Standard ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023-utgåvan, som gäller batterisäkerhetstestning för lätta elektriska fordon (LEV), publicerades i september 2023 för att ersätta den gamla standarden från 2018 års version. Den här nya versionen av standarden har ändringar i definitioner , strukturella krav och testningskrav.

Förändringar i definitioner

• Tillägg av Battery Management System (BMS) definition: En batterikontrollkrets med aktiva skyddsanordningar som övervakar och upprätthåller cellerna inom deras specificerade driftområde: och som förhindrar överladdning, överström, övertemperatur, undertemperatur och överurladdning av cellerna.
• Tillägg av definition av elektrisk motorcykel: Ett elektriskt motorfordon med ett säte eller en sadel för förarens användning och utformad för att färdas på högst tre hjul i kontakt med marken, men med undantag för en traktor. En elektrisk motorcykel är avsedd för användning på allmänna vägar inklusive motorvägar.
• Tillägg av elektrisk skoterdefinition: En enhet som väger mindre än hundra pounds som:

a) Har styre, en golvbräda eller ett säte som operatören kan stå eller sitta på, och en elektrisk motor;

b) Kan drivas av elmotorn och/eller mänsklig kraft; och

c) Har en maximal hastighet på högst 20 mph på en asfalterad plan yta när den drivs enbart av elmotorn.

Modifiering av LEV-exemplen: Elektrisk motorcykel tas bort och obemannade flygfarkoster (UAV) läggs till.

• Tillägg av personlig e-mobilitetsenhetsdefinition: En konsumentmobilitetsenhet avsedd för en enskild förare med en laddningsbar elektrisk drivlina som balanserar och driver föraren, och som kan vara försedd med ett handtag för att greppa under körning. Denna uppdelning kan vara självbalanserande eller inte.
• Tillägg av definitioner av primärt överströmsskydd, primärt säkerhetsskydd, aktiva skyddsanordningar och passiva skyddsanordningar.
• Definition av tillsats av natriumjonceller: Celler som liknar konstruktionen litiumjonceller förutom att de använder natrium som transportjonen med en positiv elektrod bestående av en natriumförening, och kol eller liknande anod med en vattenhaltig eller icke-vattenhaltig och med ett natriumföreningssalt löst i elektrolyten.(Exempel på natriumjonceller är Preussian Blue-celler eller övergångsmetallskiktade oxidceller)

Förändringar i strukturkrav

Metalliska delar motståndskraftig mot korrosion

1. Inkapslingar för mental elektrisk energilagring (EESA) ska vara korrosionsbeständiga. Metallkapslingar gjorda av följande material ska anses uppfylla korrosionsbeständighetskraven:

Koppar, aluminium eller rostfritt stål; och

b) Brons eller mässing, varav endera innehåller minst 80 % koppar.

2. Tillägg av korrosionsbeständighetskrav för järninneslutningar:

Järnhaltiga kapslingar för inomhusapplikationer ska skyddas mot korrosion genom emaljering, målning, galvanisering eller andra likvärdiga metoder. Järnhaltiga kapslingar för utomhusapplicering ska uppfylla 600-timmars saltspraytestet i CSA C22.2 nr. 94.2 / UL 50E. Ytterligare metoder för att uppnå korrosionsskydd enligt CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E kan accepteras.

Isoleringsnivåer och skyddande jordning

Överensstämmelsen för det skyddande jordningssystemet kan utvärderas enligt det nya intelligenta testobjektet i denna standard – jordningskontinuitetstest.

Säkerhetsanalys

1. Tillägg av exempel på säkerhetsanalys. En systemsäkerhetsanalys måste bevisa att följande förhållanden inte är farliga. Följande villkor ska betraktas som ett minimum, men är inte begränsade till:

a) Battericell överspänning och underspänning;

b) Batteriets över- och undertemperatur; och

c) Överström av batteriet på grund av laddnings- och urladdningsförhållanden.

2. Ändring av krav på säkerhetsskyddsanordning (hårdvara):

a) Kraven för Farilure-Mode and Effect Analysis (FMEA) i UL 991;

b) Skydd mot interna fel för att säkerställa funktionssäkerhetskrav i UL 60730-1 eller CSA E60730-1 (Klausul H.27.1.2); eller

c) Skydd mot fel för att säkerställa funktionssäkerhetskrav (klass B-krav) i CSA C22.2 No.0.8 (avsnitt 5.5) för att fastställa överensstämmelse och identifiera tester som är nödvändiga för att verifiera enskild feltolerans.

3. Modifiering av säkerhetsskyddskraven för doevide (programvara):

a) UL 1998;

b) Krav på programvara klass B i CSA C22.2 No.0.8; eller

c)Kontroller som använder programvara (krav på programvara klass B) i UL 60730-1 (klausul H.11.12) eller CSA E60730-1.

4.Tillägg av BMS-krav för cellskydd.

Om man litar på att hålla cellerna inom sina specificerade driftsgränser, ska batterihanteringssystemet (BMS) hålla cellerna inom de specificerade cellspännings- och strömgränserna för att skydda mot överladdning och överurladdning. BMS ska också hålla cellerna inom de specificerade temperaturgränserna som skyddar mot överhettning och drift under temperatur. Vid granskning av säkerhetskretsar för att fastställa att gränser för celldriftsområde upprätthålls, ska toleranser för skyddskretsen/-komponenten beaktas i utvärderingen. Komponenter såsom säkringar, strömbrytare eller andra anordningar och delar som bedöms vara nödvändiga för avsedd drift av batterisystemet som måste tillhandahållas i slutanvändningens LEV, ska identifieras i installationsanvisningarna.

Tillägg av skyddskretskrav.

Om specificerade driftsgränser överskrids ska en skyddskrets begränsa eller stänga av laddningen eller urladdningen för att förhindra avvikelser bortom driftsgränserna. När ett riskscenario inträffar ska systemet fortsätta att tillhandahålla säkerhetsfunktionen eller gå till ett säkert tillstånd (SS) eller riskadresserat tillstånd (RA). Om säkerhetsfunktionen har skadats ska systemet förbli i säkert tillstånd eller riskadresserat tillstånd tills säkerhetsfunktionen har återställts och systemet har bedömts vara acceptabelt att fungera.

Tillägg av EMC-krav.

Halvledarkretsar och mjukvarukontroller, som förlitas på som det primära säkerhetsskyddet, ska utvärderas och testas för att verifiera elektromagnetisk immunitet i enlighet med Electromagnetic Immunity Tests of UL 1973 om de inte testas som en del av utvärderingen av funktionssäkerhetsstandarden.

Cell

1. Tillägg av krav för natriumjonceller. Natriumjonceller ska uppfylla kraven på natriumjonceller i UL/ULC 2580 (identiskt med prestanda- och märkningskravet för sekundära litiumceller i UL/ULC 2580), inklusive överensstämmelse med alla prestandatester för celler.

2. Tillägg av krav för återanvända celler. Batterier och batterisystem som använder återanvända celler och batterier ska säkerställa att de återanvända delarna har genomgått en acceptabel process för återanvändning i enlighet med UL 1974.

Testa ändringar

Överladdningstest

• Tillägg av krav på att cellernas spänning ska mätas under provning.
• Tillägg av kravet att om BMS minskar laddningsströmmen till en lägre ventil nära slutet av laddningsfasen, ska provet laddas kontinuerligt med den reducerade laddningsströmmen tills slutresultatet inträffar.
• Strykning av kravet att om skyddsanordningen i kretsen aktiveras ska testet upprepas under minst 10 minuter vid 90 % av skyddsanordningens utlösningspunkt eller vid en viss procentandel av utlösningspunkten som tillåter laddning.
• Tillägg av krav på att den maximala laddningsspänningen uppmätt på cellerna vid ett resultat av överladdningstestet inte ska överstiga deras normala driftområde.

höghastighetsladdning

• Tillägg av ett höghastighetsladdningstest (samma testkrav som UL 1973);
• BMS-fördröjning beaktas också i testresultatet: Överladdningsströmmen kan överskrida den maximala laddningsströmmen under en kort tid (inom några sekunder) som ligger inom fördröjningstiden för BMS-detekteringen.

Kortslutning

• Eliminerar kravet att om en skyddsanordning i kretsen fungerar, upprepas testet vid 90 % av skyddsanordningens utlösningspunkt eller vid någon procentandel av utlösningspunkten som tillåter laddning i minst 10 minuter.

OverloadUnderAnsvarsfrihetTest

• Tillägg av överbelastning under urladdningstest (testkraven är desamma som UL 1973)

Överurladdning

• Tillägg av kravet att cellernas spänning ska mätas under provningen.
• Tillägg av kravet att den lägsta urladdningsspänningen som uppmätts på cellerna som ett resultat av överurladdningstestet inte ska överskrida deras normala arbetsområde.

Temperaturtest (temperaturstegring)

• Tillägg av kravet att om de maximala laddningsparametrarna varierar med temperaturen ska överensstämmelsen mellan laddningsparametrar och temperatur tydligt anges i laddningsinstruktionerna och DUT ska debiteras under de mest stränga laddningsparametrarna.
• Ändra kravet på förutsättning. Laddnings- och urladdningscyklerna upprepas sedan under totalt minst 2 hela cykler av laddning och urladdning, tills på varandra följande laddnings- och urladdningscykler inte fortsätter att öka den maximala celltemperaturen mer än 2 °C. (5 laddnings- och urladdningscykler krävs i den gamla versionen)
• Tillägg av kravet att värmeskydd och överströmsskydd inte ska fungera.

Jordningskontinuitetstest

Tillägg av jordningskontinuitetstest (testkraven är desamma som UL 2580)

Single Cell Failure Design Tolerance Test

Sekundära litiumbatterier som har en nominell energi som är större än 1 kWh ska utsättas för Single Cell Failure Design Tolerance Test of UL/ULC 2580).

Sammanfattningy

Den nya versionen av UL 2271 annullerar elektriska motorcyklar i produktsortimentet (elektriska motorcyklar kommer att inkluderas i omfattningen av UL 2580) och lägger till drönare; med utvecklingen av natriumjonbatterier använder fler och fler LEVs dem som strömförsörjning. Kraven på natriumjonceller läggs till i den nya versionsstandarden. När det gäller testning har testdetaljer också förbättrats och mer uppmärksamhet har ägnats åt cellens säkerhet. Thermal runaway har lagts till för stora batterier.

Tidigare hade New York City beordrat att batterier för elcyklar, elskotrar och lätta elektriska fordon (LEV) måste uppfylla UL 2271. Denna standardrevision är också till för att heltäckande kontrollera batterisäkerheten för elcyklar och annan utrustning. Om företag vill komma in på den nordamerikanska marknaden framgångsrikt måste de förstå och uppfylla kraven i de nya standarderna i tid.