Die Norm ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023, Ausgabe für Batteriesicherheitstests für leichte Elektrofahrzeuge (LEV), wurde im September 2023 veröffentlicht und ersetzt die alte Norm der Version 2018. Diese neue Version der Norm weist Änderungen in den Definitionen auf , strukturelle Anforderungen und Prüfanforderungen.

Änderungen in Definitionen

• Hinzufügung der Definition eines Batteriemanagementsystems (BMS): Ein Batteriesteuerkreis mit aktiven Schutzgeräten, der die Zellen innerhalb ihres angegebenen Betriebsbereichs überwacht und hält und Überladung, Überstrom, Übertemperatur, Untertemperatur und Tiefentladung der Zellen verhindert.
• Hinzufügung der Definition „Elektromotorrad“: Ein elektrisches Kraftfahrzeug mit einem Sitz oder Sattel zur Nutzung durch den Fahrer und so konstruiert, dass es auf nicht mehr als drei Rädern in Kontakt mit dem Boden fährt, ausgenommen jedoch ein Traktor. Ein Elektromotorrad ist für den Einsatz auf öffentlichen Straßen einschließlich Autobahnen bestimmt.
• Hinzufügung der Definition eines Elektrorollers: Ein Gerät mit einem Gewicht von weniger als 100 Pfund, das:

a) über einen Lenker, ein Bodenbrett oder einen Sitz, auf dem der Bediener stehen oder sitzen kann, und einen Elektromotor verfügt;

b)Kann durch einen Elektromotor und/oder menschliche Kraft angetrieben werden; Und

c)Höchstgeschwindigkeit von nicht mehr als 20 Meilen pro Stunde auf einer gepflasterten, ebenen Fläche, wenn es ausschließlich vom Elektromotor angetrieben wird.

Modifikation der LEV-Beispiele: Elektromotorräder werden entfernt und unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) hinzugefügt.

• Hinzufügung der Definition eines persönlichen E-Mobilitätsgeräts: Ein Verbrauchermobilitätsgerät, das für einen einzelnen Fahrer bestimmt ist und über einen wiederaufladbaren elektrischen Antriebsstrang verfügt, der den Fahrer ausbalanciert und antreibt und das mit einem Griff zum Greifen während der Fahrt ausgestattet sein kann. Diese Kluft kann sich selbst ausgleichen oder auch nicht.
• Hinzufügung von Definitionen für primären Überstromschutz, primären Sicherheitsschutz, aktive Schutzgeräte und passive Schutzgeräte.
• Definition von Natriumionenzellen: Zellen, die im Aufbau Lithiumionenzellen ähneln, mit der Ausnahme, dass sie Natrium als Transportion mit einer positiven Elektrode, die aus einer Natriumverbindung besteht, und einer Anode aus Kohlenstoff oder einem ähnlichen Typ mit einer wässrigen oder nichtwässrigen Verbindung verwenden und mit einem im Elektrolyten gelösten Natriumverbindungssalz. (Beispiele für Natriumionenzellen sind Preußisch-Blau-Zellen oder Übergangsmetall-Schichtoxidzellen)

Änderungen der Strukturanforderungen

Korrosionsbeständigkeit metallischer Teile

1. Gehäuse für Speicherbaugruppen für elektrische Energie (EESA) müssen korrosionsbeständig sein. Es wird davon ausgegangen, dass Metallgehäuse aus den folgenden Materialien die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit erfüllen:

Kupfer, Aluminium oder Edelstahl; Und

b) Bronze oder Messing, jeweils mit einem Kupfergehalt von mindestens 80 %.

2. Hinzufügung von Korrosionsbeständigkeitsanforderungen für Eisengehäuse:

Eisengehäuse für Innenanwendungen müssen durch Emaillierung, Lackierung, Verzinkung oder andere gleichwertige Maßnahmen vor Korrosion geschützt werden. Eisengehäuse für den Außenbereich müssen den 600-Stunden-Salzsprühtest gemäß CSA C22.2 Nr. 94.2 / UL 50E bestehen. Zusätzliche Methoden zur Erzielung eines Korrosionsschutzes gemäß CSA C22.2 Nr. 94.2 / UL 50E können akzeptiert werden.

Isolationspegel und Schutzerdung

Die Konformität des Schutzerdungssystems kann anhand des neuen intelligenten Prüfpunkts dieser Norm – der Erdungskontinuitätsprüfung – bewertet werden.

Sicherheitsanalyse

1.Hinzufügen von Beispielen zur Sicherheitsanalyse. Eine Systemsicherheitsanalyse muss beweisen, dass die folgenden Bedingungen nicht gefährlich sind. Die folgenden Bedingungen müssen mindestens berücksichtigt werden, sind aber nicht darauf beschränkt:

a) Über- und Unterspannung der Batteriezelle;

b) Über- und Untertemperatur der Batterie; Und

c) Batterieüberstrom während Lade- und Entladebedingungen.

2.Änderung der Anforderungen an Sicherheitsschutzgeräte (Hardware):

a) Die Anforderungen der Farilure-Mode and Effect Analysis (FMEA) in UL 991;

b) Der Schutz vor internen Fehlern zur Gewährleistung der funktionalen Sicherheitsanforderungen in UL 60730-1 oder CSA E60730-1 (Abschnitt H.27.1.2); oder

c) Die Anforderungen zum Schutz vor Fehlern zur Gewährleistung der funktionalen Sicherheit (Anforderungen der Klasse B) in CSA C22.2 Nr. 0.8 (Abschnitt 5.5), um die Konformität zu ermitteln und Tests zu identifizieren, die zur Überprüfung der Einzelfehlertoleranz erforderlich sind.

3.Änderung der Sicherheitsanforderungen an die Software (Software):

a) UL 1998;

b)Anforderungen der Softwareklasse B gemäß CSA C22.2 Nr. 0.8; oder

c) Die Contrils Using Software-Anforderungen (Software-Klasse-B-Anforderungen) in UL 60730-1 (Klausel H.11.12) oder CSA E60730-1.

4. Hinzufügung von BMS-Anforderungen für den Zellschutz.

Wenn es darauf angewiesen ist, dass die Zellen innerhalb ihrer spezifizierten Betriebsgrenzen bleiben, muss das Batteriemanagementsystem (BMS) die Zellen innerhalb der spezifizierten Zellspannungs- und Stromgrenzen halten, um vor Überladung und Tiefentladung zu schützen. Das BMS muss außerdem die Zellen innerhalb der angegebenen Temperaturgrenzen halten und so Schutz vor Überhitzung und Untertemperaturbetrieb bieten. Bei der Überprüfung von Sicherheitsschaltkreisen, um sicherzustellen, dass die Grenzwerte des Zellbetriebsbereichs eingehalten werden, müssen Toleranzen des Schutzschaltkreises/der Schutzkomponente bei der Bewertung berücksichtigt werden. Komponenten wie Sicherungen, Leistungsschalter oder andere Geräte und Teile, die für den beabsichtigten Betrieb des Batteriesystems als notwendig erachtet werden und im Endnutzungs-LEV bereitgestellt werden müssen, müssen in den Installationsanweisungen angegeben werden.

Hinzufügung von Anforderungen an Schutzschaltungen.

Bei Überschreitung vorgegebener Betriebsgrenzen muss eine Schutzschaltung den Lade- bzw. Entladevorgang begrenzen oder abschalten, um Überschreitungen der Betriebsgrenzen zu verhindern. Wenn ein Gefahrenszenario auftritt, muss das System weiterhin die Sicherheitsfunktion bereitstellen oder in einen sicheren Zustand (SS) oder risikobehafteten Zustand (RA) wechseln. Wenn die Sicherheitsfunktion beschädigt wurde, muss das System im sicheren Zustand oder risikobehafteten Zustand bleiben, bis die Sicherheitsfunktion wiederhergestellt wurde und der Betrieb des Systems als akzeptabel erachtet wird.

Ergänzung der EMV-Anforderungen.

Halbleiterschaltkreise und Softwaresteuerungen, die als primärer Sicherheitsschutz dienen, müssen bewertet und getestet werden, um die elektromagnetische Immunität gemäß den elektromagnetischen Immunitätstests von UL 1973 zu überprüfen, sofern sie nicht im Rahmen der Bewertung der funktionalen Sicherheitsstandards getestet werden.

Zelle

1. Ergänzung der Anforderungen für Natriumionenzellen. Natriumionenzellen müssen den Natriumionenzellenanforderungen von UL/ULC 2580 entsprechen (identisch mit den Leistungs- und Kennzeichnungsanforderungen für sekundäre Lithiumzellen in UL/ULC 2580), einschließlich der Einhaltung aller Leistungstests für Zellen.

2.Hinzufügung von Anforderungen für wiederverwendete Zellen. Batterien und Batteriesysteme, die wiederverwendete Zellen und Batterien verwenden, müssen sicherstellen, dass die wiederverwendeten Teile einen akzeptablen Prozess zur Wiederverwendung gemäß UL 1974 durchlaufen haben.

Änderungen testen

Überladetest

• Hinzufügung der Anforderung, dass während des Tests die Spannung der Zellen gemessen werden muss.
• Hinzufügung der Anforderung: Wenn das BMS den Ladestrom gegen Ende der Ladephase auf einen niedrigeren Wert reduziert, muss die Probe kontinuierlich mit dem reduzierten Ladestrom geladen werden, bis die endgültigen Ergebnisse vorliegen.
• Streichung der Anforderung, dass bei Aktivierung der Schutzvorrichtung im Stromkreis der Test mindestens 10 Minuten lang bei 90 % des Auslösepunkts der Schutzvorrichtung oder bei einem bestimmten Prozentsatz des Auslösepunkts, der das Laden ermöglicht, wiederholt werden muss.
• Hinzufügung der Anforderung, dass als Ergebnis des Überladetests die an den Zellen gemessene maximale Ladespannung ihren normalen Betriebsbereich nicht überschreiten darf.

Hochgeschwindigkeitsladung

• Hinzufügung eines High-Rate-Charge-Tests (gleiche Testanforderungen wie UL 1973);
• Auch die BMS-Verzögerung wird im Testergebnis berücksichtigt: Der Überladestrom kann für kurze Zeit (innerhalb weniger Sekunden) den maximalen Ladestrom überschreiten, was innerhalb der Verzögerungszeit der BMS-Erkennung liegt.

Kurzschluss

• Eliminiert die Anforderung, dass beim Auslösen einer Schutzvorrichtung im Stromkreis der Test bei 90 % des Auslösepunkts der Schutzvorrichtung oder bei einem bestimmten Prozentsatz des Auslösepunkts wiederholt werden muss, der eine Aufladung für mindestens 10 Minuten ermöglicht.

OverladenUnterEntladungTest

• Hinzufügung eines Überlastungstests unter Entladung (Testanforderungen sind die gleichen wie UL 1973)

Tiefentladung

• Hinzufügung der Anforderung, dass die Spannung der Zellen während des Tests gemessen werden muss.
• Hinzufügung der Anforderung, dass als Ergebnis des Tiefentladungstests die an den Zellen gemessene Mindestentladespannung ihren normalen Betriebsbereich nicht überschreiten darf.

Temperaturtest (Temperaturanstieg)

• Hinzufügung der Anforderung, dass, wenn die maximalen Ladeparameter mit der Temperatur variieren, der Zusammenhang zwischen Ladeparametern und Temperatur in den Ladeanweisungen klar angegeben werden muss und das DUT unter den strengsten Ladeparametern geladen werden muss.
• Ändern Sie die Anforderung der Vorbedingung. Die Lade- und Entladezyklen werden dann für insgesamt mindestens 2 vollständige Lade- und Entladezyklen wiederholt, bis aufeinanderfolgende Lade- und Entladezyklen die maximale Zelltemperatur nicht mehr um mehr als 2 °C erhöhen. (Es sind 5 Lade- und Entladezyklen erforderlich in der alten Version)
• Hinzufügung der Anforderung, dass Wärmeschutz- und Überstromschutzgeräte nicht funktionieren dürfen.

Erdungskontinuitätstest

Hinzufügung eines Erdungskontinuitätstests (Testanforderungen sind die gleichen wie UL 2580)

Design-Toleranztest für Einzelzellenfehler

Sekundäre Lithiumbatterien mit einer Nennenergie von mehr als 1 kWh müssen dem Single Cell Failure Design Tolerance Test von UL/ULC 2580 unterzogen werden.

Zusammenfassungy

Die neue Version von UL 2271 streicht Elektromotorräder aus dem Produktsortiment (Elektromotorräder werden in den Anwendungsbereich von UL 2580 einbezogen) und fügt Drohnen hinzu; Mit der Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien nutzen immer mehr LEVs diese als Stromversorgung. Die Anforderungen für Natrium-Ionen-Zellen werden in die neue Version des Standards aufgenommen. Auch bei den Tests wurden die Testdetails verbessert und der Sicherheit der Zelle mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Für große Batterien wurde die Funktion „Thermisches Durchgehen“ hinzugefügt.

Zuvor hatte New York City vorgeschrieben, dass Batterien für Elektrofahrräder, Elektroroller und leichte Elektrofahrzeuge (LEV) der UL 2271 entsprechen müssen. Diese Standardrevision soll auch die Batteriesicherheit von Elektrofahrrädern und anderen Geräten umfassend kontrollieren. Wenn Unternehmen erfolgreich in den nordamerikanischen Markt eintreten wollen, müssen sie die Anforderungen der neuen Standards rechtzeitig verstehen und erfüllen.