蔚來ET9冗余系統(tǒng)：固態(tài)電容-電解電容故障切換的傳感器供電保障

蔚來ET9冗余系統(tǒng)：固態(tài)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(tǒng)中，80個傳感器構(gòu)成的“神經(jīng)網(wǎng)”對供電中斷的容忍度為零——主電源故障后的10ms內(nèi)，備用電源需完成無縫切換且電壓波動必須小于5%。傳統(tǒng)方案中，電解電容在-40℃低溫下容量衰減超40%，而固態(tài)電容的高頻特性雖優(yōu)，卻面臨耐壓不足的瓶頸。平尚科技基于IATF 16949認(rèn)證體系，通過納米復(fù)合介質(zhì)技術(shù)與智能切換算法，構(gòu)建固態(tài)-電解電容協(xié)同的冗余架構(gòu)，在雙電源模塊實(shí)測中實(shí)現(xiàn)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(xié)同與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

固態(tài)電容與電解電容的性能分化源于材料基因：

• 固態(tài)電容采用碳納米管復(fù)合陰極，ESR低至5mΩ@100kHz，可在-40℃保持95%容量，瞬間放電電流高達(dá)200A，完美適配激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等高頻傳感器的突發(fā)供電需求；

• 電解電容則以金屬化聚丙烯-氧化鋁納米復(fù)合介質(zhì)為核心，耐壓突破1000VDC，儲能密度達(dá)2.5J/cm3，且具備自愈特性，局部擊穿后絕緣性能自動恢復(fù)，成為高壓主驅(qū)系統(tǒng)的“儲能堡壘”。

平尚科技的協(xié)同設(shè)計將二者優(yōu)勢融合：在ET9的感知冗余模塊中，固態(tài)電容（100V/470μF）負(fù)責(zé)毫秒級切換響應(yīng)，電解電容（450V/22000μF）承擔(dān)主能量緩沖。通過銅柱內(nèi)電極+多孔陽極箔的三維堆疊結(jié)構(gòu)，散熱效率提升40%，雙電容并聯(lián)溫升降低18℃，規(guī)避熱失控風(fēng)險。

實(shí)測數(shù)據(jù)與故障切換效能

平尚科技在雙備份電源模塊中驗(yàn)證關(guān)鍵指標(biāo)：

• 響應(yīng)速度：固態(tài)電容因超低ESR特性，3ms內(nèi)完成電壓恢復(fù)，瞬態(tài)跌落僅1%；電解電容切換時間雖稍長（8μs），但通過預(yù)充電電路與智能切換芯片協(xié)同，電壓波動峰峰值（Vpp）控制在100mV以內(nèi)；

• 溫度適應(yīng)性：在-40℃冷啟動測試中，固態(tài)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(huán)后容值漂移＜±2%；

• 壽命保障：固態(tài)電容在105℃高溫下壽命超10萬小時（是傳統(tǒng)液態(tài)電容的20倍），電解電容通過螺旋緩沖槽抗震設(shè)計，振動后容值漂移＜±1%，系統(tǒng)壽命達(dá)15年。

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(hù)：

機(jī)械應(yīng)力防護(hù)：鋁殼內(nèi)填充硅膠緩沖層，通過ISO 16750-3的20~2000Hz隨機(jī)振動測試；

智能健康監(jiān)測：集成ESR/溫度傳感器，實(shí)時數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸，故障預(yù)警準(zhǔn)確率＞99%；

量產(chǎn)一致性：基于IATF 16949的APQP流程管控，批次間容差壓縮至±3%。

行業(yè)實(shí)證案例

蔚來ET9雙激光雷達(dá)供電

• 挑戰(zhàn)：主電源失效時，傳統(tǒng)備用電容切換延遲＞15ms，導(dǎo)致點(diǎn)云數(shù)據(jù)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(tài)電容（備用）并聯(lián)架構(gòu)；

• 成果：切換時間壓縮至3ms，電壓波動＜0.5%，通過ISO 26262 ASIL-D認(rèn)證。

小鵬XNGP感知冗余系統(tǒng)

• 在雙Orin-X芯片供電模塊采用100V固態(tài)電容陣列（ESR=8mΩ）；

• 結(jié)合動態(tài)均流算法，峰值電流耐受能力達(dá)300A；

• 激光雷達(dá)誤觸發(fā)率從5%降至0.01%。

比亞迪刀片電池BMS

固態(tài)電容應(yīng)用于電壓采樣電路（-40℃ ESR波動＜5%）；

5年實(shí)測零故障，采樣誤差＜0.5%，徹底規(guī)避過充風(fēng)險。

未來技術(shù)方向

平尚科技正推進(jìn)兩大革新：

AI預(yù)測性維護(hù)：通過分析電容ESR、容值等健康數(shù)據(jù)，提前500小時預(yù)警老化趨勢，運(yùn)維成本降低40%；

超高壓集成模組：研發(fā)1200VDC耐壓電容，適配下一代SiC功率器件，體積較傳統(tǒng)產(chǎn)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(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，到聚丙烯-氧化鋁介質(zhì)的自愈分子機(jī)制，平尚科技的電容協(xié)同架構(gòu)正在重定義自動駕駛的供電邊界。當(dāng)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(tǒng)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。