隨著電動汽車的普及度越來越高，科學家也在不斷加緊研發(fā)更高效的EV電池。除了本身的設計外，還有一項重要的因素會影響電池效率，即對電池電量的不準確估計。

電池的充電狀態(tài)是基于其電流輸出來測量的，據(jù)此可估計車輛的剩余行駛里程。一般而言，EV電池的電流可達到數(shù)百安培。但能夠檢測到這種電流的商用傳感器無法測量毫安級別電流的微小變化。這導致了電池電量估算中約10%的不確定性，進而意味著EV的行駛里程可以延長10%。

幸運的是，一組來自日本東京工業(yè)大學的科學家已經(jīng)找到了解決辦法。他們近期在《科學報告》雜志上報告了一種基于鉆石量子傳感器的檢測技術，該技術可以在測量電動汽車大電流時，以1%的精確度估計電池電量。

領導這項研究的Mutsuko Hatano教授表示，“我們開發(fā)了對毫安級電流敏感的鉆石傳感器，其結構緊湊，可以在汽車中實施。此外，我們測量了大范圍的電流，而且在嘈雜的環(huán)境中檢測到了毫安級的電流?！?

最新研究中，該團隊使用兩個鉆石量子傳感器制作了一個傳感器原型，并放置在汽車母線（進出電流的電子接頭）的兩側。然后，他們使用了“差分檢測”技術，消除了兩個傳感器檢測到的共同噪聲，只保留了實際信號，從而能在背景環(huán)境噪聲中檢測到10毫安的小電流。

接下來，該團隊對兩個微波發(fā)生器產(chǎn)生的頻率進行了模擬—數(shù)字混合控制，以在1千兆赫的帶寬上追蹤量子傳感器的磁共振頻率。他們發(fā)現(xiàn)，磁共振頻率可實現(xiàn)±1000安的大動態(tài)范圍（檢測到的最大電流與最小電流之比）。

此外，該傳感器工作溫度范圍也十分廣泛（-40℃-85℃），適用于一般車輛。

最后，該團隊對這一原型進行了全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC）駕駛測試，這是一種電動汽車能耗的標準測試。該傳感器準確跟蹤了-50安到130安的充放電電流，電池電量估計精度在1%以內(nèi)。

Hatano說，“電池使用效率每提高10%，電池重量就會減少10%。這將使2030年2000萬輛新型電動汽車的運行能耗減少3.5%，生產(chǎn)能耗減少5%。這又相當于2030年全球運輸領域二氧化碳排放量減少0.2%。”