Ученые из Токийского технологического института придумали, как повысить эффективность использования батарей в электромобилях. Новый метод увеличивает пробег на 10%, снижает вес батареи и энергию на производство таких машин.
Токи аккумуляторов в электромобилях могут достигать сотен ампер, объясняют ученые. Коммерческие датчики, которые могут обнаруживать такие токи, не могут измерять небольшие изменения тока на уровне миллиампер. Это приводит к неопределенности около 10% в оценке оставшегося заряда батареи. Это означает, что автомобилю требуется подзарядка на 10% раньше.
Физики создали прототип датчика, используя два алмазных квантовых датчика, которые были размещены по обе стороны от шины (электрического соединения для входящего и исходящего тока) в автомобиле. С помощью технологии «дифференциального обнаружения» ученые подавили шумы и сохранили только фактический сигнал. Этот подход позволил обнаруживать небольшой ток в 10 мА на фоне фонового шума окружающей среды.
Устройство квантового датчика. Изображение: Yuji Hatano et al., Scientific Reports
Затем ученые использовали смешанное аналогово-цифровое управление частотами, генерируемыми двумя микроволновыми генераторами, чтобы отслеживать частоты магнитного резонанса квантового датчика в полосе пропускания 1 ГГц. С помощью этого подхода датчик может работать в широком диапазоне токов, обнаруживая как небольшие и так и сильные значения.
Экспериментальное исследование при установке датчика в реальном электромобиле с использованием стандартного теста аккумулятора показал, что датчик обнаруживает оставшийся заряд с точностью до 1%.
Исследователи отмечают, что неэффективное использование батарей в электромобилях не только сокращает заряд и требует более частой подзарядки, но также увеличивает нагрузку на окружающую среду. Использование новой технологии измерения может помочь сократить выбросы, связанные с перерасходом энергии и избыточным производством.
