高精度監測電池 鉆石量子傳感器讓電動車電量估計更準確
【化工儀器網 項目成果】近日，東京工業大學研究人員開發了一種基于鉆石量子傳感器的檢測技術，可以在測量電動汽車大電流時準確估算電池電量，精確度達1%。相關研究成果發表于《科學報告》雜志。
電動汽車電池的電量是限制其續航里程的主要因素之一，而目前電動汽車電池的電量計算往往存在較大誤差，從而影響司機對于汽車續航的判斷。電池電量的計算主要依靠電池的電流輸出。電動汽車的電流可達數百安培，用于檢測這種級別電流的商用傳感器對毫安級別電流的微笑變化不敏感，因此估算電動汽車剩余電池電量時通常會有10%的模糊性。減小電池電量估算誤差對于提高電動汽車的效率和司機的駕駛體驗都有較大幫助。
研究團隊嘗試利用鉆石量子傳感器解決這一問題。量子傳感器是根據量子力學規律，利用量子疊加、量子糾纏和量子壓縮等效應設計的，用于執行對系統被測量進行變換的物理裝置。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)缺陷來進行監測的量子傳感器，這一技術靈敏度非常高，可以實現被測對象微小變化監測。
研究團隊用兩個鉆石量子傳感器制作了一個原型傳感器，將兩個傳感器分別放置在汽車進出電流的電子接頭的兩側，并通過“差分檢測”技術消除傳感器接收到的噪音，使其能夠在背景環境噪聲中檢測到10毫安的小電流。在研究中，團隊發現利用該傳感器估算電池電量的精度在1%以內。
電池電量精度提高將提高電池的使用效率，從而減少電動汽車的生產能耗和運行能耗，使電動汽車更加環保。近年來，在環保減排趨勢下，電動汽車的市場正在快速發展。相關統計數據顯示，2021年全球純電動汽車(EV)新車銷量達到約460萬輛，增至2020年的2.2倍。未來純電動車的銷量還將持續增長。在這樣的市場發展之下，解決電動汽車的電池電量估計問題不僅將進一步擴大電動汽車的市場，還將擴大電動汽車的減排作用，推動人類向碳中和社會更進一步。
(資料來源：科技日報)
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