高效的数据传输是未来车载网络的先决条件，多功能解决方案应有助于实现这种效率。哪些插拔连接器系统能够通过同一物理层传输能量与数据？哪些芯片组已经推出或正在开发中？以下内容将为您一一解答这些问题……
当前系统的能量和数据传输
目前在实现车辆内高频数据传输的同时，有三种方法给执行器和传感器供电。
在Power over Coax（同轴电缆供电）时，数据信号和正极供电电压（例如+12V）通过同轴电缆的内导体传输。而外层编织网则作为地线（0V）和屏蔽层。这种方法的缺点是内导体的电流承载能力较低（约100～200 mA），以及同时用作返回导体的外导体的屏蔽负载能力降低。
在Power over Dataline（通过数据线供电）时，数据和电源电压通过双绞线的数据线传输。其中一根导线用作正极（例如+12 V），而另一根则用作地线（0 V）。对于屏蔽导线（STP，Shielded Twisted Pair，屏蔽双绞线），外导体可视为纯屏蔽层，因为所有电流流动仅限于内导体。在这种情况下，电流承载能力也同样受限，因为内导体横截面较小（典型值为0.13至0.14 mm²）。
Mini Koax + MQS
在某些情况下，数据线与供电线是分开的。插拔连接器上除了配备同轴或双绞线接口外，还可额外安装用于连接供电电压的所谓MQS触点。例如带有2个MQS触点的4芯迷你同轴（Mini-Coax）插拔连接器就是这种设计的实例。这种解决方案的优点是，数据信号无需使用昂贵的滤波器与电源电压进行合并，然后再在另一端分离。此外，还可以传输更高的电流。然而由于不同的导线横截面需要不同的压接工具，所以集束组装工作量明显增加，这意味着在生产中需要付出相当大的额外努力。同时对不同导线的检查和验证工作量也大幅增加，存储不同类型导线的空间需求也随之上升。
每种方法都有其优缺点。Power over Coax和Power over Dataline提供了同时传输数据和电力的紧凑且成本效益高的解决方案，而分开铺设数据线和供电线则需要更多投入，却能提供更高的电流承载能力和灵活性。选择哪种方法很大程度上取决于特定应用的具体要求和框架条件。
哪些芯片组能够高效地传输数据和电力？
汽车电子领域有多种旨在高效传输数据和电力的专用芯片组。这些芯片组支持诸如Power over Coax（PoC）、Power over Dataline（PoDL）以及基于USB的解决方案等技术。
同轴电缆供电（Power over Coax，PoC）
这类芯片组配备有串行器，例如用于摄像系统中，以便通过单根同轴电缆同时传输数据和电力。支持千兆位和几千兆位范围内的数据传输速率。
数据电缆供电（Power over Data Line，PoDL）
这些芯片组专为通过汽车以太网电缆传输数据和电力而设计，采用了绞合数据电缆（UTP、STP）。因此它们具备较高的电流传输能力，这使得PoDL芯片组非常适合用于联网的车辆部件。
基于USB的解决方案
一款USB 3.2集线器控制器，支持高达5 Gbit/s（USB 3.2 Gen1）和10 Gbit/s（USB 3.2 Gen2）的数据传输速率，并能同时为USB设备供应高达100W（20V/5A）的电力，它非常适合车载信息娱乐系统及其他数据密集型应用。
这些先进的芯片组提供了通过不同类型的电缆（例如C-KLIC）在车辆中同时高效传输数据和电力所需的技术。选择哪个芯片组取决于具体的要求和应用领域，但这些解决方案的可行性为现代车载网络设计开辟了新的可能性。
作为通用传输解决方案的C-KLIC
C-KLIC是MD ELEKTRONIK推出的一款多功能插拔连接器系统，其技术基础是针对汽车应用定制的USB-C接口，而且结合了多种可能性和优势。C-KLIC开辟了全新的技术路径。USB-C是一种通用接口，不仅支持从USB 2.0（480 Mbit/s）到USB 3.2 Gen2（10 Gbit/s），还兼容多种替代协议。PCIe、HDMI和DisplayPort无疑是其中最著名的代表。然而C-KLIC提供的不仅仅是对USB协议的支持。得益于汽车级的锁定系统和所有常见编码，在插入时不会扭转，接口的所有24个引脚都可以充分利用。借助四个自由可用的差分MultiGiG-Highspeed数据对（每对传输速率高达10 Gbit/s），结合High-Speed数据线（传输速率480 Mbit/s）以及20 V（最大 100 W）时高达5 A的供电线，也可以毫无问题地实现许多替代的高速应用。
C-KLIC导线（防水版）
C-KLIC PCB插拔连接器（防水版）
可以考虑的应用包括多车道以太网或各种客户定制的专有协议，其中连接的设备需要额外供电。可能性几乎无穷无尽：
简化布线：
C-KLIC可以将多种数据线和电力线集成到单个插拔系统中，从而降低布线的复杂性。
减轻重量与节省空间：
通过减少所需电缆和插拔连接器的数量，C-KLIC能够有效减轻车辆总重，这对电动汽车尤为有利。C-Klic的能力同时也减少了控制单元所需的空间。
减少测试：
由于需要测试的单个部件较少，因此减少了测试工作量，从而节省了时间和成本。
降低成本：
通过在一个插接系统中集成多项功能，可以降低材料和生产成本。此外，整车组装过程中所需的插接操作更少。这简化了安装过程，节省了时间和金钱。
减少错误源：
更少的连接和插接操作意味着潜在错误源的减少，从而提高了系统的可靠性。
不仅是一个插头、一根导线的USB，而是有6种功能
C-KLIC整合了以前需要多达6条单独线路的功能。
这种“多合一”全面扩展版（4路MultiGiG数据、2路High-Speed数据及供电），例如需要当前成熟的技术：
➜ 4路MultiGiG数据（10 Gbit/s），例如：H-MTD或GEMnet*1
➜ 2路High-Speed数据（480 Mbit/s），例如： HSD *2
➜ 控制信号+供电，例如：HSD+MQS触点*2
C-KLIC多功能汽车插接系统
所描述的特性给车辆中的数据线应用带来了巨大的优势：
➜ 仅需插接和铺设一条线路，而非多达6条不同的线路
- 节省铺设板和安装过程中的时间
- 节省成本（材料和时间）
- 减轻重量
- 最大限度地减少错误源
➜ 大幅减少控制单元上的空间（约60％，1个PCB插头，而不是最多6个）
➜ 可自由使用专有接口的现有数据线和供电线。
用户接口应用案例：减少废热排放，降低空间需求
在关注C-KLIC在供电领域的特性时，这种接口的诸多优势便显露无疑。在下面的仪表板USB-C接口应用案例中，使用了所谓的Power Delivery技术，可提供100 W（5A @ 20V）的最大充电功率。同时还可以支持高达480 Mbit/s（USB2.0）的数据传输速率。专门开发的电缆在整个电缆长度上实现了非常低的电压降（Ground Drop，接地压降）（80 mV/m）。
由于这种布局，所以可以将导致高功率损耗（热量）的充电电子设备从客户接口移至附近的控制单元。
控制单元因此通常具有出色的温度管理和良好的散热性能。
这又带来了两个主要优势：
➜ 减少仪表板中用户接口的空间需求（节省高达60％）
➜ 用户接口没有分散式充电电子设备产生的热量
C-KLIC用户接口（左）/USB-C充电模块（右）
多功能且高效：用一条线路传输能量和数据
MD ELEKTRONIK凭借C-KLIC，在汽车技术领域树立了新标杆。该技术对USB进行了深思熟虑的改进，并通过利用全部24个引脚，充分发挥其潜力。高数据传输速率、供电及多功能应用结合在一个坚固耐用的插接系统中，为汽车行业实施现代车载网络提供了显著的优势。C-KLIC可替代多达6条独立线路，从而节省材料、空间、花费；最重要的是，大幅降低成本。
关于Christoph Zauner
Christoph Zauner是迈恩德的技术产品管理经理。他的重点是C-KLIC产品、汽车PCB插拔连接器和电子元件这些领域。他在电子开发方面的多年专业经验使他在这个工作领域脱颖而出。这份工作最吸引他的地方是：“从一开始就能够参与设计新产品是一种特殊的特权。与客户的密切联系，在国际团队中的共同工作以及由此产生的跨文化体验使这些任务特别有趣。”
*1 H-MTD和HSD是Rosenberger公司的产品
*2 GEMNet是TE公司的产品