集成了热管理的雷达传感器概念

作者:本刊编译 发布时间:2021-08-18
德国朗盛集团开发了一种集成了热管理的新型雷达传感器概念,通过混合技术,将导热塑料与金属冷却元件整合在一起,并利用集成的紧固件实现了无螺栓的组装,同时还为材料选择提供了较大的自由度。

针对自动驾驶应用,德国朗盛集团开发了一种集成了热管理的新型雷达传感器概念。虽然距离自动驾驶还有很长的路要走,但驾驶辅助系统正逐渐成为未来汽车的重要特征,它可通过雷达波等方式,实现对车辆周围环境的360°监控,而雷达传感器正是用于距离测控、车道变更、防止碰撞及盲点探测等系统必不可少的组成部分。

雷达传感器必须防尘防水,因此必须被设计成为完全封闭的系统,但这会使热量难以从内部有效地散发出来,进而影响电子组件的性能和传感器的耐久性。针对此问题,朗盛采取导热塑料结合金属冷却元件的方式,开发了允许热量散失的雷达传感器概念。朗盛高性能材料业务单元应用开发人员Gregor Jaschkewitz介绍说,“单个的传感器组件可以通过集成的卡扣和热铆钉而被组装在一起,与采用螺栓的组装方式相比,成本更低且耗时更少。”

少量的组件

朗盛这一新的雷达传感器概念涉及如下单个组件:前盖(即天线罩radome)、雷达吸收器、带有天线的电路板(PCB)以及集成了冷却元件的后盖。天线罩背对车辆,且必须用塑料制成,这样才能实现雷达波的高效传输。对此,聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是非常适合的材料,因为它的介电常数(Dk)和损耗因数(Df)都很低。

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采用朗盛概念设计的雷达传感器,利用集成的卡扣和热铆钉,实现了对单个传感器组件的组装(图片来自朗盛)

由混合技术实现的功能集成

后盖是整个组装件中最复杂的部分,它是由聚酰胺6和一种金属冷却元件、通过塑料-金属复合(混合)技术被制成,这使得工程师能够利用注射成型工艺提供的巨大设计自由度,来集成加强肋、冷却元素以及连接器插槽和电缆的应力释放附件等。最重要的是,通过包覆成型,为金属冷却元件的表面带来了薄薄的塑料区,这样,产生于电路板电子组件上的热量,就可以通过这些塑料区而有效地从整个组装件上消散出去。Jaschkewitz表示,朗盛Durethan BTC产品系列中注射级别的聚酰胺6为获得此效果提供了支持,不仅如此,聚酰胺6还非常强韧且具有延展性。

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朗盛的雷达传感器概念利用导热塑料并结合金属冷却元件,确保了热量从热点的散失(图片来自朗盛)

这种混合设计的另一大优势是,金属冷却元件能保护雷达传感器内部的电子组件免受电磁干扰,也就是说,电子组件的功能不会受到外部辐射的影响。

该组装件可以用O型圈或者用在两组分注射成型过程中创造的密封唇来密封。

订制配混料

大多数的塑料雷达传感器概念,其使用的天线罩和后盖以往都由热塑性塑料制成,这样,就可以通过焊接来形成一个完全封闭的组装件,这也意味着,要使这两个部件得到可靠连接,所用的塑料必须是一样的。但朗盛的方法却对材料的选择没有过多限制,因而为使用订制配混料提供了便利。

有利于全球合作伙伴的专业知识

朗盛确信,用于驾驶辅助系统的传感器将为其Durethan聚酰胺和Pocan聚酯提供大量的应用机遇。

“我们希望从这一应用领域巨大的增长潜力中获益,并用我们自己的理念,比如我们的雷达传感器概念来推动技术的创新。”朗盛高性能材料业务单元全球应用开发专家Christopher Hoefs博士表示。最近,该业务单元还推出了用于电动汽车充电连接的模块化设计概念。

朗盛高性能材料业务单元将其在材料、应用、工艺和技术开发方面的广泛的技术专知整合到其HiAnt 品牌下,能够为项目合作伙伴和客户提供从概念设计、材料优化、力学和流变模拟直到部件测试和量产启动的全过程的支持。

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