673886040@qq.com
Увеличение дальности вождения электромобиля с помощью датчиков Diamond Quantum
Популярность электромобилей (EV) как экологически чистой альтернативы обычным автомобилям с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания постоянно растет. Это привело к крупным исследовательским усилиям, направленным на разработку высокоэффективных аккумуляторов для электромобилей. Однако значительная неэффективность электромобилей возникает из-за неточных оценок заряда батареи. Выходной ток батареи измеряется для оценки состояния заряда батареи электромобиля. Это используется для расчета оценки оставшегося запаса хода транспортных средств.
Обычно токи аккумуляторов в электромобилях могут достигать сотен ампер. Однако коммерческие датчики, которые могут обнаруживать такие токи, не могут измерять небольшие изменения тока на уровне миллиампер. Это приводит к погрешности около 10% в оценке заряда батареи. Это означает, что запас хода электромобилей может быть увеличен на 10%. Это, в свою очередь, уменьшит неэффективное использование батареи.
К счастью, группа ученых нашла решение. В своем исследовании они сообщили о методе обнаружения на основе алмазного квантового датчика, который может оценивать заряд батареи с точностью до 1% при измерении больших токов, характерных для электромобилей. Группа исследователей из Японии под руководством профессора Муцуко Хатано из Токийского технологического института (Tokyo Tech) опубликовала свое исследование сегодня (6 сентября) в Scientific Reports.
«Мы разработали алмазные датчики, чувствительные к току миллиампер и достаточно компактные, чтобы их можно было использовать в автомобилях. Кроме того, мы измеряли токи в широком диапазоне, а также обнаруживали токи на уровне миллиампер в шумной среде», — объясняет профессор Хатано.
В своей работе исследователи разработали прототип датчика с использованием двух алмазных квантовых датчиков, которые были размещены по обе стороны от шинопровода (электрического соединения для входящего и исходящего тока) в автомобиле. Затем они использовали метод, называемый «дифференциальное обнаружение», чтобы устранить общий шум, обнаруженный обоими датчиками, и сохранить только фактический сигнал. Это, в свою очередь, позволило им обнаружить небольшой ток в 10 мА на фоне фонового шума окружающей среды.
Затем команда ученых использовала смешанное аналогово-цифровое управление частотами, генерируемыми двумя микроволновыми генераторами, для отслеживания частот магнитного резонанса квантового датчика в полосе пропускания 1 гигагерц. Это позволило обеспечить большой динамический диапазон (отношение наибольшего тока к наименьшему обнаруженному) ± 1000 А. Кроме того, было подтверждено, что широкий диапазон рабочих температур от -40 до + 85 ° C охватывает обычные автомобильные приложения.
Наконец, команда протестировала этот прототип в рамках Всемирного согласованного цикла испытаний легковых автомобилей (WLTC), стандартного теста на энергопотребление электромобилей. Датчик точно отследил ток заряда/разряда от -50 А до 130 А и продемонстрировал точность оценки заряда батареи в пределах 1%.
Каковы последствия этих выводов? Профессор Хатано отмечает: «Повышение эффективности использования батареи на 10 % снизит вес батареи на 10 %, что сократит на 3,5 % рабочую энергию и на 5 % энергию производства 20 миллионов новых электромобилей в 2030 году. Это, в свою очередь, соответствует сокращению выбросов CO2 на 0,2 % в 2030 году при транспортировке WW».
Мы, конечно же, надеемся, что этот прорыв сделает нас на один шаг ближе к обществу с нулевым выбросом углерода!
