溫濕度鉆石量子傳感器可更精準監測電動(dòng)車(chē)電池
東京工業(yè)大學(xué)研究人員提出了一個(gè)解決電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)大電流時(shí),以1%的**度估計電池電量。
電動(dòng)汽車(chē)低效的一個(gè)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(lái)測量的,據此可估計車(chē)輛的剩余行駛里程。
通常情況下,電動(dòng)汽車(chē)電池的電流可達到數百安培,能夠檢測到這種電流的商用傳感器無(wú)法測量毫安級別的電流的微小變化,導致在估計電池電量時(shí)約有10%的模糊性,這意味著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的續航里程可延長(cháng)10%。
此次研究中,該團隊使用兩個(gè)鉆石量子傳感器制作了一個(gè)原型傳感器,這兩個(gè)傳感器放置在汽車(chē)母線(xiàn)(進(jìn)出電流的電子接頭)的兩側。他們使用了“差分檢測”技術(shù),消除了兩個(gè)傳感器檢測到的共同噪聲,只保留了實(shí)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(gè)微波發(fā)生器產(chǎn)生的頻率進(jìn)行了模擬—數字混合控制,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,磁共振頻率可實(shí)現±1000安的大動(dòng)態(tài)范圍(檢測到的*大電流與*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(chē)輛應用。
*后,該團隊對這一原型進(jìn)行了全球統一輕型車(chē)輛測試循環(huán)(WLTC)駕駛測試,這是一種電動(dòng)汽車(chē)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?xún)取?
研究人員稱(chēng):“將電池使用效率提高10%,這將使2030年2000萬(wàn)輛新型電動(dòng)汽車(chē)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(lèi)離碳中和社會(huì )更近一步。