量子技術(shù)讓電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程更長(zhǎng)
量子技術(shù)讓電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程更長(zhǎng)
來(lái)源：參考消息
參考消息網(wǎng)11月19日?qǐng)?bào)道 據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》11月17日?qǐng)?bào)道，東京工業(yè)大學(xué)等開(kāi)發(fā)出利用量子傳感器將電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程延長(zhǎng)約10%的基礎(chǔ)技術(shù)。該技術(shù)可以準(zhǔn)確測(cè)量已儲(chǔ)備電量，讓車(chē)載電池性能得到最大限度地發(fā)揮，目標(biāo)是最早于2030年實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
一次充電的續(xù)航里程越長(zhǎng)，電動(dòng)汽車(chē)使用起來(lái)就越方便。雖然若搭載多枚電池可以延長(zhǎng)續(xù)航里程，但車(chē)內(nèi)空間會(huì)變得狹小，成本也會(huì)上升。因此，各方不斷推進(jìn)提高電池性能的技術(shù)開(kāi)發(fā)活動(dòng)。
如果充電至超過(guò)規(guī)定容量的水平，可能損壞車(chē)載電池。由于難以準(zhǔn)確測(cè)量充電量，電池的設(shè)置容量比實(shí)際可儲(chǔ)存電量要少10%左右。
如果有能以較高的精度測(cè)量充電量的傳感器，就能充分發(fā)揮車(chē)載電池的性能。東京工業(yè)大學(xué)和汽車(chē)零件生產(chǎn)企業(yè)矢崎總業(yè)公司選中了鉆石量子傳感器。量子是原子級(jí)以下的極小的能量和物質(zhì)單位。量子傳感器充分利用量子的特殊性質(zhì)，能夠以高靈敏度測(cè)量電流和磁力等。
鉆石量子傳感器指的是，在鉆石的部分結(jié)晶中設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)。這種鉆石具有在綠色激光照射下發(fā)出紅色熒光的性質(zhì)。根據(jù)內(nèi)部電子的量子狀態(tài)，熒光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。受周?chē)娏鳌⒋帕Α囟鹊挠绊懀娮拥牧孔訝顟B(tài)會(huì)發(fā)生變化，因此只要調(diào)查熒光強(qiáng)度就可以計(jì)算出磁力等。
目前已經(jīng)投入使用的量子傳感器包括超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)。SQUID是使用超導(dǎo)材料制成的，能夠以較高的精度探測(cè)磁力。不過(guò)，為了維持量子狀態(tài)，需要制冷機(jī)，因此很難實(shí)現(xiàn)小型化。
鉆石量子傳感器則受到堅(jiān)固鉆石結(jié)構(gòu)的保護(hù)，即使在室溫條件下量子狀態(tài)也不易被破壞。有望實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化和低成本化。
東京工業(yè)大學(xué)等開(kāi)發(fā)出的鉆石量子傳感器，可以安裝在被稱(chēng)為“母線(xiàn)”的金屬部件上。“母線(xiàn)”是從蓄電池輸送電力的通道。傳統(tǒng)傳感器以1安培為單位測(cè)量電流大小，而新開(kāi)發(fā)的傳感器以10毫安為單位，精度提高至之前的100倍。
因此，可以讓充電量接近電池實(shí)際可儲(chǔ)存電量，不用預(yù)留10%的空間。同種電池的續(xù)航里程得以延長(zhǎng)。除此之外，如果減少電池搭載量，則能夠降低成本。
矢崎總業(yè)公司的目標(biāo)是，最早于2030年實(shí)現(xiàn)鉆石量子傳感器實(shí)用化，面向汽車(chē)制造商和零部件制造商供貨。雖然現(xiàn)在周邊設(shè)備較大，但通過(guò)使用小型半導(dǎo)體激光等，可將量子傳感器大小縮小到10厘米見(jiàn)方。成本也“與以往的電流傳感器處于相同水平”。
東京工業(yè)大學(xué)教授波多野睦子表示：“最大的成本因素是鉆石。”用于制造量子傳感器的鉆石是人工合成的。這與從礦山開(kāi)采、用于珠寶首飾的天然鉆石不同。使用廉價(jià)線(xiàn)路板，采用從沼氣中提煉鉆石的量產(chǎn)方法，可以大幅降低制造成本。
