Mengupas Power Split Device: Kunci Kerja Cerdas Mobil Hybrid Modern

Dalam beberapa tahun terakhir, industri otomotif global tengah mengalami transformasi besar. Tren elektrifikasi kendaraan semakin menguat seiring meningkatnya kesadaran terhadap efisiensi bahan bakar dan pentingnya mengurangi emisi gas buang.

Di tengah perubahan ini, mobil hybrid muncul sebagai solusi cerdas yang menggabungkan mesin pembakaran internal dengan motor listrik, menghasilkan keseimbangan antara performa, iritnya konsumsi energi, dan ramah lingkungan.

Salah satu elemen krusial yang membuat sistem hybrid begitu efisien adalah hadirnya teknologi pintar Power Split Device (PSD) yang dapat mengatur dan membagi sumber tenaga, seperti mesin bensin dan motor listrik. Dalam artikel ini, kami akan membahas seputar definisi, komponen, hingga perbandingan PSD dengan sistem Hybrid lain.

Baca Juga: Mobil Hybrid: Pengertian, Kelebihan, dan Kekurangannya

Apa Itu Power Split Device?

Power Split Device (PSD) adalah komponen inti dalam sistem Hybrid Electric Vehicle (HEV) yang berfungsi sebagai pengatur dan pembagi tenaga antara tiga elemen utama: Internal Combustion Engine (ICE) atau mesin bensin, motor listrik, dan roda kendaraan.

Dalam sistem hybrid seperti yang digunakan pada merk Toyota Hybrid System, PSD berperan sebagai penghubung cerdas yang memungkinkan ketiga sumber dan pengguna daya tersebut bekerja secara bersamaan atau bergantian secara efisien.

Secara teknis, PSD bukanlah gearbox konvensional, melainkan sistem roda gigi planetari (planetary gear set) yang memungkinkan tenaga dari mesin dan motor listrik dibagi dan dialirkan sesuai kebutuhan kendaraan. 

Komponen ini juga memungkinkan proses pengisian baterai mobil listrik saat kendaraan melambat atau saat mesin sedang tidak digunakan untuk menggerakkan roda. Fungsi utama dari Power Split Device mencakup:

• Mengalirkan tenaga dari mesin bensin langsung ke roda, ke motor listrik, atau keduanya.
   
• Membagi dan mengatur energi listrik dari baterai untuk menggerakkan motor listrik.
   
• Mengisi baterai (regenerative braking) melalui energi kinetik saat kendaraan melambat.
   
• Memungkinkan kendaraan melaju hanya dengan tenaga listrik, hanya dengan mesin pembakaran, atau kombinasi keduanya secara otomatis sesuai kondisi jalan dan beban kendaraan.

Dengan kata lain, PSD adalah “jembatan pintar” yang memastikan tenaga dari mesin maupun energi listrik digunakan secara optimal dan efisien, sehingga mobil hybrid dapat memutar roda sesuai kebutuhan tanpa intervensi langsung dari pengemudi.

Komponen Utama yang Terhubung dengan PSD

Untuk memahami sepenuhnya bagaimana PSD bekerja dalam sistem mobil hybrid, penting untuk mengenal komponen-komponen utama yang terhubung langsung dengan perangkat ini. 

Masing-masing bagian memiliki peran spesifik dalam mengelola dan mengalirkan sumber tenaga dari mesin bensin dan motor listrik ke roda kendaraan, serta dalam proses mengisi baterai.

Motor listrik

Motor listrik berperan sebagai sumber tenaga utama saat mobil bergerak dalam mode EV (electric vehicle) atau saat beban kerja ringan. Motor ini menerima energi listrik yang dibutuhkan dari baterai, dan bertugas langsung memutar roda mobil. 

Dalam sistem hybrid, motor juga berfungsi sebagai generator tambahan dalam kondisi tertentu, seperti saat pengereman regeneratif, untuk menghasilkan energi listrik yang akan disimpan kembali dalam baterai.

Internal Combustion Engine (ICE)

ICE atau mesin pembakaran internal tetap menjadi komponen penting dalam sistem hybrid. Mesin ini menghasilkan tenaga dari bahan bakar bensin, yang kemudian dapat disalurkan langsung ke roda melalui PSD, atau digunakan untuk memutar generator listrik guna mengisi baterai. 

Pengoperasian ICE dikontrol secara pintar oleh sistem hybrid agar hanya aktif saat benar-benar dibutuhkan, sehingga konsumsi bahan bakar tetap irit.

Generator

Generator memiliki peran ganda: sebagai pengubah tenaga mekanis dari mesin bensin menjadi energi listrik untuk mengisi baterai mobil listrik, dan sebagai pengatur kecepatan putaran dalam sistem roda gigi planetari. 

Generator ini menjadi kunci dalam proses mentransfer putaran dari mesin pembakaran ke sistem listrik, memungkinkan mobil hybrid beroperasi dengan efisiensi tinggi tanpa transmisi konvensional.

Power Control Unit (PCU)

PCU adalah pusat kendali dari seluruh sistem hybrid. Komponen ini bertugas mengatur energi listrik yang dibutuhkan dan dihasilkan oleh motor, generator, dan baterai berdasarkan kondisi berkendara secara real-time.

PCU mengontrol kapan motor listrik aktif, kapan mesin menyala, hingga kapan baterai diisi ulang, memastikan seluruh sistem bekerja harmonis dan efisien. Dalam konteks PSD, PCU juga memutuskan distribusi tenaga antara semua komponen.

Cara Kerja Power Split Device dalam Mobil Hybrid

Power Split Device (PSD) bekerja sebagai pusat distribusi tenaga yang menghubungkan dan mengatur aliran energi antara mesin bensin (ICE), motor listrik, generator, dan roda kendaraan. 

Melalui mekanisme roda gigi planetari dan kendali dari Power Control Unit (PCU), PSD memungkinkan mobil hybrid untuk beradaptasi secara otomatis terhadap berbagai kondisi berkendara guna mencapai efisiensi optimal dan performa yang responsif.

Skema Pembagian Daya

Salah satu keunggulan utama dari hybrid system seperti Toyota Hybrid System adalah kemampuannya untuk beralih secara mulus antara sumber tenaga listrik dan mesin pembakaran. Berikut skemanya:

• Saat start/kecepatan rendah: Mobil menggunakan motor listrik sepenuhnya. Energi listrik diambil dari baterai untuk memutar roda, menjadikan mobil senyap, responsif, dan hemat bahan bakar dalam kondisi stop-and-go.
   
• Saat akselerasi: PSD membagi tenaga dari motor listrik dan mesin bensin secara bersamaan. PCU mengatur distribusi energi sesuai beban kerja. Motor listrik memberikan torsi instan, sementara ICE menyuplai tenaga tambahan dan dapat juga memutar generator.
   
• Saat cruising (kecepatan konstan): Mobil lebih banyak mengandalkan mesin bensin untuk efisiensi. Namun, jika kondisi memungkinkan, motor listrik tetap aktif dengan daya kecil untuk membantu stabilitas dan kenyamanan.
   
• Saat pengereman atau deselerasi: Sistem beralih ke mode regenerative braking, di mana motor listrik berfungsi sebagai generator yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik untuk mengisi baterai mobil listrik. PSD memungkinkan aliran energi ini tanpa perlu mengaktifkan mesin.
   

Peran PSD dalam Kondisi Berbeda

• Akselerasi cepat: PSD membagi tenaga antara ICE dan motor listrik. Dalam sistem series-parallel hybrid, keduanya bisa bekerja bersamaan untuk memberi torsi maksimal ke roda.
   
• Cruising di jalan tol: PSD lebih banyak memanfaatkan tenaga dari mesin, sementara motor listrik dalam posisi standby atau ikut membantu secara minimal.
   
• Pengereman regeneratif: Saat pengemudi menginjak rem, motor listrik dan generator mengambil alih fungsi pengereman ringan sambil mengisi baterai, membantu efisiensi energi dan mengurangi beban kerja rem konvensional.
   

Integrasi dengan Baterai dan Power Control Unit (PCU)

Keberhasilan kerja PSD sangat bergantung pada koordinasi dengan baterai dan PCU. PCU mengendalikan kapan motor harus aktif, kapan mesin menyala, serta bagaimana energi listrik dikonversi dan disalurkan. 

Baterai menyimpan dan memasok energi listrik yang dibutuhkan untuk memutar motor listrik, dan menerima energi hasil regeneratif melalui PSD dan generator.

Secara keseluruhan, Power Split Device memungkinkan mobil hybrid memutar roda sesuai dengan kebutuhan, menjaga transisi antar sumber tenaga tetap mulus dan efisien, sambil memastikan performa dan efisiensi tetap optimal dalam segala kondisi berkendara.

Keunggulan Sistem PSD dalam Teknologi Hybrid Toyota

Teknologi Power Split Device tidak hanya menjadi komponen mekanis dalam sistem hybrid electric vehicle, melainkan juga fondasi dari pengalaman berkendara yang lebih efisien, nyaman, dan ramah lingkungan. 

Pada sistem seperti Toyota Hybrid System, integrasi PSD dengan motor listrik, mesin bensin, dan Power Control Unit (PCU) menghasilkan berbagai keunggulan nyata yang dirasakan oleh pengguna sehari-hari. Keunggulan dari PSD antara lain:

• Efisiensi bahan bakar: Salah satu keunggulan utama dari sistem PSD adalah kemampuannya untuk mengatur sumber tenaga secara optimal, sehingga konsumsi bahan bakar menjadi jauh lebih irit dibanding mobil konvensional. 
• Transisi tenaga yang halus: Berkat mekanisme series-parallel hybrid system dan kecanggihan PSD, perpindahan antara tenaga dari motor listrik dan mesin pembakaran terasa nyaris tanpa hentakan. Power Control Unit memerintahkan PSD untuk membagi daya secara otomatis sesuai kondisi berkendara.
• Mengurangi emisi: Dengan mengoptimalkan penggunaan tenaga listrik dan meminimalkan kerja mesin pembakaran, sistem PSD membantu mengurangi emisi CO₂ secara signifikan. Hal ini menjadikannya pilihan ideal bagi mereka yang peduli pada lingkungan.
• Kenyamanan berkendara dan hemat biaya operasional: Kombinasi dari penggunaan energi yang efisien, transisi halus antar sumber tenaga, serta minimnya getaran dan suara mesin menciptakan tingkat kenyamanan yang tinggi dalam berkendara.

Power Split Device vs Sistem Hybrid Lain

Dalam dunia kendaraan hybrid, terdapat beberapa pendekatan berbeda dalam menggabungkan mesin pembakaran internal (ICE) dan motor listrik sebagai sumber tenaga utama. 

Tiga jenis sistem yang umum digunakan adalah serial hybrid, parallel hybrid, dan series-parallel hybrid yang memanfaatkan PSD seperti pada Toyota Hybrid System. Masing-masing memiliki karakteristik tersendiri dalam hal efisiensi, performa, dan fleksibilitas, berikut perbandingannya.

Serial Hybrid

Pada sistem serial hybrid, motor listrik menjadi satu-satunya penggerak roda. Mesin bensin hanya berfungsi sebagai generator untuk mengisi baterai atau memberi tenaga ke motor listrik melalui konversi energi. Skema ini memungkinkan efisiensi tinggi di kecepatan rendah, namun kurang efisien dalam kecepatan tinggi karena banyaknya konversi energi.

Kelebihan:

• Sederhana dan cocok untuk kondisi lalu lintas padat
• Mudah dikontrol karena tidak ada koneksi langsung dari mesin ke roda
   

Kekurangan:

• Boros di kecepatan tinggi
• Performa bergantung penuh pada kapasitas motor listrik
   

Parallel Hybrid

Dalam sistem parallel hybrid, baik mesin bensin maupun motor listrik dapat langsung menggerakkan roda. Kedua sumber tenaga ini bekerja secara paralel, saling mendukung satu sama lain tergantung beban kendaraan. Sistem ini lebih efisien di kecepatan tinggi, tetapi kurang fleksibel dalam pembagian daya.

Kelebihan:

• Efisien di jalan bebas hambatan
• Struktur sistem lebih ringan
   

Kekurangan:

• Kurang optimal dalam pengaturan beban daya
• Kurang efisien dalam mode stop-and-go
   

Series-Parallel Hybrid dengan Power Split Device (PSD)

Sistem Hybrid Toyota memadukan keunggulan dari kedua sistem di atas melalui pendekatan series-parallel hybrid yang menggunakan Power Split Device. PSD memungkinkan kombinasi tenaga listrik dan bensin digunakan secara fleksibel dan otomatis sesuai kebutuhan.

Keunggulan utama PSD:

• Efisiensi maksimal di berbagai kondisi berkendara karena bisa beroperasi dalam mode serial, paralel, atau kombinasi keduanya
   
• Transisi tenaga yang mulus dan cerdas berkat kendali dari Power Control Unit
   
• Mendukung regenerative braking dan pengisian baterai yang efisien
   
• Tidak memerlukan transmisi multi-speed, karena PSD sudah mengatur pembagian tenaga secara mekanis dan elektrik

Teknologi Canggih, Perawatan Tetap Penting

Power Split Device menjadi otak penggerak cerdas di balik efisiensi mobil hybrid modern. Dengan sistem ini, kendaraan bisa menyesuaikan tenaga secara otomatis antara motor listrik dan mesin bensin, sehingga lebih hemat energi dan ramah lingkungan.

Namun, secanggih apa pun teknologinya, perawatan berkala tetap krusial agar performa tetap maksimal. Kamu bisa menemukan berbagai kebutuhan perawatan dan suku cadang resmi untuk kendaraan hybrid dan mobil listrik di Astraotoshop, mulai dari oli, aki, ban, hingga komponen suspensi dan interior.

Untuk kamu pengguna mobil listrik sepenuhnya (EV), Astraotopower juga menyediakan EV-Charger berkualitas yang cocok digunakan di rumah, solusi pengisian daya yang aman, efisien, dan siap mendukung mobilitas harianmu. Untuk melakukan konsultasi lebih lanjut, hubungi kami melalui nomor telepon 1500725 ataupun nomor WhatsApp.