[发明专利]包括多层体和LIDAR传感器的装置

说明书

本发明涉及一种将LiDAR传感器件用于驾驶员辅助系统的车辆。在此，使用由基于聚碳酸酯的热塑性材料制成的组合物用于形成传感器用以对抗环境的覆盖体的基材层。该覆盖体具有特定的面漆层以实现好的耐磨性和耐候性。

本发明涉及一种传感器系统，其包括发射波长在800 nm至1600 nm范围的激光的LiDAR传感器以及完全或部分包围LiDAR传感器且包含多层体的覆盖体。布置在LiDAR传感器前面的多层体包括由热塑性组合物制成的基材层和至少一个面漆层。本发明还涉及包括这种传感器系统的车辆，以及特定面漆作为多层LiDAR传感器覆盖体的涂覆层的用途。

驾驶员辅助系统，如紧急制动辅助系统、车道偏离警示系统、交通标志识别系统、自适应速度控制系统和距离控制器是已知的并在当今车辆中使用。为了执行所提到的功能，使用通常依靠雷达传感器、LiDAR传感器、超声传感器和相机传感器的环境检测传感器。LiDAR传感器对于高度自动化驾驶和自动驾驶尤其重要，因为它们能够提供从近到远范围的车辆周围环境的高分辨率三维图像。本发明中描述的基材材料特别适用于LiDAR传感器。

LiDAR（光探测和测距的英文（Light detection and ranging）简称）或LaDAR（激光探测和测距）是与雷达相关的光学距离和速度测量方法。它使用红外激光束代替雷达的无线电波或微波。存在极为不同类型的LiDAR系统，它们主要通过水平检测范围（例如70°至360°）、激光类型（例如连续波扫描激光或静态脉冲激光）和传感器技术（例如机械旋转镜或半导体电子器件）区分。本发明还涵盖在技术上与LiDAR相关的使用自带红外光源的红外相机。

对于用于车辆领域而言，基于热塑性材料的部件与传统材料例如玻璃相比提供许多优点。这包括例如提高的防裂性和/或重量节省，这在汽车的情况下允许道路交通事故时更高的乘客安全和更低的燃料消耗。最后，含热塑性聚合物的材料由于可更容易成型而允许大得多的设计自由度。

由于热塑性材料通常对红外（IR）辐射可透，它们原则上应适用于这种传感器系统。然而，令人惊讶地，如在本发明中所发现的，用于汽车外部区域的大多数常规热塑性塑料不适用于这种传感器。例如可以发现，在许多热塑性塑料的情况下小于1 mm的低壁厚度就已足以显著降低LiDAR传感器的信号强度，以致它们不适合这类系统。这包括例如聚烯烃、聚酰胺、ABS、PC/ABS共混物和常用于汽车外部区域的其他热塑性材料。

除了基材材料本身之外，还有其他因素会导致LiDAR传感器信号衰减。这包括例如由不同材料制成的其他部件，以及保护层和/或漆层。由热塑性材料制成的覆盖体应当用于隐藏LiDAR传感器，并且还保护易损的传感器电子器件。然而，必须保护覆盖体本身不受风化和环境的影响，并且防止其外表面磨损。这例如可以考虑相应的漆层。这样的保护层原则上是已知的，并且例如用于前照灯覆盖体。然而，已经发现，不是适合于热塑性系统的任意漆层和保护层都适合于涂覆用于包括LiDAR传感器的传感器系统的覆盖体。

必须确保传感器系统的功能性；风化和损耗影响不得对传感器的功能性产生不利影响。例如，漆层中的磨损、刮擦或甚至腐蚀可能会导致LiDAR传感器信号的衰减。现有技术中没有关于由于一般性使用磨损或布置在热塑性材料上的风化漆层而对LiDAR传感器产生影响的任何教导。

现有技术描述了原则上表现出电磁波可透性的各种热塑性体系。

CN 105400189 A描述了基于聚氨酯-聚酯体系的激光束可透性不透明基材材料。详述了适用于这些基于聚氨酯-聚酯的体系和原则上对于激光束可透的特殊着色剂组合。这种组合物特别适用于激光焊接。没有描述基于聚碳酸酯的基材材料。同样没有描述适合传感器的基材材料。

WO 2016/037865 A1描述了具有玻璃样外观的汽车外部部件。在此没有描述适用于LiDAR系统的基材材料。

WO 2008/12775 A1描述了用于汽车应用的雷达传感器。但是，这些传感器在20–25GHz的范围内工作并且无法得出关于适用于在红外区的激光辅助系统的基材材料的结论。