2019 年 （A 题） 电动小车动态无线充电系统
2019 年全国大学生电子设计竞赛试题 【本科组】
一、任务
设计并制作一个无线充电电动小车及无线充电系统，电动小车可采用成品车改制，全车重量不小于 250 g，外形尺寸不大于 30cm×26cm，圆形无线充电装置发射线圈外径不大于 20cm。无线充电装置的接收线圈安装在小车底盘上，仅采用超级电容（法拉电容）作为小车储能、充电元件。如图 1 所示，在平板上布置直径为 70cm 的黑色圆形行驶引导线（线宽≤2cm），均匀分布在圆形引导线上的A、B、C、D 点（直径为 4cm 的黑色圆点）上分别安装无线充电装置的发射线圈。无线充电系统由 1 台 5V 的直流稳压电源供电，输出电流不大于 1A。
图 1 电动小车行驶区域示意图
二、要求
1. 基本要求
（1） 小车能通过声或光显示是否处在充电状态。
（2） 小车放置在 A 点，接通电源充电，60 秒时断开电源，小车检测到发射线圈停止工作自行起动，沿引导线行驶至 B 点并自动停车。
（3） 小车放置在 A 点，接通电源充电，60 秒时断开电源，小车检测到发射线圈停止工作自行起动，沿引导线行驶直至停车（行驶期间，4 个发射线圈均不工作），测量小车行驶距离 L1，L1 越大越好。
2.发挥部分
（1） 小车放置在 A 点，接通电源充电并开始计时；60 秒时，小车自行起动
（小车超过 60 秒起动按超时时间扣分），沿引导线单向不停顿行驶直至停车（沿途由 4 个发射线圈轮流动态充电）；180 秒时，如小车仍在行驶，则断开电源， 直至停车。测量小车行驶距离 L2，计算 L=L2-L1，L 越大越好。
（2） 在发挥部分（1）测试中，测量直流稳压电源在小车开始充电到停驶时间段内输出的电能 W，计算 K= L2/W，K 越大越好。
（3） 其他。
三、说明
（1） 本题所有控制器必须使用 TI 公司处理器。
（2） 小车行驶区域可采用表面平整的三夹板等自行搭建，4 个发射线圈可放置在板背面，发射线圈的圆心应分别与 A、B、C、D 圆点的圆心同心。
（3） 作品采用的处理器、小车全车重量、外形尺寸、发射线圈最大外形尺寸及安装位置不满足题目要求的作品不予测试。
（4） 每次测试前，要求对小车的储能元件进行完全放电，从而确保测试时小车无预先额外储能。
（5） 题中距离 L 的单位为 cm，电能 W 的单位为 Wh。
（6） 测试小车行驶距离时，统一以与引导线相交的小车最后端为测量点。
（7） 基本要求（2）测试中，小车停车后，其投影任一点与 B 点相交即认为到达 B 点。
（8） 在测试小车行驶距离时，如小车偏离引导线（即小车投影不与引导线相交），则以该驶离点为该行驶距离的结束测试点。
四、评分标准
