Timanttianturi jatkaa sähköauton matkaa

Sähköautojen jäljellä olevan ajomatkan tarkka ennakointi on vaikeaa, koska akusta otettavan virran mittaamiseen käytettävät huippuluokan anturit eivät ole riittävän tarkkoja akun varaustilan arvioimiseksi.

Sähköajoneuvojen akkuvirta voi nousta useisiin satoihin ampeereihin, kun keskimääräinen virta on noin kymmenen ampeeria. Nykyisillä

antureilla ei ole kymmenien milliampeerien tarkkuutta samalla kun tarvitaan useiden satojen ampeerien dynaaminen alue.

Jotta kokonaisvaraus voidaan määrittää tarkasti virta-arvon integraalina, vaaditaan virta-anturille milliampeerien absoluuttinen tarkkuus.

Siksi lataustila on nykyisin arvioitava 10 %:n varmuusmarginaalilla mikä on pois ajomatkasta.

Tokyo Institute of Technologyn tutkijoiden johdolla on ratkottu tätä rajoitusta kehittämällä timanttikvanttisensorin, jolla on luonnostaan laaja dynaaminen alue ja korkea herkkyys akkuvirran mittaamiseen.

Jos mittauksen tarkkuutta voidaan parantaa 10 mA:iin ja säilyttäen useiden satojen ampeerien mittauskyky, niin akun varaustilaa voidaan arvioida n 0,1 % tarkkuudella ja ajomatkaa voidaan venyttää.

Tutkijoiden suunnitelmassa käytetään kahden anturin differentiaali-ilmaisua ajoneuvon sisäisen yhteismuotoisen ympäristökohinan eliminoimiseksi. Lisäksi sekoitetulla analogis-digitaalisella mikroaaltogeneraattorin taajuuden säädöllä jäljitetään kvanttianturin resonanssitaajuudet ilman poikkeamia laajalla dynaamisella alueella. Suunnitelmaan liittyy myös kyky eliminoida magneettikentän mittauksen lämpötilaryömintä seuraamalla useita resonanssitaajuuksia.

Timantin typpivakanssikeskus tarjoaa korkean herkkyyden nanotesloista pikotesloihin, laajan toimintalämpötila-alueen ja dynaamisen alueen. Typpivakanssikeskus käyttäytyy pienenä spin-magneettisena momenttina, joka on erittäin herkkä ulkoisille magneettikentille. Nämä kentät voidaan mitata erittäin tarkasti tutkimalla vakanssikeskuksia valon ja mikroaaltojen avulla.

Tutkimusmaailmasta on raportoitu useita timanttiantureita, joiden herkkyys on alle nanoteslan, mikä on riittävä havaitsemaan 10 mA mutta tarvitaan vahvasti kohisevaan autoympäristöon sopiva ratkaisu.

Tätä ajatellen Tokiolaisten tutkimus esittelee differentiaalisen ilmaisun käyttämällä kahta timanttianturia kiskon molemmilla puolilla ja sekoitettua analogia-digitaalista ohjausta mikroaaltogeneraattorin taajuudelle resonanssitaajuuden jäljittämiseksi laajalla dynaamisella alueella.

Differentiaalin havaitsemisesta timanttiantureilla on raportoitu ja sen uskotaan olevan erityisen tehokas virtakiskojen virtamittauksissa. Sijoittamalla kaksi anturia kiskon molemmille puolille pikemminkin kuin lähelle toisiaan saadaan molempien antureiden differentiaalilähtönä virran magneettikenttä ja samalla ympäristön magneettikentän kohina eliminoituu yhteismuotona. Lisäksi metallikisko estää tehokkaasti mikroaalto- ja fluoresenssihäiriöt antureiden välillä, mikä varmistaa erotunnistuksen tarkkuuden.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttitason lämpötilamittaukset solujen tasolle