Sin el USB-C en el vehículo, ¿Nada funciona?

Por qué no debe prescindir del USB-C en su vehículo, retos asociados a la integración en el vehículo y posibles soluciones

La transformación digital está en plena expansión en todos los ámbitos de la vida, incluida la industria automotriz. Los dispositivos móviles nos acompañan diariamente y ya no es posible imaginar los vehículos actuales sin ellos. Como resultado, nos permiten llevar la oficina y la sala de estar a todas partes. A su vez, no queremos prescindir de las aplicaciones que consumen mucha energía y datos. Cargar rápidamente una laptop o un celular en el vehículo es algo normal hoy en día. Para poder garantizar esta flexibilidad móvil, se necesitan sistemas de carga y transmisión de datos cada vez más rápidos en el vehículo. Las interfaces USB Type-C son el nuevo estándar.

¿Desea integrar el USB-C en el vehículo? Descubra todo lo que necesita saber sobre el USB Type-C, lo que debe de considerar a la hora de integrarlo en el vehículo y un enfoque de solución posible.

Después de la A viene la C: las ventajas del USB-C en el vehículo

Las interfaces USB son imprescindibles en los vehículos actuales. USB significa «Universal Serial Bus» y permite crear una conexión entre una computadora y dispositivos digitales externos. A través de estas interfaces USB, también es posible acceder desde el vehículo a datos de terminales móviles mediante un cable adecuado. En su inicio, estos datos eran principalmente archivos de música en reproductores MP3, que también podían gestionarse y reproducirse a través del equipo de sonido del vehículo. Efecto secundario positivo: los equipos se cargan al mismo tiempo. Hoy en día, la conexión USB suele utilizarse también para mostrar apps y contenidos de los smartphones en las pantallas de gran tamaño de los vehículos (Apple CarPlay, Android Auto, MirrorLink).

USB Type-C es el nuevo estándar. Este ofrece una gama más amplia de posibilidades en comparación con su predecesor USB Type-A.

Amplia gama de posibilidades gracias al USB-C

Entrega de energía (Power Delivery)
Además de las funciones de carga establecidas por Apple, USB 2.0 y USB 2.0 BC 1.2, el nuevo estándar Type-C permite adicionalmente la función de carga USB Power Delivery (PD) con hasta 100 vatios. Además, este estándar es compatible con el USB PD 3.0 (PPS – Programmable Power Supply), conocido como «fast charging» (carga rápida) utilizado especialmente en las nuevas generaciones de terminales móviles.

Nuevos protocolos de transferencia de datos USB
El USB Type-C también se beneficia enormemente de los nuevos protocolos de transferencia de datos USB. Además de la variante más habitual de alta velocidad USB 2.0 Highspeed de 480 Mbit/s, el nuevo estándar también incluye protocolos como el USB 3.2 Gen1 SuperSpeed con una velocidad de transferencia de hasta 5 Gbit/s y el USB 3.2 Gen2 SuperSpeed+ con una velocidad de transferencia de hasta 10 Gbit/s.

Modos alternativos USB
Los modos alternativos USB también son compatibles, permiten la transmisión parcialmente nativa de señales de vídeo como HDMI, Display Port, MHL o incluso Thunderbolt a través de adaptadores y cables USB Type-C.
Para la transmisión, por ejemplo, se debe integrar en el software del equipo móvil una especie de función de modo escritorio que permita conectar al equipo periféricos externos como un monitor, mouse o teclado, de esta forma, manejarlo de manera similar a un PC. Especialmente en el ámbito del entretenimiento en los asientos traseros, esto ofrece numerosas posibilidades de aplicación nuevas, como la configuración de un puesto de trabajo móvil o el uso de una pantalla integrada para una experiencia similar al cine.

Las ventajas de un vistazo

Desafíos durante la integración en el vehículo

La integración de los módulos USB Type-C en el vehículo viene acompañada de algunos desafíos. Debido a la mayor potencia de carga de hasta 100 vatios, la electrónica de carga genera mucho calor dentro de su carcasa cuando se utilizan módulos de carga estándar. Para contrarrestar esta generación de calor, se podría aumentar el volumen del módulo. Sin embargo, este espacio de montaje adicional no suele estar disponible en el tablero, por lo tanto, esta cuestión genera siempre acaloradas disputas entre los diferentes departamentos de desarrollo de los OEM.

Enfoque de solución

Una interfaz de cliente remota sería la solución ideal. En este contexto, remota significa que los componentes electrónicos de carga se trasladan desde el módulo a una unidad de control central y la interfaz de cliente real (toma USB Type-C) se conecta a través de un cable desarrollado para este fin. Esto permitiría reducir drásticamente el espacio de instalación necesario en el tablero y disipar el calor residual en otra ubicación.

Sin embargo, la longitud del tramo de transmisión es limitada, ya que se produce una cierta caída de tensión a lo largo del cable que depende del nivel de corriente y de la sección transversal del cable trenzado. A consecuencia de ello, la señal USB se debilita cada vez más, hasta el punto en que deje de ser conforme a la norma en la interfaz del cliente.

Por tanto: «Cuidado con los cables baratos»

En la mayoría de los casos, los cables adaptadores para el consumidor estándar están diseñados para longitudes de hasta 1 metro como máximo, debido a su pequeña sección transversal y a la sencilla estructura de los cables.

Las distancias de transmisión más largas requieren cables especialmente desarrollados con secciones transversales de cable trenzado adecuadas para altas corrientes de carga y altas velocidades de datos. Estos cables son necesarios tanto para el cableado interno (desde la fuente hasta la interfaz del cliente) como para el cableado externo (desde la interfaz del cliente hasta el equipo consumidor), ya que ambos tramos de cable conforman el enlace completo.

En este caso, USB.org especifica una caída de tensión máxima de 250 mV para todo el enlace de transmisión (desde la fuente hasta el receptor) para garantizar el correcto funcionamiento de la transmisión de señal. Solo de esta forma se puede mantener la integridad de la señal descrita en las especificaciones de USB.

En el momento en que no se puede garantizar de forma fiable dicha integridad, se producen rápidamente fallos en la comunicación de datos o una función de pseudocarga, en la que se muestra un proceso de carga en el dispositivo, pero ya no se suministra la corriente de carga necesaria para la carga de acuerdo con la norma.

Con este sistema optimizado, también sería posible realizar el cableado interno del vehículo a distancias más largas, como una conexión punto a punto entre los equipos de control o las interfaces de cliente remotas para las funciones relacionadas con los datos y la carga.

Conclusión y recomendación

Para cumplir los últimos estándares, las corrientes de carga de los dispositivos móviles seguirán aumentando en el futuro. Los objetivos actuales son el suministro de corriente con 5 A o hasta 20 V, las velocidades de transmisión de datos muy por encima de 1 Gbit/s y otras formas de señal, como los Alternate Modes, todo ello con un espacio de montaje cada vez menor.

En la actualidad, es difícil encontrar un sistema de conexión que combine ambas funcionalidades en un solo cable.

La combinación inteligente de un conector para consumidores con un diseño de carcasa adecuado para autos da como resultado un sistema de conector USB-C que es una solución ideal para las próximas generaciones de vehículos.

Las altas exigencias de la industria automotriz y las crecientes velocidades de transmisión de datos no suelen permitir «soluciones baratas».  De ahí el lema también en este caso: no ahorrar en el lado de la calidad, es preferible invertir más en el diseño de un nuevo sistema. Solo así es posible garantizar un enlace de datos que funcione permanente y sin fallas.