鑽石量子感測器可更精準監測電動車電池

東京工業大學研究人員提出了一個解決電動汽車低效的方案。在發表于6日《科學報告》雜誌上的研究中，該團隊報告了一種基於鑽石量子感測器的檢測技術，該技術可以在測量電動汽車大電流時，以1%的精確度估計電池電量。

電動汽車低效的一個主要原因是對電池電量估計不準，電池的充電狀態是基於電池的電流輸出來測量的，據此可估計車輛的剩餘行駛里程。

通常情況下，電動汽車電池的電流可達到數百安培，能夠檢測到這種電流的商用感測器無法測量毫安培級別的電流的微小變化，導致在估計電池電量時約有10%的模糊性，這意味著電動汽車的續航里程可延長10%。

此次研究中，該團隊使用兩個鑽石量子感測器製作了一個原型感測器，這兩個感測器放置在汽車母線（進出電流的電子接頭）的兩側。他們使用了“差分檢測”技術，消除了兩個感測器檢測到的共同噪聲，只保留了實際信號，從而能在背景環境噪聲中檢測到10毫安培的小電流。

研究團隊對兩個微波發生器産生的頻率進行了模擬—數字混合控制，以在1千兆赫的頻寬上追蹤量子感測器的磁共振頻率。他們發現，磁共振頻率可實現±1000安的大動態範圍（檢測到的最大電流與最小電流之比）。此外，該感測器在-40℃—85℃的寬工作溫度範圍涵蓋一般的車輛應用。

最後，該團隊對這一原型進行了全球統一輕型車輛測試迴圈（WLTC）駕駛測試，這是一種電動汽車能耗的標準測試。該感測器準確跟蹤了-50安到130安的充放電電流，電池電量估計精度在1%以內。

研究人員稱：“將電池使用效率提高10%，這將使2030年2000萬輛新型電動汽車的運作能耗減少3.5%，生産能耗減少5%。這又相當於2030年全球運輸領域二氧化碳排放量減少0.2%。”

研究團隊表示，希望這一突破能讓人類離碳中和社會更近一步。