De standaard ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023-editie, van toepassing op batterijveiligheidstests voor lichte elektrische voertuigen (LEV), werd in september 2023 gepubliceerd ter vervanging van de oude standaard van de versie van 2018. Deze nieuwe versie van de standaard heeft wijzigingen in de definities , structurele vereisten en testvereisten.

Veranderingen in definities

• Toevoeging van de definitie van het batterijbeheersysteem (BMS): een batterijcontrolecircuit met actieve beveiligingsapparatuur die de cellen binnen hun gespecificeerde werkingsgebied bewaakt en onderhoudt: en dat overbelasting, overstroom, oververhitting, ondertemperatuur en overmatige ontlading van de cellen voorkomt.
• Toevoeging van de definitie van een elektrische motorfiets: een elektrisch motorvoertuig met een zitplaats of zadel voor gebruik door de berijder en ontworpen om te rijden op niet meer dan drie wielen die in contact staan ​​met de grond, maar met uitzondering van een tractor. Een elektrische motorfiets is bedoeld voor gebruik op de openbare weg, inclusief snelwegen.
• Toevoeging van de definitie van een elektrische scooter: Een apparaat dat minder dan honderd kilo weegt en dat:

a) Heeft een stuur, een vloerplank of een stoel waar de bestuurder op kan staan ​​of zitten, en een elektromotor;

b)Kan worden aangedreven door de elektromotor en/of menselijke kracht; En

c) Heeft een maximale snelheid van niet meer dan 30 km/u op een verhard, vlak oppervlak wanneer hij uitsluitend door de elektromotor wordt aangedreven.

Aanpassing van de LEV-voorbeelden: elektrische motorfietsen worden verwijderd en onbemande luchtvaartuigen (UAV) worden toegevoegd.

• Toevoeging van de definitie van een persoonlijk e-mobiliteitsapparaat: een mobiliteitsapparaat voor consumenten, bedoeld voor één berijder, met een oplaadbare elektrische aandrijflijn die de berijder in evenwicht brengt en voortstuwt, en die kan zijn voorzien van een handvat om tijdens het rijden vast te houden. Deze verdeling kan al dan niet zelfbalancerend zijn.
• Toevoeging van definities van primaire overstroombeveiliging, primaire veiligheidsbeveiliging, actieve beveiligingsapparatuur en passieve beveiligingsapparatuur.
• Toevoeging van de definitie van natriumioncellen: Cellen die qua constructie vergelijkbaar zijn met lithiumioncellen, behalve dat ze natrium gebruiken als het transportion met een positieve elektrode bestaande uit een natriumverbinding en een koolstof- of soortgelijk type anode met een waterige of niet-waterige en met een natriumverbindingszout opgelost in de elektrolyt. (Voorbeelden van natriumioncellen zijn Pruisisch blauwe cellen of overgangsmetaal-gelaagde oxidecellen)

Veranderingen in structuurvereisten

Metalen onderdelen Weerstand tegen corrosie

1. Behuizingen voor de geestelijke opslag van elektrische energie (EESA) moeten corrosiebestendig zijn. Metalen behuizingen gemaakt van de volgende materialen worden geacht te voldoen aan de eisen inzake corrosieweerstand:

Koper, aluminium of roestvrij staal; En

b) Brons of messing, die beide ten minste 80% koper bevatten.

2.Toevoeging van corrosieweerstandseisen voor ijzerhoudende behuizingen:

Ferro-behuizingen voor binnentoepassing moeten tegen corrosie worden beschermd door emailleren, schilderen, galvaniseren of andere gelijkwaardige middelen. Ferro-behuizingen voor buitentoepassing moeten voldoen aan de zoutsproeitest van 600 uur in CSA C22.2 nr. 94.2 / UL 50E. Aanvullende methoden om corrosiebescherming te bereiken volgens CSA C22.2 nr. 94.2 / UL 50E kunnen worden geaccepteerd.

Isolatieniveaus en beschermende aarding

De conformiteit van het beschermende aardingssysteem kan worden beoordeeld aan de hand van het nieuwe intelligente testitem van deze norm – aardingscontinuïteitstest.

Veiligheidsanalyse

1.Toevoeging van voorbeelden van veiligheidsanalyse. Een systeemveiligheidsanalyse moet bewijzen dat de volgende omstandigheden niet gevaarlijk zijn. Er moet minimaal rekening worden gehouden met de volgende voorwaarden, maar deze zijn niet beperkt tot:

a) Over- en onderspanning van de batterijcel;

b) Te hoge en te lage temperatuur van de batterij; En

c) Overstroom van de accu tijdens het opladen en ontladen.

2. Wijziging van de vereisten voor veiligheidsvoorzieningen (hardware):

a) De vereisten voor Farilure-Mode and Effect Analysis (FMEA) in UL 991;

b)De bescherming tegen interne fouten om functionele veiligheidsvereisten te garanderen in UL 60730-1 of CSA E60730-1 (clausule H.27.1.2); of

c) De bescherming tegen fouten om functionele veiligheidsvereisten te waarborgen (klasse B-vereisten) in CSA C22.2 nr. 0.8 (paragraaf 5.5) om naleving te bepalen en tests te identificeren die nodig zijn om de tolerantie voor enkele fouten te verifiëren.

3. Wijziging van de vereisten voor veiligheidsbescherming in doevide (software):

a) UL 1998;

b)Softwareklasse B-vereisten van CSA C22.2 nr.0.8; of

c) De vereisten van Contrils Using Software (vereisten voor softwareklasse B) in UL 60730-1 (clausule H.11.12) of CSA E60730-1.

4.Toevoeging van BMS-vereisten voor celbescherming.

Als er op wordt vertrouwd om de cellen binnen de gespecificeerde bedrijfslimieten te houden, zal het batterijbeheersysteem (BMS) de cellen binnen de gespecificeerde celspannings- en stroomlimieten houden om te beschermen tegen overbelasting en overontlading. Het gebouwbeheersysteem moet de cellen ook binnen de gespecificeerde temperatuurgrenzen houden, waardoor bescherming wordt geboden tegen oververhitting en werking bij te lage temperatuur. Bij het beoordelen van veiligheidscircuits om te bepalen of de grenzen voor het werkingsgebied van de cel worden gehandhaafd, moet bij de evaluatie rekening worden gehouden met toleranties van het beveiligingscircuit/de beveiligingscomponent. Componenten zoals zekeringen, stroomonderbrekers of andere apparaten en onderdelen waarvan is vastgesteld dat ze noodzakelijk zijn voor de beoogde werking van het batterijsysteem en die moeten worden geleverd in de LEV voor eindgebruik, moeten worden geïdentificeerd in de installatie-instructies.

Toevoeging van vereisten voor beveiligingscircuits.

Als gespecificeerde bedrijfslimieten worden overschreden, moet een beveiligingscircuit het laden of ontladen beperken of afsluiten om excursies buiten de bedrijfslimieten te voorkomen. Wanneer zich een gevaarlijk scenario voordoet, moet het systeem de veiligheidsfunctie blijven leveren of naar een veilige toestand (SS) of risicogerichte toestand (RA) gaan. Als de veiligheidsfunctie is beschadigd, moet het systeem in de veilige toestand of de risico-onderworpen toestand blijven totdat de veiligheidsfunctie is hersteld en het systeem aanvaardbaar wordt geacht om te functioneren.

Toevoeging van EMC-vereisten.

Solid-state circuits en softwarebesturingen, waarop wordt vertrouwd als de primaire veiligheidsbescherming, moeten worden geëvalueerd en getest om de elektromagnetische immuniteit te verifiëren in overeenstemming met de elektromagnetische immuniteitstests van UL 1973, indien niet getest als onderdeel van de evaluatie van de functionele veiligheidsnorm.

Cel

1.Toevoeging van eisen voor natriumioncellen. Natriumioncellen moeten voldoen aan de natriumioncelvereisten van UL/ULC 2580 (identiek aan de prestatie- en markeringseis voor secundaire lithiumcellen in UL/ULC 2580), inclusief naleving van alle prestatietests voor cellen.

2.Toevoeging van vereisten voor hergebruikte cellen. Batterijen en batterijsystemen die hergebruikte cellen en batterijen gebruiken, moeten ervoor zorgen dat de hergebruikte onderdelen een aanvaardbaar proces voor hergebruik hebben doorlopen in overeenstemming met UL 1974.

Wijzigingen testen

Overbelastingstest

• Toevoeging van de eis dat tijdens de test de spanning van de cellen moet worden gemeten.
• Toevoeging van de eis dat als BMS de laadstroom reduceert naar een lagere klep tegen het einde van de laadfase, het monster continu moet worden opgeladen met de verminderde laadstroom totdat de uiteindelijke resultaten optreden.
• Schrapping van de eis dat als het beveiligingsapparaat in het circuit wordt geactiveerd, de test gedurende ten minste 10 minuten moet worden herhaald op 90% van het uitschakelpunt van het beveiligingsapparaat of op een bepaald percentage van het uitschakelpunt dat opladen mogelijk maakt.
• Toevoeging van de eis dat als resultaat van de overbelastingstest de maximale op de cellen gemeten laadspanning het normale werkingsgebied niet mag overschrijden.

hoog tarief opladen

• Toevoeging van een High Rate Charge Test (dezelfde testvereisten als UL 1973);
• BMS-vertraging wordt ook meegenomen in het testresultaat: De overlaadstroom kan de maximale laadstroom overschrijden gedurende een korte periode (binnen een paar seconden), wat binnen de vertragingstijd van de BMS-detectie valt.

Kortsluiting

• Elimineert de vereiste dat als een beveiligingsapparaat in het circuit in werking treedt, de test wordt herhaald op 90% van het uitschakelpunt van het beveiligingsapparaat of op een bepaald percentage van het uitschakelpunt dat opladen gedurende minimaal 10 minuten mogelijk maakt.

OverladenOnderAfvoerTest

• Toevoeging van overbelasting onder ontladingstest (testvereisten zijn hetzelfde als UL 1973)

Overmatige ontlading

• Toevoeging van de eis dat de spanning van de cellen tijdens de test moet worden gemeten.
• Toevoeging van de eis dat als gevolg van de overontladingstest de minimale ontladingsspanning die op de cellen wordt gemeten, het normale bedrijfsbereik niet mag overschrijden.

Temperatuurtest (temperatuurstijging)

• Toevoeging van de eis dat als de maximale oplaadparameters variëren met de temperatuur, de overeenkomst tussen oplaadparameters en temperatuur duidelijk moet worden gespecificeerd in de oplaadinstructies en dat de DUT moet worden opgeladen onder de zwaarste oplaadparameters.
• Wijzig de vereiste van de voorwaarde. De laad- en ontlaadcycli worden vervolgens herhaald voor een minimum van in totaal 2 volledige laad- en ontlaadcycli, totdat opeenvolgende laad- en ontlaadcycli de maximale celtemperatuur niet met meer dan 2 °C verhogen. (Er zijn vijf laad- en ontlaadcycli vereist in de oude versie)
• Toevoeging van de eis dat thermische beveiliging en overstroombeveiligingsapparatuur niet mogen werken.

Aarding continuïteitstest

Toevoeging van aardingscontinuïteitstest (testvereisten zijn hetzelfde als UL 2580)

Ontwerptolerantietest voor enkele celstoringen

Secundaire lithiumbatterijen met een nominale energie van meer dan 1 kWh moeten worden onderworpen aan de Single Cell Failure Design Tolerance Test van UL/ULC 2580).

Samenvattingy

De nieuwe versie van UL 2271 schrapt elektrische motorfietsen uit het productassortiment (elektrische motorfietsen zullen worden opgenomen in de reikwijdte van UL 2580) en voegt drones toe; met de ontwikkeling van natrium-ionbatterijen gebruiken steeds meer LEV's deze als stroomvoorziening. De eisen voor natriumioncellen zijn toegevoegd aan de nieuwe versiestandaard. Op het gebied van testen zijn ook de testdetails verbeterd en is er meer aandacht besteed aan de veiligheid van cellen. Voor grote batterijen is Thermal Runaway toegevoegd.

Eerder had New York City verplicht gesteld dat batterijen voor elektrische fietsen, elektrische scooters en lichte elektrische voertuigen (LEV) moeten voldoen aan UL 2271. Deze standaardherziening is ook bedoeld om de batterijveiligheid van elektrische fietsen en andere apparatuur uitgebreid te controleren. Als bedrijven met succes de Noord-Amerikaanse markt willen betreden, moeten ze de vereisten van de nieuwe normen tijdig begrijpen en eraan voldoen.