L'edizione standard ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023, applicabile ai test di sicurezza delle batterie per veicoli elettrici leggeri (LEV), è stata pubblicata nel settembre 2023 per sostituire il vecchio standard della versione 2018. Questa nuova versione dello standard presenta modifiche nelle definizioni , requisiti strutturali e requisiti di prova.

Cambiamenti nelle definizioni

• Aggiunta della definizione di sistema di gestione della batteria (BMS): un circuito di controllo della batteria con dispositivi di protezione attivi che monitora e mantiene le celle all'interno della regione operativa specificata e che previene condizioni di sovraccarico, sovracorrente, sovratemperatura, sottotemperatura e sovrascarica delle celle.
• Aggiunta della definizione di motociclo elettrico: veicolo a motore elettrico dotato di sedile o sella ad uso del conducente e progettato per viaggiare su non più di tre ruote a contatto con il suolo, escluso il trattore. Una motocicletta elettrica è destinata all'uso su strade pubbliche, comprese le autostrade.
• Aggiunta della definizione di scooter elettrico: un dispositivo di peso inferiore a cento libbre che:

a) Dispone di manubrio, pedana o sedile su cui l'operatore può stare in piedi o seduto e motore elettrico;

b) Può essere alimentato dal motore elettrico e/o dalla forza umana; E

c) Ha una velocità massima non superiore a 20 mph su una superficie piana e asfaltata quando alimentato esclusivamente dal motore elettrico.

Modifica degli esempi LEV: la motocicletta elettrica viene rimossa e vengono aggiunti i veicoli aerei senza pilota (UAV).

• Aggiunta della definizione di dispositivo personale per la mobilità elettrica: un dispositivo di mobilità del consumatore destinato a un singolo ciclista con un sistema di trasmissione elettrico ricaricabile che bilancia e spinge il ciclista e che può essere dotato di una maniglia per afferrarlo durante la guida. Questo dispositivo può o meno essere autobilanciante.
• Aggiunta delle definizioni di protezione primaria da sovracorrente, protezione di sicurezza primaria, dispositivi di protezione attiva e dispositivi di protezione passiva.
• Aggiunta della definizione di celle agli ioni di sodio: celle simili nella costruzione alle celle agli ioni di litio, tranne per il fatto che utilizzano sodio come ione di trasporto con un elettrodo positivo costituito da un composto di sodio e un anodo di carbonio o di tipo simile con un elettrodo acquoso o non acquoso e con un sale composto di sodio disciolto nell'elettrolita. (Esempi di celle agli ioni di sodio sono celle blu di Prussia o celle di ossido stratificato di metalli di transizione)

Cambiamenti nei requisiti della struttura

Resistenza delle parti metalliche alla corrosione

1. Gli involucri del gruppo di stoccaggio dell'energia elettrica (EESA) devono essere resistenti alla corrosione. Gli involucri metallici realizzati con i seguenti materiali sono considerati conformi ai requisiti di resistenza alla corrosione:

Rame, alluminio o acciaio inossidabile; E

b) Bronzo o ottone, ciascuno dei quali contenente almeno l'80% di rame.

2.Aggiunta di requisiti di resistenza alla corrosione per involucri ferrosi:

Gli involucri ferrosi per applicazioni interne devono essere protetti dalla corrosione mediante smaltatura, verniciatura, zincatura o altri mezzi equivalenti. Le custodie ferrose per applicazioni esterne devono essere conformi al test in nebbia salina di 600 ore in CSA C22.2 N. 94.2 / UL 50E. Possono essere accettati metodi aggiuntivi per ottenere la protezione dalla corrosione secondo CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E.

Livelli di isolamento e messa a terra protettiva

La conformità del sistema di messa a terra di protezione può essere valutata in base al nuovo elemento di test intelligente di questo standard: test di continuità della messa a terra.

Analisi della sicurezza

1.Aggiunta di esempi di analisi di sicurezza. Un'analisi della sicurezza del sistema deve dimostrare che le seguenti condizioni non sono pericolose. Le seguenti condizioni devono essere considerate come minimo, ma non sono limitate a:

a) Sovratensione e sottotensione della cella della batteria;

b) Sovratemperatura e sottotemperatura della batteria; E

c) Sovracorrente della batteria durante le condizioni di carica e scarica.

2.Modifica dei requisiti del dispositivo di protezione di sicurezza (hardware):

a) I requisiti Farilure-Mode and Effect Analysis (FMEA) nella norma UL 991;

b) La protezione contro i guasti interni per garantire i requisiti di sicurezza funzionale in UL 60730-1 o CSA E60730-1 (clausola H.27.1.2); O

c) La protezione contro i guasti per garantire i requisiti di sicurezza funzionale (requisiti di Classe B) in CSA C22.2 No.0.8 (Sezione 5.5) per determinare la conformità e identificare i test necessari per verificare la tolleranza al singolo guasto.

3.Modifica dei requisiti (software) di protezione della sicurezza:

a)UL 1998；

b) Requisiti del software di Classe B di CSA C22.2 No.0.8; O

c) I requisiti di controllo tramite software (requisiti di Classe B del software) in UL 60730-1 (clausola H.11.12) o CSA E60730-1.

4.Aggiunta di requisiti BMS per la protezione delle cellule.

Se utilizzato per mantenere le celle entro i limiti operativi specificati, il sistema di gestione della batteria (BMS) manterrà le celle entro i limiti di tensione e corrente specificati per proteggerle da sovraccarico e scarica eccessiva. Il BMS deve inoltre mantenere le celle entro i limiti di temperatura specificati fornendo protezione dal surriscaldamento e dal funzionamento a bassa temperatura. Quando si esaminano i circuiti di sicurezza per determinare che i limiti della regione operativa della cella siano mantenuti, nella valutazione devono essere prese in considerazione le tolleranze del circuito/componente di protezione. Componenti quali fusibili, interruttori automatici o altri dispositivi e parti ritenuti necessari per il funzionamento previsto del sistema di batterie che devono essere forniti nel LEV per l'uso finale, devono essere identificati nelle istruzioni di installazione.

Aggiunta dei requisiti del circuito di protezione.

Se vengono superati i limiti operativi specificati, un circuito di protezione limiterà o interromperà la carica o la scarica per impedire escursioni oltre i limiti operativi. Quando si verifica uno scenario pericoloso, il sistema deve continuare a fornire la funzione di sicurezza o passare allo stato sicuro (SS) o allo stato di rischio indirizzato (RA). Se la funzione di sicurezza è stata danneggiata, il sistema dovrà rimanere nello stato sicuro o nello stato di rischio finché la funzione di sicurezza non sarà stata ripristinata e il sistema sarà ritenuto accettabile per funzionare.

Aggiunta di requisiti EMC.

I circuiti a stato solido e i controlli software, considerati la protezione di sicurezza primaria, saranno valutati e testati per verificare l'immunità elettromagnetica in conformità ai test di immunità elettromagnetica di UL 1973 se non testati come parte della valutazione dello standard di sicurezza funzionale.

Cella

1.Aggiunta di requisiti per le celle agli ioni di sodio. Le celle agli ioni di sodio devono essere conformi ai requisiti delle celle agli ioni di sodio della norma UL/ULC 2580 (identici ai requisiti di prestazione e marcatura per le celle al litio secondarie nella norma UL/ULC 2580), inclusa la conformità a tutti i test di prestazione delle celle.

2.Aggiunta di requisiti per le celle riconvertite. Le batterie e i sistemi di batterie che utilizzano celle e batterie riconvertite devono garantire che le parti riconvertite siano state sottoposte a un processo accettabile per il riutilizzo in conformità con UL 1974.

Testare le modifiche

Prova di sovraccarico

• Aggiunta del requisito che durante la prova venga misurata la tensione delle celle.
• Aggiunta del requisito secondo cui se il BMS riduce la corrente di carica a una valvola inferiore verso la fine della fase di carica, il campione deve essere caricato continuamente con la corrente di carica ridotta fino al raggiungimento dei risultati finali.
• Eliminazione della prescrizione secondo cui, in caso di attivazione del dispositivo di protezione nel circuito, la prova deve essere ripetuta per almeno 10 minuti al 90% del punto di intervento del dispositivo di protezione o ad una certa percentuale del punto di intervento che consente la ricarica.
• Aggiunta del requisito secondo cui, a seguito del test di sovraccarico, la tensione di carica massima misurata sulle celle non deve superare la loro normale regione operativa.

ricarica ad alta velocità

• Aggiunta di un test di carica ad alta velocità (stessi requisiti di test di UL 1973);
• Nel risultato del test viene considerato anche il ritardo del BMS: la corrente di sovraccarico può superare la corrente di carica massima per un breve periodo (entro pochi secondi) che rientra nel tempo di ritardo del rilevamento del BMS.

Cortocircuito

• Elimina il requisito che, se interviene un dispositivo di protezione nel circuito, il test venga ripetuto al 90% del punto di intervento del dispositivo di protezione o ad una certa percentuale del punto di intervento che consenta la ricarica per almeno 10 minuti.

OverloadSottoScaricoTest

• Aggiunta del test di sovraccarico in scarica (i requisiti del test sono gli stessi di UL 1973)

Scarica eccessiva

• Aggiunta del requisito che la tensione delle celle venga misurata durante la prova.
• Aggiunta del requisito secondo cui, a seguito del test di sovrascarica, la tensione di scarica minima misurata sulle celle non deve superare il loro normale intervallo di funzionamento.

Test della temperatura (aumento della temperatura)

• Aggiunta del requisito secondo cui se i parametri massimi di carica variano con la temperatura, la corrispondenza tra i parametri di carica e la temperatura deve essere chiaramente specificata nelle istruzioni di carica e il DUT deve essere caricato secondo i parametri di carica più severi.
• Modificare il requisito della precondizione. I cicli di carica e scarica vengono quindi ripetuti per un totale minimo di 2 cicli completi di carica e scarica, fino a quando i cicli di carica e scarica consecutivi non continuano ad aumentare la temperatura massima della cella di oltre 2 °C.(Sono necessari 5 cicli di carica e scarica nella vecchia versione)
• Aggiunta del requisito secondo cui i dispositivi di protezione termica e di protezione da sovracorrente non devono funzionare.

Test di continuità della messa a terra

Aggiunta del test di continuità della messa a terra (i requisiti del test sono gli stessi di UL 2580)

Test di tolleranza della progettazione di guasti a cella singola

Le batterie al litio secondarie che hanno un'energia nominale superiore a 1kWh devono essere sottoposte al test di tolleranza della progettazione di guasti a cella singola di UL/ULC 2580).

Riepilogoy

La nuova versione della UL 2271 cancella le moto elettriche dalla gamma di prodotti (le moto elettriche saranno incluse nel campo di applicazione della UL 2580) e aggiunge i droni; con lo sviluppo delle batterie agli ioni di sodio, sempre più LEV le utilizzano come alimentazione elettrica. I requisiti per le celle agli ioni di sodio vengono aggiunti nella nuova versione standard. In termini di test, anche i dettagli dei test sono stati migliorati ed è stata prestata maggiore attenzione alla sicurezza della cella. È stata aggiunta la fuga termica per le batterie di grandi dimensioni.

In precedenza, la città di New York aveva imposto che le batterie per biciclette elettriche, scooter elettrici e veicoli elettrici leggeri (LEV) fossero conformi allo standard UL 2271. Questa revisione dello standard mira anche a controllare in modo completo la sicurezza delle batterie delle biciclette elettriche e di altre apparecchiature. Se le aziende vogliono entrare con successo nel mercato nordamericano, devono comprendere e soddisfare tempestivamente i requisiti dei nuovi standard.