高精度金剛石量子傳感器：測量LIB的充電率！
-測量精度是傳統傳感器的 100 倍-
– 電池容量減少 10% –
東京工業大學
矢崎株式會社
波多野睦子教授等與矢崎株式會社合作開發了高精度金剛石量子傳感器。
估計 EV 電池的充電率。
我們成功地將誤差降低到 0.1%，大約是之前水平的 1/100。
電動汽車電池
估計充電率
EV電池的充放電電流為
它可以測量寬電流範圍，精度是傳統傳感器的 100 倍。
還實現了對高度可靠的電池控制所必需的電流和溫度的同時測量。
電池容量可以無浪費地使用，從而降低電池容量並減輕電動汽車的重量。
金剛石量子傳感器特點：
開發的量子傳感器是
“負 1000-1000 安培電流”
它可以以“10 毫安的精度”進行測量。
它還可以處理大功率應用，例如快速充電器和全固態電池。
確認在-40-85攝氏度下操作。
EV電池充放電測量：
它實際上應用於電動汽車電池的充電/放電測量。
在國際標准駕駛模式下測量：
在油耗測試的國際標准駕駛模式下，
可以以 10 毫安的精度測量假定的電流範圍和變化模式。
高精度金剛石
量子傳感器
以“人造金剛石單晶”為基礎，
製作了“含有氮空位化合物缺陷（NV中心）的金剛石”。
金剛石量子傳感器的工作原理：
“NV 中心電流引起的磁場變化”
從熒光強度變化中讀取自旋的共振頻率。
它可以通過連接到光纖尖端的 2 mm 方形傳感器頭來檢測。
此外，差動式用於降低環境噪音。
霍爾傳感器的問題：
在目前的霍爾傳感器中，
“充電率的估計誤差在10%左右”，這個誤差很大。
必須採取較寬的安全裕度，以防止因過度充電而著火和劣化。
缺點是“電池的可用面積小”。
用金剛石量子傳感器解決：
如果估計誤差減少到 1% 或更小，電池容量可以減少約 10%。
研究小組估計：
有了量子傳感器，
2030年交通運輸業二氧化碳排放量可減少1400萬噸。
結果發現“這相當於減少了 0.2% 的二氧化碳排放總量”。
新開關
EV電池充電/放電電流的精確測量：
開發出世界上第一個金剛石量子傳感器。
通過降低安裝在電動汽車中的電池容量來減少對環境的影響。
為碳中和社會做出貢獻。
東京科技新聞 | 東京工業大學
https://www.titech.ac.jp/news/2022/064800
精確測量 EV 電池充電/放電電流：金剛石量子傳感器 – 面向工程師的 fabcross
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