Diamond quantum sensor:LIB充電率を測定！
Mesurez le taux de charge de LIB !
Messen Sie die Laderate von LIB!
Measure the charging rate of LIB!
高精度金剛石量子傳感器：測量LIB的充電率！
ー従来型センサーの１００倍精度で計測ー
ー電池搭載量を１０％減少できるー
東京工業大学
矢崎総業波多野睦子教授らは矢崎総業と共同で、高精度ダイヤモンド量子センサーを開発した。
ＥＶ用電池の充電率を推定する。
誤差を０・１％と、これまでの１００分の１程度に下げることに成功した。
ＥＶ用電池
充電率を計測EV電池の充放電電流を、
広い電流範囲で、従来型センサーの１００倍精度で計測する。
電池の高信頼制御に必要な、電流と温度の同時計測も実現した。
電池容量を無駄なく使え、ＥＶの電池容量削減や軽量化につながる。
ダイヤモンド量子センサーの特徴：
開発した量子センサーは、
「マイナス１０００―１０００アンペアの電流」を、
「１０ミリアンペアの精度」で計測可能なのだ。
急速充電器や全固体電池などの、大電力化にも対応できる。
マイナス４０―８５度Ｃで動作を確認した。
ＥＶ用電池の充放電計測：
実際にＥＶ用電池の充放電計測に適用した。
国際標準走行モードで計測：
燃費試験の国際標準走行モードで、
想定電流範囲や変化パターンを、精度１０ミリアンペアで計測できた。
高精度ダイヤモンド
量子センサー「人工ダイヤモンド単結晶」をベースに、
「窒素―空孔複合欠陥（ＮＶセンタ）を含むダイヤモンド」を作製した。
ダイヤモンド量子センサーの仕組み：
「ＮＶセンタの電流に伴う磁場の変化」を、
スピンの共鳴周波数として、蛍光強度変化から読み取る。
光ファイバー先端に取り付けた、２mm角のセンサーヘッドで検知できる。
更に差動型にして、環境ノイズを低減した。
ホール式センサーの問題点：
現状のホール式センサーでは、
- 「充電率の推定誤差が約１０％」と大きい。
- 「過充電など発火や劣化を防ぐ安全マージン」を広く取る必要がある。
「電池の利用可能領域が少ないこと」が短所だ。
ダイヤモンド量子センサーで解決：
推定誤差を１％以下にすれば、電池搭載量を１０％程度減らせる。
研究グループの試算：
量子センサーを使用すれば、
「２０３０年の運輸部門ＣＯ２排出量」を、１４００万トンも減らせる。
「ＣＯ２排出総量の０・２％減に相当すること」が分かった。
ニュースイッチ
EV電池の充放電電流を、高精度に計測：
ダイヤモンド量子センサを世界で初めて開発した。
電気自動車搭載電池容量の削減により環境負荷を軽減する。
カーボンニュートラル社会に貢献する。
東工大ニュース | 東京工業大学
https://www.titech.ac.jp/news/2022/064800
EV電池・充放電電流を高精度に計測：ダイヤモンド量子センサ – fabcross for エンジニア
https://engineer.fabcross.jp/archeive/220908_titech-ac.html
Capteur quantique diamant de haute précision : Mesurez le taux de charge de LIB !
-Mesure avec 100 fois la précision des capteurs conventionnels-
– 10% de réduction de la capacité de la batterie –
Institut de technologie de Tokyo
Yazaki Corporation
Le professeur Mutsuko Hatano et d’autres ont développé un capteur quantique en diamant de haute précision en collaboration avec Yazaki Corporation.
Estimez le taux de charge d’une batterie de VE.
Nous avons réussi à réduire l’erreur à 0,1 %, soit environ 1/100 du niveau précédent.
Batterie pour VE
Estimer le taux de charge
Le courant de charge/décharge de la batterie EV est
Il mesure sur une large plage de courant avec 100 fois la précision des capteurs conventionnels.
La mesure simultanée du courant et de la température, nécessaire pour un contrôle très fiable de la batterie, a également été réalisée.
La capacité de la batterie peut être utilisée sans gaspillage, ce qui réduit la capacité de la batterie et allège le poids des véhicules électriques.
Caractéristiques du capteur Quantum Diamond :
Le capteur quantique développé est
“courant moins 1000-1000 ampères”
Il peut être mesuré avec une “précision de 10 milliampères”.
Il peut également gérer des applications à haute puissance telles que des chargeurs rapides et des batteries à semi-conducteurs.
L’opération a été confirmée à moins 40-85 degrés C.
Mesure de la charge/décharge de la batterie EV :
Il a en fait été appliqué à la mesure de charge/décharge des batteries EV.
Mesuré en mode de conduite standard international :
Dans le mode de conduite standard international du test de consommation de carburant,
La plage de courant supposée et le modèle de changement pourraient être mesurés avec une précision de 10 milliampères.
diamant de haute précision
capteur quantique
Basé sur “le monocristal de diamant artificiel”,
Un “diamant contenant un défaut de composé de lacune d’azote (centre NV)” a été produit.
Comment fonctionne un capteur quantique en diamant :
“Changement de champ magnétique dû au courant central NV”
La fréquence de résonance du spin est lue à partir du changement d’intensité de fluorescence.
Il peut être détecté par une tête de capteur carrée de 2 mm fixée à l’extrémité de la fibre optique.
De plus, le type différentiel a été utilisé pour réduire le bruit ambiant.
Problèmes avec les capteurs Hall :
Dans le capteur Hall actuel,
“L’erreur d’estimation du taux de charge est d’environ 10 %”, ce qui est important.
Il est nécessaire de prendre une large marge de sécurité pour éviter l’inflammation et la détérioration due à une surcharge.
L’inconvénient est que “la zone utilisable de la batterie est petite”.
Résolu avec Diamond Quantum Sensor :
Si l’erreur d’estimation est réduite à 1 % ou moins, la capacité de la batterie peut être réduite d’environ 10 %.
Estimations du groupe de recherche :
Avec des capteurs quantiques,
Les émissions de CO2 du secteur des transports en 2030 peuvent être réduites de 14 millions de tonnes.
Il a été constaté que “cela équivaut à une réduction de 0,2% des émissions totales de CO2”.
nouvel interrupteur
Mesure précise du courant de charge/décharge de la batterie EV :
Développement du premier capteur quantique en diamant au monde.
Réduire l’impact environnemental en diminuant la capacité des batteries installées dans les véhicules électriques.
Contribuer à une société neutre en carbone.
Actualités de Tokyo Tech | Institut de technologie de Tokyo
Mesure précise du courant de charge/décharge de la batterie EV : capteur quantique diamant – fabcross pour les ingénieurs
Hochpräziser Diamant-Quantensensor: Messen Sie die Laderate von LIB!
-Messung mit 100-facher Genauigkeit herkömmlicher Sensoren-
– 10 % Reduzierung der Batteriekapazität –
Technisches Institut Tokio
Yazaki Corporation
Professor Mutsuko Hatano und andere haben in Zusammenarbeit mit der Yazaki Corporation einen hochpräzisen Diamant-Quantensensor entwickelt.
Schätzen Sie die Laderate einer EV-Batterie.
Es ist uns gelungen, den Fehler auf 0,1 % zu reduzieren, etwa 1/100 des vorherigen Niveaus.
Batterie für EV
Schätzen Sie die Laderate
Der Lade-/Entladestrom der EV-Batterie ist
Er misst über einen weiten Strombereich mit der 100-fachen Genauigkeit herkömmlicher Sensoren.
Auch die gleichzeitige Messung von Strom und Temperatur, die für eine hochzuverlässige Batteriesteuerung erforderlich ist, wurde erreicht.
Die Batteriekapazität kann ohne Verschwendung genutzt werden, was zu einer reduzierten Batteriekapazität und einem geringeren Gewicht von Elektrofahrzeugen führt.
Merkmale des Diamant-Quantensensors:
Der entwickelte Quantensensor ist
“minus 1000-1000 Ampere Strom”
Es kann mit einer “Genauigkeit von 10 Milliampere” gemessen werden.
Es kann auch Hochleistungsanwendungen wie Schnellladegeräte und All-Solid-State-Batterien handhaben.
Der Betrieb wurde bei minus 40-85 Grad C bestätigt.
Lade-/Entlademessung der EV-Batterie:
Es wurde tatsächlich auf die Lade-/Entlademessung von EV-Batterien angewendet.
Gemessen im internationalen Standardfahrmodus:
Im internationalen Standardfahrmodus des Kraftstoffverbrauchstests
Der angenommene Strombereich und das Änderungsmuster konnten mit einer Genauigkeit von 10 Milliampere gemessen werden.
hochpräziser Diamant
Quantensensor
Basierend auf “künstlichem Diamant-Einkristall”,
Es wurde ein “Diamant, der einen Stickstoff-Fehlstellen-Verbindungsdefekt (NV-Zentrum) enthält” hergestellt.
Funktionsweise eines Diamant-Quantensensors:
“Magnetfeldänderung durch NV-Zentrumsstrom”
Aus der Änderung der Fluoreszenzintensität wird die Resonanzfrequenz des Spins abgelesen.
Es kann durch einen 2 mm großen quadratischen Sensorkopf erfasst werden, der an der Spitze der optischen Faser befestigt ist.
Zusätzlich wurde der Differentialtyp verwendet, um Umgebungsgeräusche zu reduzieren.
Probleme mit Hallsensoren:
Im aktuellen Hallsensor,
“Der Schätzfehler der Laderate beträgt etwa 10 %”, was groß ist.
Es ist notwendig, einen großen Sicherheitsspielraum einzuhalten, um eine Entzündung und Verschlechterung durch Überladung zu verhindern.
Der Nachteil sei, dass “die nutzbare Fläche des Akkus klein ist”.
Gelöst mit Diamond Quantum Sensor:
Wenn der Schätzfehler auf 1 % oder weniger reduziert wird, kann die Batteriekapazität um etwa 10 % reduziert werden.
Schätzungen der Forschungsgruppe:
Mit Quantensensoren,
Die CO2-Emissionen des Verkehrssektors im Jahr 2030 können um 14 Millionen Tonnen reduziert werden.
Es wurde festgestellt, dass „dies einer Reduzierung der gesamten CO2-Emissionen um 0,2 % entspricht“.
neuer Schalter
Genaue Messung des Lade-/Entladestroms der EV-Batterie:
Entwicklung des weltweit ersten Diamant-Quantensensors.
Reduzieren Sie die Umweltbelastung, indem Sie die Kapazität der in Elektrofahrzeugen verbauten Batterien reduzieren.
Tragen Sie zu einer CO2-neutralen Gesellschaft bei.
Tokyo Tech News | Tokyo Institute of Technology
Genaue Messung des Lade-/Entladestroms von EV-Batterien: Diamant-Quantensensor – Fabcross für Ingenieure