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钻石量子传感器可提升电动汽车10%续航里程

2022年9月8日 08:21  新浪科技  

据报道,近年来,电动汽车(EVs)作为替代传统汽油内燃机汽车的环保型汽车,受到越来越多用户的欢迎,同时,科研人员也加大针对高效电动汽车电池的研发力度。然而,由于对电池电量的估计不准确,导致电动汽车效率较低,通常是通过电池输出电流评估电动汽车电池充电状态,这将用于计算车辆剩余行驶里程数。

一般而言,电动汽车电池电流可达到数百安培,然而,能检测到该电流的商用传感器无法测量毫安等级电流的微小变化,从而导致电池电量估计不确定性约10%,这意味着电动汽车的行驶里程可以延长10%,反之,如果提高电动汽车电池电量评估精度,将增强电池使用率。

幸运的是,日本一组科学家已找到了解决方法,他们研究发现一种基于钻石量子传感器的检测技术,在测量电动汽车典型的大电流时,可以在1%的精度内估计电池电量。该研究报告发表在9月6日出版的《科学报告》杂志上。

该研究负责人是东京理工大学Mutsuko Hatano教授,他解释称,我们研发的钻石传感器对毫安电流非常敏感,而且足够紧凑,可以在汽车上使用,此外,我们能在电动汽车嘈杂环境中检测到精度较高的毫安等级电流状态。

在这项研究中,研究人员开发了一个传感器原型,使用两个钻石量子传感器,放置在汽车母线(输入和输出电流的电气接点)的两侧,然而,他们使用一种叫做“差分检测”的技术来消除由两个传感器检测到的常见噪声,仅保留实际信号,反之,使用这种钻石量子传感器能在背景环境噪声中检测到10毫安等级的小电流。

接下来,科学家团队利用两个微波发生器产生频率的模拟-数字混合控制,在1千兆赫带宽内追踪分析量子传感器的磁共振频率,结果发现磁共振频率可实现±1000安的较大动态范围(检测到的最大电流和最小电流之比),此外,该传感器的工作温度范围较广,从零下40摄氏度至零下85摄氏度,适用于普通车辆的温度范围。

最后,该研究团队对这款原型进行了全球协调轻型车辆测试周期(WLTC)驾驶测试,这是电动汽车能耗的标准测试,该传感器能够准确跟踪-50安至130安的充放电电流,电池电量估计精度在1%以内。

Mutsuko Hatano教授表示,这些发现意味着什么呢?电池使用率每提高10%,电池重量则减少10%,这将使2030年2000万辆新型电动汽车的运行能耗减少3.5%,生产能耗降低5%,这相当于2030年全球交通运输领域二氧化碳排放量减少0.2%。

编 辑:魏德龄
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