Matériaux spécialisés améliorent la fiabilité et l'efficacité des ADAS

Fournir une sécurité complète pour les passagers, occupants et piétons exige que les constructeurs et fournisseurs affinent continuellement la performance et la fiabilité des technologies d'assistance à la conduite. À mesure que les véhicules accumulent plus de fonctions de sécurité et d'électronique embarquée, les ingénieurs doivent rechercher des matériaux plus légers et une plus grande flexibilité de conception. Les polymères spécialisés de Sabic offrent des options de remplacement de métal légères, des coûts système plus bas et une liberté de conception accrue — surtout pour les ADAS basés sur radar.

Les unités radar sont une pierre angulaire de la suite de capteurs ADAS, sous-tendant des fonctions comme le régulateur de vitesse adaptatif (ACC), le freinage d'urgence autonome (AEB) et l'alerte de collision frontale (FCW). Ces capteurs nécessitent des matériaux qui fournissent un blindage efficace contre les interférences électromagnétiques (EMI), éliminent la diaphonie et les interférences radiofréquences (RFI), absorbent les réflexions radar et conduisent la chaleur loin des composants critiques.

Dans une interview avec EE Times, Martin Sas, scientifique principal de Sabic pour l'activité Specialties, a expliqué comment les matériaux de Sabic boostent la performance ADAS : « Nos composés délivrent un blindage EMI pour les circuits, suppriment les RFI, atténuent les réflexions radar, offrent une excellente conductivité thermique pour la dissipation de chaleur, et vantent une résistance mécanique et chimique supérieure. »

Systèmes d'assistance à la conduite avancés

La sécurité automobile de nouvelle génération repose sur des antennes, des RFIC efficaces et des circuits compacts à faibles pertes. Les matériaux qui composent ces composants sont donc critiques pour atteindre la performance souhaitée. La fabrication correcte de ces circuits exige des matériaux de substrat de haute qualité.

L'unité Specialties de Sabic se concentre sur deux familles principales de capteurs radar : des unités compactes, basse consommation pour la détection courte à moyenne portée, et des unités haute performance qui délivrent des données précises, haute résolution sur des distances moyennes à longues.

Sas note que chaque type de capteur a des besoins matériels distincts. Pour les radômes, Sabic offre des composés de polybutylène téréphtalate (PBT) renforcés fibre de verre, des résines polyetherimide (PEI) et des panneaux sandwich mousse qui combinent faible perte diélectrique, gauchissement minimal, résistance haute température et capacité de soudage laser.

« Les absorbeurs radiofréquences comme notre série LNP STAT-KON aident à conditionner les signaux émis et reçus, atténuant les fausses détections causées par les réflexions. Les matériaux de gestion thermique LNP KONDUIT forment des dissipateurs thermiques moulés par injection qui préviennent la surchauffe, tandis que les composés LNP FARADEX fournissent un blindage EMI inhérent pour les boîtiers radar », a ajouté Sas. « Ces matériaux servent aussi de substrats pour les antennes radar, supportant le structurage laser direct (LDS) et le plaquage électro- ou chimique sélectif. »

Le radar automobile opère dans deux bandes de fréquence : 24 GHz pour les fonctions courte et moyenne portée, et 77 GHz (76-81 GHz) pour la détection longue portée. La bande 24 GHz deviendra contrainte en bande passante d'ici 2022, mais restera disponible pour certaines applications.

L'importance de la sélection des matériaux

La performance radar repose sur des matériaux qui exhibent la bonne constante diélectrique, facteur de dissipation, perte d'insertion et stabilité électrique-thermique-mécanique, ainsi qu'une homogénéité de substrat uniforme.

« Lors du choix des matériaux, considérez le placement du capteur, la visibilité, l'exposition environnementale, les extrêmes de température et le niveau de distorsion de signal acceptable. Ces facteurs dictent les exigences pour les radômes et absorbeurs RF », a expliqué Sas.

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Figure 1. Solutions pour Applications Système Capteur Radar. (Source : SABIC)

Un défi clé est d'atteindre une résolution plus élevée avec des architectures d'antennes multiple-entrées, multiple-sorties (MIMO) — le radar d'imagerie. Sabic souligne que tandis que le radar d'imagerie rivalisera avec le LiDAR en résolution, il évite de nombreux défauts optiques et exigera des propriétés matérielles encore plus strictes.

« Les radômes à ultra-faible diélectrique — dont la permittivité relative approche celle de l'air — offrent des gains de performance significatifs. Les solutions potentielles incluent les composés LNP Thermocomp de Sabic, les copolymères LNP, Noryl et les résines Ultem, sélectionnés selon les exigences diélectriques et thermiques spécifiques », a dit Sas.

« Pour le conditionnement et l'absorption RF, nous étendons notre portefeuille LNP Stat-Kon : composés à base de PBT pour intégration avec radômes PBT, variantes à base de PEI pour traitement haute température, et options à base de PC pour performance durable et équilibrée. Une large sélection de matériaux absorbants radar laisse les fabricants adapter les capteurs à la taille, l'emplacement et la fonction du véhicule. »

L'augmentation de la puissance de traitement pour les unités longue portée, haute résolution amplifiera les demandes de gestion thermique et nécessitera une protection EMI robuste. Les capteurs courte portée deviendront aussi intégrés de manière transparente dans d'autres composants du véhicule.

Sas a souligné le rôle évolutif des unités de contrôle électronique (ECU). Les véhicules modernes hébergent plus de deux douzaines d'ECU distribués, répartis entre architectures décentralisées et centralisées. « Les tendances futures pointent vers des contrôleurs de domaine consolidés — particulièrement pour les stacks ADAS — selon McKinsey. Nos thermoplastiques spécialisés offrent des alternatives attrayantes aux boîtiers de capteurs traditionnels en métal et verre, grâce à des propriétés ajustables qui répondent aux besoins client et application. »

Les décisions de conception pour les antennes et autres dispositifs électroniques seront guidées par les exigences de performance, le placement d'antenne et les besoins de couverture. Les solutions basées radar, couplées aux algorithmes d'intelligence artificielle, permettent aux conducteurs de prendre des décisions plus sûres sur la route.

>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site sœur, EE Times.