蔚來ET9冗余系統:固態電容-電解電容故障切換的傳感器供電保障
在蔚來ET9的自動駕駛感知系統中,80個傳感器構成的“神經網”對供電中斷的容忍度為零——主電源故障后的10ms內,備用電源需完成無縫切換且電壓波動必須小于5%。傳統方案中,電解電容在-40℃低溫下容量衰減超40%,而固態電容的高頻特性雖優,卻面臨耐壓不足的瓶頸。平尚科技基于IATF 16949認證體系,通過納米復合介質技術與智能切換算法,構建固態-電解電容協同的冗余架構,在雙電源模塊實測中實現切換時間<3ms、電壓波動<0.5%的突破性性能,為L4級自動駕駛筑牢供電防線。
材料協同與結構創新
固態電容與電解電容的性能分化源于材料基因:
固態電容采用碳納米管復合陰極,ESR低至5mΩ@100kHz,可在-40℃保持95%容量,瞬間放電電流高達200A,完美適配激光雷達、毫米波雷達等高頻傳感器的突發供電需求;
電解電容則以金屬化聚丙烯-氧化鋁納米復合介質為核心,耐壓突破1000VDC,儲能密度達2.5J/cm3,且具備自愈特性,局部擊穿后絕緣性能自動恢復,成為高壓主驅系統的“儲能堡壘”。
平尚科技的協同設計將二者優勢融合:在ET9的感知冗余模塊中,固態電容(100V/470μF)負責毫秒級切換響應,電解電容(450V/22000μF)承擔主能量緩沖。通過銅柱內電極+多孔陽極箔的三維堆疊結構,散熱效率提升40%,雙電容并聯溫升降低18℃,規避熱失控風險。
實測數據與故障切換效能
平尚科技在雙備份電源模塊中驗證關鍵指標:
響應速度:固態電容因超低ESR特性,3ms內完成電壓恢復,瞬態跌落僅1%;電解電容切換時間雖稍長(8μs),但通過預充電電路與智能切換芯片協同,電壓波動峰峰值(Vpp)控制在100mV以內;
溫度適應性:在-40℃冷啟動測試中,固態電容容量保持率98%,ESR波動<5%;電解電容則通過硼酸鹽基電解液改性,-40℃~125℃循環后容值漂移<±2%;
車用傳感器供電選型指南
針對不同傳感器模塊的供電特性,平尚科技提出分級選型策略:
選型需同步滿足三重防護:
機械應力防護:鋁殼內填充硅膠緩沖層,通過ISO 16750-3的20~2000Hz隨機振動測試;
智能健康監測:集成ESR/溫度傳感器,實時數據通過CAN總線傳輸,故障預警準確率>99%;
量產一致性:基于IATF 16949的APQP流程管控,批次間容差壓縮至±3%。
行業實證案例
蔚來ET9雙激光雷達供電
挑戰:主電源失效時,傳統備用電容切換延遲>15ms,導致點云數據丟失;
方案:平尚科技部署φ18×40mm牛角電解電容(主儲能)+貼片固態電容(備用)并聯架構;
成果:切換時間壓縮至3ms,電壓波動<0.5%,通過ISO 26262 ASIL-D認證。
小鵬XNGP感知冗余系統
在雙Orin-X芯片供電模塊采用100V固態電容陣列(ESR=8mΩ);
結合動態均流算法,峰值電流耐受能力達300A;
激光雷達誤觸發率從5%降至0.01%。
比亞迪刀片電池BMS
固態電容應用于電壓采樣電路(-40℃ ESR波動<5%);
5年實測零故障,采樣誤差<0.5%,徹底規避過充風險。
未來技術方向
平尚科技正推進兩大革新:
AI預測性維護:通過分析電容ESR、容值等健康數據,提前500小時預警老化趨勢,運維成本降低40%;
超高壓集成模組:研發1200VDC耐壓電容,適配下一代SiC功率器件,體積較傳統產品縮小60%,并集成光纖氫氣傳感器(氫燃料電池場景專用)。
從碳納米管陰極的量子級導電網絡,到聚丙烯-氧化鋁介質的自愈分子機制,平尚科技的電容協同架構正在重定義自動駕駛的供電邊界。當ET9在暴雨中穿越隧道依然保持零中斷感知時,那3ms的無縫切換如同供電系統的“量子糾纏”,為L4級自動駕駛鑄就永不熄滅的傳感器生命線。