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2020年12月28日 | 萨塞克斯大学用量子传感器测量电池性能
2020-12-28 来源：盖世汽车
据外媒报道，在最近进行的项目中，萨塞克斯大学(University Of Sussex)的研究人员利用一种基于量子的传感器来测量电池行为，并期望所产生的数据可用于改进电池技术。
（图片来源：萨塞克斯大学）
该项目解决了提高电池能量密度、耐久性和安全性的关键需求，推动产业向绿色生态系统转变。该校实验物理学研究教授Peter Kruger表示：“这将意味着量子传感器首次产生重大商业影响。”
电池与量子技术
新的电动汽车控制系统，包括再生制动系统、启动/停止功能，以及驱动车轮的电动机在内，都需要精确测量和控制电气输入，以优化性能，避免发生故障。
在这些系统中，电池电流测量传感器是重要组成部分，可用于测量电池的充放电水平及健康状态。现在，已有若干技术可以制造性能良好的电流传感器，以监控车辆电池。
与此同时，通过量子计算模拟电池的化学结构，可以根据各种标准(如减重、最大密度和电池组装)，应用这些算法再现电池内部的化学成分，加快了电池组的产业化进程。
萨塞克斯大学的项目
该项目旨在利用量子磁力计技术，检查微型电池的电流是否正常流动。通过这种方式，对新电池和现有电池的化学成分进行快速评估，加快开发先进电池技术，促进电气化发展。
磁力计通过单一传感器来测量磁通密度，而量子磁力计基于亚原子粒子自旋。每个粒子磁矩与外加场的耦合，被量化或限制为由量子力学定律确定的一组离散值。Kruger指出，通过监测电流，可以在电池发生故障之前，采取预防措施。量子传感器可以为电池提供某种智能，通过监测其健康状况，减少最易造成磨损的电池负载。
Kruger表示：“目前，电池监控解决方案主要集中在测量电池的电压，从而明确显示电池内部剩余的电荷。在随后的许多次充放电循环中，通过测量这些电压，可以在电池退化时监控充电容量。这些测量对监测电池的健康状态很有用，但并不能充分显示电池的内部状态。通过正在开发的量子系统，可以测量电池产生的磁场，从而推断流经电池的电流。这个系统就像一个‘磁性摄像机’，能够窥视电池内部。”
该研究小组的目标是开发小型、低功耗、便携设备。这些设备不需要基础设施，运行成本最低，因此适合经济生产。研究人员还将与CDO2、Magnetic Shields Ltd和QinetiQ密切合作，以实现其目标。Magnetic Shields Ltd公司将提供所需的磁性无噪音环境，使传感器技术在测试时达到前所未有的灵敏度。
目前最大的挑战在于提高电池容量。Kruger表示：“从技术上讲，传感器不仅对电池的磁场敏感，而且对所有铁磁性物质的磁场都敏感。我们所做的大部分工作都是关于传感器设计，以及如何使其免受外部磁源的影响，比如过滤掉汽车电动机产生的磁场。”
史海拾趣
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