Без USB-C в автомобила вече нищо не е възможно?

Защо не трябва да се отказвате от USB-C в автомобила си, какви предизвикателства възникват при интегрирането в автомобила и възможните решения

Цифровизацията е вече във всички сфери на живота ни, особенно  в автомобилната индустрия. Мобилните крайни устройства са неотменна част в автомобила. Присъстват  навсякъде във всекидневната  му употреба Не бихме могли вече  да се откажем от приложенията и данните, които използваме, макар и да  изискват  много енергия . Възможността да зареждаме  лаптопа или телефона си бързо в автомобила си – днес това е подразбиращо се. За да може да се гарантира тази мобилна гъвкавост, в автомобила са необходими все по-бързи системи за зареждане и прехвърляне на данни. Интерфейсът USB Type е новият стандарт за това.

Искате да интегрирате USB-C в автомобили? Научете всичко важно относно USB Type-C, за което трябва да внимавате при интегрирането в автомобилите, както и възможен набор от решения.

След A следва C – предимствата на USB-C в автомобила

Интерфейсите USB днес са задължителни в автомобила. USB е абревиатура за „Universal Serial Bus“ и позволява създаването на връзка между компютър и външни цифрови устройства. С помощта на подходящ кабел чрез тези USB интерфейси е възможно извикването на данни от мобилни устройства и в автомобила. В началото това бяха най-вече музикални файлове от MP3 плейъри, които се управляваха и се изпълняваха от музикалната уредба на автомобила. Полезен страничен ефект: Същевременно устройствата се зареждат. Днес връзката през USB служи също за възпроизвеждането на приложения и съдържания от смартфоните върху големите екрани на автомобилите (Apple CarPlay, Android Auto, MirrorLink).

USB Type-C е новият стандарт. Той предлага силно разширени възможности в сравнение със своя предшественик USB Type-A.

Силно разширени възможности благодарение на USB-C

Power Delivery
Едновременно с вече утвърдилите се функции за зареждане на Apple, USB 2.0 и USB 2.0 BC 1.2 новият стандарт Type-C позволява допълнителната функция за зареждане USB Power Delivery (PD) с до 100 W. Освен това този стандарт поддържа USB PD3.0 (PPS – Programmable Power Supply), познат като „fast charging“ (бързо зареждане), което се използва най-вече при новите поколения на мобилни устройства.

Нови протоколи за прехвърляне на данни през USB
Освен това USB Type-C се въползва силно от новите протоколи за прехвърляне на данни през USB. Като допълнение към актуалния вариант USB 2.0 Highspeed от 480 Mbit/s новият стандарт съдържа също протоколи като USB 3.2 Gen1 SuperSpeed със скорост на прехвърляне до 5 Gbit/s и USB 3.2 Gen2 SuperSpeed+ със скорост до 10 Gbit/s.

USB Alternate Modes
Поддържат се също USB Alternate Modes, които отчасти позволяват присъщото прехвърляне на видеосигнали като HDMI, Display Port, MHL или дори Thunderbolt през адаптери и кабели USB Type-C.
За прехвърлянето трябва в мобилното устройство да се интегрира своеобразна функция Desktop Mode, която позволява свързването на външни периферни устройства, като монитор, мишка или клавиатура, с устройството и то да се използва подобно на компютър. Най-вече в системите за забавление на задната седалка (Rear Seat Entertainment) това предоставя множество нови възможности за приложение, като например създаването на мобилно работно място или използването на вграден дисплей за оптимално кино преживяване.

Предимствата с един поглед

Предизвикателства при интегриране в автомобила

Интегрирането на модули USB Type-C в автомобила е свързано с някои предизвикателства. Поради повишената мощност на зареждане от до 100 W при използване на стандартни зареждащи модули електрониката за зареждане загрява силно вътрешността на корпуса. За противодействане на това загряване би могъл да се увеличи обемът на модула. Това допълнително конструктивно пространство обаче не е налично в арматурното табло и затова винаги възникват горещи спорове между разработчиците и производителите.

Набор от решения

Изместеният порт за потребителя би бил идеалното решение. В този контекст изместен означава, че зареждащата електроника е преместена от модула в централен контролен блок и действителният порт за потребителя (USB Type-C) се свързва чрез разработен специално за целта кабел. По този начин необходимото конструктивно пространство в арматурното табло може да се намали драстично и топлината да се отвежда на друго място.

Въпреки това дължината да отсечката за прехвърляне е ограничена, тъй като по дължината на проводника възниква известен спад на напрежението, който зависи от големината на тока и напречното сечение на жилата на проводника. Като следствие USB сигналът намалява постепенно и вероятно не отговаря на стандарта в порта за потребителя.

Затова: „Надалеч от евтини кабели“

Стандартните потребителски кабели за адаптери са проектирани за дължини от максимум 1 метър поради малките напречни сечения и простата конструкция на проводника.

За по-дълги отсечки на прехвърляне са необходими разработени специално за целта проводници със съответните напречни сечения на жилата на проводника за големи токове и високи скорости на прехвърляне. Подобни проводници са необходими както за вътрешното окабеляване – от източника до порта за потребителя, така и за външното окабеляване – от порта за потребителя до потребителското устройство, тъй като кабелните отсечки съставляват цялата връзка.

За целта USB.org посочва максимален спад на напрежението от 250 mV за цялата връзка на прехвърляне (начало до край), за да се гарантира безпроблемно функциониране на прехвърлянето на сигнала. Само така може да се спази описания в спецификациите за USB интегритет на сигнала.

Ако това не може да бъде сигурно гарантирано, бързо се стига до неизправности в предаването на данни или до псевдофункция на зареждане, при която устройството показва, че се зарежда, но не се предоставя необходимият ток за правилно зареждане.

С оптимизирана по тази начин система би било възможно реализирането на вградени в автомобила окабелявания на по-дълги отсечки, като напр. свързване от точка до точка между контролни устройства или изместени портове за потребители за зареждане и прехвърляне на данни.

Заключение и препоръка

За да отговарят на новите стандарти, зарядните токове на мобилните устройства в бъдеще ще се повишават все повече. Целите са постигане на захранване с 5 A или до 20 V, скорост на прехвърляне на данни от над 1 Gbit/s и други форми на сигнала, като Alternate Modes, при все по-малко конструктивно пространство.

В момента почти няма портова система, която да обединява двете функционалности в един проводник.

Интелигентното комбиниране на утвърдилия се потребителски съединител с подходяща за автомобили конструкция на корпуса води до съединителна система USB-C, която е идеалното решение за бъдещите поколения автомобили.

Високите изисквания на автомобилната индустрия и все по-високите скорости на прехвърляне на данни обикновено не са „евтини решения“. Това е основата на девиза: Не спестявай от качеството и по-добре инвестирай няколко цента в създаването на нова система. Само така може да се гарантира постоянно безпроблемно функционираща отсечка за прехвърляне на данни.