Norma ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023, dotycząca testów bezpieczeństwa akumulatorów w lekkich pojazdach elektrycznych (LEV), została opublikowana we wrześniu 2023 r. w celu zastąpienia starej normy z wersji 2018. W nowej wersji normy wprowadzono zmiany w definicjach , wymagania konstrukcyjne i wymagania testowe.

Zmiany definicji

• Dodanie definicji systemu zarządzania akumulatorem (BMS): obwód sterujący akumulatorem z aktywnymi urządzeniami zabezpieczającymi, który monitoruje i utrzymuje ogniwa w określonym obszarze działania: i który zapobiega przeładowaniu, przetężeniu, nadmiernej temperaturze, niedogrzaniu i nadmiernemu rozładowaniu ogniw.
• Dodanie definicji motocykla elektrycznego: elektryczny pojazd silnikowy posiadający siedzenie lub siodło do użytku kierowcy i zaprojektowany do poruszania się na nie więcej niż trzech kołach mających kontakt z podłożem, ale z wyłączeniem ciągnika. Motocykl elektryczny jest przeznaczony do użytku na drogach publicznych, w tym na autostradach.
• Dodanie definicji hulajnogi elektrycznej: Urządzenie ważące mniej niż sto funtów, które:

a) Posiada kierownicę, podłogę lub siedzenie, na którym operator może stać lub siedzieć, oraz silnik elektryczny;

b) Może być napędzany silnikiem elektrycznym i/lub siłą ludzką; I

c) Ma maksymalną prędkość nie większą niż 20 mil na godzinę na płaskiej powierzchni utwardzonej, gdy jest napędzany wyłącznie silnikiem elektrycznym.

Modyfikacja przykładów LEV: Usunięto motocykl elektryczny i dodano bezzałogowe statki powietrzne (UAV).

• Dodanie definicji osobistego urządzenia e-mobilności: Urządzenie służące do mobilności konsumenckiej przeznaczone dla jednego rowerzysty, wyposażone w elektryczny układ napędowy z możliwością ładowania, który utrzymuje równowagę i napędza rowerzystę, i które może być wyposażone w uchwyt do chwytania podczas jazdy. Urządzenie to może, ale nie musi, być samorównoważące.
• Dodanie definicji podstawowego zabezpieczenia nadprądowego, podstawowego zabezpieczenia bezpieczeństwa, aktywnych urządzeń ochronnych i pasywnych urządzeń ochronnych.
• Dodanie definicji ogniw sodowo-jonowych: Ogniwa o podobnej konstrukcji do ogniw litowo-jonowych, z tą różnicą, że wykorzystują sód jako transport jonów z elektrodą dodatnią składającą się ze związku sodu oraz anodą węglową lub podobnego typu z wodną lub niewodną fazą i ze związkiem soli sodowej rozpuszczonej w elektrolicie. (Przykładami ogniw jonowych sodu są ogniwa błękitu pruskiego lub ogniwa tlenkowe z warstwami metali przejściowych)

Zmiany w wymaganiach konstrukcyjnych

Odporność części metalowych na korozję

1. Obudowy mentalnego zespołu magazynowania energii elektrycznej (EESA) muszą być odporne na korozję. Za spełniające wymagania dotyczące odporności na korozję uznaje się obudowy metalowe wykonane z następujących materiałów:

Miedź, aluminium lub stal nierdzewna; I

b) Brąz lub mosiądz, każdy z nich zawiera co najmniej 80% miedzi.

2.Dodanie wymagań dotyczących odporności na korozję dla obudów żelaznych:

Obudowy żelazne do zastosowań wewnętrznych należy chronić przed korozją poprzez emaliowanie, malowanie, cynkowanie lub w inny równoważny sposób. Obudowy żelazne do zastosowań zewnętrznych muszą spełniać 600-godzinny test mgły solnej zgodnie z CSA C22.2 nr 94.2 / UL 50E. Można zaakceptować dodatkowe metody osiągnięcia ochrony antykorozyjnej zgodnie z CSA C22.2 nr 94.2 / UL 50E.

Poziomy izolacji i uziemienie ochronne

Zgodność systemu uziemienia ochronnego można ocenić na podstawie nowego inteligentnego elementu testowego tej normy – testu ciągłości uziemienia.

Analiza bezpieczeństwa

1.Dodanie przykładów analizy bezpieczeństwa. Analiza bezpieczeństwa systemu musi wykazać, że następujące warunki nie są niebezpieczne. Należy uwzględnić co najmniej następujące warunki, ale nie ograniczają się one do:

a) Nadmierne i zbyt niskie napięcie ogniwa akumulatora;

b) Nadmierna i zbyt niska temperatura akumulatora; I

c) Przetężenie akumulatora spowodowane warunkami ładowania i rozładowania.

2.Modyfikacja wymagań dotyczących urządzeń zabezpieczających (sprzętowych):

a) Wymagania dotyczące analizy trybu i skutków awarii (FMEA) w normie UL 991;

b)Ochrona przed błędami wewnętrznymi w celu zapewnienia wymagań bezpieczeństwa funkcjonalnego w normach UL 60730-1 lub CSA E60730-1 (klauzula H.27.1.2); Lub

c) Ochrona przed błędami w celu zapewnienia wymagań bezpieczeństwa funkcjonalnego (wymagania klasy B) w CSA C22.2 nr 0.8 (sekcja 5.5) w celu określenia zgodności i identyfikacji testów niezbędnych do sprawdzenia odporności na pojedynczy defekt.

3.Modyfikacja wymagań dotyczących bezpieczeństwa (oprogramowania):

a) UL 1998;

b)Wymagania klasy oprogramowania B normy CSA C22.2 nr 0.8; Lub

c) Wymagania dotyczące korzystania z oprogramowania (wymagania klasy oprogramowania B) określone w normie UL 60730-1 (klauzula H.11.12) lub CSA E60730-1.

4.Dodanie wymagań BMS dotyczących ochrony ogniw.

Jeżeli system zarządzania akumulatorami (BMS) ma na celu utrzymanie ogniw w określonych granicach operacyjnych, będzie utrzymywał ogniwa w określonych granicach napięcia i prądu ogniwa, aby chronić je przed przeładowaniem i nadmiernym rozładowaniem. BMS powinien również utrzymywać ogniwa w określonych granicach temperatur, zapewniając ochronę przed przegrzaniem i pracą w zbyt niskiej temperaturze. Podczas przeglądu obwodów bezpieczeństwa w celu ustalenia, czy granice obszaru działania ogniwa są zachowane, w ocenie należy uwzględnić tolerancje obwodu/elementu ochronnego. Komponenty, takie jak bezpieczniki, wyłączniki automatyczne lub inne urządzenia i części uznane za niezbędne do zamierzonego działania systemu akumulatorów, które należy zapewnić w ramach LEV końcowego zastosowania, należy wskazać w instrukcji instalacji.

Dodanie wymagań dotyczących obwodu zabezpieczającego.

W przypadku przekroczenia określonych limitów operacyjnych obwód ochronny ogranicza lub wyłącza ładowanie lub rozładowywanie, aby zapobiec przekroczeniu limitów operacyjnych. Gdy wystąpi niebezpieczny scenariusz, system będzie nadal zapewniał funkcję bezpieczeństwa lub przejdzie do stanu bezpiecznego (SS) lub stanu uwzględniającego ryzyko (RA). Jeżeli funkcja bezpieczeństwa została uszkodzona, system powinien pozostać w stanie bezpiecznym lub stanie, w którym nie ma zagrożenia, do czasu przywrócenia funkcji bezpieczeństwa i uznania, że ​​system nadaje się do działania.

Dodanie wymagań EMC.

Obwody półprzewodnikowe i oprogramowanie sterujące, stanowiące podstawową ochronę bezpieczeństwa, należy oceniać i testować w celu sprawdzenia odporności elektromagnetycznej zgodnie z testami odporności elektromagnetycznej UL 1973, jeśli nie są testowane w ramach oceny standardu bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Komórka

1. Dodanie wymagań dotyczących ogniw jonowo-sodowych. Ogniwa sodowo-jonowe muszą spełniać wymagania dotyczące ogniw sodowych jonowych określone w normie UL/ULC 2580 (identyczne z wymaganiami dotyczącymi wydajności i oznakowania wtórnych ogniw litowych określonymi w normie UL/ULC 2580), w tym spełniać wszystkie testy wydajności ogniw.

2. Dodanie wymagań dotyczących ogniw o zmienionym przeznaczeniu. Baterie i systemy akumulatorów wykorzystujące ogniwa i baterie o ponownym przeznaczeniu powinny zapewniać, że części o ponownym przeznaczeniu przeszły akceptowalny proces zmiany przeznaczenia zgodnie z normą UL 1974.

Testowanie zmian

Test przeładowania

• Dodanie wymogu, aby podczas badania mierzyć napięcie ogniw.
• Dodanie wymogu, że jeżeli pod koniec fazy ładowania BMS zmniejszy prąd ładowania do niższego zaworu, próbkę należy ładować w sposób ciągły zmniejszonym prądem ładowania, aż do uzyskania ostatecznych wyników.
• Skreślenie wymogu, zgodnie z którym w przypadku zadziałania urządzenia zabezpieczającego w obwodzie badanie należy powtarzać przez co najmniej 10 minut przy 90% punktu zadziałania urządzenia zabezpieczającego lub przy określonej wartości procentowej punktu zadziałania umożliwiającej ładowanie.
• Dodano wymóg, aby w wyniku testu przeładowania maksymalne napięcie ładowania zmierzone na ogniwach nie przekraczało ich normalnego obszaru pracy.

ładowanie z dużą szybkością

• Dodanie testu ładowania wysokim prądem (te same wymagania testowe co UL 1973);
• W wyniku testu uwzględniane jest również opóźnienie BMS: Prąd przeładowania może przekroczyć maksymalny prąd ładowania na krótki czas (w ciągu kilku sekund), który mieści się w czasie opóźnienia wykrycia BMS.

Zwarcie

• Eliminuje wymóg, aby w przypadku zadziałania urządzenia zabezpieczającego w obwodzie test był powtarzany przy 90% punktu zadziałania urządzenia zabezpieczającego lub przy pewnym procentie punktu zadziałania, który umożliwia ładowanie przez co najmniej 10 minut.

OwczytajPodWypisaćTzał

• Dodatek testu przeciążenia podczas rozładowania (wymagania testu są takie same jak UL 1973)

Nadmierne rozładowanie

• Dodanie wymogu pomiaru napięcia ogniw podczas badania.
• Dodano wymóg, aby w wyniku testu nadmiernego rozładowania minimalne napięcie rozładowania zmierzone na ogniwach nie przekraczało ich normalnego zakresu roboczego.

Test temperatury (wzrost temperatury)

• Dodano wymóg, zgodnie z którym w przypadku zmiany maksymalnych parametrów ładowania w zależności od temperatury w instrukcji ładowania należy wyraźnie określić zgodność między parametrami ładowania a temperaturą, a urządzenie testowane należy ładować przy użyciu najsurowszych parametrów ładowania.
• Zmień wymaganie warunku wstępnego. Cykle ładowania i rozładowywania są następnie powtarzane przez co najmniej 2 pełne cykle ładowania i rozładowywania, aż do momentu, gdy kolejne cykle ładowania i rozładowywania nie spowodują dalszego wzrostu maksymalnej temperatury ogniwa o więcej niż 2°C. (wymaganych jest 5 cykli ładowania i rozładowywania) w starej wersji)
• Dodano wymóg, że zabezpieczenia termiczne i zabezpieczenia nadprądowe nie powinny działać.

Test ciągłości uziemienia

Dodanie testu ciągłości uziemienia (wymagania testowe są takie same jak UL 2580)

Test tolerancji projektu na awarie pojedynczych ogniw

Wtórne akumulatory litowe o energii znamionowej większej niż 1 kWh należy poddać testowi tolerancji awarii pojedynczego ogniwa zgodnie z normą UL/ULC 2580).

Streszczeniey

Nowa wersja UL 2271 wycofuje motocykle elektryczne z asortymentu produktów (motocykle elektryczne zostaną objęte zakresem UL 2580) i dodaje drony; wraz z rozwojem akumulatorów sodowo-jonowych coraz więcej pojazdów LEV wykorzystuje je jako źródło zasilania. Do nowej wersji standardu dodano wymagania dotyczące ogniw sodowo-jonowych. Jeśli chodzi o testowanie, poprawiono także szczegóły testów i poświęcono więcej uwagi bezpieczeństwu ogniwa. Dla dużych akumulatorów dodano zabezpieczenie termiczne.

Wcześniej miasto Nowy Jork nałożyło wymóg, aby akumulatory do rowerów elektrycznych, skuterów elektrycznych i lekkich pojazdów elektrycznych (LEV) były zgodne z normą UL 2271. Ta zmiana normy ma również na celu kompleksową kontrolę bezpieczeństwa akumulatorów rowerów elektrycznych i innego sprzętu. Jeśli firmy chcą z sukcesem wejść na rynek północnoamerykański, muszą w odpowiednim czasie zrozumieć i spełnić wymagania nowych standardów.