세계 최초의 수소 구동 럭셔리 자동차인 BMW Hydrogen 7가 로스 앤젤레스 국제 자동차 전시회에서 선보였습니다.
미래의 교통 수단과 자동차에 전력을 공급하는 방식에 대한 논의를 요즘 흔히 볼 수 있습니다. 이러한 논의에서 연료 전지와 수소는 큰 영향력을 미치고 있습니다.
BMW Hydrogen 7은 기존의 엔진 기술과 관리력으로도 상업용 엔진과 수소를 결합하여 자동차에 동력을 공급할 수 있음을 입증합니다. BMW는 7시리즈 12-실린더 자동차를 새로운 수소 자동차의 기본으로 사용했습니다.
이 프로젝트에서 SWEP는 자동차 운송의 미래를 설계하는 데 적극적으로 참여했습니다. 회사의 B5 BPHE는 새로운 엔진 관리의 필수적인 부분입니다.
액체 수소
BMW의 수소 솔루션의 주된 도전 과제는 수소의 저장 및 운송이었습니다. 이는 구체적인 용량이 기존의 가솔린보다 낮기 때문입니다.
독일 SWEP의 응용 장치 관리 및 기술 매니저인 Björn Felgenhauer씨는 고압 가스(700bar) 또는 액체 수소라는 두 가지 다른 접근 방법이 있다고 말합니다. BMW는 진공 단열 탱크에 보관되는 액체 수소(-253°C)를 사용하기로 결정했습니다. 액체 수소를 사용하려면 밸브와 센서가 오작동하지 않도록 증발시켜 응고점 이상의 온도로 가열해야 합니다.
“이를 달성하기 위해 당사의 열교환기는 엔진 관리에 중요한 역할을 하며 프로젝트 성공의 핵심 요소입니다.”라고 Felgenhauer씨는 말합니다.
“안전 요구도 매우 높습니다. 이 수소 자동차는 자동차 업계에 새로운 제품이기 때문에 -253°C의 매우 낮은 온도에서 작업 가능한 재료를 승인하는 등 많은 새로운 인증이 필요했습니다. 또한, 당사의 소재가 수소에 적합한지 여부도 확인해야 했습니다."
결국 BMW는 SWEP의 B5 모델을 사용하기로 결정했습니다. BPHE 장치는 IMDS(국제 재료 데이터 시스템) 데이터베이스의 자동차 응용 분야에서도 승인되어 전 세계의 자동차 제조업체가 사용할 수 있습니다.
“사용된 모든 부품에 대한 자동차 산업의 특정 요건을 인해 BMW는 뛰어난 역량을 갖춘 파트너를 검색해야 했습니다.”라고 Felgenhauer씨는 설명합니다. “BMW 파트너는 자동차 직렬 표준에 필요한 고품질의 제품을 산업 규모로 생산할 수 있어야 합니다. 열교환기는 수계와 수소 사이의 연결부이기 때문에 100% 신뢰성이 담보되어야 합니다."
온도 문제
이 프로젝트의 주요 과제는 온도 접근법을 다루는 것이었습니다. 가열 사이클과 수소 측 사이의 온도차는 플레이트에 엄청난 스트레스와 장력을 유발합니다.
“온도 스트레스를 제외하고 진동으로 인해 판형 열교환기가 도로에서 평생 지속될 수 없었습니다. 집중적인 유체 역학 시뮬레이션과 당사의 판형 열교환기에 대한 FEM(유한 요소법) 연구 결과, 당사는 해결책을 찾았습니다."라고 Felgenhauer씨는 말합니다. “분포와 배출구의 작은 변화만으로 극한의 온도차를 처리할 수 있으므로 신형 BMW 승용차는 SWEP의 열교환기를 사용할 수 있습니다.”
BMW Hydrogen 7
BMW Hydrogen 7은 제한된 시리즈로 제작되었으며 선택된 사용자가 운전하도록 허용됩니다. Hydrogen 7은 BMW 7시리즈 모델을 기반으로 하며 수소 또는 가솔린에서 작동 할 수 있는 내연 기관을 갖추고 있습니다. BMW Hydrogen 7을 통해 BMW 그룹은 지속 가능한 이동성을 위한 지표를 마련하고 있습니다. BMW에 따르면, 이 차는 수소 기술을 발전시키는 데 선구적인 역할을 할 것입니다.
수소 기술은 개인 수송에 의해 생성되는 배출물을 극적으로 감소시키고, 특히 CO2 배출을 최소화합니다. 수소 모드에서 주행하는 BMW Hydrogen 7은 수증기만 배출합니다.
비 수소 BMW 7시리즈의 모든 안락함과 편의 시설을 갖춘 BMW Hydrogen 7은 191kW 12기통 엔진으로 9.5초 만에 0-100km/h로 가속됩니다. 최고 속도는 230km/h까지 전자식으로 제한됩니다.
BMW를 위한 SWEP의 B5 솔루션
SWEP는 액체 수소가 첫 번째 플레이트 통과 시 증발되고, 두 번째 플레이트 패키지에서 과열되는 B5 백투백 솔루션으로 시작했습니다. 필요한 열은 엔진의 냉각 사이클에서 회수됩니다.
“증발기와 과열부의 분리는 자동차가 사용할 수 있는 공간과 중량을 고려할 때 액체에서 기체 상태로 되면서 부피가 증가하여 일반 판형 열교환기에서 필요한 용량을 달성할 수 없기 때문에 문제의 해결책이었습니다."라고 SWEP의 기술 영업 매니저인 Björn Felgenhauer씨가 말합니다. "백투백 개념을 사용하여 200kW 엔진을 가동하기 위해 단지 26개의 플레이트(1.9kg)만으로도 요구 사항을 충족시킬 수 있었습니다."
국제 재료 데이터 시스템
IMDS는 자동차 산업의 재료 데이터 시스템입니다. Audi, BMW, DaimlerChrysler, Ford, Opel, Porsche, VW 및 Volvo에서 공동으로 개발되었습니다. 추가 제조사도 커뮤니티에 가입했으며 IMDS 참여와 관련하여 다른 사람들과 협의가 진행 중입니다. IMDS에서는 자동차 제조에 사용되는 모든 재료를 보관 및 관리합니다. 이러한 방식으로 자동차 제조업체, 공급 업체, 국가 및 국제 표준, 법률 및 규정에 부과된 의무를 충족시킬 수 있습니다.