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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。

充电面板正面.jpg
拆掉装饰面板可见充电模块正面,盖得严严实实。

拆车.jpg
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。

模块便签.jpg
零件标签


咸鱼有售.jpg
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。

外壳特写.jpg
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:
主要布局.jpg
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。

主控特写.jpg
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。

供电控制特写.jpg
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。

sc8101q特写.jpg
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。

sc5003特写.jpg
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

MOS管特写.jpg
YJGD20G10A
YJGD20G10A.png



3个温度传感器.jpg
三个孤零零的温度传感器

标配3线圈.jpg
3个温度传感器位置.jpg
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

车载无线充电原理.jpg
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:

小间距测试.jpg
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:

间隙示意图.png
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.jpg
裸奔测试1.jpg
裸奔测试

大间距测试.jpg
随手用一袋口罩模拟原车的线圈与手机距离。


大间距测试1.jpg
给它增加了5到6MM的距离,充电测试十几分钟。。。。。。。

充电时手机温度_副本.jpg
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。

大间距冲完电后手机温度_副本.jpg
背面最高温度38.2度

大间距 冲完电后线圈温度_副本.jpg
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。

大间距充完电后主板温度_副本.jpg
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:
电压节点.jpg
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:
观察安装位置.jpg
先观察一下车上空间,位置充足,可以放心操作。

风扇安装效果.jpg
在外壳开个孔,装上一个82年的笔记本涡轮风扇。

固定风扇.jpg
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。

涂胶防尘.jpg
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。

风扇安装稳压模块.jpg
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。

固定风扇1.jpg
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。

微信图片_20230111102224.jpg
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。

微信图片_20230111102218.jpg
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。

微信图片_20230111102228.jpg
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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发表于 2023-1-11 12:07:45 | 显示全部楼层
这个可以,无线充就是发热严重,这样很nice
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发表于 2023-1-11 13:04:49 | 显示全部楼层
把模块面板拆了,再把外壳面板磨薄,这样应该就够近了
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发表于 2023-1-11 13:12:24 | 显示全部楼层
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。
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发表于 2023-1-11 13:14:04 | 显示全部楼层
可以考虑把模块那个外壳开孔,开和线圈一样大的孔,这样就少了一层阻挡了嘛,另外散热也得到了保证
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发表于 2023-1-11 13:25:58 | 显示全部楼层
加风扇 厂家考虑的话一是成本,再就是风扇使用一段时间后造成的风扇异响,可能会增加维修概率
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发表于 2023-1-11 13:28:27 | 显示全部楼层
无线   好高级
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发表于 2023-1-11 13:36:55 | 显示全部楼层
缩短间距才是王道
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发表于 2023-1-11 13:44:38 | 显示全部楼层
无线充电 方便的角度说还是有一定意义的
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发表于 2023-1-11 13:49:15 | 显示全部楼层
治标不治本啊,还增加了不必要的东西
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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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发表于 2023-1-11 14:20:21 | 显示全部楼层
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
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发表于 2023-1-11 14:38:52 | 显示全部楼层
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
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发表于 2023-1-11 14:42:41 | 显示全部楼层
不知道楼主用的是什么手机?无线充电支持的协议是哪些
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发表于 2023-1-11 15:23:11 | 显示全部楼层
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
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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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