國慶假期剛剛結(jié)束，你家電動座駕是否圓滿的完成了今年重要任務(wù)？隨著電動汽車的續(xù)航里程越來越大，里程焦慮也隨之減少，但還是難以徹底祛除車主這塊心病。4日頒發(fā)了諾貝爾物理學(xué)獎，量子技術(shù)領(lǐng)域帶來的最新突破也為電動汽車的電池續(xù)航帶來了更多可能。

近期，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，金剛石量子傳感器可以幫助電動汽車電池監(jiān)測精度提高一百倍甚至更多，或可顯著提高其行駛里程。

電動汽車通過分析電池的電流輸出來監(jiān)測電池剩余電量和剩余可行駛里程。雖然他們的平均電池電流輸出約為10安培，但可以達到幾百安培。

鑒于電動汽車電池傳感器必須分析的電流強度范圍很廣，它們的精度通常限于1安培。這種不準(zhǔn)確導(dǎo)致電池電量估計值的不確定性約為10%，也使得電池使用效率低下。

近日，在一項新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，金剛石量子傳感器可以在1000安培以上的范圍內(nèi)工作，同時也可以以10毫安的精度測量電流強度。這表明他們可以將電動汽車電池電量估計值的模糊度從10%降低到1%，甚至0.11%。

“我們開發(fā)了世界上第一個用于電動汽車電池的金剛石量子傳感器，”研究通訊作者、東京理工學(xué)院電氣工程師Mutsuko Hatano說道，“通過開發(fā)具有高性能和更高精度的新傳感器，我們可以有效利用電池?！?/p>

量子技術(shù)依賴于可能出現(xiàn)的量子效應(yīng)，因為宇宙在最小的層面上會變得非常模糊。例如，被稱為疊加的量子效應(yīng)使原子和宇宙的其他組成部分基本上同時存在于兩個或多個地方或狀態(tài)。

這些量子效應(yīng)對外界干擾非常脆弱。然而，量子傳感器利用這一事實，對周圍的任何干擾都具有非凡的靈敏度。例如，科學(xué)家們目前正在開發(fā)量子傳感器，能夠以前所未有的細(xì)節(jié)探測隱藏在地下的特征。

常見的量子傳感器平臺使用帶有缺陷的微觀人造金剛石，其中一個碳原子被一個氮原子取代，相鄰的碳原子缺失。當(dāng)這些氮空位（NV）中心被綠光照亮?xí)r，它們發(fā)出紅色熒光。磁性、熱干擾和其他干擾可以改變這種響應(yīng)，使NV中心可以作為傳感器。

在這項新的研究中，研究人員對金剛石量子傳感器進行了實驗，每個傳感器的面積為2×2毫米，厚度為1毫米。他們在母線的兩側(cè)放置了一個傳感器，該傳感器是電池電流流經(jīng)接線盒的導(dǎo)電條。通過將兩個傳感器放置在彼此相隔很遠(yuǎn)的地方，而不是放在一起，然后比較它們的數(shù)據(jù)，看看它們有什么共同點，科學(xué)家們可以識別并消除來自環(huán)境噪聲的每個傳感器的錯誤讀數(shù)。

研究人員介紹道，這些傳感器可以在-40至+85°C的溫度范圍內(nèi)檢測到小于10毫安的電池電流，這一范圍在一般車輛應(yīng)用中都可以看到。她補充說，傳感器還可以幫助監(jiān)測溫度，這有助于改善電池控制。

研究人員指出，由于所有固態(tài)電池都能提高電動汽車的功率和容量，因此需要這些傳感器在大約1000安培的電流下工作。當(dāng)新的快速充電器到來時，這一功能也將發(fā)揮作用。

這些發(fā)現(xiàn)表明，金剛石量子傳感器可以將電動汽車的駕駛范圍擴大10%。或者，它們可以幫助保持行駛里程不變的同時將電池重量減少10%。這將使每輛汽車運行所需的能源減少3.5%，生產(chǎn)汽車所需的能量減少5%。研究人員表示，預(yù)計到2030年，全球?qū)⑿略?000萬輛電動汽車，這相當(dāng)于全球交通部門二氧化碳排放量減少0.2%。