據(jù)報道,近年來,電動汽車(EVs)作為替代傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機(jī)汽車的環(huán)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(fā)力度。然而,由于對電池電量的估計(jì)不準(zhǔn)確,導(dǎo)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(tài),這將用于計(jì)算車輛剩余行駛里程數(shù)。
一般而言,電動汽車電池電流可達(dá)到數(shù)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(dǎo)致電池電量估計(jì)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(qiáng)電池使用率。
幸運(yùn)的是,日本一組科學(xué)家已找到了解決方法,他們研究發(fā)現(xiàn)一種基于鉆石量子傳感器的檢測技術(shù),在測量電動汽車典型的大電流時,可以在1%的精度內(nèi)估計(jì)電池電量。該研究報告發(fā)表在9月6日出版的《科學(xué)報告》雜志上。
該研究負(fù)責(zé)人是東京理工大學(xué)Mutsuko Hatano教授,他解釋稱,我們研發(fā)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(huán)境中檢測到精度較高的毫安等級電流狀態(tài)。
在這項(xiàng)研究中,研究人員開發(fā)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(diǎn))的兩側(cè),然而,他們使用一種叫做“差分檢測”的技術(shù)來消除由兩個傳感器檢測到的常見噪聲,僅保留實(shí)際信號,反之,使用這種鉆石量子傳感器能在背景環(huán)境噪聲中檢測到10毫安等級的小電流。
接下來,科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用兩個微波發(fā)生器產(chǎn)生頻率的模擬-數(shù)字混合控制,在1千兆赫帶寬內(nèi)追蹤分析量子傳感器的磁共振頻率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)磁共振頻率可實(shí)現(xiàn)±1000安的較大動態(tài)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(tuán)隊(duì)對這款原型進(jìn)行了全球協(xié)調(diào)輕型車輛測試周期(WLTC)駕駛測試,這是電動汽車能耗的標(biāo)準(zhǔn)測試,該傳感器能夠準(zhǔn)確跟蹤-50安至130安的充放電電流,電池電量估計(jì)精度在1%以內(nèi)。
Mutsuko Hatano教授表示,這些發(fā)現(xiàn)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(yùn)行能耗減少3.5%,生產(chǎn)能耗降低5%,這相當(dāng)于2030年全球交通運(yùn)輸領(lǐng)域二氧化碳排放量減少0.2%。