Vitamin C fürs Laden Übergang auf USB-C ermöglicht Power Delivery

Schnelle Ladezeiten über eine USB-Schnittstelle sind jetzt auch im Fahrzeug möglich mit Einführung des USB-C-Anschlusses.
Schnelle Ladezeiten über eine USB-Schnittstelle sind jetzt auch im Fahrzeug möglich mit Einführung des USB-C-Anschlusses.

Elektronische Geräte im Fahrzeug schnell laden zu können, sollte eigentlich eine Selbstverständlichkeit sein. Das erfolgt in der Regel über eine USB-Schnittstelle. Jedoch ist die Automobilbranche nicht so agil wie die Consumer-Industrie. Doch nun wird auch hier der USB-C-Anschluss eingeführt.


Als die Automobilindustrie das Konzept des Infotainments einführte, brachte das erhebliche Veränderungen bei den Herstellern mit sich, weil eine engere Verbindung zwischen fahrbezogenen und nicht-fahrbezogenen Systemen erforderlich war. Infotainment hat eine neue Schnittstelle zum Fahrer geschaffen, und ihr Einfluss auf die Art und Weise, wie mit der Technologie umgegangen wird, ist fast so bedeutend wie die Einführung des Mobiltelefons.

Dabei wurden das bisherige Standardprofil und die über den Nutzer aktualisierbaren Audiosysteme (die größtenteils eigenständig waren) durch Hersteller-seitig eingebaute Systeme ersetzt, die weitaus mehr bieten. Diese haben sich rasch weiterentwickelt und beinhalten nun Navigationssysteme, während schrittweise immer mehr Fahrzeugsysteme integriert werden, beispielsweise die Klimatisierung. Sicherheitsfunktionen, die zum Vorläufer heutiger Fahrerassistenzsysteme (ADAS) wurden, zum Beispiel Rückfahrkameras, sind eben- falls Teil des Infotainment-Centers. Gleichzeitig wurden diese Systeme erweitert, damit Mobiltelefone einen festen Platz in der ständig wachsenden Funktionsvielfalt der Fahrzeuge einnehmen können.

Vor allem dank der USB-Schnittstelle – obwohl auch Bluetooth hier eine wichtige Rolle spielt – ist es heute einfach, das Telefon im Auto anzuschließen, um auf Medien zuzugreifen, Kontakte anzuzeigen oder einfach Anrufe zu tätigen. Nutzt man eine kabelgebundene Verbindung über USB, hat das den Vorteil, dass der Akku beim Fahren aufgeladen wird.

Der damit verbundene Komfort ist nicht zu unterschätzen, zumal viele Smartphones bei intensiver Nutzung immer noch Schwierigkeiten haben, den ganzen Tag mit einer einzigen Ladung zu überstehen. Mit der Weiterentwicklung der USB-Schnittstelle erwarten Autobesitzer das Gleiche auch für ihre Fahrzeuge. Die Automobilindustrie ist jedoch nicht so agil wie der Consumer-Bereich. Daher wird die Einführung des für Fahrzeuge völlig neuen USB-C- Anschlusses einen wesentlichen Einfluss darauf haben, wie Automobilhersteller diese Herausforderung angehen.

Sie können nicht ignorieren, dass sich das Anschlussprofil ändert. Weil Mobiltelefone viel häufiger aktualisiert werden als Autos, werden die Verbraucher wahrscheinlich eine gewisse Verzögerung hinnehmen. Sobald es aber um die Anschaffung eines neuen Familienautos geht, wird die Unterstützung für die neue USB-Schnittstelle zweifellos auf der Wunschliste des Käufers stehen, und das nicht zuletzt, weil der neue Standard das Aufladen unterschiedlicher Geräte ermöglicht. Man ist nicht länger nur auf Mobiltelefone beschränkt: Laptops, Videokameras, Tablets und andere Geräte mit höherem Stromverbrauch, sie alle können über USB-C betrieben und aufgeladen werden.

BMC ist entscheidend

Die Technologie, die einer USB-Verbindung das Bereitstellen oder die Aufnahme von 100 W Leistung ermöglicht, findet sich in der Power-Delivery-(PD-)Spezifikation. Notwendig ist eine Stromversorgung, die diese Leistung liefern kann, und auch, dass der USB-Controller die Anforderungen eines angeschlossenen Geräts erkennt. Obwohl die PD-Funktion schon immer ein wichtiger Aspekt der USB-Spezifikation war, lassen sich die heute verfügbaren höheren Leistungsstufen am besten mit einem USB-C-Stecker und einem USB-3.x- qualifizierten Kabel erzielen.

Die USB-C-Verbindung ist reversibel und bietet mehr Komfort – allerdings entsteht mehr Aufwand in Form höherer Komplexität für die Entwickler. Die Ausrichtung wird durch den neuen Konfigurationskanal (Configuration Channel, CC) verwaltet, der über zwei dedizierte Pins am Stecker verfügt. Die angeschlossenen Geräte erhalten die möglichen Spannungs- und Stromwerte und suchen sich aus, wieviel davon aufgenommen werden soll. Das auf diesem Kanal verwendete Protokoll ist eine Form der differenziellen Manchester-Codierung, die als Biphase Mark Code (BMC) bezeichnet wird. Das USB-Implementer-Forum (IF) hat fünf Power-Delivery-Profile definiert:

  • 10 W
  • 18 W
  • 36 W
  • 60 W
  • 100 W

Mit dem BMC-Protokoll lassen sich Leistungsprofile zwischen zwei Geräten mit USB-C-Schnittstelle austauschen. Das Codierschema verwendet Übergänge, um logische Pegel anzuzeigen. Darüber hinaus beinhaltet es sein eigenes Taktsignal, was die Synchronisation vereinfacht. Das BMC-Protokoll basiert auf einer physikalischen Schnittstelle, die das Signal in elektrisch anspruchsvollen Umgebungen zuverlässig decodieren kann, was gerade in Fahrzeugen von Bedeutung ist.