BMW Hydrogen 7 - världens första vätgasdrivna lyxbil - visades på den internationella bilmässan i Los Angeles.
Diskussioner om transporter i framtiden och hur vi kommer att driva våra fordon verkar vara på allas läppar nuförtiden. I dessa diskussioner har bränslecellen och vätgas en stor inverkan.
BMW Hydrogen 7 är bevis för att även med befintlig motorteknik och hantering går det att driva en bil med en kommersiell vätgasmotor. BMW använde sin 12-cylindriga bil i 7-serien som bas för den nya vätgasbilen.
SWEP har haft en aktiv del i utvecklingen av framtida biltransporter. Företagets B5 BPHE utgör en integrerad del av den nya motorutvecklingen.
Flytande väte
Den största utmaningen i BMW:s vätgaslösning var lagring och transport av vätet, eftersom dess volymetriska kapacitet är lägre än för bensin.
Björn Felgenhauer, application management och teknikchef på SWEP i Tyskland, säger att det finns två olika aktuella metoder: högtrycksgas (700 bar) och flytande väte. BMW beslöt sig för flytande väte (-253° C), som förvaras i en vakuumtank. För att kunna använda flytande väte måste vätet förångas och upphettas till temperaturer över fryspunkten för att förhindra fel på ventiler och sensorer.
”För att lyckas med detta har vår värmeväxlare en viktig roll i motorstyrningen och det är en viktig faktor för att lyckas med projektet”, säger Felgenhauer.
”Säkerhetskraven är också mycket höga. Eftersom den här vätgasbilen är helt ny i fordonsindustrin har många nya certifieringar krävts, såsom godkännande av material som arbetar vid så låga temperaturer som -253° C. Dessutom var vi tvungna att kontrollera om vårt material var lämpligt för vätgas. ”
BMW bestämde sig slutligen för att använda SWEP:s B5-modell. Den var också godkänd för fordonsbranschen i IMDS-databasen (International Material Data System), så att BPHE-enheten kan användas biltillverkare världen över.
”Fordonsindustrins specifika krav för varje enskild komponent krävde att BMW sökte efter partners med framstående kompetens”, förklarar Felgenhauer. ”En BMW-partner måste också kunna producera högkvalitativa produkter i den industriella skala som krävs för serietillverkning av fordon. Eftersom värmeväxlaren är länken mellan vattensystemet och vätgasen måste den vara 100% tillförlitlig.”
Temperaturfrågor
Den stora utmaningen i detta projekt var temperaturskillnaden. Temperaturskillnaden mellan uppvärmningscykeln och vätgassidan orsakar ett enormt tryck på plattorna.
”Vid sidan om temperaturfrågan gjorde vibrationerna det också nästan omöjligt för en plattvärmeväxlare att räcka livstiden ut på vägarna. Efter intensiva fluiddynamiska simuleringar och FEM (finita elementmetoden) -studier av vår plattvärmeväxlare fann vi lösningen”, säger Felgenhauer. ”Med bara små förändringar i distributionen och utloppet lyckades vi hantera de extrema temperaturskillnaderna så att SWEP:s värmeväxlare kunde användas i den nya BMW:n."
BMW Hydrogen 7
BMW Hydrogen 7 är tillverkad i en begränsad upplaga och ska endast köras av utvalda förare till en början. Hydrogen 7 är baserad på BMW:s 7-serie och har en förbränningsmotor som kan köras på både vätgas och bensin. BMW Hydrogen 7 gör BMW Group till en markör för hållbar mobilitet. Enligt BMW kommer den här bilen att spela en ledande roll i utvecklingen av vätgastekniker.
Vätgastekniken minskar dramatiskt utsläppen från personbilstrafiken och i synnerhet utsläppen av koldioxid. I vätgasdrift avger BMW Hydrogen 7 i huvudsak ingenting annat än vattenånga.
Med alla förväntade bekvämligheter i en konventionell BMW 7-serie, drivs BMW Hydrogen 7 av en 191 kW tolvcylindrig motor som accelererar från 0-100 km / t på 9,5 sekunder. Toppfarten är elektroniskt begränsad till 230 km/t.
SWEP:s B5-lösning för BMW
SWEP började med en B5 back-to-back-lösning där flytande väte avdunstas i det första passet och överhettas i det andra plattpaketet. Den fordrade värmen återvinns från motorns kylningscykel.
”Separationen av förångare och överhettning var lösningen på problemet, eftersom volymökningen från vätskan till gasformig fas gör det omöjligt att uppnå den nödvändiga kapaciteten i en vanlig plattvärmeväxlare, med tanke på utrymmes- och viktbegränsningarna inom fordonsindustrin", säger Björn Felgenhauer, teknisk försäljningschef på SWEP. ”Med hjälp av back-to-back-metoden kunde vi uppfylla kraven med endast 26 plattor (1,9 kg) för att köra en motor på 200 kW.”
IMDS - International Material Data System
IMDS är bilindustrins materialdatasystem. Det har utvecklats gemensamt från starten mellan Audi, BMW, DaimlerChrysler, Ford, Opel, Porsche, VW och Volvo. Ytterligare tillverkare har också anslutit sig och samtal förs med andra om deras deltagande i IMDS. I IMDS arkiveras och underhålls alla material som används för biltillverkning. På så sätt är det möjligt att uppfylla de skyldigheter som åläggs biltillverkare, och därmed även deras leverantörer, via nationella och internationella standarder, lagar och förordningar.