电动汽车充电系统性能优化：基于太阳能-风能混合供电与物联网智能管理的创新研究

为解决可再生能源供电不稳定对电动汽车充电站电池性能的影响问题，研究人员开展光伏-电网对比研究，提出太阳能-风能混合供电方案，集成IoT技术实现智能调控。结果表明，该方案可提升能源稳定性23%、减少电网依赖，为可持续交通基础设施提供关键技术支撑。

　　

随着全球能源转型加速，电动汽车(EV)的普及面临充电基础设施可持续性的关键挑战。传统电网供电虽稳定但碳排放高，而光伏(PV)发电受天气影响大，导致充电站储能电池频繁充放电循环，加速锂离子电池(Li-Ion)老化。更棘手的是，单一可再生能源无法保障全天候供电——例如北非地区夏季日照充足但冬季骤减，而北欧国家则面临长期阴雨天气。这种供需矛盾催生了对混合能源系统的迫切需求。

为此，研究人员在《Scientific African》发表论文，通过MATLAB Simulink建模对比电网与光伏供电差异，创新性提出太阳能-风能混合方案，并设计基于ESP32微控制器的物联网(IoT)管理系统。研究首次实现根据NASA POWER气象数据预测7日能源储备，使充电功率动态调整误差控制在5%以内，电池寿命延长15%-20%。

关键技术方法
研究采用虚拟仿真技术，整合NASA POWER数据库的辐照度(1000 W/m²
)和温度(25°C)数据，建立带最大功率点跟踪(MPPT)的1.6 m²
光伏板模型。通过LoRa模块(RC-WLE5)实现气象站数据实时传输，开发能量储备方程R=∑D_i
J(F_i

研究结果

材料与方法
模拟摩洛哥非斯地区全年数据发现：7月光伏日均输出达2.25 kWh，而1月仅0.89 kWh，波动幅度达153%。电网供电则稳定在2.2 kWh/天，但完全依赖化石能源。

多样化电源分析
对比显示：光伏系统6月输出功率(P_PV
)峰值7.8 kWh/m²
/天，但11月骤降至4.0 kWh/m²
/天。而法国北部案例证明，当太阳能衰减时，5-11节(9-20 km/h)稳定风速可补偿40%能源缺口。

充电波动对电池影响
状态电荷(SOC)监测表明：纯光伏系统SOC日波动达35%，而混合系统控制在15%以内。值得注意的是，局部SOC波动(30%-80%)反而比电网的持续满充更能延缓电池衰减。

混合系统解决方案
创新双源方程P=D-∑(R_i,s
*E_i,s
)+(R_i,w
*E_i,w
)实现风光互补。当预测辐照度(F_i
)<>

结论与意义
该研究突破性地将气象预测精度与能源管理结合，证明混合系统可使充电站电网依赖度降低至30%以下。电子控制单元(ECU)架构支持远程诊断，LCD屏实时显示风光供电比例，为政府制定充电基础设施政策提供量化依据。未来可扩展至潮汐能等多元混合系统，推动交通领域碳中和进程。