CN115959070A - 改善雷达波传输行为的装置、车辆的外部包覆部件和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于改善雷达波(λ)传输行为的装置(32)，包括：壁区段，在第一位置第一表面和第二表面相对于彼此以第一壁厚距离定位，在第二位置第一表面和第二表面相对于彼此以第二壁厚距离定位，第一壁厚距离(dw1)和第二壁厚间距(dw2)彼此相差第一差值(Δ1)；以及安装在壁区段的第一表面上的均衡体，在第一位置第一本体表面和第二表面相对于彼此以第一行进距离定位，在第二位置第一本体表面和第二表面相对于彼此以第二行进距离定位，第一行进距离(de1)和第二行进距离(de2)彼此相差第二差值(Δ2)，第二差值(Δ2)小于第一差值(Δ1)。本公开还涉及车辆的外部包覆部件和包含该外部包覆部件的车辆。

Description

改善雷达波传输行为的装置、车辆的外部包覆部件和车辆

技术领域

本公开涉及一种用于改善雷达波传输行为的装置，并涉及一种包括这种装置的车辆的外部包覆部件。此外，本公开涉及一种包含这种外部包覆部件的车辆。

背景技术

为了增强操作安全性，现代车辆配备有许多辅助车辆驾驶员的辅助***。许多辅助***基于对车辆周围环境的监测并与相应的传感器进行交互。基于在车辆周围环境中所识别的情况，辅助***可以采取行动。这种行动可以是产生信号，例如以光学或声学形式的信号，以吸引驾驶员注意特定情况。这种情况可以是在周围环境中识别出物体，如果不采取任何抵抗措施，所述物体可能与车辆发生碰撞。另一种行动可以是辅助***启动制动操纵和/或干预转向以进行回避操纵。对车辆周围环境的监测是自动驾驶中的一个关键问题。

为了监测周围环境，传感器可以包括发射至周围环境的电磁波源。如果在周围环境中存在物体，则由相应的接收器反射并检测电磁波。因此，可以特征化车辆周围环境中的情况。某个物体反射电磁波的程度主要取决于制成物体的材料。其他因素是物体的大小和有效反射面。因此，车辆配备有使用不同波长和频率范围电磁波的传感器。一种重要的电磁波是雷达波。相应的雷达传感器包括用于产生和发射雷达波的雷达源以及用于接收反射的雷达波的接收器。

由于设计原因，传感器通常位于外部包覆部件的后面，从而从外部不可见或几乎不可见。因此，由相应的源发射的电磁波必须穿过或穿透车辆的外部包覆部件以到达车辆外部。在许多情况下，外部包覆部件由塑料、特别是可以在一定程度上抑制电磁波的热塑性塑料制成。抑制的波越多，传感器可以监测车辆周围环境的检测范围越小。抑制电磁波的程度取决于若干因素，其中一些因素是外部包覆部件的壁厚和行进距离。其他因素是制成外部包覆部件的材料以及施加于外部包覆部件上并且特别是施加到成品表面的油漆或涂层的特性。

在DE 100 53 517 A1、DE 198 19 709 A1、DE 10 2018 211 786 A1、DE 102 59246 A1、WO 2006/042725 A1和WO 2007/045452 A2中公开了减小电磁波衰减的方式。

在几乎所有情况下，由塑料制成的外部包覆部件是通过注射成型制造的。大多数外部包覆部件通常由形成壁区段的基体形成。壁区段包括第一表面和第二表面。在下文中，第二表面是从外部可见的表面。第一表面以一距离彼此定位，该距离通常称为壁厚。

为了确保注射在模具中的液体塑料可以到达距离基体的注射点相当远的区域，壁厚随着与注射点的距离增加而减小。如上所述，雷达波在穿透外部包覆部件时的衰减取决于壁厚。雷达传感器在形状近似等同于锥体的区域内发射雷达波。由于壁厚的变化，雷达波在锥体内的衰减不同，这导致给定雷达传感器主要在检测范围和分辨率精度方面的性能较差。

发明内容

本公开的一个实施例的一个任务是提供一种用于改善雷达波传输行为的装置，通过该装置可以消除或至少减少上述缺陷，并改善雷达传感器的性能。

该任务通过权利要求1、10和14中所规定的特征来解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。

根据本公开的实施例，一种用于改善雷达波传输行为的装置包括：

-壁区段，其具有第一表面和第二表面，其中

在第一位置，第一表面和第二表面相对于彼此以第一壁厚距离定位，并且

在第二位置，第一表面和第二表面相对于彼此以第二壁厚距离定位，

第一壁厚距离和第二壁厚距离彼此相差第一差值，以及

-均衡体，其安装在壁区段的第一表面上，所述均衡体

具有第一本体表面和第二本体表面，以及

经由第二本体表面安装在壁区段的第一表面上，

-由雷达传感器在紧固到安装区段时发射的雷达波

射在第一本体表面上，

进入均衡体并随后进入壁区段，以及

经由第二表面离开壁区段，

-在第一位置，第一本体表面和第二表面相对于彼此以第一行进距离定位，

-在第二位置，第一本体表面和第二表面相对于彼此以第二行进距离定位，

-第一行进距离和第二行进距离彼此相差第二差值，

-均衡体被设计并安装至壁区段，使得第二差值小于第一差值。

通常，在第一位置和第二位置之间，壁厚距离不会超过第一壁厚距离或低于第二壁厚距离。

由雷达传感器发射的雷达波射在第一本体表面上，穿透均衡体和壁区段，并经由第二表面进入例如车辆的周围环境。通过均衡体，与第一差值相比，第二差值减小。因此，优化了雷达波穿过均衡体和壁区段的行进距离，并因此优化了上述的雷达波在锥体内的衰减，这导致雷达传感器的性能得到改善。

另一实施例的特征可以在于，第二差值为零。在这种情况下，雷达波穿透均衡体和壁区段的行进距离被广泛优化，从而导致雷达传感器的高性能。

在替代实施例中，第一本体表面至少在一些区段中是平面的。如前所述，车辆的包覆部件通常是明显弯曲的，从而也会导致雷达波衰减的变化。已发现，当第一本体表面为平面时，雷达波的传输和反射行为得到改善。

根据另一个实施例，均衡体通过胶合、焊接或模塑而紧固至壁区段。这些将均衡体紧固至壁区段的方式可以快速执行并且可以自动化。

根据另一个实施例，壁区段由第一塑料制成，均衡体由第二塑料制成，第一塑料和第二塑料是相同的塑料或彼此不同。在选择制成均衡体的塑料时没有值得注意的限制。第一塑料可以考虑其对雷达波的衰减效应来选择。然而，从制造角度来看，可以有利的是，第一塑料与第二塑料相同，这促进通过焊接的紧固工艺。

根据另一实施例，第一行进距离和第二行进距离被选择为使得雷达波的衰减达到或接近最小值。值得一提的是，雷达波穿过给定体的衰减程度并不随雷达波穿过其的行进距离而线性增加。衰减程度在行进距离以外大致遵循正弦曲线。因此，均衡体的形状可以选择为使得增加行进距离从而降低衰减程度。因此，可以改善雷达传感器的性能。

在另一个实施例中，所述装置包括用于安装雷达传感器的安装区段，安装区段紧固至均衡体或壁区段。安装雷达传感器需要安装区段。在本实施例中，装置的制造商也可以将其与安装区段一起提供，并且也可以在装置完成后不久并且在装置紧固至车辆之前将雷达传感器紧固至安装区段。制造过程保持简单。

另一个实施例的特征可以在于，安装区段与均衡体制成为一件式的或者安装区段与壁区段制成为一件式的。根据本实施例的装置可以注射成型，使得可以以快速且成本有效的方式制造大量装置。无需将安装区段和均衡体或将安装区段和壁区段相互连接，这一方面节省了制造步骤，另一方面确保安装区段和均衡体彼此精确定位。

根据另一个实施例，安装区段可以包括吸收层，或者可以包括吸收材料，其中，当雷达波射在安装区段上时吸收层或吸收材料吸收雷达波。根据开度角和安装区段的位置，可能无法避免一些雷达波射在安装区段上。安装区段的表面可以反射可到达雷达检测器的雷达波，而不会被车辆周围环境中的物体反射。此外，可以在第一表面上反射一些雷达波。与射在安装区段上的雷达波相结合，可以产生多次反射，这引起可导致误解的干扰信号。在本实施例中，射在安装区段上的雷达波被吸收，由此避免干扰信号。提高了对车辆周围环境中的物体的检测质量。

本公开的另一个实施例致力于一种车辆的外部包覆部件，包括

-基体，以及

-根据前述实施例之一的装置，壁区段形成基体的一部分。

关于本装置所讨论的技术效果和优点同样适用于外部包覆部件。简而言之，在锥体形区域内，射在基体上并穿透外部包覆部件的雷达波的传输行为得到改善，从而使安装至安装区段的雷达传感器的性能更好。

装置可以例如通过焊接或粘贴而紧固至包覆部件的基体。然而，也可以将装置集成到包覆部件中，从而可以省略紧固步骤。

另一实施例的特征可以在于，壁区段和基体由相同的第一塑料形成。尽管基体和壁区段可以由不同的塑料制成，但基体和壁区段使用相同的第一塑料可以是有益的。然后可以将它们制成为一件式的。此外，如果它们被制作为单独的部件，则它们可以通过焊接相互紧固。

如前所述，装置可以通过注射成型制成。这同样适用于包覆部件的基体。然而，基体不必由与安装区段和壁区段相同的塑料制成。基体可能必须满足与安装区段和壁区段需要满足的要求不同的要求。第一塑料和第二塑料可以选择为使得可以满足每个要求。

在另一实施例中，第二表面可以是包覆部件的外表面的一部分。在本实施例中，装置可以被实现为挡板、保险杠托板、格栅等，使得装置的第二表面从外部可见。特别是，当包覆部件被实现为保险杠时，后者通常包括多个挡板或格栅。在本实施例中，装置还实现挡板、格栅等的任务，从而保持部件的数量较低。

根据另一个实施例，雷达传感器可以紧固至安装区段。在本实施例中，可以检测车辆周围环境中的物体并产生相应的信号。这些信号可用于辅助驾驶员和/或自动驾驶。

另一个实施例致力于一种车辆，其包括根据先前实施例之一的外部包覆部件或根据先前实施例之一的装置。关于本发明的外部包覆部件所讨论的技术效果和优点同样适用于车辆。简而言之，在锥体形区域内优化了射在基体上并穿透外部包覆部件的雷达波的传输行为，从而使安装到安装区段的雷达传感器的性能更好。

附图说明

参考附图详细描述了本公开，其中

图1是根据现有技术的车辆的外部包覆部件的壁区段的原理性剖视图，

图2是包括均衡体的车辆的外部包覆部件的第一实施例的壁区段的原理性剖视图，

图3显示了图2所示的外部包覆部件的第一实施例，其中雷达传感器发射穿透均衡体和壁区段的雷达波，

图4显示了外部包覆部件的第二实施例，其中安装区段连接至均衡体，

图5显示了外部包覆部件的第三实施例，其中，与第二实施例一样，安装区段连接至均衡体，

图6显示了包括至少一个根据图2至5所示的实施例之一的装置的外部包覆部件，以及

图7显示了包括本公开的多个外部包覆部件的车辆的原理性俯视图。

具体实施方式

在图1中，借由原理性草图显示了壁区段10、特别是根据现有技术的车辆14的外部包覆部件12。壁区段10可以是外部包覆部件12的基体16的一部分(见图6)。壁区段10包括第一表面18和第二表面20。第一表面18面向车辆14的内部，而第二表面20朝向车辆14的周围环境。

在第一位置22，第一表面18和第二表面20相对于彼此以第一壁厚距离dw1定位。在第二位置24，第一表面18和第二表面20相对于彼此以第二壁厚距离dw2定位。换言之，壁区段10在第一位置22处具有第一壁厚并且在第二位置24处具有第二壁厚。第一壁厚距离dw1和第二壁厚度距离dw2彼此相差第一差值Δ1，这意味着第一壁厚和第二墙厚不相等。如从图1可以看出，第一壁厚距离dw1大于第二壁厚距离dw2。从图1的左侧到右侧，壁区段10的壁厚连续减小。在第一位置22和第二位置24之间，壁厚距离不会超过第一壁厚距离dw1或低于第二壁厚距离dw2。

第一差值Δ1也可以用以下等式表示：

Δ1＝|dw1-dw2|

雷达传感器26产生雷达波λ，该雷达波发射在具有给定开度角θ的锥体形区域30内。由雷达传感器26发射的雷达波λ首先射在第一表面18上，穿透壁区段10，然后经由第二表面20进入周围环境。雷达传感器26安装在图1中未显示的安装区段28上(见图4)。安装区段28可以由车辆14的底盘(未显示)形成。

当雷达波λ穿透壁区段10时，由壁区段10的材料衰减雷达波。此外，车辆14的外部包覆部件12通常是弯曲的，这也是图1所示的壁区段10中的情况，尽管相应的曲率并不特别明显。由于曲率，每个雷达波λ以不同的入射角射到第一表面18。变化的壁厚和曲率都会对穿过外部包覆部件12的雷达波λ的传输行为产生负面影响，从而导致雷达传感器26的性能较差。

图2显示了本发明的用于改善由雷达传感器26发射的雷达波λ的传输行为的装置32₁的第一实施例。装置32₁的壁区段10与图1所示的装置等同。均衡体34紧固至壁区段10。均衡体34包括第一本体表面36和第二本体表面38。第一本体表面36面向雷达传感器26，而第二本体表面38与壁区段10的第一表面18接触。均衡体34可例如通过胶合、焊接或模塑而紧固至壁区段10。然而，其他紧固方式也是可以想象的。

在第一位置22，第一本体表面36和第二表面20相对于彼此以第一行进距离de1定位。在第二位置24，第一本体表面36和第二表面20相对于彼此以第二行进距离de2定位。第一行进距离de1和第二行进距离de2也可以被视为壁区段10和均衡体34的相应壁厚的总和。第一行进距离de1和第二行进距离de2彼此相差第二差值Δ2。

第二差值Δ2也可以用以下等式表示：

A2＝|de1-de2|

均衡体34被设计为使得第二差值Δ2小于第一差值Δ1。由雷达传感器26发射的雷达波λ首先射在第一本体表面36上，穿透均衡体34并且随后穿透壁区段10，然后所述雷达波经由第二表面20进入特别是车辆14的周围环境。由于第二差值Δ2小于第一差值Δ1，雷达波λ穿过均衡体34和壁区段10的行进距离与仅穿透壁区段10的雷达波的行进距离(如图1所示)相差显著较小的程度。借由均衡体34，雷达波λ的传输行为以及因此雷达传感器26的性能得到改善。

如前所述，雷达波λ的衰减程度大致遵循作为行进距离(在这种情况下特别是第一行进距离de1和第二行进距离de2)的函数的正弦曲线。均衡体34可以设计为不仅最小化第二差值Δ2，而且还增加第一行进距离de1和第二行进距离de2，使得雷达波λ的衰减等于或接近正弦曲线的最小值。由于正弦曲线在最小(或最大)区域的斜率很小，因此在一定程度上，行进距离的差异对雷达波λ的衰减具有较小的影响。在这种情况下，可能由制造误差引起的第一壁厚dw1和第二壁厚dw2的变化以及均衡体34的尺寸的变化可以是可接受的。

在图3中，所示的装置32₁具有分别安装在第一安装区段28₁和第二安装区段28₂上的第一雷达传感器26₁和第二雷达传感器26₂。第一雷达传感器26₁和第一安装区段28₁以及第二雷达传感器26₂以非常简化的方式示出。第一雷达传感器26₁和第一安装区段28₁用实线表示，而第二雷达传感器26₂和第二安装区段28₂用虚线表示。使用哪一个雷达传感器26可以取决于车辆14的配置。第一雷达传感器26₁可用于车辆14的低成本配置，而第二雷达传感器26₂可用于适合自动驾驶的配置。

第一雷达传感器26₁和第二雷达传感器26₂在尺寸上不同。第一安装区段28₁和第二安装区段28₂不仅在尺寸上不同，而且在其相对于装置32₁的位置上也不同。因此，第一雷达传感器26₁和第二雷达传感器26₂发射雷达波λ所经由的区域的位置相对于装置32₁不同。无论这些差异如何，只要由第一雷达传感器26₁和第二雷达传感器26₂发射的雷达波λ射到均衡体34，装置32₁就会产生改善的传输行为。因此，装置32₁对所述差异相当不敏感并且因此可通用地适用。

这种不敏感性不仅在所述的两个雷达传感器26₁、26₂的情况下有益，而且在仅一个雷达传感器26的情况下也有益。无需以高精度将雷达传感器26紧固至安装区段28，这促进并加速紧固。此外，雷达传感器26相对于装置32₁的位置可以在车辆的操作中改变。位置的变化对传输行为以及因此对雷达传感器26的性能没有显著影响。

图4显示了本发明的装置32₂的第二实施例。安装雷达传感器26的安装区段28紧固至均衡体34。壁区段10和均衡体34可以与装置32₁的第一实施例相同地构造。壁区段10由第一塑料40制成，均衡体34由第二塑料42制成。第一塑料40可以不同于第二塑料42。然而，可以有利的是，第一塑料40和第二塑料42相同，特别是均衡体34通过焊接紧固至壁区段10。

安装区段28可以由与均衡体34相同的第一塑料40制成，这也促进将安装区段28紧固至均衡体34，如上所述。然而，也可以将安装区段28紧固至壁区段10。在这种情况下，可以有益的是，使用与壁区段10相同的第二塑料42制造安装区段28。但是，也可以为安装区段28、均衡体34和壁区段10使用三种不同的塑料。

图5显示了本发明的装置32₃的第三实施例。在这种情况下，安装区段28和均衡体34制成为一件式的。此外，第一表面18是平面的，第二差值Δ2为零。

从图5可以看出，射在第一本体表面36上的雷达波λ的至少一部分被反射。反射的雷达波λ用λ_x表示。反射的雷达波λ_x射在安装区段28上，从安装区段28返回到第一本体表面36，并从第一表面18射到雷达传感器26。反射的雷达波λ_x可以在雷达传感器26中引起干扰信号。为了避免这种干扰信号，安装区段28包括雷达波λ_x射在其上的吸收层44(见图5的安装区段28的左侧)。射在吸收层44上的雷达波λ_x被吸收。虚线所示的雷达波λ_x被抵消，因此无法产生干扰信号。

值得一提的是，在图5中，所示的雷达波λ_x仅用于解释干扰信号的产生。在装置32₃的操作中，预期有多个反射的雷达波λ_x。

代替吸收层44，也可以使用添加到制成安装区段28的塑料中的吸收材料46(见图5的安装区段28的右侧)。射在包含吸收材料46的安装区段28上的雷达波λ_x不被反射以避免干扰信号(未显示)。结果与使用吸收层44的情况相同。

图6显示了车辆14的外部包覆部件12，在这种情况下是前保险杠48。前保险杠48包括两个由阴影区域表示的挡板50。每个挡板50可以由根据第一或第二实施例(图6中未示出)的装置32₁、32₂形成。在这种情况下，装置32₁、32₂的第二表面20形成包覆部件12的外表面52的一部分。

给定车辆制造商的品牌徽标54位于前保险杠48的上部中心。品牌徽标54可由根据上述实施例之一的装置32₁-32₃形成。这同样可适用于集成到前保险杠48中的格栅56。

例如根据第三实施例的多个装置32₃可以在任何期望的位置处紧固至前保险杠48。

应注意的是，前保险杠48不必包括挡板50。装置32₁至32₃也可以安装在被涂层的保险杠蒙皮上。

图7显示了车辆14的俯视图，该车辆配备有多个外部包覆部件12，一个或多个根据上述实施例之一的装置32可以紧固至所述多个外部包覆部件。如图6所示，第一外部包覆部件12₁实现为前保险杠48。此外，两个第二外部包覆部件12₂实现为B柱58的包覆件。第三外部包覆部件12₃实现为后保险杠60。如果物***于锥体形区域30内，则装置32的雷达传感器26可以观察车辆14的周围环境中的物体62。

附图标记列表

10       壁区段

12       包覆部件

12₁-12₃   包覆部件

14       车辆

16       基体

18       第一表面

20       第二表面

22       第一位置

24       第二位置

26       雷达传感器

26₁、26₂  雷达传感器

28       安装区段

28₁、28₂  安装区段

30       锥体形区域

32       装置

32₁-32₃  装置

34       均衡体

36       第一本体表面

38       第二本体表面

40       第一塑料

42       第二塑料

44       吸收层

46       吸收材料

48       前保险杠

50       挡板

52       外表面

54       品牌徽标

56       格栅

58       B柱

60       后保险杠

62       物体

dw1      第一壁厚距离

dw2      第二壁厚距离

de1      第一行进距离

de2      第二行进距离

Δ1      第一差值

Δ2      第二差值

λ        雷达波

λ_x       反射的雷达波

θ        开度角

Claims (14)

1.一种用于改善雷达波(λ)传输行为的装置(32)，包括：

-壁区段(10)，其具有第一表面(18)和第二表面(20)，其中，

在第一位置(22)，第一表面(18)和第二表面(20)相对于彼此以第一壁厚距离(dw1)定位，并且

在第二位置(24)，第一表面(18)和第二表面(20)相对于彼此以第二壁厚距离(dw2)定位，

第一壁厚距离(dw1)和第二壁厚间距(dw2)彼此相差第一差值(Δ1)，以及

-均衡体(34)，其安装在壁区段(10)的第一表面(18)上，均衡体(34)

具有第一本体表面(36)和第二本体表面(38)，并且

经由第二本体表面(38)安装在壁区段(10)的第一表面(18)上，

-雷达波(λ)，其由雷达传感器(26)在紧固至安装区段(28)时发射，所述雷达波

射在第一本体表面(36)上，

进入均衡体(34)并随后进入壁区段(10)，并且

经由第二表面(20)离开壁区段(10)，

-在第一位置(22)，第一本体表面(36)和第二表面(20)相对于彼此以第一行进距离(de1)定位，

-在第二位置(24)，第一本体表面(36)和第二表面(20)相对于彼此以第二行进距离(de2)定位，

-第一行进距离(de1)和第二行进距离(de2)彼此相差第二差值(Δ2)，

-均衡体(34)被设计并安装至壁区段(10)，使得第二差值(Δ2)小于第一差值(Δ1)。

2.根据权利要求1所述的装置(32)，其特征在于，第二差值(Δ2)为零。

3.根据权利要求1或2之一所述的装置(32)，其特征在于，第一本体表面(36)至少在一些区段中是平面的。

4.根据前述权利要求之一的装置(32)，其特征在于，均衡体(34)通过胶合、焊接或模塑而紧固至壁区段(10)。

5.根据前述权利要求之一所述的装置(32)，其特征在于，壁区段(10)由第一塑料(40)制成，均衡体(34)由第二塑料(42)制成，第一塑料(40)和第二塑料(42)是相同的塑料或彼此不同。

6.根据前述权利要求之一所述的装置(32)，其特征在于，第一行进距离(de1)和第二行进距离(de2)被选择为使得雷达波(λ)的衰减达到或接近最小值。

7.根据前述权利要求之一所述的装置(32)，其特征在于，该装置(32)包括用于安装雷达传感器(26)的安装区段(28)，安装区段(28)紧固至均衡体(34)或壁区段(10)。

8.根据权利要求7所述的装置(32)，其特征在于，

-安装区段(28)和均衡体(34)制成为一件式的，或者

-安装区段(28)和壁区段(10)制成为一件式的。

9.根据前述权利要求之一所述的装置(32)，其特征在于，安装区段(28)包括吸收层(44)或吸收材料(46)，其中，当雷达波(λ)射在安装区段(28)上时，吸收层(44)或吸收材料(46)吸收雷达波(λ)。

10.一种车辆(14)的外部包覆部件(12)，包括：

-基体(16)，以及

-根据前述权利要求之一所述的装置(32)，壁区段(10)构成基体(16)的一部分。

11.根据权利要求10所述的外部包覆部件(12)，其特征在于，壁区段(10)和基体(16)由相同的第一塑料(40)形成。

12.根据权利要求10或11之一所述的外部包覆部件(12)，其特征在于，第二表面(20)是外部包覆部件(12)的外表面(52)的一部分。

13.根据权利要求9至11之一所述的外部包覆部件(12)，其特征在于，雷达传感器(26)紧固至安装区段(28)。

14.一种车辆(14)，包括根据权利要求10至13之一所述的外部包覆部件(12)或根据权利要求1至9之一所述的装置(32)。

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