特殊な材料がADASのパフォーマンスを強化

乗客、乗員、および歩行者の安全を達成することは、自動車メーカーとそのサプライヤーに、補助運転技術の性能と信頼性を改善し続けることを強いています。しかし、車両あたりの安全機能と車載電子システムの数が増えるにつれて、エンジニアはより軽量な代替材料とより優れた設計の柔軟性を探す必要があります。 Sabicは、特にレーダーに関して、軽量で金属の交換、システム全体のコスト削減、および設計の柔軟性を促進する材料を開発しています。

レーダーシステムは、アダプティブクルーズコントロール（ACC）、自律緊急ブレーキ（AEB）、前方衝突警告（FCW）などの機能をサポートするADASセンサースイートの不可欠な部分です。レーダーセンサーには、さまざまなシステムコンポーネントの効果的な電磁干渉（EMI）シールドを提供する材料ソリューションと、反射と相互干渉が物体の正しい検出、距離、速度の測定を妨げないようにするレーダー信号吸収特性が必要です。

Sabicのスペシャリティビジネスの主任科学者であるMartinSasは、EE Timesと話して、材料がADASシステムのパフォーマンスにどのように貢献しなければならないかを強調しました。特に、Sabicの材料は、回路コンポーネントを保護するためのEMIシールドを提供します。クロストークおよび無線周波数干渉（RFI）を排除します。レーダー吸収を有効にして、センサーの読み取り値に対する反射の影響を軽減します。熱放散のための優れた熱伝導率、優れた機械的特性、および自動車用化学薬品に対する耐性を提供します。

先進運転支援システム

レーダーと無線通信に基づく将来の自動車用電子安全システムは、アンテナ、効率的なRFIC、および低損失のコンパクトな電子回路に大きく依存します。それらがすべて作られている材料は、期待されるパフォーマンスを可能にするのに役立ちます。これらのシステムを実装するには、適切な回路材料を製造する必要があります。

Sabicのスペシャリティビジネスユニットは、自動車用レーダーセンサーの2つの主要なセグメントに焦点を当てています。 1つのタイプは、高レベルの統合と低電力および短距離から中距離の検出と測距に重点を置いたスモールフォームファクタです。もう1つのタイプは、中距離から長距離の検出と測距において、高性能、精度、忠実度（高い角度分解能）を提供します。

Sasは、レーダーセンサーの各カテゴリにわずかに異なる要件のセットがあることを概説しました。ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート（PBT）化合物、ポリエーテルイミド（PEI）樹脂、フォームサンドイッチパネルなどのラドーム向けソリューションは、低誘電性能、低反り、高温耐性、レーザー溶接機能を提供します。

さらに、「LNP STAT-KON化合物などの高周波（RF）吸収材料は、送信信号と受信信号を調整して、誤検出を引き起こす可能性のある反射を軽減するのに役立ちます。 SABICの射出成形ヒートシンク用のLNPKONDUIT熱管理材料は、損傷を与える熱の蓄積を軽減できますが、LNP FARADEXコンパウンドは、レーダーセンサーハウジングに固有のEMIシールドを提供します。 Sabicの特殊材料は、レーダーアンテナの基板として使用でき、レーザー直接構造化（LDS）や選択的無電解または無電解めっきなどの技術をサポートします。」

自動車用レーダーセンサーは、24GHzと77GHzの2つの動作周波数帯域で設計されています。最初に割り当てられた帯域幅は、2022年までに将来のニーズを満たすには狭すぎるが、引き続き利用可能である。 77 GHz帯域は、76〜81GHzに拡張されます。 24 GHzレーダーセンサーは通常、短距離および中距離の機能に使用されます。 77 GHzレーダーセンサーは、長距離のターゲット検出にも使用できます。

資料の重要性

レーダーセンサーは、安全目標を考慮して、高性能材料に依存しています。設計者が留意すべき特性は、誘電正接、誘電正接、挿入損失、材料の電気-熱-機械的安定性、および基板の均一性です。

「センサーの材料を選択する際には、センサーの位置と、センサーが車両にどのように統合されるかから始めて、いくつかのことを考慮する必要があります。それは見えますか？化学物質を含む環境への影響にさらされますか？高温または低温で動作しますか？レーダーセンサーの場合、信号歪みの許容レベルを決定することが重要です。これにより、レドームとRF吸収装置の材料要件が決まります。もう1つの要因は、全体的な消費電力であり、したがって、レーダーセンサーの各電子ステージ（RFユニット、処理ユニット）によって生成される熱です」とSas氏は述べています。

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図1.レーダーセンサーシステムアプリケーションのソリューション。 （出典：SABIC）

主な課題はレーダーセンサーの解像度にあり、マルチイン、マルチアウト（MIMO）アンテナアーキテクチャを組み込んで、いわゆる「イメージングレーダー」を作成する計画です。 Sabicは、このプロジェクトは解像度でLiDARと直接競合することを強調しました。それでも、光学センサーの弱点がなければ、材料特性のすべての側面に対する要求が高まる可能性があります。

「たとえば、空気の誘電率に近い比誘電率を持つレドーム用の超低誘電率材料の必要性は、大きな利益をもたらすことが期待されます。考えられる解決策には、誘電特性や耐熱性などの特定の要件に応じて、SabicのLNP Thermocompコンパウンド、LNPコポリマー、NorylおよびUltem樹脂が含まれます。」とSas氏は述べています。

彼はさらに次のように付け加えました。「RF信号調整と信号吸収に使用される材料の要件は、特定の設計とシナリオに基づいて増加します。ポリブチレンテレフタレート（PBT）をベースにしたSABICの最新のレーダー吸収LNP Stat-Konコンパウンドは、PBT材料を使用して製造されたレドームとの統合を目的としています。他のLNPStat-Konコンパウンドは、より高い処理温度に耐えるためのポリエーテルイミド（PEI）樹脂、または高い耐久性と物理的特性のバランスを必要とする一般的な用途向けのポリカーボネート（PC）樹脂に基づいています。レーダー吸収材料の幅広い選択肢により、メーカーは車両のサイズ、センサーの位置、機能、その他の変数に最適化されたセンサーを設計できます。」

考慮すべきもう1つの課題は、長距離で高解像度のレーダーユニットに必要な処理能力の予想される増加です。これには、過熱とEMI保護を回避するための大幅な熱管理が必要になります。他の短距離レーダーセンサーは、他の車両コンポーネントや部品にシームレスに統合されます。

Sasは、他の課題が電子制御ユニット（ECU）の将来に関連していることを強調しました。今日、一般的な自動車には、特定の機能のために20を超える分散型ECUを搭載できます。これらは、分散型と集中型の2つの主要なアーキテクチャに分類されます。 「将来的には、ほとんどの機能を統合ドメインコントローラーに集中させることができます。マッキンゼーによると、この統合は、ADASに関連するスタックで特に発生する可能性があります。業界は、ADASの複数の側面や、自動車がとるその他の電子機器ベースのアクションを管理するためのドメイン制御ECUソリューションに移行しています。 SABICの現在および将来の特殊熱可塑性プラスチックは、金属やガラスなどの従来のADASセンサー材料に代わる魅力的な代替品を提供します。これは、その主要な特性を顧客やアプリケーションの特定のニーズに合わせて調整できるためです。」とSas氏は述べています。

自動車業界におけるアンテナの性能要件およびその他の電子デバイス設計のニーズは、アンテナの位置およびカバレッジ要件によっても影響を受ける可能性のある材料の選択をガイドします。レーダーベースのソリューションは、ADASの潜在的な実装を検出します。人工知能アプリケーションとの統合により、ドライバーは安全な運転を決定し、安全に運転することができます。

>>この記事はもともと姉妹サイトのEETimes。