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[改装] 吃之无味?长安深蓝加装主动散热让车载无线充电更实用!

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发表于 2023-1-11 11:48:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
首先介绍一下本次改造的动机:
前段时间喜提长安深蓝一辆,这车配置可谓相当丰富,其中就包含了手机无线充电功能,但是用过车载无线充电的朋友都基本体会到什么叫“只发热不充电“,我的使用体验也是如此,我甚至试过给手机敷湿毛巾都无法解决问题,迫于无奈还买了点烟头充电器来解决车上充电需求。但是深蓝的无线充电位置十分顺手,我有点不甘心用不上这个功能,于是就跟它杠上了。

在正题开始前先吐槽一下长安造车细节上的不用心,无线充电作为一个容易发热的零部件,但是却几乎没有做任何有助于散热的措施。
本来觉得改改散热没什么技术含量,本来没打算发帖什么的,中途还是拍了点照跟大家分享一下,大家将就看看。


拆掉装饰面板可见充电模块正面,盖得严严实实。


组件背面也是密封的,并没有什么有效散热措施,整个外壳都是塑料,没有金属导热。


零件标签



在咸鱼搜了一下,发现这种是多车型通用的配件,这样的好处是厂家可以降低研发成本,在我看来这是给各车型的配置凑数,让配置单好看点而已。


充电模块的壳体,四四方方的很规整,其实挖掉原电路板换其他无线快充是很方便的,但是我考虑到原配电路有3个线圈,手机可以随便放就暂时不换电路板了。

下面粗略分享一下拆机图:

电路板上整体布局及主要的芯片型号,这个图可以大概看出,电路板上该有的都有,可以省掉的一个也不留。


主控芯片是车规级的KF32A150,KF32A150是KungFu内核32位汽车级高性能MCU,其具备高达512KB Flash,64KB RAM,主频高达120Mhz,支持多路CAN接口。KF32A150具备超低功耗性能,其动态功耗仅60uA/Mhz,最低休眠功耗可达0.2uA。是一款高性能低功耗汽车级MCU产品。


上面部分应该是电源通断控制和实现保护功能的,那两个小小的方块芯片应该是个MOS管,具体参数没查到。


南芯SC8101Q,SC8101Q 是一颗降压转换器,当电池电压高于 12V 时,能够支持 15W 的输出功率,满足 15W 及以下的无线充电应用。


SC5003Q 是一颗高集成度的无线充电集成功率级,内部集成驱动器和低导阻功率全桥,支持 4-20V 输入电压范围,芯片内部集成电压电流解调和异物检测,支持数字接口通信。器件已经通过 AEC-Q100 认证


YJGD20G10A





三个孤零零的温度传感器



从线圈正面可以看到温度传感器跟线圈并没有接触到,而且还有一定距离,看起来布局有点不太合理的样子。

以上是简单的拆解


上图是网上找来的关于车载无线充电的原理图示,原网页:https://laoyaoba.com/n/815217
这里有一点需要留意:MCU可以根据设备端所需功率调节DCDC输出电压。


下面是探索同为无线充电,为什么车载的发热严重这个问题:


一开始我拆了裸板,插上插头直接贴在手机上测试了几分钟,发现手机以及模块裸板的发热并不明显,只有微微的温度,充电电流也稳定,这就很不符合之前“只发热不充电”的使用情况了,想来想去,觉得是不是线圈与手机的距离问题呢?安排试验:


原车的布局大致如上图,隔着两层盖板,盖板之间还或多或少存在一定缝隙,所以充电板线圈其实跟线圈还真有一定距离。



裸奔测试


随手用一袋口罩模拟原车的线圈与手机距离。



给它增加了5到6MM的距离,充电测试十几分钟。。。。。。。


气温18度,模拟原车间距充电20分钟后,手机正面温度约34度。


背面最高温度38.2度


由于手机放置位置是正中,所以只有中间线圈工作,此时线圈最高温度约53度。


电路板背面温度最高的是线圈驱动芯片部分52度。


通过简单测试可以看出发热的主要来源是无线充电模块,手机发热量并不大,那为什么紧贴手机时两者都不怎么发热,增加点距离就很热呢?我无意间测量了下面这个点的电压找到了答案:

上图这个节点的是DCDC电源给线圈驱动芯片供电的+极,在线圈紧贴手机充电时,测得该点电压约6.7V,随着线圈距离增加,此处电压也相应增大,最高可以到12V左右,通过测量旁边的5毫欧采样电阻发现,电压上升时电流有一点回落,具体多少忘记了,但总体结论就是:线圈距离增加,发射功耗也会跟着上升,充电效率有所下降。

问题找到了,怎么解决呢?鉴于车辆外观原因,缩短线圈距离不是好办法,那就加散热风扇吧:

先观察一下车上空间,位置充足,可以放心操作。


在外壳开个孔,装上一个82年的笔记本涡轮风扇。


风扇用3M双面胶粘贴上去,双面胶有一定厚度,固定的同时也能起到密封的作用。


既然有风扇通风散热,那就必然有灰尘,为了提高稳定性82年的704密封胶安排上。


风扇在DCDC输出端取电,由于此处电压是可变的,所以增加一个稳压模块给风扇提供稳定的4.5V电压。
另外在这里取电的另一个好处就是,充电模块待机时这里电压很低,风扇只会微微转,当有手机充电时,电压上升,风扇全速运转,这样既保证风扇寿命也能保障有效散热。


这个是已经改造完成的样子,正面忘了拍照了一张正面照都没有.......。模块正面也有开孔,气流从正面流入,给线圈散热,然后在模块背面排出。


最后装车测试,现在气温18度左右,效果不错,虽然速度不快大概10瓦的水平,但是胜在稳定输出,之前只发热不充电的现象已不复存在,但是以后夏天的时候就不保证了。


汽车内饰没啥事还是不要乱拆,这块装饰板4个卡扣断了3个,完全无法避免那种,后面经过简单修复,已完美安装。


原车效果图(网络图)

由于测试充电期间多数都需要用手机,但手机只有一台,所以多图缺失,见谅。

完毕~


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笑着无奈 + 20 胶水热胀冷缩可能会造成冷的时候把器件拉虚.
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 楼主| 发表于 2023-1-11 13:55:59 | 显示全部楼层
alangxl 发表于 2023-1-11 13:04
把模块面板拆了,再把外壳面板磨薄,这样应该就够近了

其实论施工方便性来说,加个风扇会比磨面板来得简单喔~
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 楼主| 发表于 2023-1-11 13:57:56 | 显示全部楼层
faw5t 发表于 2023-1-11 13:12
零部件通用是各厂商的基本做法,大众MQB平台搞的非常成功,极大的降低了汽车的生产成本。 ...

零部件通用对于厂家和消费者来说都是好事,至少消费者要换零件的话更容易买到,但是把效果不好的零件通用化,那就让人很无语了。
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 楼主| 发表于 2023-1-11 14:00:58 | 显示全部楼层
yongshuo 发表于 2023-1-11 13:36
缩短间距才是王道

这个我考虑过,改结构工程量会大点,而且再怎么缩短都无法达到线圈直接贴住手机的状态,所以选择了强制散热的方案。
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 楼主| 发表于 2023-1-11 14:03:49 | 显示全部楼层
qq59113 发表于 2023-1-11 13:44
无线充电 方便的角度说还是有一定意义的

是的,无线充电在车上真是大大的方便。
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 楼主| 发表于 2023-1-11 14:08:47 | 显示全部楼层
szb314 发表于 2023-1-11 13:49
治标不治本啊,还增加了不必要的东西

此话怎讲?我不知道治了啥,但是初步使用下来,感觉还行。
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 楼主| 发表于 2023-1-11 15:27:00 | 显示全部楼层
again81 发表于 2023-1-11 14:38
你那个降压模块不怎么好我曾经买过几个,上电就发热不接负载也热简直不能用,建议你找12v的风扇 ...

不是吧,我也买了几个,好像没什么问题,以前还用这个模块DIY过四轴模型飞机的接收机供电,这次安装前还测试过空载0.0几W的待机功耗,应该不至于发热,用12V风扇倒是个不错的建议,可惜我手上没有合适的配件。
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 楼主| 发表于 2023-1-11 15:27:54 | 显示全部楼层
zzb_love 发表于 2023-1-11 14:42
不知道楼主用的是什么手机?无线充电支持的协议是哪些

用的是小米10手机,无线充电模块用的是QI的协议。
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 楼主| 发表于 2023-1-11 15:34:46 | 显示全部楼层
simon7722 发表于 2023-1-11 15:23
可以把充电线圈拆下来,然后粘到手机下面的那块板背面,这样也能缩短距离了 ...

我还真差点就这么做了,但感觉线圈多多少少还是会有点发热,如果不把热量抽走的话还是会积热。等天气热的时候看使用效果,如果还是热得话,不排除会用你所说的方法,再给它整个半导体制冷片。
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 楼主| 发表于 2023-1-13 08:38:22 | 显示全部楼层
中国芯好 发表于 2023-1-11 19:51
卡扣是怎样修复的?想要拆车怎样避免卡扣断?

有些卡扣完全无法避免拆坏,例如我这种。我修复方法是用热风枪调一百多度,把卡扣吹软把变形纠正,有断裂的地方就用电烙铁烫一下。
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 楼主| 发表于 2023-1-13 08:47:22 | 显示全部楼层
曾经真的爱过 发表于 2023-1-11 20:25
我觉得 你吧线圈拆出来直接装在无线模块外面 以便于紧贴装饰盖板  比你改散热有效   你改了散热但是充电效 ...

论效果其实还是加风扇会好点,因为主动散热就不会积热了,至于灰尘问题我倒是不太担心,因为已经涂了胶水密封,而且手扶箱位置其实是一个密闭空间,我这样做相当于把密闭小空间的热量排到一个大的密闭空间,其实基本不会有多少灰。
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 楼主| 发表于 2023-1-13 08:52:44 | 显示全部楼层
2n3055 发表于 2023-1-11 21:09
无线充电是开放式磁路,距离越远,磁场损耗越大。相当于阻抗升高,驻波比加大,所以损耗大了。
既然有热成 ...

大佬您好!学到了!从渣渣的热成像图来看,发热部位不是电容位置,最热的应该是无线驱动芯片和两个电感的位置,不知这两个谁最热,但是芯片都是车规级的,五六十度温度应该是小意思。
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 楼主| 发表于 2023-1-13 08:57:23 | 显示全部楼层
threecai 发表于 2023-1-11 22:33
这车是怎么出厂的呀?基本的充电功能都达不到哇。
我的唐DM也带无线充,经常用,很方便的。可惜只支持10W无 ...

工程师:老板这东西发热。。
老板:解决这问题要钱吗?
工程师:只需多花一丁点
老板:我觉得它不热,甚至还有点冰凉!
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 楼主| 发表于 2023-1-13 08:59:30 | 显示全部楼层
苏州熊猫 发表于 2023-1-12 09:56
应该把板子垫高,直接贴上装饰层板,然后给各个发热的芯片加散热片,在用风扇对着吹。 ...

不错的方案,在线圈背面加个半导体制冷片就更完美了。
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 楼主| 发表于 2023-1-13 09:00:35 | 显示全部楼层
袁鑫源 发表于 2023-1-12 12:51
检测手机充电的软件叫什么

这个软件是AccuBattery
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 楼主| 发表于 2023-1-13 09:03:19 | 显示全部楼层
fryefryefrye 发表于 2023-1-12 20:42
发热和手机有关。
我的无线充电板是淘宝最便宜的10多元的。
自己改造的2个无线充电手机,就发热的厉害,烫 ...

你改造的手机无线充电是在手机背面加个接收贴片?那个东西跟手机自带的完全不是一个档次喔。
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 楼主| 发表于 2023-1-13 09:06:01 | 显示全部楼层
kyui 发表于 2023-1-13 08:43
无线充方便是方便,充电慢发热量太大,放弃了,另外车子有有线carplay,导航的时候把电也充了! ...

以前旧车上就在用无线充电手机支架了,现在已经回不去有线了。
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