High-precision diamond quantum sensor: Measure the charging rate of LIB!
-Measurement with 100 times the accuracy of conventional sensors-
– 10% reduction in battery capacity –
Tokyo Institute of Technology
Yazaki Corporation
Professor Mutsuko Hatano and others have developed a high-precision diamond quantum sensor in collaboration with Yazaki Corporation.
Estimate the charging rate of an EV battery.
We succeeded in reducing the error to 0.1%, about 1/100 of the previous level.
Battery for EV
Estimate charging rate
The charge/discharge current of the EV battery is
It measures over a wide current range with 100 times the accuracy of conventional sensors.
Simultaneous measurement of current and temperature, which is necessary for highly reliable battery control, has also been achieved.
Battery capacity can be used without waste, leading to reduced battery capacity and lighter weight of EVs.
Diamond Quantum Sensor Features:
The developed quantum sensor is
“minus 1000-1000 ampere current”
It can be measured with “accuracy of 10 milliamperes”.
It can also handle high-power applications such as quick chargers and all-solid-state batteries.
Operation was confirmed at minus 40-85 degrees C.
EV battery charge/discharge measurement:
It was actually applied to charge/discharge measurement of EV batteries.
Measured in international standard driving mode:
In the international standard driving mode of the fuel consumption test,
The assumed current range and change pattern could be measured with an accuracy of 10 milliamperes.
high precision diamond
quantum sensor
Based on “artificial diamond single crystal”,
A “diamond containing a nitrogen-vacancy compound defect (NV center)” was produced.
How a diamond quantum sensor works:
“Change in magnetic field due to NV center current”
The resonance frequency of the spin is read from the fluorescence intensity change.
It can be detected by a 2 mm square sensor head attached to the tip of the optical fiber.
In addition, the differential type was used to reduce environmental noise.
Problems with Hall sensors:
In the current hall sensor,
“The estimation error of the charging rate is about 10%,” which is large.
It is necessary to take a wide safety margin to prevent ignition and deterioration due to overcharging.
The disadvantage is that “the usable area of the battery is small.”
Solved with Diamond Quantum Sensor:
If the estimation error is reduced to 1% or less, the battery capacity can be reduced by about 10%.
Research group estimates:
With quantum sensors,
The CO2 emissions from the transportation sector in 2030 can be reduced by 14 million tons.
It was found that “this is equivalent to a 0.2% reduction in total CO2 emissions.”
new switch
Accurate measurement of EV battery charge/discharge current:
Developed the world’s first diamond quantum sensor.
Reduce the environmental impact by reducing the capacity of the batteries installed in electric vehicles.
Contribute to a carbon-neutral society.
Tokyo Tech News | Tokyo Institute of Technology
https://www.titech.ac.jp/news/2022/064800
Accurate measurement of EV battery charge/discharge current: diamond quantum sensor – fabcross for engineers
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