量子感測器準確預測電動車續航力

作者 : 東京工業大學

東京工業大學的研究人員開發了一種基於鑽石量子感測器的檢測技術,能以99%的準確度估算電動車電池的充電電量...

東京工業大學(Tokyo Institute of Technoloy)的科學家們率先開發了一種使用鑽石量子感測器的尖端技術,能夠準確地估計電動車(EV)的行駛里程。

電動車(EV)目前的缺點之一在於其電池充電的不準確性,其誤差可能高達10%。日本研究人員現在致力於為此問題創造突破的解決方案,日前開發出一種基於鑽石量子感測器的檢測技術,能夠精確地量化電動車的行駛里程。

電動車電池效率的局限性

隨著世界從產生排放的內燃機轉向更環保、電池供電且無排放的替代方案,電動車的需求出現了大幅成長。這導致人們致力於提高電動車電池的效率;然而,主要的缺點一直是關於電池充電的估計並不準確。

電動車電池的充電電量是根據電池的電流輸出進行測量的,然後再估算車輛的剩餘行駛里程。電動車的電池電流通常可以達到數百安培;然而,檢測這些電流的商用感測器並無法測量低至毫安級電流的微小變化。這可能導致電動車電池續航里程的誤差高達10%

使用量子感測器提高效率

為了克服這些限制,東京工業大學的研究人員開發了一種基於鑽石量子感測器的檢測技術,能以99%的準確度估算電動車電池的充電電量。

由東京工業大學教授Mutsuko Hatano領導的一組日本研究人員為此提出了一種創新解決方案。在其發表於《科學報告》(Scientific Reports)期刊的研究中,該團隊提出了一種基於鑽石量子感測器的檢測技術,能在測量電動車典型的高電流時,以99%的準確度估算電動車電池的充電電量。

負責該研究的東京工業大學教授Mutsuko Hatano說:「我們開發的鑽石感測器對毫安級電流十分敏感,並且足夠精巧,可以實施於車輛中。此外,我們測量了廣泛範圍內的電流,並在嘈雜的環境中檢測到毫安級電流。」

該團隊使用放置在汽車中匯流排兩側的兩個鑽石量子感測器開發其原型感測器—輸入和輸出電流的電接點。然後,研究人員採用差分檢測來消除感測器檢測到的雜訊,並僅保留實際訊號;這使其能夠在背景環境雜訊中辨識出10mA的小電流。

Towards High-Accuracy Battery Current Monitoring in Electric Vehicles

該團隊隨後對兩個微波產生器產生的頻率採用混合類比數位控制,在1GHz 頻寬上追蹤量子感測器的磁共振頻率。這有助於實現±1000的大動態範圍和-40~+85℃的寬工作溫度範圍。

在最後階段,研究人員測試了全球統一輕型車輛測試循環(WLTC)駕駛——電動車能耗的標準測試。量子感測器準確地追蹤到從-50A到130A的充電和放電電流,電池充電估計精度在1%以內。

這些發現的含義是什麼?Hatano總結道:「將電池使用效率提高10% ,將有助於電池重量減少10%,並在 2030 年全球2000萬輛新電動車的運作能耗和生產能耗分別減少3.5%和5%。反過來,這相當於2030年全球交通運輸領域的二氧化碳排放量減少0.2%。」

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

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