Добавить новость
smi24.net
News in English
Сентябрь
2022

High-accuracy Electric Vehicle Battery Monitoring with Diamond Quantum Sensors for Driving Range Extension Towards Carbon Neutrality

0

The issue of battery usage inefficiency in electric vehicles resulting from an inaccurate battery charge measurement may finally get resolved, thanks to a diamond quantum sensor prototype developed in the MEXT Q-LEAP Flagship project with researchers from Tokyo Tech and Yazaki Corporation. The sensor can measure currents in a wide range as well as detect milliampere-level currents in a noisy environment, improving the detection accuracy from 10% to within 1%.

The popularity of electric vehicles (EVs) as an environmentally friendly alternative to conventional gasoline vehicles has been on the rise. This has led to research efforts directed towards developing high-efficiency EV batteries. But, a major inefficiency in EVs results from inaccurate estimations of the battery charge. The charge state of an EV battery is measured based on the current output of the battery. This provides an estimate of the remaining driving range of the vehicles.

Typically, the battery currents in EVs can reach hundreds of amperes. However, commercial sensors that can detect such currents cannot measure small changes in the current at milliampere levels. This leads to an ambiguity of around 10% in the battery charge estimation. What this means is that the driving range of EVs could be extended by 10%. This, in turn, would reduce inefficient battery usage.

Fortunately, a team of researchers from Japan, led by Professor Mutsuko Hatano from Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), has now come up with a solution. In their study published in Scientific Reports, the team has reported a diamond quantum sensor-based detection technique that can estimate the battery charge within 1% accuracy while measuring high currents typical of EVs.

"We developed diamond sensors that are sensitive to milliampere currents and compact enough to be implemented in automobiles. Furthermore, we measured currents in a wide range as well as detected milliampere-level currents in a noisy environment," explains Prof. Hatano.

In their work, the team made a prototype sensor using two diamond quantum sensors that were placed on either side of the busbar (electrical junction for incoming and outgoing currents) in the car. They then used a technique called "differential detection" to eliminate the common noise detected by both the sensors and retain only the actual signal. This, in turn, enabled them to detect a small current of 10 mA amid background environmental noise.

Next, the team used a mixed analog-digital control of the frequencies generated by two microwave generators to trace the magnetic resonance frequencies of the quantum sensor over a bandwidth of 1 gigahertz. This allowed for a large dynamic range (ratio of largest to smallest current detected) of ±1000 A. Moreover, a wide operating temperature range of −40 to +85°C was confirmed to cover general vehicular applications.

Finally, the team tested this prototype for Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle (WLTC) driving, a standard test for energy consumption in EVs. The sensor accurately traced the charge/discharge current from -50 A to 130 A and demonstrated the battery charge estimation accuracy within 1%.

What are the implications of these findings? Prof. Hatano remarks, "Increasing battery usage efficiency by 10% would reduce battery weight by 10%, which will reduce 3.5% running energy and 5% production energy of 20 million new EVs in 2030 WW. This, in turn, corresponds to a 0.2% reduction in CO2 emissions in 2030 WW transportation field."

We certainly hope this breakthrough takes us one step closer to a carbon neutral society!

Reference

Authors :
Yuji Hatano1, Jaewon Shin2, Junya Tanigawa2, Yuta Shigenobu1, Akimichi Nakazono2, Takeharu Sekiguchi1, Shinobu Onada3, Takeshi Ohshima3, Keigo Arai1, Takayuki Iwasaki1, and Mutsuko Hatano1,3,*
Title of original paper :
High-Precision robust monitoring of charge/discharge current over a wide dynamic range for electric vehicle batteries using diamond quantum sensors
Journal :
Scientific Reports
DOI :
Affiliations :
1Department of Electrical and Electronic Engineering, School of Engineering, Tokyo Institute of Technology
2Yazaki Corporation
3National Institutes for Quantum Science and Technology

* Corresponding author's email: hatano.m.ab@m.titech.ac.jp

School of Engineering
—Creating New Industries and Advancing Civilization—

Information on School of Engineering inaugurated in April 2016

School of Engineering

Schools, Departments, and Institute for Liberal Arts

Further Information

Professor Mutsuko Hatano

School of Engineering, Tokyo Institute of Technology

Email hatano.m.ab@m.titech.ac.jp

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975








Летние кинотеатры в Москве

Музыкант Алексей Фомин поделился историей о его отношениях с друзьями

Говорим о ВИЧ — в эфире, на улицах, в сети

Неочевидные услуги в поезде


Not even a 0% mortgage rate would make buying a house affordable in these 6 U.S. cities

The surprising reason fewer people are dying from extreme weather

Jovic set for new opportunity after leaving Milan as free agent

Ricky Hatton Names The Best British Fighter Of All Time And It’s Not Lennox Lewis


Жительница Орловской области набросилась на гражданского мужа с арматурой

С особой требовательностью

Фридрихсбургские ворота

В наличии у дилеров появился новый кроссовер Москвич


The next survival game from the developers of Green Hell plops you on an alien planet with atmospheric firestorms and a horde of giant spiders

Black Hole io 1.5.1

Girl Rescue 1.0.3.3

Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole



В рамках AmberForum состоялся единственный в мире аукцион редкого янтаря

Сергей Собянин: К 1 сентября в Москве откроется 51 реконструированная школа

Больше никаких мораториев: Москва ответила на размещение западных ракет средней дальности

Астраханский ТРЗ Желдорреммаша приступил к серийному капитальному ремонту тепловозов ТЭМ18ДМ


В Кремле назвали приговор Гуцул политически мотивированным решением

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

В Санкт-Петербурге на "Пикнике Афиши х Сбер" откроются три сцены и детские зоны

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину


Юрий Кнутов допустил вторжение ВСУ накануне визита Уиткоффа

МЧС: Вулкан Крашенинникова на Камчатке выбросил пепел на высоту шести километров

Прокурор запросил для экс-главы "Жилфонд Барнаул" Авдюхиной девять лет колонии

В Москве на видео сняли воспламенившийся фургон


Результата по-прежнему нет: Медведев оступился в Торонто и рискует в ближайшее время покинуть топ-20 рейтинга ATP

Андреева проиграла первый матч после Уимблдона. Мирра падала и плакала, ей вызывали врача

Елена Рыбакина стала уникальной теннисисткой в WTA-туре

Турнир ATP-250 перенесен в Афины из Белграда


Владимир Ефимов: Для пищевого кластера в ТиНАО построят комплекс объектов транспортной и инженерной инфраструктуры

Москва на открытках. Императорский Исторический музей

В Москве на видео сняли воспламенившийся фургон

Московский Международный Кубок - 2025, награждение


Музыкальные новости

Бутман заявил, что артисты продолжают приезжать в Россию несмотря на западное давление

Ценность коллаборации с Волочковой растет

Уехавший в США Никита Пресняков вернулся в семью — долгожданная встреча

В группе The Rolling Stones скончался один из музыкантов


Москва и Санкт-Петербург: лидеры комфортной жизни для молодёжи России

Астраханский ТРЗ Желдорреммаша приступил к серийному капитальному ремонту тепловозов ТЭМ18ДМ

В рамках AmberForum состоялся единственный в мире аукцион редкого янтаря

Больше никаких мораториев: Москва ответила на размещение западных ракет средней дальности


Москва и Санкт-Петербург: лидеры комфортной жизни для молодёжи России

Астраханский ТРЗ Желдорреммаша приступил к серийному капитальному ремонту тепловозов ТЭМ18ДМ

Путин анонсировал скоростную трассу Москва-Петербург к 2028 году

45 лет назад в Москве состоялась церемония закрытия "Олимпиады-80"


No Limits: Hyundai набирает на работу сотрудников в Санкт-Петербурге и Москве

В центре Москвы в результате аварии перевернулся автомобиль скорой помощи

Hyundai начал набирать сотрудников для работы в Санкт-Петербурге и Москве

ДТП под Тулой: автобус наехал на преграду, пострадали 20 пассажиров


Кремль допускает возможность проведения встречи между Путиным и Зеленским

Китаец через 25 лет поделился рассказом о знаменитом снимке с Путиным

Король Малайзии Ибрагим ибни султан Искандар вылетел в РФ на встречу с Путиным

В Кремле не исключили возможность переговоров Путина с Уиткоффом на текущей неделе




Несахарный диабет: что это за диагноз и почему он не связан с сахаром

В НИУ МИЭТ создали новое покрытие для медицинских имплантатов

Онколог назвал продукт, который резко снижает риски развития рака

Врачи в Москве нашли в печени пациентки забытый 10 лет назад дренаж


В Киеве начали распространяться слухи о скором бегстве Зеленского


Ерошенко стал четырехкратным чемпионом России по гольфу

Два футбольных клуба подали обращения в ЭСК РФС после завершения третьего тура РПЛ

Дубль Даку обеспечил победу «Рубина» над «Сочи» в третьем туре Российской Премьер-лиги

Грузинский клуб намерен подать жалобу в ФИФА в связи с переходом футболиста в клуб Российской Премьер-лиги



Сергей Собянин: Главная выставка страны переживает второе рождение

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин рассказал, как город готовит специалистов для электронной промышленности

Сергей Собянин: К 1 сентября в Москве откроется 51 реконструированная школа


Путин выразил поддержку участникам экологического форума на Камчатке

Экологи займутся сохранением скрытных кавказских лесных и камышовых котов

Где и как обслуживать Москвич?

Скоро ливанёт! Кубанский атмосферный фронт стремительно движется к Москве


Москвичи высоко оценили мосты НПС

Московский Международный Кубок - 2025, награждение

В Москве на видео сняли воспламенившийся фургон

Центр промышленной робототехники федерального уровня откроют в челябинском вузе


Амурская область оказалась в числе аутсайдеров по качеству дорог

Алтайский край оказался одним из антилидеров по качеству автодорог

В Архангельской области ищут работу москвичи и петербуржцы

Вильфанд предупредил об аномальной жаре в девяти регионах


Крым стал съемочной площадкой для нового фильма о вятском силаче

Севастополь вошел в топ-10 регионов РФ по качеству дорог

До 100 метеоров в час: когда наблюдать пик звездопада Персеиды над Крымом

Провокация Британии против РФ и рекорд цен на бензин – главное за день


Центр промышленной робототехники федерального уровня откроют в челябинском вузе

Супруга Гришина Анастасия: прошу проявить уважение к памяти Александра

Новостройку по программе реновации на Анненской улице оформят в светлых оттенках

Владимир Ефимов: Для пищевого кластера в ТиНАО построят комплекс объектов транспортной и инженерной инфраструктуры














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *