自动驾驶普及提速，车载雷达关键材料之PBT材料详述

无论是2021年上市的东风风神逸轩MAX，还是2022年即将交付的威马M7，以及最近索尼在CES 2022 上全球首发的Vision-S轿车和刚刚上市的广汽埃安 AION LX PLUS，都搭载了不同规格的ADAS系统。

AION LX Plus配备了6个毫米波雷达、12个超声波雷达、8个自动驾驶高清摄像头、4个环视摄像头以及2个独立高精定位模块。（图片来自广汽埃安）

ADAS的渗透使用让更多用户了解它的功能，如主动紧急制动AEB、车道保持LKA、盲区辅助检测BSD等。启用ADAS功能的关键离不开各式各样的车载传感器——它们在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高驾驶安全性。

这些车载传感器通常包括毫米波雷达、超音波雷达、红外线雷达、激光雷达、影像传感器及车轮速传感器等。如威马M7据称是全球首搭3颗自主变焦高精激光雷达，东风风神逸轩 MAX 系统采用了采埃孚与东风汽车合作的中距雷达，索尼Vision-S轿车周身安装了近40个检测传感器等。

其中，车用雷达内部高频PCB天线、芯片的可靠性对于ADAS的正常使用来说至关重要。为保护这些内部电子设备不受风吹日晒雨淋，制造商们通常会给车载雷达加一层“金钟罩”。

这个“金钟罩”对材料的要求有点挑——除了保护雷达的“内部心脏”，它还需要低介电常数，能够让雷达发出的电波充分穿透且状态稳定。由于雷达体积越来越小，嵌入车标或散热格栅是常见的事情，这就要求“金钟罩”能耐热、耐化学并具有高设计自由度，易于加工。

这些要求听起来并不复杂，但要在同一种材料上实现就不简单了。金属材料难以担当这个重任。考虑到成本因素，部分制造商开始采用PBT制造雷达天线罩，为雷达安全使用加固护航。

如宝理塑料专用激光焊接品级DURANEX PBT 330LW，该材料具有高激光透过率、低翘曲性、耐水解等特性。

据宝理塑料中国技术中心技术部部长孙竑介绍，目前车辆中应用最普及的毫米波雷达，多采用激光焊接进行加工处理。激光焊接是一种快速高效的汽车焊接工艺，可加快生产速度。塑料部件的激光焊接具有许多优点，包括能够生产小型化和高度复杂的零件，消除粘合剂和紧固件等耗材。精确牢固的焊接可以保护敏感电子设备免受灰尘和湿气的影响。

宝理塑料在CHINAPLAS 2021上展示的毫米波雷达。

激光焊接对材料的平面平整度要求特别高，如对雷达的上盖和下方壳体进行焊接时，要求不能存在缝隙，这就要求材料具备较好的低翘曲性。摄像头支架多采用胶粘的方式安装在汽车的前后舱，同样也需要低翘曲性高平整度的材料。

此外，大部分传感器安装在保险杆上，难免会被雨水淋湿，为延长毫米波雷达的使用寿命，外壳材料还需具备耐水解性。

除了传感器，ADAS系统中的驱动器也是PBT材料应用的重要增长点。尤其是驱动器的电子刹车系统（Electrical Parking Braker，简称EPB）以及电动转向系统（Electronic Power Steering，简称EPS）。“我们特别关注驱动器中壳体和上盖。它们正从传统的超声波焊接转向激光焊接，同样需要低翘曲、耐水解的性能。”孙竑补充道。

值得注意的是，电动转向系统多安装在贴近路面的汽车底盘。冬天下雪时，路面经常会使用融雪剂。当汽车在路面上行驶时，含有氯化钠的雪水会溅泼到底盘PES传感器的外壳上。这容易腐蚀电动转向系统的金属部件，使其生锈并产生碱性物质。当传感器外壳处于碱性环境时，外壳的PBT材料容易水解。因此应用在底盘传感器外壳的PBT材料还需具备耐碱性。

目前，宝理已推出针对底盘传感器外壳应用的耐碱性532AR PBT牌号。该牌号在欧系车、日系车的底盘如EPS、加速度传感器、角速度传感器等均有所应用。

根据Precedence Research的市场研究报告，全球ADAS系统市场规模将从2019年的323亿美元，以11.7%的年复合增长率快速发展，到2027年有望实现1420亿美元。

尽管市场前景可期，但成本依然是ADAS普及应用的阻力之一。“只要雷达或是摄像头的成本不降下来，整个ADAS的成本也难以下调，将使ADAS的普及应用受限。”孙竑说。“这就要求材料供应商需要提供低成本、高质量的材料，提供结构和设计上的优化，尽可能将传感器壳体做小做薄，并满足结构和功能要求。”

在与车企合作的过程中，部分车企由于未能充分了解壳体材料性能，通常从安全角度出发，将传感器的壳体设计得比较厚。孙竑认为可以充分利用材料性能，借助CAE的拓扑优化，将传感器壳体结构减薄降本。

除了宝理塑料，沙特基础工业公司（SABIC）、东丽株式会社等企业也已推出了针对ADAS雷达外壳应用的PBT材料。

如SABIC LNP™ 热电偶™ WFC06I和WFC06IXP化合物为新款玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）牌号，具有非常低的损耗因数（Df）和介电常数（Dk），有助于支持高频雷达信号的传输。它们同样具有超低翘曲度，可方便设计师创造出新的、更薄的外壳，以改善信号传输。

另外一款LNP THERMOCOMP WFC06I复合物用于雷达前盖，其激光传输率超过60%。用户可以使用其宽激光窗口和低激光功率来潜在地提高产率。目前部分国内头部企业已经完成SABIC材料的评估和装车路测，并在国内主流汽车品牌中实现了量产。

东丽工业株式会社新研发的PBT树脂，在保持了PBT原有的尺寸稳定性和加工成型性的同时，在高频毫米波段，其介电损耗降低约40%。

据了解，东丽采用高分子聚合技术实现新型高分子结构，抑制高频范围内高分子运动，开发出了这款低介电损耗PBT树脂，介电损耗为0.006。

东丽表示，该产品将极大提升5G基站、自动驾驶的车载高速传输连接器、通信模块以及毫米波雷达等性能。目前已开始供样，在满足5G通信材料的需求的同时，推动其在以先进的驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶为代表的智能交通系统（ITS）领域的应用。

此外，杜邦公司、塞拉尼斯、普立万、巴斯夫、朗盛、三菱化学、LG化学、帝斯曼以及国内的长春化学、仪征化纤、康辉石化、蓝山屯河等化工企业也是PBT材料的主要供应商。

业内人士表示，车载雷达对PBT的材料性能要求较高，目前PBT在车载雷达方面的应用主要以国际化工企业供货为主。

在2021年末的广州车展上，长安汽车阿维塔、北汽极狐、广汽埃安、长城沙龙等品牌均有搭载激光雷达的车型亮相，单车搭载的激光雷达数量也超过以往。随着5G 的逐步落地，ADAS各功能渗透率正在加速提升。中国汽车工业协会此前测算，2020年中国ADAS主要功能市场规模达844亿元（人民币，下同），同比增长19.3%，到2025年市场规模有望达到2250亿元。

在ADAS系统中，一辆汽车大约搭载4-6个雷达，每个雷达PBT用量在50g左右。ADAS的放量增长，也将带来PBT材料的需求同步上涨，你准备好了吗？