Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

Teknisimobil.com – Salam sejahtera sahabat, kita lanjutkan bahasan sistem penggerak Tesla Model S yakni prinsip kerja komponen sistem penggerak Tesla Model S. Pada pembahasan sebelumnya kita telah membahasa komponen-komponen dan posisi dari sistem penggerak serta beberapa keterangan dan cara operasional secara umum sistem penggerak tersebut. Pada artikel kali ini, mari kita bahas secara sederhana prinsip kerja komponen sistem penggerak Tesla Model S. Selamat menikmati sajian penjelasan kami.

Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©flickr

Motor

Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©Tesla Model S

Motor yang ada di sistem penggerak roda belakang mobil listrik Tesla Model S secara keseluruhan terdiri atas komponen-komponen berikut:

  1. A, B, and C field windings
  2. Rotor bearing
  3. Motor encoder
  4. Motor encoder sensor
  5. Rotor
  6. Stator

Motor induksi AC 3-phase terdiri dari sebuah stator dan sebuah rumah rotor di dalam alumunium yang terbagi setengahnya pada rumah gearbox. Tingkat integrasi ini menjadikan tidak mungkin untuk memisahkan motor dari gearbox. Keuntungan dari integrasi semacam ini adalah kebutuhan total biaya dan mekanisme volume dari sistem penggerak menjadi berkurang.

Stator terdiri dari laminasi baja yang tersusun secara bertumpuk. Di dalam stator, slot berisi gulungan motor konduktif dan berbagai jenis lapisan film insulasi. Sensor temperatur stator ditanam di dalam sebuah untaian tersebut. Stator terhubung langsung ke drive inverter, dan tidak menggunakan kabel atau konektor motor. Sambungan bisa diakses di balik penutup fase warna orange pada gearbox. Menghilangkan kabel motor mengurangi biaya sistem, kegagalan mode, emisi yang terpancar, dan tentu saja massa. Mengurangi kerugian resistif pada kabel dan koneksi juga membantu meningkatkan efesiensi sistem penggerak dan jangkauan kendaraan.

Rotor terdiri dari laminasi baja yang tersusun secara bertumpuk dengan batang konduktor tembaga yang merata di sekelilingnya. Rotor dipasang pada poros pusat, ditopang di kedua ujungnya dengan bantalan agar putaran menjadi lebih halus.

Motor Speed Sensor

Kelajuan motor diukur menggunkaan sebuah sensor two-channel Hall effect. Sensor memonitor rotasi gigi-gigi roda encoder yang menempel pada poros rotor. Output sensor berupa dua gelombang persegi yang 90 derajat di luar fase satu sama lain. Papan kontrol drive inverter menggunakan frekuensi sinyal encoder untuk menentukan kecepatan motor, dan fase kedua sinyal untuk menentukan arah motor.

Sambungan antara sensor dan driver inverter berada di luar driver unit dan menelusuri melewati tepi belakang. Drive inverter memberikan daya pada encoder, dan juga ground return untuk sensor. Motor speed sensor dapat diganti dengan mencabut pengkabelan dan melepaskan ikatan (skrup) yang menguncinya.

Driver Inverter

Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©Tesla Model S

Drive inverter secara garis besar memiliki beberapa komponen utama yakni

  1. Drive inverter
  2. High voltage cable inlet
  3. High voltage cable connection cover
  4. 12V connector.

Drive inverter menerjemahkan perintah pengemudi dari pemilihan roda gigi, akselerator, dan pedal rem ke arus bolak-balik yang diterapkan pada motor untuk menghasilkan kecepatan, torka, dan arah putaran yang benar untuk menggerakkan kendaraan.

Drive inverter adalah sistem bi-directional. Sistem ini mengubah arus baterai menjadi arus motor dengan arus yang mengalir ke kedua arah, dan dengan torka output ke kedua arah. Pengereman regeneratif dicapai dengan menggunakan inverter penggerak untuk menghasilkan torka negatif dan aliran arus yang sesuai dari motor ke baterai. Pengereman regeneratif hanya diperbolahkan bila kontrol stabilitas dan sistem ABS (Anti-lock Brake System) aktif. Kontrol traksi (tenaga tarik) diimplementasikan pada sistem kontrol stabilitas pada Model S, dengan perintah pengatur torka yang dikirimkan ke inverter saat traksi (tenaga tarik) berkurang.

Drive inverter berisi dua digital signal processors (DSPs) pada papan kontrol. DSP utama mengontrol motor, memonitor kesehatan sistem drive unit, dan memproses permintaan pengemudi. DSP kedua (disebut sebagai Pedal Monitor) adalah monitor pengaman yang dapat menghentikan semua pembangkitan torka jika arus motor, kelajuan, atau kondisi pedal akselerasi (gas) menunjukkan bahwa DSP utama tidak beroperasi dengan benar. Sebuah field programmable gate array (FPGA) pada papan kontrol mengelola berbagai sirkuit keamanan dan proteksi tingkat hardware. Sebuah EEPROM pada kontroler menyimpan nomor seri unit drive, yang memungkinkan silsilah dan membangun histori drive unit yang akan dilacak menggnakan vehicle log system. Dua DSPs dan FPGA dapat diprogram ulang melalui CAN interface.

Drive inverter memonitor suhu motor dan daya elektronik. Drive inverter mengirimkan permintaan pendinginan untuk motor dan internal drive inverter electronics ke thermal controller. Tidak terdapat kontrol langsung terhadap aliran pendingin atau kelajuan kipas dari drive inverter; thermal controller mengelola sistem tersebut ke target yang dioptimalkan untuk jangkauan dan efisiensi.

Jika batas termal terlampaui, drive inverter membatasi torka motor sampai temperatur kembali dalam nominal kisaran operasi.

Gearbox

Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©Tesla Model S

Selanjutnya adalah gearbox. Gearbox terdirii dari tujuh komponen utama yakni:

  1. Ring gear
  2. Gearbox casing
  3. Differential gears
  4. Intermediate shaft gear
  5. Oil pump
  6. Driveshaft seal
  7. Differential bearing

Drive unit dilengkapi sebuah single speed gear reduction gearbox, terletak di antara motor dan drive inverter. Gearbox dihubungkan ke roda-roda belakang melalui dua driveshaft yang sama panjang.

Gearbox menggunakan sebuah three shaft layshaft arrangement dengan dua tahap pengurangan roda gigi. Casing gearbox alumunium memiliki gearbox and inverter breather dan oil fill/level dan sebuah baut pembuangan.

Tidak ada hubungan mekanis antara pemilih roda gigi dan gearbox. Gearbox gear set berada di dalam constant mesh. Gearbox tidak memiliki gigi netral atau gigi mundur, dan tidak juga memiliki tuas parkir. Gigi mundur dicapai dengan membalikkan polaritas torka motor. Sementara gigi netral dicapai dengan de-energizing motor.

Oil Lubrication

Gearbox tersebut menghubungkan sebuah pompa oli gerotor-type yang digerakkan oleh diferensial selama kendaraan bergerak. Desain gearbox memungkinkan pelumasan yang memadai saat mengemudi secara terbalik (mundur), karena pompa oli tidak digerakkan.

Oli kembalikan dari dasar rumah gearbox melalui pipa pengembali dan dibagikan ke gigi-gigi dan bearings. Saringan pipa pengembali dibuat dari wire mest, untuk mencegah kontaminan padat dari kontak dengan pompa oli, gigi-gigi bearings. Setelah pelumasan roda gigi dan bantalan, setiap kelebihan minyak mengalir kembali ke bagian bawah casing gearbox. Sebuah magnet di dalam bah, serta magnetic drain plugs, menjaga agar bahan-bahan berbahaya ke luar dari gigi-gigi.

Differential

Differential (gardan) didesain secara konvensional dengan sebuah rumah diferensial diikatkan (baut) ke final drive gear. Rumah diferensial mendukung pin diferensial, gigi-gigi samping, dan gigi-gigi pinion. Diferensial terpasang di dalam gearbox dengan menggunakan batalan bearing bola alur.

Diferensial memungkinkan roda jalan berputar pada kecepatan yang berbeda sembari memberikan torka yang sama. Integral spline pada poros output dengan roda gigi akhir pada diferensial. Saat poros output berputar dan roda melaju dengan kelajuan yang sama, torka diterapkan pada perakitan yang lengkap; roda gigi pinion tidak diputar. Torka ditransmisikan ke roda jalan melalui poros penggerak. Saat menikung, roda bagian dalam menempuh jarak yang lebih pendek dengan kelajuan yang lebih rendah. Hal ini menyebabkan roda gigi pinion berputar pada roda gigi sisi luar, sehingga meningkatkan kecepatan roda bagian luar.

Driveshaft

Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©Tesla Model S

Panjang driveshafts yang sama menampilkan sambungan Constant Velocity (CV) di kedua ujungnya, masing-masing dengan karet boot untuk melindungi join dari kontaminasi. Join luar bersama dilengkapi splines eksternal yang mengarah ke flens drive internal. Sambungan CV bagian dalam yang diliputi secara eksternal masuk ke poros output gearbox yang dipantulkan secara internal. Sebuah segel driveshaft yang dapat diservis di pasang pada casing gearbox di setiap sisinya, untuk menutup casing dan mencegah masuknya kotoran dan kelembaban.

Cooling

Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©Tesla Model S

Komponen-komponen cooling terdiri dari:

  1. Air bleed pipe
  2. Transmission breather
  3. Coolant pipe
  4. Coolant inlet
  5. Coolant manifold
  6. Rotor cooler
  7. Stator cooling jacket
  8. Transmission oil drain plug
  9. Transmission oil fill/level plug
Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S

©Tesla Model S

Selain komponen-komponen tersebut masih ada komponen lainnya yakni;

  1. Coolant bleed pipe
  2. Coolant pipe
  3. Transmission Cooler
  4. Coolant outlet

Motor, gearbox, drive inverter berbagi sistem pendingin cair. Pendingin memasuki sisi motor drive unit dan mengalir melalui kotak roda gigi dan drive inverter melalui serangkaian lorong (saluran dalam) interternal.

Drive unit didinginkan dengan menggunakan campuran glikol/air yang disirkulasikan oleh drive unit cooling loop. Pendingin lewat dari radiator, melalui pengisi daya (charger), ke manifold pendingin. Internal coolant lopp dipecah ke dalam dua jalur aliran oleh manifold pada motor end bell casting.

Pendingin dari bagian bawah manifold disalurkan ke dalam stator cooling jacket ke dalam housing. Dari stator, pendingin mengalir melalui drive inverter sebelum keluar dari drive unit melalui stop kontak pendingin. Panas dipindahkan dari komponen ini ke pendingin. Pendingin kembali ke radiator di mana suhu pendingin berkurang oleh udara yang mengalir melintasi sirip radiator sebelum mengalir mengelilingi sirkuit lagi. Sistem beroperasi pada tekakan 5 psi (35 kPa) dan 19 psi (130 kPa). Temperatur sistem dijaga di bawah 85 derajat Celcius (185 derajat Fahrenheit).

Pendingin dari bagian tengah manifold dikirim ke poros rotor, yang berlubang. Air pendingin mengalir ke poros, kembali ke sepanjang dinding dalam. Pendingin rotor langsung ini adalah inovasi baru untuk Model S. Kisi pendingin yang kembali dari rotor ke luar dari bagian atas manifold dan mengalir melalui pipa pendingin ke pendingin kotak roda gigi, lalu keluar melalui saluran pendingin.

Pipa pendingin udara yang menghubungkan bagian atas jaket pedingin stator dan stopkontak pendingin mengeluarkan kantong udara yang ada di drive unit.

Demikianlah Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S yang dapat kami jelaskan. Walaupun jelas tidaklah lengkap tetapi mungkin dapat menambah pengetahuan bagi kita semua, terutama untuk mengenal kendaraan roda empat full-electrics yang dikelaurkan oleh Tesla. Pada artikel berikutnya, akan kami sajikan operasi komponen sistem penggerak Tesla Model S.

The post Prinsip Kerja Komponen Sistem Penggerak Tesla Model S appeared first on Teknisimobil.com.