エンジニアリング

PEMシステム開発

主な要因すべての完璧なバランス

AVLは業界リーダーとして、乗用車、商用車、船舶、鉄道、航空向けの高性能PEM(プロトン交換膜)燃料電池システムを開発しています。

PEM System Development

PEMシステムの開発では、電力密度、効率、コスト、および耐久性に重点を置いています。目標の要件に応じて、お客様にとって重要なこれら4つの要因における最適なバランスを見つけるか、あるいは個別に最適化します。たとえば、限られた設置スペースで高い推進力に対応するために、PEMシステムの電力密度を上げることができます。AVLは現在、システムの電力密度に関しては市場を牽引しています。

AVLのサービスは、推進システムのシステム要件定義を含む「ターンキー」開発コンサルティングから、生産準備、あるいは必要に応じて工場計画まで多岐にわたります。メガワット級まで対応する、独自の高性能試験インフラでは安全な生産開始に向けた行程をサポートできます。

AVLは、独立した、特定の技術に依拠しない、PEMシステムパートナーです。そのため、お客様は世界中のあらゆるメーカーのスタックや個々のコンポーネントを利用できます。開発と設計の一環として、適切なサプライヤーの選定に関して積極的にアドバイスしています。

究極的には、PEMシステム開発とは、バッテリー電源での実行が困難な用途において、価格が手頃で、市場をひきつけるモビリティを実現することに尽きます。この点で、自動車メーカーとサプライヤーは、市場要件を含む技術的な実現可能性とコスト効率の両立という重要な課題に直面しています。また、用途固有の課題も克服しなければなりません。

TCO(総所有コスト)は、特に商用車にとって大きな問題です。商用車については、パッケージが設置スペースに対応し、可能な限り効率的な、耐久性のあるソリューションが必要になります。

PEMシステム開発における究極の分野の例を挙げるなら、40トントラックです。2%の勾配で全負荷に達するため、常に高温になってしまいます。これに加えて、この巨大なトラックの非常に狭い構造と燃費という課題があります。言うまでもなく、その開発には莫大な投資が必要です。また、当然のことながら、150万 kmという通常のトラック耐用走行距離も保証しなければなりません。

技術的な課題については、電力密度と冷却が最優先事項です。通常のICE(内燃機関エンジン)は、熱の大部分を排出ガスとして環境に放散します。一方、同等の性能を持つ燃料電池システムでは、廃熱はすべてクーラントに取り込まれます。理論上、燃料電池システムで熱を放散するには約1.8倍の空間が必要ですが、商用車では空間に限りがあります。

ハードウェアのコストも重要な役割を果たしています。PEMのようなまだ完全に工業化されていない技術では、コスト削減が可能な大量生産は現在のところ実現できていません。

このような環境で必要なことは、技術と市場のどちらにも配慮できるソリューションです。専門知識、開発・試験環境、ITポートフォリオを備えたエンジニアリングパートナーなら、PEMプロジェクトの最も困難な課題を切り抜け、商品化へと導いてくれます。

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AVLをパートナーにすることで、PEMシステム開発におけるあらゆる課題を克服できます。
AVLは、PEMシステムの電力密度に関する専門家として、低重量でPEMシステムの電力密度を最大化します。これにより、フォームファクターにも好影響をもたらします。さらに、システムレベルで効率を最適化し、ひいては用途に特有の効率性も高めます。

コストについては、お客様に価値をもたらすため、技術的に実現可能なあらゆるソリューションを微調整しています。そのため、グローバルなサプライチェーンを検討し、生産エンジニアリングを提供しています。AVLはお客様の開発プロジェクトを工業化に導くだけでなく、組み立てやすさ、プロセス最適化、工場設計などの側面を重視します。

これらすべてにおいて、燃料電池の工業化プロジェクトから得られたAVLの経験は、お客様にとって非常に有益です。また、お客様の現場での開発プロセスも積極的にサポートしています。さらに、AVLには、生産対応のPEMシステム開発に使用できる包括的な試験インフラがあります。AVLは垂直・水平どちらにも完全に統合されているため、お客様が必要とするサービスをすべて提供しています。

技術優位性

AVLのサポートがあれば、市場のトップを走るKPI(電力密度、効率、耐久性)を備えたPEM燃料電池システムを開発できます。スタックレベルであれ、システム統合であれ、これらすべての分野で、お客様に最適な技術的ソリューションを提供します。

リスク低減

シミュレーションによるフロントローディングに重きを置いたAVLの特別な開発プロセスによって、技術、コスト、タイムラインに関するリスクに対応します。これにより、初期段階で効率的にリスクを評価・最小化できます。

より迅速な市場投入

PEMシステムとスタックのAVL専門家は、お客様と協力して最適なソリューションを開発します。これにより、開発時間を最適化し、リスクを最小限に抑えることができます。

手法と燃料電池に関する専門知識

AVLは、正確なシミュレーションによる包括的な開発サービスを提供し、期限内に重要なプロセスを前に進めます。従来型エンジンまたはハイブリッドエンジンの分野と同様です。

AVLには、DVP(設計検証計画)を管理し、このナレッジをAVLで培われた燃料電池の専門知識と組み合わせるノウハウがあります。E/E(電気・電子)、システムエンジニアリング、設計などの分野における長年の経験をPEM燃料電池に応用しています。

詳細:PEMシステムを開発するにあたり、AVLのスペシャリスト部門が支出に占める割合は12~14 %程度に過ぎません。エンジンのパッケージングや妥当性確認などから得られた既存のナレッジを燃料電池に応用するといった従来分野が残りを占めています。

燃料電池システム設計

システム設計は、高い電力密度を達成する上で非常に重要です。可能な限りコンパクトに実装するため、AVLではスタックとコンポーネント間のインターフェイスに焦点を当てています。

制御ソフトウェア

システム制御については、診断機能、プロセス機能、安全機能を搭載した、生産対応のオペレーション用モジュールソフトウェアを開発しています。

妥当性確認と試験

PEMシステムの妥当性確認と検証は、量産に関する推奨事項をリリースするまで行われます。このため、AVLの試験センターには、実績ある手法(DVP)と最先端の試験インフラがあります。お客様は、従来のICE(内燃機関エンジン)と同様に妥当性確認や試験を実施できます。

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