perancangan flywheel untuk sistem hybrid pada atc...
TRANSCRIPT
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