Bachelor's Thesis

Non-Exhaust Particle Emissions from Electric Vehicle Tires

Final Thesis 2.28 MB Appendix 38.62 kB

Author of thesis: Bc. Vojtěch Borýsek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Bc. Lukáš Preisler

Reviewer: Ing. Klaudia Matušková

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the non-exhaust tire wear emissions in the context of electromobility. The theoretical part describes the specific characteristics of electric vehicles and the mechanisms of particulate matter generation, reflects on the Euro 7 emission standards, and summarizes available measurement methods. In the experimental part, a custom sampling system for a twin-roller dynamometer was designed and manufactured using 3D printing technology. Using this system alongside a TSI OPS 3330 optical particle sizer, the concentrations of PM1, PM2.5, and PM10 particles released from an electric vehicle tire during a simulated driving cycle were experimentally measured. Based on the acquired data, the particle number and mass concentrations were determined. The measurement results did not indicate a significant difference in particle concentration compared to the ambient background levels.

Keywords:

electromobility, non-exhaust emissions, tire wear, particulate matter, twin-roll dynamometer, Euro 7, OPS

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: Na strane 28 uvádzate potrebu korekcie indexu lomu pri meraní metódou OPS. Bola táto komplexná korekcia zohľadnená vo Vašom experimente? Ak nie, akým spôsobom a v akom smere (podhodnotenie/nadhodnotenie) mohla táto absencia ovplyvniť Vaše finálne hodnoty koncentrácií PM? Hodnocení: Zodpovězeno. V praktickej časti ste navrhli vlastný model odberového systému. V texte spomínate priestorové obmedzenia medzi kolesom a valcami skúšobne a odvolávate sa na aerodynamické požiadavky. Mohli by ste tieto aerodynamické kritériá bližšie špecifikovať? Ktoré konkrétne vstupné parametre mali najvýraznejší vplyv na finálny tvar a geometriu Vášho návrhu? Hodnocení: Zodpovězeno. Pri odbere vzorky v navrhnutom modeli mohlo dochádzať k stratám pevných častíc (napríklad kolízia častíc so stenami komory). Aké konkrétne úpravy geometrie, aerodynamického usmernenia prúdu alebo materiálového vyhotovenia systému by ste odporučili do budúcnosti, aby sa zvýšila účinnosť záchytu a minimalizovali sa straty v odberovej trase? Hodnocení: Zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: Bola snaha optimalizovať prúdenie pomocou vizualizácie? Hodnocení: Zodpovězeno. Aké důvody boli za prevedeným meraním? Hodnocení: Částečně zodpovězeno. Čo hovorí EURO7? Hodnocení: Zodpovězeno. Ako sa budú prakticky určovať častice z pneumatík? Hodnocení: Částečně zodpovězeno. Ako by ste urobil vaše meranie lacnejšie bez OPS? Hodnocení: Zodpovězeno. Izokinetický odber. Co to je? Hodnocení: Zodpovězeno. Ako by sa častice dali zbierať aj za provozu? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Ing. René Pyszko (místopředseda)
Ing. Ondřej Blaťák, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D. (člen)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Bc. Lukáš Preisler

Tato bakalářská práce se v teoretické části zabývá zdroji nevýfukových emisí u elektromobilů a rešerší metod jejich měření. Návrhová část je následně věnována konstrukci 3D tištěného sběrače částic pro válcovou zkušebnu. V experimentální části pak student navržený sběrač testuje. Práce byla komplexní a student spolupracoval a pravidelně konzultoval.

Těžiště práce na rešerši i experimentech probíhalo zejména v posledních týdnech před odevzdáním. Práce má mírné formální nedostatky a občasné překlepy.  Rešeršní část mohla být zpracována detailněji. Konstrukce sběrné komory byla zaměřena na maximální prostorové využití mezi válci a vzhledem k omezenému času návrhu před testem nebyl prostor pro vytvoření efektivnější geometrie. Z následného experimentu nebyl zřetelný příspěvek nevýfukových emisí na celkovou koncentraci částic v laboratoři, což ale nebylo způsobeno prací studenta, ale podmínkami experimentu. Navzdory některým nedostatkům student zcela splnil veškeré zadané cíle a vybudoval funkční základ pro navazující výzkum v této aktuální oblasti. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions D
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level D
Work with used sources including quotations C
Student's independence when working on the topic C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Klaudia Matušková

Študent Vojtěch Borýsek sa vo svojej bakalárskej práci zaoberá problematikou nevýfukových emisií z pneumatík elektromobilov. Predložená práca v rozsahu 54 strán je formálne správna a prehľadne rozdelená do jednotlivých kapitol. Študent poskytol precízny teoretický úvod do problematiky, v ktorom vecne objasnil kontext elektromobility a emisií. Veľmi kladne hodnotím najmä kapitolu 2.4 (Kritika emisních faktorů), ktorá potvrdzuje študentov výborný prehľad a schopnosť kvalitne pracovať s odbornou literatúrou a zdrojmi.

Praktická časť je taktiež na vysokej úrovni. Študent logicky popisuje vznik modelu, dôvody jeho návrhu a voľbu parametrov. Pozitívne hodnotím, že navrhnutý model bol následne otestovaný a študent nad rámec zadania vypočítal a porovnal emisie pevných častíc (PM). Ďalšou silnou stránkou práce, ktorá dokazuje študentovu dôslednosť, je kapitola 5.5, v ktorej získané výsledky meraní emisií porovnáva s dostupnou literatúrou a platnou legislatívou.

Po formálnej a typografickej stránke je práca spracovaná na veľmi dobrej úrovni. Výnimku predstavujú len drobné nedostatky, ako sú nefunkčné krížové odkazy, nejednotné písmo v tabuľkách 3 a 4 či horšie čitateľné popisy na grafoch 1 a 2. Z hľadiska formálnych náležitostí smeruje najväčšia výhrada k používaniu skratiek, ktoré študent priamo v texte pri ich prvom výskyte nedefinuje. Ideálnym postupom je pri prvom použití skratku slovne opísať a v zátvorke uviesť jej skrátenú formu, ktorá sa následne používa v ďalšom texte.

Študent správne a v súlade s normou ČSN ISO 690 citoval 42 relevantných zdrojov, pričom čerpal prevažne z odborných publikácií z posledných piatich rokov. To svedčí o jeho veľmi dobrej orientácii v spracovávanej téme.

Záverom možno konštatovať, že uvedené drobné nedostatky nijako výrazne neznižujú vysokú kvalitu práce. Vojtěch Borýsek splnil všetky ciele definované v zadaní bakalárskej práce. Prácu odporúčam na obhajobu a hodnotím ju známkou „výborne (A)“.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Na strane 28 uvádzate potrebu korekcie indexu lomu pri meraní metódou OPS. Bola táto komplexná korekcia zohľadnená vo Vašom experimente? Ak nie, akým spôsobom a v akom smere (podhodnotenie/nadhodnotenie) mohla táto absencia ovplyvniť Vaše finálne hodnoty koncentrácií PM?
  2. 2. V praktickej časti ste navrhli vlastný model odberového systému. V texte spomínate priestorové obmedzenia medzi kolesom a valcami skúšobne a odvolávate sa na aerodynamické požiadavky. Mohli by ste tieto aerodynamické kritériá bližšie špecifikovať? Ktoré konkrétne vstupné parametre mali najvýraznejší vplyv na finálny tvar a geometriu Vášho návrhu?
  3. 3. Pri odbere vzorky v navrhnutom modeli mohlo dochádzať k stratám pevných častíc (napríklad kolízia častíc so stenami komory). Aké konkrétne úpravy geometrie, aerodynamického usmernenia prúdu alebo materiálového vyhotovenia systému by ste odporučili do budúcnosti, aby sa zvýšila účinnosť záchytu a minimalizovali sa straty v odberovej trase?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová