У статті представлено структуру та принципи роботи системи електроприводу транспортного засобу з гібридною системою нагромадження енергії, що поєднує паливну комірку та суперконденсатор, з’єднані через керовані DC–DC перетворювачі зі спільною шиною постійного струму. Функції тягового приводу виконує безщітковий двигун постійного струму (BLDC) що живиться трифазною напругою від інвертора приєднаного до DC-шини. Паливна комірка є основним джерелом енергії, забезпечуючи стабільну роботу системи в номінальних режимах, тоді як суперконденсатор компенсує пікові навантаження, покращує динаміку та підвищує ефективність рекуперації.
У роботі обґрунтовано вибір архітектури гібридної паливно-суперконденсаторної системи нагромадження енергії, проведено аналіз потоків енергії та взаємодії між компонентами через керовані DC–DC перетворювачі. Особливу увагу приділено реалізації енергоформуючого принципу керування в каскаді з ПІ-регулятором швидкості, який забезпечує узгодження динаміки джерел енергії, продовження ресурсу паливної комірки і відпрацювання завдань приводу. Запропонований підхід орієнтований на підвищення керованості системи та покращення стійкості приводу під час перехідних процесів.
Результати дослідження підтверджують доцільність використання комбінованої архітектури «паливна комірка – суперконденсатор» у транспортних електроприводах з енергоформуючим керуванням. Така система забезпечує високу ефективність, стабільність напруги у спільній шині постійного струму, швидку реакцію на зміни навантаження та розширює можливості рекуперації енергії під час гальмування.
- Urooj A., Nasir A. Review of Hybrid Energy Storage Systems for Hybrid Electric Vehicles // World Electr. Veh. J. – 2024. – Vol. 15. – P. 342.
https://doi.org/10.3390/wevj15080342 - Mounica V., Obulesu Y.P. Hybrid Power Management Strategy with Fuel Cell, Battery, and Supercapacitor for Fuel Economy in Hybrid Electric Vehicle Application // Energies. – 2022. – Vol. 15. – P. 4185.
https://doi.org/10.3390/en15124185 - IEA. Global EV Outlook 2024. Paris: IEA, 2024. URL: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024, Licence: CC BY 4.0.
- Wangsupphaphol A., Phichaisawat S., Nik Idris N.R., Jusoh A., Muhamad N.D., Lengkayan R. A Systematic Review of Energy Management Systems for Battery/Supercapacitor Electric Vehicle Applications // Sustainability. – 2023. – Vol. 15. – P. 11200. https://doi.org/10.3390/su151411200
- Mariasiu F., Kelemen E.A. Analysis of the Energy Efficiency of a Hybrid Energy Storage System for an Electric Vehicle // Batteries. – 2023. – Vol. 9. – P. 419.
https://doi.org/10.3390/batteries9080419 - Adeyinka A.M., Esan O.C., Ijaola A.O. et al. Advancements in hybrid energy storage systems for enhancing renewable energy-to-grid integration // Sustainable Energy Res. – 2024. – Vol. 11. – P. 26.
https://doi.org/10.1186/s40807-024-00120-4 - ElGhanam E., Sharf H., Hassan M.S., Osman A. Performance Evaluation of Hybrid Battery–Supercapacitor- Based Energy Storage Systems for Urban-Driven Electric Vehicles // Sustainability. – 2023. – Vol. 15. – P. 8747. https://doi.org/10.3390/su15118747
- Shchur I., Kuzyk R.-I., Lis M. Structural decomposition of the passivity-based control system of wind–solar power generating and hybrid battery–supercapacitor energy storage complex // Dynamics. – 2024. – Vol. 4. – S. 830–844. https://doi.org/10.3390/dynamics4040042
- Quan R., Guo H., Li X., Zhang J., Chang Y. A real-time energy management strategy for fuel cell vehicle based on Pontryagin's minimum principle // iScience. – 2024. – Vol. 27(4). – P. 109473.
https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109473 - Beltrán C.A., Diaz-Saldierna L.H., Langarica-Cordoba D., Martinez-Rodriguez P.R. Passivity-Based Control for Output Voltage Regulation in a Fuel Cell/Boost Converter System // Micromachines. – 2023. – Vol. 14. – P. 187. https://doi.org/10.3390/mi14010187
- Guo J., He H., Jia C., Guo S. The Energy Management Strategies for Fuel Cell Electric Vehicles: An Overview and Future Directions // World Electr. Veh. J. – 2025. – Vol. 16. – P. 542. https://doi.org/10.3390/wevj16090542
- Chandu V.V., Muralee Gopi R., Ramesh R. Review of battery-supercapacitor hybrid energy storage systems for electric vehicles // Results in Engineering. – 2024. – Vol. 24. – P. 103598. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103598
- Adem Siraj Mohammed, Samson Mekbib Atnaw, Ayodeji Olalekan Salau, Joy Nnenna Eneh. Review of optimal sizing and power management strategies for fuel cell/battery/super capacitor hybrid electric vehicles // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – Pp. 2213–2228. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.01.042
- Rubel Md., Park Yunho, Park Haneul, Woo Junghyun, Son Hyunwoo. Hybrid Energy Storage Systems, Converter Topologies, Energy Management Systems, and Future Prospects of Green Marine Technology: A Comprehensive Review // IEEE Access. – 2025. – Pp. 1–1. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3595762
- Ahmed G. Abo-Khalil, Ahmed Sobhy, Mohammad Ali Abdelkareem, A.G. Olabi. Advancements and challenges in hybrid energy storage systems: Components, control strategies, and future directions // International Journal of Thermofluids. – 2023. – Vol. 20. – P. 100477. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2023.100477
- Wai C.K., Sadeq T., Hau L.C. Advanced Adaptive Rule-Based Energy Management for Hybrid Energy Storage Systems (HESSs) to Enhance the Driving Range of Electric Vehicles // Vehicles. – 2025. – Vol. 7. – P. 6. https://doi.org/10.3390/vehicles7010006
- Cheng L., Acuna P., Aguilera R., Jiang J., Flecther J., Baier C. Model predictive control for Energy Management of a hybrid energy storage system in Light Rail Vehicles. – 2017. – Pp. 683–688. https://doi.org/10.1109/CPE.2017.7915255
- Tang X., Chen J., Qin Y. et al. Reinforcement Learning-Based Energy Management for Hybrid Power Systems: State-of-the-Art Survey, Review, and Perspectives // Chin. J. Mech. Eng. – 2024. – Vol. 37. – P. 43. https://doi.org/10.1186/s10033-024-01026-4
- Fracica-Rodriguez F., Acevedo-Iles M., Romero-Quete D., Martinez W., Cortes C.A. Passivity-Based Control for Transient Power Sharing and State of Charge Restoration in a Semi-Active Supercapacitor-Battery System// Batteries. – 2024. – Vol. 10. – P. 322. https://doi.org/10.3390/batteries10090322
- Ou M., Gong P., Guo H., Li G. A Passivity-Based Control Integrated with Virtual DC Motor Strategy for Boost Converters Feeding Constant Power Loads // Electronics. – 2025. – Vol. 14. – P. 2909.
https://doi.org/10.3390/electronics14142909 - Tabassum A.A., Cho H.M., Mahmud M.I. Essential Features and Torque Minimization Techniques for Brushless Direct Current Motor Controllers in Electric Vehicles // Energies. – 2024. – Vol. 17. – P. 4562. https://doi.org/10.3390/en17184562
- Montenegro-Oviedo J.A., Ramos-Paja C.A., Orozco-Gutierrez M.L., Franco-Mejía E., Serna-Garcés S.I. Design and Experimental Validation of a Battery/Supercapacitor Hybrid Energy Storage System Based on an Adaptive LQG Controller // Appl. Syst. Innov. – 2025. – Vol. 8. – P. 1. https://doi.org/10.3390/asi8010001
- Aslam M.U., Shakhawat N.S.B., Shah R., Amjady N., Miah M.S., Amin B.M.R. Hybrid Energy Storage Modeling and Control for Power System Operation Studies: A Survey // Energies. – 2024. – Vol. 17. – P. 5976. https://doi.org/10.3390/en17235976
- van der Schaft A., Jeltsema D. Port-Hamiltonian Systems Theory: An Introductory Overview // Foundations and Trends R in Systems and Control. – 2014. – Vol. 1, No. 2–3. – Pp. 173–378.
https://doi.org/10.1561/2600000002 - Shchur I. Z., Biletskyi Y. O., Energy-shaping control of non-linear electromechanical systems with permanent magnet synchronous machines. Monograph. Lvіv: Vidavnictvo L'vіvs'koi polіtehnіki, 2016. 174 p. (Ukr).
- Aly M., Mohamed E.A., Rezk H., Nassef A.M., Elhosseini M.A., Shawky A. An improved optimally designed fuzzy logic-based MPPT method for maximizing energy extraction of PEMFC in green buildings // Energies. – 2023. – Vol. 16. – P. 1197. https://doi.org/10.3390/en16031197