設計符合功能安全流程的 電池管理系統（BMS, Battery Management System），需要從需求分析、系統架構、安全目標定義到測試驗證，全面對照功能安全標準（例如 ISO 26262）來進行技術規劃。

以下是一份完整的技術規劃概覽：

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🔹 1. 概念階段（Concept Phase）

● 功能安全概念（FSC）

• 識別 BMS 的安全目標（SG），例如：
  • 避免過充、過放導致電池起火
  • 偵測溫度過高即時關閉充電
  • 電池短路異常時斷電
• 危害分析與風險評估（HARA）
  • 定義每個功能的危害等級，評估其 ASIL（A-D）
    • 例如：過充引發爆炸 → ASIL C~D
    • 資料通訊失效 → ASIL B

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🔹 2. 系統階段（System Level）

● 技術安全需求（TSR）

• 定義 BMS 應具備的安全行為與故障反應機制
  • 如過壓保護應在 4.25V 自動斷開電路
  • 溫度超過 60°C 啟動冷卻風扇或斷電

● 系統架構設計

• 安全架構原則：冗餘、監控、隔離
• 可採用 主-備架構，具備內部診斷功能（例如 AFE 或 MCU 之間的交叉驗證）
• 故障注入模擬（FIT）以驗證冗餘與反應路徑

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🔹 3. 硬體階段（Hardware Level）

● 硬體安全分析

• FMEDA（失效模式、影響與診斷分析）：對電壓監控IC、MOSFET、電流偵測模組進行失效率分析
• 計算硬體診斷覆蓋率（DC）
  • ASIL B ≥ 90%，ASIL C ≥ 97%

● 監控機制設計

• 過流偵測回路（獨立與主通道）
• 電壓偏差容錯電路
• Watchdog Timer、防止 MCU 當機無反應

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🔹 4. 軟體階段（Software Level）

● 安全相關軟體開發

• 遵循 ASIL 對應的軟體開發流程
• 模組化：電壓/電流/溫度監控模組應與故障管理模組分開
• 建立 安全軟體需求（SSR），如：
  • 異常電壓持續超過2秒進入 fail-safe 模式
  • 資料傳輸錯誤3次觸發通信錯誤處理

● 軟體測試與驗證

• 單元測試、邊界測試、失效測試
• 故障注入模擬（Fault Injection）測試反應
• 軟體追蹤矩陣（Traceability Matrix）

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🔹 5. 整合與驗證階段

● 確保測試涵蓋所有安全需求

• SIL（Safety Integration Level）驗證
• 安全驗證測試報告（Safety Validation Plan）
• 使用 Hardware-in-the-loop（HIL） 測試模擬實際電池組行為

● 撰寫 Safety Case 文件

• 統整所有開發文件、測試報告、風險分析
• 作為功能安全審核（如 OEM 車廠、第三方）依據

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🧭 輔助工具與標準參考

工具/標準	用途
ISO 26262	車用功能安全框架標準
FMEA/FMEDA	硬體風險分析方法
HARA	安全風險評估
HIL 系統	測試驗證工具
Trace32、CANoe	測試與模擬軟體