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标准资讯|UL2271-2023第三版轻型电动车用电池解析

发布时间:2024-04-19阅读数量:378

去年,2023年9月,ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023版发布,此标准适用于轻型电动车的电池安全测试。新的标准版本在定义、结构、测试等要求作出最新的标准要求改动。


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定义最新改动


 BMS定义


a具有主动保护装置的电池控制电路,用于监视和保持电池在其指定的工作区域内;


b防止电池过充、过流、过温、过温和过放电。


电动摩托车定义


电动机动车辆,有供骑手使用的座椅或鞍座,设计为不超过三个与地面接触的轮子,但拖拉机除外,电动摩托车是在包括高速公路在内的公共道路上使用的。


电动滑板车定义


整车重量小于100磅(约45kg)的设备,有车把、人员可站或坐的地板或座位,以及电动机;可由电动机和/或人力驱动;当由电动机驱动时,在平坦路面上的最高速度不超过20mph(约32km/h)。


个人电动移动设备定义


用于单个骑乘者的移动设备,具有平衡和推动骑乘者的可充电电力驱动系统,并且可以提供用于在骑乘时抓取的手柄。而且这个设备可能是也可能不是自平衡的。


钠离子电芯定义


与锂离子电芯结构相似,除了利用钠作为运输离子。其正极由钠化合物组成,负极由碳或类似碳产物,电解液由水或非水的电解质与溶解在电解质中钠化合物盐组成。


结构最新改动


金属材料耐腐蚀


1. 豁免了下列材料制成的金属外壳的耐腐蚀要求


a)铜、铝或不锈钢;


b)青铜或黄铜,其中任何一种含有至少80%的铜。


2. 增加了铁质外壳的耐腐蚀要求


a)室内用铁质外壳应采用搪瓷、喷漆、镀锌或其他等效方法防止腐蚀。用于户外应用的黑色金属外壳应符合CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E中的600h盐雾试验;


b)也可参考CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E实现腐蚀保护的其他方法。


绝缘等级和保护接地


保护接地系统的符合性可以根据本标准新智能测试项--接地连续性来评估。


安全分析


1. 新增安全分析示例


系统安全分析至少要证明以下条件没有危险,但不限于以下条件:


a)电芯过压、欠压;


b)电池过温、低温;


c)充放电条件下电池过流。


2.修订安全保护装置(硬件)要求:


a)UL 991中的失效模式和影响分析(FMEA)要求;


b)防止内部故障以确保符合UL 60730-1或CSA E60730-1中的功能安全要求(第H.27.1.2条);


c)CSA C22.2 No. 0.8(第5.5节)中防止故障以确保功能安全的要求(B类要求),以确定合规性并确定验证单一容错性所需的测试。


新增BMS针对电芯保护要求


如果依靠电池管理系统(BMS)将电芯维持在其规定的工作范围内,则BMS应将电芯维持在规定的电池电压和电流范围内防止过充和过放电。BMS还应将电芯保持在规定的温度范围内,以防止过热和低温操作。当审查安全电路以确定维持的电芯工作区域限制时,应考虑保护电路/组件的公差。在最终使用的LEV中需要提供元件,如熔断器、断路器或其他被确定为电池系统预期运行所必需的设备和部件,应在安装说明中加以标识。


新增保护电路要求


如果超过规定的工作限值,保护电路应限制或关闭充电或放电以防止超出工作限值。当危险场景发生时,系统应继续提供安全功能或进入安全状态(SS)或风险处理状态(RA)。如果安全功能被损坏,系统应保持在安全状态或风险处理状态,直到安全功能被恢复,系统被认为可以运行为止。


新增EMC要求


作为主要安全保护的固态电路和软件控制,如果没有作为功能安全标准评估的部分进行测试,则应按照UL 1973的电磁抗扰度试验进行评估和测试,以验证电磁抗扰度。


电芯


新增钠离子电芯要求


钠离子电芯应符合UL/ULC 2580的钠离子电池要求(与UL/ULC 2580中对二次锂电池的性能和标记要求相同),符合电芯的所有性能测试。


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测试最新改动


过充


(1) 新增在测试时,应测量电芯的电压要求


(2) 新增测试时如果BMS在接近充电阶段结束时将充电电流降低到较低的值,则应继续使用降低的充电电流对样品进行充电,直到结束要求。


(3) 取消如果电路中的保护装置启动,则在保护装置跳闸点的90%处或允许充电的跳闸点的一定百分比处重复测试至少10分钟要求。


(4) 新增测试结束时候,电芯测量的最大充电电压不得超过其正常工作区域要求。


高倍率充电


(1) 新增高倍率充电测试(测试要求同UL 1973);


(2) 测试结果考虑了BMS的延迟,可以允许过充电流短时间(几秒内)超过最大充电电流,只要在BMS检测延迟时间内。


短路


取消了如果电路中的保护装置启动,则在保护装置跳闸点的90%处或允许充电的跳闸点的一定百分比处重复测试至少10分钟要求。


过载


新增过载测试(测试要求同UL 1973)。


过放


(1) 新增在测试时,应测量电芯的电压要求;


(2) 新增测试结束时候,电芯测量的最小放电电压压不得超过其正常工作区域要求。


温升


(1) 新增如果最大充电参数随温度变化,则充电说明中应明确充电参数与温度的对应关系,按最严格的充电参数对被测设备进行充电要求;


(2) 更改测试前预处理要求。需要至少进行2个完整的充电和放电循环,直到连续充电和放电循环不会继续使电芯最高温度升高超过2°C。(旧版为进行5个充放电循环);


(3) 新增在试验中,热保护和过流保护装置不得操作的要求。


接地连续性


新增接地连续性测试(测试要求同UL 2580)。


热蔓延


新增对于额定能量大于1kWh的二次锂电池需要按照UL 2580进行单电芯失效耐受测试。


结束语


新版UL 2271在产品范围里取消了电动摩托车产品,增加了无人机;随着钠离子电池的发展,越来越多的LEV应用了钠离子电池,标准还增加了钠离子电芯的要求。在测试方面也完善了测试细节,更关注电芯安全,对大型电池还增加了热失控要求。


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