Cảm biến lượng tử dự đoán chính xác công suất phạm vi xe điện

Cảm biến lượng tử dự đoán chính xác công suất phạm vi xe điện

    Cảm biến lượng tử dự đoán chính xác công suất phạm vi xe điện

    electric vehicle range

    © iStock / Blue Planet Studio
    Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Tokyo đã đi tiên phong trong một kỹ thuật tiên tiến sử dụng cảm biến lượng tử kim cương giúp ước tính chính xác phạm vi hoạt động của xe điện.
    Một nhược điểm hiện tại của một số xe điện (EV) là sạc pin không chính xác, có thể sai tới 10%. Các nhà nghiên cứu Nhật Bản hiện đang tìm cách đổi mới một giải pháp đột phá cho vấn đề này, phát triển một kỹ thuật phát hiện dựa trên cảm biến lượng tử kim cương có thể định lượng chính xác phạm vi của xe điện.

    Hạn chế của hiệu quả sử dụng pin xe điện
    Xe điện đã trải qua một sự gia tăng đáng kể về nhu cầu khi thế giới chuyển đổi từ động cơ đốt tạo ra khí thải sang động cơ xanh hơn, chạy bằng pin, không phát thải. Điều này đã dẫn đến những nỗ lực để nâng cao hiệu quả của pin xe điện; tuy nhiên, một nhược điểm lớn là phí ước tính của chúng có thể không chính xác một cách rộng rãi.

    Mức sạc của pin xe điện được đo dựa trên sản lượng hiện tại của pin, sau đó ước tính phạm vi hoạt động còn lại của xe. Dòng điện của pin EV thường có thể lên tới hàng trăm ampe; tuy nhiên, các cảm biến thương mại phát hiện các dòng điện này không thể đo những thay đổi nhỏ của dòng điện ở mức miliampe. Điều này có thể dẫn đến phạm vi pin của xe điện không chính xác lên đến 10%

    Nâng cao hiệu quả với cảm biến lượng tử
    Để khắc phục những hạn chế này, các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ Tokyo đã phát triển một kỹ thuật phát hiện dựa trên cảm biến lượng tử kim cương có thể ước tính lượng pin xe điện với độ chính xác 99%.

    Giáo sư Mutsuko Hatano, trưởng nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Tokyo, cho biết: “Chúng tôi đã phát triển các cảm biến kim cương nhạy cảm với dòng điện miliampe và đủ nhỏ gọn để thực hiện trên ô tô. Hơn nữa, chúng tôi đã đo dòng điện trong một phạm vi rộng và phát hiện dòng điện mức miliampe trong môi trường ồn ào ”.

    Nhóm nghiên cứu đã phát triển cảm biến nguyên mẫu của họ bằng cách sử dụng hai cảm biến lượng tử kim cương được đặt ở hai bên của thanh cái - điểm nối điện cho dòng điện vào và ra - trong xe hơi. Sau đó, họ sử dụng tính năng phát hiện vi sai để loại bỏ nhiễu do các cảm biến phát hiện và chỉ giữ lại tín hiệu thực tế. Điều này cho phép họ xác định một dòng điện nhỏ 10 mA trong tiếng ồn môi trường xung quanh.

    Sau đó, nhóm nghiên cứu sử dụng điều khiển kỹ thuật số tương tự hỗn hợp của các tần số được tạo ra bởi hai máy phát vi sóng để theo dõi tần số cộng hưởng từ của các cảm biến lượng tử trên băng thông một gigahertz. Điều này tạo điều kiện cho dải động lớn ± 1000 và dải nhiệt độ hoạt động rộng từ - 40 đến + 85 ° C.

    Đối với giai đoạn cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm lái xe theo chu kỳ kiểm tra xe nhẹ hài hòa trên toàn thế giới (WLTC) - bài kiểm tra tiêu chuẩn về mức tiêu thụ năng lượng của xe điện. Các cảm biến lượng tử đã theo dõi chính xác dòng điện sạc và phóng điện từ -50 A đến 130 A và độ chính xác ước tính lượng pin trong vòng 1%.

    Giáo sư Hatano kết luận: “Tăng hiệu suất sử dụng pin lên 10% sẽ giảm 10% trọng lượng pin, giảm 3,5% năng lượng chạy và 5% năng lượng sản xuất của 20 triệu xe điện mới vào năm 2030 trên toàn thế giới. Đến lượt nó, điều này tương ứng với việc giảm 0,2% lượng khí thải CO2 trong lĩnh vực giao thông vận tải toàn cầu năm 2030 ”.

    Zalo
    Hotline