Phiên bản tiêu chuẩn ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023 áp dụng cho thử nghiệm an toàn ắc quy cho Xe điện hạng nhẹ (LEV) được xuất bản vào tháng 9 năm 2023 để thay thế tiêu chuẩn cũ của phiên bản 2018. Phiên bản tiêu chuẩn mới này có những thay đổi về định nghĩa , yêu cầu về cấu trúc và yêu cầu kiểm tra.

Những thay đổi trong định nghĩa

• Bổ sung định nghĩa Hệ thống quản lý pin (BMS): Mạch điều khiển pin với các thiết bị bảo vệ tích cực giám sát và duy trì các tế bào trong vùng hoạt động được chỉ định của chúng: và ngăn chặn các tình trạng quá tải, quá dòng, quá nhiệt, dưới nhiệt độ và quá tải của các tế bào.
• Bổ sung định nghĩa về xe máy điện: Xe cơ giới điện có ghế hoặc yên cho người lái sử dụng và được thiết kế để di chuyển trên không quá ba bánh tiếp xúc với mặt đất, nhưng không bao gồm máy kéo. Xe máy điện được thiết kế để sử dụng trên đường công cộng bao gồm cả đường cao tốc.
• Bổ sung định nghĩa Xe máy điện: Một thiết bị có trọng lượng dưới một trăm pound:

a) Có tay lái, sàn hoặc ghế để người điều khiển đứng, ngồi và có động cơ điện;

b) Có thể được cung cấp năng lượng bằng động cơ điện và/hoặc sức người; Và

c) Có tốc độ tối đa không quá 20 mph trên bề mặt trải nhựa khi chỉ được cung cấp năng lượng từ động cơ điện.

Sửa đổi các ví dụ LEV: Loại bỏ xe máy điện và bổ sung thêm phương tiện bay không người lái (UAV).

• Bổ sung định nghĩa về Thiết bị di chuyển điện tử cá nhân: Thiết bị di chuyển của người tiêu dùng được thiết kế dành cho một người lái với một hệ thống truyền động điện có thể sạc lại để giữ thăng bằng và đẩy người lái, đồng thời có thể được trang bị tay cầm để nắm khi đi xe. Sự lệch này có thể tự cân bằng hoặc không.
• Bổ sung các định nghĩa về Bảo vệ quá dòng sơ cấp, Bảo vệ an toàn sơ cấp, thiết bị bảo vệ chủ động và thiết bị bảo vệ thụ động.
• Bổ sung định nghĩa về tế bào ion natri: Các tế bào có cấu trúc tương tự như tế bào ion lithium ngoại trừ việc chúng sử dụng natri làm ion vận chuyển với điện cực dương bao gồm hợp chất natri và cực dương cacbon hoặc loại tương tự có nước hoặc không chứa nước và với muối hợp chất natri hòa tan trong chất điện phân. (Ví dụ về tế bào ion natri là tế bào Prussian Blue hoặc tế bào oxit xếp lớp kim loại chuyển tiếp)

Thay đổi yêu cầu về kết cấu

Bộ phận kim loại chống ăn mòn

1. Vỏ hộp lưu trữ năng lượng điện tâm thần (EESA) phải có khả năng chống ăn mòn. Vỏ kim loại làm bằng các vật liệu sau đây phải được coi là phù hợp với các yêu cầu về khả năng chống ăn mòn:

Đồng, nhôm hoặc thép không gỉ; Và

b) Đồng hoặc đồng thau, mỗi loại có hàm lượng đồng ít nhất 80%.

2.Bổ sung các yêu cầu về khả năng chống ăn mòn cho vỏ bọc kim loại màu:

Vỏ bọc bằng sắt dùng trong nhà phải được bảo vệ chống ăn mòn bằng cách tráng men, sơn, mạ hoặc các biện pháp tương đương khác. Vỏ bọc bằng sắt dành cho ứng dụng ngoài trời phải tuân theo thử nghiệm phun muối 600 giờ trong CSA C22.2 số 94.2 / UL 50E. Có thể chấp nhận các phương pháp bổ sung để đạt được khả năng chống ăn mòn theo CSA C22.2 số 94.2 / UL 50E.

Mức cách điện và nối đất bảo vệ

Sự tuân thủ của hệ thống nối đất bảo vệ có thể được đánh giá theo hạng mục kiểm tra thông minh mới của tiêu chuẩn này – kiểm tra tính liên tục nối đất.

Phân tích an toàn

1.Bổ sung các ví dụ về phân tích an toàn. Phân tích an toàn hệ thống phải chứng minh các điều kiện sau đây không nguy hiểm. Các điều kiện sau đây phải được xem xét ở mức tối thiểu nhưng không giới hạn ở:

a) Pin quá áp, thiếu điện áp;

b) Pin quá nhiệt, dưới nhiệt độ; Và

c) Quá dòng trong quá trình sạc và xả pin.

2. Sửa đổi các yêu cầu về thiết bị (phần cứng) bảo vệ an toàn:

a) Các yêu cầu về Phân tích hiệu ứng và chế độ Farilure (FMEA) trong UL 991;

b) Bảo vệ chống lại các lỗi bên trong để đảm bảo các yêu cầu về An toàn Chức năng trong UL 60730-1 hoặc CSA E60730-1 (Khoản H.27.1.2); hoặc

c) Bảo vệ chống lại lỗi để đảm bảo các yêu cầu về An toàn chức năng (yêu cầu Loại B) trong CSA C22.2 Số 0.8 (Phần 5.5) để xác định sự tuân thủ và xác định các thử nghiệm cần thiết để xác minh khả năng chịu lỗi đơn lẻ.

3. Sửa đổi các yêu cầu về bảo vệ an toàn (phần mềm):

a) UL 1998；

b) Yêu cầu phần mềm loại B CSA C22.2 số 0.8; hoặc

c) Các yêu cầu về Kiểm soát Sử dụng Phần mềm (Yêu cầu Phần mềm Loại B) trong UL 60730-1 (Khoản H.11.12) hoặc CSA E60730-1.

4.Bổ sung các yêu cầu BMS để bảo vệ tế bào.

Nếu dựa vào việc duy trì các tế bào trong giới hạn hoạt động được chỉ định của chúng, hệ thống quản lý pin (BMS) sẽ duy trì các tế bào trong giới hạn điện áp và dòng điện được chỉ định của tế bào để bảo vệ khỏi quá tải và phóng điện quá mức. BMS cũng phải duy trì các tế bào trong giới hạn nhiệt độ quy định để bảo vệ khỏi hoạt động quá nhiệt và dưới nhiệt độ. Khi xem xét các mạch an toàn để xác định rằng các giới hạn vùng vận hành của tế bào được duy trì, dung sai của mạch/bộ phận bảo vệ phải được xem xét trong đánh giá. Các thành phần như cầu chì, cầu dao hoặc các thiết bị và bộ phận khác được xác định là cần thiết cho hoạt động dự kiến ​​của hệ thống pin được yêu cầu cung cấp trong LEV sử dụng cuối cùng phải được nhận biết trong hướng dẫn lắp đặt.

Bổ sung các yêu cầu về mạch bảo vệ.

Nếu vượt quá giới hạn vận hành quy định, mạch bảo vệ sẽ hạn chế hoặc tắt quá trình sạc hoặc xả để ngăn chặn sự vượt quá giới hạn vận hành. Khi xảy ra tình huống nguy hiểm, hệ thống phải tiếp tục cung cấp chức năng an toàn hoặc chuyển sang trạng thái an toàn (SS) hoặc trạng thái giải quyết rủi ro (RA). Nếu chức năng an toàn bị hư hỏng, hệ thống phải duy trì ở trạng thái an toàn hoặc trạng thái giải quyết rủi ro cho đến khi chức năng an toàn được khôi phục và hệ thống được coi là có thể vận hành được.

Bổ sung các yêu cầu EMC.

Các mạch trạng thái rắn và bộ điều khiển phần mềm, được coi là biện pháp bảo vệ an toàn chính, phải được đánh giá và thử nghiệm để xác minh khả năng miễn nhiễm điện từ theo Thử nghiệm miễn nhiễm điện từ của UL 1973 nếu không được thử nghiệm như một phần của đánh giá tiêu chuẩn an toàn chức năng.

Tế bào

1. Bổ sung các yêu cầu đối với tế bào ion Natri. Pin ion natri phải tuân thủ các yêu cầu về pin ion natri của UL/ULC 2580 (giống hệt với yêu cầu về hiệu suất và đánh dấu đối với pin lithium thứ cấp trong UL/ULC 2580), bao gồm việc tuân thủ tất cả các thử nghiệm hiệu suất dành cho pin.

2. Bổ sung các yêu cầu đối với các ô được tái sử dụng. Pin và hệ thống pin sử dụng pin và pin đã được tái sử dụng phải đảm bảo rằng các bộ phận được tái sử dụng đã trải qua quá trình tái sử dụng có thể chấp nhận được theo UL 1974.

Kiểm tra các thay đổi

Kiểm tra quá tải

• Yêu cầu bổ sung là trong quá trình thử nghiệm, phải đo điện áp của pin.
• Bổ sung yêu cầu rằng nếu BMS giảm dòng nạp xuống van thấp hơn gần cuối giai đoạn nạp thì mẫu phải được nạp liên tục với dòng nạp giảm cho đến khi đạt được kết quả cuối cùng.
• Loại bỏ yêu cầu rằng nếu thiết bị bảo vệ trong mạch kích hoạt thì thử nghiệm phải được lặp lại trong ít nhất 10 phút ở 90% điểm ngắt của thiết bị bảo vệ hoặc ở một tỷ lệ phần trăm nhất định của điểm ngắt cho phép sạc.
• Bổ sung yêu cầu rằng tại kết quả của thử nghiệm quá tải, điện áp sạc tối đa đo được trên pin không được vượt quá vùng hoạt động bình thường của chúng.

sạc tốc độ cao

• Bổ sung Kiểm tra phí tốc độ cao (các yêu cầu kiểm tra tương tự như UL 1973);
• Độ trễ BMS cũng được xem xét trong kết quả thử nghiệm: Dòng sạc quá mức có thể vượt quá dòng sạc tối đa trong một khoảng thời gian ngắn (trong vòng vài giây) nằm trong thời gian trễ của việc phát hiện BMS.

Ngắn mạch

• Loại bỏ yêu cầu rằng nếu thiết bị bảo vệ trong mạch hoạt động thì thử nghiệm được lặp lại ở 90% điểm ngắt của thiết bị bảo vệ hoặc ở phần trăm nào đó của điểm ngắt cho phép sạc trong ít nhất 10 min.

OverloadDướiPhóng điệnTước tính

• Bổ sung thử nghiệm quá tải khi xả (yêu cầu thử nghiệm giống như UL 1973)

Xả quá mức

• Bổ sung yêu cầu về điện áp của pin phải được đo trong quá trình thử nghiệm.
• Bổ sung yêu cầu rằng do kết quả của thử nghiệm phóng điện quá mức, điện áp phóng điện tối thiểu đo được trên pin không được vượt quá phạm vi hoạt động bình thường của chúng.

Kiểm tra nhiệt độ (Tăng nhiệt độ)

• Bổ sung yêu cầu rằng nếu các thông số sạc tối đa thay đổi theo nhiệt độ thì sự tương ứng giữa các thông số sạc và nhiệt độ phải được quy định rõ ràng trong hướng dẫn sạc và DUT phải được sạc theo các thông số sạc khắc nghiệt nhất.
• Thay đổi yêu cầu của điều kiện trước. Sau đó, các chu kỳ sạc và xả được lặp lại với tổng số tối thiểu là 2 chu kỳ sạc và xả hoàn chỉnh, cho đến khi các chu kỳ sạc và xả liên tiếp không tiếp tục làm tăng nhiệt độ pin tối đa lên quá 2 °C.(Cần có 5 chu kỳ sạc và xả ở phiên bản cũ)
• Bổ sung yêu cầu rằng các thiết bị bảo vệ nhiệt và bảo vệ quá dòng không được hoạt động.

Kiểm tra tính liên tục nối đất

Bổ sung Kiểm tra tính liên tục nối đất (yêu cầu kiểm tra giống như UL 2580)

Kiểm tra dung sai thiết kế lỗi tế bào đơn

Pin lithium thứ cấp có năng lượng định mức lớn hơn 1kWh phải tuân theo Thử nghiệm dung sai thiết kế lỗi pin đơn của UL/ULC 2580).

Bản tóm tắty

Phiên bản mới của UL 2271 loại bỏ xe máy điện trong danh mục sản phẩm (xe máy điện sẽ nằm trong phạm vi của UL 2580) và bổ sung thêm máy bay không người lái; với sự phát triển của pin natri-ion, ngày càng có nhiều LEV sử dụng chúng làm nguồn điện. Các yêu cầu đối với pin natri-ion được bổ sung vào tiêu chuẩn phiên bản mới. Về mặt thử nghiệm, các chi tiết thử nghiệm cũng đã được cải thiện và sự an toàn của tế bào được chú ý nhiều hơn. Tính năng thoát nhiệt đã được bổ sung cho các loại pin lớn.

Trước đây, Thành phố New York đã yêu cầu pin cho xe đạp điện, xe máy điện và xe điện nhẹ (LEV) phải tuân thủ UL 2271. Bản sửa đổi tiêu chuẩn này cũng nhằm kiểm soát toàn diện độ an toàn của pin của xe đạp điện và các thiết bị khác. Nếu các công ty muốn thâm nhập thành công vào thị trường Bắc Mỹ, họ cần hiểu và đáp ứng kịp thời các yêu cầu của tiêu chuẩn mới.