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，將增強電池使用率。
幸運的是，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)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)家團隊利用兩個微波發(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，該研究團隊對這款原型進行了全球協(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年全球交通運輸領(lǐng)域二氧化碳排放量減少0.2%。
