|
Vyučující
|
-
Mařan Petr, Ing. Ph.D.
-
Jílek Jan, doc. Ing. Ph.D.
-
Tůma Vladimír, Ing. Ph.D.
-
Shannon Martin, doc. Ing. Ph.D.
-
Beran Václav, doc. Ing. Ph.D.
-
Zamazal Daniel, Ing. Ph.D.
-
Žampa Martin, Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Úvod do problematiky - Pohled do historie - počátky elektromobility ve 20. stol. a novodobá historie elektromobility v moderní éře - Emise současných spalovacích vozů, stechiometrická rovnice - Vývoj emisních limitů a emisní politiky v EU, USA, Čína, problematika skleníkových plynů (GHG) 2. Základní uspořádání a komponenty - Segmenty osobních aut, modelové řady, platformy a náklady - Základní uspořádání elektrických vozů, základní komponenty. 3. Matematické modelování a simulace - Tvorba matematického modelu, modelování vozidla, jízdních odporů. 4. Elektrické motory - Základní principy, charakteristiky a vlastnosti motorů typu ASM, PMSM, BLDC, momentové a výkonové charakteristiky a účinnostní mapy, porovnání. - Rovnice výkonu pro návrh stroje - vysokootáčkové vs. pomaloběžné kolové stroje, problematika permanentních magnetů. 5. Výkonové měniče - Třífázový napěťový střídač, základní topologie a vlastnosti, maximální napětí na zátěži, vliv vybíjení baterie. - Výkonové měniče pro dopravní techniku a měniče s vysokou hustotou výkonu, problematika konstrukce, aktuální kW/l, technologie IGBT, SiC, GaN. 6. Baterie I - Historie baterie Li-ion, periodická tabulka prvků, lithium a jeho vlastnosti. - Lithiový článek, uspořádání a princip, hustota energie Wh/kg a porovnání s fosilními palivy, výkonová hustota W/kg. - Vybíjecí charakteristiky článků, vnitřní odpor, vliv teploty a velikosti vybíjecího proudu, principy degradace baterie. - Návrh trakční baterie, modelování baterie (théveninův model), battery management (BMS). 7. Baterie II - Technologie katody lithiových článků (LCO, NMC, NCA, LFP), porovnání, problematika kobaltu. - Technologie anody lithiových článků (grafit, grafit-Si, Li, LTO), porovnání, perspektivní směry - baterie s pevným elektrolytem a sodíkové baterie. 8. Vyzvaná přednáška - Přednáška odborníka z technického vývoje automobilového výrobce. 9. Vozy s hybridním pohonem - Stupně elektrifikace vozů, mild hybridy 48 V, HEV, PHEV, BEV, vozy s rozšířeným dojezdem (range extenders). - Sériové hybridy, paralelní hybridy, sério-paralelní hybridy, rozdělení hybridních vozidel dle umístění elektrického stroje, rozbor pohonu sério-paralelní hybridu s planetovou převodovkou. 10. Spotřeby a dojezdy - spotřeby elektrovozů z reálného provozu, vliv teploty a ročního období, jízdní cykly NEDC, WLTP, výsledky měření na městském okruhu, rozbor spotřeby jednotlivých systémů, porovnání se spalovacími motory. 11. Nabíjení - možnosti dobíjení trakční baterie, způsoby nabíjení, dobíjecí výkony a doby dobíjení, typy dobíjecích zásuvek, standardy, infrastruktura. 12. Bezdrátové nabíjecí systémy - Přenos výkonu přes bezdrátový systém, principy přenosu a rezonanční frekvence, možnosti uspořádání primární a sekundární strany, výkony, účinnost, problematika bezpečnosti. 13. Vícefázové systémy - Perspektivní směry - n-fázové systémy, zobecněná Clarkova transformace, vznik točivého pole, základní vlastnosti a výhody.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Laboratorní praktika, Přednáška
- Kontaktní výuka
- 39 hodin za semestr
- Vypracování seminární práce v magisterském studijním programu [5-100]
- 40 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| aplikovat znalosti teoretické elektrotechniky |
| používat základní znalosti z výkonové elektroniky a elektrických pohonů |
| používat základní znalosti z elektroniky |
| Odborné dovednosti |
|---|
| používat simulační nástroje, zejména Matlab |
| aplikovat znalosti z matematiky, zejména řešení obyčejných diferenciálních rovnic |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| mgr. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| orientovat se v oblasti elektrických a hybridních silničních vozidel |
| vysvětlit specifika trakčních pohonů pro elektrická vozidla |
| zhodnotit vlastnosti a limity pohonů napájených z trakční baterie |
| porovnat elektrická silniční vozidla s tradičními vozy se spalovacími motory |
| popsat perspektivní směry a řešení |
| Odborné dovednosti |
|---|
| změřit lithiový článek a identifikovat charakteristiky |
| identifikovat elektrický model trakční baterie |
| sestavit matematický model elektrického vozu |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| mgr. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i širší veřejnosti vlastní odborné názory, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Laboratorní praktika, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Laboratorní praktika, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Laboratorní praktika, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Seminární práce, |
| Demonstrace dovedností (praktická činnost), |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Seminární práce, |
| Demonstrace dovedností (praktická činnost), |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Seminární práce, |
| Demonstrace dovedností (praktická činnost), |
|
Doporučená literatura
|
-
Chau, K. T. Electric Vehicle Machines and Drives: Design, Analysis and Application. Wiley-IEEE Press, 2015. ISBN 978-1-118-75252-4.
-
Jiang, Jiuchun; Zhang, Caiping. Fundamentals and Applications of Lithium-ion Batteries in Electric Drive Vehicles. 2015. ISBN 978-1-118-41478-1.
-
Jochen Link. Elektromobilität und erneuerbare Energien: Lokal optimierter Einsatz von netzgekoppelten Fahrzeugen. Dortmund, Německo, 2011.
-
Pittermann, Martin. Elektrické pohony : základy. Vyd. 1. Plzeň : Západočeská univerzita, 2008.
-
Sebastian Jeschke. Grundlegende Untersuchungen von Elektrofahrzeugen im Bezug auf Energieeffizienz und EMV mit einer skalierbaren Power-HiL-Umgebung. Duisburg-Essen, Německo, 2016.
|