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：
🔹 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
- 定義每個功能的危害等級，評估其 ASIL（A-D）
🔹 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
🔹 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
🔹 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）
🔹 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
🧭 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 |