广告

日本研究人员用新材料传感器提升电动汽车续航

2022-09-08 16:46:16 东京工业大学 阅读:
通常,电动汽车中的电池电流可以达到数百安培。然而,能够检测此类电流的商用传感器无法测量毫安级电流的微小变化。这导致电池充电估计的模糊性约为 10%。这意味着电动汽车的续驶里程可以延长 10%。反过来,这将减少低效的电池使用。

作为传统汽油车的环保替代品,电动汽车 (EV) 越来越受欢迎,促进了针对开发高效电动汽车电池的研究工作。qIqednc

但是,电动汽车的主要效率低下是由于对电池电量的不准确估计造成的。EV 电池的充电状态是根据电池的电流输出来测量的,该测量结果用来预估车辆的行驶里程。qIqednc

通常,电动汽车中的电池电流可以达到数百安培。然而,能够检测此类电流的商用传感器无法测量毫安级电流的微小变化。这导致电池充电估计的模糊性约为 10%。这意味着电动汽车的续驶里程可以延长 10%。反过来,这将减少低效的电池使用。qIqednc

现在,由东京工业大学(Tokyo Tech)的 Mutsuko Hatano 教授领导的一组日本研究人员现在已经提出了一个解决方案。在他们发表在《Scientific Reports》上的研究中,该团队报告了一种基于金刚石量子传感器的检测技术,该技术可以在测量电动汽车典型的高电流时以 1% 的准确度估计电池电量。qIqednc

qIqednc

波多野教授解释说:“我们开发了对毫安电流敏感且足够紧凑的金刚石传感器,可以在汽车中实施。此外,我们测量了广泛范围内的电流,并在嘈杂的环境中检测到了毫安级电流。”qIqednc

在他们的工作中,该团队使用两个金刚石量子传感器制作了一个原型传感器,这些传感器放置在汽车母线的两侧(用于输入和输出电流的电接头)。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共同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。qIqednc

qIqednc

接下来,该团队使用混合模拟-数字控制两个微波发生器产生的频率来跟踪 1 GHz 带宽上的量子传感器的磁共振频率。这允许 ±1000 A 的大动态范围(检测到的最大电流与最小电流之比)。此外,确认 - 40 至 + 85 °C 的宽工作温度范围可涵盖一般车辆应用。qIqednc

最后,该团队对该原型进行了全球统一轻型车辆测试循环 (WLTC) 驾驶测试,这是一项电动汽车能耗的标准测试。该传感器准确地跟踪了从-50 A 到130 A 的充电/放电电流,并展示了1% 以内的电池充电估计精度。qIqednc

这些发现的含义是什么?波多野教授表示:“将电池使用效率提高 10% 将使电池重量减少 10%,这将使 2030 年全球 2000 万辆新电动汽车的运行能量和生产能量减少 3.5% 和 5%。这反过来又对应于2030 WW交通领域 CO 2排放减少0.2% 。”qIqednc

参考链接:電池の充放電電流を広い電流レンジで高精度に計測するダイヤモンド量子センサを世界で初めて開発qIqednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 科学家展示生物降解印刷电路,可回收重复利用 据联合国统计,仅在 2021 年,全球电子垃圾就激增了 5740 万吨,其中只有 17.4% 被回收。一些专家预测,随着时间的推移,电子垃圾问题将愈发严重。但现在,来自能源部劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和加州大学伯克利分校的一组研究人员已经开发出一种可行的解决方案……
  • 麻省理工发布新概念的低成本电池 麻省理工学院(MIT)和其他机构的研究人员合作开发出一种新型电池,完全由丰富且廉价的材料制成,可为可再生能源提供低成本的备用存储。
  • MIT研究人员发现了一种性能比硅更好的半导体材料 硅是地球上最丰富的元素之一,其纯净形式已成为许多现代技术的基础,从太阳能电池到计算机芯片,但硅作为半导体的特性远非理想。现在,来自 MIT、休斯顿大学和其他机构的一组研究人员发现了一种称为立方砷化硼的材料,这种材料可以克服硅的上述两个限制。其为电子和电洞提供了高迁移率,并具有优良的热导率。研究人员表示,这是迄今为止发现最好的半导体材料,在将来也可能说是最好的材料。
  • 成本不到一毛钱的塑料芯片,真的能量产吗? 现在研究人员设计了一种新的塑料处理器,他们估计能够以不到一便士(约合人民币0. 082元)的价格大规模生产。根据IEEE Spectrum 的一份报告,新的 Flexicore 芯片可以开启一个世界,从绷带到香蕉,一切都可以拥有芯片。
  • 一种具有触觉感应能力的仿生弹性机器人皮肤 科学家认为,给社交机器人安装类人体皮肤(或触觉传感器),可以实现安全、直观和接触丰富的人机交互。然而,现有的软触觉传感器存在一些缺点,如结构复杂、可扩展性差、易碎,这限制了它们在机器人全身皮肤上的应用。韩国科学技术高等研究院的一组研究人员与麻省理工学院的一位研究人员和斯图加特大学的另一位研究人员合作,开发了一种具有触觉感应能力的仿生弹性机器人皮肤。
  • 麻省理工开发利用人体自身糖分发电的超薄燃料电池 该装置比其他提议的葡萄糖燃料电池更小,厚度仅为 400 纳米,约为人类头发直径的 1/100。含糖电源每平方厘米产生约 43 微瓦的电力,在环境条件下实现了迄今为止任何葡萄糖燃料电池的最高功率密度。
  • 可使某些5G系统的频谱带宽翻倍的新技术 用于 5G 无线系统的芯片级 Floquet 拓扑绝缘体
  • 碳化硅器件技术之近况与展望 碳化硅功率器件将快速成为车用半导体产业的明日之星。本刊特别邀请到在第三类半导体研究领域顶尖学者崔秉钺教授,为本刊撰文介绍碳化硅功率器件的发展概况与技术趋势,与读者分享此一重要科技领域的学术研究进展。
  • 美业者利用量子工程材料提升晶体管性能 MST是一种利用量子工程开发的薄膜,经历了超过15年的研发;它是一种磊晶成长的薄膜,包含非半导体材料,例如在硅或其他半导体材料中间掺入氧气。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:SLMi33x优势 国内首款带DESAT保护功能并兼容光耦驱动的IGBT/SiC隔离驱动器,5kVrms隔离电压和高达10kV的隔离浪涌电压,CMTI超过100kV/us
  • 工程师发现钠离子电池耐用性缺陷的根源 对于电动汽车等新能源应用来说,能量密集、不易燃并且在较低温度下运行良好的钠离子电池是非常有前景的技术,但由于钠离子电池耐用性缺陷问题,它们长期以来都只是磷酸铁锂电池的“备胎”。日前,康奈尔大学的研究人员发现了限制钠离子电池耐用性的长期问题的根源,并于 2 月 1 日发表在《先进能源材料》杂志上。
  • 中科院等高校研究人员设计出新型燃料电池,可在 -20 至 日前,中国科学院、天津师范大学和天津大学的研究人员在Nature Energy上发表文章表示最近设计了一种新型质子交换膜燃料电池(PEMFC),可在更广泛的温度范围内运行,特别是 -20 到 200 摄氏度。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了