Detail předmětu

Pohony pro elektrická a hybridní vozidla

FEKT-BPC-EHUAk. rok: 2025/2026

Tento kurz seznamuje studenty s různými aspekty konstrukce elektrických pohonů používaných ve všech módech E-mobility, tj. silniční, letecké, železniční a vodní dopravy. Tyto pohony zahrnují jak vysokorychlostní trakční pohony s vysokou hustotou výkonu, tak malé sériově vyráběné pomocné pohony. Studenti jsou dále seznamování s integrací pohonu do elektrických a hybridních vozidel, včetně různých aspektů jejich návrhu. Dále se budou zabývat běžnými řídicími koncepty pro elektromotory, dostupnými typy úložišť energie a jejich aplikacemi v e-mobilitě. Kromě toho budou studenti  analyzovat vliv variant chladicího systému a elektrického pohonu a dále jejich vibrace. Seznámí se také se současným stavem technologií akumulátorů. Kurz poskytne studentům široké povědomí o klíčových aspektech pohonných systémů v e-mobilitě a připraví studenty na řešení praktických problémů s nimi spojených.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Martin Mach, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky (UVEE)

Vstupní znalosti


Student musí mít znalosti matematiky, fyziky a elektrotechniky na úrovni 1. ročníku bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu:

- absolvování laboratorních cvičení a testu - 40 bodů

- ústní zkouška : 60 bodů
Laboratorní výuka je povinná, zmeškané hodiny je možno nahradit, po domluvě s vedoucím cvičení,
pravděpodobně v zápočtovém týdnu.  

Učební cíle

    • Identifikovat vhodné typy pohonů pro e-mobilitu a porovnat jejich vlastnosti a použitelnost.
    • Znát různé koncepty frekvenčních měničů v kontextu pohonů pro e-mobilitu a zhodnotit jejich výhody a nevýhody.
    • Znát běžné koncepty řízení pohonů v e-mobilitě a porovnat jejich vlastnosti jako je účinnost, spolehlivost, složitost, cena atp.
    • Analyzovat různé typy úložišť energie dostupné pro použití v e-mobilitě a porovnat jejich charakteristiky a výhody.
    • Zhodnotit požadavky na tepelný management u jednotlivých variant pohonů.
    • Umět analyzovat vibrace pohonů a navrhnout možná opatření pro minimalizaci těchto těchto nežádoucích jevů.
    • Znát současný stav technologie akumulátorů v souvislosti s pohony pro e-mobilitu a porovnat různé typy akumulátorů podle jejich vlastností a využití.
 

Základní literatura

Juha Pyrhonen, Valeria Hrabovcova, R. Scott Semken, "Electrical Machine Drives Control: An Introduction", ISBN 9781119260455 (EN)
P. C. Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, ISBN: 9781118078877 (EN)
Tom Denton: Automobile Electrical and Electronic Systems. Butterworth-Heinemann, Oxford 2003 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EMU bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mach, Ph.D.

Osnova

1) Systémový pohled na přenos energie v pohonných systémech, srovnání EV a hybridních vozidel, energetická uložiště, nabíječky, měniče, elektromotory, řízení, problematika účinnosti.

2) Přehled problematiky elektrických pohonů pro oblast automotive, rozdělení pohonů dle umístění a účelu, specifické požadavky kladené na jednotlivé pohony.

3) Elektrické stroje pro E-mobilitu - rozdělení, stejnosměrné stroje, asynchronní stroje, synchronní stroje s permanentními magnety, typické vlastnosti, metody měření motorů.

4) Elektrické stroje pro E-mobilitu - synchronní a reluktanční stroje, porovnání typů elektrických strojů, typické vlastnosti

5) Výkonová elektronika pro E-mobilitu – měniče pro hlavní a pomocné pohony, struktura, funkce, dimenzování, ochrany

6) Řízení elektrického pohonu v elektrických vozidlech, snímače mechanických a elektrických veličin, regulační struktura, metody syntézy regulátorů

7) Řízení elektrického pohonu v elektrických vozidlech: strategie řízení střídavých strojů, účinnostní mapy, komunikační sběrnice

8) Spínané zdroje pro E-mobilitu – on-board a stacionární rychlonabíječe, měniče s transformátorem a bez transformátoru, problematika EMC.

9)  Bateriové systémy vozidel, rozdělení, vlastnosti, BMS, metody estimace dojezdu.  

10) Systémy chlazení hlavního a pomocných pohonů a jejich měničů, tepelný management vozidel.

11) Vibrace v elektrických pohonných systémech, problematika životnosti mechanických uzlů

12) Projektovaná životnost elektromobilních systémů, spolehlivostní parametry součástí, sériový poruchový model, fault-tolerant systémy.

13) Test 

 

 

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mach, Ph.D.

Osnova

1) Zásady bezpečnosti při práci v laboratoři. Seznámení se s laboratorními pracovišti

2) Laboratorní ukázka elektrického pohonného systému 

3) Měření účinnostní mapy asynchronního elektromotoru

4) Měření účinnostní mapy synchronního elektromotoru

5) Měření výkonové elektroniky - frekvenční měnič

6) Měření parametrů nabíjecí stanice

7)  Měření bateriového uložiště energie

8) Simulink - Řízení elektrického pohonu v elektrických vozidlech

9) Simulink -Řízení elektrického pohonu v elektrických vozidlech

10) Laboratorní ukázka systémů chlazení pro pohony elektrických vozidel

11) Měření vibrací na elektrických strojích

12) Ukázka elektrického vozidla

13) Rezerva