近日，東京工業(yè)大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于鉆石量子傳感器的檢測(cè)技術(shù)，可以在測(cè)量電動(dòng)汽車大電流時(shí)準(zhǔn)確估算電池電量，精確度達(dá)1%。相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》雜志。
電動(dòng)汽車電池的電量是限制其續(xù)航里程的主要因素之一，而目前電動(dòng)汽車電池的電量計(jì)算往往存在較大誤差，從而影響司機(jī)對(duì)于汽車?yán)m(xù)航的判斷。電池電量的計(jì)算主要依靠電池的電流輸出。電動(dòng)汽車的電流可達(dá)數(shù)百安培，用于檢測(cè)這種級(jí)別電流的商用傳感器對(duì)毫安級(jí)別電流的微笑變化不敏感，因此估算電動(dòng)汽車剩余電池電量時(shí)通常會(huì)有10%的模糊性。減小電池電量估算誤差對(duì)于提高電動(dòng)汽車的效率和司機(jī)的駕駛體驗(yàn)都有較大幫助。
研究團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)勉@石量子傳感器解決這一問(wèn)題。量子傳感器是根據(jù)量子力學(xué)規(guī)律，利用量子疊加、量子糾纏和量子壓縮等效應(yīng)設(shè)計(jì)的，用于執(zhí)行對(duì)系統(tǒng)被測(cè)量進(jìn)行變換的物理裝置。而鉆石量子傳感器是利用鉆石中天然存在的類原子缺陷——氮空位(nv)缺陷來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的量子傳感器，這一技術(shù)靈敏度非常高，可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象微小變化監(jiān)測(cè)。
研究團(tuán)隊(duì)用兩個(gè)鉆石量子傳感器制作了一個(gè)原型傳感器，將兩個(gè)傳感器分別放置在汽車進(jìn)出電流的電子接頭的兩側(cè)，并通過(guò)“差分檢測(cè)”技術(shù)消除傳感器接收到的噪音，使其能夠在背景環(huán)境噪聲中檢測(cè)到10毫安的小電流。在研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)利用該傳感器估算電池電量的精度在1%以內(nèi)。
電池電量精度提高將提高電池的使用效率，從而減少電動(dòng)汽車的生產(chǎn)能耗和運(yùn)行能耗，使電動(dòng)汽車更加環(huán)保。近年來(lái)，在環(huán)保減排趨勢(shì)下，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)正在快速發(fā)展。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球純電動(dòng)汽車(ev)新車銷量達(dá)到約460萬(wàn)輛，增至2020年的2.2倍。未來(lái)純電動(dòng)車的銷量還將持續(xù)增長(zhǎng)。在這樣的市場(chǎng)發(fā)展之下，解決電動(dòng)汽車的電池電量估計(jì)問(wèn)題不僅將進(jìn)一步擴(kuò)大電動(dòng)汽車的市場(chǎng)，還將擴(kuò)大電動(dòng)汽車的減排作用，推動(dòng)人類向碳中和社會(huì)更進(jìn)一步。
(資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào))
原標(biāo)題：高精度監(jiān)測(cè)電池 鉆石量子傳感器讓電動(dòng)車電量估計(jì)更準(zhǔn)確