据报道,近年来,电动汽车(EVs)环保汽车作为替代传统汽油内燃机汽车,受到越来越多客户的欢迎。同时,科研人员也加强了高效电动汽车电池的研发。
然而,由于对电池容量的估计不准确,电动汽车的效率较低,电动汽车的电池充电状态通常通过电池导出电流来评估,这将用于计算车辆剩余里程。
一般来说,电动汽车的电池电流可以达到数百安培。然而,能够检测到电流的商用传感器无法测量毫安级电流的微小变化,导致电池容量估计不确定性约为10%,这意味着电动汽车的行驶里程可以延长10%。相反,如果提高电动汽车电池容量评价精度,将提高电池利用率。
幸运的是,一群日本科学家找到了解决方案。他们的研究表明,一种基于裸钻量子传感器的检测技术可以在1%的精度内估计电池容量,以测量电动汽车典型的大电流。调查报告发表在9月6日出版的《科学报告》杂志上。
研究负责人是东京理工大学MutsukoHatano教授解释说,我们开发的裸钻传感器对毫安电流特别敏感,足够紧凑,可以在汽车上使用。此外,我们还可以在电动汽车嘈杂的环境中检测到高精度的毫安电流状态。
在这项研究中,研究人员开发了一种传感器形状,使用两个裸钻量子传感器,放置在汽车母线(输入和输出电流的电气接触)的两侧。然而,他们使用了一种叫做“差分检验”该技术可以去除两个传感器检测到的常见噪声,只保留实际信号。相反,裸钻量子传感器可以在背景环境噪声中检测到10毫安级的小电流。
接下来,科学家团队利用两个微波发生器的模拟-数字混合控制来跟踪和分析量子传感器的磁共振频率,发现磁共振频率可以实现±1000安的大动态范围(检测到最大电流与最小电流之比),此外,传感器的工作温度范围较广,从零下40℃至零下85℃,适用于一般汽车的环境温度。
最后,研究小组对这一原型进行了全球协调,协调了轻型车的测试周期(WLTC)驾驶测试是电动汽车能耗的标准测试。传感器能准确跟踪-50-130安的充放电电流,电池容量估计精度在1%以内。
MutsukoHatano教授说,这些发现意味着什么?每次电池利用率提高10%,电池重量就会降低10%,这将使2030年2000万辆新电动汽车的运行能耗降低3%.5%,生产能耗降低5%,相当于2030年全球交通领域二氧化碳排放量降低00%.2%。