日本东京工业大学:量子技术可以让电动车续航里程延长10%

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集微网消息,东京工业大学等开发出利用量子传感器将电动汽车续航里程延长约10%的基础技术。该技术可以准确测量已储备电量,让车载电池性能得到最大限度地发挥,目标是最早于2030年实现实用化。

一次充电的续航里程越长,电动汽车使用起来就越方便。虽然若搭载多枚电池可以延长续航里程,但车内空间会变得狭小,成本也会上升。因此,各方不断推进提高电池性能的技术开发活动。

如果充电至超过规定容量的水平,可能损坏车载电池。由于难以准确测量充电量,电池的设置容量比实际可储存电量要少10%左右。

如果有能以较高的精度测量充电量的传感器,就能充分发挥车载电池的性能。东京工业大学和汽车零件生产企业矢崎总业公司选中了钻石量子传感器。量子是原子级以下的极小的能量和物质单位。量子传感器充分利用量子的特殊性质,能够以高灵敏度测量电流和磁力等。

钻石量子传感器指的是在钻石的部分结晶中设计特殊结构。这种钻石具有在绿色激光照射下发出红色荧光的性质。根据内部电子的量子状态荧光的强度会发生变化。受周围电流、磁力、温度的影响,电子的量子状态会发生变化,因此只要调查荧光强度就可以计算出磁力等。

目前已经投入使用的量子传感器包括超导量子干涉仪(SQUID)。SQUID是使用超导材料制成的,能够以较高的精度探测磁力。不过,为了维持量子状态,需要制冷机,因此很难实现小型化。

钻石量子传感器则受到坚固钻石结构的保护,即使在室温条件下量子状态也不易被破坏。有望实现设备小型化和低成本化。

东京工业大学等开发出的钻石量子传感器,可以安装在被称为“母线”的金属部件上。“母线”是从蓄电池输送电力的通道。传统传感器以1安培为单位测量电流大小,而新开发的传感器以10毫安为单位,精度提高至之前的100倍。

因此,可以让充电量接近电池实际可储存电量,不用预留10%的空间。同种电池的续航里程得以延长。除此之外,如果减少电池搭载量,则能够降低成本。

矢崎总业公司的目标是最早于2030年实现钻石量子传感器实用化,面向汽车制造商和零部件制造商供货。虽然现在周边设备较大,但通过使用小型半导体激光等,可将量子传感器大小缩小到10厘米见方。成本也“与以往的电流传感器处于相同水平”。

东京工业大学教授波多野睦子表示:“最大的成本因素是钻石。”用于制造量子传感器的钻石是人工合成的。这与从矿山开采用于珠宝首饰的天然钻石不同。使用廉价线路板,采用从沼气中提炼钻石的量产方法,可以大幅降低制造成本。

责编: 武守哲
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