特殊材料がADASの信頼性と効率を向上

乗員、搭乗者、歩行者の包括的な安全を実現するには、自動車メーカーとサプライヤーが支援運転技術の性能と信頼性を継続的に改善する必要があります。車両がより多くの安全機能と車載エレクトロニクスを搭載するにつれ、エンジニアはより軽量な材料とより大きな設計自由度を求めなければなりません。Sabicの特殊ポリマーは、軽量・金属代替オプション、システムコスト削減、設計自由度の向上を提供し、特にレーダーベースのADASで効果を発揮します。

レーダーユニットはADASセンサースイートの要であり、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）などの機能を支えています。これらのセンサーには、効果的な電磁干渉（EMI）シールド、クロストークと無線周波数干渉（RFI）の排除、レーダー反射の吸収、重要コンポーネントからの放熱を実現する材料が必要です。

EE Timesのインタビューで、Sabicスペシャリティ事業担当リードサイエンティストのMartin Sas氏が、Sabicの材料がいかにADAS性能を牽引するかを説明しました。「当社のコンパウンドは、回路のEMIシールド、RFI抑制、レーダー反射減衰、放熱のための優れた熱伝導性、優れた機械的強度と耐薬品性を提供します。」

先進運転支援システム

次世代自動車安全は、アンテナ、効率的なRFIC、低損失コンパクト回路に依存します。これらのコンポーネントを構成する材料は、所望の性能達成に不可欠です。これらの回路の適切な製造には高品質基板材料が求められます。

Sabicのスペシャリティユニットは、短・中距離検出向けのコンパクト・低消費電力ユニットと、中・長距離で精密・高解像度データを提供する高性能ユニットという、2つの主要なレーダーセンサーファミリーに焦点を当てています。

Sas氏は、各センサータイプに固有の材料ニーズがあると指摘します。レドーム向けには、ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート（PBT）コンパウンド、ポリエーテルイミド（PEI）樹脂、低誘電損失、最小反り、高温耐性、レーザー溶接能力を兼ね備えたフォームサンドイッチパネルを提供します。

「LNP STAT-KONシリーズのような高周波吸収材は、送受信信号を調整し、反射による誤検知を軽減します。LNP KONDUIT熱管理材料は射出成形ヒートシンクを形成し、過熱を防止。LNP FARADEXコンパウンドはレーダーハウジングに固有のEMIシールドを提供します」とSas氏は付け加えます。「これらの材料はレーダーアンテナの基板としても機能し、レーザー直接構造化（LDS）と選択的電気・無電解メッキをサポートします。」

自動車レーダーは2つの周波数帯で動作します：短・中距離機能向けの24GHz、長距離検出向けの77GHz（76-81GHz）。24GHz帯は2022年までに帯域幅制約を受けますが、特定用途では利用可能なままです。

材料選択の重要性

レーダー性能は、適切な誘電率、損失因子、挿入損失、電気・熱・機械的安定性、均一な基板均質性を示す材料にかかっています。

「材料選択時は、センサーの配置、視認性、環境曝露、温度極限、許容信号歪みレベルを考慮すべきです。これらの要因がレドームとRF吸収材の要件を決定します」とSas氏は説明します。

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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向けソリューション。（出典: SABIC）

主要な課題は、多入力多出力（MIMO）アンテナアーキテクチャ（いわゆるイメージングレーダー）でより高い解像度を達成することです。Sabicは、イメージングレーダーが解像度でLiDARに匹敵しながら多くの光学的欠点を回避し、さらに厳格な材料特性を要求すると強調します。

「相対誘電率が空気に近い超低誘電レドームは、大幅な性能向上をもたらします。潜在的ソリューションには、特定の誘電・熱要件に基づき選択されるSabicのLNP Thermocompコンパウンド、LNPコポリマー、Noryl、Ultem樹脂が含まれます」とSas氏。

「RF調整と吸収では、LNP Stat-Konポートフォリオを拡充中です：PBTベースコンパウンド（PBTレドームとの統合向け）、PEIベース（高温プロセス向け）、PCベース（耐久性とバランスの取れた性能向け）。幅広いレーダー吸収材の選択肢により、メーカーは車両サイズ、位置、機能に合わせてセンサーを調整できます。」

長距離高解像度ユニットの処理能力向上は、熱管理需要を増幅し、堅牢なEMI保護を必要とします。短距離センサーも他の車両コンポーネントにシームレスに組み込まれるようになります。

Sas氏は電子制御ユニット（ECU）の進化する役割を強調しました。現代車は2ダース以上の分散ECUを搭載し、分散型と集中型アーキテクチャに分かれます。「将来のトレンドは、特にADASスタック向けの統合ドメインコントローラーへの集約を指しています（McKinseyによる）。当社の特殊サーモプラスチックは、顧客とアプリケーションニーズに合わせて調整可能な特性により、従来の金属とガラスセンサーハウジングの魅力的な代替となります。」

アンテナやその他電子デバイスの設計判断は、性能要件、アンテナ配置、カバレッジニーズによって導かれます。レーダーベースソリューションと人工知能アルゴリズムの組み合わせが、ドライバーのより安全な判断を支援します。

>> この記事は元々姉妹サイトEE Timesで公開されました。