Nog dit jaar prototype half-elektrische Steyr-trekker

Het nieuwe Hybrid Drivetrain Konzept borduurt voort op het spraakmakende concept van een futuristische Steyr-trekker op vakbeurs Agritechnica in 2019. Het is nooit het doel van de fabrikant geweest om dit concept daadwerkelijk op de markt te brengen. Wel leverde het nieuwe denkrichtingen op.

Het tweede concept, Hybrid Drivetrain Konzept, met de hybride transmissie is één van de uitwerkingen. Het is een transmissieconcept met een gedeeltelijk elektrische aandrijving. Naast een dieselmotor heeft het prototype een generator, opslagcapaciteit voor opgewekte stroom en een elektromotor.

Tekst gaat verder onder de video

Generator en supercondensatoren

De hybride transmissie werkt als volgt. De krachtbron van het concept is een zescilinder dieselmotor. Die drijft een nieuwe transmissie aan die is uitgebreid met onder andere een generator. De generator zit rechts aan het transmissiehuis en is met een mechanische klauwkoppeling verbonden aan de ingaande as van de versnellingsbak. Koppelen van de klauwkoppeling gebeurt mechanisch, maar wordt elektrisch aangestuurd. Voor de veiligheid kan de koppeling mechanisch ontkoppelen bij een noodgeval.

Een tandwieloverbrenging zorgt ervoor dat de generator altijd in het meest efficiënte bereik draait. De generator slaat de opgewekte stroom op in drie supercondensatoren. Die zijn met een serieschakeling aan elkaar gekoppeld.

De supercondensatoren lijken vanaf de buitenkant op normale accu’s. Het verschil ten opzichte van een normale accu is dat een supercondensator in korte tijd snel en veel energie kan opslaan. Ook kunnen ze deze opgeslagen energie heel snel weer vrijgeven. Normale accu’s hebben doorgaans meer opslagcapaciteit, maar geven de opgeslagen stroom minder snel vrij.

Tekst gaat verder onder de foto

Een rij met zogenoemde supercondensatoren net achter de rode neus slaan opgewekte stroom op. Deze zijn anders dan normale accu’s,. Supercondensatoren kunnen meer energie in zeer korte tijd opslaan en vrijgeven. Normale accu’s hebben doorgaans meer opslagcapaciteit, maar kunnen de energie niet zo snel vrijgeven.

Elektrische boost

Aan de linkerkant van het transmissiehuis vinden we een elektromotor. De generator en elektromotor zijn samen goed voor 136 pk constant vermogen, en kunnen tijdelijk boosten tot maximaal 280 pk. De extra energie die nodig is voor die boost, haalt de elektromotor uit de opslag.

De elektromotor is gekoppeld aan de pignon-as in de transmissie. Die drijft direct het differentieel aan. De elektrische boost (e-Boost) komt daarmee alleen beschikbaar op de wielen. De elektrische boost gaat dus niet via de tandwielen van de versnellingsbak, maar slaat dit stapje over en komt via de pignon-as direct op het differentieel en de achterwielen.

Steyrs gedachtegang hierachter is dat je met een sterkere motor, niet per se een zwaardere transmissie nodig hebt. Je leidt het extra vermogen óm de transmissie heen, en gebruikt de boost enkel op de wielen wanneer er om wordt gevraagd. Die aandrijflijn is volgens de fabrikant ruim genoeg berekend om de extra krachten aan te kunnen.

De aftakas en het hydraulieksysteem kunnen van deze zogenoemde elektrische e-Boost geen gebruik maken. Niet altijd heb je de volledige boost nodig. Daarvoor zijn er drie elektrische overbrengingsverhoudingen. Welke verhouding het best past, wordt bepaald door het benodigde vermogen op dat moment.

Opladen tijdens remmen

In het concept is ook een elektrische remvertrager verwerkt. Die werkt op basis van elektromagnetische inductie en wekt stroom op tijdens het afremmen. Daarmee laadt het systeem de supercondensatoren op. Zijn die vol, dan gaat het elektrisch vermogen naar voren en drijft daar het koelsysteem aan. Dat bespaart op zijn beurt weer brandstof.

In heuvelachtige gebieden is zo’n remvertrager die elektriciteit opwekt ideaal. Hiermee kun je snelheid vasthouden zonder de remmen te belasten. Daarbij laadt je de supercondensatoren op, en die opgewekte stroom kun je vervolgens gebruiken door via de elektromotor maximaal 150 pk boost te geven als je weer een heuvel op moet. Die 150 pk e-Boost is fors meer dan de boost die Steyr met de huidige trekkers genereert. De boost gaat tot maximaal 30 pk extra.

Onafhankelijke vooras-aandrijving

De transmissie heeft een aparte voorasaandrijving. Deze wordt aangedreven door een elektromotor. In het land kun je zo de voorloop aanpassen naar de beste omstandigheden. Daarbij gebruikt Steyr het om de draaicirkel te verkleinen. Dat lukt door de vooras in de bocht actief te laten trekken. De vooras trekt de trekker door de bocht, in plaats van dat de achteras hem de buitenbocht in duwt. Ditzelfde zien we ook bij de grotere Fendt-trekkers, die een aparte aandrijflijn in de transmissie gebruiken voor de vooras. Steyr vangt dit op elektrisch op.

Om slijtage te beperken, houdt het systeem met tractiecontrole de slip in de gaten. Daar past het de snelheid op aan.

Elektrisch aangedreven werktuigen

De energie die het systeem opwekt of heeft opgeslagen, is ook inzetbaar voor werktuigen. Bijvoorbeeld een ploeg of een cultivator met een elektrisch aangedreven wiel(stel). Het werktuig kan dan mee duwen, waardoor je de slip en de vermogensbehoefte van de trekker verlaagt. Dit bespaart diesel en dus ook wielslip. Steyr werkt voorlopig niet aan eigen machines.

Nieuw model in eigen huis

Het Hybrid Drivetrain Konzept is een volledig Steyr-concept, in eigen huis ontwikkeld. Analyses gaven aan dat een brandstofbesparing tot 8% en meer vermogen en capaciteit in het veld tot de mogelijkheden behoren. Het model dat TREKKER in het echt zag, is een niet-werkend model. Dat zou met enkele aanpassingen wel kunnen, volgens de fabrikant.

Steyr wil de transmissie op een nieuw model introduceren, en het later naar de Terrus en kleinere trekkermodellen brengen. Voordat dat kan, moet het concept eerst alle tests doorstaan en zich praktijkwaardig bewijzen. Dit is op zijn vroegst in 2024 aan de orde.

Auteur: Jacco van Erkelens

Lees het interview met Peter Friis, head of Steyr in Trekker magazine nr. 410