Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid

Teknisimobil.com-Sahabat teknisimobil, artikel kali ini akan membahas tentang Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid  yang merupakan bagian kedua dari keseluruhan artikel mengenai arsitektur (rancang bangun) kendaraan listrik.  Pada artikel pertama kita telah membahas kendaraan-kendaraan yang menggunakan listrik baterai. Mari kita simak bersama bagian artikel bagian kedua ini.

Kendaraan hybrid memiliki dua atau lebih sumber daya untuk menggerakkan seluruh bodi kendaraan, yang memberikan varian yang sangat besar. Jenis kendaraan hybrid yang paling umum adalah menggabungkan mesin IC (pembakaran dalam seperti mesin bensin dan diesel) dengan baterai dan motor listrik dan juga generator.

Ada dua pengaturan dasar untuk kendaraan hybrid: hybrid seri dan hybrid paralel, seperti ditunjukkan pada gambar berikut secara beturut-turut.

Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid

Tata letak kendaraan hybrid seri. Pada isi ulang baterai hybrid juga dapat diisi dari listrik utama (Sumber: Electic vehicle technology).

Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid

Tata letak kendaraan hybrid paralel. Pada isi ulang baterai hybrid juga dapat diisi dari listrik utama (Sumber: Electic vehicle technology).

Dalam rangkaian desain mobil hybrid, kendaraan digerakkan oleh satu atau lebih motor listrik yang dipasok langsung dari baterai atau dari unit generator berbasis IC-engine atau dari keduanya. Pada jenis rangkaian hybrid paralel kendaraan bisa digerakkan baik oleh mesin yang bekerja secara langsung melalui sistem transmisi, atau dengan satu atau lebih motor listrik yang bekerja melalui transmisi atau digabungkan langsung ke roda – atau keduanya oleh motor listrik dan mesin IC sekaligus. Terdapat pengaturan yang berbeda untuk sistem hybrid paralel. Gambar di bawah menunjukkan jenis hybrid paralel di mana mesin dapat menggerakkan roda depan melalui as roda depan, sedangkan motor listrik menggerakkan roda belakang.

Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid

Sistem hibrida paralel dengan mesin IC menggerakkan as roda depan, dan tenaga listrik menggerakkan roda belakang (Sumber: Electic vehicle technology).

Dari keseluruhan gambar di atas, menunjukkan desain bahwa baterai mobil listrik ini tidak dapat diisi ulang, mobil dapat tetap bergerak dengan menggunakan mesin pembakaran dalam (IC) penuh.

Alternatif lain adalah dengan menggunakan hybrid isi ulang yang biasanya memiliki baterai jauh lebih besar untuk memberi kendaraan jangkauan yang efektif saat bekerja dari baterai saja. Kedua seri dan desain hybrid paralel memungkinkan pengereman regeneratif – agar motor penggerak berfungsi sebagai generator dan sekaligus memperlambat kendaraan dan mengisi baterai.

Hybrid seri tradisional hanya digunakan dalam penggunaan khusus. Misalnya, mesin kereta bertenaga diesel hampir selalu merupakan seri hybrid, begitu pula beberapa kapal. Beberapa kendaraan all-terrain khusus adalah hiybrid seri, dengan motor listrik yang dikontrol secara terpisah di setiap roda. Kelemahan utama dari hybdrid seri adalah bahwa daya dari mesin tidak dapat ditransmisikan secara mekanis ke roda tapi harus melewati generator dan motor.

Di sisi lain, hybrid paralel memiliki ruang lingkup untuk penggunaan yang sangat luas. Mesin listrik bisa jauh lebih kecil dan lebih murah, karena mereka tidak harus mengubah semua energi. Ada berbagai cara di mana kendaraan hybrid paralel bisa digunakan. Yang paling sederhana bisa dijalankan dengan listrik dari baterai, misalnya di kota di mana emisi gas buang tidak dikehendaki, atau bisa hanya didukung oleh mesin IC, misalnya saat bepergian ke luar kota. Sebagai alternatif, dan lebih berguna lagi, kendaraan hybrid paralel dapat menggunakan mesin dan baterai IC secara bersamaan, terus mengoptimalkan efisiensi mesin IC. Pengaturan yang populer adalah mendapatkan kekuatan dasar untuk menjalankan kendaraan, biasanya sekitar 50% kebutuhan daya puncak, dari mesin IC, dan untuk mengambil daya tambahan dari motor listrik dan baterai, mengisi ulang baterai dari generator mesin saat baterai tidak dibutuhkan Dengan menggunakan teknik kontrol modern, kecepatan dan torsi mesin dapat dikendalikan untuk meminimalkan emisi gas buang dan memaksimalkan penghematan bahan bakar.

Dalam sistem hibrida paralel, berguna untuk mendefinisikan sebuah variabel yang disebut ‘tingkat hybridi-sation’ sebagai berikut

    \[DOH=\frac{electric motor power}{electric motor power+IC engine power}.\]

Semakin besar derajat hibridisasi, semakin besar ruang lingkup penggunaan mesin IC yang lebih kecil, dan membuatnya beroperasi pada efisiensi optimum untuk proporsi yang lebih besar pada saat itu.

Kendaraan hybrid lebih mahal daripada kendaraan konvensional; Namun, ada beberapa keuntungan yang bisa diperoleh. Dalam susunan seri tidak diperlukan gearbox, transmisi bisa disederhanakan dan diferensialnya bisa dieliminasi dengan menggunakan sepasang motor yang dilekatkan pada roda yang berlawanan. Dalam pengaturan seri dan paralel pengaturan starter baterai biasa dapat dieliminasi.

Ada beberapa kendaraan hybrid yang saat ini ada di pasaran dan ini adalah sektor yang akan tumbuh pesat di tahun-tahun mendatang. Toyota Prius adalah mobil hybrid yang tidak dapat diisi ulang. Baterai nikel metal hydride digunakan pada mobil ini. Saat startup atau dengan kecepatan rendah Prius hanya didukung oleh motor listrik, menghindari penggunaan mesin IC saat keadaan paling memungkinkan mencemari lingkungan dan paling tidak efisien. Mobil ini menggunakan pengereman regeneratif dan memiliki nilai ekonomis bahan bakar keseluruhan yang tinggi yakni sekitar 56,5 mpg (AS) atau 68 mpg (Inggris). Prius memiliki kecepatan tertinggi 160 kph (100 mph) dan melaju hingga 100 kph (62 mph) di 13,4 detik. Baterai Prius hanya diisi dari mesin dan tidak menggunakan soket eksternal. Oleh karena itu hanya perlu diisi bahan bakar bensin saja, dengan cara konvensional. Selain itu, mobil ini memiliki empat tempat duduk yang nyaman, dan ruang bagasi hampir tidak terpengaruh oleh baterai yang agak lebih besar dari biasanya. Sistem transmisi otomatis sepenuhnya merupakan daya tarik lebih jauh dari mobil ini yang telah membawa mobil listrik dengan baik dalam jangkauan orang-orang biasa yang membuat berbagai perjalanan yang mereka harapkan dari mobil mereka untuk mengatasinya.

Prius terutama memiliki karakteristik hybrid paralel, bahwa mesin IC dapat langsung memberi daya pada kendaraan. Namun, motor ini memiliki motor dan generator yang terpisah, bisa beroperasi dalam mode seri dan bukan hybrid paralel ‘murni’. Mobil ini memiliki gearbox ‘power splitter’ yang cukup kompleks, berdasarkan gigi episiklik, yang memungkinkan daya dari motor listrik dan mesin IC, hampir dalam proporsi apapun, untuk dikirim ke roda atau kotak roda gigi. Tenaga juga bisa dikirim dari roda ke generator untuk pengereman regeneratif.

Banyak perusahaan produsen mobil sekarang membawa ke luar kendaraan yang mereka hasilkan sejajar hybrid. Honda Insight adalah contoh yang patut untuk diapresiasi. Beberapa contoh penting tidak menggunakan gearbox, untuk menggabungkan tenaga motor mesin dan motor listrik, namun menggunakan seperangkat roda lainnya. Sementara itu, gambar berikut menunjukkan prinsip SUV Daimler Chrysler hybrid. Mesin listrik berdekatan dengan gearbox di belakang mesin dan menggerakkan poros yang mengarah ke depan ke as roda depan. Ini bisa digunakan dalam ‘motor mode’ untuk meningkatkan daya traksi kendaraan. Ini juga bisa digunakan dalam ‘generator mode’, misalnya saat pengereman.

Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid

Pengaturan hybrid paralel mirip dengan yang digunakan pada hybrid SUV DaimlerChrysler (Sumber: Electic vehicle technology).

Pada kendaraan seperti Chevrolet Volt, baterai kendaraan bisa diisi dari suplai listrik terpisah, seperti stopkontak, ketika kendaraan tidak digunakan. Kendaraan ini membawa baterai lebih besar daripada hybrid yang tidak dapat diisi ulang dan dapat berjalan hingga 40 mil (64 km) dengan menggunakan baterai saja. Ketika kapasitas baterai EV awal murni turun di bawah ambang batas yang telah ditetapkan sebelumnya dari muatan penuh dan sementara Volt beroperasi sebagai hibrida seri, sistem kontrol Volt akan memilih mode drive paling efisien secara optimal untuk meningkatkan kinerja dan meningkatkan efisiensi kecepatan tinggi. Pada beban dan kecepatan tertentu, yaitu 30-70 mph (48-112 kph), mesin IC kadang-kadang dapat dilibatkan secara mekanis melalui kopling ke roda gigi keluaran yang terpisah dan membantu motor traksi untuk mendorong Volt. Oleh karena itu, Volt dapat beroperasi sebagai EV murni, hibrida seri atau hybrid paralel tergantung pada kondisi baterai (SOC) dan kondisi pengoperasian.

The post Kendaraan-kendaraan Mesin Pembakaran Dalam dan Hybrid appeared first on Teknisimobil.com.