BMW iX5 Hydrogen

De BMW iX5 Hydrogen, ontwikkeld op basis van de huidige generatie BMW X5, werd voor het eerst onthuld als studiemodel op de IAA-show in 2019. Vervolgens zijn de eerste prototypes als shuttle-voertuigen ingezet op de IAA Mobility 2021 om bezoekers te vervoeren. BMW heeft het waterstofbrandstofcelsysteem vervolgens continu doorontwikkeld.

BMW produceert de brandstofcelsystemen voor alle exemplaren van de iX5 Hydrogen in het eigen competentiecentrum voor waterstof in München. Deze technologie is een van de kernelementen van deze waterstof-elektrische SUV en genereert een vermogen van 125 kW / 170 pk. In de brandstofcel vindt een chemische reactie plaats tussen gasvormig waterstof uit de twee waterstoftanks en zuurstof uit de lucht. Het handhaven van een constante toevoer van beide elementen naar de membranen van de brandstofcel is van groot belang voor de efficiëntie van het aandrijfsysteem.

Diverse componenten van de aandrijflijn komen overeen met die van verbrandingsmotoren, denk hierbij aan inlaatluchtkoelers, luchtfilters, regeleenheden en sensoren. Maar er zijn speciale waterstofcomponenten nodig voor het nieuwe brandstofcelsysteem. Daartoe behoren bijvoorbeeld de hogesnelheidscompressor met turbine en de hoogspanningskoelmiddelpomp, allemaal door BMW Group ontwikkeld.

BMW betrekt de individuele brandstofcellen van de Toyota Motor Corporation. De twee bedrijven werken al jaren samen en doen dat sinds 2013 op het gebied van brandstofcelaandrijfsystemen. De vervaardiging van complete brandstofcelsystemen verloopt in twee hoofdstappen, gebaseerd op afzonderlijke brandstofcellen. Die cellen worden eerst geassembleerd tot een brandstofcelstapel, een zogeheten fuel-cell stack. De volgende stap omvat het monteren van alle andere componenten om een compleet brandstofcelsysteem te produceren.

Het stapelen van brandstofcellen is grotendeels een volledig geautomatiseerd proces. Nadat de afzonderlijke componenten zijn gecontroleerd op eventuele beschadigingen, wordt de stack met een kracht van vijf ton machinaal samengedrukt en in een behuizing geplaatst. De speciale behuizing komt van de lichtmetaalgieterij van BMW Group Fabriek Landshut. De productie gebeurt met zandgiettechniek. Hierbij gaat gesmolten aluminium in een mal die is gemaakt van samengeperst zand vermengd met hars. Dit gietproces is specifiek ontwikkeld voor dit voertuig. De drukplaat, die waterstof en zuurstof aan de fuel-cell stack levert, is gemaakt van gegoten plastic onderdelen en lichtmetalen gietstukken, ook uit de fabriek in Landshut. De drukplaat vormt een gas- en waterdichte afsluiting rond de behuizing. De eindcontrole van de fuel-cell stack omvat een spanningstest en uitgebreide tests van de chemische reactie in de cellen. Tot slot volgt het samenvoegen van alle verschillende aandrijfcomponenten in de assemblageruimte.

Tijdens het assemblageproces van de aandrijflijn worden verdere componenten gemonteerd, zoals de compressor, de anode en kathode van het brandstofcelsysteem, de hoogspanningskoelvloeistofpomp en de kabelboom. In combinatie met een EV-aandrijfunit afkomstig uit de iX met BMW eDrive-technologie van de vijfde generatie (elektromotor, transmissie en vermogenselektronica zijn hierbij samengebracht in een compacte behuizing) op de achteras en een speciaal voor dit voertuig ontwikkelde hoogvoltage-accu met lithium-iontechnologie , kan de aandrijflijn een maximaal vermogen van 295 kW (401 pk) genereren en 720 Nm aan koppel. De elektromotor wint ook energie terug tijdens uitrollen en afremmen. Deze elektriciteit wordt opgeslagen in de hoogvoltage-accu.

De waterstof die nodig is om de brandstofcel te voeden, zit gasvormig onder een druk van 700 bar in twee tanks van met koolstofvezel versterkt kunststof (CFRP). Samen bevatten deze bijna zes kilogram waterstof, genoeg om de BMW iX5 Hydrogen een actieradius van 504 km te geven in de WLTP-cyclus. Het vullen van de waterstoftanks duurt slechts drie tot vier minuten. Op langere afstanden volstaan korte tussenstops om daarna de weg weer te vervolgen, een van de grote voordelen van waterstoftechnologie.