[发明专利]用于传送数据和功率的混合电缆

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年6月6日提交的名称为“VIRTUALELECTRICAL AND ELECTRONIC DEVICE INTERFACE ANDMANAGEMENT SYSTEM”的美国申请序号60/933,358以及于2008年6月6日提交的名称为“HYBRID CABLE FOR CONVEYINGDATA AND POWER”的美国申请序号12/134,454的优先权，在此将其内容引用以供参考。

技术领域

本发明涉及混合电缆，其具有用于在电气或电子设备之间运送(carry)数字信号的第一组电导体和用于运送AC或DC操作功率的第二组电导体，并且尤其涉及用于在构成交通工具或其它人工构造的电气系统的相互分隔的设备之间运送数字信号和操作功率的混合电缆。

背景技术

提供一种用于跨过交通工具或其它人工构造的电气系统处理数字通信和电功率分送(electrical power distribution)的统一网络是许多开发者的目标。用于连接构成联网电气系统的各种电气/电子设备的物理连接元件的特性引起很大的兴趣。优选地是，物理连接元件就数据通信和功率分送方面而言有利于简化联网电气系统的构造、维护和修改。

例如在生产汽车(production antomobile)中所使用的那些常规的交通工具电气系统一般使用从每个分立的电气/电子设备延伸到其相关联的电源和/或控制开关的以线束为特征的专用有线电路来分送电功率。此外，大部分常规的交通工具布线系统利用在物理上独立的功率导体和(当需要时)信号导体。这种常规的布线系统通常是针对特定型号的、特征有限的(如果有的话)联网能力，而不提供全面控制和数据收集功能。从而，这种布线系统不适于集成网络通信和功率分送。此外，一旦已经开始生产，那么修改利用固定线束的布线系统可能是非常困难且昂贵的。

常规的交通工具电气系统的另一缺点是在实践中广泛使用交通工具的底盘或机架作为用于电气电路的共用中性(即，接地)连接(特别是在汽车领域中很常见)。此实践可以追溯到早期的汽车开发，并且出于成本的控制原因可能会继续存在下去。然而，使用交通工具的机架或底盘作为接地或中性连接可能会产生问题。首先，对交通工具机架或底盘的接地连接在交通工具寿命期间内易于变得松动。这种松动的接地连接导致跨过劣化的连接产生电压降，从而干扰了系统的功率分送方面。此外，松动的接地连接还可能产生电磁噪声，其可能被交通工具中的其它子系统拾取为“静电”，所述其它子系统诸如是交通工具的无线电或声音系统。如果在交通工具上存在数据网络，那么这种电磁噪声还可能干扰网络通信的操作。

在微控制器及其它电气/电子组件目前在交通工具中互连的方面来说，通常经由针对特定设备的局部总线(例如，跨过仪表板)或通过专有的低速率总线来进行互连，所述低速率总线诸如利用控制器局域网(CAN)协议的那些总线。这种互连对工程师来说是昂贵的并且通常依赖于专有的体系结构和软件。此外，至少部分地由于有限的数据传输速率的缘故，它们通常不能支持集成的诊断、故障检测和与维护相关的数据收集。

为了更好地把在现代交通工具中所使用的许多电气设备、传感器和控制器集成到网络中，要求更高的数据传输速率。较好的数据传输速率还可以允许把各个设备顺序地连接(例如，“菊花链”)在一起以用于高级控制并利用主计算机来监视。为了实现期望的数据传输速率，消除电磁噪声也是重要的。

尽管计算机的高速联网使用标准的联网物理连接方法(诸如“经由双绞线的以太网”，包括广泛使用的10Base-T、100Base-T和1000Base-T(千兆以太网)方法)是公知的，不过这些物理连接方案不适用于联网构成交通工具(例如生产汽车)的电气系统的大部分电气/电子设备。这是因为它们通常无法满足功率分送方面。例如，一般用于10Base-T、100Base-T和1000Base-T物理连接的类别5、5e和6电缆本身只有有限的电功率能力，其不足以可靠地处理交通工具中的高电流设备，例如汽车DC电动机、电磁离合器、螺线管、照明设备等。即使是诸如以太网供电(POE)之类的增强功率递送方案通常也无法为电气系统的交通工具范围的联网提供足够的功率。

从而，需要一种混合电缆，用于在联网的电气系统中提供物理连接并且满足联网系统的数据通信方面和功率分送方面。

发明内容