Power train kendaraan listrik electric vehicle

Power train kendaraan listrik electric vehicle

1. 09/11/25 1
Sistem Powertrain pada
kendaraan Listrik

2. 09/11/25 2
Kenapa Mobil/Motor Listrik?
•Meningkatnya kendaraan bermotor
•Cadangan minyak yang semakin menipis
•Meningkatnya emisi rumah kaca
•Pemanasan global,
•peraturan atau regulasi terkait bahan bakar
Solusi:
•meningkatkan efisiensi sistem tenaga yang ada,
•bahan bakar alternatif,
•bahan baru atau sistem tenaga alternatif seperti kendaraan listrik
Solusi pertama mungkin tidak menyelesaikan masalah dalam jangka panjang. Jadi,
cari tiga lainnya.

3. 09/11/25 3
Konsep Kendaraan Listrik/
Electric Vehicle (EV)
•EV adalah kendaraan jalan raya berbasis tenaga penggerak listrik modern
yang terdiri dari mesin listrik, konverter elektronika daya, sumber energi
listrik dan perangkat penyimpanan, dan pengontrol elektronik;
•EV adalah konsep yang luas, termasuk BEV, HEV, FCEV, dll;
•Kerusakan regeneratif dimungkinkan di EV;
•EV bukan hanya mobil tetapi sistem baru untuk transportasi jalan masyarakat
kita yang bersih dan efisien;
•EV adalah sistem cerdas yang dapat diintegrasikan dengan jaringan
transportasi modern;
•Desain EV melibatkan integrasi seni dan teknik;
•Lebih banyak kemajuan harus dilakukan untuk membuatnya terjangkau;

4. 09/11/25 4
Komposisi mekanik EV
Tiga komponen utama dan interkoneksi
Sistem Propulsi Listrik: menghasilkan daya yang diperlukan untuk roda.
Termasuk transmisi dan sistem manajemen energi
Sumber energi: terdiri dari sumber energi seperti bahan bakar fosil, baterai
atau sel bahan bakar. Menghasilkan atau menerima energi
Sistem daya tambahan: memasok daya ke alat bantu seperti a.c., kipas angin,
sistem penerangan dll.
propulsion
system/sistem
penggerak
energy
source/sumber
energi
auxiliary power/
daya tambahan
Wheels/roda

5. 09/11/25 5
Perbandingan BEV, HEV, dan FCEV
•Biaya sel bahan bakar
tinggiKurangnya infrastruktur
•Ketergantungan pada
bahan bakar
fosilkompleks
•Keterbatasan bateraiJarak
pendek (100-
200km)Fasilitas pengisian
daya
Masalah utama
•Bebas emisi Kemandirian
pada minyak fosilEfisiensi
energi tinggiDalam
pengembangan (tren masa
depan)
•Rendah emisi
•Penghematan bahan
bakar yang lebih
tinggiTersedia secara
komersial
•Emisi nolKemandirian
pada minyak fosilTersedia
secara komersial
Karakteristik
•Hydrogen
•Methanol or gasoline
•ethanol
•SPBU
•Fasilitas pengisian
jaringan listrik (opsional
untuk plug-in hybrid)
•Fasilitas pengisian
jaringan listrik
Sumber energi dan
infrastruktur
•Fuel cells•Battery
•Ultracapacitor
•ICE generating unit
•Battery
•ultracapacitor
Sistem Energy
•Electric motor drives
•Electric motor drives
•ICE (Internal combustion engine)
•Electric motor drivesPenggerak
FCEV/Fuel Cell Electric VehicleHEV/Hybrid Electric
Vehicle
BEV/ Battery Electric Vehicle
Types of EVs

6. 09/11/25 6

7. 09/11/25 7
Pemodelan kendaraan/Alat simulasi
•Banyak konfigurasi/manajemen energi/strategi pengendalian
•Solusi analitis sulit
•Pembuatan prototipe dan pengujian mahal & memakan waktu
Perlu pemodelan kendaraan karena alasan berikut:
SIMPLEV : penghematan bahan bakar, emisi dan beberapa variabel lainnya;
MARVEL : mengoptimalkan ukuran ICE & baterai…tidak dapat memprediksi
penghematan bahan bakar, maks. percepatan kecepatan…;
V-Elph : analisis mendalam tentang konfigurasi pabrik, ukuran, manajemen energi, dan
optimalisasi parameter komponen penting;
ADVISOR: pendekatan maju/mundur/ antarmuka menu, konfigurasi berbeda,
penghematan bahan bakar, konsumsi, emisi, kinerja;
Lainnya: PSAT, CarSim, OSU-HEVSim, kode Evaluasi Kendaraan Hibrida (HVEC);
Simulations tools

8. 09/11/25 8
Energy Management System/EMS

EMS pada dasarnya adalah algoritma kontrol yang menentukan
bagaimana daya dihasilkan dalam powertrain dan didistribusikan
sebagai fungsi parameter kendaraan;
Fungsi utama EMS adalah
•mengoptimalkan aliran energi untuk efisiensi yang lebih baik;
•memprediksi energi yang tersedia dan driving range;
•mengusulkan algoritma pengisian baterai yang sesuai;
•gunakan pemutusan regeneratif untuk mengisi baterai;
•menyarankan perilaku mengemudi yang lebih efisien;
•melaporkan setiap malfungsi dan memperbaikinya;

9. 09/11/25 9
Perbandingan berbagai strategi pengendalian HEV
Strategi
Pengendalian
deskripsi Keuntungan Kerugian
Konsep hybrid yang
memuncak secara elektrik
(Electrically peaking hybrid
concept )
•motor listrik
menyediakan daya acc'n
dan dec'n
•ICE menyediakan daya
beban rata-rata dalam
siklus penggerak
•IC pada kecepatan tinggi
mengurangi emisi dan
mengoptimalkan
penghematan bahan bakar
kinerja sebanding dengan
kendaraan konvensional
•Daya yang disediakan
oleh baterai sangat
signifikan, membutuhkan
lebih banyak baterai
sehingga lebih berat
Strategi On/Off
/Thermostat
•Propulsi tergantung pada
SOC
•Motor SOC tinggiSOC-
ICE Rendah
•Meningkatkan
penghematan bahan bakar
kendaraan hybrid seri
•Menghasilkan siklus
yang dalam pada baterai
yang merusak baterai
Strategi kontrol hibrida seri
pengikut-kekuatan (Power-
follower series hybrid control
strategy)
•Daya ICE bervariasi
secara langsung dengan
daya motor traksi, tetapi
lebih tinggi dengan faktor
ketergantungan SOC
untuk memungkinkan
kerugian pada gen./batt.
•Penghematan bahan
bakar yang lebih baikICE
segera mengikuti
kebutuhan daya traksi,
memberikan kinerja yang
lebih baik
•Tidak ada manfaat emisi
dibandingkan ICEV, dan
dipilih hanya karena
karakteristik penghematan
bahan bakarnya
Fuzzy logic control
•ICE beroperasi dalam strategi
penggunaan bahan bakar
terbatas atau strategi
efisiensiMotor dioperasikan
pada kecepatan rendah
•SOC dalam batasToleran
terhadap pengukuran yang
tidak tepat dan variabilitas
komponen
•Konsumsi bahan bakar
tinggi karena ICE
dioperasikan di daerah
torsi tinggi

10. 09/11/25 10
Battery
Terminologi
•Kapasitas adalah jumlah muatan yang dapat disuplai oleh baterai.
•Satuan SI adalah Amphour
•Energi spesifik adalah ukuran energi listrik yang disimpan untuk setiap kilogram massa
baterai.
•Satuan SI adalah Wh/kg
•Densitas energi adalah jumlah energi listrik yang disimpan per meter kubik volume baterai.
•Satuan SI adalah Wh/m3
•Daya spesifik adalah jumlah daya yang diperoleh per kilogram baterai.
•Satuan SI adalah W/kg.
•Efisiensi energi adalah perbandingan antara energi listrik yang disuplai dengan jumlah energi
yang dibutuhkan untuk mengembalikannya ke keadaan sebelum dibuang. Efisiensi energi
baterai berada dalam kisaran 55 – 75 %.
•State of Charge (SOC) adalah parameter kunci, menunjukkan kapasitas sisa baterai.
Biasanya, SOC dipertahankan antara 20% dan 95%.
•Depth of Discharge (DOD) adalah persentase kapasitas baterai di mana baterai berada pada
discharge.

11. 09/11/25 11
Battery modeling
• model yang umum digunakan
•terdiri dari baterai ideal dengan tegangan rangkaian terbuka Voc,
•rangkaian ekivalen konstan Rint dan baterai
• tegangan terminal Vt.
Vt=Voc-IRint
• bukan dynamic model
•resistansi internal berbeda untuk pengisian dan
siklus discharging.
•resistansi Rc akan dijalankan saat baterai
pengisian dan Rd saat discharging
•kerugian karena tidak dinamis

12. 09/11/25 12
...... Battery modeling continued
• menambahkan kapasitor melintasi
sumber tegangan memberikannya
perilaku dinamis
• Resistensi model RC dimodelkan sebagai fungsi
suhu dan baterai SOC
•Cb cukup besar untuk menampung kapasitas
baterai dan
•Cc kecil untuk mencerminkan perubahan
dinamis dalam baterai mempertahankan tegangan
keluaran baterai dalam batas tegangan tinggi dan
rendah

13. 09/11/25 13
Battery Electric vehicle simulation
• Blok level BEV dan aliran energi ditunjukkan
gambar berikut yg digunakan untuk simulasi
•Algoritmanya adalah mencari daya baterai
dengan menghitung daya pada input dan output
setiap blok menggunakan efisiensi.
•Daya baterai kemudian digunakan untuk
mencari arus baterai dan kemudian DOD.
•periksa apakah baterai habis jika tidak lakukan
satu siklus lagi.

14. 09/11/25 14

15. 09/11/25 15
Referensi
[1] Chan C. C. and Chau K. T., “Modern Electric Vehicle Technology,” Oxford Uni. Press, 2001.
[2] Riezenman M. J., “Electric Vehicles,” IEEE Spectrum, Nov. 1992
[3] Chan C.C., “The state of the Art of Electric and Hybrid vehicles,” Proc. of the IEEE, vol. 90, no. 2, Feb. 2002.
[4] I. Husain, “Electric and hybrid vehicles: Design Fundamentals,” CRC Press, New York, 2003.
[5] K. M. Stevens, “ A versatile computer model for the design of the design and analysis of electric and hybrid drive trains,” Master’s thesis, Texas
A&M Univ., 1996.
[6] K. B. Wipke, M. R. Cuddy, and S. D. Burch, “ADVISOR 2.1: A User-Friendly Advanced Powertrain Simulation Using a Combined
Backward/Forward Approach,” NREL/JA-540-26839, Sep. 1999.
[7] N. Schouten, M. Salman, and N. Kheir, “Fuzzy logic control for parallel hybrid vehicles,” IEEE Trans. Contr. Syst. Technol., vol. 10, pp. 460-468,
May 2002.
[8] ADVISOR 2002 Documentation
[9] J. Larminie and J. Lowry, “Electric vehicle technology explained,” John Wiley & Sons, Ltd., England, 2003.
[10] K. L. Butler, M. Ehsani, and P. Kamath, “A Matlab-Based Modeling and Simulation Package for Electric and Hybrid Electric Vehicle Design,”
IEEE Trans. on Veh. Tech., vol. 48, no. 6, pp. 1770-1778, Nov. 1999.