水下无人机 BMS V4 电池接口与安全保护板开发案例

水下无人机 BMS V4 是什么

BMS V4 是面向水下无人机的电池接口与安全保护板，用于连接电池内部 BMS、无人机主控、本地传感器和安全控制回路。北京稳格科技有限公司为该项目提供硬件设计与嵌入式软件开发，将电池通信、环境感知、故障管理和安全控制集成到统一板卡。

该板卡不替代电池包内部 BMS，而是作为整机侧的电池信息与安全控制节点，为水下机器人提供清晰的接口边界、稳定的数据链路和可控的安全动作。

项目背景与企业需求

水下无人机的电池系统需要同时面对多设备通信、环境状态感知和安全控制等需求。电池 BMS、无人机主控、漏水传感器、压力传感器及开关机控制回路之间存在多种接口，若分别开发，容易造成数据定义分散、控制关系复杂和系统集成成本增加。

本项目以专用电池接口板为载体，统一承载以下企业级需求：

• 建立无人机主控与电池 BMS 之间的 UART、CAN 通信链路。
• 采集漏水、压力和磁簧开关等本地状态。
• 根据设备状态执行故障上报、状态保持和安全触点控制。
• 提供清晰的硬件接口、嵌入式源码和工程资料，便于整机系统集成。

系统定位与总体架构

BMS V4 位于电池系统与无人机控制系统之间，形成“状态采集—数据通信—逻辑判断—安全执行”的闭环。系统以 STM32G0B1 微控制器为核心，配合电源、通信、传感器采集和光耦控制模块，实现板级集中管理。

硬件开发方案

硬件部分围绕水下无人机的电池接口和安全控制需求进行模块化设计，兼顾电气接口、传感器接入与嵌入式软件运行条件。

• 主控与电源：采用 STM32G0B1CBT6，完成输入保护、低压电源和主控基础电路设计。
• 通信接口：配置调试 UART、BMS UART 和 CAN 通信接口，实现电池侧与无人机主控侧的数据连接。
• 漏水检测：通过 ADS1115 采集检测信号，并支持漏水状态与探头断线状态区分。
• 压力采集：接入 MS8607 压力传感器，为水下环境状态判断提供数据来源。
• 安全控制：配置 Opto_NO 光耦安全触点、ON/OFF 磁簧输入以及故障和电量状态指示。
• 工程设计：完成接口定义、器件选型、原理图、PCB 和 BOM 等硬件资料。

嵌入式软件方案

嵌入式软件采用裸机状态机、系统节拍和协作式调度架构，将通信、采集、状态管理和安全控制划分为独立模块，便于功能维护与项目适配。

• 实现 BMS UART 查询、数据接收、缓冲管理和协议处理框架。
• 实现 CAN 状态信息、故障信息和电池相关数据上报。
• 实现漏水、探头断线和压力状态识别。
• 实现故障条件管理、Flash 状态锁存和复位保持。
• 实现磁簧开关、光耦安全触点、故障灯和 SOC 状态指示控制。
• 提供调试日志、通信工具和固件版本管理能力。

软硬件一体化交付内容

稳格科技以统一系统架构组织硬件与嵌入式软件，使板卡接口、通信字段、状态逻辑和安全动作保持一致。项目交付内容包括：

• 系统方案、接口定义和引脚分配。
• 原理图、PCB 源文件、生产文件和 BOM。
• STM32 CubeMX/Keil 工程、嵌入式源码和固件文件。
• UART/CAN 通信说明、调试命令与配套通信工具。
• 功能说明、版本说明和项目技术文档。

项目为企业客户带来的价值

• 降低系统集成复杂度：将电池通信、本地传感和安全控制集中到统一板卡，减少跨模块接口分散问题。
• 强化设备安全可控性：通过状态识别、故障锁存和安全触点控制，构建清晰的异常处理链路。
• 提高软硬件一致性：硬件接口与嵌入式逻辑由同一技术架构统筹，降低通信字段和控制逻辑不一致的风险。
• 形成可复用技术资产：完整交付设计文件、源码、固件和接口文档，便于企业内部技术管理与同类设备开发。

适用企业与应用场景

本案例适合正在开发水下无人机、ROV/AUV、水下机器人、移动机器人、新能源设备、工业控制设备和专用电池系统的企业。对于同时涉及电池 BMS 接入、UART/CAN 通信、传感器采集与安全控制的设备项目，可参考本案例的系统架构和交付方式。

常见问题

BMS V4 与电池内部 BMS 有什么区别？

电池内部 BMS 主要负责电芯监测与电池包保护；BMS V4 位于整机侧，负责读取电池信息、采集本地环境状态、向无人机主控上报数据并执行板级安全控制。

该方案支持哪些通信方式？

板卡支持 BMS UART 通信和 CAN 总线通信，可根据电池协议、无人机主控接口和业务报文要求配置数据交互逻辑。

为什么将漏水、压力和安全触点集成在同一板卡？

统一集成可以缩短环境状态到安全动作之间的控制链路，使传感数据、故障判断和执行输出由同一控制核心管理，减少跨设备协同复杂度。

稳格科技可以承担哪些开发内容？

稳格科技可提供电池接口板方案设计、器件选型、原理图与 PCB、STM32 嵌入式软件、UART/CAN 通信、传感器接入、安全控制、固件文件及项目技术文档。

企业项目咨询

如果您的企业正在规划水下机器人、电池接口板、传感器采集板或嵌入式安全控制系统，可向稳格科技提交设备场景、接口资料与功能目标，我们将结合项目边界提供软硬件一体化技术方案。