據《日本經(jīng)濟新聞》11月17日報道，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)續航里程延長(cháng)約10%的基礎技術(shù)。該技術(shù)可以準確測量已儲備電量，讓車(chē)載電池性能得到最大限度地發(fā)揮，目標是最早于2030年實(shí)現實(shí)用化。
一次充電的續航里程越長(cháng)，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(cháng)續航里程，但車(chē)內空間會(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)規定容量的水平，可能損壞車(chē)載電池。由于難以準確測量充電量，電池的設置容量比實(shí)際可儲存電量要少10%左右。
如果有能以較高的精度測量充電量的傳感器，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)，能夠以高靈敏度測量電流和磁力等。
鉆石量子傳感器指的是，在鉆石的部分結晶中設計特殊結構。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)。根據內部電子的量子狀態(tài)，熒光的強度會(huì )發(fā)生變化。受周?chē)娏?、磁力、溫度的影響，電子的量子狀態(tài)會(huì )發(fā)生變化，因此只要調查熒光強度就可以計算出磁力等。
目前已經(jīng)投入使用的量子傳感器包括超導量子干涉儀(SQUID)。SQUID是使用超導材料制成的，能夠以較高的精度探測磁力。不過(guò)，為了維持量子狀態(tài)，需要制冷機，因此很難實(shí)現小型化。
鉆石量子傳感器則受到堅固鉆石結構的保護，即使在室溫條件下量子狀態(tài)也不易被破壞。有望實(shí)現設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。傳統傳感器以1安培為單位測量電流大小，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)際可儲存電量，不用預留10%的空間。同種電池的續航里程得以延長(cháng)。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)公司的目標是，最早于2030年實(shí)現鉆石量子傳感器實(shí)用化，面向汽車(chē)制造商和零部件制造商供貨。雖然現在周邊設備較大，但通過(guò)使用小型半導體激光等，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。
