蔚来ET9冗余系统:固态电容-电解电容故障切换的传感器供电保障
在蔚来ET9的自动驾驶感知系统中,80个传感器构成的“神经网”对供电中断的容忍度为零——主电源故障后的10ms内,备用电源需完成无缝切换且电压波动必须小于5%。传统方案中,电解电容在-40℃低温下容量衰减超40%,而固态电容的高频特性虽优,却面临耐压不足的瓶颈。平尚科技基于IATF 16949认证体系,通过纳米复合介质技术与智能切换算法,构建固态-电解电容协同的冗余架构,在双电源模块实测中实现切换时间<3ms、电压波动<0.5%的突破性性能,为L4级自动驾驶筑牢供电防线。
材料协同与结构创新
固态电容与电解电容的性能分化源于材料基因:
固态电容采用碳纳米管复合阴极,ESR低至5mΩ@100kHz,可在-40℃保持95%容量,瞬间放电电流高达200A,完美适配激光雷达、毫米波雷达等高频传感器的突发供电需求;
电解电容则以金属化聚丙烯-氧化铝纳米复合介质为核心,耐压突破1000VDC,储能密度达2.5J/cm³,且具备自愈特性,局部击穿后绝缘性能自动恢复,成为高压主驱系统的“储能堡垒”。
平尚科技的协同设计将二者优势融合:在ET9的感知冗余模块中,固态电容(100V/470μF)负责毫秒级切换响应,电解电容(450V/22000μF)承担主能量缓冲。通过铜柱内电极+多孔阳极箔的三维堆叠结构,散热效率提升40%,双电容并联温升降低18℃,规避热失控风险。
实测数据与故障切换效能
平尚科技在双备份电源模块中验证关键指标:
响应速度:固态电容因超低ESR特性,3ms内完成电压恢复,瞬态跌落仅1%;电解电容切换时间虽稍长(8μs),但通过预充电电路与智能切换芯片协同,电压波动峰峰值(Vpp)控制在100mV以内;
温度适应性:在-40℃冷启动测试中,固态电容容量保持率98%,ESR波动<5%;电解电容则通过硼酸盐基电解液改性,-40℃~125℃循环后容值漂移<±2%;
车用传感器供电选型指南
针对不同传感器模块的供电特性,平尚科技提出分级选型策略:
选型需同步满足三重防护:
机械应力防护:铝壳内填充硅胶缓冲层,通过ISO 16750-3的20~2000Hz随机振动测试;
智能健康监测:集成ESR/温度传感器,实时数据通过CAN总线传输,故障预警准确率>99%;
量产一致性:基于IATF 16949的APQP流程管控,批次间容差压缩至±3%。
行业实证案例
蔚来ET9双激光雷达供电
挑战:主电源失效时,传统备用电容切换延迟>15ms,导致点云数据丢失;
方案:平尚科技部署φ18×40mm牛角电解电容(主储能)+贴片固态电容(备用)并联架构;
成果:切换时间压缩至3ms,电压波动<0.5%,通过ISO 26262 ASIL-D认证。
小鹏XNGP感知冗余系统
在双Orin-X芯片供电模块采用100V固态电容阵列(ESR=8mΩ);
结合动态均流算法,峰值电流耐受能力达300A;
激光雷达误触发率从5%降至0.01%。
比亚迪刀片电池BMS
固态电容应用于电压采样电路(-40℃ ESR波动<5%);
5年实测零故障,采样误差<0.5%,彻底规避过充风险。
未来技术方向
平尚科技正推进两大革新:
AI预测性维护:通过分析电容ESR、容值等健康数据,提前500小时预警老化趋势,运维成本降低40%;
超高压集成模组:研发1200VDC耐压电容,适配下一代SiC功率器件,体积较传统产品缩小60%,并集成光纤氢气传感器(氢燃料电池场景专用)。
从碳纳米管阴极的量子级导电网络,到聚丙烯-氧化铝介质的自愈分子机制,平尚科技的电容协同架构正在重定义自动驾驶的供电边界。当ET9在暴雨中穿越隧道依然保持零中断感知时,那3ms的无缝切换如同供电系统的“量子纠缠”,为L4级自动驾驶铸就永不熄灭的传感器生命线。