移位机控制器 · 硬件需求交底
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老年移位机控制器 · 开发需求交底

致:陈燕午(硬件设计负责人)。本文档整合了竞品实物拆解、法规分析结论、市场定价数据与硬件需求规格,作为双方沟通开发方案的输入。请重点看 第⑤节硬件需求规格书第⑥节待决策项——需要你给方案与排期。

👤 收件人:陈燕午 · 硬件设计负责人 🎯 用途:开发需求交底 + 方案讨论 📅 日期:2026-08-22 周六 ⏭️ 下一步:方案评审会(建议本周内)
🎯

一句话任务

开发一款移位机专用电动控制器(控制盒 + 手控器),用轮椅级技术医疗级安全,对菲亚这类继电器方案形成代差

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目标定位

「主流版」起步:MOSFET H-Bridge + 集成 BMS + CAN,目标出厂价 US$95-135,对标捷昌 JCB35K2-B。

技术代差点

继电器换向 → MOSFET H-Bridge;外包 BMS → 主控集成 BMS;无显示 → LED 电量 + 故障码;无通信 → CAN 总线

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项目背景与商业定位

为什么做这个项目、市场在哪、我们凭什么赢——给硬件开发的上下游语境。

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市场坐标

  • 全球患者处理设备市场 ≈152 亿美元(2025),CAGR ~5%
  • 医院端 51% / 居家 28% / 养老机构 21%
  • 吊轨及电动移动式是过去 3 年增长最快子品类
  • 亚太是 2026-2032 CAGR 最高地区
  • 移位机整机国内 2000-5000 元,海外 $2000-6000 USD
  • 控制器占整机成本 8-15% → 整机厂心理预算 200-750 元
🤝

项目契机(立奇线索)

  • 立奇科技潘总接了老人位移机控制器新项目,有实物样品
  • 立奇已有 AI 电动轮椅产品线 + 二类医疗器械资质
  • 对话确认:电路板差线束、SR 模具待好、SMT 等线束
  • 计划本周上门看实物 → 本需求书即为评估后的开发输入
  • 我们核心能力:PCB 自研控制器(月万台级) + 整车渠道
🧭 给硬件开发的一句话商业约束:BOM 目标 ¥350-500(主流版),出厂价 ¥680-970。安全设计必须满足 ISO 10535 + GB 9706.1,但不必一步到位做「智能版」——分两步走,先把主流版跑通认证。
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竞品实物拆解(菲亚 Feiya)

竞品是无锡市杰蒂诺自动化设备有限公司(飞亚 Feiya 牌,wxfeiya.com)的移位机控制盒。三张实物照片是我们唯一的「设计输入」——没有设计稿,全靠拆解反推。

维度菲亚现状我们的代差目标
换向方案宏发 HF115F 继电器(10A/277VAC,24VDC 线圈) MOSFET H-Bridge(4× NMOS + 驱动 IC)
主控未知国产小封装 MCU(无丝印) 主控 MCU + 独立安全监控(看门狗)
BMS外包给电池厂(巨江内置),主控不可观测 主控集成 BMS:电压/电流/温度/循环计数
电池7s 25.2V 6.52Ah(≈164Wh),PVC 蓝皮 同规格 7s,但带通信接口上报状态
人机接口1 黄钮(急停)+ 2 绿钮(升降)+ 1 LED 4-6 键手控器 + LED 电量条 + 故障码
通信 CAN(预留蓝牙模块接口)
PCB 工艺单面板 + 手焊元件 + 无接插件直连线 双面板 + SMT 为主 + 端子台/接插件
EMC 防护无 TVS / 保险丝 / 浪涌保护 TVS + 自恢复保险丝 + RC 缓冲 + 滤波

📸 实物 #1 · 控制器主板(FY-BO2-V3,2024-03-27)

竞品 PCB 实拍菲亚 FY-BO2-V3 PCB
🔌
继电器换向:HF115F-024-1ZS3A
宏发小型功率继电器,10A/277VAC。继电器方案 = 2010 年代主流,切换 10-30ms、有触点噪声、机械寿命 10⁵ 次。
🧲
分立元件 + 变压器方案
板上独立变压器、电解电容、二极管整流堆、分立三极管。无专用 BMS IC、无专用电机驱动 IC。
🔴
粗电源线直焊
红/黑/蓝粗线束直接焊接,未用接插件/端子台。产线快但 EMC 抗扰余量小、不可维护。
🛡️
保护元件缺失
未见保险丝、TVS、浪涌保护;无散热铝片。防反接/过载/浪涌全部留给系统集成商。
💡
设计取向
「便宜、够用、好修」。目标低 B 端护理床/升降桌,不卷安全不卷智能——这正是我们的定价空间

📸 实物 #2 · 锂电池组(HL2503-108C,巨江)

竞品电池实拍巨江 7s 锂电池组
7s 锂电组 · 25.2V 满电 · 6520mAh ≈164Wh
25.2V ÷ 3.6V = 7 串。与 24V 推杆匹配。满电续航约 40-60 次满载循环。
🛡️
PVC 简易包装 · BMS 内置
BMS 集成在电池内部(巨江方案),主控板不做电池管理——无循环数据、无健康度、无运维抓手
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我方机会
把 BMS 搬回主控:电压/电流/温度采集 + 循环计数 + SOH 估算 + CAN 上报。这是差异化卖点

📸 实物 #3 · 外壳与按键面板

竞品外壳实拍菲亚移位机控制器外壳
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白+黄+绿配色(IEC 60601 惯例)
黄=急停(警示)、绿=升降(功能)。颜色语义符合行业惯例,我们沿用。
🔘
1 黄钮 + 2 绿钮 = 物理按钮
机械按钮(非薄膜),维修便宜、老年用户易操作。我们保留物理按钮,增加 LED 电量条
💡
无 LCD / 电量显示 / 故障码
仅 1 颗电源 LED。中高端市场缺口:加电量百分比 + 故障码,成本 +¥15 内,售价可 +¥100。
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壳内分仓
PCB 与电池分仓隔离(照片#1 可见),符合基本电气隔离原则。我们同样做高低压分仓。
🔍 给硬件的结论:菲亚这块板子的天花板 = 继电器 + 无 BMS + 无显示 + 无通信,是 15 年前的方案。我们的 PCB 打过去,每一项都是升级,不存在「打不过」的技术点——问题只在成本控制与认证节奏。
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法规结论:继电器不是强制,MOSFET 完全可行

这是本需求书最重要的技术判断依据。ISO 10535 / IEC 60601-1 都不规定换向拓扑,但「单点故障下不能坠落」是硬性条款。菲亚用继电器是工程惯性(fail-safe 自然 + FMEA 简单 + 30 年路径依赖),不是法规要求。

ISO 10535:2006 / 2021 · 第 4.3.1.19 条(关键条款)
「Hoists shall be provided with a safety device that shall ensure that the lifted person does not fall in the event of a single-fault condition of the lifting machinery. See 4.7 and 9.8.2 of IEC 60601-1:2006.」
译:移位机应装设安全装置,确保在升降机构发生单点故障时,被转移人员不会坠落。
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ISO 10535:2021 硬性要求

  • 4.3.1.15:紧急停止装置(红色、隔离电源、复位需手动且与启动动作不同)
  • 4.3.1.16:低电量告警 + 告警后须能完成一次满载完整升降
  • 4.3.1.17:所有控制必须是「hold-to-run」型(松手即停)
  • 4.3.1.18:不得举起超过 1.5× 最大负载
  • 4.3.1.19:单点故障下不得坠落(见 IEC 60601-1 4.7 / 9.8.2)
  • 2021 新增:紧急下降装置 mandatory;噪声 ≤65 dB(A);耐久 11,000 次循环(8000 中位 + 1000 满载低位 + 1000 高位 + 1000 空载触发限位)

继电器 vs MOSFET 工程对比

维度继电器MOSFET H-Bridge
故障模式 触点粘连=锁死=fail-safe 短路=持续导通=危险
物理隔离 kV 级天然需光耦/驱动隔离
切换速度10-30 ms <1µs
寿命10⁵ 次 10⁹ 次
噪声 50-70 dB 啪声 <40 dB 静音
调速 不可 PWM 调速 + 软启软停
成本(4路) ¥12-20¥20-50
FMEA 4 种故障模式20+ 种故障模式

🛡️ MOSFET 方案满足「单点故障」的工程手段(我们要做的)

主控 MCU 发 H-Bridge PWM
+
独立安全 MCU / 硬件看门狗监控
任一异常立即封锁栅极
过流检测(Shunt + 比较器)
硬件级封锁(<10µs,不经软件)
断电/急停:RC 延迟后短路电机端子
主动制动(反 EMF,可达 10kN)
机械弹簧紧急下降(物理兜底,不依赖任何电子)
急停继电器切断主回路(保留 1 个继电器做物理隔离)

💡 参考:Hill-Rom / Stryker 已有「5 开关 H-Bridge + 主动制动」专利方案;捷昌 JCB35K2-B / TiMotion TC20 均为 MOSFET 方案并通过医疗认证——先例充分

给硬件的结论:MOSFET H-Bridge 方案法规无障碍,工程先例充分(捷昌/TiMotion/电动轮椅全在用)。代价 = FMEA 文件量 + 双重冗余设计 + 6-12 个月合规周期。建议主驱动用 MOSFET,急停保留 1 个继电器做物理切断,紧急下降用机械弹簧——三重防护,每层独立。
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市场定价与产品定位

出厂价数据来自 GlobalSources / Alibaba / Accio / 海外分销四路交叉验证(2026-08 抓取)。给硬件的输入 = BOM 目标

档位典型配置出厂价(FOB 中国)代表厂
入门 AC 供电(无电池)3-4 推杆、AC 输入、手控US$11-16(¥80-115)浙江心翼(XYC5/XYC10)
国产低端整套继电器、IP54、CEUS$40-76(¥290-550)Ken Yue、菲亚 FYK01x(竞品所在档)
国产中端移位机专用锂电内置、急停、双推杆、IPX4US$100-135(¥720-970)捷昌 JCB35K2-B(对标)
国产高端医疗认证MCU + 电量显示 + 紧急下降 + IP66US$170-220(¥1200-1600)捷昌 JCB35K3
海外品牌(分销价)TC12 + 电池 + 手控器整套US$442-553(¥3200-4000)Bestcare-TiMotion
海外替换件渠道Drive Medical 控制盒备件US$1,054(5-10× 出厂价)Slimedical 医疗渠道
1️⃣

基础版(可选,先不做)

继电器 + 电池管理 + 急停 + 低压报警

目标出厂价:US$45-65

毛利低打价格战用

2️⃣

★ 主流版(本期开发)

MOSFET H-Bridge + 集成 BMS + LED 电量 + CAN

目标出厂价:US$95-135(¥680-970)

BOM 目标:¥350-500

推荐对标捷昌 K2-B

3️⃣

智能版(二期)

FOC + LCD + 蓝牙 + OTA + 电池循环数据

目标出厂价:US$160-220

二期迭代

💰 整机厂心理预算参考:移位机控制器占整机成本 8-15%。国产移位机整机 2000-5000 元 → 控制器预算 200-750 元;海外整机 $2000-6000 → 控制器预算 $150-500。主流版 ¥680-970 正好卡在国产高端与海外低端的甜点区
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硬件需求规格书(主流版 · 送审稿 V0.1)

以下是给硬件设计的核心交付。指标来自 ISO 10535:2021 + 竞品对标 + 捷昌 JCB35K2-B 公开规格综合。带 ★ 的为硬性指标,不可妥协;其余可讨论。

⚡ 5.1 电源与电池

★ 电池组规格
7s 锂离子,额定 25.2V 满电,容量 ≥6.5Ah(≈164Wh),带内部 BMS 保护板(过充/过放/过流/短路/温控)
★ 充电管理
CC/CV 充电,充电时间 ≤6.5h;支持「电池在控制盒内直充」与「取下电池单独充」双模式
★ 续航
满电支持 ≥40 次满载升降循环(80kg 基准)
★ 低电量告警
剩余电量 20-30% 时蜂鸣 + LED 闪烁(对应 ISO 10535 4.3.1.16);告警后须能完成 1 次满载完整升降
待机功耗
<50µA(防止长期存放电池耗尽);10s 无操作自动休眠
BMS 采集(差异化)
每串电压采集 + 总电流 + 温度;循环计数与 SOH 估算存 MCU EEPROM,可经 CAN 读取

🔧 5.2 电机驱动(核心)

★ 驱动对象
2 路 24V DC 电动推杆(升降主推杆 + 腿开合推杆);升降路额定电流 ≤10A,瞬时 ≤15A
★ 换向拓扑
MOSFET H-Bridge ×2(升降路 + 腿开合路),禁用继电器换向
★ 过流保护
Shunt 电阻 + 硬件比较器,<10µs 硬件封锁(不经软件);软件二级阈值可配置
★ 过载保护
不得举起 >1.5× 最大负载(ISO 10535 4.3.1.18),通过电流阈值 + 时间窗口判定
★ Hold-to-run
所有控制为「按住才动」型(ISO 10535 4.3.1.17),手控器松手 / 信号丢失 / 通信中断 → 立即停机
限位保护
行程上/下限机械限位(推杆内置)+ 软件行程计数双保险
调速(差异化)
PWM 软启软停(升降速度 ≤50mm/s 空载 / ≤30mm/s 满载,满足 ISO 10535);接近终点自动减速
制动
断电/急停时主动短路制动(active braking,反 EMF);RC 延迟电路保证断电后自动短路电机端子

🛡️ 5.3 安全设计(三重独立防护)

★ 第 1 层 · 急停
红色蘑菇头自锁按钮(IP65),硬件切断主回路(此处保留 1 个大电流继电器做物理隔离);旋转复位,复位动作 ≠ 启动动作(ISO 10535 4.3.1.15);响应 <100ms
★ 第 2 层 · 紧急下降
完全断电下机械式缓慢下降(弹簧释放阀/红色旋钮),最低触发负载 ≤30kg;使用后须专业检查才能复用
★ 第 3 层 · 单点故障
满足 IEC 60601-1 4.7:任一元器件单点故障(含 MOSFET 短路、MCU 死机、驱动 IC 失效)不得导致坠落或失控上升;独立安全监控(看门狗/安全 MCU)持续校验主控指令
★ 故障自检
上电自检(MOSFET 短路检测、电流采样校准、按键通断、CAN 通信握手)未通过禁止使能
失效记录
故障码存 EEPROM(≥20 条循环记录),手控器 LED 或 CAN 可读

🎛️ 5.4 人机接口(手控器)

★ 按键布局
升降(绿×2)+ 腿开合(绿×2)+ 急停(黄/红×1,若急停在主机则手控器不含);物理机械按钮,非薄膜
★ 电量显示
LED 电量条(≥4 段)或数码管百分比(差异化,成本 +¥15 内)
★ 连接方式
有线(RJ45 或圆形航空插),线长 ≥2m;无线方案请评估成本差(2.4G/蓝牙,目标 +¥30 内)
★ 防护等级
手控器 ≥IPx4(防溅);整机控制盒 ≥IPX4;电动坐便应用场景升级 IPx5
告警
蜂鸣 ≥65dB(A)@1m(ISO 10535 噪声限值内可辨识)

📡 5.5 通信与扩展(差异化)

★ CAN 总线
手控器 / 电池 / 上位机(可选)经 CAN 通信(500kbps);手控器断线 → 立即停机(fail-safe)
预留接口
蓝牙模块插槽(智能版升级用);OTA 升级接口(SWD + 双区固件)
状态上报
电池串压/电流/温度/循环数/SOH + 故障码 + 使用统计,经 CAN 可读(对标菲亚「黑盒」的代差点)

📋 5.6 可靠性与环境

★ 升降循环寿命
≥11,000 次满载循环(ISO 10535 耐久测试:8000 中位 + 1000 低位 + 1000 高位 + 1000 空载限位)
★ 工作温度
+5°C ~ +40°C(工作)/-20°C ~ +60°C(存储)
★ EMC
IEC 60601-1-2(GB 9706.1 对应);射频抗扰 10V/m(800MHz-2GHz,ISO 10535 加严项)
★ 认证目标
GB 9706.1-2020(国内强制)+ ISO 10535:2021 + CE(EMC+LVD+MDR);FDA 510(k) 二期
结构
壳内高低压分仓(参照竞品做法);PCB 双面板 SMT 为主;功率路径用接插件/端子台(不直焊)
重量
控制盒(不含电池)≤0.8kg;整套装机 ≤2.5kg
⚙️ 推荐架构(供参考,具体由你定):主控 MCU(STM32G0/GD32 级)+ 独立看门狗/安全监控(或双 MCU)→ 双 H-Bridge(集成驱动如 BTN8982 类,或 4× 分立 NMOS + 半桥驱动 IC)→ Shunt 过流硬件比较 → 手控器 CAN。急停继电器在电源主回路。紧急下降为机械独立机构(不归电子管)。
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待陈工决策 / 讨论项(方案评审会议题)

以下 8 项需要你在方案评审会上给出选择与理由。每项我都给了倾向性建议,但最终方案以你的专业判断为准

🤔 技术选型类

  1. 安全架构:双 MCU(主控 + 安全监控)还是单 MCU + 外部窗口看门狗 + 硬件比较器?倾向:先单 MCU + 硬看门狗(省成本),智能版升双 MCU
  2. H-Bridge 实现:集成智能驱动(BTN8982/DRV8701 类)还是分立 NMOS + 半桥驱动?倾向:升降路用集成方案(省面积好认证),腿开合路可用分立
  3. BMS 采集:专用 AFE 芯片(如 BQ76940)还是 MCU 内置 ADC + 软件算法?倾向:MCU ADC + 软件够用(7s 采集量小),省一颗料
  4. 手控器连接:有线 CAN(RJ45/航空插)还是无线(2.4G/蓝牙)?倾向:V1 有线(认证快),V1.5 加无线模块
  5. 电池包:外购成品(巨江类)还是自研电池包 + 内置 BMS?倾向:V1 外购成品电池(快速起量),自研包二期

📅 排期与节奏类

  1. 里程碑排期:下面建议的时间线是否可行?哪里有瓶颈(人手 / 打样 / 认证排队)?
  2. 认证切入:先做 GB 9706.1(国内 NMPA 二类路径)还是同步启动 CE?倾向:同步启动、GB 优先落地
  3. 立奇实物对接:我们上门看实物时,需要重点拍照/测量哪些项,才能反推他们的接口定义与线束规格?(请列一个「现场采集清单」给我

建议里程碑(供讨论)

Phase 1
方案设计
原理图 + 选型 + 架构评审
2 周
Phase 2
工程样机
PCB Layout + 打样 + 调试
4 周
Phase 3
功能验证
ISO 10535 预测试项 + 安全自检
4 周
Phase 4
认证送样
GB 9706.1 + ISO 10535 + EMC
8-12 周
Phase 5
小批量
500-1000 台试产 + 客户送样
4 周

总计约 5-6 个月到小批量(认证周期是主要变量,6-12 个月合规窗口是行业常态)。

📞 行动项:① 请陈工看完本文档后,回一份「方案选型反馈 + 排期确认 + 立奇现场采集清单」;② 本周内约 1 小时方案评审会(建议拉上固件同事);③ 立奇实物看完当天同步照片与测量数据,更新本文档第②节。
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参考链接 · 一键索引