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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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