PERANCANGAN FLYWHEEL UNTUK SISTEM HYBRID PADA

ATC BUS TRANS JAKARTA BERDASARKAN MODEL

DINAMIKA LONGITUDINAL KENDARAAN YANG

MENYERTAKAN INTERAKSI PENGEMUDI KENDARAAN

PADA DRIVING CYCLE PULAU GADUNG – MONAS CB

HADID BISMARA TEDJI2109100033

TRANS JAKARTA

Data Bus Trans Jakarta

M 27900 Kg massa kendaraan

A 8.25 m2 Luas frontal kendaraan

Cd 0.8 - Koefisien drag

ρ 1.2 kg/m3 Massa jenis udara

rdyn 0.478 m radius dinamik kendaraan

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana memodelkan dinamika kendaraankearah longitudinal dengan driving cycle yang telah ditentukan, pemodelan tersebut denganmenyertakan interaksi pengemudi kendaraanmelalui bukaan throttle dan pemindahan rasiotransmisi.

2. Bagaimana menentukan ukuran Flywheel untukhybrid system pada kendaraan Trans Jakarta berdasarkan analisa peta daya kendaraan yang sudah diperoleh

3. Bagaimana pemodelan dinamik kearahlongitudinal untuk kendaraan Trans Jakarta yang dilengkapi system hybrid menggunakan Flywheel hybrid .

TUJUAN

1. Mendapatkan peta kebutuhan daya dorongkendaraan dan daya yang dihasilkan engine kendaraan saat kendaraan bergerak dengandriving cycle yang telah ditentukan denganmenyertakan interaksi pengemudi kendaraanmelalui pengaturan bukaan throttle danpemindahan rasio transmisi.

2. Mendapatkan ukuran Flywheel untuk hybrid system pada kendaraan Trans Jakarta

3. Mengetahui perilaku dinamik kendaraandengan flywheel hybrid system.

BATASAN MASALAH

1. Kecepatan kendaraan terhadap kecepatan angin sama dengan kecepatan

kendaraan.

2. Laju perubahan kecepatan pada driving cycle diasumsikan konstan.

3. Untuk setiap tingkat transmisi nilai koefisien inersia berputar konstan.

4. Tidak ada losses pada sistem

5. Kendaraan bergerak dengan kecepatan yang sesuai dengan driving cycle Trans

Jakarta

6. Kendaraan berjalan pada jalan lurus tanpa adanya gradient tanjakan.

7. Radius dinamik ban kendaraan kendaraan dianggap konstan.

8. Pemodelan tidak menyertakan regenerative braking.

9. Kendaraan selalu dalam keadaan Under Power.

10. Kinerja Engine tidak pengaruh kondisi lingkungan sekitar.

TINJAUAN PUSTAKA

D. Cross dan J. Hilton HIGH SPEED FLYWHEEK BASED HYBRID SYSTEMS FOR LOW CARBON VEHICLES

TINJAUAN PUSTAKA

Wang, Luo dan Zhang (2008)SIMULATION OF CITY BUS PERFORMANCE BASED ON ACTUAL URBAN DRIVING CYCLE IN CHINA

DRIVING CYCLE

Driving Cycle eropa

Driving Cycle Amerika

KORIDOR 2PULOGADUNG – MONAS CB

Akselerasi 1.2 m/det2Deselerasi 1.8 m/det2Vo 0 m/detikVmax 16.67 m/detik = 60 km/jVmax mix traffic 6.94 m/detik = 25 km/jVmin mix traffic 4.17 m/detik = 15 km/jJourney time 4363.27 detik = 72.72 menitJourney speed 5.94 m/detik = 21.37 km/jam

Jarak Jarak Waktu Jarak Waktu Jarak Tundaan Travel TravelAntar Komulatif Akselerasi Akselerasi Deselerasi Deselerasi Simpang Time TimeHalte Halte(m) (m) (det) (m) (det) (m) (det) (det) (menit)

1 Pulogadung 3001,311.2 1,311.2 13.89 115.74 9.26 77.16 390.24 6.50

2 Halte RS Mediros 16420.8 1,732.0 13.89 115.74 9.26 77.16 52.82 0.88

3 Halte Gading 16499.4 2,231.4 13.89 115.74 9.26 77.16 57.54 0.96

Simpang Kelapa Gading 16111.1 2,342.5 13.89 115.74 9.26 77.16 34.24 0.57

4 Halte Pulomas 161,043.8 3,386.3 13.89 115.74 9.26 77.16 90.20 1.50

5 Halte Asmi 16477.4 3,863.7 13.89 115.74 9.26 77.16 56.22 0.94

6 Halte Ps Pedongkelan 16415.5 4,279.3 13.89 115.74 9.26 77.16 52.51 0.88

Simpang Coca Cola 90281.3 4,560.5 13.89 115.74 9.26 77.16 118.45 1.97

7 Halte Cempaka Mas 16435.3 4,995.8 13.89 115.74 9.26 77.16 54.16 0.90

8 Halte Kodam 16607.7 5,603.5 13.89 115.74 9.26 77.16 64.04 1.07

9 Halte Lippo 16505.6 6,109.1 13.89 115.74 9.26 77.16 58.13 0.97

10 Halte Ps Cempaka Putih 16644.2 6,753.3 13.89 115.74 9.26 77.16 66.42 1.11

11 Halte Rawa Selatan 16446 1 7 199 3 13 89 115 74 9 26 77 16 54 78 0 91

No. Lokasi

PERHITUNGAN LAMA WAKTU TEMPUH DAN KECEPATAN PERJALANANPULOGADUNG - MONAS CB - PULOGADUNG

DRIVING CYCLEPULOGADUNG – MONAS CB

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

-100 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 3300

Kec

epat

an (K

m/ja

m)

Time (Det)

Driving Cycle Pulogadung-Monas CB

Driving Cycle Pulogadung-Monas CB

DINAMIKA KENDARAAN

Persamaan gaya hambat kendaraan

Naunhimer,Harald (1994)

DRIVE TRAIN KENDARAAN

Naunhimer,Harald (1994)

Roda

Roda

DAYA DORONG KENDARAAN

Dimana:Pd = Daya dorong Kendaraan (Watt)Td = Torsi dorong kendaraan ( N m)ωd = putaran sudut kendaraan pada engine (rad/s)

dTdPd ω.=

KENDARAAN KONVENSIONAL

engine gearbox Bus Trans Jakarta

Speedometer

Throttle pedal Gear stick

Driver

Driving Cycle

INTERAKSI PENGEMUDI

Driving cycle

Throttle level

Gear Transmision ratio

Driver

GEAR TRANSMISION RATIO

RPM

RPM > n Max

RPM < n Min

UP

DOWNGear Transmision ratio

THROTTLE LEVEL

PdDayaKendaraan

PeDayaengine

THROTTLE LEVEL

Pe PdDaya Engine Daya dorong

kendaraan

HYBRID CARAdalah sebuah kendaraan dengan 2 atau lebihsumber penggerak

ENERGY STORAGE SYSTEM

Nickel metal hydride

Lithium ion

FLYWHEEL

POWER DENSITY & ENERGY DENSITY

Berat flywheel 2.95 Ton

Flywheel dioperasikanpada 3000 RPM

Kapasitas 20 orang

Dapat berjalan 6 Km dengan kecepatan 50 Km/h

GYROBUS

FLYWHEELPersamaan dasar energi Flywheel

Dimana:E = energi yang dimpan flywheel ( Joule)I = inersia flywheel ( Kg m2)ω = putaran sudut flywheel ( rad/s)

Maria Inês Lopes Marques (2008)

FLYWHEELPersamaan Inersia berputar Flywheel silinder berlubang

Dimana:I = inersia flywheel ( Kg m2)ρ = massa jenis material flywheel ( kg/m3)h= panjang flywheel (m)ro =jari-jari luar flywheel (m)ri = jari-jari dalam flywheel (m)

Maria Inês Lopes Marques (2008)

FLYWHEELPersamaan energi Flywheel

Jika flywheel berputar dari putaran dari putaran awal sampai putaran akhir

Dimana:ω1 = putaran sudut flywheel awal (rad/s)ω2 = putaran sudut flywheel akhir ( rad/s)

Maria Inês Lopes Marques (2008)

FLYWHEELPersamaan tegangan tangesial flywheel

Persamaan tegangan radial flywheel

Dimana:v = poison ratio material

Maria Inês Lopes Marques (2008)

KONSTRUKSI KENDARAAN

PGS

ClucthPGS

Gear box

Motor

Flywheel

Engine

Mode pada Flywheel Hybrid Bus Trans Jakarta:1. Charging2. Direct Engine3. Discharge

Pe > Pd , dimana daya yang dihasilkan oleh engine lebih besar daripada daya yang dibutuhkan oleh kendaraan artinya engine dapatmemenuhi kebutuhan daya kendaraan dan masih memiliki dayaberlebih. Daya berlebih ini akan digunakan untuk charging flywheel

CHARGING

Pe > Pd & Flywheel full charge, Pada kondisi ini kebutuhan daya untukmendorong kendaraan masih terpenuhi oleh daya dari engine. Ketikaflywheel sudah dalam kondisi full charging, maka daya engine hanyadigunakan untuk memenuhi daya untuk mendorong kendaraan saja.

DIRECT ENGINE

Pe < Pd, Pada kondisi ini daya engine digunakan untukmemenuhi kebutuhan daya untuk mendorong kendaraan, karenakebutuhan untuk mendorong kendaraan lebih besar dariengine, maka sebagian daya diambil dari flywheel.

DISCHARGE

MATLAB SIMULINK

KENDARAAN FLYWHEEL HYBRID

engine gearbox Bus Trans Jakarta

Speedometer

Throttle pedal Gear stick

DriverDriving Cycle

FLYWHEEL

METODOLOGI TUGAS AKHIR

PEMODELAN FLYWHEEL HYBRID SYSTEM

Fr

ωr

Tr

iA

ne

Te

Pd

TL PeGs

FW ETS

Gaya Resistance

Driving Cycle

Torsi Resistance

Putaransudut roda

Gear switch

Ratio Total

Torsi engine

Putaranengine

Daya dorongkendaraan

DayaEngine

PerancanganFlywheel

Energy Transfer System

Throttle Level

ICEEngine

Flywheel Hybrid system

TERIMA KASIH