鉆石量子傳感器可更精準監(jiān)測電動車電池

東京工業(yè)大學(xué)研究人員提出了一個解決電動汽車低效的方案。在發(fā)表于6日《科學(xué)報告》雜志上的研究中，該團隊報告了一種基于鉆石量子傳感器的檢測技術(shù)，該技術(shù)可以在測量電動汽車大電流時，以1%的精確度估計電池電量。

電動汽車低效的一個主要原因是對電池電量估計不準，電池的充電狀態(tài)是基于電池的電流輸出來測量的，據(jù)此可估計車輛的剩余行駛里程。

通常情況下，電動汽車電池的電流可達到數(shù)百安培，能夠檢測到這種電流的商用傳感器無法測量毫安級別的電流的微小變化，導(dǎo)致在估計電池電量時約有10%的模糊性，這意味著電動汽車的續(xù)航里程可延長10%。

此次研究中，該團隊使用兩個鉆石量子傳感器制作了一個原型傳感器，這兩個傳感器放置在汽車母線（進出電流的電子接頭）的兩側(cè)。他們使用了“差分檢測”技術(shù)，消除了兩個傳感器檢測到的共同噪聲，只保留了實際信號，從而能在背景環(huán)境噪聲中檢測到10毫安的小電流。

研究團隊對兩個微波發(fā)生器產(chǎn)生的頻率進行了模擬—數(shù)字混合控制，以在1千兆赫的帶寬上追蹤量子傳感器的磁共振頻率。他們發(fā)現(xiàn)，磁共振頻率可實現(xiàn)±1000安的大動態(tài)范圍（檢測到的最大電流與最小電流之比）。此外，該傳感器在-40℃—85℃的寬工作溫度范圍涵蓋一般的車輛應(yīng)用。

最后，該團隊對這一原型進行了全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC）駕駛測試，這是一種電動汽車能耗的標準測試。該傳感器準確跟蹤了-50安到130安的充放電電流，電池電量估計精度在1%以內(nèi)。

研究人員稱：“將電池使用效率提高10%，這將使2030年2000萬輛新型電動汽車的運行能耗減少3.5%，生產(chǎn)能耗減少5%。這又相當于2030年全球運輸領(lǐng)域二氧化碳排放量減少0.2%。”

研究團隊表示，希望這一突破能讓人類離碳中和社會更近一步。（記者張佳欣）