Zo werkt e-AutoPowr van John Deere

Machinefabrikant John Deere verraste op vakbeurs Agritechnica in 2019 met een deels elektrische transmissie. In november 2022 ging de eAutoPowr daadwerkelijk in productie.

Tekst gaat verder onder de video

De AutoPowr CVT met een mechanische en hydraulische component (ontwikkeld in de jaren negentig), is niet berekend is op het motorvermogen van het huidige topmodel uit de 8R-serie (max. 443 pk). Een poosje was het topmodel daarom alleen te koop met een powershifttransmissie. Kopers wensten echter een traploze transmissie in die trekker. Dus moest John Deere iets doen. De fabrikant maakte een ontwerp voor een deels elektrische transmissie.

Een sterkere AutoPowr ontwerpen en uitrusten met nog grotere hydraulische componenten zag de fabrikant niet als een oplossing voor de toekomst. In plaats daarvan is er nu een bak ontwikkeld waarbij een elektromotor zorgt voor de variabele rijsnelheid, en niet een hydromotor.

Generator en elektromotor

Belangrijkste reden voor die zogeheten eAutoPowr is dus het vermogen dat-ie hebben mag (dat is nu maximaal 450 pk). Er zijn meer argumenten, zoals kosten en stilstand. Want over het algemeen is het zo dat áls er iets kapot gaat in de huidige AutoPowr, dan is het vaak de hydraulische component. Dan moet je denken aan plunjers die afbreken en ín het transmissiehuis eindigen.

Bij de eAutoPowr nemen de generator en elektromotor de taken over van de hydrauliekpomp en -motor. Die drie-fase permanente magneetsynchroonmotoren hebben minder bewegende delen – zo zijn er geen plunjers of spiegelplaten. Ook zijn ze voortaan buiten de transmissie gemonteerd, achter de bak, onder de cabine. Volgens John Deere is de bereikbaarheid daardoor beter.

Tekst gaat verder onder de foto

Net buiten de behuizing, aan de achterkant, zijn de generator en elektromotor geplaatst. Aan de linkerkant van de trekker (hier in beeld) zie je de elektromotor die met een tandwielverbinding de bak in gaat. Deze levert 0 tot 40% van de trekkracht en draait doorgaans 2.400 tot 4.500 toeren. – Foto’s: Mark Pasveer

Hoewel de onderhoudskosten gelijk zijn aan die van een AutoPowr (zelfde olieverversingstermijn), zou de diagnosetijd zijn verbeterd. De eAutoPowr is daarvoor voorzien van geautomatiseerde lekcontrole op koppelingspakketten en drukmonitoring op bijvoorbeeld smeerdruk, om daarmee problemen te herkennen voordat de transmissie daadwerkelijk kapot gaat. Dit werkt met het Expert Alert-systeem.

Die generator en elektromotor zijn van binnen overigens verrassend eenvoudig. Ze hebben geen koolstofborstels en slijten dus niet. Het is een stator (behuizing) waarin een rotor opgehangen in twee kogellagers ronddraait met doorgaans 2.400 tot 4.500 omwentelingen per minuut, en met maximaal 10.000 toeren. Ook opmerkelijk is dat de generator en elektromotor precies hetzelfde zijn: ze zouden zelfs hetzelfde onderdeelnummer hebben. Tijdens het rijden blijft overigens de generator altijd de generator (links gemonteerd, gekoppeld aan motor) en de elektromotor blijft de motor (gekoppeld aan zonnewiel) – ze wisselen nooit van functie. De eAutoPowr is 400 à 500 kilo zwaarder dan de gewone cvt.

Elektrisch niet per se efficiënter

Voor wie nu denkt: elektrisch is vast efficiënter, gaat die vlieger niet (echt) op. Volgens verwachting van John Deere zelf is de eAutoPowr 1% efficiënter dan de hydromechanische variant die we al kennen.

Ter indicatie: de elektromotor levert 0 tot maximaal 40% van de trekkracht, 60 tot 100% is dus mechanisch. De transmissie bestaat uit vijf groepen, waarbij tot 5 km/u volledig elektrisch wordt gereden (straks meer daarover), en bij 1.900 motortoeren is de aandrijving 100% mechanisch bij 7, 14, 22 en 45 km/u. Voor wie zo’n trekker koopt voor louter trekwerk adviseert John Deere nog altijd te kiezen voor de E23-powershifttransmissie.

Nauwelijks transmissiegeluid in cabine

Andere bijkomende voordelen van de deels elektrische cvt is dat de generator ook stroom opwekt voor extern gebruik. Bovendien is de transmissie sneller en stiller.

Volgens metingen van John Deere is het in de cabine 23% stiller ten opzichte van een 8R met gewone AutoPowr. We konden dat ervaren tijdens een persbijeenkomst in Duitsland: je hoort in de cabine inderdaad praktisch geen transmissiegeluid. Wat je wél hoort is een mechanische ‘klunk’ bij het gebruiken van de F/R-shuttle onder het stuur.

Bij het wisselen van rijrichting verandert de elektromotor vlot van draairichting en daardoor hoor je de tandwielen opnieuw in elkaar grijpen. Feit is: de omkeershuttle in de 8R is lekker vlot, ook al hangt er een drieassige mesttank achter. De trekker rijdt overigens maximaal 50 km/u en doet dat (afhankelijk van de gemonteerde banden) met 1.386 motortoeren.

Planetair: tweemaal elektrisch

Opvallend is dat John Deere de bak heeft geconstrueerd op basis van de E23-powershiftbak en niet op de traploze AutoPowr. De lay-out en de koppelingspakketten zijn bijna gelijk aan de E23. De behuizing en positie van de input- en output-assen zijn zelfs exact hetzelfde.

Tekst gaat verder onder de foto

De lay-out van de eAutoPowr is gelijk aan die van de E23-Powershift, en positie van de in- en uitgaande assen zijn zelfs exact gelijk. Hier zie je de uitgaande as naar de wielen, en eronder (buiten beeld) zit de as naar de aftakasstomp.

De transmissie is opgebouwd uit vijf groepen. Op de bovenste as in de transmissie plaatst John Deere twee planetairs en een meervoudige platenkoppeling om de motor (los) te koppelen. Dat zit zo: de elektromotor die gemonteerd is aan de achterkant van de transmissie drijft via een tandwielverbinding het zonnewiel aan. De motor drijft in principe het ringwiel aan – behalve bij snelheden tot 5 km/u, dan is de aandrijving volledig elektrisch. Dat wil zeggen: rem je af tot onder 5 km/u, dan ontkoppelt de meervoudige platenkoppeling de aandrijving vanaf de motor, en koppelt zo’n zelfde koppeling de elektromotor aan het ringwiel. De elektromotor drijft dan dus het ringwiel én zonnewiel aan. Bij het wisselen van rijrichting verandert de elektromotor razendsnel van draairichting – dat verklaart de hoorbare ‘klunk’ van in elkaar grijpende tandwielen. Naast snel, zegt de fabrikant ook heel nauwkeurig de rijsnelheid te kunnen regelen omdat dit volledig wordt aangestuurd vanaf een omvormer.

Boven de 5 km/u, zowel voor- als achteruit, neemt de motor de aandrijving van het ringwiel weer over van de elektromotor; de transmissie heeft dan ‘tijd’ gehad om te schakelen. Of de elektromotor het kan verdragen als je de hele dag 5 km/u rijdt en maximaal trekkracht vraagt? Op die vraag reageert John Deere steevast dat dit niet de praktijk is. Trekwerk gaat met hogere rijsnelheid, en (langzaam) aftakaswerk vraagt doorgaans om weinig trekkracht.

Tekst gaat verder onder de foto

De flens (helemaal links) is gekoppeld aan de motor. Direct erachter, ín de transmissiebehuizing, zie je een meervoudige platenkoppeling die wordt gebruikt om, als de rijsnelheid lager is dan 5 km/u, de motoraandrijving los te koppelen van het ringwiel. 

Stroom voor extern

In de cabine en in de bediening waan je je trouwens in een normale AutoPowr-trekker. Enige verschil in instellingen zit ’m in het gebruik van externe elektriciteit; je kunt bij geavanceerde instellingen de wielaandrijving van de Joskin-mesttank aan- en uitzetten en de agressiviteit instellen. Dat zit zo: de generator levert zodra de motor draait ook stroom voor extern gebruik (100 kW), dus ook bij stilstand.

Tekst gaat verder onder de foto; bekijk meer foto’s onderaan dit artikel

Optioneel kun je tot 100 kW stroom extern gebruiken. Weliswaar is dat nu alleen mogelijk in combinatie met een Joskin-mesttank, die daartoe is uitgerust met een elektromotor met reductiekast, koeling, en een hoeksensor om een schaarbeweging te voorkomen.

Die module voor externe stroom is optioneel (€ 21.450). Het is echter zo dat je dit nu alleen kunt gebruiken in combinatie met een Joskin-mesttank die uitgerust is met de benodigde techniek: zo’n zelfde elektromotor, maar dan met reductiekast, koeling voor die motor en een hoeksensor in verband met een schaarbeweging.

De functie werkt alleen als de juiste software aanwezig is. Bij software moet je denken aan aansturing van de wielaandrijving. Denk aan de juiste rijsnelheid, het automatisch inschakelen pas boven 10% wielslip en het uitschakelen boven een te grote stuurhoek (in verband met scharen).

Je kunt dus niet zomaar een rotorkopeg uitrusten met elektromotoren en de stekker erin pluggen als een hydromotor. Ook kun je ’m niet zomaar gebruiken als noodgenerator. Voor nu werkt deze functie alleen met Joskin. John Deere herhaalt echter meermaals dat hij openstaat voor samenwerking met meer fabrikanten.

De transmissie is overigens alleen verkrijgbaar in het topmodel 8R410 en heeft een meerprijs van € 22.586 ten opzichte van de E23-powershift. De fabrikant wil geen uitspraak doen over in welke modellen de transmissie nog meer komt te liggen. Dát er iets volgt ligt voor de hand, gezien de ontwikkelingskosten.

Auteur: Bob Karsten