CN207550123U - 一种适用于车载毫米波雷达的保险杠 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于车载毫米波雷达的保险杠，其包括外板，所述外板包括依次叠置的塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层，其中，所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的介质波长与其各自的相对介电常数之间的关系均满足公式：n＝1，2，3，4。本实用新型的保险杠可以安装于车载毫米波雷达前端，不仅可以确保车辆整体外观的美观性，而且一方面可以增加车载毫米波雷达所发出电磁波的透射率，提升雷达的探测距离，另一方面可以减少保险杠对电磁波的反射，避免雷达因反射波过强而无法工作，提升雷达的工作性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种保险杠，尤其涉及一种适用于车载毫米波雷达的保险杠。
背景技术
在自动驾驶业内基本认可的智能汽车发展技术和产业发展路径是高级辅助驾驶(ADAS)、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全无人驾驶、智能汽车阶段。
ADAS系统是自动驾驶的基础功能要求，这些主动安全技术是通过使用毫米波雷达、摄像头和激光雷达传感器等的高级驾驶辅助系统实现的。
目前毫米波雷达传感器因为其成本适中、环境适应性强以及远距离探测能力较好而成为主流传感器之一。毫米波雷达传感器的普遍安装方式是安装在吸收缓和外界冲击力，防护车身前后部的汽车保险杠后方，这样安装的优点是不会因为引入雷达传感器而改变车辆的外形设计。
然而，根据实测结果表明，在毫米波雷达工作的77GHz频段附近，电磁波垂直入射某些保险杠时的反射能量最大能达到35％，此时保险杠对77GHz车载毫米波雷达所发出的电磁波产生了明显的透射衰减和反射，最大导致探测距离缩小20％。更严重的问题是，电磁波的过强的反射导致了雷达产生虚假目标，甚至系统饱和雷达无法探测的后果。
目前77GHz汽车毫米波雷达主要应用于自适应巡航等前向功能，为了规避上述保险杠带来的负面效果，主流安装方式有：保险杠下部近地式、保险杠开窗式、安装在透波车标后等方案。然而，前两种方案虽然都避开了保险杠，但第一种方案中雷达传感器离地过近，从而牺牲了雷达性能，而第二种方案则将雷达暴露在外，牺牲了车辆的外形美观和雷达的环境适应性。第三种方案目前主要是采用镀铟车标以降低电磁波反射，但这种车标的成本高，而且为了适应雷达照射范围而导致车标体积较大，美观性下降。
另外，随着77GHz雷达的发展，其必将在车辆后向探测中逐渐替代24GHz毫米波雷达，因此将雷达安装在车辆后向时，选择放置在保险杠后方更是最优选择。鉴于目前主流保险杠的设计还是停留在力学性能方面，对于电磁性能设计方面，在改善毫米波的透射衰减和反射的问题上并未有成熟明确的方案，本实用新型提出了一种增加毫米波透射率、减少电磁波的反射的保险杠，以使毫米波雷达在放置于保险杠后方时仍然具有良好的工作性能。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种适用于车载毫米波雷达的保险杠，以对于毫米波实现低反射、高透射，解决传统保险杠对毫米波高衰减、高反射从而导致车载毫米波雷达探测性能下降甚至无法工作的问题。
本实用新型所述的一种适用于车载毫米波雷达的保险杠，其包括外板，所述外板包括依次叠置的塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层，其中，所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的介质波长与其各自的相对介电常数之间的关系均满足公式(1)：
其中，λ表示对应频率的真空波长，λdn表示所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的对应频率的介质波长，εrn表示所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的对应频率的相对介电常数，n＝1时表示为所述塑料基板，n＝2时表示为所述底漆层，n＝3时表示为所述面漆层，n＝4时表示为所述清漆层。
在上述的适用于车载毫米波雷达的保险杠中，所述塑料基板的厚度d1与其对应频率的介质波长λd1的关系满足公式(2)：
1.43λd1≤d1≤1.57λd1 (2)。
在上述的适用于车载毫米波雷达的保险杠中，所述底漆层的厚度d2与其对应频率的介质波长λd2的关系满足公式(3)：
2.57×10-3λd2≤d2≤5.13×10-3λd2 (3)。
在上述的适用于车载毫米波雷达的保险杠中，所述面漆层的厚度d3与其对应频率的介质波长λd3的关系满足公式(4)：
6.79×10-3λd3≤d3≤1.358×10-2λd3 (4)。
在上述的适用于车载毫米波雷达的保险杠中，所述清漆层的厚度d4与其对应频率的介质波长λd4的关系满足公式(5)：
6.32×10-3λd4≤d4≤1.264×10-2λd4 (5)。
由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型在传统保险杠碰撞、刚性、热形变、模态等力学、热学设计的基础上，引入电磁性能设计，即对保险杠的外板材料中的多层介质的材质、介电常数以及厚度的关系进行优化，最终得到一种高透射、低反射的保险杠。本实用新型的保险杠可以安装于车载毫米波雷达前端，不仅可以确保车辆整体外观的美观性，而且一方面可以增加车载毫米波雷达所发出电磁波的透射率，提升雷达的探测距离，另一方面可以减少保险杠对电磁波的反射，避免雷达因反射波过强而无法工作，提升雷达的工作性能。
附图说明
图1是本实用新型一种适用于车载毫米波雷达的保险杠的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。
如图1所示，本实用新型，即一种适用于车载毫米波雷达的保险杠，包括：防撞横梁和覆盖在其外部的外板，其中，外板包括依次叠置的塑料基板1、底漆层2、面漆层3以及清漆层4。
具体来说，塑料基板1、底漆层2、面漆层3以及清漆层4的介质波长与其各自的相对介电常数之间的关系均满足公式(1)：
其中，λ表示对应频率的真空波长，λdn表示塑料基板1、底漆层2、面漆层3以及清漆层4的对应频率的介质波长，εrn表示塑料基板1、底漆层2、面漆层3以及清漆层4的对应频率的相对介电常数，n＝1时表示为塑料基板1，n＝2时表示为底漆层2，n＝3时表示为面漆层3，n＝4时表示为清漆层4。
同时，塑料基板1的厚度d1与其对应频率的介质波长λd1的关系满足公式(2)：
1.43λd1≤d1≤1.57λd1 (2)。
底漆层2的厚度d2与其对应频率的介质波长λd2的关系满足公式(3)：
2.57×10-3λd2≤d2≤5.13×10-3λd2 (3)。
面漆层3的厚度d3与其对应频率的介质波长λd3的关系满足公式(4)：
6.79×10-3λd3≤d3≤1.358×10-2λd3 (4)。
清漆层4的厚度d4与其对应频率的介质波长λd4的关系满足公式(5)：
6.32×10-3λd4≤d4≤1.264×10-2λd4 (5)。
本实用新型的上述结构的设计原理如下：在多层介质所构成的保险杠中，雷达所发出的电磁波在保险杠各介质层内产生多次反射和透射。将塑料基板1、底漆层2、面漆层3和清漆层4的介电常数和厚度按照以上范围进行设置，则可以使得各层反射能量矢量反向叠加，使得反射能量相削，从而削弱反射能量，提升透射能量。实验表明，按照以上介电常数和厚度关系制造加工保险杠，可以在77GHz频段(带宽2.6％)获得一种高透射率、低反射率的保险杠。
综上所述，本实用新型的优点在于：
(1)根据原理分析和实测结果，本实用新型的经电磁性能优化设计后的保险杠可以将毫米波雷达应用频段，即77GHz频段(带宽2.6％)的轴向透射率提升到98％以上(实验结果如下表1所示)，从而提升了毫米波雷达系统的探测距离范围。
(2)根据原理分析和实测结果，本实用新型的经电磁性能优化设计后的保险杠可以将毫米波雷达应用频段，即77GHz频段(带宽2.6％)的轴向反射率下降到2％以内(实验结果如下表1所示)，从而避免了保险杠反射波过强导致的虚假目标和雷达系统饱和无法工作的问题。
表1某车型保险杠优化情况测试表
| 某车型保险杠 | 反射能量百分比 | 透射能量百分比 |
| 优化前 | 29.8％ | 70.2％ |
| 优化后 | 1.4％ | 98.6％ |
注：试验采用矢量网络分析仪测试77GHz时某车型保险杠反射系数。
以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (5)
1.一种适用于车载毫米波雷达的保险杠，其包括外板，其特征在于，所述外板包括依次叠置的塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层，其中，所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的介质波长与其各自的相对介电常数之间的关系均满足公式(1)：
其中，λ表示对应频率的真空波长，λdn表示所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的对应频率的介质波长，εrn表示所述塑料基板、底漆层、面漆层以及清漆层的对应频率的相对介电常数，n＝1时表示为所述塑料基板，n＝2时表示为所述底漆层，n＝3时表示为所述面漆层，n＝4时表示为所述清漆层。
2.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的保险杠，其特征在于，所述塑料基板的厚度d1与其对应频率的介质波长λd1的关系满足公式(2)：
1.43λd1≤d1≤1.57λd1 (2)。
3.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的保险杠，其特征在于，所述底漆层的厚度d2与其对应频率的介质波长λd2的关系满足公式(3)：
2.57×10-3λd2≤d2≤5.13×10-3λd2 (3)。
4.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的保险杠，其特征在于，所述面漆层的厚度d3与其对应频率的介质波长λd3的关系满足公式(4)：
6.79×10-3λd3≤d3≤1.358×10-2λd3 (4)。
5.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的保险杠，其特征在于，所述清漆层的厚度d4与其对应频率的介质波长λd4的关系满足公式(5)：
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|---|---|---|---|---|
| CN108016388A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-11 | 华域汽车系统股份有限公司 | 一种适用于车载毫米波雷达的保险杠 |
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2017
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