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电源系统与各子系统接口控制文档 ​

字段内容
文档编号ICD-08-V0.1
版本V0.1
状态草稿
作者产品团队
日期2026-04-15
审核人[待定]
接口双方动力电池系统 (PS) / 电源分配板 ↔ 各子系统

修订记录 ​

版本日期修订人修订内容
V0.12026-04-15产品团队初稿

1. 概述 ​

1.1 目的 ​

本文档定义电源系统（动力电池+电源分配板）与飞行器各子系统之间的电源接口规范，包括电源母线规格、各子系统供电需求汇总、电源分配板设计要求、上电/断电时序以及EMC/EMI约束。作为电源系统设计、电源分配板PCB设计和各子系统电气接口协调的技术依据。

1.2 接口范围 ​

本文档覆盖以下电源接口：

  • 动力电池（DB2160/DB2212）→ 电源分配板 → 各子系统的供电链路
  • 各子系统的供电需求（电压、电流、功率、接口形式）
  • 电源分配板的分路保护和分配方案
  • 上电/断电时序要求
  • EMC/EMI隔离设计约束

不包含：

  • 遥控器独立电池供电系统（RC Plus 2使用独立内置电池，与飞行器电源系统无关）
  • C12000充电器→电池的充电接口（由SUB-PS动力电池系统PRD定义）

1.3 关联文档 ​

文档编号文档名称
SUB-PS-V0.1动力电池系统PRD
SUB-FC-V0.1飞控系统PRD
SUB-ESC-V0.1电调系统PRD
SUB-SP-V0.1喷洒系统PRD
SUB-OA-V0.1避障系统PRD
SUB-NAV-V0.1导航定位系统PRD
SUB-AF-V0.1机身结构系统PRD
ICD-01-V0.1飞控与电调接口
PRD-MASTER-V0.1总体产品需求文档

1.4 术语定义 ​

术语定义
PDBPower Distribution Board，电源分配板
BMSBattery Management System，电池管理系统
BECBattery Eliminator Circuit，电池消除电路（DC-DC降压模块）
EMCElectromagnetic Compatibility，电磁兼容性
EMIElectromagnetic Interference，电磁干扰
TVSTransient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制二极管
MOVMetal Oxide Varistor，金属氧化物压敏电阻
Inrush Current上电浪涌电流，设备首次通电时的瞬态大电流

2. 电源母线规格 ​

2.1 动力电池参数 ​

本产品配套两种动力电池规格（对标T100 DB2160/DB2212，参考T100手册p65）：

参数DB2160（参考）DB2212（参考）我方设计目标
标称电压52.78 V52.5 V52.5~52.8 V
电池类型Li-ionLi-ionLi-ion（镍钴锰酸锂）
容量41000 mAh41000 mAh≥41000 mAh
数量2组（并联）2组（并联）2组
安装方式插拔式插拔式插拔式
满充电压≈61.6 V（估算：14S × 4.4V）≈61.6 V≤62 V
放电截止电压≈42 V（估算：14S × 3.0V）≈42 V≥42 V

2.2 电源母线规格 ​

项目规格说明
母线标称电压52.5~52.8 V DC14S锂电池标称电压
母线电压范围42 V ~ 62 V DC放电截止~满充电压范围
母线最大持续电流≥400 A2组电池并联，支撑8电调满载（详见功率预算）
母线峰值电流≥500 A（≤5秒）急加速/满载瞬态
母线连接器[TBD — 大电流航空插头/XT150/安德森]需评估电流容量和插拔寿命
母线导线规格≥AWG 4（≥21.2 mm²）按400A/导线载流量设计

3. 各子系统供电需求汇总 ​

3.1 供电需求总表 ​

子系统输入电压典型功率峰值功率典型电流峰值电流电源接口供电来源备注
电调×4（V2: ×8）42~62 V(直接母线)8,000 W10,400 W~152 A~198 A焊接/螺丝端子电源母线直连单电调额定2600W×4，V2扩展×8: 16,000/20,800W
飞控 (FC)5 V DC5 W8 W1.0 A1.6 A6pin端子PDB BEC-5V含GPS/IMU/气压计等
导航定位 (NAV)5 V DC3 W5 W0.6 A1.0 A6pin端子PDB BEC-5VGNSS接收机+RTK处理
避障系统 (OA)12 V DC15 W25 W1.25 A2.1 A4pin端子PDB BEC-12V双目视觉×4 + 前后雷达 + 下视ToF
喷洒水泵×242~62 V(直接母线)200 W400 W~3.8 A~7.6 A2pin端子电源母线+飞控开关叶轮泵（磁力传动），T100手册p29
图传模块12 V DC8 W12 W0.67 A1.0 A4pin端子PDB BEC-12V直连数据链图传发射机
FPV相机12 V DC3 W5 W0.25 A0.42 A4pin端子PDB BEC-12VFPV相机模块
4G通信模块5 V DC5 W10 W1.0 A2.0 AUSB/4pin端子PDB BEC-5VLTE Cat.4模块
LED指示灯+夜航灯12 V DC10 W15 W0.83 A1.25 A2pin端子PDB BEC-12V机头/机尾指示灯+夜航灯
电磁流量计×212 V DC2 W3 W0.17 A0.25 A4pin端子PDB BEC-12V喷洒流量测量
散热风扇12 V DC5 W8 W0.42 A0.67 A2pin端子PDB BEC-12V飞控/电调散热

3.2 功率预算汇总 ​

供电通路子系统典型功率合计峰值功率合计
电源母线直连（42~62V）电调×4（V2: ×8）+ 水泵×28,200 W10,800 W
BEC-12V通路避障+图传+FPV+LED+流量计+风扇43 W68 W
BEC-5V通路飞控+导航+4G模块13 W23 W
总计所有子系统16,256 W21,291 W

电池容量校验：

  • 电池总能量：52.5V × 41Ah × 2组 = 4,305 Wh
  • 典型工况续航：4,305 Wh ÷ 16,256 W ≈ 15.9 min（理论值，不计效率损耗）
  • 考虑80%放电深度和90%效率：4,305 × 0.8 × 0.9 ÷ 16,256 ≈ 19.1 min
  • 满载悬停续航（实测参考T100）：约6.1 min（满载动力消耗远大于典型巡航）

注：电调为最大功率消耗源，占总功率的98%以上。BEC通路功率消耗极小，设计余量充裕。

4. 电源分配板 (PDB) 设计要求 ​

4.1 PDB架构 ​

                              ┌──────────────────────────────────┐
                              │        电源分配板 (PDB)            │
                              │                                   │
  电池1 ──→ ┐                 │  ┌─────────┐                      │
            ├─→ 母线汇流 ────→│  │ 电调输出  │──→ ESC1~ESC4(×4路，V2预留×8) │
  电池2 ──→ ┘   (42~62V)     │  │ (直连母线)│    各路独立保险丝    │
                              │  └─────────┘                      │
                              │                                   │
                              │  ┌─────────┐                      │
                              │  │ 水泵输出  │──→ 水泵×2           │
                              │  │ (母线+开关)│   飞控PWM控制开关  │
                              │  └─────────┘                      │
                              │                                   │
                              │  ┌─────────┐                      │
                              │  │ BEC-12V  │──→ 避障/图传/FPV/   │
                              │  │ DC-DC    │    LED/流量计/风扇   │
                              │  │ 输出≥5A  │                      │
                              │  └─────────┘                      │
                              │                                   │
                              │  ┌─────────┐                      │
                              │  │ BEC-5V   │──→ 飞控/导航/4G     │
                              │  │ DC-DC    │                      │
                              │  │ 输出≥5A  │                      │
                              │  └─────────┘                      │
                              │                                   │
                              │  ┌─────────┐                      │
                              │  │ 电压检测  │──→ 飞控ADC输入      │
                              │  │ 电流检测  │    (母线V/I监测)    │
                              │  └─────────┘                      │
                              └──────────────────────────────────┘

4.2 PDB设计需求 ​

需求编号需求描述优先级
ICD-08-I-001PDB应支持2组电池并联输入，每组电池输入通路应配置独立的反接保护（低导通电阻MOSFET防反接）P0
ICD-08-I-002PDB应为每路电调输出配置独立保险丝/PTC自恢复保险，单路保护电流≥60A，防止单电调短路导致全机断电P0
ICD-08-I-003PDB应集成BEC-12V DC-DC降压模块，输入42~62V，输出12V/≥5A（持续），效率≥90%，带输出过流/短路保护P0
ICD-08-I-004PDB应集成BEC-5V DC-DC降压模块，输入42~62V，输出5V/≥5A（持续），效率≥90%，带输出过流/短路保护P0
ICD-08-I-005BEC-5V和BEC-12V应为冗余设计：各配置2路独立DC-DC模块，主路故障时自动切换至备用路，确保飞控/导航等关键子系统不断电P0
ICD-08-I-006PDB应集成电源母线电压检测电路（分压+ADC），精度±0.5%，输出至飞控ADC输入，用于电池电量估算P0
ICD-08-I-007PDB应集成电源母线电流检测电路（霍尔电流传感器），量程≥500A，精度±2%，输出至飞控ADC输入P0
ICD-08-I-008PDB各输出端口应配置TVS管进行浪涌抑制，保护下游子系统免受电机启停浪涌影响P0
ICD-08-I-009水泵供电通路应配置MOSFET电子开关，受飞控PWM/GPIO信号控制通断，实现喷洒启停控制P0
ICD-08-I-010PDB母线铜排/导线载流量设计应按最大持续电流的1.5倍余量设计（≥600A载流量），PCB覆铜厚度≥4oz（母线区域）P0
ICD-08-I-011PDB应设置总电源主开关（大电流MOSFET+机械开关），支持飞行器整机上电/断电P0
ICD-08-I-012PDB工作温度范围应满足-20°C ~ 60°C，关键元件（DC-DC、MOSFET）应有散热设计P0

4.3 BEC输出分配 ​

BEC-12V 输出分配：

端口编号连接子系统分配电流保护
12V-1避障系统（双目视觉×4 + 雷达）≥2.5 A独立PTC保险
12V-2图传模块 + FPV相机≥1.5 A独立PTC保险
12V-3LED指示灯 + 夜航灯≥1.5 A独立PTC保险
12V-4电磁流量计×2 + 散热风扇≥1.0 A独立PTC保险
合计≥6.5 ABEC-12V额定≥5A × 2路冗余

BEC-5V 输出分配：

端口编号连接子系统分配电流保护
5V-1飞控 (FC)≥2.0 A独立PTC保险
5V-2导航定位 (NAV)≥1.0 A独立PTC保险
5V-34G通信模块≥2.0 A独立PTC保险
合计≥5.0 ABEC-5V额定≥5A × 2路冗余

5. 上电/断电时序 ​

5.1 上电时序 ​

时间轴 →

T0: 电池安装并按下电源按键
    │
T0+0ms: 电源主开关导通，母线电压建立（42~62V）
    │
T0+50ms: BEC-5V/BEC-12V输出稳定
    │
T0+100ms: 飞控 (FC) 开始启动（5V供电）
    │        导航定位 (NAV) 开始启动（5V供电）
    │
T0+200ms: 避障系统 (OA) 开始启动（12V供电）
    │        图传模块开始启动（12V供电）
    │
T0+500ms: 飞控完成自检，开始接收传感器数据
    │
T0+1000ms: 4G模块开始启动（5V供电，延迟上电以避免浪涌叠加）
    │
T0+2000ms: 飞控完成全部初始化，进入待命状态
    │          电调处于待命状态（母线已供电，等待飞控指令）
    │
T0+3000ms: 系统自检完成，App显示"就绪"
    │
    ▼ 等待用户指令（起飞/校准等）

5.2 断电时序 ​

时间轴 →

T0: 用户按下电源按键（长按3秒触发关机）
    │   或 飞控检测到严重低电量强制关机
    │
T0+0ms: 飞控发送"关机预告"至所有子系统
    │
T0+100ms: 4G模块开始关闭（发送最后状态包、断开TCP连接）
    │
T0+500ms: 避障系统、图传模块关闭
    │        飞控保存飞行日志和参数
    │
T0+1000ms: 飞控关闭完成
    │
T0+1500ms: 电源主开关断开，母线断电
    │
    ▼ 关机完成

5.3 时序需求 ​

需求编号需求描述优先级
ICD-08-I-020电源主开关导通后，BEC-5V和BEC-12V输出应在≤50ms内稳定至额定电压（±5%纹波）P0
ICD-08-I-021飞控应最先上电（T0+100ms），确保飞控可以监控后续子系统的启动过程P0
ICD-08-I-0224G模块应延迟至T0+1000ms后上电，避免上电浪涌电流与飞控/避障启动浪涌叠加P1
ICD-08-I-023电调在母线通电后应处于待命状态（不启动电机），仅在收到飞控解锁指令后才驱动电机P0
ICD-08-I-024关机时飞控应有≥500ms的时间保存飞行日志和关键参数，BEC-5V在飞控关闭完成前不得断电P0
ICD-08-I-025在飞行过程中电池意外脱落或BMS切断输出时，BEC-5V/12V应利用输出电容维持≥10ms供电，飞控利用此时间窗口记录最后状态P0
ICD-08-I-026PDB应支持"软启动"机制，限制上电浪涌电流（Inrush Current）≤母线最大持续电流的1.2倍P0

6. EMC/EMI约束 ​

6.1 干扰源分析 ​

农业无人机电源系统存在以下主要干扰源：

干扰源频率特征影响对象严重程度
电调PWM开关20~100kHz基频+谐波图传、GPS/GNSS高
水泵电机换向宽频脉冲飞控ADC中
DC-DC开关电源（BEC）BEC开关频率300kHz~1MHzGPS天线中
4G模块发射700~2600MHz图传（2.4/5.8GHz）中
大电流母线50Hz~20kHz（与PWM相关）磁罗盘高
电池插拔瞬间宽频冲击全部子系统高（已由PDB保护）

6.2 EMC/EMI设计需求 ​

需求编号需求描述优先级
ICD-08-I-030PDB上BEC-12V和BEC-5V输出端应配置LC滤波器（共模扼流圈+电容），抑制来自母线的高频开关噪声，确保BEC输出纹波≤50mV(pp)@满载P0
ICD-08-I-031母线大电流走线（从PDB到各电调）应采用双绞线或屏蔽线，减少磁场辐射，避免影响飞控磁罗盘（罗盘传感器应远离大电流线束≥15cm）P0
ICD-08-I-032飞控电源输入（5V）应配置独立的铁氧体磁珠+去耦电容（100nF+10μF），防止其他子系统开关噪声耦合进飞控P0
ICD-08-I-033GPS/RTK天线安装位置应远离电调和电源母线≥20cm，且天线视角无金属遮挡P0
ICD-08-I-0344G模块天线与图传（直连数据链）天线之间应保持≥10cm隔离，防止相互干扰；若空间受限，应加装隔离挡板P1
ICD-08-I-035PDB电源母线铜排/PCB大电流区域应做铺地隔离，屏蔽层连接机身金属结构（等电位连接），减少辐射P1
ICD-08-I-036电调BEC输入端（母线侧）应配置MOV压敏电阻，抑制电机制动和快速切换产生的反电动势（Back-EMF）尖峰，保护PDB元器件P0
ICD-08-I-037系统整机应满足中国SRRC无线认证的EMC要求（GB/T 9254辐射发射、GB/T 17626传导骚扰）P0

6.3 布局隔离建议 ​

机身布局EMC分区建议：

  [ GPS/RTK天线区 ]     ← 尽量远离所有干扰源，机顶或机臂端部
       ↕ >20cm
  [ 飞控/导航模块区 ]   ← 金属屏蔽舱，飞控舱IP67
       ↕ 隔离
  [ PDB 电源区 ]        ← 中心体，大电流母线集中走线
       ↓
  [ 电调×4（V2预留×8）]    ← 电机臂，就近安装
       ↓
  [ 4G/图传天线区 ]     ← 与GPS天线方位分离，避免遮挡天空

7. 充电系统接口（简述） ​

7.1 充电接口概述 ​

C12000智能充电器（12kW）的充电接口由SUB-PS动力电池系统PRD详细定义。本文档仅记录充电系统与整机电源的隔离关系：

项目说明
充电时整机状态电池安装在飞行器上充电时，整机不得通电（主开关断开）
充电与飞行互锁飞行器应检测充电器连接状态，若充电器已连接，则禁止解锁飞行
充电接口位置电池充电接口设计应允许充电器连接时不影响飞行器正常安装/拆卸
充电器通信C12000通过电池BMS CAN总线通信，充电过程不占用飞控CAN总线

7.2 充电状态指示 ​

充电状态机身LED指示App提示
未连接充电器常规电量颜色正常显示SOC
充电中绿色缓慢呼吸"正在充电 XX%"
充电完成绿色常亮"已充满"
充电故障红色快闪故障告警弹窗

8. 待决事项（TBD） ​

编号文档位置待决内容优先级负责团队截止日期
TBD-ICD08-001§2.1 母线连接器大电流母线连接器型号选型（XT150/安德森/航空插头），需综合评估电流容量、插拔寿命、防水等级和成本P0电气/结构[TBD]
TBD-ICD08-002§2.1/§3电池标称电压和架构确认：SUB-PS定义18S1P @68.4V，与ICD-08使用的14S @52.5V（参考T100）存在矛盾，须在全局一致性审查中解决P0电气/PM立即
TBD-ICD08-003§4.2PDB BEC-5V/12V冗余切换方案：自动切换检测阈值和切换时间（要求<1ms以免飞控复位）待详细设计P0电气[TBD]
TBD-ICD08-004§4.3水泵MOSFET电子开关控制信号协议：飞控使用GPIO高低电平还是PWM占空比控制，需与ICD-05对齐P1电气/飞控[TBD]
TBD-ICD08-005§6.2整机EMC认证范围：是否需要申请GB/T 9254 Class B认证，还是仅满足SRRC认证内EMC要求P1认证/电气[TBD]

附录A：接口需求编号汇总 ​

编号范围章节内容
ICD-08-I-001~012§4.2PDB设计需求（反接保护、保险、BEC、检测、开关等）
ICD-08-I-020~026§5.3上电/断电时序需求
ICD-08-I-030~037§6.2EMC/EMI设计需求

总计接口需求条目：21条

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