據(jù)報(bào)道，近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)(EVs)作為替代傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的環(huán)保型汽車(chē)，受到越來(lái)越多用戶(hù)的歡迎，同時(shí)，科研人員也加大針對(duì)高效電動(dòng)汽車(chē)電池的研發(fā)力度。然而，由于對(duì)電池電量的估計(jì)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)效率較低，通常是通過(guò)電池輸出電流評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)電池充電狀態(tài)，這將用于計(jì)算車(chē)輛剩余行駛里程數(shù)。
一般而言，電動(dòng)汽車(chē)電池電流可達(dá)到數(shù)百安培，然而，能檢測(cè)到該電流的商用傳感器無(wú)法測(cè)量毫安等級(jí)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(dòng)汽車(chē)的行駛里程可以延長(zhǎng)10%，反之，如果提高電動(dòng)汽車(chē)電池電量評(píng)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(cè)技術(shù)，在測(cè)量電動(dòng)汽車(chē)典型的大電流時(shí)，可以在1%的精度內(nèi)估計(jì)電池電量。該研究報(bào)告發(fā)表在9月6日出版的《科學(xué)報(bào)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(chēng)，我們研發(fā)的鉆石傳感器對(duì)毫安電流非常敏感，而且足夠緊湊，可以在汽車(chē)上使用，此外，我們能在電動(dòng)汽車(chē)嘈雜環(huán)境中檢測(cè)到精度較高的毫安等級(jí)電流狀態(tài)。
在這項(xiàng)研究中，研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)傳感器原型，使用兩個(gè)鉆石量子傳感器，放置在汽車(chē)母線(xiàn)(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(cè)”的技術(shù)來(lái)消除由兩個(gè)傳感器檢測(cè)到的常見(jiàn)噪聲，僅保留實(shí)際信號(hào)，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(cè)到10毫安等級(jí)的小電流。
接下來(lái)，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用兩個(gè)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(dòng)態(tài)范圍(檢測(cè)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(chē)輛的溫度范圍。
最后，該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這款原型進(jìn)行了全球協(xié)調(diào)輕型車(chē)輛測(cè)試周期(WLTC)駕駛測(cè)試，這是電動(dòng)汽車(chē)能耗的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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?xún)?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(wàn)輛新型電動(dòng)汽車(chē)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%。
