Master's Thesis

Design of the Drive Train of a Commercial Vehicle with an Electric Drive

Author of thesis: Bc. Stefan Hlawiczka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Reviewer: Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis deals with the design of a powertrain concept for a fully electric heavy commercial vehicle (dump truck) and its subsequent implementation into a complex computational model within the GT-Suite software environment. The introductory part analyzes the specific requirements for the electrification of vehicles intended for severe terrain, with regard to the unique chassis concept of the Tatra automaker. Based on the evaluation of various topologies, an optimal powertrain architecture is designed, and specific components are defined. The core of the thesis lies in the utilization of one dimensional (1D) system simulation methodology to create a comprehensive model integrating the mechanical powertrain, electrical components, thermal management, and supervisory control algorithms. The functionality of the proposed solution is verified through a series of simulations, including legislative driving cycles (e.g., VECTO). The results demonstrate that the required traction demands, particularly maximum speed and gradeability, are met, and they provide a detailed insight into the energy consumption.

Keywords:

electromobility, electric truck, GT-Suite, 1D simulation, powertrain, traction battery, Tatra, VECTO, CHTC-D

Date of defence

16.06.2026

Date of publish

15.06.2031

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

1. Jaký vliv má volba převodového poměru na energetickou efektivitu vozidla? zodpovězeno 2. Jakým způsobem by bylo možné model v prostředí GT-Suite experimentálně validovat? zodpovězeno 3. Jaké jsou hlavní limity současného návrhu elektrického hnacího traktu při provozu v těžkém terénu? zodpovězeno 4. Jakým způsobem byl využit výpočtový nástroj VECTO? zodpovězeno 5. Zahrnuje model vozidla vývody PTO? zodpovězeno 6. Využil jste možnosti optimalizace modelu vozidla? zodpovězeno 7. Jaká je výpočtová rychlost vytvořeného modelu vozidla? zodpovězeno 8. Jaký byl použit typ modelu pro baterii a elektromotor? zodpovězeno 9. Dokáže model sloužit k posouzení vhodnosti využití elektricky hnaného vozidla v různých podmínkách? zodpovězeno 10. Jaký má význam graf hnacího výkonu vozidla v závislosti na úhlu stoupání (viz obr. 15)? zodpovězeno 11. Jaký byl využit model řidiče vozidla v prostředí GT-Suite? zodpovězeno 12. Jaký algoritmus ošetřuje funkci rekuperace a brzdění vozidla v modelu? zodpovězeno 13. Může nákladní vozidlo využít režimu plachtění? částečně zodpovězeno 14. Do jakého stavu nabití trakční baterie byly prováděny simulace? zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Ing. René Pyszko (místopředseda)
Ing. Jiří Navrátil, Ph.D. (člen)
Ing. Marek Bačovský (člen)
Ing. Marek Slovák (člen)
Ing. Rudolf Franz, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Diplomová práce pana Hlawiczky se zabývá návrhem hnacího traktu užitkového vozidla s elektropohonem a tvorbou komplexního simulačního modelu v prostředí GT-Suite. Student při řešení práce pracoval samostatně, pravidelně konzultoval průběžný stav řešení a na konzultace byl vždy kvalitně připraven. Pozitivně hodnotím zejména vysokou míru vlastní iniciativy, systematický přístup při tvorbě simulačního modelu a schopnost propojit poznatky z oblasti konstrukce vozidel, elektromobility a systémových simulací. Oceňuji rovněž rozsah vytvořeného modelu a schopnost implementovat vzájemně provázané fyzikální děje do jednoho funkčního celku. Určité rezervy vidím v ne příliš hlubokém popisu jednotlivých funkcionalit výpočtového modelu, tento fakt je však částečně odrazem účelu a komplexity výpočtového modelu (systémová úroveň). Zároveň je třeba říct, že vytvořený model skýtá výrazně vyšší potenciál k analýze výsledků, než bylo realizováno v této práci, primárně z časových důvodů. Práce je psána čtivou formou, bez výrazných pravopisných chyb. Cíle práce byly splněny, práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá návrhem hnacího traktu užitkového vozidla s elektropohonem a následnou tvorbou komplexního simulačního modelu v prostředí GT-Suite. Rešeršní část je obsažena na 23 stranách a zpracovává konstrukční specifika vozidel Tatra, problematiku elektrifikace těžkých užitkových vozidel a možnosti architektury elektrických pohonných traktů. Rozsah rešeršní části odpovídá charakteru diplomové práce, nicméně některé kapitoly (kapitola 3) jsou však zpracovány spíše popisným způsobem a hlubší technická diskuse výhod a nevýhod jednotlivých koncepcí mohla být rozpracována detailněji.
V praktické části student realizuje koncepční návrh elektrického hnacího traktu, dimenzování hlavních komponent a následně vytváří komplexní 1D model v prostředí GT-Suite zahrnující mechanické části pohonu, elektromotor, trakční baterii, termální management i nadřazené řídicí algoritmy. Následně jsou realizovány numerické simulace provozních stavů vozidla. Pozitivně zde hodnotím zejména komplexnost modelu a schopnost propojit poznatky z oblasti elektromobility, konstrukce vozidel a systémových simulací.
Použité metody odpovídají charakteru řešené problematiky a využití 1D simulací v prostředí GT-Suite lze považovat za vhodné. Určité rezervy však vidím v hlubší interpretaci výsledků prezentovaných v kapitolách zaměřených na provozní simulace vozidla, kde jsou dosažené průběhy výkonových a energetických veličin převážně pouze popsány bez detailnější technické diskuse dominantních příčin jejich chování. Detailněji mohla být rovněž rozebrána citlivost výsledků na volbu parametrů trakční baterie, či převodových poměrů.
Rozsah i technická úroveň práce odpovídají požadavkům kladeným na diplomovou práci. Téma práce je aktuální vzhledem k současnému trendu elektrifikace těžkých užitkových vozidel, student zároveň využívá převážně relevantní odborné zdroje.
Práce je zpracována přehledně, text je logicky členěn a grafická i stylistická úroveň práce je dobrá. Cíle práce byly splněny, práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Jaký vliv má volba převodového poměru na energetickou efektivitu vozidla?
  2. Jakým způsobem by bylo možné model v prostředí GT-Suite experimentálně validovat?
  3. Jaké jsou hlavní limity současného návrhu elektrického hnacího traktu při provozu v těžkém terénu?

Grade proposed by reviewer: C

Reasons for publication postponement

Publication of the final thesis has been postponed in compliance with the provisions of Section 47b (4) of Act No. 111/1998 Coll., on the Higher Education Institutions and on amendments and supplements to other acts, as amended. The reason for postponing the publication is the fact that the  master’s thesis / its part - chapters 1, 5, 6.3, 7, 8 contain a business secret of the company Tatra Trucks a.s. in the sense of the relevant provisions of Act no. 89/2012 Coll., of the Civil Code.

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová