自動(dòng)駕駛普及提速，PBT材料如何成車載雷達(dá)必爭(zhēng)之材？

2022-01-22 09:07:15 來源：雅式橡塑網(wǎng) 閱讀量：14173 評(píng)論
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　　【塑料機(jī)械網(wǎng) 熱點(diǎn)關(guān)注】高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistant System，簡(jiǎn)稱ADAS)曾經(jīng)是豪車的專供功能。隨著汽車新四化的發(fā)展，特別是自動(dòng)駕駛L1-L2級(jí)別的普及，它在10萬元以上的汽車上越來越受歡迎。
 
　　新車都愛“ADAS”
 
　　無論是2021年上市的東風(fēng)風(fēng)神逸軒MAX，還是2022年即將交付的威馬M7，以及最近索尼在CES 2022 上發(fā)布的Vision-S轎車和剛剛上市的廣汽埃安 AION LX PLUS，都搭載了不同規(guī)格的ADAS系統(tǒng)。

 

AION LX Plus配備了6個(gè)毫米波雷達(dá)、12個(gè)超聲波雷達(dá)、8個(gè)自動(dòng)駕駛高清攝像頭、4個(gè)環(huán)視攝像頭以及2個(gè)獨(dú)立高精定位模塊。（圖片來自廣汽埃安）
 
　　ADAS的滲透使用讓更多用戶了解它的功能，如主動(dòng)緊急制動(dòng)AEB、車道保持LKA、盲區(qū)輔助檢測(cè)BSD等。啟用ADAS功能的關(guān)鍵離不開各式各樣的車載傳感器——它們?cè)诘谝粫r(shí)間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤等技術(shù)上的處理，讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺可能發(fā)生的危險(xiǎn)，以引起注意和提高駕駛安全性。
 
　　PBT為車用雷達(dá)安全護(hù)航
 
　　這些車載傳感器通常包括毫米波雷達(dá)、超音波雷達(dá)、紅外線雷達(dá)、激光雷達(dá)、影像傳感器及車輪速傳感器等。如威馬M7據(jù)稱是首搭3顆自主變焦高精激光雷達(dá)，東風(fēng)風(fēng)神逸軒 MAX 系統(tǒng)采用了采埃孚與東風(fēng)汽車合作的中距雷達(dá)，索尼Vision-S轎車周身安裝了近40個(gè)檢測(cè)傳感器等。
 
　　其中，車用雷達(dá)內(nèi)部高頻PCB天線、芯片的可靠性對(duì)于ADAS的正常使用來說至關(guān)重要。為保護(hù)這些內(nèi)部電子設(shè)備不受風(fēng)吹日曬雨淋，制造商們通常會(huì)給車載雷達(dá)加一層“金鐘罩”。
 
　　這個(gè)“金鐘罩”對(duì)材料的要求有點(diǎn)挑——除了保護(hù)雷達(dá)的“內(nèi)部心臟”，它還需要低介電常數(shù)，能夠讓雷達(dá)發(fā)出的電波充分穿透且狀態(tài)穩(wěn)定。由于雷達(dá)體積越來越小，嵌入車標(biāo)或散熱格柵是常見的事情，這就要求“金鐘罩”能耐熱、耐化學(xué)并具有高設(shè)計(jì)自由度，易于加工。
 
　　這些要求聽起來并不復(fù)雜，但要在同一種材料上實(shí)現(xiàn)就不簡(jiǎn)單了。金屬材料難以擔(dān)當(dāng)這個(gè)重任。考慮到成本因素，部分制造商開始采用PBT制造雷達(dá)天線罩，為雷達(dá)安全使用加固護(hù)航。
 
　　低翹曲材料提升激光焊接效率
 
　　如寶理塑料專用激光焊接品級(jí)DURANEX PBT 330LW，該材料具有高激光透過率、低翹曲性、耐水解等特性。
 
　　據(jù)寶理塑料中國技術(shù)中心技術(shù)部部長孫竑介紹，目前車輛中應(yīng)用最普及的毫米波雷達(dá)，多采用激光焊接進(jìn)行加工處理。激光焊接是一種快速高效的汽車焊接工藝，可加快生產(chǎn)速度。塑料部件的激光焊接具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括能夠生產(chǎn)小型化和高度復(fù)雜的零件，消除粘合劑和緊固件等耗材。精確牢固的焊接可以保護(hù)敏感電子設(shè)備免受灰塵和濕氣的影響。

 

寶理塑料在CHINAPLAS 2021上展示的毫米波雷達(dá)。
 
　　激光焊接對(duì)材料的平面平整度要求特別高，如對(duì)雷達(dá)的上蓋和下方殼體進(jìn)行焊接時(shí)，要求不能存在縫隙，這就要求材料具備較好的低翹曲性。攝像頭支架多采用膠粘的方式安裝在汽車的前后艙，同樣也需要低翹曲性高平整度的材料。
 
　　此外，大部分傳感器安裝在保險(xiǎn)桿上，難免會(huì)被雨水淋濕，為延長毫米波雷達(dá)的使用壽命，外殼材料還需具備耐水解性。
 
　　ADAS系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器外殼成PBT重要增長點(diǎn)
 
　　除了傳感器，ADAS系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器也是PBT材料應(yīng)用的重要增長點(diǎn)。尤其是驅(qū)動(dòng)器的電子剎車系統(tǒng)(Electrical Parking Braker，簡(jiǎn)稱EPB)以及電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic Power Steering，簡(jiǎn)稱EPS)。“我們特別關(guān)注驅(qū)動(dòng)器中殼體和上蓋。它們正從傳統(tǒng)的超聲波焊接轉(zhuǎn)向激光焊接，同樣需要低翹曲、耐水解的性能。”孫竑補(bǔ)充道。
 
　　值得注意的是，電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多安裝在貼近路面的汽車底盤。冬天下雪時(shí)，路面經(jīng)常會(huì)使用融雪劑。當(dāng)汽車在路面上行駛時(shí)，含有氯化鈉的雪水會(huì)濺潑到底盤PES傳感器的外殼上。這容易腐蝕電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的金屬部件，使其生銹并產(chǎn)生堿性物質(zhì)。當(dāng)傳感器外殼處于堿性環(huán)境時(shí)，外殼的PBT材料容易水解。因此應(yīng)用在底盤傳感器外殼的PBT材料還需具備耐堿性。
 
　　目前，寶理已推出針對(duì)底盤傳感器外殼應(yīng)用的耐堿性532AR PBT牌號(hào)。該牌號(hào)在歐系車、日系車的底盤如EPS、加速度傳感器、角速度傳感器等均有所應(yīng)用。
 
　　巧用材料實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減薄降本
 
　　根據(jù)Precedence Research的市場(chǎng)研究報(bào)告，全球ADAS系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模將從2019年的323億美元，以11.7%的年復(fù)合增長率快速發(fā)展，到2027年有望實(shí)現(xiàn)1420億美元。
 
　　盡管市場(chǎng)前景可期，但成本依然是ADAS普及應(yīng)用的阻力之一。“只要雷達(dá)或是攝像頭的成本不降下來，整個(gè)ADAS的成本也難以下調(diào)，將使ADAS的普及應(yīng)用受限。”孫竑說。“這就要求材料供應(yīng)商需要提供低成本、高質(zhì)量的材料，提供結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，盡可能將傳感器殼體做小做薄，并滿足結(jié)構(gòu)和功能要求。”
 
　　在與車企合作的過程中，部分車企由于未能充分了解殼體材料性能，通常從安全角度出發(fā)，將傳感器的殼體設(shè)計(jì)得比較厚。孫竑認(rèn)為可以充分利用材料性能，借助CAE的拓?fù)鋬?yōu)化，將傳感器殼體結(jié)構(gòu)減薄降本。
 
　　雷達(dá)天線罩PBT材料供應(yīng)以海外企業(yè)為主
 
　　除了寶理塑料，沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司(SABIC)、東麗株式會(huì)社等企業(yè)也已推出了針對(duì)ADAS雷達(dá)外殼應(yīng)用的PBT材料。
 
　　如SABIC LNP™ 熱電偶™ WFC06I和WFC06IXP化合物為新款玻璃纖維增強(qiáng)聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)牌號(hào)，具有非常低的損耗因數(shù)(Df)和介電常數(shù)(Dk)，有助于支持高頻雷達(dá)信號(hào)的傳輸。它們同樣具有超低翹曲度，可方便設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出新的、更薄的外殼，以改善信號(hào)傳輸。
 
　　另外一款LNP THERMOCOMP WFC06I復(fù)合物用于雷達(dá)前蓋，其激光傳輸率超過60%。用戶可以使用其寬激光窗口和低激光功率來潛在地提高產(chǎn)率。目前部分國內(nèi)頭部企業(yè)已經(jīng)完成SABIC材料的評(píng)估和裝車路測(cè)，并在國內(nèi)主流汽車品牌中實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。
 
　　東麗工業(yè)株式會(huì)社新研發(fā)的PBT樹脂，在保持了PBT原有的尺寸穩(wěn)定性和加工成型性的同時(shí)，在高頻毫米波段，其介電損耗降低約40%。
 
　　據(jù)了解，東麗采用高分子聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)新型高分子結(jié)構(gòu)，抑制高頻范圍內(nèi)高分子運(yùn)動(dòng)，開發(fā)出了這款低介電損耗PBT樹脂，介電損耗為0.006。
 
　　東麗表示，該產(chǎn)品將極大提升5G基站、自動(dòng)駕駛的車載高速傳輸連接器、通信模塊以及毫米波雷達(dá)等性能。目前已開始供樣，在滿足5G通信材料的需求的同時(shí)，推動(dòng)其在以先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛為代表的智能交通系統(tǒng)(ITS)領(lǐng)域的應(yīng)用。
 
　　此外，杜邦公司、塞拉尼斯、普立萬、巴斯夫、朗盛、三菱化學(xué)、LG化學(xué)、帝斯曼以及國內(nèi)的長春化學(xué)、儀征化纖、康輝石化、藍(lán)山屯河等化工企業(yè)也是PBT材料的主要供應(yīng)商。
 
　　業(yè)內(nèi)人士表示，車載雷達(dá)對(duì)PBT的材料性能要求較高，目前PBT在車載雷達(dá)方面的應(yīng)用主要以國際化工企業(yè)供貨為主。
 
　　ADAS滲透率加速，PBT材料需求同步上漲
 
　　在2021年末的廣州車展上，長安汽車阿維塔、北汽極狐、廣汽埃安、長城沙龍等品牌均有搭載激光雷達(dá)的車型亮相，單車搭載的激光雷達(dá)數(shù)量也超過以往。隨著5G 的逐步落地，ADAS各功能滲透率正在加速提升。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)此前測(cè)算，2020年中國ADAS主要功能市場(chǎng)規(guī)模達(dá)844億元(人民幣，下同)，同比增長19.3%，到2025年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2250億元。
 
　　在ADAS系統(tǒng)中，一輛汽車大約搭載4-6個(gè)雷達(dá)，每個(gè)雷達(dá)PBT用量在50g左右。ADAS的放量增長，也將帶來PBT材料的需求同步上漲，你準(zhǔn)備好了嗎？

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