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鉆石量子傳感器可提升電動汽車10%續航里程

2022年9月8日 08:21  新浪科技  

據報道,近年來,電動汽車(EVs)作為替代傳統汽油內燃機汽車的環保型汽車,受到越來越多用戶的歡迎,同時,科研人員也加大針對高效電動汽車電池的研發力度。然而,由于對電池電量的估計不準確,導致電動汽車效率較低,通常是通過電池輸出電流評估電動汽車電池充電狀態,這將用于計算車輛剩余行駛里程數。

一般而言,電動汽車電池電流可達到數百安培,然而,能檢測到該電流的商用傳感器無法測量毫安等級電流的微小變化,從而導致電池電量估計不確定性約10%,這意味著電動汽車的行駛里程可以延長10%,反之,如果提高電動汽車電池電量評估精度,將增強電池使用率。

幸運的是,日本一組科學家已找到了解決方法,他們研究發現一種基于鉆石量子傳感器的檢測技術,在測量電動汽車典型的大電流時,可以在1%的精度內估計電池電量。該研究報告發表在9月6日出版的《科學報告》雜志上。

該研究負責人是東京理工大學Mutsuko Hatano教授,他解釋稱,我們研發的鉆石傳感器對毫安電流非常敏感,而且足夠緊湊,可以在汽車上使用,此外,我們能在電動汽車嘈雜環境中檢測到精度較高的毫安等級電流狀態。

在這項研究中,研究人員開發了一個傳感器原型,使用兩個鉆石量子傳感器,放置在汽車母線(輸入和輸出電流的電氣接點)的兩側,然而,他們使用一種叫做“差分檢測”的技術來消除由兩個傳感器檢測到的常見噪聲,僅保留實際信號,反之,使用這種鉆石量子傳感器能在背景環境噪聲中檢測到10毫安等級的小電流。

接下來,科學家團隊利用兩個微波發生器產生頻率的模擬-數字混合控制,在1千兆赫帶寬內追蹤分析量子傳感器的磁共振頻率,結果發現磁共振頻率可實現±1000安的較大動態范圍(檢測到的最大電流和最小電流之比),此外,該傳感器的工作溫度范圍較廣,從零下40攝氏度至零下85攝氏度,適用于普通車輛的溫度范圍。

最后,該研究團隊對這款原型進行了全球協調輕型車輛測試周期(WLTC)駕駛測試,這是電動汽車能耗的標準測試,該傳感器能夠準確跟蹤-50安至130安的充放電電流,電池電量估計精度在1%以內。

Mutsuko Hatano教授表示,這些發現意味著什么呢?電池使用率每提高10%,電池重量則減少10%,這將使2030年2000萬輛新型電動汽車的運行能耗減少3.5%,生產能耗降低5%,這相當于2030年全球交通運輸領域二氧化碳排放量減少0.2%。

編 輯:魏德齡
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