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Des raisons environnementales importantes dans le segment du luxe

La BMW Hydrogen 7, première voiture de performance de luxe au monde fonctionnant à l’hydrogène, a été présentée au Salon International de l’Automobile de Los Angeles. 

BMW Hydrogen 7

De nos jours, les discussions au sujet des modes de transport du futur et de la façon dont nous allons alimenter nos véhicules semblent être omniprésentes. La pile à combustible et l’hydrogène semblent avoir un impact majeur sur ces discussions.

La BMW Hydrogen 7 prouve que même avec la technologie et la gestion existantes des moteurs, une voiture peut être alimentée par un moteur commercial et de l'hydrogène. BMW utilise son véhicule à 12 cylindres de la Série 7 en tant que base pour sa nouvelle voiture à hydrogène.

SWEP a joué un rôle actif dans ce projet, qui influe sur le futur des transports automobiles. Le BPHE B5 de la société fait partie intégrante de la nouvelle gestion du moteur.

Hydrogène liquide

Le principal défi auquel la solution à hydrogène de BMW a été confrontée portait sur le stockage et le transport de l’hydrogène, car sa capacité spécifique est plus faible que celle de l’essence existante.

Björn Felgenhauer, Responsable Applications et Technologies chez SWEP en Allemagne, explique qu’il existe deux approches différentes à l’heure actuelle : le gaz à haute pression (700 bars) ou l’hydrogène liquide. BMW a décidé d’opter pour l’hydrogène liquide (-253 °C), qui est conservé dans un réservoir isolé sous vide. Afin de pouvoir utiliser l’hydrogène liquide, celui-ci doit être évaporé et chauffé à des températures supérieures au point de congélation afin d'éviter que les vannes et les capteurs ne tombent en panne.

Notre échangeur de chaleur joue un rôle important dans la gestion du moteur pour y parvenir. Il s'agit d'un facteur-clé pour la réussite du projet », explique Felgenhauer.

« Les exigences de sécurité sont également très élevées. Comme cette voiture à hydrogène est un tout nouveau concept sur le marché automobile, nous avons dû regrouper un grand nombre de nouvelles certifications, et notamment des approbations pour les matériaux utilisés à très basse température (-253 °C). En outre, nous avons également dû vérifier que notre matériel était adapté à l’hydrogène. »

Au final, BMW a décidé d’utiliser le modèle B5 de SWEP. Celui-ci a également été approuvé pour l’industrie automobile dans l’IMDS (Système international de collecte de données matières). Ainsi, le BPHE peut être utilisé par des fabricants automobiles du monde entier.

« En raison des exigences spécifiques de l’industrie automobile pour tous les composants utilisés, BMW était tenu de rechercher des partenaires ayant d’excellentes compétences », explique Felgenhauer. « Tout partenaire de BMW doit également être en mesure de fabriquer des produits de qualité à l’échelle industrielle requise pour la fabrication automobile standard en série. Comme l'échangeur de chaleur assure la liaison entre le système hydraulique et l’hydrogène, il doit être fiable à 100 % ».

Problèmes de température

Le principal défi de ce projet consistait à gérer le pincement. La différence de température entre le cycle de chauffage et le côté hydrogène créé d'énormes contraintes et tensions sur les plaques.

« En dehors de la contrainte de température, les vibrations étaient problématiques : il était quasiment impossible pour un échangeur de chaleur à plaques d'égaler la durée de vie du véhicule sur la route. Après des simulations intensives de la dynamique des fluides et des études FEM (méthode à éléments finis) de notre échangeur de chaleur à plaques, nous avons trouvé une solution », commente Felgenhauer. « Nous avons réussi à gérer les différences de température extrêmes en apportant quelques modifications mineures au niveau de la distribution et de la sortie. Ainsi, la nouvelle voiture de BMW peut utiliser l’échangeur de chaleur de SWEP ».

   

BMW Hydrogen 7

Pour commencer, la BMW Hydrogen 7 est fabriquée en série limitée et sera conduite par des utilisateurs triés sur le volet. L’Hydrogen 7 est basée sur le modèle Série 7 de BMW et est équipée d’un moteur à combustion interne capable de fonctionner à l’hydrogène ou à l’essence. Avec le modèle BMW Hydrogen 7, le groupe BMW s'affiche en tant que précurseur de la mobilité durable. Selon BMW, cette voiture va jouer un rôle de pionnier dans l’avancement des technologies basées sur l’hydrogène.

Celles-ci réduisent considérablement les émissions générées par les transports personnels et minimisent les émissions de CO2 en particulier. Lorsqu’elle fonctionne en mode hydrogène, la BMW Hydrogen 7 n’émet rien d'autre que de la vapeur d’eau.

Avec tout le confort et les équipements d’une BMW Série 7 ordinaire, la BMW Hydrogen 7 est propulsée par un moteur de 12 cylindres développant 191 kW et capable d’atteindre 100 km/h en 9,5 secondes. Un limiteur électronique restreint la vitesse de pointe à 230 km/h.

B5 : la solution de SWEP pour BMW

SWEP est parti d’une solution basée sur des B5 en configuration dos à dos. L’hydrogène liquide s'évapore dans le premier passage et est surchauffé dans le second paquet de plaques. La chaleur nécessaire est extraite du cycle de refroidissement du moteur.

« La séparation de l’évaporateur et du système de surchauffe était la solution au problème. En effet, à cause de l’augmentation du volume du liquide à la phase gazeuse, il est impossible d’atteindre la capacité requise dans un échangeur de chaleur à plaques ordinaire, compte tenu des restrictions de l’industrie automobile en termes d’espace et de poids », explique Björn Felgenhauer, responsable technique des ventes chez SWEP. « En utilisant ce concept dos à dos, nous avons pu répondre aux exigences avec seulement 26 plaques (1,9 kg) pour alimenter un moteur de 200 kW ».

Système international de collecte de données matières

L’IMDS est le système de données matières de l’industrie automobile. Dès le départ, ce projet a fait l'objet d’une collaboration étroite entre Audi, BMW, DaimlerChrysler, Ford, Opel, Porsche, VW et Volvo. D'autres fabricants ont rejoint la communauté et des discussions sont en cours avec d'autres au sujet de leur participation à l’IMDS. Au sein de l’IMDS, tous les matériaux utilisés pour la fabrication automobile sont archivés et conservés. Il est ainsi possible de répondre aux obligations imposées aux constructeurs automobiles (et, par extension, à leurs fournisseurs) par les normes, lois et règlements nationaux et internationaux.