水下無人機 BMS V4 電池介面與安全保護板開發案例

水下無人機 BMS V4 是什麼

BMS V4 是面向水下無人機的電池介面與安全保護板，用於連線電池內部 BMS、無人機主控、本地感測器和安全控制迴路。北京穩格科技有限公司為該專案提供硬體設計與嵌入式軟體開發，將電池通訊、環境感知、故障管理和安全控制整合到統一板卡。

該板卡不替代電池包內部 BMS，而是作為整機側的電池資訊與安全控制節點，為水下機器人提供清晰的介面邊界、穩定的資料鏈路和可控的安全動作。

專案背景與企業需求

水下無人機的電池系統需要同時面對多裝置通訊、環境狀態感知和安全控制等需求。電池 BMS、無人機主控、漏水感測器、壓力感測器及開關機控制迴路之間存在多種介面，若分別開發，容易造成資料定義分散、控制關係複雜和系統整合成本增加。

本專案以專用電池介面板為載體，統一承載以下企業級需求：

• 建立無人機主控與電池 BMS 之間的 UART、CAN 通訊鏈路。
• 採集漏水、壓力和磁簧開關等本地狀態。
• 根據裝置狀態執行故障上報、狀態保持和安全觸點控制。
• 提供清晰的硬體介面、嵌入式原始碼和工程資料，便於整機系統整合。

系統定位與總體架構

BMS V4 位於電池系統與無人機控制系統之間，形成“狀態採集—資料通訊—邏輯判斷—安全執行”的閉環。系統以 STM32G0B1 微控制器為核心，配合電源、通訊、感測器採集和光耦控制模組，實現板級集中管理。

硬體開發方案

硬體部分圍繞水下無人機的電池介面和安全控制需求進行模組化設計，兼顧電氣介面、感測器接入與嵌入式軟體執行條件。

• 主控與電源：採用 STM32G0B1CBT6，完成輸入保護、低壓電源和主控基礎電路設計。
• 通訊介面：配置除錯 UART、BMS UART 和 CAN 通訊介面，實現電池側與無人機主控側的資料連線。
• 漏水檢測：透過 ADS1115 採集檢測訊號，並支援漏水狀態與探頭斷線狀態區分。
• 壓力採集：接入 MS8607 壓力感測器，為水下環境狀態判斷提供資料來源。
• 安全控制：配置 Opto_NO 光耦安全觸點、ON/OFF 磁簧輸入以及故障和電量狀態指示。
• 工程設計：完成介面定義、器件選型、原理圖、PCB 和 BOM 等硬體資料。

嵌入式軟體方案

嵌入式軟體採用裸機狀態機、系統節拍和協作式排程架構，將通訊、採集、狀態管理和安全控制劃分為獨立模組，便於功能維護與專案適配。

• 實現 BMS UART 查詢、資料接收、緩衝管理和協議處理框架。
• 實現 CAN 狀態資訊、故障資訊和電池相關資料上報。
• 實現漏水、探頭斷線和壓力狀態識別。
• 實現故障條件管理、Flash 狀態鎖存和復位保持。
• 實現磁簧開關、光耦安全觸點、故障燈和 SOC 狀態指示控制。
• 提供除錯日誌、通訊工具和韌體版本管理能力。

軟硬體一體化交付內容

穩格科技以統一系統架構組織硬體與嵌入式軟體，使板卡介面、通訊欄位、狀態邏輯和安全動作保持一致。專案交付內容包括：

• 系統方案、介面定義和引腳分配。
• 原理圖、PCB 原始檔、生產檔案和 BOM。
• STM32 CubeMX/Keil 工程、嵌入式原始碼和韌體檔案。
• UART/CAN 通訊說明、除錯命令與配套通訊工具。
• 功能說明、版本說明和專案技術文件。

專案為企業客戶帶來的價值

• 降低系統整合複雜度：將電池通訊、本地感測和安全控制集中到統一板卡，減少跨模組介面分散問題。
• 強化裝置安全可控性：透過狀態識別、故障鎖存和安全觸點控制，構建清晰的異常處理鏈路。
• 提高軟硬體一致性：硬體介面與嵌入式邏輯由同一技術架構統籌，降低通訊欄位和控制邏輯不一致的風險。
• 形成可複用技術資產：完整交付設計檔案、原始碼、韌體和介面文件，便於企業內部技術管理與同類裝置開發。

適用企業與應用場景

本案例適合正在開發水下無人機、ROV/AUV、水下機器人、移動機器人、新能源裝置、工業控制裝置和專用電池系統的企業。對於同時涉及電池 BMS 接入、UART/CAN 通訊、感測器採集與安全控制的裝置專案，可參考本案例的系統架構和交付方式。

常見問題

BMS V4 與電池內部 BMS 有什麼區別？

電池內部 BMS 主要負責電芯監測與電池包保護；BMS V4 位於整機側，負責讀取電池資訊、採集本地環境狀態、向無人機主控上報資料並執行板級安全控制。

該方案支援哪些通訊方式？

板卡支援 BMS UART 通訊和 CAN 匯流排通訊，可根據電池協議、無人機主控介面和業務報文要求配置資料互動邏輯。

為什麼將漏水、壓力和安全觸點整合在同一板卡？

統一整合可以縮短環境狀態到安全動作之間的控制鏈路，使感測資料、故障判斷和執行輸出由同一控制核心管理，減少跨裝置協同複雜度。

穩格科技可以承擔哪些開發內容？

穩格科技可提供電池介面板方案設計、器件選型、原理圖與 PCB、STM32 嵌入式軟體、UART/CAN 通訊、感測器接入、安全控制、韌體檔案及專案技術文件。

企業專案諮詢

如果您的企業正在規劃水下機器人、電池介面板、感測器採集板或嵌入式安全控制系統，可向穩格科技提交裝置場景、介面資料與功能目標，我們將結合專案邊界提供軟硬體一體化技術方案。