Selama ini, Toyota, General Motors dan raksasa otomotif lainnya mencoba Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) sebagai motor penggerak mobil listrik. Mengapa PMSM yang dipakai? Itu karena PMSM memiliki 3 kriteria yang sangat cocok dengan kebutuhan motor mobil listrik. PMSM menghasilkan torque yang besar, dalam ukurannya yang kecil, dan efisiensi tinggi. Torque yang besar dihasilkan dari medan magnet yang besar dari magnet permanen. Selain itu, karena menggunakan magnet permanen maka gulungan koil rotor tidak diperlukan. Ini yang membuat ukuran motor menjadi kecil dan efisiensinya meningkat.

Teknologi Mobil Listrik: Motor Listrik

Teknologi mobil listrik:
PMSM dalam Toyota Camry Hybrid

Namun, PMSM juga tidak lepas dari kekurangan. Pertama, karena menggunakan magnet permanen harganya mahal dan tidak tahan suhu tinggi, maka harus ada sistem pengukur suhu dan sistem pendingin untuk menjaganya dalam performa optimal. Ini membuat mesin bertambah besar dan mengonsumsi lebih banyak energi. Kedua, motor listrik memerlukan inverter kualitas tinggi untuk menghasilkan arus 3 fase tanpa ripple dan beberapa sensor sebagai feedbacknya. Ini juga melipatgandakan harga mobil listrik dan memberatkan maintenance. Ketiga, PMSM efisiensinya rendah dalam kecepatan tinggi. Ini menyebabkan mobil listrik biasanya hanya diperuntukkan bagi penggunaan dalam kota dan bukan antar kota.

Kekurangan inilah yang tidak disukai oleh Elon Musk. Daripada menggunakan magnet permanen yang mahal dan tidak tahan panas, dia lebih memilih induction motor atau IM (motor induksi).  IM relatif murah diproduksi, struktur dan pembuatan dan perawatannya mudah, dan tahan pada suhu tinggi. Karena alasan inilah, Tesla Motors memilih motor listrik buatan Nikolas Tesla ini sebagai motor utama penggerak mobil listrik dan berani melawan metode pasaran.

Motor induksi yang dipergunakan Tesla Motors adalah motor 3 fase 4 kutub. Kecepatan dan akselerasinya tidak kalah dengan mobil-mobil konvensional. Tapi tidak hanya itu, motor induksi bisa memberikan torque besar saat putaran mesin rendah, dan bisa berputar hingga 13000 RPM, jauh di atas mesin mobil konvensional yang menggunakan pembakaran dalam yang putarannya hanya sekitar 5000-6000 RPM.  Lebih besar juga dibandingkan dengan PMSM (Ini karakteristik motor dengan magnet permanen, di mana arus listrik induksi bakal mengalir sebanding dengan kecepatan motor dan menghambat gerak motor).

Motor induksi dalam mobil tesla motors

Teknologi Mobil Listrik: Baterai

Baterai punya bagian penting dalam mobil listrik, sebab tanpa baterai mobil listrik hanyalah seonggok mesin yang tak bergerak. Baterai dalam mobil listrik punya 2 kriteria yang wajib diingat: total energi dan daya. Total energi menentukan seberapa jauh mobil dapat berjalan, sedangkan daya menentukan kecepatan perpindahan energi, setara dengan akselerasi mobil listrik.

Teknologi mobil listrik:
Baterai NiMh dalam Toyota Prius

Teknologi mobil listrik:
Baterai NiMh dalam Toyota Highlander

Selain jenis motor listrik, pilihan sumber tenaga listrik Tesla Motors juga berbeda dengan yang dipilih raksasa otomotif lain. Ketika Toyota, Nissan dan perusahaan lain mencoba mengembangkan baterai NiMH berkapasitas besar dan cepat menyalurkan daya, Tesla Motors memilih sumber energi lain. Daripada memilih metodologi dan teknologi yang telah paten di pasaran, Tesla Motors memilih mendesain sendiri baterai untuk mobil listrik. Dengan sistem pendinginan yang inovatif guna mencegah overheat, Tesla Motors berhasil membuat sumber energi mobil listrik yang merupakan gabungan 6891 baterai litium kecil (seukuran baterai laptop). Dengan sistem sensor termutakhir, arus listrik bisa otomatis terputus dalam beberapa milisekon, dan mencegah kecelakaan dan kerusakan sistem.

Baterai litium berkapasitas 56 kWh ini memberikan 215kW energi listrik bagi mobil listrik, menjadikan baterai litium Tesla Motor paling berkelas dan memiliki kepadatan energi (kapasitas energi / massa) tertinggi. Performanya kuat, tahan lama, aman, dan relatif murah. Dibandingkan dengan baterai NiMH dengan kapasitas sama, massa baterai litium 2 kali lebih ringan, dengan performa akselerasi, handling, dan range kecepatan yang tinggi.

Baterai litium dalam mobil model S

Masih ada keuntungan lain menggunakan baterai litium kecil. Ukurannya yang kecil dengan permukaan luas membuat perpindahan panas menjadi lebih cepat, sehingga memperpanjang umur baterai dan menjaga stabilitas kapasitas maksimum baterai.

Teknologi mobil listrik: Modul pengisian daya baterai

Teknologi Mobil Listrik: Modul Power Electronics (PEM)

Selain itu modul Power Electronics berupa sistem pengisian daya dan power inverter terbaru juga disematkan dalam sistem mobil listrik Tesla. Inverter dengan 72 IGBT meningkatkan efisiensi penyaluran energi, hingga dapat mengalirkan 200 kW energi dalam keadaan peak.

Modul Power Electronics juga yang mengatur duty rates, kapan melakukan charge dan discharge, mengontrol tegangan listrik berdasarkan feedback torque dan kecepatan motor. Modul ini juga yang mengendalikan penyaluran daya dari regenerative brake ke baterai dengan efisiensi 85 hingga 95 persen!

Sekian ringkasan mengenai teknologi dan sistem kendali dari mobil listrik produksi Tesla Motors. Buat teman-teman yang ingin bertanya, silakan menuliskan komentar di bawah ini dan mari belajar teknologi mobil listrik bersama.

Bahan bacaan :

1. auto.howstuffworks.com/tesla-roadster1.htm
2. auto.howstuffworks.com/tesla-roadster.htm
3. www.teslamotors.com/roadster/technology/battery
4. www.technologyreview.com/news/516961/how-tesla-is-driving-electric-car-innovation/

Sumber gambar : PMSM dalam Toyota Camry Hybrid, Motor induksi dalam Tesla Motors, Baterai NiMh dalam Toyota Prius – Highlander, Baterai litium dalam mobil model S, Modul pengisian daya baterai

Recommended for you