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DE102017218103B4 - Housing for a radar sensor and device for transmitting electrical energy by means of inductive coupling - Google Patents

Housing for a radar sensor and device for transmitting electrical energy by means of inductive coupling Download PDF

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DE102017218103B4
DE102017218103B4 DE102017218103.6A DE102017218103A DE102017218103B4 DE 102017218103 B4 DE102017218103 B4 DE 102017218103B4 DE 102017218103 A DE102017218103 A DE 102017218103A DE 102017218103 B4 DE102017218103 B4 DE 102017218103B4
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Friedbert Stuhlfelner
Thomas Breunig
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Abstract

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, wobei
- 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 und
- das Gehäuse eine im Wesentlichen kreissektorförmige Grundfläche (1) hat, bei der die Kreisradien (4a, 4b) einen rechten Winkel bilden und dessen an dem Kreisbogen (4c) befindliche Gehäusewand (6c) eine geringere Dämpfung aufweist als die an den Kreisradien (4a, 4b) befindlichen Gehäusewände (6a, 6b).

Figure DE102017218103B4_0000
Housing for a radar sensor (3, 7), the housing walls (6a, 6b, 6c) of which are made of material with damping properties for high-frequency electromagnetic waves and which have different wall thicknesses in at least two different spatial directions, wherein
- the housing walls are designed in such a way that the high-frequency electromagnetic waves are attenuated more strongly by the thicker walls than by the thinner walls and
- the housing has a substantially circular sector-shaped base area (1) in which the circular radii (4a, 4b) form a right angle and whose housing wall (6c) located on the circular arc (4c) has a lower damping than the housing walls (6a, 6b) located on the circular radii (4a, 4b).
Figure DE102017218103B4_0000

Description

In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Hochfrequenzsenderempfängerbauteile oder Radarsensoren eingesetzt, um beispielsweise eine Kommunikation für ein schlüsselloses Zugangssystem zu ermöglichen. Möglich ist auch deren Einsatz bei Abstandsmessgeräten, um beispielsweise den Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen konstant zu halten oder bei Einparkhilfevorrichtungen. 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 erkennen zu können.High-frequency transmitter-receiver components or radar sensors are increasingly being used in motor vehicles, for example to enable communication for a keyless entry system. They can also be used in distance measuring devices, for example to keep the distance to vehicles ahead constant or in parking assistance devices. Such radar sensors are also used to detect objects in an area to be monitored, for example a foot gesture to open the trunk lid, but also to monitor a gap in a coil arrangement for inductive energy transfer to charge batteries in order to be able to detect disturbing objects, especially living objects such as cats.

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.However, this requires the high-frequency radiation to be focused on the area that is actually to be monitored and, in particular, the detection sensitivity in neighboring areas must be greatly reduced in order to avoid unnecessary reactions that are initiated or triggered by the detection of such objects. For example, inductive charging at high power should be interrupted if a living being is in the gap between a transmitting floor plate and the receiving vehicle, but on the other hand it should not be switched off if this living being is just moving past nearby.

Eine richtungsabhängige Empfindlichkeit solcher HF- bzw. Radarsensoren 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.A direction-dependent sensitivity of such HF or radar sensors can be achieved, for example, by means of antenna groups or phase array antennas or by means of reflectors or directors or special antenna designs. Mixed forms of the above solutions are also conceivable. However, these solutions require cost-intensive designs of the antennas or sensors or the additional reflectors or directors.

Die DE 197 07 585 A1 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.The DE 197 07 585 A1 describes a housing for a radar sensor with radar-absorbing properties, which contains electrically conductive items whose dimensions are tailored to the frequency of the radar beams to be absorbed. The housing consists of a material that is plastic as a basic component and is reinforced or reinforced with glass fibers, optionally filled with minerals and contains steel fibers as an additional component in a mixture such that the specific conductivity of the housing maintains a predetermined value. This known housing is open on one side so that the high-frequency radiation is not attenuated in this direction and the directional characteristic is thus determined by this opening.

Hierdurch kann allerdings Schmutz in das Gehäuse eindringen und die Antenne oder weitere elektronische Bauteile in ihrer Funktion beeinträchtigen.However, this can allow dirt to enter the housing and impair the function of the antenna or other electronic components.

In einer Weiterbildung schlägt die DE 10 2015 222 058 A1 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.In further training, the EN 10 2015 222 058 A1 proposes to make the housing for a radar sensor completely closed, but to use two materials with different radar-absorbing properties in order to achieve a directional characteristic. However, the use of different materials requires more production effort.

Die US 2004/0227663 A1 offenbart ein Gehäuse für einen Radarsensor, dessen Gehäusewände aus Material mit für hochfrequente elektromagnetische Wellen dämpfenden Eigenschaften gebildet sind und die in zumindest zwei unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Wanddicken aufweisen. Allerdings 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 erfordert jedoch einen deutlich höheren Fertigungsaufwand.The US 2004/0227663 A1 discloses a housing for a radar sensor, the housing walls of which are made of material with damping properties for high-frequency electromagnetic waves and which have different wall thicknesses in at least two different spatial directions. However, the thinner walls are additionally coated with a material that absorbs electromagnetic waves, so that the high-frequency electromagnetic waves are dampened more by walls with a thin wall thickness than by walls with a thick wall thickness. However, this additional layer requires significantly more manufacturing effort.

WO 2016/136927 A1 zeigt eine Antennenvorrichtung mit einem Radom, der so ausgebildet ist, dass ein zentraler Abschnitt, der über einer Patch-Array-Antenne positioniert ist, in unterschiedlichen Formen in einer Außenwand und einer Innenwand ausgebildet ist. WO 2016/136927 A1 shows an antenna device with a radome configured such that a central portion positioned above a patch array antenna is formed in different shapes in an outer wall and an inner wall.

US 2015/0207217 A1 zeigt eine Radarvorrichtung mit einem Antennenteil, das Radarwellen sendet und empfängt und das durch ein Radom geschützt ist. US 2015/0207217 A1 shows a radar device with an antenna part that transmits and receives radar waves and is protected by a radome.

US 2016/0178740 A1 zeigt eine Vorrichtung Erkennen von Objekten in einem Erfassungsbereich in der Nähe eines drahtlosen Energieübertragungssystems. US 2016/0178740 A1 shows a device for detecting objects in a detection area near a wireless energy transmission system.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.It is therefore the object of the invention to avoid these disadvantages.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse für einen Radarsensor gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a housing for a radar sensor according to claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims.

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 unterschiedlichen 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. Das Gehäuse hat 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.Accordingly, in a housing for a radar sensor, the housing walls are made of material with damping properties for high-frequency electromagnetic waves, wherein in the manner according to the invention the housing walls are divided into at least two have different wall thicknesses in different spatial directions and the housing walls are designed in such a way that the high-frequency electromagnetic waves are more strongly attenuated by the walls with greater wall thickness than by the walls with lesser wall thickness. The housing has a base area essentially shaped like a sector of a circle, in which the circular radii form a right angle and whose housing wall located on the circular arc has a lower attenuation than the housing walls located on the circular radii.

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. Ferner kann durch eine im Gehäuse angeordnete Hochfrequenzantenne vor allem in einem Raumbereich abgestrahlt werden, der durch die beiden etwa rechtwinklig zueinander angeordneten Kreisradiengehäusewände begrenzt wird.This makes it particularly easy to produce a housing in one production step that has the desired directional characteristics, whereby the different wall thicknesses can merge seamlessly into one another. Furthermore, a high-frequency antenna arranged in the housing can radiate primarily in a spatial area that is delimited by the two circular radius housing walls arranged approximately at right angles to one another.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses können die Wanddicken auch mit unterschiedlichen Materialien gebildet sein, die unterschiedliche Dämpfungswerte für hochfrequente elektromagnetische Strahlung haben.In a further development of the housing according to the invention, the wall thicknesses can also be formed with different materials that have different attenuation values for high-frequency electromagnetic radiation.

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 Radarsensorgehäuse gemäß der Ansprüche 1 bis 3 angeordnet sind.An advantageous application of the housing according to the invention is provided by a device for transmitting electrical energy by means of inductive coupling and for detecting bodies in the coupling area by means of radar sensors, wherein the response sensitivity of the radar sensors for bodies outside the coupling area is significantly lower and in which at least two radar sensor housings according to claims 1 to 3 are arranged on the outer edge of the coupling area.

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.By having at least two radar sensors in housings according to the invention, the space between these radar sensor housings can be monitored well without disturbing objects outside this area negatively affecting the sensitivity of the radar sensor. A roughly square device is particularly advantageous, with a radar sensor according to the invention arranged at each of its four corners in a housing according to the invention.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radarsensorgehäuses im geöffneten Zustand,
  • 2 eine Schnittdarstellung, die einen Querschnitt von oben auf das Gehäuse zeigt und
  • 3 eine Schnittdarstellung, die einen Querschnitt von der Seite zeigt.
The invention will be explained in more detail below using an embodiment example with the aid of figures.
  • 1 a perspective view of an embodiment of a radar sensor housing according to the invention in the opened state,
  • 2 a sectional view showing a cross-section of the housing from above and
  • 3 a sectional view showing a cross-section from the side.

Das erfindungsgemäße Gehäuse für einen Radarsensor ist mit einer Bodenplatte 1 gebildet, in der gemäß 3 ein Sockel 2 ausgebildet ist, der eine Schräge aufweisen kann, um für die darauf zu montierende Hochfrequenzantenne 3 eine Abstrahlrichtung in einem Winkel zu einem Boden vorzugeben. Die Bodenplatte 1 hat, wie 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.The housing according to the invention for a radar sensor is formed with a base plate 1 in which according to 3 a base 2 is formed, which can have a slope in order to provide a radiation direction at an angle to a floor for the high-frequency antenna 3 to be mounted thereon. The base plate 1 has, as 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.

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 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.A high-frequency antenna 3 is arranged on the base 2, which in the example shown is a planar antenna. The housing also has a cup-shaped cover 5, the walls of which are formed in the manner according to the invention, as the 2 can be seen, have different thicknesses. For example, the walls 6a, 6b arranged on the circular radii 4a, 4b have a greater thickness than the wall 6c arranged on the circular arc 4c, so that the high-frequency radiation of the high-frequency antenna 3 is very strongly attenuated in the area outside the circular radii 4a, 4b, while it is only very weakly attenuated in the area outside the circular arc 4c.

Als Material für das Gehäuse können karbonisierte Kunststoffe und/oder Hartschäume verwendet werden. Wie aus dem Grundriss der Bodenplatte 1, die aus 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 elektromagnetischen Wellen erreicht wird, die, falls sie durch ein Objekt reflektiert werden, keine oder eine modifizierte Reaktion eines derartigen Radarsensors auslösen können.Carbonized plastics and/or rigid foams can be used as the material for the housing. As can be seen from the floor plan of the base plate 1, which is made of 2 As can be clearly seen, by arranging four such housings at the corners of an area to be monitored, the interior area can be covered particularly well by the radar beams, while the area outside a square defined by the circular radii 4a, 4b of the four housings is only reached by strongly attenuated electromagnetic waves which, if reflected by an object, cannot trigger any or a modified reaction of such a radar sensor.

Die Hochfrequenzantenne 3 ist auf einem Bauteil 7 angeordnet, das zusammen mit der Hochfrequenzantenne 3 einen Radarsensor bildet.The high-frequency antenna 3 is arranged on a component 7, which together with the high-frequency antenna 3 forms a radar sensor.

Bei anderen Spulensystemen z. B. Doppel D wäre auch ein zentraler Sensor auf der Bodenplatten-Mitte möglich.With other coil systems, e.g. Double D, a central sensor on the middle of the base plate would also be possible.

Claims (4)

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, wobei - 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 und - das Gehäuse eine im Wesentlichen kreissektorförmige Grundfläche (1) hat, bei der die Kreisradien (4a, 4b) einen rechten Winkel bilden und dessen an dem Kreisbogen (4c) befindliche Gehäusewand (6c) eine geringere Dämpfung aufweist als die an den Kreisradien (4a, 4b) befindlichen Gehäusewände (6a, 6b).Housing for a radar sensor (3, 7), the housing walls (6a, 6b, 6c) of which are made of material with high frequency electromagnetic waves damping properties and which have different wall thicknesses in at least two different spatial directions, wherein - the housing walls are designed such that the high-frequency electromagnetic waves are dampened more strongly by the walls with greater wall thickness than by the walls with lesser wall thickness and - the housing has a substantially circular sector-shaped base area (1) in which the circular radii (4a, 4b) form a right angle and whose housing wall (6c) located on the circular arc (4c) has a lower damping than the housing walls (6a, 6b) located on the circular radii (4a, 4b). Gehäuse nach Anspruch 1, das mit unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlich dämpfenden Eigenschaften für hochfrequente elektromagnetische Wellen gebildet ist.Housing according to Claim 1 , which is made of different materials with different damping properties for high-frequency electromagnetic waves. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, bei dem durch eine Oberflächenstruktur der verwendeten Materialien die Dämpfungseigenschaft der Gehäusewände (6a, 6b, 6c) zusätzlich variiert ist.Housing according to Claim 1 or 2 , in which the damping properties of the housing walls (6a, 6b, 6c) are additionally varied by a surface structure of the materials used. 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 3 angeordnet sind.Device for transmitting electrical energy by means of inductive coupling and for detecting bodies in the coupling area by means of radar sensors (3, 7), the response sensitivity of which for bodies outside the coupling area is significantly lower than for bodies within the coupling area, in which at least two radar sensor housings according to the Claims 1 until 3 are arranged.
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