基于金刚石量子传感器的检测技术可以更准确地估计电池电量，从而扩大电动汽车的续航里程。

使用金刚石量子传感器进行高精度电动汽车电池监控，以扩大行驶里程，实现碳中和。

电动汽车（EV）作为汽油动力内燃机传统车辆的环保替代品的普及程度一直在上升。这导致了针对开发高效EV电池的重大研究工作。然而，电动汽车的效率显着低下是由于对电池电量的估计不准确造成的。测量电池的电流输出以评估EV电池的充电状态。这用于计算车辆剩余行驶里程的估计值。

通常，电动汽车中的电池电流可以达到数百安培。然而，可以检测这种电流的商用传感器无法在毫安水平下测量电流的微小变化。这导致电池电量估算的不确定性约为10%。这意味着电动汽车的行驶里程可以延长10%。反过来，这将减少低效的电池使用。

幸运的是，一组科学家现在已经提出了一个解决方案。在他们的研究中，他们报告了一种基于金刚石量子传感器的检测技术，该技术可以在1%的精度范围内估计电池电量，同时测量电动汽车典型的高电流。来自日本的研究人员团队由东京工业大学（东京工业大学）的Mutsuko Hatano教授领导，并于今天（9月6日）在《科学报告》上发表了他们的研究。

图片来源：东京工业大学

“我们开发了金刚石传感器，这些传感器对毫安电流敏感，并且足够紧凑，可以在汽车中实现。此外，我们测量了宽范围的电流以及在嘈杂环境中检测到的毫安级电流，“Hatano教授解释说。

在他们的工作中，研究人员开发了一个原型传感器，使用两个金刚石量子传感器放置在汽车母线（用于输入和输出电流的电结）的两侧。然后，他们使用一种称为“差分检测”的技术来消除两个传感器检测到的常见噪声，并仅保留实际信号。这反过来又使他们能够在背景环境噪声中检测到10 mA的小电流。

接下来，科学家团队使用两个微波发生器产生的频率的模拟 - 数字混合控制来跟踪量子传感器在1千兆赫带宽上的磁共振频率。这允许±1000 A的大动态范围（检测到的最大与最小电流之比）。此外，经证实，−40 至 + 85 °C 的宽工作温度范围可覆盖一般车辆应用。

最后，该团队测试了该原型车的全球协调轻型车辆测试周期（WLTC）驾驶，这是电动汽车能耗的标准测试。该传感器可精确跟踪 -50 A 至 130 A 范围内的充电/放电电流，并证明电池充电估计精度在 1% 以内。

这些发现有什么影响？波多野教授表示：“将电池使用效率提高10%，将使电池重量减轻10%，这将在2030年WW中减少3.5%的运行能量和2000万辆新电动汽车的5%生产能量。反过来，这相当于2030年WW运输领域二氧化碳排放量减少了0.2%。

我们当然希望这一突破能使我们向碳中和社会迈进一步！