Materi Konsep Dasar Kelistrikan Otomotif

Konsep Dasar Kelistrikan Otomotif

1. Listrik Elektronika Otomotif Konsep Dasar Kelistrikan Otomotif Oleh: Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025 57 1 Tujuan Pembelajaran : Menjelaskan prinsip dasar kelistrikan otomotif dengan benar Setelah mengikuti pembelajaran ini, mahasiswa diharapkan mampu: 2 Mengidentifikasi komponen utama sistem kelistrikan kendaraan minimal 10 komponen 3 Menerapkan hukum Ohm dalam konteks sistem kelistrikan otomotif 4 Menganalisis jenis-jenis rangkaian listrik pada kendaraan (seri, paralel, campuran) 5 Menjelaskan konsep arus, tegangan, dan hambatan dalam aplikasi otomotif 6 Memahami prinsip kerja sistem kelistrikan otomotif secara menyeluruh

2. Hukum Ohm dan Aplikasinya Hukum Ohm merupakan hukum fundamental dalam kelistrikan yang ditemukan oleh Georg Simon Ohm pada tahun 1827 dan menjadi dasar pemahaman seluruh sistem kelistrikan otomotif modern. Dalam aplikasi sistem kelistrikan otomotif, hukum Ohm sangat penting untuk memahami karakteristik setiap komponen dan mendiagnosis kerusakan sistem. Contoh: Lampu depan 12V/60W yang mengalami penurunan kecerahan dapat didiagnosis dengan menghitung arus normal (I = P/V = 60W/12V = 5A) dan membandingkannya dengan pengukuran aktual. 58 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

3. Konsep Arus, Tegangan , dan Hambatan Arus Listrik (I) Aliran elektron melalui penghantar yang terjadi karena adanya beda potensial, diukur dalam satuan Ampere . Lampu headlight halogen: 4-6A Lampu LED: 1-2A Electric fuel pump: 5-8A Radiator fan: 10-15A Starter motor: 150-400A Tegangan Listrik (V) Beda potensial atau gaya gerak listrik yang mendorong elektron mengalir, diukur dalam satuan Volt . Sistem standar: 12V DC Kendaraan berat: 24V DC Baterai fully charged: 12.6V Alternator charging: 13.8-14.4V Hambatan Listrik (R) Sifat material yang menghambat aliran arus listrik, diukur dalam satuan Ohm . Ignition coil primer: 0.5-2Ω Ignition coil sekunder: 8000-15000Ω Hambatan kabel: sangat rendah Hambatan kontak buruk: tinggi Pemahaman tentang ketiga konsep ini sangat penting dalam mendiagnosis dan memperbaiki sistem kelistrikan otomotif. 59 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

4. Jenis-jenis Rangkaian Listrik pada Kendaraan Rangkaian Seri Komponen dihubungkan berurutan dalam satu jalur . Arus yang mengalir sama, tegangan terbagi. Jika satu komponen rusak, seluruh rangkaian mati. Contoh: Daytime running light dengan ballast resistor. Rangkaian Paralel Setiap komponen memiliki jalur tersendiri. Tegangan sama, arus total adalah penjumlahan. Jika satu komponen rusak, yang lain tetap berfungsi. Contoh: Sistem lampu headlight, audio, AC. Rangkaian Campuran Menggabungkan prinsip rangkaian seri dan paralel Dalam satu sistem kompleks . Memerlukan pendekatan bertahap untuk analisis. Contoh: Sistem pengapian konvensional, wiper motor dua kecepatan. 60 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

5. Baterai Baterai atau accumulator merupakan jantung sistem kelistrikan kendaraan yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia dan sumber tenaga utama ketika mesin mati. Konstruksi Positive plate (timbal dioksida PbO₂) Negative plate (timbal murni Pb) Elektrolit (asam sulfat H₂SO₄) 6 sel, masing-masing 2.1V Spesifikasi Tegangan nominal: 12.6V Kapasitas: Ampere-hour (Ah) Cold Cranking Ampere (CCA): 400-800 Lokasi: Engine bay, bagasi, atau bawah jok Reaksi kimia saat discharge: PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O 61 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

6. Starter Motor Starter motor merupakan motor DC dengan daya besar yang berfungsi memutar crankshaft mesin untuk memulai proses pembakaran internal. Konstruksi Armature (bagian berputar) dengan commutator dan carbon brush Field winding atau permanent magnet (bagian diam) Solenoid sebagai actuator Reduction gear dengan rasio 3:1 hingga 4:1 Pinion gear untuk kontak dengan flywheel Cara Kerja Kunci kontak diposisikan START Arus mengalir ke solenoid coil Plunger mendorong pinion gear ke flywheel Solenoid menghubungkan main contact Arus besar (150-400A) mengalir ke motor Armature berputar menghasilkan torque Crankshaft berputar 200-300 RPM 62 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

7. Sistem Pengapian Sistem Pengapian merupakan sistem yang menghasilkan percikan api bertegangan tinggi untuk membakar campuran bahan bakar dan udara di ruang bakar pada waktu yang tepat. ECU menentukan timing pengapian Berdasarkan input dari berbagai sensor seperti crankshaft position, engine speed, dan throttle position. Arus mengalir ke primary coil Selama 2-4 milidetik (dwell time) untuk membangun medan magnet maksimal. ECU memutus aliran arus Medan magnet collapse dan menginduksi tegangan tinggi pada secondary coil. Tegangan tinggi ke spark plug Menghasilkan percikan api 15.000-30.000V antara elektroda dengan energi 30-50 millijoule. 63 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

8. Alternator Alternator adalah generator AC (alternating current) yang mengubah energi mekanik dari mesin menjadi energi listrik untuk mengisi baterai dan mensuplai seluruh kebutuhan listrik saat mesin hidup. Komponen Utama Stator (bagian diam) dengan tiga winding Rotor (bagian berputar) berupa electromagnet Commutator ring dan carbon brush Rectifier diode untuk mengubah AC menjadi DC Voltage regulator untuk menjaga tegangan stabil Spesifikasi Output: 80-150 Ampere Tegangan: 13.8-14.4V DC Rasio putaran: 2:1 hingga 3:1 dari mesin 64 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

9. Komponen Proteksi dan Kontrol Fuse Pengaman yang putus jika arus melebihi batas aman. Melindungi kabel dan komponen dari overcurrent atau short circuit. Rating: 5A hingga 40A, dirancang untuk blow pada 135% dari rating nominalnya. Relay Saklar elektromagnetik yang dikendalikan arus kecil untuk mengontrol arus besar. SPDT (Single Pole Double Throw) dengan 5 terminal: 85 dan 86 (coil), 30 (input), 87 (output), dan 87a (normally closed). Kedua komponen ini sangat penting untuk keamanan dan efisiensi sistem kelistrikan otomotif. Fuse melindungi dari kerusakan akibat arus berlebih, sementara relay memungkinkan kontrol komponen berdaya besar dengan saklar kecil. 65 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

10. Sistem Pencahayaan Sistem Pencahayaan mencakup seluruh lampu kendaraan yang berfungsi untuk penerangan dan komunikasi dengan pengguna jalan lain. Headlight Lampu utama di bagian depan dengan teknologi halogen, HID, atau LED. Menggunakan reflector parabola atau projector lens. Sistem high beam dan low beam dikontrol oleh dimmer switch. Tail Light & Brake Light Lampu belakang menggunakan filamen ganda: filamen kecil untuk tail light (5W) dan filamen besar untuk brake light (21W). Brake light dikontrol oleh brake light switch di pedal rem. Turn Signal Lampu sein menggunakan lampu 21W yang berkedip melalui flasher relay dengan frekuensi 60-120 kali per menit. Hazard light mengaktifkan seluruh turn signal secara bersamaan. 66 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

11. Kabel dan Konektor Kabel dan Konektor merupakan sistem saraf yang menghubungkan seluruh komponen kelistrikan dengan hambatan minimal dan keandalan maksimal. Kabel Otomotif Konduktor tembaga berlapis dengan insulasi PVC atau crosslinked polyethylene Ukuran dalam AWG atau mm² 14 AWG (2.5mm²): lampu dan aksesori ringan 12 AWG (4mm²): sistem pengapian dan fuel pump 10 AWG (6mm²): radiator fan dan horn 4 AWG (25mm²): starter dan alternator Wiring Harness Kumpulan kabel yang dibungkus dan diatur sistematis Main harness: engine bay dengan kabin Sub harness: door, instrument cluster, taillight Konektor: male dan female terminal dengan locking mechanism Weather pack connector: aplikasi terpapar cuaca Deutsch connector: aplikasi heavy duty 67 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025

12. Electronic Control Unit (ECU) ECU (Electronic Control Unit) atau PCM (Powertrain Control Module) merupakan komputer kendaraan yang mengontrol berbagai sistem elektronik untuk mengoptimalkan performa, efisiensi, dan emisi. Electronic Cotrol Unit (ECU) Mass Air Flow Sensor aliran udara masuk Output ke Aktuator Injector, koil, IAC, dll Engine Coolant Temp Suhu cairan pendingin Crankshaft Position Posisi poros engkol Throttle Position Posisi katup gas Oxygen Sensor Kadar oksigen gas buang 32 Bit Processor Microprocessor modern untuk pemrosesan data cepat 100+ Parameter Jumlah parameter yang dipantau dan dikendalikan 1M Bps Kecepatan komunikasi CAN bus antar modul 68 Lasyatta Syaifullah, S.Pd., M.Pd.T. PEKERTI Universitas Negeri Padang Angkatan VII Tahun 2025