Giám sát pin xe điện có độ chính xác cao với cảm biến lượng tử kim cương để mở rộng phạm vi lái xe

Giám sát pin xe điện có độ chính xác cao với cảm biến lượng tử kim cương để mở rộng phạm vi lái xe

    Giám sát pin xe điện có độ chính xác cao với cảm biến lượng tử kim cương để mở rộng phạm vi lái xe
    bởi Học viện Công nghệ Tokyo

    High-accuracy electric vehicle battery monitoring with diamond quantum sensors for driving range extension towards carbon neutra
    Ảnh: Tokyo Tech
    Sự phổ biến của xe điện (EV) như một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho các phương tiện chạy xăng thông thường đang gia tăng. Điều này đã dẫn đến những nỗ lực nghiên cứu nhằm phát triển pin EV hiệu suất cao. Tuy nhiên, sự kém hiệu quả chính trong EVs là do ước tính không chính xác về mức sạc pin. Trạng thái sạc của pin EV được đo dựa trên sản lượng hiện tại của pin. Điều này cung cấp một ước tính về phạm vi lái xe còn lại của các phương tiện.

    Thông thường, dòng pin trong EV có thể lên tới hàng trăm ampe. Tuy nhiên, các cảm biến thương mại có thể phát hiện các dòng điện như vậy không thể đo những thay đổi nhỏ của dòng điện ở mức miliampe. Điều này dẫn đến sự mơ hồ khoảng 10% trong ước tính lượng pin. Điều này có nghĩa là phạm vi lái xe của EV có thể được mở rộng thêm 10%. Điều này sẽ làm giảm việc sử dụng pin kém hiệu quả.

    Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản, dẫn đầu bởi Giáo sư Mutsuko Hatano từ Học viện Công nghệ Tokyo (Tokyo Tech), đã đưa ra một giải pháp. Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports, nhóm nghiên cứu đã báo cáo một kỹ thuật phát hiện dựa trên cảm biến lượng tử kim cương có thể ước tính mức sạc pin với độ chính xác 1% trong khi đo dòng điện cao điển hình của EV.

    Giáo sư Hatano giải thích: "Chúng tôi đã phát triển các cảm biến kim cương nhạy cảm với dòng điện miliampe và đủ nhỏ gọn để thực hiện trong ô tô.

    Trong công việc của mình, nhóm đã tạo ra một cảm biến nguyên mẫu 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 ô tô. Sau đó, họ sử dụng một kỹ thuật gọi là "phát hiện vi sai" để loại bỏ nhiễu chung được phát hiện bởi cả hai cảm biến và chỉ giữ lại tín hiệu thực tế. Điều này cho phép họ phát hiện một dòng điện nhỏ 10 mA giữa tiếng ồn môi trường xung quanh.

    Tiếp theo, 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 các tần số cộng hưởng từ của cảm biến lượng tử trên băng thông 1 gigahertz. Điều này cho phép phạm vi động lớn (tỷ lệ giữa dòng điện lớn nhất và dòng điện nhỏ nhất được phát hiện) là ± 1000 A. Hơn nữa, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng từ - 40 đến + 85 ° C đã được xác nhận để đáp ứng các ứng dụng xe cộ thông thường.

    Cuối cùng, nhóm đã thử nghiệm nguyên mẫu này để lái xe theo chu kỳ kiểm tra xe hạng nhẹ hài hòa trên toàn thế giới (WLTC), một bài kiểm tra tiêu chuẩn về mức tiêu thụ năng lượng trong xe điện. Cảm biến đã theo dõi chính xác dòng sạc / xả từ -50 A đến 130 A và chứng minh độ chính xác ước tính lượng pin trong vòng 1%.

    Ý nghĩa của những phát hiện này là gì? Giáo sư Hatano nói, "Tăng hiệu suất sử dụng pin lên 10% sẽ giảm 10% trọng lượng pin, điều này sẽ giảm 3,5% năng lượng chạy và 5% năng lượng sản xuất của 20 triệu EV mới vào năm 2030 WW. Điều này tương ứng với Giảm 0,2% lượng khí thải CO2 trong lĩnh vực giao thông vận tải WW 2030. "

    Zalo
    Hotline