Дослідження концепції створення гібридних акумуляторно-суперконденсаторних систем накопичення енергії для електромобілів

Автор(и)

  • Олег Смирнов Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25. , Україна https://orcid.org/0000-0003-4881-9042
  • Анна Борисенко Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25, Україна https://orcid.org/0000-0001-5992-8274
  • Нікіта Мовчан Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25, Україна https://orcid.org/0009-0005-0694-5990

DOI:

https://doi.org/10.30977/VEIT.2026.29.0.4

Ключові слова:

акумуляторна батарея, гібридна система накопичення енергії, електромобіль, перетворювач, потужність, суперконденсатор, енергоємність

Анотація

Стаття присвячена дослідженню концепції створення гібридних акумуляторно-суперконденсаторних систем накопичення енергії для електромобілів. На основі аналізу літератури обґрунтовано актуальність напрямку досліджень та перспективи розвитку гібридних систем накопичення енергії для електромобілів. Здійснено аналіз літій-іонних акумуляторів та суперконденсаторів, розглянуто еквівалентні електричні схеми та моделі. За результатами узагальнення публікацій систематизовано найпоширеніші підходи до схемних рішень побудови гібридної системи накопичення енергії для електромобілів. Проведено дослідження структурних та електричних схем перетворювачів напруги для систем електроприводу електромобіля. Узагальнено стратегії управління гібридними системами накопичення енергії. Проведено аналіз підключення гібридної системи накопичення енергії до фотоелектричної системи та електричної мережі. Виявлені основні переваги, обмеження та перспективи розвитку гібридних систем накопичення енергії для електромобілів.

Посилання

  1. Waseem, M., Lakshmi, G. S., Sreeshobha, E., & Khan, S. (2024). An electric vehicle battery and management techniques: Comprehensive review of important obstacles, new advancements, and recommendations. Energy Storage and Saving, 4(1), 83–108. https://doi.org/10.1016/j.enss.2024.09.002
  2. Liu, F., Shafique, M., & Luo, X. (2024). Unveil-ing the determinants of battery electric vehicle performance: A systematic review and meta-analysis. Communications in Transportation Re-search, 4, 100148. https://doi.org/10.1016/j.commtr.2024.100148
  3. Wang, S., Wang, Y., & Soo, Y.-Y. (2025). Evalua-tion and prediction of lithium-ion battery pack inconsistency in electric vehicles based on actual operating data. Energy, 319, 134879. https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.134879
  4. Şen, M., Özcan, M., & Eker, Y. R. (2024). A re-view on the lithium-ion battery problems used in electric vehicles. Next Sustainability, 3, 100036. https://doi.org/10.1016/j.nxsust.2024.100036
  5. Kouchachvili, L., Yaïci, W., & Entchev, E. (2018). Hybrid battery/supercapacitor energy storage system for electric vehicles. Journal of Power Sources, 374, 237–248. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.11.040
  6. Benoy, S. M., Pandey, M., Bhattacharjya, D., & Saikia, B. K. (2022). Recent trends in supercapac-itor-battery hybrid energy storage devices based on carbon materials. Journal of Energy Storage, 52, 104938. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104938
  7. Hnatov, A., Arhun, S., & Ponikarovska, S. (2017). Energy saving technologies for urban bus transport. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, 14(4), 4649–4664. https://doi.org/10.15282/ijame.14.4.2017.5.0366
  8. Gopi, C. V. M., & Ramesh, R. (2024). Review of battery-supercapacitor hybrid energy storage sys-tems for electric vehicles. Results in Engineering, 24, 103598. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103598
  9. Ramkumar, M. S., Muthukrishnan, S., Giri, J., Sathish, T., & Fatehmulla, A. (2025). Optimizing battery and supercapacitor management in elec-tric vehicles: A hybrid approach for enhanced performance and reduced harmonics. Case Stud-ies in Thermal Engineering, 105815. https://doi.org/10.1016/j.csite.2025.105815
  10. Raut, K., Shendge, A., Chaudhari, J., Lamba, R., & Alshammari, N. F. (2024). Modeling and simu-lation of photovoltaic powered battery-supercapacitor hybrid energy storage system for electric vehicles. Journal of Energy Storage, 82, 110324. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.110324
  11. Yang, B., Wang, J., Zhang, X., Wang, J., Shu, H., Li, S., He, T., Lan, C., & Yu, T. (2020). Applica-tions of battery/supercapacitor hybrid energy storage systems for electric vehicles using pertur-bation observer based robust control. Journal of Power Sources, 448, 227444. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227444
  12. AlKawak, O. A., Kumar, J. R. R., Daniel, S. S., & Reddy, C. V. K. (2024). Hybrid method based en-ergy management of electric vehicles using bat-tery-supercapacitor energy storage. Journal of Energy Storage, 77, 109835. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109835
  13. Takrouri, M. A., Idris, N. R. N., Aziz, M. J. A., Ayop, R., & Low, W. Y. (2025). Refined power follower strategy for enhancing the performance of hybrid energy storage systems in electric vehi-cles. Results in Engineering, 25, 103960. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.103960
  14. Kumaresan, N., & Rammohan, A. (2025). Adap-tive neuro fuzzy inference system based opti-mized energy management strategy for the power integration of battery and supercapacitor in elec-tric vehicle. Journal of Energy Storage, 126, 117073. https://doi.org/10.1016/j.est.2025.117073
  15. Abdelhedi, F., Jarraya, I., Bawayan, H., Ab-delkeder, M., Rizoug, N., & Koubaa, A. (2024). Optimizing electric vehicles efficiency with hy-brid energy storage: Comparative analysis of rule-based and neural network power manage-ment systems. Energy, 313, 133979. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.133979
  16. Kazemi, M., Noorizadeh, H., Jadeja, Y., Saraswat, S. K., M. M., R., Shankhyan, A., S., S., & Joshi, K. K. (2025). Advancing CdSe quantum dots for bat-teries and supercapacitors: Electrochemical fron-tiers. RSC Advances, 15(20), 16134–16163. https://doi.org/10.1039/d5ra02414e
  17. Azega, R. K., Smith, A. D., Chowdhury, N. R., Vyas, A., Li, Q., Haque, M., Xun, Q., Zhang, X., Thurakkal, S., Thiringer, T., Enoksson, P., & Lundgren, P. (2024). Supercapacitors and re-chargeable batteries, a tale of two technologies: Past, present and beyond. Sustainable Materials and Technologies, 41, e01111. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2024.e01111
  18. Smyrnov, O., & Borysenko, A. (2025). Rozrobka prohnostychnoi modeli dehradatsii yemnosti litii-ionnykh akumuliatornykh batarei elektro-mobiliv [Development of a predictive model for the degradation of the capacity of lithium-ion batteries in electric vehicles]. Avtomobil i el-ektronika. Suchasni tekhnolohii, 27, 110–122. https://doi.org/10.30977/VEIT.2025.27.0.1
  19. Mammacıoğlu, O., & Coskun, G. (2025). A new experimental approach to lithium-ion battery fires in electric vehicles: Investigation of fire be-havior and effectiveness of extinguishing agents. Case Studies in Thermal Engineering, 106554. https://doi.org/10.1016/j.csite.2025.106554
  20. Chavan, S., Venkateswarlu, B., Salman, M., Liu, J., Pawar, P., Joo, S. W., Choi, G. S., & Kim, S. C. (2024). Thermal management strategies for lithi-um-ion batteries in electric vehicles: Fundamen-tals, recent advances, thermal models, and cool-ing techniques. International Journal of Heat and Mass Transfer, 232, 125918. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125918
  21. Wang, Y. (2023). Rational design of anode mate-rials for high-performance lithium-ion batteries. In Q. Huang (Ed.), 2022 International Confer-ence on Optoelectronic Materials and Devices. SPIE. https://doi.org/10.1117/12.2674115
  22. Chombo, P. V., & Laoonual, Y. (2020). A review of safety strategies of a Li-ion battery. Journal of Power Sources, 478, 228649. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228649
  23. Olabi, A. G., Abdelkareem, M. A., Wilberforce, T., Alkhalidi, A., Salameh, T., Abo-Khalil, A. G., Hassan, M. M., & Sayed, E. T. (2022). Battery electric vehicles: Progress, power electronic con-verters, strengths, weaknesses, opportunities, and threats. International Journal of Thermofluids, 100212. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2022.100212
  24. Smyrnov, O., & Borysenko, A. (2023). Porivnial-nyi analiz elektrychnykh modelei litii-ionnykh akumuliatornykh batarei elektromobiliv [Com-parative analysis of electrical models of lithium-ion batteries in electric vehicles]. Avtomobil i el-ektronika. Suchasni tekhnolohii, 24, 50–61. https://doi.org/10.30977/VEIT.2023.24.0.5
  25. Hossain, E., Murtaugh, D., Mody, J., Faruque, H. M. R., Sunny, M. S. H., & Mohammad, N. (2019). A comprehensive review on second-life batteries: Current state, manufacturing considerations, ap-plications, impacts, barriers and potential solu-tions, business strategies, and policies. IEEE Ac-cess, 7, 73215–73252. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2917859
  26. Avadikyan, A., & Larrue, P. (2003). The Partner-ship for a New Generation of Vehicles and the US DoE Transportation Fuel Cells Programme. In The Economic Dynamics of Fuel Cell Technolo-gies (pp. 133–158). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-540-24822-4_6
  27. Shuja, A., Khan, H. R., Murtaza, I., Ashraf, S., Abid, Y., Farid, F., & Sajid, F. (2024). Superca-pacitors for energy storage applications: Materi-als, devices and future directions: A comprehen-sive review. Journal of Alloys and Compounds, 176924. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.176924
  28. Arif, H., Akbar, H., Bibi, A., Ciğeroğlu, Z., El-Azeem, S. A. A., Choi, J. R., & Ali, A. (2026). De-sign and optimization of ZnO/MnO2 nanocom-posites for enhanced energy storage in superca-pacitor applications. Materials Science and En-gineering: B, 327, 119281. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2026.119281
  29. Khasim, S., Hamdalla, T. A., Ravikumar, C. R., Alghamdi, N., Bani-Atta, S. A., Almasoudi, A., & Alatawi, M. (2026). Synergistic interface engi-neering of rare-earth multi-oxide/reduced gra-phene oxide hierarchical nanostructures as high-performance solid-state asymmetric supercapaci-tors for energy storage applications. Solid State Sciences, 108241. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2026.108241
  30. Khan, B. A., Haider, F., Zhang, T., Zahra, S., Hussain, S. E., & Karim, A. (2026). Revealing the potential of MXene composites in advanced en-ergy storage: A review of supercapacitor applica-tions. Journal of Alloys and Compounds, 1052, 186100. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.186100
  31. Czagany, M., Hompoth, S., Keshri, A. K., Pandit, N., Galambos, I., Gacsi, Z., & Baumli, P. (2024). Supercapacitors: An efficient way for energy storage application. Materials, 17(3), 702. https://doi.org/10.3390/ma17030702
  32. Ferahtia, S., Djeroui, A., Mesbahi, T., Houari, A., Zeghlache, S., Rezk, H., & Paul, T. (2021). Opti-mal adaptive gain LQR-based energy manage-ment strategy for battery-supercapacitor hybrid power system. Energies, 14(6), 1660. https://doi.org/10.3390/en14061660
  33. Boumediene, S., Nasri, A., Hamza, T., Hicham, C., Kayisli, K., & Garg, H. (2023). Fuzzy logic-based energy management system (EMS) of hybrid power sources: Battery/supercapacitor for electric scooter supply. Journal of Engineering Re-search. https://doi.org/10.1016/j.jer.2023.07.008
  34. Abu, S. M., Hannan, M. A., Rahman, S. A., Ker, P. J., & Long, C. Y. (2025). Optimization algorithms for hybrid energy storage systems based mi-crogrid performance enhancement. Energy, 332, 137304. https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.137304
  35. Kachhwaha, A., Rashed, G. I., Garg, A. R., Mahe-la, O. P., Khan, B., Shafik, M. B., & Hussien, M. G. (2022). Design and performance analysis of hybrid battery and ultracapacitor energy storage system for electrical vehicle active power man-agement. Sustainability, 14(2), 776. https://doi.org/10.3390/su14020776
  36. Kumar, G. M. S., Guo, X., Zhou, S., Luo, H., Wu, Q., Liu, Y., Dou, Z., Pan, K., Xu, Y., Yang, H., & Cao, S. (2025). State-of-the-art review of smart energy management systems for supporting zero-emission electric vehicles with X2V and V2X in-teractions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 208, 115050. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.115050
  37. Smyrnov, O., Borysenko, A., & Trunova, I. (2024). Development of vehicle-to-grid in Ukraine. In Transport Means 2024 (pp. 503–506). KTU leidykla “Technologija”. https://doi.org/10.5755/e01.2351-7034.2024.p503-506
  38. Tawfiq, K. B., Zeineldin, H., Al-Durra, A., & El-Sadaany, E. F. (2025). Enhancing photovoltaic grid integration with hybrid energy storage and a novel three-phase ten-switch inverter for superior power quality. International Journal of Electri-cal Power & Energy Systems, 167, 110580. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2025.110580

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-05-20

Як цитувати

Смирнов, О., Борисенко, А., & Мовчан, Н. (2026). Дослідження концепції створення гібридних акумуляторно-суперконденсаторних систем накопичення енергії для електромобілів. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (29), 48–62. https://doi.org/10.30977/VEIT.2026.29.0.4

Номер

№ 29 (2026)

Розділ

ШЛЯХИ ПОКРАЩЕННЯ ЕКОНОМІЧНИХ І ЕКОЛОГІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ. ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Олег Смирнов, Анна Борисенко, Нікіта Мовчан

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.