Macchine agricole ibride e trasmissioni elettrificate

[mikyxt]

16 ore fa, Federix ha scritto:

Trattandosi di un argomento caldo volevo segnalare questo articolo, con tanto di "spaccato" della futuristica pala John Deere 944K Hybrid, disponibile ormai da qualche anno sui mercati serviti da Deere Construction.

La casa dichiara di aver raggiunto un milione di ore lavorative sul campo con le sue trasmissioni elettrificate.

Nello specifico sulla 944K Hybrid, il motore termico da 13,5 litri, funge da generatore di energia per alimentare i 4 motori elettrici posti sulle ruote della macchina.

 

 

 

Articolo:  https://www.ivtinternational.com/news/hybrid-electric-vehicles/one-million-hybrid-hours-for-jdps.html 

macchina che funziona egregiamente, considerate che questo progetto ha molti anni sulle spalle e la tecnologia usata in questo modello oggi inizia ad essere obsoleta, detto questo vista l'esperienza fatta da JD in questo settore, non è da escludere che nella nuova trebbia (ipotetica classe 10), alcune funzioni non siano state elettrificate, se non anche la trasmissione, staremo a vedere, sono sicuro che JD in questo settore (dove lavorano tutti i competitor) presenti a brevi sistemi ibridi di trasmissione, ci toccherà aspettare le presentazioni.

 

la rivista in oggetto è molto interessante, per chi mastica inglese la consiglio vivamente.

 

 

https://mining.komatsu/docs/default-source/product-documents/surface/wheel-loaders/en-g2wl01-0814-v1_wheel_loader.pdf?sfvrsn=6f4b0a6b_48

 

altro esempio se non il primo del genere

Modificato 27 Luglio 2019 da mikyxt

[Federix]

Nuova trasmissione Cvt elettrificata di ZF( eTerramatic) : si tratta di un generatore integrato nella trasmissione Terramatic che , secondo il costruttore, permette di aumentare il rendimento del motore termico e anche la capacità di trazione.

Può anche lavorare in modalità completamente elettrica per ridurre emissioni e rumore.

 

[Phoenix V1.0]

Anche Faresin ha ormai da un anno presentato il suo sollevatore telescopico completamente elettrico con caratteristiche veramente interessanti con una portata massima di 2600 kg e fino a 5,9 metri di altezza,Durata pacco batterie pari circa a 2000 cicli di lavoro, 4.4 anni di utilizzo... Autonomia 6 ore di lavoro ?

 

[Federix]

John Deere: crediamo nei trattori elettrici.

Interessante articolo in cui i vertici John Deere esprimono le proprie idee ed eventuali linee guida nel processo di elettrificazione.

https://www.futurefarming.com/Machinery/Articles/2020/3/John-Deere-We-believe-in-electric-tractors-100-552869E/

[DjRudy]

Altrimenti non avrebbero fatto l'E-Autopower.

[Federix]

John Deere E-Autopowr

Sembra che il segreto della rivoluzionaria trasmissione E-Autopowr di John Deere siano due motori sincroni ad eccitazione permanente, che sostituiscono la componente idraulica.

Vantaggi?
- Usura molto contenuta al contrario delle trasmissioni idrostatiche --> riduzione tempi e costi di manutenzione 
- Perdite critiche molto contenute  --> maggiore efficienza e potenza alle ruote

A quest'ultimo punto si aggiunge la possibilità - come visibile in foto - di avere delle prese elettriche sul trattore, le quali con un output di 100 kW consentono di alimentare attrezzature di vario tipo.

Infine è molto interessante la disamina del dr. Pickel in un articolo di John Deere Germany (di seguito) in merito alle nuove tecnologie: un parallelismo con quanto succede in Mercedes, dove spesso i sistemi più avanzati vengono introdotti sulla classe S per poi essere scalati pian piano nel resto della gamma.
Per concludere E -Autopowr sarà presentato nel 2021 su john Deere 8R per poi affermarsi rapidamente, il che lascerebbe intendere la possibilità di vederlo anche su altre serie in futuro.

 

Inserisco stralcio dell'articolo John Deere tradotto in quanto disponibile solo in tedesco:

 

Il professor Pickel, la nuova trasmissione del trattore AutoPowr di John Deere, ha vinto la medaglia d'oro DLG all'Innovation Award di AGRITECHNICA 2019 . Cosa c'è di così innovativo? 

Prof. Pickel: L'elettrico! Nel cambio del trattore di oggi, raggiungiamo la possibilità di regolazione infinitamente variabile attraverso la trasmissione di potenza su due percorsi, uno meccanico e uno idrostatico. La maggior parte della potenza viene trasferita meccanicamente nella trasmissione meccanico-idrostatica. La potenza richiesta per la regolazione proviene dal percorso idrostatico.

Con eAutoPowr, abbiamo elettrificato questo percorso di regolazione con due motori sincroni a eccitazione permanente. Perché gli azionamenti elettrici sono caratterizzati da un'efficienza significativamente più elevata. Inoltre, sono praticamente privi di usura e, a differenza delle trasmissioni idrostatiche, non possono mai verificarsi perdite critiche.

 

Se l'azionamento elettrico è molto più avanti dell'azionamento idrostatico, perché è solo adesso? 

L'idraulica ha anche dei vantaggi: quando sono coinvolti movimenti lineari. L'elettronica è semplicemente migliore per le rotazioni. Il fatto che questo venga utilizzato solo ora da noi è dovuto allo sviluppo tecnico: macchine agricole elettriche esistevano già alla fine del XIX secolo. Tuttavia, poiché il motore a combustione interna ha un'altissima possibilità di immagazzinare energia, il sistema elettrico è stato dimenticato rispetto alle macchine agricole nel 20 ° secolo. I riduttori di potenza divisi in un design compatto sono stati nel trattore sin dai primi anni '90 - ma sono meccanici-idrostatici.  

Negli ultimi 25 anni, tuttavia, sono stati fatti enormi progressi nelle macchine elettriche e nell'elettronica di potenza. I motori sincroni a eccitazione permanente che utilizziamo con eAutoPowr offrono un'enorme densità di potenza e l'elettronica di potenza è ora più compatta e meno costosa.

 

 Cosa significa questo per gli utenti? 

Stiamo aprendo una funzionalità completamente nuova nel funzionamento del trattore. A causa della minima usura dell'elettronica, i proprietari dei trattori hanno tempi di manutenzione molto inferiori. L'efficienza di eAutoPowr consente anche due interfacce elettriche sul retro del trattore. Forniscono accessori con un massimo di 100 kilowatt. Prendiamo ad esempio l'applicazione tipica del letame liquido: per il tamburo del letame liquido è necessario uno sforzo di trazione elevato. I due assali posteriori sono guidati dall'imbarco di spegnimento. Ciò riduce lo slittamento e gli utenti risparmiano dal 5 al 10 percento di carburante. Inoltre, portano più trazione al suolo e possono anche attaccare un attrezzo per la lavorazione del terreno. Ciò consente di risparmiare una fase di lavoro completa, orario di lavoro e ancora più carburante.

E il futuro di eAutoPowr?  

Nel 2021 verranno lanciati i trattori serie 8R con eAutoPowr. E poi, secondo le mie previsioni, la tecnologia si affermerà rapidamente. È come un'auto: le innovazioni vengono prima utilizzate nella Classe S e poi scendono.

 

Link all'articolo:
https://www.deere.de/de/blog/articles/technik/eautopowr-john-deere-elektrisches-getriebe-traktor-effizienz/

[Ale76]

Il 23/9/2012 Alle 20:25, daniele74 ha scritto:

anche caterpillar mi pare abbia progetti in merito:

http://www.cat.com/D7E

Catterpillar su ibrido c è da anni

[Federix]

Nè il D7E (ed altri in gamma) nè il nuovo John Deere 8R E-Autopowr sono ibridi !!!

[mori93]

Interessante progetto brasiliano, purtroppo non c'è ancora una scheda tecnica.

Potremmo definirlo la prima macchina con "cambio elettrico" sul mercato?

https://www.jacto.com/northamerica/products/planter/uniport-planter-500

 

[EnricoTr]

25 minuti fa, mori93 ha scritto:

Interessante progetto brasiliano, purtroppo non c'è ancora una scheda tecnica.

Potremmo definirlo la prima macchina con "cambio elettrico" sul mercato?

https://www.jacto.com/northamerica/products/planter/uniport-planter-500

 

Scrivono "bassi consumi di carburante" ma quanto bassi? Sicuramente sono più elevati rispetto ad una trasmissione meccanica, e credo che anche il vario sia più efficiente...

Però sarebbe interessante quantificare ed equiparare i vari sistemi

[mori93]

Di quanto non lo so, da quel che ho capito la macchina non è ancora sul mercato ma ci entrerà a breve.

Attenzione nel dire che è meno efficiente di una trasmissione vario perchè è appurato che un vario attuale, ovvero una trasmissione che sfrutta totalmente o in parte componentistica idraulica, ha un'efficienza dettata appunto dalla parte idraulica.

La trasmissione meccanica sicuramente è efficiente considerandola appunto come solo trasmissione ma considerando l'accoppiamento cambio + motore allora vediamo che per renderlo efficiente ed utilizzare il motore a regime costante nel massimo punto di rendimento, hai bisogno di un cambio con molte marce (da cui poi nasce il vario).

Questa trasmissione elettrica ti permette di unire i pregi delle due soluzioni ovvero infiniti rapporti e motore a regime costante, ergo abbassi i consumi. Inoltre l'attrezzo attaccato alla motrice sfrutterà non componentistica idraulica (apparte i cilindri per alzare ed abbassare l'attrezzo) ma motori elettrici guadagnandone ulteriormente sui consumi.

 

[mikyxt]

mi permetto di fare alcune considerazioni:

questo non si può definire la prima macchina con cambio elettrico, perchè non ha cambio, è un mezzo con trasmissione elettrica al 100%, è un sistema già in uso da John Deere tipo la pala 644K e da altri, il motore in questo caso funge da generatore, caricando un pacco batterie (pare da quello che si vede), alle ruote sono stati messi 4 motori elettrici attaccati a dei riduttori per la trazione.

vantaggi di questa soluzione sono molteplici, in curva hai un controllo indipendente di ogni ruota, in questo modo puoi lavorare per non avere trascinamenti e di conseguenza riduci il raggio di sterzatura, cosi come un sistema di antislittamento molto preciso, leggendo le velocità di ogni ruota puoi agire sulla coppia diminuendola sulle ruote che hanno meno aderenza, come efficienza lo dicono anche nel loro sito, sei in teoria sul 95% perchè non hai tutti gli assorbimenti che ti ritrovi nelle classiche trasmissioni, che sia PS o Vario, dove vi sono perdite di circa 15/20%, con questo sistema puoi usare un motore più piccolo di quello che useresti se fosse un mezzo classico e di conseguenza hai un miglioramento dei consumi, in quanto la taratura del motore è fatta per girare ad un regime costante (come nei generatori classici) nel punto di massima efficienza, altro vantaggio la precisione nei movimenti e le risposte nelle inversioni, avendo motori elettrici la coppi al'hai praticamente da subito, ma per avere questo occorre avere un'elettronica ben fatta non facile da fare.

non mi è chiaro dal video se poi anche tutte le altre attuazioni sono state fatte elettricamente, la tecnologia esiste, anche per sostituire i cilindri, di contro, ai tempi d'oggi il costo notevolmente superiore ad un mezzo classico.

 

Modificato 1 Settembre 2020 da mikyxt

[mori93]

Si scusami Miky, intendevo trasmissione elettrica nel mercato agricolo.

Per quel che riguarda i "servizi" idraulici era una mia supposizione, so che esistono attuatori lineari elettrici e che costano parecchio ma potremmo ragionarla nel seguente modo, elettrificare i componenti il cui utilizzo è continuo come ad esempio le ventole della seminatrice mentre i cilindri di apertura e chiusura attrezzo oppure alza ed abbassa con idraulica convenzionale in quanto il loro tempo di utilizzo è veramente minimo se raffrontato alla giornata lavorativa

[mikyxt]

18 minuti fa, mori93 ha scritto:

Si scusami Miky, intendevo trasmissione elettrica nel mercato agricolo.

Per quel che riguarda i "servizi" idraulici era una mia supposizione, so che esistono attuatori lineari elettrici e che costano parecchio ma potremmo ragionarla nel seguente modo, elettrificare i componenti il cui utilizzo è continuo come ad esempio le ventole della seminatrice mentre i cilindri di apertura e chiusura attrezzo oppure alza ed abbassa con idraulica convenzionale in quanto il loro tempo di utilizzo è veramente minimo se raffrontato alla giornata lavorativa

assolutamente possibile direi, al momento a mio avviso gli uniche zone difficili da elettrificare sono le utenze legate ai sistemi di sicurezza tipo lo sterzo, le difficoltà sono legate al costo che ne esce considerando tutti le ridondanze che servono per essere in regola se si circola su strada e non, in poche parole hanno fatto una xerion a trasmissione elettrica.

 

guardando il filmato il sistema di apertura dell'attrezzo con il richiamo del timone pare elettrico, come non è presente nemmeno un pacco di batterie, che sarebbe superfluo in un sistema cosi, non serve immagazzinare energia avendo il motore a regime costante.

Modificato 1 Settembre 2020 da mikyxt

[miro filippucci]

Forse la batterie serviranno per eventuali boost

Inviato dal mio SM-J330FN utilizzando Tapatalk

[mikyxt]

2 ore fa, miro filippucci ha scritto:

Forse la batterie serviranno per eventuali boost

Inviato dal mio SM-J330FN utilizzando Tapatalk
 

No in questa specifica applicazione non ne hai bisogno 

 

2 ore fa, mikyxt ha scritto:

No in questa specifica applicazione non ne hai bisogno 

completo con una spiegazione :

le batterie in sistemi ibridi le puoi utilizzare in diversi modi:

 

1. come magazzino energetico in caso di sistemi che ti permettano poi di poter sfruttare l'uso del veicolo completamente elettrico (vedi il telescopico Merlo) per poter lavorare per un tempo limitato in ambienti chiuso ad emissioni zero
2. come magazzino di energia da usare in caso di boost, in questo caso attaccato al motore termico il generatore non si limita solo a creare energia, ma tramite un comando, cambia la sua funzione da generatore e motore, essendo direttamente flangiato all'albero motore, aiuta il termico quando è richiesta più potenza o coppia, ovviamente tale uso è limitato dalla capacità della batteria in rapporto alla potenza assorbita che serve per svolgere la funzione, utilizzandolo in questo modo, puoi montare un termico di minor potenza, era usato e valutato dai costruttori quando a livello di emissioni le potenze sotto ai 36 kw non necessitavano di DPF o altri sistemi simili, in questo caso abbinavi un termico da 35.9 kw + un elettrico da 25 kw ed avevi una potenza totale 60.9 kw da usare quando ti serviva.

la seconda soluzione è utilizzata in mezzi dove la richiesta di massima potenza non è richiesta per tempi lunghi, quindi i settori che possono sfruttarla sono i carrelli elevatori, i telescopici e le macchine movimento terra, dove la richiesta e di conseguenza l'effetto boost serve in situazioni particolari, faccio l'esempio dei carrelli elevatori, li la richiesta di massima potenza l'hai solo quando devi sollevare e quando devi partire o invertire il senso di marcia, ecco in questo caso il sistema funziona, immagina le ruspe, hanno un ciclo lavoro simile coem anche i telescopici, tutte le applicazioni tipo i trattori dove lavori per molte ore a massima potenza questo sistema non serve, non ti serve immagazzinare energia, ed è il caso del mezzo nel video.

ad oggi come detto più volte il limite dei sistemi elettrici è quello dell'autonomia, basti vedere le applicazioni dei proto che si vedono, o sono collegati ad una rete elettrica (tipo john deere) oppure hanno grosse batterie al litio o di altre tecnologie,  ma o fai macchine enormi per avere ore di autonomia perchè sono date dalle dimensioni degli accumulatori in rapporto alla potenza che ti serve e al consumo, oppure fai sistemi ibridi  come il mezzo sopra con un motore che crea energia, e così  hai i vantaggi come diceva mori a livello di rendimento, ma poi ti porti in giro anche il problema legato ai sistemi di emissione dei motori termici di cui non puoi fare a meno. 

 

[Federix]

Si interessante questo Jacto Uniport, interessante spunto.

Da quanto si nota dal video secondo me non siamo più di tanto avanti rispetto ad altri costruttori, per intenderci non credo che siamo tanto lontani dallo stadio di concept.

Quanto di più vicino a questa soluzione è il sistema della John Deere 944K Hybrid, con 4 motori applicati sulle ruote si riesce ad avere un controllo della trazione molto preciso e si riesce a montare un motore 13,5 l da 536 cv, piccolo per questo segmento di macchine. Questo, unitamente all'efficienza e alle minori componenti presenti nella macchine consente un contenimento dei consumi non di certo trascurabile.

 

Per quanto riguarda i moderni trattori non so se questo sistema possa essere il più efficiente se consideriamo che i trattori moderni sono progettati per coprire un range di velocità che va da 0 a 60 km/h. A quanto pare vari costruttori di macchine agricole tra i quali anche John Deere, che ha ormai una vasta gamma di motori elettrici, sembra propendere per una soluzione di e-CVT per quanto riguarda le applicazioni agricole.

Personalmente parlo qui sul forum di trasmissioni elettrificate dal 2010, dall'uscita di un noto dozer precisamente. Sembra che sia arrivato il momento anche per le applicazioni agricole.

 

[mikyxt]

19 minuti fa, Federix ha scritto:

Si interessante questo Jacto Uniport, interessante spunto.

Da quanto si nota dal video secondo me non siamo più di tanto avanti rispetto ad altri costruttori, per intenderci non credo che siamo tanto lontani dallo stadio di concept.

Quanto di più vicino a questa soluzione è il sistema della John Deere 944K Hybrid, con 4 motori applicati sulle ruote si riesce ad avere un controllo della trazione molto preciso e si riesce a montare un motore 13,5 l da 536 cv, piccolo per questo segmento di macchine. Questo, unitamente all'efficienza e alle minori componenti presenti nella macchine consente un contenimento dei consumi non di certo trascurabile.

 

Per quanto riguarda i moderni trattori non so se questo sistema possa essere il più efficiente se consideriamo che i trattori moderni sono progettati per coprire un range di velocità che va da 0 a 60 km/h. A quanto pare vari costruttori di macchine agricole tra i quali anche John Deere, che ha ormai una vasta gamma di motori elettrici, sembra propendere per una soluzione di e-CVT per quanto riguarda le applicazioni agricole.

Personalmente parlo qui sul forum di trasmissioni elettrificate dal 2010, dall'uscita di un noto dozer precisamente. Sembra che sia arrivato il momento anche per le applicazioni agricole.

 

Con Federix abbiamo avuto modo di parlarne di queste tecnologia in varie occasioni, credo che ad oggi, nel settore agricolo, l'unica soluzione possibile sia quella che dice lui, la sostituzione graduale dei componenti idraulici con componenti elettrici, tipo E-cvt dove l'idrostatica è stata sostituita da componenti elettrici, sistemo come boost non sono applicabili e nemmeno l'only electric, vedo bene invece l'elettrificazione delle attrezzature, perchè i generatori da collegare ai motori sono sempre più a parità di kw espressi, inoltre con l'avvento dei motori/generatori a magneti permanenti si potrebbero avere delle belle soluzioni, anche se in applicazioni pesanti tipo big baler lo trovo ancora ostico 

[Federix]

5 ore fa, mikyxt ha scritto:

Con Federix abbiamo avuto modo di parlarne di queste tecnologia in varie occasioni, credo che ad oggi, nel settore agricolo, l'unica soluzione possibile sia quella che dice lui, la sostituzione graduale dei componenti idraulici con componenti elettrici, tipo E-cvt dove l'idrostatica è stata sostituita da componenti elettrici, sistemo come boost non sono applicabili e nemmeno l'only electric, vedo bene invece l'elettrificazione delle attrezzature, perchè i generatori da collegare ai motori sono sempre più a parità di kw espressi, inoltre con l'avvento dei motori/generatori a magneti permanenti si potrebbero avere delle belle soluzioni, anche se in applicazioni pesanti tipo big baler lo trovo ancora ostico 

Si verissimo, è stato più volte un argomento ricorrente ma a posteriori possiamo ammettere che non erano discorsi campati in aria ?

Sicuramente il discorso è un pò complesso e non universalmente riconducibile ad un caso, però in effetti a vedere le due soluzioni eCVT finora anticipate ambedue presentano una possibilità di output importante (>60 kw) che lascia certamente intuire che l'elettrificazione di alcune attrezzature è una strada percorribile.

Immagino invece una soluzione elettrica pura, quindi con motori elettrici sulle ruote di trazione, o magari una soluzione con trasmissione elettrificata e riduzione finale proprio sui nostri cingolati italici quali TK, Trekker, Kripton ed omologhi ma anche su macchine leggermente più grandi come gli Scaip Warrior ... 

[mikyxt]

9 ore fa, Federix ha scritto:

Si verissimo, è stato più volte un argomento ricorrente ma a posteriori possiamo ammettere che non erano discorsi campati in aria ?

Sicuramente il discorso è un pò complesso e non universalmente riconducibile ad un caso, però in effetti a vedere le due soluzioni eCVT finora anticipate ambedue presentano una possibilità di output importante (>60 kw) che lascia certamente intuire che l'elettrificazione di alcune attrezzature è una strada percorribile.

Immagino invece una soluzione elettrica pura, quindi con motori elettrici sulle ruote di trazione, o magari una soluzione con trasmissione elettrificata e riduzione finale proprio sui nostri cingolati italici quali TK, Trekker, Kripton ed omologhi ma anche su macchine leggermente più grandi come gli Scaip Warrior ... 

come potete notare anche in questa soluzione non vi è presenza di batterie per accumulo, non dimentichiamoci che sistemi simili sono in uso da anni nelle ferrovie americane, i treni utilizzano motori diesel per generare energia elettrica che poi fa funzionare motori elettrici per far muovere le motrici.

altre applicazioni simili le troviamo nei dumper da miniera, dove sempre cat è molto avanti.

https://www.cat.com/it_IT/products/new/equipment/off-highway-trucks/mining-trucks/18232553.html

o altri costruttori 

http://mondoelettrico.blogspot.com/2018/03/e-dumper-un-imponente-camion-elettrico.html

https://www.komatsu.eu/it/news/con-la-miniera-di-kevitsa-boliden-punta-al-top

https://mining.komatsu/surface-mining/wheel-loaders

 

 

 

[Romagna-doc]

ad Eima Digital Preview è stato presentato da NOBILI l'ibridizzazione del cantiere di lavoro, ovvero le operatici che utilizzano la potenza elettrica generata dalla trattrice, ovvero che in una prima fare di evoluzione sarà un generatore applicato sulla trattrice standard

[DM83]

Secondo me nn ha senso avere un generatore davanti che occupa così tanto spazio? Era meglio una modifica all’alternatore...

[mikyxt]

17 minuti fa, DM83 ha scritto:

Secondo me nn ha senso avere un generatore davanti che occupa così tanto spazio? Era meglio una modifica all’alternatore...

per avere 700V hai voglia a modificare l'alternatore

[DM83]

Nn ho letto i volt che deve fornire.. si sono troppi per una modifica.. 

ma il generatore anteriore funziona con pdf oppure è un generatore a motore separato?

[andrea4500c]

Chi lo produce l'e-source.?