溫濕度鉆石量子傳感器可更精準(zhǔn)監(jiān)測電動(dòng)車電池

東京工業(yè)大學(xué)研究人員提出了一個(gè)解決電動(dòng)汽車低效的方案。在發(fā)表于6日《科學(xué)報(bào)告》雜志上的研究中，該團(tuán)隊(duì)報(bào)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)汽車大電流時(shí)，以1%的**度估計(jì)電池電量。

電動(dòng)汽車低效的一個(gè)主要原因是對電池電量估計(jì)不準(zhǔn)，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(jì)車輛的剩余行駛里程。

通常情況下，電動(dòng)汽車電池的電流可達(dá)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(jí)別的電流的微小變化，導(dǎo)致在估計(jì)電池電量時(shí)約有10%的模糊性，這意味著電動(dòng)汽車的續(xù)航里程可延長10%。

此次研究中，該團(tuán)隊(duì)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)傳感器放置在汽車母線（進(jìn)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(gè)傳感器檢測到的共同噪聲，只保留了實(shí)際信號(hào)，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(tuán)隊(duì)對兩個(gè)微波發(fā)生器產(chǎn)生的頻率進(jìn)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(shí)現(xiàn)±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輛應(yīng)用。

*后，該團(tuán)隊(duì)對這一原型進(jìn)行了統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC）駕駛測試，這是一種電動(dòng)汽車能耗的標(biāo)準(zhǔn)測試。該傳感器準(zhǔn)確跟蹤了-50安到130安的充放電電流，電池電量估計(jì)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(dòng)汽車的運(yùn)行能耗減少3.5%，生產(chǎn)能耗減少5%。這又相當(dāng)于2030年運(yùn)輸領(lǐng)域二氧化碳排放量減少0.2%。"

研究團(tuán)隊(duì)表示，希望這一突破能讓人類離碳中和社會(huì)更近一步。