
Lithium Ion (Li-ion)
Baterai jenis Li*ion merupakan baterai yang paling banyak di gunakan karena baterai jenis ini mudah di ra6at, mampu menampung energi yang lumayan besar dan harga dan biaya produksi nya lebih murah dari pada baterai Li*po.
K&&bi-an Ba$&%ai Li-ion: ) &arga murah dan mudah di dapatkan. ') Pera6atan mudah. ;) Bisa di lepas dengan mudah. 8) Siklus pengisian cukup banyak. umumnya hingga kali
char#e. K&'*%anan ba$&%ai Li-ion: ) Bentuk lebih besar dan tebal untuk kapasitas besar. ') Tidak kuat terhadap suhu panas tinggi, akan menyebabkan baterai ;)
terbakar atau meledak. $etika siklus pengisian semakin sedikit, maka daya tahan nya juga
8)
akan menurun.
b.
Lithium o!"mer (Li-po)
Baterai jenis "i*po merupakan generasi baterai terbaru dari "i*ion. Baterai jenis "i*po biasanya memiliki body tipis karena jenis baterai ini mudah di bentuk dan bobot yang ringan. Baterai jenis ini bersifat "iquid (cair) dan mampu menghantarkan daya lebih cepat sehingga baterai jenis ini proses pengisian nya lebih cepat dari pada baterai "i* ion. K&&bi-an Ba$&%ai Li-o: ) Bobot ringan. ') Bentuk tipis dan fleksibel sehingga dapat di bentuk sesuai ;)
kebutuhan. /ebih tahan lama dari pada "i*ion karena tingkat se"f dischar#e
8)
sangat rendah. /ebih aman karena resiko kebocoran elektrolit sangat rendah.
K&'*%anan Ba$&%ai Li-o: ) &arga mahal. ') Sulit di dapat di pasaran. ;) !aya tampung energi rendah. 8) Pera6atan sulit, karena kebanyakan baterai jenis ini tidak bisa di
lepas sehingga membutuhkan alat atau teknisi khusus untuk membukanya.
Pertimbangan kami, jenis baterai yang lebih baik adalah baterai Lithium*ion$ dikarenakan baterai jenis ini mudah di ra6at, mampu menampung energi yang lumayan besar dan 6aktu penggunaan cukup lama. $ami menggunakan baterai Lithium*ion dengan 8= kapasitas 'm4h sebagai supp"y aksesoris kelistrikan pada mobil. Baterai Lithium*ion dapat diisi kembali oleh muatan listrik (rechar#eab"e) menggunakan charger. 3#
Mo$o% P&n&%a' (#n$ine)
Pada dasarnya motor listrik dibedakan dari jenis sumber tegangan kerja yang digunakan. Berdasarkan sumber tegangan kerjanya motor listrik dapat dibedakan menjadi ' jenis, yaitu motor listrik arus bolak5balik (4") dan motor listrik arus searah (!").
Gambar 2.+. Gambar ,"asifikasi !otor Listrik a#
Mo$o% Li$%i' A%* Boa'4Bai' AC %otor listrik arus bolak5balik adalah jenis motor listrik yang
beroperasi dengan sumber tegangan arus listrik bolak balik (4",
-"ternatin# urrent ). %otor listrik arus bolak5balik 4" ini dapat dibedakan lagi berdasarkan sumber dayanya sebagai berikut2 ) Mo$o% Sin'%on, adalah motor 4" bekerja pada kecepatan tetap pada sistem frekuensi tertentu. %otor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistem, sehingga sering digunakan pada ')
sistem yang menggunakan banyak listrik. Mo$o% In,*'i5 merupakan motor listrik 4" yang bekerja berdasarkan induksi meda magnet antara rotor dan stator. %otor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama sebagai berikut 2 a) Mo$o% In,*'i Sa$* 6a&5 motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, b)
seperti kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian. Mo$o% In,*'i Tia 6a& , !iperkirakan bah6a sekitar 9> motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, be"t con&eyor , jaringan listrik, dan grinder.
b#
Mo$o% Li$%i' A%* S&a%a- DC
%otor listrik arus searah adalah jenis motor listrik yang beroperasi dengan sumber tegangan arus listrik searah (!", 'irect urrent ). %otor listrik arus searah !" ini dapat dibedakan lagi berdasarkan sumber daya sebagai berikut. 1)
Mo$o% DC S*mb&% Daa T&%.ia- ( Separate!" #%cited)5 adalah
jenis motor !" yang sumber arus medan disuplai dari sumber ')
terpisah ( separate"y e%cited ). Mo$o% DC S*mb&% Daa S&n,i%i ( Se!& #%cited !5 adalah jenis motor !" yang sumber arus medan disupply dari sumber yang sama dengan kumparan motor listrik ( se"f e%cited ) . %otor !" sumber daya sendiri ( se"f e%cited) ini dibedakan lagi menjadi ; jenis berdasarkan konfigurasi supply medan dengan kumparan motornya yaitu %otor !" shunt 5 %otor !" Seri, %otor !" $ompon.
)#
Mo$o% BLDC
%otor B/!" adalah sebuah mesin listrik yang berputar tanpa sikat, dimana stator merupakan belitan stator tiga fasa seperti motor induksi, dan rotor terdapat magnet permanen dipermukaannya. !alam hal ini, motor B/!" setara dengan motor !" dengan komutator terbalik, di mana magnet berputar sedangkan konduktor tetap diam. !alam komutator motor !", polaritas ini diubah oleh komutator dan sikat. #amun, dalam brushless motor !", pembalikan polaritas dilakukan oleh transistor s6itching untuk mensinkronkan dengan posisi rotor. %otor B/!" ini memiliki efisiensi yang tinggi dibandingkan jenis motor lain, suaranya halus, ukuran kompak, keandalan yang tinggi dan pera6atan yang mudah. !ari pertimbangan ketiga jenis motor listrik yang ada, pemilihan jenis motor yang kami rasa baik adalah jenis motor B/!". %otor B/!" tidak memiliki slip sehingga putarannya lebih halus, sehingga eifsiensi motor yang dihasilkan juga lebih besar daripada jenis motor yang lain. 7#
PID Contro!!er
PI!
(roportiona"/0nte#ra"/'eri&ati&e
contro""er)
merupakan
kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut. Pengontrol PI! adalah pengontrol kon0ensional yang banyak dipakai dalam dunia industri. Pengontrol PI! akan memberikan aksi kepada kontrol berdasarkan besar error yang diperoleh. $ontrol akan menjadi aktuator yang mengatur sesuatu dalam proses industri hingga mencapai le0el yang diinginkan yang disebut dengan set point . rror adalah perbedaan dari set point dengan le0el aktual.
arameter
$ p $ i $ d
'ise time
ershoot
Sett!in$ time
'ecreas 0ncrease e 'ecreas 0ncrease e !inor 'ecrease han#e
Sma"" han#e 0ncrease 'ecreas e
Stead" state error 'ecrease
Stabi!it"
'e#rade
"iminat 'e#rade e o effect 0mpro&e if in theory ,d sma""
abe" 2.2. erbedaan espon !asin#*masin# arameter $ 0$ dan '.
$ontrol PI! yang digunakan sebagai pengontrolan kecepatan motor berfungsi untuk mencari tingkat kestabilan terbaik. $eluaran dari kontrol PI! akan digunakan sebagai pengatur kecepatan motor. "ara yang paling baik untuk mencari nilai parameter5parameter PI! yang cocok adalah melalui pemodelan matematika dari sistem yang akan dikontrol, parameter5 parameter tersebut dapat dihitung untuk mendapatkan respon yang diinginkan. Tapi sering kali deskripsi yang detail secara matematis dari sebuah sistem kadang tidak tersedia, untuk itu tunnin# dilakukan dengan cara eksperimen dengan banyak data hingga ditemukan nilai respon yang cocok. Pengetahuan yang baik terhadap komponen5komponen yang bekerja pada sistem dan mengetahui cara5cara kendali lain adalah sebuah dasar yang baik. Beberapa proses terkadang mengharuskan tidak adanya o&ershoot dalam proses kendali terhadap set point . Secara umum, yang paling penting adalah kestabilan. Sebuah proses diharuskan tidak berosilasi untuk semua kondisi. Selanjutnya, harus dapat tercapai dalam jangka 6aktu tertentu. dengan demikian akan diperoleh putaran motor yang memiliki respon cepat mencapai steady state tanpa o&ershoot.
B#
P&%an)anan Bo,i
Tim "&4P#S5Proto menggunakan bahan fiber#"ass. !imana fiber#"ass sendiri memiliki massa yang ringan, mudah dibentuk, kuat, kaku dan harga murah. Pembuatan bodi mobil hanya menggunakan satu lapis resin, guna mengurangi berat total pada mobil.
D&ain Bo,i
Gambar 2.12. 'esain !obi" 3 'imensi
Gambar 2.13. 'esain !obi" ampak Sampin# den#an abun# -, di ba4ah Stir
Gambar 2.1. 'esain !obi" ampak 'epan den#an 'ua ,aca Spion
Gambar. %%%
2#
Ran)anan P%o& P&mb*a$an
Bahan utama yang digunakan dalam membuat bodi mobil kami adalah fiber#"ass.
%embuat cetakan dengan gabus. %elapisi cetakan dengan 6a?, agar campuran resin tidak melekat pada
c.
cetakan. Setelah cetakan
dari
resin
jadi,
dilakukan
pendempulan
dan
pengamplasan agar didapatkan kontur cetakan yang halus d. %embuat mo"din# (cetakan negatif) dengan metode yang sama, akan e.
tetapi lapisan mat diperbanyak. %embuat bodi dari mo"din# yang telah jadi dengan lapisan secukupnya (ringan,
kuat).
$emudian
setelah
bodi
jadi
lakukan
proses
pendempulan kembali dan pengamplasan agar bodi yang dihasilkan permukaan bodi yang halus sehingga lairan udara yang mele6ati tidak f. g. h.
/#
terganggu. Pemotongan bodi menjadi beberapa bagian 4las, tutup, kaca. $aca dibuat dari bahan mika.
Anaia A&%o,inami'a
Berdasarkan teori yang sudah kami jelaskan di B4B II mengenai data dra# coefficient dari bentuk5bentuk dasar benda dan material apa saja yang dapat digunakan. !engan penjelasan di B4B II tersebut didapatkan bah6a material carbon fiber memiliki karakter yang kami inginkan, diantara alasannya yaitu beratnya ringan dan mudah dibentuk. #amun dengan segala pertimbangan, tim kami memutuskan untuk menggunakan material fiber#"ass. Salah satu alasan terbesar kami adalah harganya yang dapat dijangkau dibandingkan dengan material carbon fiber . $emudian mengenai bentuk bodi mobil, para mekanik kami sudah memiliki gambaran sebuah mobil yang memiliki dra# coefficient rendah sehingga memiliki dra# force dan dra# "ift rendah pula. !engan begitu mobil kami akan mampu meluncur dengan kecepatan maksimum dengan stabil. @leh karena itu, untuk
mendapatkan bodi mobil yang seperti itu, di0isi mekanik tim "hapens Proto sangat menghindari desain bodi yang memiliki permukaan datar karena itu akan terhambat oleh aliran fluida yang akan menyebabkan mobil tidak stabil. Aambar '.:. merupakan desain mobil kami2
Gambar 2.1+. 'esain !obi" hapens roto $ami menggunakan soft4are -S5S 1+.6 untuk menunjang dalam menganalisa f"uid dynamic
dari mobil. Aambar '.*.
merupakan
penampakan dari contours of static pressure dari desain bodi mobil kami2
Gambar 2.17. ontours 8f Static ressure Pada gambar '.*. kami melakukan iterasi sebanyak ': kali dan "e&e" data yang ditampilkan sebanyak ', sehingga didapatkan data seperti gambar di atas. Sebelum menjelaskan data pada gambar '.*., kami ingin
menjelaskan sedikit mengenai static pressure. adi static pressure adalah tekanan yang terjadi pada bagian5bagian bodi mobil dalam keadaan diam. !ari gambar '.*. juga terlihat bah6a tekanan yang didapatkan mobil dari fluida yaitu antara 58.*eC' Pa sampai 8.;eC Pa. Selanjutnya gambar dari contours of dynamic pressure, yaitu tekanan yang didapatkan mobil dalam keadaan tidak diam mengacu pada gambar '.9.
Gambar 2.19. ontours 8f 'ynamic ressure !ari gambar '.9., terlihat bah6a tekanan terbesar yang didapatkan mobil dari fluida ketika berjalan yaitu ujung mobil, ditandai dengan 6arna merah. Tekananya sekitar 8.8eC' Pa. !rag "oefficient 2 .:'
!engan hasil analisa di atas, kami optimis bah6a mobil kami memiliki desain yang aerodinamis. &al itu akan berpengaruh pada kinerja mesin sehingga konsumsi energi dapat diminimalisasi atau energi dapat dihemat. &al tersebut akan menjadikan mobil lebih irit dan lebih efisien. !engan dra# coefficient yang rendah artinya ketika mobil melaju, gaya gesekan yang disebabkan oleh udara tidak akan berpengaruh besar terhadap laju mobil.
C# P&%an)anan Sai5 P&mii-an Ba-an ,an Anaia
enis sasis yang akan digunakan oleh tim "hapens Proto pada mobil ini yaitu chassis ladder yang menggunakan bahan dasar aluminium hollo6 ':,8?9:,*?*mm dengan ketebalan mm. 4luminium ini dipilih karena struktur yang kuat serta massa yang ringan. Bentuk persegi panjang hollo6 pada aluminium sangat membantu sebagai rangka utama untuk menopang seluruh beban pada mobil, serta tekn ik las yang digunakan adalah las aluminium. 1#
D&ain Sai
Secara umum, desain sasis mobil tim "hapens Proto ditunjukkan pada gambar '.
Gambar 3.1. 'esain chassis
Gambar 2.1: Sasis !obi"
!I%#SI S4SIS #o. . '. ;
2#
!imensi Sasis Panjang Sasis Total /ebar Sasis Total Tinggi Sasis Total
P&%-i$*nan D&ain ,an Ran)anan P%o& P&mb*a$an
Bahan sasis yang digunakan yaitu aluminium ho""o4 karena aluminium memiliki densitas yang lebih rendah dibandingkan logam lainnya. Berdasarkan persamaan berikut 2 m V m= ρ . V $eterangan2 m 7 massa (kg) = 7 0olume (m;) D 7 massa jenis (kg-m;) ρ=
!esain mobil tim "hapens Proto menggunakan aluminium tipe ho""o4 ukuran ':,8?9:,*?*mm dengan ketebalan mm. %assa jenis aluminium sebesar '9 kg-m; maka &o"ume digunakan berdasarkan persamaan 8 didapatkan2 V = Luas alas x tinggi Luas alas= 0,1992 x 10 −3 m 2 V =1,195 x 10 −3 m 3 !engan persamaan : maka massa mobil adalah2 m=2700 kg / m 3 x 1,195. 10−3 m 3 m≈ 3,5 kg
Pada proses pengelasan dalam menggabungkan beberapa komponen sasis menjadi satu menggunakan las diral khusus aluminium.
/#
Anaia T&'anan
Pengujian sasis ini dilakukan untuk mengetahui tekanan maksimum yang dapat diterima oleh sasis. Pengujian berupa simulasi stress ana"ysis pada soft4are -utodesk 0n&entor , didapatkan hasil sebagai berikut2
Aambar '.+. 'isp"acement -na"ysis
Aambar '.'. Safety Factor -na"ysis !ari hasil data tersebut di atas menunjukkan bah6a ketika sasis dibebani dengan masa kg, yang terjadi adalah sasis mengalami perpindahan maksimal yaitu ,: mm (ditunjukan pada gambar '.+.) pada titik tumpuan beban dari pengemudi. &al tersebut merupakan keadaan normal dari sasis mengingat safety factor dari analisa tersebut menunjukan 6arna biru yang berarti aman (ditunjukan pada gambar '.'.).
D# Ran)anan Si$&m K&m*,i
Sistem kemudi menggunakan sistem steerin# basic (seperti pada mobil gokart dan 4T=), dengan perbandingan gerak roda dan kemudi adalah 2 dengan sudut *+.; ditunjukkan pada gambar '.'. dengan besar radius belok kendaraan kurang dari *m.
Gambar 2.21. 'esain sudut kemudi mobi" (7;.3 o )
3oda kemudi ( steerin# 4hee" ) yang digunakan memiliki diameter ':cm. Terdapat ; roda, yaitu roda depan sebanyak ' roda pada satu poros sebagai pengendali dan roda belakang sebanyak roda sebagai penggerak-pendorong.
E#
Ran)anan Si$&m P&n&%&man
Pada mobil kami, sistem pengereman depan dan belakang dilakukan secara mekanik menggunakan rem cakram yang terpasang pada setiap roda. 3oda depan dikendalikan secara bersamaan oleh buah kendali rem berupa pedal injak yang diposisikan di ba6ah kaki pengemudi. 3oda belakang dikendalikan oleh kendali rem berupa rem tuas yang diposisikan disamping pengemudi. 1#
D&ain Si$&m P&n&%&man !esain sistem pengereman pada mobil kami ditunjukkan pada gambar
'.''.
Gambar 2.22. Brakin# System 2#
P&%-i$*nan D&ain ,an Ran)anan P%o& P&mb*a$an
Sistem produksi rem yang kita gunakan sangat sederhana. terdapat lima pangkon untuk mendukung sistem rem pada mobil. Pada sistem rem bagian depan tepatnya pada penempatan kaliper rem, dihubungkan pangkon kaliper dengan menggunankan baut dan mur pada pangkon roda yang sudah terhubung dengan chassis. /alu untuk peletakan rem belakang, terdapat pangkon yang menempel pada chassis bagian depan. Pangkon yang nantinya akan dipasangkan pada rem depan dibuat seperti sistem rem pada mobil umumnya, dimana pada saat mengerem tidak menggunakan tangan akan tetapi menggunakan kaki, tujuannya adalah agar tangan pengendara tidak terlalu disibukan oleh sistem pengereman pada mobil nantinya. Pada sistem rem belakang mobil terhubung pangkon kaliper dengan pangkon roda menggunakan mur dan baut. $emudian dibuat pangkon yang menempel di samping kiri bagian dari chassis untuk penyokong dari sistem rem bagian belakang. Pangkon ini didesain sesuai dengan kenyamanan dri0er dari tim kami. /alu untuk kabel dari rem depan dan belakang, diikat pada chassis dengan kabel ties sehingga terlihat lebih rapih dan tidak memakan tempat. a.
Pangkon
Gambar. %%%
Gambar. %%% b.
Pangkon
G ambar. %%%
c.
Pangkon
Gambar. %%% d.
Pangkon
Gambar. %%% 6#
Ran)anan #n$ine a$a* Mo$o% P&n&%a'
enis mobil yang kami buat adalah untuk kelas prototype listrik, sehingga engine yang kami gunakan menggunakan motor listrik. $ami menggunakan motor berjenis B/!", karena motor jenis ini memiliki efisiensitas yang paling tinggi dibanding jenis motor lain.
1#
D&ain Si$&m Enin&
Pada rancangan sistem engine terdapat empat bagian penting, yaitu motor B/!", contro""er motor , thrott"e dan baterai. Spesifikasi perbagian tersebut ditunjukkan pada gambar '.';.
Baterai
Gambar 2.23. B"ok 'ia#ram ancan#an en##erak
Controller
Inverter
Motor BLDC
Baterai !" 8 0olt akan mensuplai ' elemen yaitu elemen control dan elemen in0erter untuk mensuplai motor B/!" ;: .
yang
kemudian digunakan untuk mensuplai daya ke motor B/!".
Mo$o% BLDC (P&n&%a'!
Pada motor B/!" juga di dibutuhkan sebuah kontrol motor, dimana
untuk kontrol motor kami meriset dan merancang sendiri
sehingga efisiensi
motor
B/!" yang digunakan
dapat
kami
tingkatkan.
;) hasa (biru) adalah kabel fasa " pada motor, kabel yg besar. 8)
kabel yang kecil. = (merah) adalah sebagai po4er ha"" censor. Ground (hitam) adalah sebagai #round ha"" censor.
Gambar 2.2. ,onstruksi motor BL'
b.
Contro!!er Motor
ontro""er motor yang kami gunakan adalah sebuah kontroler yang kami rancang sendiri (handmade), bukan sebuah produk pabrikan. $ontroler tersebut memiliki kemampuan akses penuh terhadap fungsi dan putaran terhadap motor yang telah disesuaikan dengan kebutuhan. !i dalam kontroler tersebut terdapat rangkaian in0erter tiga fasa yang berguna mengubah sumber tegangan !" menjadi tegangan 4" tiga fasa untuk mengatur motor B/!" dan juga sebagai kontrol kecepatan motor dengan picu dari thrott"e berupa sinyal P%. 'e&ice ini memiliki beberapa input dan juga output , yaitu 2 1) 8utput ke motor, yaitu hasa 4, B, ". ') 0nput dari motor $ yaitu
:) 0nput po4er dan A#! - 3T# ' sebagai sumber daya sistem kontroler . $ontroler ini memiliki pengaman fuse yang berguna bila terjadi short circuit , rangkaian re&erse bias dan error detection bila terjadi masalah pada sistem yang ditampilkan dalam bentuk sandi dengan kedipan /! merah. $eseluruhan sistem telah disimulasikan pada soft4are S0! dan berjalan seperti yang diharapkan. )#
Ba$&%ai Sumber energi yang didesain pada mobil nantinya menggunakan
baterai Lithium 0on 8 =olt ' 4h.
4lasan menggunakan baterai
Lithium 0on karena lebih ringan dan memiliki kapasitas yang besar.
d.
*utomatic +hrott!e -utomatic hrott"e berguna sebagai pengatur kecepatan motor
dengan otomatis yang nantinya akan digunakan sebagai kalibrasi kontrol 0' (roportiona" 0nte#ra" 'eri&ati&e).
Gambar 2.2+. an#kaian sistem kontro" 0' $ontrol 0' adalah sebuah algoritma kontrol untuk mencari tingkat kestabilan terbaik. $eluaran dari kontrol 0' akan digunakan sebagai pengatur kecepatan motor, dengan demikian akan diperoleh putaran motor yang memiliki respon cepat mencapai steady state tanpa o&ershoot . 2#
P&%-i$*nan D&ain ,an Ran)anan P%o& P&mb*a$an
Pada pemilihan jenis motor penggerak, kami perlu mengetahui terlebih dahulu
kapasitas
motor
penggerak
berdasarkan
kebutuhan
mobil.
$ebutuhan kapasitas motor penggerak tersebut dapat ditentukan sebagai berikut2 F =m x g x h ¿ ( 37 + 60 ) x 9,807 x 0,07
¿ 66,59 N Tl = ¿
FxD 2 x η x i
66,59 x 0,4 2 x 0,8 x 2
¿ 8,32 Nm
V = ¿
L t
9,6 0,5
¿ 5,3
m s
K roda= π x D ¿ 3,14 x 0,4 ¿ 1,256 m
V ω= K
¿
5,3 1,256
¿ 253,2 rm
¿ 26,52 rad / s
T =! x
dω + Tl dt
¿ 0,03 x
26,52 −0
¿ 8,5 Nm
5 −0
+ 8,32
"=T x ω ¿ 8,5 x 26,52
¿ 225,42 #att
"motor =1,5 x 225,42 ¿ 338,13 #att ¿ 350 #att
$emudian diperlukan juga untuk mengetahui kapasitas minimum baterai yang dibutuhkan untuk dapat menyuplai motor yang kita gunakan. Berdasarkan daya motor, kapasitas baterai dapat dicari sebagai berikut2 Kaasitas $at%rai= ¿
350 48
"motor V motor
x t x 1,5
x 0,5 x 1,5
¿ 5,47 Ah ¿ 6 Ah
G# Ran)anan Si$&m T%anmii T&naa
3ancangan sistem transmisi mempunyai fungsi menghubungkan motor dengan roda menggunakan sistem perbandingan rasio #ear . Sistem transmisi yang digunakan pada mobil adalah sistem transmisi #ear banding menggunakan bahan baja. Aear yang digunakan bertipe fi%ed . 4kan tetapi perbandingan rasio #ear antara motor dan roda telah diperhitungkan sesuai kebutuhan sehingga mampu berakselerasi hingga kecepatan yang sesuai pada regulasi $%& '9. !ari perbandingan #ear yang telah diperhitungkan, maka kita dapat menentukan 3pm dan Torsi yang dibutuhkan oleh mobil dan dapat menghemat energi sehingga penggunaan energi akan lebih efisien.
3@!4 %@T@3 G- Gambar 2.27. B"ok 'ia#ram Sistem ransmisi 1#
D&ain Si$&m T%anmii
A4%B43 SIST% T34#S%ISIE
2#
P&%-i$*nan D&ain ,an Ran)anan P%o& P&mb*a$an
diameter roda sebesar 8 cm.
n=
35 x 1000 x 60 3,14 x 0,4 x 3600
n= 464,43 rm
%aka perbandingan yang dibutuhkan yaitu2 n1 n2 $eterangan2 n 7 rpm input dari motor (8 rpm) n' 7 rpm output yang diharapkan (8*8,8; rpm) !idapatkan rasio #ear yang dibutuhkan yaitu 2 '
H# Ran)anan Sa8&$
Pada suatu perencanaan pembuatan kendaraan, rancangan safety merupakan hal yang 6ajib dimiliki oleh setiap kendaraan. &al ini dikhususkan agar pengendara dapat lebih tenang saat berkendara dan juga menjaga keselamatan pengguna dan mobil tersebut sendiri . Pada mobil ini terdapat beberapa bagian perancangan safety, antara lain2 1#
Si$&m K&amanan K&i$%i'an (E&)$%i)a Sa8&$ S$&m9ESS!
SS sangat penting pada suatu rancangan mobil listrik karena berkaitan dengan timbul bunga api jika sampai terjadi kegagalan dalam hal kelistrikan. Pada bagian ini SS yang diterapkan pada mobil yaitu pembatas arus (fuse) yang dirangkai seri dengan dua tombol darurat (emergency) untuk memutus aliran listrik pada semua sistem pada mobil agar dapat dijangkau oleh pengemudi (didalam mobil) serta kru (diluar mobil). Posisi penempatan SS didalam mobil lebih tepat disamping pengemudi dan SS di luar mobil dibagian kiri agar dapat dijangkau oleh kru yang ditandai dengan garis panah merah (background putih) pada bodi luar kendaraan. Sistem dapat mematikan engine- motor dan memutuskan aliran daya dari baterai.
Gambar. %%%
Gambar. %%%
2#
Si$&m Sa8&$ M&'ani'
Sistem safety pada mekanik juga salah aspek penting dalam hal keselamatan didalam mobil .karena pada mekanik erat kaitannya dengan pengemudi secara langsung, Pada bagian ini terdapat beberapa sistem safety yang kami terapkan, diantaranya2 a.
S&'a$ &nin&, sistem ini berfungsi sebagai memisah antara ruang
kemudi dengan ruang engine. Pemisah ini terbuat dari bahan tahan api agar saat ada percikan bunga api tidak akan langsung terkena ke pengemudi sehingga pengemudi dapat mempunyai 6aktu untuk keluar dari mobil. b.
Ro ba%, sistem ini difungsikan untuk melindungi pengemudi pada
saaat terjadi kecelakaan dan mobil terbalik .karena disangga oleh rollbar yang kuat keselamatan pengemudipun terjamin. c.
S&a$ b&$, sistem ini difungsikan dibuat dengan lima titik pengamanan
dan memiliki Titik penopang untuk crotch strap di ba6ah tubuh dan crotch strap atas pada sudut sekitar G di ba6ah puncak bahu pengemudi. Sehingga pengemudi akan mendapati posisi yang tetap seperti semula pada saat terjadi kecelakaan. Sit belt ini mampu menahan beban lebih dari 9 # beban gaya. d.
D%i:&% ;iibii$ ;i&<, jarak pandang pengemudi adalah suatu aspek
yang sangat penting karena jika jarak pandang pengemudi cukup resiko kecelakaan dapat diminimalisir, mobil ini didesain sedemikian rupa sehingga pengemudi akan mendapatkan jarak pandang sejauh H dari kiri hingga ke kanan sehinngga dirasa cukup luas dan aman bagi pengendara. %obil ini juga dilengkapi dengan kaca spion berukuran : ? : mm agar dapat melihat objek yang ada di belakang. e.
Aa$ .&ma,am '&ba'a%an (APK! , pengadaan alat pemadam
kebakaran didalam mobil juga harus dilakukan (tipe 4B" atau B") yang mempunyai kapasitas kg dalam kondisi terisi penuh dan mempunyai label 0alidasi. sebagai tindakan pre0enti0e saat terjadi suatu kebakaran diruang mesin. apk
diletakkan di dalam ruang
kemudi. Sehingga dapat digunakan pengemudi untuk memadamkan api jika terjadi kebakaran saat race berlangsung. f.
Si$&m T%anmii, sistem safety pada transmisi juga adalah salah satu
yang kami fasilitasi pada kendaraan yang satu ini. Pada bagian ini sistem safety yang kami terapkan yaitu penutup bagian transmisi mobil hal ini difungsikan agar jika suatu ketika rantai yang menyambungkan transmisi ini putus tidak membahayakan pengemudi yang ada didalam mobil dan juga pemutus arus pada bagian kontroler motor-engine jika terjadi beban lebih dan atau suhu engine yang melebihi batas kerja engine tersebut .
/#
P&%aa$an P&n*n+an
%erupakan peralatan dan material yang disediakan dan dipakai tim saat perlombaan2 a.
Sarung tangan dari kulit atau kan0as untuk saat pengerjaan yang juga bersifat tahan bahan kimia untuk memegang bahan bakar dan pelumas.
b.
$acamata keselamatan untuk semua anggota tim. dengan model sekali pakai.
c.
4lat perlindungan pendengaran bagi semua anggota tim.
d.
Plester lakban bisa dipakai untuk mengamankan tali atau kabel tergeletak di lantai pit.
e.
Penyangga kendaraan atau lift stand untuk pengaturan (tuning) dan perbaikan kendaraan.
f.
Sebuah tas pengisian baterai yang dirancang khusus untuk mencegah penyebaran api jika terjadi ledakan atau kebakaran baterai /ithium saat pengisian daya baterai.
BAB III RENCANA PENGU=IAN KENDARAAN DAN STRATEGI PENGENDARAAN
A# R&n)ana P&n*+ian K&n,a%aan
!alam hasil mobil yang sudah didesain, dirancang dan dibangun, kami akan melakukan pengujian masing5masing part itu sendiri sebelum diintegrasikan dengan part lainnya. Beberapa part yang diuji terlebih dahulu adalah sebagai berikut2 1# P&n*+ian M&'ani' Pengujian mekanik pada mobil meliputi2 a.
Chassis, pengujian pada chassis secara manual yakni dengan cara
chassis dikendarai pengemudi dengan berat * kg kemudian dijalankan dengan kecepatan ': km-jam di jalan aspal rata maupun yang tidak rata. b. Brakin$ s"stem $ pengujian ini dilakukan ; tahap. Pertama, pada mobil yang
roda tidak menyentuh tanah sebagai pengujian kampas rem
dengan disc brake tidak bergesekan. $edua, mobil dengan beban penuh di jalankan dengan kecepatan penuh kemudian rem di injak secara penuh dan mobil harus berhenti dengan jarak kurang dari ; meter. Selanjutnya pengujian pengereman dibidang miring, dengan c.
sudut kemiringan :H. Steerin$ , pengujian ini dilakukan secara langsung yaitu mobil akan diuji mele6ati rintangan >i#*>a# dengan jarak antar tiang pembatas sejauh ; meter. Pengujian yang kedua yaitu mobil akan diuji radius
putarnya hingga mampu berputar dengan radius kurang dari * meter. d. Bod" $ pengujian body ini langsung dilakukan di lab manufaktur P#S. 2#
P&n*+ian E&'$%i' Pengujian elektrik pada mobil meliputi2
a.
Contro! Motor BL,C $ pengujian kontrol motor yang kami buat
dengan cara menjalankan mobil yang kecepatannya dapat diatur dengan menggunakan thrott"e yang nantinya akan di gunakan sebagai tunnin# kontrol PI! yang output nya akan digunakan sebagai pengatur kecepatan motor. !engan demikian akan diperoleh putaran motor yang
memiliki respon cepat tanpa o&ershoot dan stabil di titik steady state. Pengujian dilakukan di halaman kampus P#S dengan menjalan mobil dari posisi startin# hingga kecepetan penuh. b. Batter" Monitorin$ S"stem $ sebelum melakukan pengujian alat ini akan dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan kalibrator dengan kepresisian tinggi. Setelah terkalibrasi alat ini akan di uji secara langsung untuk mengukur penggunaan baterai yang digunakan oleh motor. Pengujian dilakukan dengan cara baterai dalam kondisi kapasitas
penuh
yang
kemudian
menjalankan mobil. &asil
digunakan
digunakan
untuk
dari pengukuran tersebut akan di
bandingkan dengan alat ukur pabrikan yang telah tersedia di laboratorium elektronika dasar kampus P#S. /#
T%anmii Pengujian pada transmisi ini langsung difokuskan pada motor dan
sistem transmisi. %engatur perbandingan #ear yang terpasang pada poros motor dengan gear yang terpasang pada roda belakang. !engan perbandingan rasio #ear yang sesuai strategi dapat meghasilkan kecepatan mobil dan torsi yang pas agar mendapatkan hasil yang efisien daya. Pengujian ini dilakukan dengan mengambil sample mobil yang dijalankan dengan jarak dan 6aktu yang sudah ditentukan agar dapat mencapai finish. $emudian melihat hasil daya yang digunakan dan menghitung dengan rumus efisiensi.
B#
S$%a$&i P&n&n,a%aan
Seperti yang diketahui salah satu potensi pemborosan energi kendaraan ialah cara mengemudikan kendaraan yang kurang baik. %aka dari itu sebagai pengemudi harus memiliki strategi dalam berkendara. 4dapun strategi berkendara yang akan dilakukan pengendara yaitu . %enjaga jarak dengan pengendara lain 4kan terjadi penghematan apabila menjaga jarak dari kendaraan di depan, karena jika harus mengerem mendadak kemudian menarik gas lagi
untuk mengembalikan kendaraan ke kecepatan semula akan jauh memboroskan energi kendaraan. '. %enambah kecepatan dengan bertahap ika dilakukan pemutaran gas secara bertahap akan mengurangi konsumsi energi kendaraan karena untuk mengurangi lonjakan arus mula5 mula. ;. %enggunakan kecepatan tertentu dan konstan "ara paling mudah dan efektif untuk meningkatkan efisiensi kendaraan ialah dengan mempertahankan laju kendaraan dalam batas kecepatan yang ditentukan. fisiensi kendaraan akan menurun drastis seiring dengan penambahan kecepatan kendaraan. 8. Penggunaan gigi yang tepat %engemudikan kendaraan dengan gigi rendah secara terus5menerus atau dengan gigi tinggi saat melintasi akan memboroskan konsumsi energi kendaraan. :. %engatur pola belok kendaraan Pada prinsipnya hampir sama dengan menjaga jarak dengan pengendara
lain
yaitu
mengurangi
proses
pengereman
dengan
meperkirakan pengurangan kecepatan dengan melepas gas dari kejauhan tertentu sebelum belokan. Selain itu ketika berbelok diusahakan menghindari cara berbelok tajam karena berbelok dengan tajam akan banyak terjadi gesekan yang tidak diinginkan antara roda kendaraan dengan jalan.
BAB I; RANCANGAN PROSES DAN MANAGEMEN PRODUKSI
A# Ran)anan P%o& P%o,*'i
START
TEAM BUILDING & CONCEPT MAKING
PROPOSAL ARRANGEMENT FUNDRAISING AND RESEARCH FUNDRAISING AND RESEARCH FUNDRAISING AND RESEARCH
BODY, CHASSIS, CONTROL SYSTEM, AND TRANSMISSION DESIGNING
FABRICATION AND ASSEMBLY PROCESS
RUNNING TEST AND EALUATION
FINISHING
END
Gambar .1. 'ia#ram a"ir rancan#an proses produksi
!alam sebuah produksi dibutuhkan suatu perencaan proses produksi yang baik. Pada gambar 8., dijelaskan diagram alir rancangan proses produksi yang akan tim "hapens Proto lakukan. 3ancangan proses produksi tersebut terdiri atas tahapan dan jad6al rencana dalam pembuatan mobil, agar mobil dapat diselesaikan dalam 6aktu yang cepat dan efisien, tahapan5tahapan tersebut antara lain2 1. +eam Bui!din$ and Concept Makin$
Pembentukan suatu tim yang solid adalah aspek yang sangat diperlukan dalam membuat suatu mobil . Pada tahap ini, dilakukan seleksi ketat dari berbagai usulan yang masuk untuk dipilih ide terbaik yang sesuai dengan kebutuhan tim
yang akan digunakan dalam tahap selanjutnya.
Seleksi juga dilakukan untuk mendapatkan personil yang memiliki kualifikasi dan kompetensi yang dibutuhkan, selanjutnya kemudian dibentuk sebuah tim yang didelegasikan dalam lomba $ontes %obil &emat nergi ($%&) '9. .
roposa! *rran$ement
Pembuatan proposal yang mencangkup Segala hal mengenai latar belakang pro?ect , tujuan pro?ect , konsep detail pro?ect , time"ine pro?ect , riset dan analisa dana yang dibutuhkan untuk menyelenggarakan pro?ect ini. yang sekaligus menjadi dokumentasi dan laporan terhadap pihak sponsor dan kampus (P#S). .
Fundraisin$ and 'esearch
Auna mendukung terlaksananya pro?ect ini maka peran dari kampus dan pihak s6asta sangat diperlukan khususnya dalam penyediaan dana yang akan digunakan untuk proses riset, pengembangan, fabrikasi, uji coba, sampai pendelegasian dalam $ontes %obil &emat nergi ($%&) '9. ini. $arena tahap ini menjadi sangat 0ital bagi keberlangsungan pro?ect , maka tim akan berusaha maksimal untuk menjaring pihak 5 pihak sponsor yang mampu menyokong ter6ujudnya riset mobil yang berkualitas. /.
Bod"0 Chassis0 Contro! S"stem and +ransmission ,esi$nin$
!esain adalah part paling penting dalam suatu riset tanpa mendesain mobil tidak akan pernah terbentuk. Pada tahap ini dilakukan proses desain menyeluruh, seperti analisis pembebanan dan aerodinamis pada bodi, chassis, dan sistem kontrol dengan bantuan soft4are -utodesk 0n&entor dan -nsys! . Sedangkan untuk bagian kontrol dan transmisi daya mobil akan dirancang modification p"annin# dari komponen aftermarket yang telah ada
di pasaran dan kemudian proses pembuatan board di P"B untuk di0isi elektrik. .
Fabrication and *ssemb!" rocess
Setelah direalisasikan didalam gambar teknik tahapan selanjutnya dalam pembuatan mobil ini adalah proses fabrikasi di dalam labotarium kampus Politeknik lektronika #egeri Surabaya yang telah dilengkapi dengan teknologi yang mumpuni sehingga menghasilkan kualitas mobil yang baik. 2.
'unnin$ +est and #a!uation
Tahapan untuk runnin# test setelah keseluruhan bodi mobil hingga sistem kontrol sudah terintegrasi dan telah siap untuk dijalalankan, maka dilakukan runnin# test yang bertujuan untuk melihat hasil performa mobil yang telah didesain. Sebelum perlombaan akan dilakukan gladi bersih dalam hal simulasi runnin# test untuk mengetahui kondisi lomba. Berdasarkan hasil dari runnin# test dapat die0aluasi apa saja kekurangan yang harus diperbaiki, sehingga performa mobil dapat ditingkatkan sebelum perlombaan dimulai. 3.
Finishin$
Tahapan terakhirnya adalah finishin# yaitu mempersiapkan segala apa yang akan diba6a ke lomba $ontes %obil &emat nergi ($%&) '9. Jaitu seperti dokumen, keperluan tim pada saat lomba meliputi 4P$, helm, masker, ear p"u# , dan baju race.
B#
Mana+&m&n P%o,*'i
Setelah konsep perencanaan proses produksi telah dibuat, kemudian dibentuklah suatu struktur organisasi tim untuk membagi tugas dan tanggung ja6ab masing5masing indi0idu dalam tim ini. Struktur organisasi tim tersebut akan ditunjukkan pada gambar 8.'.
A#34/ %4#4A3
"@#S
#@# T"&#I"4/ T4%
T"&#I"4/ T4%
%"&4#I"4/ #AI#3
/"T3I"4/ #AI#3
P3@P
Gambar .2. Struktur or#anisasi tim
1.
4enera! Mana$er (4M)
Genera" mana#er merupakan pucuk pimpinan yang akan mengatur dan menga6asi kinerja dari setiap anggota tim serta ikut ambil bagian dalam sisi teknis maupun non5teknis. .
+echnica! +eam (++)
Secara umum, technica" team bertanggung ja6ab dalam hal riset, perancangan, fabrikasi sampai tahap penyelesaian. echnica" team dipecah menjadi beberapa bagian yang secara spesifik untuk menangani satu bidang yaitu2 a.
Mechanica! #n$ineer !echanica" en#ineer bertanggung ja6ab dalam perencanaan,
perancangan, dan pembuatan mekanika mobil, meliputi desain dan manufaktur chassis, body, system kemudi dan sistem pengereman b.
mekanik yang sesuai dengan metode5metode teknis yang ada. #!ectrica! #n$ineer "ectrica" en#ineer bertanggung ja6ab dalam perencanaan, perancangan, dan pembuatan sistem elektrik pada mobil, meliputi pengkabelan aksesoris elektrik seperti klakson, lampu, alat ukur kecepatan, monitoring daya. !an pembuatan sistem baterai monitorin# ,
c.
kecepatan, dan daya yang dapat dipantau dari paddock . ropu!tion #n$ineer *nd 'ace Strate$" ropu"tion en#ineer and race strate#y bertanggung ja6ab dalam perencanaan, perancangan, dan pembuatan en#ine, meliputi sistem
transmisi, motor penggerak, kontroler motor, dan strategi balapan. Pelaksanaan pembuatan sistem tersebut didasarkan atas perhitungan5 perhitungan sesuai teknis masing5masing. .
5on +echnica! +eam (5++) on technica" team berperan penting dalam mendukung hasil
pekerjaan technica" team dengan membantu membuat dokumentasi dari tahap pembentukan tim hingga penyelesaian produk. Selain itu bidang ini juga membantu di bidang sponsorship dan publikasi. /.
Consu!tant +eam
onsu"tant team merupakan sekumpulan pakar di bidang yang sesuai dengan penelitian ini. !alam hal ini adalah tenaga ahli dan dosen Politeknik lektronika #egeri Surabaya.
C# +ime!ine P%o& P%o,*'i
!alam melaksanakan proses produksi, diperlukan sebuah time"ine atau penjad6alan untuk mempermudah pencapaian target 6aktu produksi sesuai dengan keinginan. Berikut adalah timeline proses produksi yang akan digunakan oleh tim "hapens Proto2 uli
Pekerjaan %ekanik 2 $onsep "hassis Steering Breaking Body mobil Pengujian K e0aluasi lektrik 2 $onsep oul meter C
' ;
8
Bulan 4gustus September %inggu ' ; 8 ' ; 8
@ktober
'
; 8
B%S Integrasi dengan android Terminal "harging iring Pengujian K e0aluasi
uli
Pekerjaan
' ;
8
Bulan 4gustus September %inggu ' ; 8 ' ; 8
@ktober
'
; 8
Propulsi $onsep $ontroler motor Transmisi Test !ri0e K e0aluasi L$eterangan2
libur hari raya persiapan $%& '9
D#
Anaia Biaa
Berikut analisa keseluruhan biaya yang dibutuhkan oleh tim "hapens Proto berdasarkan pembagian di0isi masing5masing2 DI;ISI MEKANIK No # A#
. '. ;. 8. :.
D&'%i.i Ran'a 4luminium
ho""o4 4luminium pejal @e"din# Plat aluminium Bodi
=*ma
Sa$*a
Ha%a
Ha%a
-
n
Sa$*an (R.!
To$a (R.!
'
Batang
:.
/70#000
;
$g
9:.
22#000
=*ma-
/2#000 2>0#000 ?#000#000 >#210#000
No # B#
. '. ;. 8. :. *. 9.
D&'%i.i
=*ma
Sa$*a
Ha%a
Ha%a To$a
-
n
Sa$*an (R.!
(R.!
Batang
:.
?#000
',:
$g
9:.
1?7#00
8 *
Set Set
;:. ':.
10#000 10#000
Set
+.
>0#000
Set
9:. '.
17#000 0#000 ?37#00
; *
*. '.
1?0#000 1#200#000
;
;:.
1#00#000
':. :. +. *. ':.
7#000 10#000 70#000 1#200#000 7#000 #00#000
K&m*,i Pipa
aluminium 4lumunium pejal Ba"" ?oint Bearin# Aoint ni&ersa" @e"din# Spion
C# Ro,a . Bosch '. Bearin# 3oda ;. %ichelin 8. eruji :. "akram *. =e"# 9. 3em . 4s Baja
' =*ma-
; Set ;
=*ma- K&&*%*-an Di:ii M&'ani'
1#77#00
DI;ISI PROPULSI No # . '. ;.
8. :.
D&'%i.i
Gear 3antai %otor B/!" $ontroller motor "atu daya motor
=*ma
Sa$*a
-
n
;
Ha%a Sa$*an
Ha%a To$a
(R.! :. . 8..
(R.! 00#000 /00#000 #000#000
..
1#000#000
;.:.
/#00#000
*.
har#er baterai
:.
00#000 >#?00#000
DI;ISI ELEKTRIK No #
D&'%i.i
=*ma
Sa$*a
Ha%a Sa$*an
Ha%a To$a
-
n
(R.!
(R.!
Buah
'..
2#000#000
Buah Buah Set
9. :. ':.
700#000 0#000 20#000
'
Set
;.
30#000
9.
700#000
4ndroid .
'. ;. 8. :.
*.
9.
No #
.
+.
.
interfacin# (Aala?y Arand Prime) B%S $lakson @irin# Tombol mer#ency %odul sensor (arus dan tegangan) %odul B"uetooth
D&'%i.i
Sensor suhu S&T Sensor kecepatan (Bean 3P% meter) 4ntena
pemancar . Mbee Baterai '. aksesoris har#er ;. baterai
'
Buah
8.
?00#000
=*ma
Sa$*a
Ha%a Sa$*an
Ha%a To$a
-
n
(R.!
(R.!
Buah
*:.
30#000
Buah
.
100#000
;.
/00#000
'
.
1#300#000
'
;.
300#000
;':.
/2#000
=*ma-
?#1/#000
DI;ISI NON TEKNIS No
D&'%i.i
=*ma -
Sa$*an
# . '. ;.
4T$ $ertas !=! 3
8.
Stiker
'
:. *.
M5 Banner Banner
=*ma-
' :
3im $eping /emba r
Ha%a Sa$*an
Ha%a To$a
(R.! ':. ;:. 9.
(R.! 20#000 70#000 /#000
.
200#000
'. ;.
200#000 /00#000 1#0#000
TOTAL SELURUH DI;ISI
No#
.
!i0isi %ekanik
'. ;. 8.
!i0isi Propulsi !i0isi lektrik !i0isi #on Teknis =*ma- K&&*%*-an
.
=*ma(R.! 1#77#0 0 >#?00#000 ?#1/#000 1#0#000 //#37#0 0
BAB ; KESIMPULAN DAN SARAN
A#
K&im.*an
Pada ajang $ontes %obil &emat nergi ($%&) '*, tim "hapens Proto berhasil meriset mobil prototype listrik dengan konsep sasis yang ringan namun tetap kuat, bodi yang aerodinamis, dan penggunaan motor B/!" yang memiliki efisiensi tinggi. #amun, dari hasil riset tersebut masih memiliki beberapa kekurangan yang akan diperbaiki pada konsep mobil prototype listrik untuk $%& '9 ini. !ari segi mekanik, perbaikan dapat dilihat dari target massa kendaraan yang lebih ringan, yaitu ;:kg dari sebelumnya :kg, namun tetap mengutamakan kekuatan dari bahan mobil itu sendiri. Sehingga, diperoleh konsep mobil yang ringan, irit, dan memiliki safety factor yang cukup baik apabila terjadi kecelakaan. Sedangkan dari segi elektrik, dapat dilihat dari pemanfaatan
karakteristik
efisiensi
dari
motor
penggerak
yang
lebih
dimaksimalkan lagi dengan menggunakan kontrol motor buatan sendiri. !ari segi propulsi, juga telah dilakukan desain dan perhitungan sistem transmisi yang lebih baik dari tahun sebelumnya. Selain itu, dari strategi pengendaraan, kami menyimpulkan bah6a teknik berkendara yang efektif adalah ketika pengemudi dapat memanfaatkan gaya momentum yang dihasilkan oleh motor penggerak dengan baik. Sistem lebih baik dimatikan ketika kendaraan mendapatkan momentum maksimal dari motor penggerak.
B#
Sa%an
Perubahan5perubahan yang kami targetkan pada konsep mobil tahun ini tidaklah mudah untuk dilakukan. #amun, perubahan5perubahan tersebut tetap kami utamakan demi mencapai efisiensi yang lebih tinggi dari tahun sebelumnya. Beberapa hal yang menjadi perubahan pada konsep mobil prototype tahun ini telah kami anggap baik dan kami berharap dapat dilanjutkan pada riset di masa mendatang.
konsep mobil kami fokus dalam mengurangi massa
kendaraan, khususnya pada jenis bahan yang digunakan untuk pembuatan bodi.
