钻石量子传感器可更精准监测电动车电池

东京工业大学研究人员提出了一个解决电动汽车低效的方案。在发表于6日《科学报告》杂志上的研究中,该团队报告了一种基于钻石量子传感器的检测技术,该技术可以在测量电动汽车大电流时,以1%的精确度估计电池电量。

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电动汽车低效的一个主要原因是对电池电量估计不准,电池的充电状态是基于电池的电流输出来测量的,据此可估计车辆的剩余行驶里程。

通常情况下,电动汽车电池的电流可达到数百安培,能够检测到这种电流的商用传感器无法测量毫安级别的电流的微小变化,导致在估计电池电量时约有10%的模糊性,这意味着电动汽车的续航里程可延长10%。

此次研究中,该团队使用两个钻石量子传感器制作了一个原型传感器,这两个传感器放置在汽车母线(进出电流的电子接头)的两侧。他们使用了“差分检测”技术,消除了两个传感器检测到的共同噪声,只保留了实际信号,从而能在背景环境噪声中检测到10毫安的小电流。

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研究团队对两个微波发生器产生的频率进行了模拟—数字混合控制,以在1千兆赫的带宽上追踪量子传感器的磁共振频率。他们发现,磁共振频率可实现±1000安的大动态范围(检测到的最大电流与最小电流之比)。此外,该传感器在-40℃—85℃的宽工作温度范围涵盖一般的车辆应用。

最后,该团队对这一原型进行了全球统一轻型车辆测试循环(WLTC)驾驶测试,这是一种电动汽车能耗的标准测试。该传感器准确跟踪了-50安到130安的充放电电流,电池电量估计精度在1%以内。

研究人员称:“将电池使用效率提高10%,这将使2030年2000万辆新型电动汽车的运行能耗减少3.5%,生产能耗减少5%。这又相当于2030年全球运输领域二氧化碳排放量减少0.2%。”

研究团队表示,希望这一突破能让人类离碳中和社会更近一步。

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