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Antriebslösungen für autonome Landmaschinen

Antriebslösungen für autonome Landmaschinen

Zahlreiche Hersteller haben autonome Landmaschinen in der Erprobung oder bereits auf dem Markt. Damit sie die optimale Anwendungsleistung erreichen, benötigen diese neuen Maschinenklassen entsprechende Lösungen für den Antriebsstrang. Die Altra Industrial Motion Corporation bietet als weltweit tätiges Unternehmen für Antriebstechnik innovative Lösungen an, die auf die Anforderungen der jeweiligen Maschine zugeschnitten sind.

Dank Laser- oder GPS-Tracking sind Landmaschinen heutzutage in der Lage, Aufgaben des Feldanbaus und der Ernte selbsttätig zu verrichten. Technologien wie die Schwarmrobotik, wobei ein Verband von Maschinen intelligent interagiert, ermöglichen die Bewirtschaftung selbst größter Betriebe mit autonomen Fahrzeugen. Die Hersteller verfolgen derzeit noch ganz unterschiedliche Konzepte für die Antriebsstränge ihrer neuen, autonomen Maschinen und müssen die Komponenten hierfür sehr sorgfältig auswählen, um den Anforderungen der komplexen Maschinenparks der Zukunft gerecht zu werden.

Ausdauernde Elektrofahrzeuge dank elektromagnetischen Bremsen

Die hocheffiziente Bremse soll im Betrieb einen deutlich reduzierten Energieverbrauch aufweisen

Die hocheffiziente Bremse soll im Betrieb einen deutlich reduzierten Energieverbrauch aufweisen

Im Agrarsektor geht der Trend zu kleinen, standardisierten Elektrofahrzeugen, die mit den unterschiedlichsten Anbaugeräten ausgestattet werden können. Auf diese Weise kann ein einzelner Roboter mehrere Aufgaben effizient ausführen. Im Durchschnitt schaffen diese Maschinen bis zu sechs Stunden Arbeit auf dem Feld, abhängig von der Kapazität der verbauten Batterie. Energieeffizienz ist der maßgebliche Faktor für die wirtschaftliche Tragfähigkeit dieser Fahrzeuge, d.h. die Fahrzeugsysteme müssen so verbrauchsarm wie möglich ausgelegt werden. Herkömmliche elektromagnetische Bremsen benötigen eine konstante Stromversorgung, um offen zu bleiben. Daher verspricht die Optimierung des Bremssystems ein großes Einsparpotenzial.

Mit der Impulsbremse SSPB hat Warner Electric, eine Marke der Altra Industrial Motion Corporation, eine Lösung entwickelt, die die Leistungsaufnahme der elektromagnetischen Bremse auf ein Minimum reduziert. Die Bremse ist für die alltäglichen Beanspruchungen beim Anhalten vor Hindernissen oder beim Wechsel von Anbaugeräten konzipiert. Sie unterscheidet sich von anderen elektromagnetischen Bremsen dadurch, dass sowohl das Ansprechen als auch das Lüften durch einen Stromimpuls gesteuert werden. Hierdurch kann die Leistungsaufnahme des Bremssystems stark reduziert werden, sodass elektrisch betriebene Landmaschinen mit begrenzter Batteriespeicherkapazität länger auf dem Feld bleiben können.

Vorhersehbares Motorverhalten für autonome Dieselfahrzeuge

In Zusammenarbeit mit den Motorenherstellern werden vollintegrierte Technologien für Motorbremsen, Ventilsteuerungen und Zylinderabschaltung entwickelt

In Zusammenarbeit mit den Motorenherstellern werden vollintegrierte Technologien für Motorbremsen, Ventilsteuerungen und Zylinderabschaltung entwickelt

Angesichts der Einschränkungen der Batterietechnologie ist die vollständige Elektrifizierung ab einer bestimmten Maschinengröße und -leistung nicht mehr sinnvoll. So würde die Batterie für den achtstündigen Feldeinsatz eines 250 PS starken Traktors rund 15 t wiegen, was jeglichen Effizienz- oder Komfortvorteil des reinen Elektrobetriebs zunichtemachen würde. Größere Landmaschinen werden daher noch geraume Zeit auf Verbrennungsmotoren angewiesen sein. Bei autonomen Fahrzeugen ist der Effizienzhebel in der präzisen Steuerung und Regelung der Motorleistung zu sehen. Die Motorleistung muss ständig angepasst werden, um Steigungen und Gefälle, Arbeitslast und Bodenbeschaffenheit im Hinblick auf die Gesamtkraftstoffeffizienz zu berücksichtigen. Eine sinnvolle Auswertung der großen Menge an Sensordaten verlangt eine enorme On-Board-Rechenleistung zur Steuerung des Motormanagementsystems. Es gibt daher einen Bedarf an Technologien, die einen vorhersehbaren Motorbetrieb gewährleisten, um die für den Betrieb des Fahrzeugs erforderliche Rechenleistung zu reduzieren.

Jacobs Vehicle Systems ist eine weitere Marke der Altra Industrial Motion Corporation und entwickelt in enger Zusammenarbeit mit den Motorenherstellern vollintegrierte Technologien für Motorbremsen, Ventilsteuerungen und Zylinderabschaltung. Die Ventilsteuerungen von Jacobs Vehicle Systems ermöglichen exakt kontrollierte, variable Ventilbewegungen und damit eine optimale Feinabstimmung des Motors. Dies trägt zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs bei, optimiert die Verdichtungsverhältnisse, verbessert das Einschwingverhalten, reduziert den Schadstoffausstoß und sorgt v.a. für ein vorhersehbares Motorverhalten – unabdingbar für autonome Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.

2-in-1-Kupplungslösung bei Hybridfahrzeugen

Der goldene Mittelweg zwischen voller Elektrifizierung und Dieselantrieb ist der Hybridantrieb. Mit Hybridisierung versuchen die Landmaschinenhersteller, die Umweltfreundlichkeit in Bereichen zu verbessern, in denen aufgrund von Größe und Leistungsbedarf ein vollelektrischer Betrieb nicht infrage kommt. Hierfür werden flexible Komponenten benötigt, die den Anforderungen beider Antriebsarten gerecht werden. Stromag, ein Anbieter industrieller Antriebskomponenten und einer Marke der Altra Industrial Motion Corporation, bietet eine Palette an Two-in-one-Kombinationen einer schaltbaren hydraulischen oder elektromagnetischen Kupplung mit einer flexiblen bzw. dämpfenden Kupplung. Beim Hybridantrieb wird die 2-in-1-Kupplungslösung als „Plug-and-Play“-Baugruppe zwischen Verbrennungs- und Elektromotor gesetzt. Durch Ein- bzw. Auskuppeln kann das Fahrzeug nun nach Bedarf mit Diesel- oder Elektroantrieb betrieben werden.

Two-in-one-Kombinationen einer schaltbaren hydraulischen oder elektromagnetischen Kupplung mit einer flexiblen bzw. dämpfenden Kupplung, um Hybridantrieben gerecht zu werden

Auch bei autonomen Hybridfahrzeugen ist die Batterie ein begrenzender Faktor, d.h. auch hier spielt der Gesamtstromverbrauch eine wichtige Rolle. Durch die Reduzierung des Leistungsbedarfs von Nebenaggregaten wie Klimaanlagen und Hydraulikpumpen kann die Effizienz gesteigert werden. Warner Electric hält eine große Auswahl an elektromagnetischen Kupplungen bereit, die durch präzise Ein- und Ausschaltfunktionalitäten für eine möglichst effiziente Nutzung der verfügbaren Leistung sorgen.

 

Quelle: Altra Industrial Motion

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