WO2019072599A1 - Gehäuse für einen radarsensor und vorrichtung zur übertragung elektrischer energie mittels induktiver kopplung - Google Patents

Gehäuse für einen radarsensor und vorrichtung zur übertragung elektrischer energie mittels induktiver kopplung Download PDF

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Definitions

  • radio frequency transceiver components or radar sensors are increasingly being used to enable, for example, communication for a keyless entry system. It is also possible to use them in distance measuring devices, for example to keep the distance to vehicles in front constant or for parking assistance devices.
  • radar sensors are also used to detect objects in an area to be monitored, such as a foot gesture to open the trunk lid, but also to monitor a gap in a coil assembly for inductive energy transfer for charging batteries to disturbing objects in particular living he to know ⁇ objects like cats.
  • high power inductive charging should be discontinued if a living being is in the gap between a transmitting floor panel and the received vehicle, but on the other hand will not be shut off if that living being moves past only nearby.
  • a direction-dependent sensitivity of such RF or Ra ⁇ darsensoren can be achieved for example by antenna groups or phase array antennas or even medium reflectors or directors or special antenna designs. Also conceivable are mixed forms of the abovementioned solutions. However, these solutions require costly designs the antennas or sensors or the additional reflectors or directors.
  • the housing for a radar sensor with radar absorbing properties, which contains electrically conductive articles whose dimensions are matched to the frequency of the radar beams to be absorbed.
  • the housing consists of a material that is plastic as a basic component, and reinforced or reinforced by glass fibers, optionally filled with mineral and contains as an additive steel fibers in such a mixture that the specific
  • Conductivity of the housing adheres to a predetermined value.
  • This known housing is open to one side, so that in this direction, the high-frequency radiation undergoes no attenuation and thus the directional characteristic is determined by this opening.
  • DE 10 2015 222 058 AI proposes to form the housing completely closed for a radar sensor, but to use two different radar-absorbing properties materials in order to obtain a directional characteristic in this way.
  • the use of different materials requires a higher production cost.
  • the US 2004/0227663 Al discloses a housing for a Ra ⁇ darsensor whose housing walls are formed of material with divefre ⁇ quente electromagnetic waves attenuating properties and which have different wall thicknesses in at least two different spatial directions.
  • the thinner walls are additionally coated there with an electromagnetic wave absorbing material, so that the high-frequency electromagnetic waves are attenuated more by walls with a small wall thickness than by Walls with greater wall thickness.
  • this additional layer ⁇ he calls for a much higher production costs.
  • the housing walls have different wall thicknesses in at least two different spatial directions and the housing walls are configured in such a way that the high-frequency electromagnetic waves pass through in the case of a housing for a radar sensor
  • the walls with greater wall thickness are attenuated more than by the walls with a smaller wall thickness.
  • the wall thicknesses may also be formed with different materials having different attenuation values for high frequency elekt ⁇ romagnetician radiation.
  • the housing has a substantially circular sector-shaped base surface in which the circular radii form a right angle and the housing wall located on the circular arc has a lower attenuation than the housing walls located at the circular radii.
  • housing according to the invention is given by a device for transmitting electrical energy by means of inductive coupling and detection of bodies in the coupling region by means of radar sensors, wherein the responsiveness of the radar sensors for bodies outside the coupling region is substantially lower and at the outer edge of the coupling region at least two Radar sensor ⁇ housing are arranged according to claims 1 to 3.
  • the space located between these radar sensor housings can be well monitored without disturbing objects outside this range adversely affecting the sensitivity of the radar sensor.
  • an approximately square device at the four corners of each an inventive radar sensor is arranged in a housing according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment ⁇ example of a Radarsensorge ⁇ housing according to the invention in the open state
  • Figure 2 is a sectional view showing a cross section of the top of the housing
  • Figure 3 is a sectional view showing a cross section from the side.
  • the housing according to the invention for a radar sensor is formed with a bottom plate 1, in accordance with Figure 3, a base 2 is formed, which may have a slope to specify for the radiofrequency antenna 3 to be mounted thereon a Abstrahl ⁇ direction at an angle to a floor.
  • the bottom plate 1 has, as Figure 2 shows, an approximately circular sector-shaped Base plate, wherein the two circular radii 4a, 4b are arranged at an angle of approximately 90 ° to each other and the corners are rounded.
  • a high-frequency antenna 3 is arranged, which is formed in the example shown by a planar antenna.
  • the housing also has a cup-shaped cover 5, the walls of which have different thicknesses in accordance with the invention, as shown in FIG.
  • the walls 6a, 6b arranged at the circle radii 4a, 4b have a greater thickness than the wall 6c arranged at the circular arc 4c, so that the high-frequency radiation of the high-frequency antenna 3 in the region outside the circular radii 4a, 4b is very strongly damped, while they are in the Area outside the circular arc 4c is only very weakly damped.
  • the housing carbonized plastics and / or rigid foams can be used.
  • material for the housing carbonized plastics and / or rigid foams can be used.
  • the floor plan of the bottom plate 1 which is well apparent from Figure 2, by placing four such housing at the corners of a monitored area particularly well the inner area can be covered by the radar, while the area outside of the through Circular radii 4a, 4b of the four housing defined rectangle is achieved only by strongly damped electromagnetic waves, which, if they are reflected by an object, can cause no or a modified reaction of such a radar sensor.
  • the high-frequency antenna 3 is arranged on a component 7 which forms a radar sensor together with the high-frequency antenna 3.
  • Double D would also be a central sensor on the bottom plate center possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Radarsensor (3, 7), dessen Gehäusewände (6a, 6b, 6c) aus Material mit für hochfrequente elektromagnetische Wellen dämpfenden Eigenschaften gebildet sind und die in zumindest zwei unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Wanddicken aufweisen. Zumindest zwei solcher Radarsensorgehäuse können am Außenrand des Kopplungsbereichs einer Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung und zur Erkennung von Körpern im Kopplungsbereich mittels Radarsensoren (3, 7), deren Ansprechempfindlichkeit für Körper außerhalb des Kopplungsbereichs wesentlich geringer ist als für Körper innerhalb des Kopplungsbereichs, angeordnet sein.

Description

Beschreibung
Gehäuse für einen Radarsensor und Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung
In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Hochfrequenzsenderempfängerbauteile oder Radarsensoren eingesetzt, um beispielsweise eine Kommunikation für ein schlüsselloses Zugangssystem zu ermöglichen. Möglich ist auch deren Einsatz bei Abstands- messgeräten, um beispielsweise den Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen konstant zu halten oder bei Einparkhilfevorrich- tungen. Solche Radarsensoren werden aber auch eingesetzt, um Objekte in einem zu überwachenden Bereich zu erkennen, beispielsweise eine Fußgeste, um den Kofferraumdeckel zu öffnen, aber auch um einen Spalt in einer Spulenanordnung zur induktiven Energieübertragung zum Laden von Batterien zu überwachen, um störende Objekte insbesondere lebende Objekte wie Katzen er¬ kennen zu können. Hierfür ist es jedoch nötig, die hochfrequente Strahlung auf den Bereich zu fokussieren, der tatsächlich überwacht werden soll und insbesondere die Detektionsempfindlichkeit in benachbarten Bereichen stark zu reduzieren, um Reaktionen, die durch die Detektion solcher Objekten eingeleitet bzw. ausgelöst werden, nicht unnötig hervorzurufen. Zwar soll beispielsweise das induktive Laden mit hoher Leistung unterbrochen werden, wenn sich ein Lebewesen im Spalt zwischen einer sendenden Bodenplatte und dem empfangenen Fahrzeug befindet, andererseits jedoch nicht abgeschaltet werden, wenn sich dieses Lebewesen nur in der Nähe vorbei bewegt.
Eine richtungsabhängige Empfindlichkeit solcher HF- bzw. Ra¬ darsensoren kann beispielsweise durch Antennengruppen oder Phase-Array-Antennen oder aber auch mittel Reflektoren oder Direktoren oder spezieller Antennenbauformen erreicht werden. Denkbar sind auch Mischformen oben genannter Lösungen. Allerdings erfordern diese Lösungen kostenintensive Auslegungen der Antennen bzw. Sensoren oder der zusätzlichen Reflektoren bzw. Direktoren .
Die DE 197 07 585 AI beschreibt ein Gehäuse für einen Radarsensor mit radarabsorbierenden Eigenschaften, das elektrisch leitende Artikel enthält, deren Abmessungen auf die Frequenz der zu absorbierenden Radarstrahlen abgestimmt sind. Das Gehäuse besteht dort aus einem Material, das als Grundkomponente Kunststoff, und verstärkt oder verstärkt durch Glasfasern, wahlweise mineralisch gefüllt ist und als Zusatz Stahlfasern in einer derartigen Mischung enthält, dass die spezifische
Leitfähigkeit des Gehäuses einen vorgegebenen Wert einhält. Dieses bekannte Gehäuse ist nach einer Seite offen, so dass in dieser Richtung die hochfrequente Strahlung keine Dämpfung erfährt und durch diese Öffnung somit die Richtcharakteristik festgelegt ist.
Hierdurch kann allerdings Schmutz in das Gehäuse eindringen und die Antenne oder weitere elektronische Bauteile in ihrer Funktion beeinträchtigen.
In einer Weiterbildung schlägt die DE 10 2015 222 058 AI vor, das Gehäuse für einen Radarsensor komplett geschlossen auszubilden, jedoch zwei unterschiedliche radarabsorbierende Eigenschaften aufweisende Materialien zu verwenden, um auf diese Weise eine Richtcharakteristik zu erhalten. Die Verwendung unterschiedlicher Materialien erfordert jedoch einen höheren Fertigungsaufwand . Die US 2004/0227663 AI offenbart ein Gehäuse für einen Ra¬ darsensor, dessen Gehäusewände aus Material mit für hochfre¬ quente elektromagnetische Wellen dämpfenden Eigenschaften gebildet sind und die in zumindest zwei unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Wanddicken aufweisen. Aller- dings sind dort die dünneren Wände zusätzlich mit einem elektromagnetische Wellen absorbierenden Material beschichtet, so dass die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen durch Wände mit geringer Wanddicke stärker gedämpft werden als durch Wände mit größerer Wanddicke. Diese zusätzliche Schicht er¬ fordert jedoch einen deutlich höheren Fertigungsaufwand.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse für einen Radarsensor gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach sind bei einem Gehäuse für einen Radarsensor die Gehäusewände aus Material mit für hochfrequente elektromagnetische Wellen dämpfenden Eigenschaften gebildet, wobei in erfindungsgemäßer Weise die Gehäusewände in zumindest zwei unter- schiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Wanddicken aufweisen und die Gehäusewände derart ausgebildet sind, dass die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen durch die Wände mit größerer Wanddicke stärker gedämpft werden als durch die Wände mit geringerer Wanddicke.
Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, in einem Fertigungsschritt ein Gehäuse herzustellen, das die gewünschte Richtungscharakteristik hat, wobei die unterschiedlichen Wanddicken stufenlos ineinander übergehen können.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses können die Wanddicken auch mit unterschiedlichen Materialien gebildet sein, die unterschiedliche Dämpfungswerte für hochfrequente elekt¬ romagnetische Strahlung haben.
In einer Ausbildung der Erfindung hat das Gehäuse eine im Wesentlichen kreissektorförmige Grundfläche, bei der die Kreisradien einen rechten Winkel bilden und dessen an dem Kreisbogen befindliche Gehäusewand eine geringere Dämpfung aufweist als die an den Kreisradien befindlichen Gehäusewände.
Hierdurch kann durch eine im Gehäuse angeordnete Hochfre¬ quenzantenne vor allem in einem Raumbereich abgestrahlt werden, der durch die beiden etwa rechtwinklig zueinander angeordneten Kreisradiengehäusewände begrenzt wird.
Eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist durch eine Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung und zur Erkennung von Körpern im Kopplungsbereich mittels Radarsensoren gegeben, wobei die Ansprechempfindlichkeit der Radarsensoren für Körper außerhalb des Kopplungsbereichs wesentlich geringer ist und bei der am Außenrand des Kopplungsbereichs zumindest zwei Radarsensor¬ gehäuse gemäß der Ansprüche 1 bis 3 angeordnet sind.
Durch die zumindest zwei Radarsensoren in erfindungsgemäßen Gehäusen kann der sich zwischen diesen Radarsensorgehäusen befindliche Raum gut überwacht werden, ohne dass störende Objekte außerhalb dieses Bereichs die Empfindlichkeit des Radarsensors negativ beeinflussen. Besonders vorteilhaft ist eine etwa quadratische Vorrichtung an deren vier Ecken jeweils ein erfindungsgemäßer Radarsensor in einem erfindungsgemäßen Gehäuse angeordnet ist.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungs¬ beispiels eines erfindungsgemäßen Radarsensorge¬ häuses im geöffneten Zustand,
Figur 2 eine Schnittdarstellung, die einen Querschnitt von oben auf das Gehäuse zeigt und
Figur 3 eine Schnittdarstellung, die einen Querschnitt von der Seite zeigt.
Das erfindungsgemäße Gehäuse für einen Radarsensor ist mit einer Bodenplatte 1 gebildet, in der gemäß Figur 3 ein Sockel 2 ausgebildet ist, der eine Schräge aufweisen kann, um für die darauf zu montierende Hochfrequenzantenne 3 eine Abstrahl¬ richtung in einem Winkel zu einem Boden vorzugeben. Die Bodenplatte 1 hat, wie Figur 2 zeigt, eine etwa kreissektorförmige Grundplatte, wobei die beiden Kreisradien 4a, 4b in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind und die Ecken abgerundet sind . Auf dem Sockel 2 ist eine Hochfrequenzantenne 3 angeordnet, die im dargestellten Beispiel durch eine planare Antenne gebildet ist. Das Gehäuse weist außerdem einen becherförmigen Deckel 5 auf, dessen Wände in erfindungsgemäßer Weise, wie der Figur 2 zu entnehmen ist, unterschiedliche Dicken aufweisen. So haben die an den Kreisradien 4a, 4b angeordneten Wände 6a, 6b eine größere Dicke als die am Kreisbogen 4c angeordnete Wand 6c, so dass die hochfrequente Strahlung der Hochfrequenzantenne 3 im Bereich außerhalb der Kreisradien 4a, 4b sehr stark gedämpft ist, während sie im Bereich außerhalb des Kreisbogens 4c nur sehr schwach gedämpft ist.
Als Material für das Gehäuse können karbonisierte Kunststoffe und/oder Hartschäume verwendet werden. Wie aus dem Grundriss der Bodenplatte 1, die aus Figur 2 gut hervorgeht, zu erkennen ist, kann durch Anordnung von vier solcher Gehäuse an den Ecken eines zu überwachenden Bereiches besonders gut der Innenbereich durch die Radarstrahlen überdeckt werden, während der Bereich außerhalb eines durch die Kreisradien 4a, 4b der vier Gehäuse definierten Vierecks nur von stark gedämpften elektromagne- tischen Wellen erreicht wird, die, falls sie durch ein Objekt reflektiert werden, keine oder eine modifizierte Reaktion eines derartigen Radarsensors auslösen können.
Die Hochfrequenzantenne 3 ist auf einem Bauteil 7 angeordnet, das zusammen mit der Hochfrequenzantenne 3 einen Radarsensor bildet.
Bei anderen Spulensystemen z.B. Doppel D wäre auch ein zentraler Sensor auf der Bodenplatten-Mitte möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse für einen Radarsensor (3, 7), dessen Gehäusewände (6a, 6b, 6c) aus Material mit für hochfrequente elektromagnetische Wellen dämpfenden Eigenschaften gebildet sind und die in zumindest zwei unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Wanddicken aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gehäusewände derart ausgebildet sind, dass die hochfre- quenten elektromagnetischen Wellen durch die Wände mit größerer Wanddicke stärker gedämpft werden als durch die Wände mit geringerer Wanddicke.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, das mit unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlich dämpfenden Eigenschaften für hochfrequente elektromagnetische Wellen gebildet ist.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, bei dem durch eine Oberflächenstruktur der verwendeten Materialien die Dämpfungsei- genschaft der Gehäusewände (6a, 6b, 6c) zusätzlich variiert ist.
4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine im Wesentlichen Kreissektor-förmige Grundfläche (1) hat, bei der die Kreisradien (4a, 4b) einen rechten Winkel bilden und dessen an dem Kreisbogen (4c) befindliche Gehäusewand (6c) eine ge¬ ringere Dämpfung aufweist als die an den Kreisradien (4a, 4b) befindlichen Gehäusewände (6a, 6b).
5. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung und zur Erkennung von Körpern im Kopplungsbereich mittels Radarsensoren (3, 7), deren Ansprechempfindlichkeit für Körper außerhalb des Kopplungsbereichs wesentlich geringer ist als für Körper innerhalb des Kopplungsbereichs, bei der am Außenrand des Kopplungsbereichs zumindest zwei Radarsensorgehäuse gemäß der Ansprüche 1 bis 4 angeordnet sind.
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