PROCHÁZKA, P. Využití palivových článků v trakčních pohonech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2010.
Stanovisko školitele k obhajobě disertační práce Ing. Petra Procházky Školitel: doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka Název práce: Využití palivových článků v trakčních pohonech Ing. Petr Procházka ukončil magisterské studium na Ústavu výkonové elektrotechniky a elektroniky při FEKT v r. 2006. Doktorské studium absolvoval v období let 2006 až 2010. V průběhu postgraduálního studia se zabýval nezávislou elektrickou trakcí se zvláštním důrazem na malá elektrická vozidla pro osobní dopravu, napájená z vodíkových palivových článků. Jedná se o rozsáhlou multidisciplinární problematiku z oblasti výkonové elektroniky, elektrických pohonů a elektrochemických zdrojů. Ing. Petr Procházka prokazoval během studia nejen široké teoretické znalosti, ale i schopnost využít tyto poznatky při systémovém návrhu, konstrukci a realizaci vozidla. Jako školitel oceňuji jeho samostatnost, cílevědomost a intenzivní pracovní nasazení, vedoucí k odevzdání disertační práce do čtyř let od začátku studia. Většinu hodnotících kritérií, především v publikační činnosti, překročil téměř na dvojnásobek požadované hodnoty, kromě toho je zaměstnán na částečný úvazek na ústavu UVEE, kde zastává funkci tajemníka ústavu. V Brně, dne 13. 12. 2010 doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka školitel doktoranda
Oponentský posudek disertační práce Ing. Petra Procházky Název disertační práce: Využití palivových článků v trakčních pohonech Obor disertace: Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika Oponent: prof.ing. Petr Chlebiš, CSc. Pracoviště oponenta: VŠB- Technická univerzita Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky, katedra elektroniky Oponentní posudek hodnotí disertační práci Ing. Petra Procházky z následujících hledisek: Aktuálnost zvoleného tématu Problematika řešení nových koncepcí trakčních systémů je v současnosti předmětem zvýšeného zájmu výrobců dopravních zařízení. Vodíkové technologie představují jeden z významných směrů výzkumných aktivit pro výzkum hybridních trakčních struktur. Jelikož energie vyrobená v autonomních systémech z vodíku je poměrně drahá, má poměrně velký význam zabývat se i problematikou jejího optimálního využití při přeměně elektrické energie na energii kinetickou. Obecně je téma velmi široké a vyžaduje značný teoretický rozhled rešitele a velmi dobré znalosti problematiky z různých oblastí. Charakteristickým rysem řešené problematiky je však také velmi dynamický vývoj úrovně poznatků a i technologií uvedených do praxe, proto je velmi problematické udržet aktuálnost tématu v době několika málo let. V tomto směru chápu název řešeného tématu práce jako velmi aktuální, její obsahovou stránku řešení však za poněkud názvu neadekvátní. Předložená disertační práce řeší poměrně podrobně problematiku všech dílčích bloků trakční struktury, samotnému palivovému článku se však věnuje pouze okrajově v závěru práce. Námět práce z tohoto pohledu odpovídá oboru dizertace, dílčí témata jsou aktuální z pohledu současných požadavků vědy a techniky. Původní přínosné části a originalita práce Obsah disertační práce a její cíle jsou obsahově vymezeny základními body na str. 17. V hlavních rysech jde především o zajištění vysoké účinnosti trakčního pohonu vozidla získávajícího elektrickou energii z palivových článků prostřednictvím vysoké účinnosti jednotlivých částí - trakční měnič - motor a jejich řízení. V tomto směru považuji za nejvíce teoreticky přínosnou část optimalizaci návrhu trakčního asynchronního motoru. Přesto, že tento typ motoru byl v minulosti teoreticky již velmi dobře popsán, způsob pojetí, který je uveden v práci je poměrně originální. Část optimalizace asynchronního motoru považuji za přínosnou. Z hlediska jeho řízení však nejsou pro řízení uvažovány metody, které umožní využití vypočtené účinnosti v přechodných stavech. Lze tedy konstatovat, že práce původní přínosné části obsahuje. Originalitu spatřuji v teoretickém rozpracování optimalizace účinnosti asynchronního motoru při napájení ze zdroje proměnného kmitočtu. Publikační činnost Publikační činnost doktoranda je zřejmá z přiloženého bodového hodnocení doktoranda. Téma práce bylo publikováno ve 12-ti publikacích, převážně ve sbornících tuzemských konferencí formou spoluautorských příspěvků. Z přiloženého bodového hodnocení však také vyplývá, že doktorand byl významným "týmovým" pracovníkem při výzkumné a technické činnosti katedry. Z tohoto pohledu považuji publikační činnost i její výstupy za dostatečné. Připomínky a dotazy k obhajobě 1. Na str. 30 - 32 je zdůvodněna nevhodnost použití synchronního stroje na základě použití motoru TGH5-2500. Lze tyto závěry zobecnit pro synchronní stroje v trakci? V čem spočívá základní přednost využití synchronního stroje v trakčních aplikacích? 2. V práci není popsán způsob regulace otáček pomocí realizovaného měniče. Popište regulační strukturu řízení realizovaného trakčního pohonu a její provozní stavy z hlediska provozu vozidla. 3. Byla optimalizována účinnost DC/DC měniče pro napájení akumulátoru z palivových článků? Popište funkci tohoto měniče v návaznosti na provozní stavy palivových článků. Závěrečné hodnocení oponenta Doktorand při řešení tématu disertační práce prokázal dobré schopnosti řešení složitých elektrotechnických problémů, zvládnutí teoretických a simulačních metod i aplikace výsledků výzkumu do praktické aplikace. Tyto schopnosti obecně považuji za nezbytné pro vědecký přístup k řešení náročných problémů elektrotechnické praxe. Proto na základě posouzení disertační práce pana Ing. Petra Procházky na téma "Využití palivových článků v trakčních pohonech" a seznámení se s výsledky jeho odborné práce ve smyslu zákona o vysokých školách doporučuji disertační práci k obhajobě a po úspěšné obhajobě doporučuji udělit akademický titul PhD. prof. ing. Petr Chlebiš, CSc. VŠB - Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky katedra elektroniky V Ostravě 30.11.2010
Posudek disertační práce Autor disertční práce: Ing. Petr Procházka Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka Pracoviště: VUT v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky Oponent: doc. Ing. Pavel Mindl, CSc. Katedra elektrických pohonů a trakce, ČVUT FEL, Technická 2, 166 27 Praha 6 Název Práce: "Využití palivových článků v trakčních pohonech" Předložená disertační práce "Využití palivových článků v trakčních pohonech" je zaměřena na komplexní řešení elektrického pohonu automobilu v celé jeho šíři. Je členěna do 8 kapitol a přehledu použité literatury. Každá kapitola představuje ucelenou část, věnované dílčímu problému elektrických pohonů. Po krátkém úvodu, věnovaném nastolení konkrétních problémů, souvisejících s rozvojem dopravy a jeho důsledky na ekologii planety přechází ke druhé kapitole, zaměřené na přehled současného stavu problematiky pohonů nezávislé trakce a jejich energetických zdrojů. Ve třetí kapitole jsou formulovány cíle disertační práce. Těžiště práce spočívá v návrhu elektrického pohonu malého osobního automobilu napájeného z kombinace Li-Fe-Po akumulátorů a PEMFC kyslíko-vodíkových palivových článků. Ve čtvrté kapitole jsou analyzovány jednotlivé druhy sil, působících na pohybující se automobil, z nichž jsou následně formulovány požadavky na výkonové a momentové charakteristiky trakčního pohonu. Na základě těchto charakteristik jsou diskutovány možné koncepce pohonu a po zralé úvaze jsou diskutovány dvě reálná řešení trakčních motorů pohonu: a.) Synchronní motor s permanentními magnety b.) Asynchronní motor s kotvou nakrátko. Oba stroje mají pro danou aplikaci své přednosti i nedostatky, avšak s ohledem na ekonomická hlediska se nakonec autor práce rozhodl pro asynchronní motor s kotvou nakrátko.Tento motor detailně navrhnul a jako výchozí model pro rekonstrukci si vybral typ TM 90 - 4X (výrobce EMP s.r.o. Slavkov u Brna), u něhož navrhnul způsob převinutí na nízké napájecí napětí (26 V). Nízké napájecí napětí bylo zvoleno z bezpečnostních důvodů. Pro dosažení potřebného krouticího momentu je použita převodovka do pomala s konstantním převodem. Těžiště práce spatřuji v páté kapitole, věnované optimalizaci asynchronní varianty pohonu. V rozsáhlé matematické analýze doplněné simulacemi v prostředí MATLAB - Simulink autor analyzuje jednotlivé pracovní režimy pohonu a počítá jeho základní parametry. Zde dokazuje vysokou matematickou erudici spojenou se schopností počítačového modelování. Porovnáním výstupů analytického výpočtu a počítačové simulace uzavírá obecnou analýzu navrženého pohonu a přechází k 6. kapitole, návrhu koncepce elektromobilu. Koncepci pohonu staví na hybridní architektuře kombinace Li-Fe-Po akumulátorů a dvojice komerčně vyráběných vodíko - kyslíkových PEMFC palivových článků o jmenovitém výkonu 1,2 kW. Tento zdroj elektrické energie též laboratorně ověřuje a jeho zatěžovací charakteristiky v práci publikuje. Dále navrhuje i ostatní komponenty pohonu, jako je DC/DC měnič pro palivový článek a DC/AC měníč pro napájení trakčního asynchronního motoru. Konstrukčně zpracovává i sestavu akumulátorových článků, která ve finální podobě poskytuje 42,9V při kapacitě 20,7 Ah. Z důvodu požáru, který zničil prototyp elektromobilu, bylo experimentální ověření teoretických výsledků provedeno na náhradním motoru a byly doloženy shody výsledků simulace v Matlabu a měření na náhradním motoru. Závěr práce v 8. kapitole shrnuje autor dosažené výsledky a přínosy práce. Celkově práce budí velmi solidní dojem a dokazuje, že její autor je nejenom zdatný teoretik, ale že je schopen věci dotáhnout do praktické aplikace. Je velkou škodou, že požár prototypu vozidla neumožnil realizovat celou řadu velmi zajímavých měření. Kombinace palivový článek + chemický akumulátor je i přes svoji značnou konstrukční komplikovanost stále sledovaným trendem v pohonech pro nezávislou trakci. Vodík jako nositel energie je i přes problémy spojené s jeho výrobou a skladováním perspektivním energetickým médiem. Proto i zaměření této práce považuji za velice aktuální a přínosné. Za velice přínosnou a originální považuji pasáž věnovanou problematice optimalizace elektrického pohonu. Jejím využitím lze dosáhnout energetické úspory, které napomohou k dosažení vyšších dojezdů automobilů a odrazí se i v potřebné hustotě obslužných stanic bez ohledu na to, budeme-li jezdit na energii z chemických akumulátorů či palivových článků. Doložený přehled publikační činnosti dokazuje, že doktorand publikoval výsledky své práce systematicky po dobu několika let na významných vědeckých fórech a dosáhl značné vědecké erudice. Na závěr bych si dovolil několik dotazů 1. Jaký je Váš názor na budoucnost palivových článků v lehkých automobilech? 2. Jaké jsou možnosti skladování vodíku na palubě vozidel ? 3. Jaké jsou celkové účinnosti pohonu na bázi vodíku při jeho palování v palivových článcích a v upravených spalovacích motorech na vodík? Předložená práce "Využití palivových článků v trakčních pohonech" svojí formou i obsahem odpovídá obecně uznávaným pravidlům, platným pro doktorské kvalifikační práce. Hodnotím ji jako velice přínosnou s celou řadou originálních výsledků. Na tomto základě ji bez připomínek doporučuji k obhajobě. V Praze, 12.10. 2010 doc. Ing. Pavel Mindl, CSc.
eVSKP id 34119