预定计划执行情况，项目研究和实践情况，研究工作中取得的主要成绩和收获，研究工作有哪些不足，有哪些问题尚需深入研究，研究工作中的困难、问题和建议。（字数不限，可加页面）
一、 预定计划执行情况
2014年3月，我们自发成立项目小组，选定研究课题，并向学校申请了湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目，在校领导和专家的认真审核下获准立项，立项后便立即开展对该项目的研究。
前期通过对该项目的广泛调研和明确应用背景，预先对拟设计的无线充电系统提出了如下设计目标：充电距离在5mm左右，产品能适用于盐雾等海上环境，充电效率达到70%以上，同时具备异物检测、金属物检测、指示灯指示工作状态等功能，项目预计在九个月内完成，并发表论文一篇，申请专利一项。
本项目无线充电系统采用电磁感应原理，实现电能到磁能再到电能的转换，从而达到无线传输的目的，摆脱了物理连线所带来的一系列麻烦。在发送和接收部分各有一线圈，当发送端线圈流过高频振荡的电流，将产生变化的磁场，根据楞次定理，接收线圈中的电流会产生阻碍主线圈磁通量的变化的磁场，接收线圈中的电流经整流、滤波后变为直流电压即可给用电设备进行直流供电。
依据要求及实现方法项目的实施最初讨论方案从现有无线电源联盟（WPC）现有无线充电标准Qi开始研究，从中选定合适的芯片bq500212a，bq500212a的选型方案是针对全部WPC1 5V 解决方案的所需器件数量最少，完全WPC 兼容，其中包括经改进的外来物体检测方法，具有充电状态和故障状态的发光二级管(LED) 指示，基本符合最初设定的要求。
选定方案后参考现有资料开始无线充电系统的实际制作，逐步实现其无线充电功能，在初步实现无线充电功能后，对异物检测功能进行调试，异物检测部分通过芯片识别线圈中传递的阻抗信息来判别，当待充电物体电阻过小时则会被视为异物；当待充电物体电阻为无穷大时，则表示没有待充电物体，一旦检测到长时间没有待充电物体则芯片需要进入休眠状态。最终依照其基本原理完成了异物检测功能，防盐雾部分具体实施为通过调研，采用那两种材质进行耐盐雾包装，并对线圈加封装进行仿真，发现不影响两线圈之间的耦合系数。
现完成的无线充电系统能够对4.2V左右的电池充电，充电距离在5mm左右，但效率低于预期，为60%左右，能够实现异物检测、指示灯指示工作状态等功能。
针对海上特殊的盐雾环境，考虑到盐雾环境较难制造和模拟，选择通过研究耐盐雾材料对该无线充电系统进行封装，并利用Maxwell软件进行有限元分析仿真，研究耐盐雾材料的封装对该无线系统性能上的影响。由于对电路调试部分难度较大，耗费了较长的时间，因此整个项目周期较预期处于滞后状态，耗时约一年两个月。已申请专利一项《适用于海上等盐雾环境的无线充电系统》，专利申请号：2015203948025
二、 项目研究和实践情况
该无线充电系统主要分为发射和接收两个部分。
发射部分电路主要包括主芯片BQ500212A及外围电路、 全桥驱动电
路、通信电路、电源电路。
主芯片BQ500212A及外围电路如图2-1所示，主要是根据LED_MODE和LOSS_THR外接不同的电阻来选择不同的显示模式状态/转换阈值(具体选择需根据芯片手册)，通过COMM+和COMM-来检测负载的不同情况，根据负载不同输出不同的LED的显示电平、PWM信号和snooze/sleep信号。
图2-1 主芯片BQ500212外部电路
全桥驱动和通信部分电路如图2-2，BQ500212A通过COM+/-端来采集信号区分不同状态从而执行各种操作。电路中4个100nf的电容与发射线圈组成谐振，其值大小需根据具体的线圈进行适当调整，否则系统的效率会受到影响，值得注意的是，通信部分的信号采集在它们的下面，连接它们的导线不宜过长。
图2-2 全桥驱动部分和通信
电源部分电路设计见图2-3，可以看出电路中有snooze和sleep两个控制端通过电阻电容接到主芯片上，电容电阻的阻值大小决定了定时的时长，功能相同。当芯片需断开供电时，产生一个脉冲信号，此时MOS管导通，电容储存的电荷释放，稳压芯片使能端变为低电平，稳压芯片失能，输出电压为0V，主芯片不工作，MOS管断开，电容充电，当电容两端电压达到稳压芯片使能阈值时，芯片使能，主芯片工作，检测是否还需休眠，重复上述步骤。
图2-3 电源部分电路
芯片正常工作时对外界不同情况有以下几种工作状态：
（1） 接收部分正常且位置正确，负载已接上：当接收线圈放在发射线圈
上时，由待机状态切换到充电状态，电路指示LED由LED1、LED2常亮变为LED1较慢的闪烁。实现电路原理为：接收线圈放在发射线圈上时芯片通过通信端的COMM+和COMM-端采集到由接收端负载带来的映射电阻变化的信号，确认后改变工作状态，LED显示变化，PWM输出端输出一组3.3V互补的PWM（频率在100kHz到200kHz内）信号来驱动H桥，而后H桥将5V的PWM输出到发射线圈，促使发射部分工作。
（2） 无负载或是其他绝缘物体放在发射线圈上：此时芯片通过通信部分
检测到接收部分映射电阻过大，将切换到待机状态，snooze端周期性的输出脉冲以失能稳压芯片切断供电，在恢复通电后芯片产生一个PWM波，以检测接收端是否变化，此状态下指示灯表现为LED1、LED2常亮。
（3）金属异物放在发射线圈上: 此时芯片通过通信部分检测到接收部分的映射电阻过小，此时损耗很高，芯片将切换到异物警告状态，芯片内置的蜂鸣器发出声音，同时LED1不亮，LED2快速闪烁指示当前为异物警告状态。若此状态持续，芯片sleep端发出脉冲来失能稳压芯片，主芯片将进入休睡眠状态，直至金属异物移开才恢复为待机状态。
接收部分主要实现以下两个功能：
（1） 整流，滤波
（2）与发射部分进行通信，使之区分不同状态。
图2.4为接收部分的电路图。
图2.4 接收部分的电路图
下图2.5为接收芯片的内部部分电路，接收芯片根据负载的情况来控制Comm的电平高低，进而是MOS管导通或断开，这两种状态的阻值差别很大，经接收线圈映射到发射线圈上，来表明状态。
图2.5 接收芯片的内部
二、研究中取得的主要成就以及尚需完善的地方
1.主要成就
（1）完成无线充电系统的设计及成品制作
（2）申请一项实用新型专利
（3）撰写一篇论文（修改中，暂未发表）
2.尚需完善的地方
（1）本项目在防盐雾设计方面仅进行仿真实验，对其现实情况未进行实验。
（2）经实验分析，本无线充电系统的充电效率最高为60%，并未达到初期设想中的70%。
（3）实际充电过程中，接收端对电池充电的输入电流较低，实际充电时间较长。
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