新研究发现，钻石量子传感器可提升电动汽车 10% 续航里程

msz09861 · 发表于 2022-9-8 09:31:16

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据报道，近年来，电动汽车 (EVs) 作为替代传统汽油内燃机汽车的环保型汽车，受到越来越多用户的欢迎，同时，科研人员也加大针对高效电动汽车电池的研发力度。

然而，由于对电池电量的估计不准确，导致电动汽车效率较低，通常是通过电池输出电流评估电动汽车电池充电状态，这将用于计算车辆剩余行驶里程数。

一般而言，电动汽车电池电流可达到数百安培，然而，能检测到该电流的商用传感器无法测量毫安等级电流的微小变化，从而导致电池电量估计不确定性约 10%，这意味着电动汽车的行驶里程可以延长 10%，反之，如果提高电动汽车电池电量评估精度，将增强电池使用率。

幸运的是，日本一组科学家已找到了解决方法，他们研究发现一种基于钻石量子传感器的检测技术，在测量电动汽车典型的大电流时，可以在 1% 的精度内估计电池电量。该研究报告发表在 9 月 6 日出版的《科学报告》杂志上。

该研究负责人是东京理工大学 Mutsuko Hatano 教授，他解释称，我们研发的钻石传感器对毫安电流非常敏感，而且足够紧凑，可以在汽车上使用，此外，我们能在电动汽车嘈杂环境中检测到精度较高的毫安等级电流状态。

在这项研究中，研究人员开发了一个传感器原型，使用两个钻石量子传感器，放置在汽车母线(输入和输出电流的电气接点) 的两侧，然而，他们使用一种叫做“差分检测”的技术来消除由两个传感器检测到的常见噪声，仅保留实际信号，反之，使用这种钻石量子传感器能在背景环境噪声中检测到 10 毫安等级的小电流。

接下来，科学家团队利用两个微波发生器产生频率的模拟-数字混合控制，在 1 千兆赫带宽内追踪分析量子传感器的磁共振频率，结果发现磁共振频率可实现 ±1000 安的较大动态范围 (检测到的最大电流和最小电流之比)，此外，该传感器的工作温度范围较广，从零下 40 摄氏度至 85 摄氏度，适用于普通车辆的温度范围。

最后，该研究团队对这款原型进行了全球协调轻型车辆测试周期 (WLTC) 驾驶测试，这是电动汽车能耗的标准测试，该传感器能够准确跟踪-50 安至 130 安的充放电电流，电池电量估计精度在 1% 以内。

Mutsuko Hatano 教授表示，这些发现意味着什么呢？电池使用率每提高 10%，电池重量则减少 10%，这将使 2030 年 2000万辆新型电动汽车的运行能耗减少 3.5%，生产能耗降低 5%，这相当于 2030 年全球交通运输领域二氧化碳排放量减少 0.2%。