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汽车毫米波雷达外装饰件材料选择及应用分析,聚碳酸酯PC已成主流


毫米波雷达凭借出色的测距测速能力,被广泛应用于在自适应巡航控制(ACC)、前向防撞报警(FCW)、盲点检测(BSD)、辅助停车(PA)、辅助变道(LCA)、AEB(自动紧急刹车)等汽车ADAS中。
           
通常,为了满足不同距离范围的探测需要,一辆汽车上会安装多颗短程、中程和长程毫米波雷达。24GHz短程雷达一般安装在汽车的侧方位置,其中长距雷达(77GHz)系统检测距离可以达到160米以上,一般安装在汽车前方位置,用于实现自适应巡航ACC功能。

           英菲尼迪QX50带ACC自适应巡航雷达的车标,图片来源网络


在综合考量毫米波雷达的感应传输、外观装饰效果、散热以及防撞损坏等问题后,主机厂的主流选择是将长距雷达放到车标后面。例如奔驰、宝马、别克、一汽、上汽等部分车型在其车标背后配备毫米波雷达。当然对新能源汽车来说,不再需要进气功能的格栅背后也是个不错的雷达位置选择。

毫米波雷达外装饰件的材料选择

作为现行汽车自动驾驶中的重要组成,毫米波雷达由于本身特性对相应的外装饰部件提出了更高的结构与性能需求。大家都知道,毫米波即波长为毫米级(一般在1~10mm)的电磁波,在接触到前方车辆(或障碍物)时会产生一个反射波,这个反射波传回雷达后再经相关软件分析,我们便可获知与前方车辆(或障碍物)间的距离。

毫米波雷达测距原理:L=1/2cT,T为通过反射波与发射波的时间差,c=3*108m/s


在毫米波雷达的这样一个工作行程中,为了保障测距的准确性,在雷达发出毫米波后,雷达罩及其外装饰件则必须做到尽量减少毫米波的损耗,同时,保证这些电磁波能均匀的往车辆对应方向扩散出去。因此,毫米波雷达的雷达罩及其相应外装饰件的透波性能是我们在做材料选择时的首要考虑因素。


在材料领域,我们评判透波性能的关键指标是介电常数,介电常数越小,则其透波性越好。因此,从透波性考虑,满足车规且低介电常数的PPS、PTFE等材料是作为雷达罩及相应外饰件的最优材料选择。但对毫米波雷达的外装饰件(比如说格栅、车标)来说,PPS、PTFE等高性能材料会造成成本上升,且加工难度增加。

在车规级材料中,聚碳酸酯(PC)材料的介电常数稍高于PPS、PTFE等,但透波性也还算良好,成本又相对较低,易加工,且满足耐候性、轻量化需求。因此,PC材料成为现有毫米波雷达外装饰件主体材料的主流选择。


下面,小编便为大家简单介绍下PC在毫米波雷达外装饰件上的应用。


PC材料作为毫米波雷达外装饰件的优势


针对雷达车标来讲,为保障电磁波在发出与接收的均匀性,我们需要厚度与密度都尽量保持一致的车标整体。传统车标大部分都是立体凹凸不平的产品,因此,当下热门的ACC雷达车标基本采用PC+装饰膜+PC结构。


图 通用汽车的ACC雷达车标示意图   专利号US 20170259754A1


通过PC填充注塑制成的透波车标装饰件,其优势在于;
  • 可将雷达藏于车标后,

  • 信号透过性好

  • 高光泽平整的玻璃质感

  • 易于金属镀层加工

  • 材料具有高韧性

  • 长期耐刮擦和耐候佳


PC材料是常用工程塑料之一,其本身便具备良好的耐候性。再经过表面硬化处理等技术工艺的使用,可进一步提高产品的使用寿命。据了解,此类PC产品在长期的外界环境下材料性能也不会受到大的影响,寿命可长达20年。

           图 聚碳酸酯薄膜作为雷达罩的性能进行的人工耐候性测试  来自科思创


随着车载雷达从商用车逐渐向乘用车普及,毫米波雷达传感器搭载数量的提升,也将给透波材料需求带来提升,据行业人士分析,预计在2020年将有2000吨PC用于雷达车标。


PC材料作为毫米波雷达外装饰件的应用


自动驾驶趋势下,未来汽车搭载的雷达传感器将越来越多,PC材料不仅在透波的车标logo装饰件上发挥作用,甚至在一体封闭式散热格栅以及全景天窗都需要满足毫米波雷达系统的透波要求。


1

透明车标

毫米波雷达系统安装在车标背后,通过PC材料制作的车标能够满足透波,耐候等要求。

           图 日产的ProPILOT的PC材料制作的透波车标


2

汽车散热格栅

创新的聚碳酸酯材料借助薄膜嵌件成型(FIM)后,生产具有复杂表面弧度的玻璃质感的设计,融入照明功能,甚至满足氛围照明、触控显示、雷达传感器等功能集成。
           图 Makrofol®聚碳酸酯薄膜制作的无缝前格栅  摄于科思创展台


3

智能车顶模块
传感器的定位和全天候稳定工作对感知环境至关重要。车顶作为车辆的最高处,也是感知环境的理想之处。伟巴斯特作为天窗界的龙头品牌,在开发采用PC材料打造的车顶技术能够在车顶集成透明、可开启的天窗系统和毫米波雷达、激光雷达、摄像头等传感器,并且让车顶有出色的刚性。
           图 集成自动驾驶传感器的智能车顶模块  来自新浪汽车


车载毫米波雷达市场的扩大,同样也驱动着材料企业在市场中的竞争,除了科思创、SABIC、乐天、三菱、锦湖日丽、沃特等厂家也都在开发针对汽车行业未来电动化、轻量化、智能化的创新PC材料。

汽车自动驾驶大势所趋,辅助驾驶系统渗透率持续提升,为促进行业的交流与发展,艾邦建有汽车毫米波雷达产业交流群,欢迎奥迪、奔驰、宝马、丰田、海拉、博世、奥托立夫、大陆、德尔福、法雷奥、德赛西威、均胜电子、华域、宝理、SABIC等产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。长按下面二维码申请加入。进群前请先转发本文哦。


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