開発の原動力は、可能な限り高い性能を、最適な耐久性・効率とともに、可能な限り低コストで実現すること。これは一見、不可能に思える目標です。なぜなら、これらの目標の背後には複雑な相互関係があるからです。
システムコンセプトおよびサブシステムやコンポーネントの要求が定義されたら、次は最適化のフェーズです。アノード・カソードのフローフィールドや冷却チャネル、セルおよびスタックレベルでの冷却流体圧損の最適化だけでなく、MEA (膜電極接合体) 構成部品やメディア分布プレートの設計にも配慮すべきです。
システムレベルでは、BoP (バランス・オブ・プラント) コンポーネントの選定・サイズ決定、冷却システム全体の設計、制御戦略のキャリブレーションなども調整可能です。
出力密度
アノード・カソードのフローフィールドと冷却効率の最適化が必要であり、冷却コンセプトやチャネル設計から着手します。
効率
燃料電池システムのコンセプト設計に加え、MEA (膜電極接合体) の適切な選定、冷却流体における圧力損失の低減、BoP (バランス・オブ・プラント) コンポーネントの適正な寸法設計が重要です。
耐久性
十分に冷却されたシステム、最適な媒体分配、そして制御戦略がカギとなります。
コスト
物理的な開発作業や試験には、試作機、試験環境、時間、そして人員が必要です。.
エネルギー密度、効率、耐久性という開発目標間の衝突リスクを最小化するには、開発初期から燃料電池システム全体を包括的に設計する必要があり、そこでシミュレーションが強力な武器となります。
AVLのシングルプラットフォームソリューションは、3DマルチフィジックスCFDとシステムシミュレーションの理想的な連携を実現します。 (詳細はこちら)
Vプロセスの最初の段階からソフトウェアを活用でき、PEMFCスタックの性能・劣化モデルの一貫性を保ちながら、効率と性能を最適化できます。システムシミュレーションオプションにより、SiL・HiL環境でFCCU (燃料電池制御ユニット) 機能の開発やキャリブレーションが、リアルタイムで可能です。
スケーラブルなシミュレーションソリューション
PEM燃料電池の開発プロセス全体を通じて支援します。
一貫したスタック性能と劣化モデル
3Dマルチフィジックスおよびシステムシミュレーションにより、詳細な劣化プロセス情報を把握できます。
シングルプラットフォーム
ツール間・チーム間でのデータ共有を促進し、共通のGUIにより使いやすさも向上します。
劣化モデル
CFDツール AVL FIRE™ M の劣化モデル：
- 触媒層の劣化に関する化学動力学モデル
- 膜 (イオノマー) の経年劣化に関する化学動力学モデル
- 半物理的メカニカル劣化モデル
コンポーネントライブラリ
システムシミュレーション用ソフトウェア AVL CRUISE™ M による、リアルタイムで使用可能な現実的なコンポーネントモデル：
- BoP (バランス・オブ・プラント)
- 冷却システム
- 電気・熱・制御ネットワーク
BoP (バランス・オブ・プラント) コンポーネントモデル
CRUISE M のスケーラブルなBoPコンポーネント：
圧縮機、加湿器、ウォーターセパレーター、インジェクター・エジェクター、H₂タンクなど
AVL FIRE™ Mはその適用範囲から汎用CFDソフトウェアと言えます。しかし、主に使用されているのは、あらゆるタイプのパワートレインやそのコンポーネントの開発です。
このソフトウェアを使用すれば、車両やその他物体の周辺の流れや、任意の流体・固体領域間での熱伝達を詳細に表示できます。
データは、従うべきコンセプトを明確に決定するための確信を与えてくれます。モビリティコンセプトを複数の要因に関して同時に評価する場合、確かなデータ基盤は特に重要です。これこそまさにAVL CRUISE™ Mが果たす役割です。
The demand for sustainably generated energy is increasing rapidly, and electrolyzers are seen as a promising technology. Due to their efficiency and good dynamic performance, PEM electrolyzers are one of the most widely used technologies today.
It is essential to choose the correct cold-start strategy to successfully start a PEM fuel cell system at sub-zero temperatures.In this free, 60-minute webinar, AVL's Dr Reinhard Tatschl and Dr Christoph Pötsch present a multi-physical system simulat
PEM fuel cells offer one of the most promising technology paths towards emission-free mobility.
Performance optimization, increased lifetime and cost reduction are the main drivers behind current PEM fuel cell research and development activities.
The automotive industry is undergoing the biggest transformation in its history. Electrified powertrain technologies are becoming indispensable as the automotive industry seeks to reduce emissions as much as possible.
AVL offers tailored simulation solutions to support engineering tasks during the fuel cell development process to achieve a short time to market.
AVLについて
約12,200人の従業員を擁するAVLは、自動車業界をはじめ、鉄道、船舶、エネルギーなどの分野における開発とシミュレーション、試験を行うモビリティテクノロジーのリーディングカンパニーです。独自の広範な研究活動に基づき、より環境に優しく、安全・安心で快適なモビリティ社会の実現に向けて、コンセプトやソリューション、方法論を提供しています。
AVLは、国際的なパートナーや顧客の持続可能なデジタル変革を支援しています。特に、電動化、ソフトウェア、AI（人工知能）、オートメーションの分野に重点を置いています。さらにAVLは、エネルギー集約型セクターが、より環境に優しく効率的なエネルギー生成・供給を実現できるように支援しています。
AVLでは、情熱がイノベーションを促進しています。世界各国に90か所以上の拠点と50か所のテクニカルセンター／エンジニアリングセンターを展開し、新しいモビリティ社会を実現するためにお客様をサポートしています。2024年は20.3億ユーロの売上高を達成、そのうち11%をイノベーションの加速に向けた研究開発活動に投資しています。