มาตรฐาน ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023 ที่ใช้กับการทดสอบความปลอดภัยของแบตเตอรี่สำหรับยานยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็ก (LEV) ได้รับการเผยแพร่เมื่อเดือนกันยายน 2566 เพื่อแทนที่มาตรฐานเก่าของเวอร์ชัน 2018 มาตรฐานเวอร์ชันใหม่นี้มีการเปลี่ยนแปลงคำจำกัดความ ข้อกำหนดด้านโครงสร้าง และข้อกำหนดในการทดสอบ

การเปลี่ยนแปลงคำจำกัดความ

• คำจำกัดความเพิ่มเติมของระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS): วงจรควบคุมแบตเตอรี่ที่มีอุปกรณ์ป้องกันแบบแอคทีฟที่ตรวจสอบและบำรุงรักษาเซลล์ภายในขอบเขตการทำงานที่ระบุ และป้องกันการประจุไฟเกิน กระแสไฟเกิน อุณหภูมิเกิน อุณหภูมิต่ำกว่า และสภาวะการปล่อยประจุเกินของเซลล์
• คำจำกัดความของรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าเพิ่มเติม ได้แก่ รถยนต์ไฟฟ้าที่มีที่นั่งหรืออานสำหรับผู้ขับขี่ และออกแบบให้เดินทางได้ไม่เกินสามล้อโดยสัมผัสกับพื้น แต่ไม่รวมถึงรถแทรกเตอร์ มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้ามีจุดประสงค์เพื่อใช้บนถนนสาธารณะรวมถึงทางหลวง
• คำจำกัดความของสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าเพิ่มเติม: อุปกรณ์ที่มีน้ำหนักน้อยกว่าหนึ่งร้อยปอนด์ที่:

ก) มีแฮนด์ กระดานพื้น หรือที่นั่งที่ผู้ควบคุมสามารถยืนหรือนั่งได้ และมีมอเตอร์ไฟฟ้า

b) สามารถขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าและ/หรือกำลังคน และ

ค) มีความเร็วสูงสุดไม่เกิน 20 ไมล์ต่อชั่วโมงบนพื้นผิวลาดยางเมื่อขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว

การปรับเปลี่ยนตัวอย่าง LEV: ถอดรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าออกและเพิ่มยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับ (UAV)

• คำจำกัดความเพิ่มเติมของอุปกรณ์ E-Mobility ส่วนบุคคล: การเคลื่อนย้ายของผู้บริโภคมีไว้สำหรับผู้ขับขี่คนเดียวด้วยระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบชาร์จไฟได้ซึ่งจะทรงตัวและขับเคลื่อนผู้ขับขี่ และอาจมีด้ามจับสำหรับจับขณะขับขี่ การแบ่งนี้อาจสมดุลในตัวเองหรือไม่ก็ได้
• การเพิ่มคำจำกัดความของการป้องกันกระแสเกินหลัก การป้องกันความปลอดภัยหลัก อุปกรณ์ป้องกันแบบแอคทีฟ และอุปกรณ์ป้องกันแบบพาสซีฟ
• คำจำกัดความเพิ่มเติมของเซลล์โซเดียมไอออน: เซลล์ที่มีโครงสร้างคล้ายกันกับเซลล์ลิเธียมไอออน ยกเว้นว่าเซลล์เหล่านั้นใช้โซเดียมเป็นไอออนในการขนส่งโดยมีอิเล็กโทรดบวกที่ประกอบด้วยสารประกอบโซเดียม และคาร์บอนหรือแอโนดประเภทที่คล้ายกันที่มีน้ำหรือไม่มีน้ำ และเกลือผสมโซเดียมละลายในอิเล็กโทรไลต์ (ตัวอย่างเซลล์โซเดียมไอออน ได้แก่ เซลล์ปรัสเซียนบลูหรือเซลล์ออกไซด์ชั้นโลหะทรานซิชัน)

การเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดด้านโครงสร้าง

ชิ้นส่วนโลหะทนทานต่อการกัดกร่อน

1. ชุดประกอบการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าจิต (EESA) จะต้องทนต่อการกัดกร่อน เปลือกโลหะที่ทำจากวัสดุต่อไปนี้ต้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความต้านทานการกัดกร่อน:

ทองแดง อลูมิเนียม หรือสแตนเลส และ

b) ทองแดงหรือทองเหลือง ซึ่งมีทองแดงอย่างน้อย 80%

2. การเพิ่มข้อกำหนดความต้านทานการกัดกร่อนสำหรับเปลือกเหล็ก:

เปลือกเหล็กสำหรับการใช้งานภายในอาคารต้องได้รับการป้องกันการกัดกร่อนโดยการเคลือบ การทาสี การชุบสังกะสี หรือวิธีการอื่นที่เทียบเท่า โครงสร้างเหล็กสำหรับการใช้งานกลางแจ้งต้องเป็นไปตามการทดสอบสเปรย์เกลือ 600 ชั่วโมงใน CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E สามารถยอมรับวิธีการเพิ่มเติมเพื่อให้ได้การป้องกันการกัดกร่อนตาม CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E

ระดับฉนวนและสายดินป้องกัน

ความสอดคล้องของระบบสายดินป้องกันสามารถประเมินได้ตามรายการทดสอบอัจฉริยะใหม่ของมาตรฐานนี้ - การทดสอบความต่อเนื่องของการต่อสายดิน

การวิเคราะห์ความปลอดภัย

1.เพิ่มตัวอย่างการวิเคราะห์ความปลอดภัย การวิเคราะห์ความปลอดภัยของระบบจะต้องพิสูจน์ว่าเงื่อนไขต่อไปนี้ไม่เป็นอันตราย เงื่อนไขต่อไปนี้จะต้องได้รับการพิจารณาเป็นอย่างน้อย แต่ไม่จำกัดเฉพาะ:

ก) เซลล์แบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้าเกินและแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป

b) แบตเตอรี่มีอุณหภูมิเกินและอุณหภูมิต่ำเกินไป และ

c) กระแสไฟเกินของแบตเตอรี่เนื่องจากสภาวะการชาร์จและการคายประจุ

2. การปรับเปลี่ยนข้อกำหนดอุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัย (ฮาร์ดแวร์):

ก) ข้อกำหนด Farilure-Mode และ Effect Analysis (FMEA) ใน UL 991

b) การป้องกันข้อผิดพลาดภายในเพื่อให้แน่ใจว่าข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการใช้งานใน UL 60730-1 หรือ CSA E60730-1 (ข้อ H.27.1.2) หรือ

c) การป้องกันข้อผิดพลาดเพื่อให้แน่ใจว่าข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการทำงาน (ข้อกำหนดคลาส B) ใน CSA C22.2 No.0.8 (ส่วนที่ 5.5) เพื่อกำหนดความสอดคล้องและระบุการทดสอบที่จำเป็นในการตรวจสอบความทนทานต่อข้อบกพร่องเดี่ยว

3. การปรับเปลี่ยนข้อกำหนดด้านความปลอดภัย (ซอฟต์แวร์):

ก) UL 1998;

b) ข้อกำหนดซอฟต์แวร์คลาส B ของ CSA C22.2 No.0.8; หรือ

c) ข้อกำหนดการใช้ซอฟต์แวร์ Contrils (ข้อกำหนดซอฟต์แวร์คลาส B) ใน UL 60730-1 (ข้อ H.11.12) หรือ CSA E60730-1

4. การเพิ่มข้อกำหนด BMS สำหรับการป้องกันเซลล์

หากอาศัยการบำรุงรักษาเซลล์ภายในขีดจำกัดการทำงานที่ระบุ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะต้องรักษาเซลล์ให้อยู่ภายในขีดจำกัดแรงดันและกระแสของเซลล์ที่ระบุ เพื่อป้องกันการประจุเกินและการคายประจุเกิน BMS ยังต้องรักษาเซลล์ให้อยู่ภายในขีดจำกัดอุณหภูมิที่กำหนดเพื่อป้องกันจากความร้อนสูงเกินไปและภายใต้การทำงานของอุณหภูมิ เมื่อตรวจสอบวงจรความปลอดภัยเพื่อพิจารณาว่าขีดจำกัดขอบเขตการทำงานของเซลล์ยังคงอยู่ จะต้องพิจารณาความคลาดเคลื่อนของวงจร/ส่วนประกอบป้องกันในการประเมิน ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ฟิวส์ เบรกเกอร์วงจร หรืออุปกรณ์อื่นๆ และชิ้นส่วนที่กำหนดที่จำเป็นสำหรับการทำงานตามเจตนาของระบบแบตเตอรี่ที่ต้องมีให้ในการใช้งาน LEV ขั้นสุดท้าย จะต้องระบุไว้ในคำแนะนำในการติดตั้ง

การเพิ่มข้อกำหนดวงจรป้องกัน

หากเกินขีดจำกัดการทำงานที่ระบุ วงจรป้องกันจะต้องจำกัดหรือปิดการชาร์จหรือการคายประจุเพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวเกินขีดจำกัดการทำงาน เมื่อสถานการณ์อันตรายเกิดขึ้น ระบบจะต้องจัดให้มีฟังก์ชันความปลอดภัยต่อไป หรือเข้าสู่สถานะปลอดภัย (SS) หรือสถานะระบุความเสี่ยง (RA) หากฟังก์ชันด้านความปลอดภัยได้รับความเสียหาย ระบบจะยังคงอยู่ในสถานะปลอดภัยหรือสถานะที่ระบุถึงความเสี่ยงจนกว่าฟังก์ชันด้านความปลอดภัยจะได้รับการฟื้นฟู และระบบจะถือว่ายอมรับได้ในการทำงาน

ข้อกำหนดเพิ่มเติมของ EMC

วงจรโซลิดสเตตและการควบคุมซอฟต์แวร์ซึ่งใช้เป็นการป้องกันความปลอดภัยเบื้องต้น จะต้องได้รับการประเมินและทดสอบเพื่อตรวจสอบภูมิคุ้มกันทางแม่เหล็กไฟฟ้าตามการทดสอบภูมิคุ้มกันแม่เหล็กไฟฟ้าของ UL 1973 หากไม่ได้ทดสอบโดยเป็นส่วนหนึ่งของการประเมินมาตรฐานความปลอดภัยในการทำงาน

เซลล์

1. การเพิ่มข้อกำหนดสำหรับเซลล์โซเดียมไอออน เซลล์โซเดียมไอออนต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเซลล์โซเดียมไอออนของ UL/ULC 2580 (เหมือนกันกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและการทำเครื่องหมายสำหรับเซลล์ลิเธียมทุติยภูมิใน UL/ULC 2580) รวมถึงการปฏิบัติตามการทดสอบประสิทธิภาพทั้งหมดสำหรับเซลล์

2. การเพิ่มข้อกำหนดสำหรับเซลล์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ แบตเตอรี่และระบบแบตเตอรี่ที่ใช้เซลล์และแบตเตอรี่ที่นำกลับมาใช้ใหม่ต้องแน่ใจว่าชิ้นส่วนที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ผ่านกระบวนการที่ยอมรับได้สำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่ตามมาตรฐาน UL 1974

การทดสอบการเปลี่ยนแปลง

การทดสอบการชาร์จไฟเกิน

• นอกเหนือจากข้อกำหนดที่ว่าในระหว่างการทดสอบ จะต้องวัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์
• ข้อกำหนดเพิ่มเติมคือ ถ้า BMS ลดกระแสการชาร์จไปที่วาล์วด้านล่างเมื่อใกล้สิ้นสุดเฟสการชาร์จ ตัวอย่างจะต้องถูกชาร์จอย่างต่อเนื่องด้วยกระแสการชาร์จที่ลดลงจนกระทั่งผลลัพธ์สุดท้ายเกิดขึ้น
• การลบข้อกำหนดที่ว่า ถ้าอุปกรณ์ป้องกันในวงจรทำงาน จะต้องทดสอบซ้ำอย่างน้อย 10 นาทีที่ 90% ของจุดทริปของอุปกรณ์ป้องกัน หรือที่เปอร์เซ็นต์หนึ่งของจุดทริปที่สามารถชาร์จได้
• นอกเหนือจากข้อกำหนดที่ว่า จากผลการทดสอบการประจุเกิน แรงดันประจุสูงสุดที่วัดได้บนเซลล์ต้องไม่เกินขอบเขตการทำงานปกติ

การชาร์จอัตราสูง

• เพิ่มการทดสอบการชาร์จอัตราสูง (ข้อกำหนดการทดสอบเดียวกันกับ UL 1973)
• ผลการทดสอบยังพิจารณาความล่าช้าของ BMS อีกด้วย: กระแสไฟชาร์จเกินอาจเกินกระแสไฟชาร์จสูงสุดในช่วงเวลาสั้นๆ (ภายในไม่กี่วินาที) ซึ่งอยู่ภายในเวลาหน่วงของการตรวจจับ BMS

ไฟฟ้าลัดวงจร

• ขจัดข้อกำหนดที่ว่าหากอุปกรณ์ป้องกันในวงจรทำงาน ให้ทดสอบซ้ำที่ 90% ของจุดทริปของอุปกรณ์ป้องกัน หรือที่เปอร์เซ็นต์หนึ่งของจุดทริปที่สามารถชาร์จได้อย่างน้อย 10 นาที

Oเวอร์โหลดภายใต้ปลดประจำการตประมาณ

• การเพิ่มโอเวอร์โหลดภายใต้การทดสอบการคายประจุ (ข้อกำหนดการทดสอบเหมือนกับ UL 1973)

คายประจุมากเกินไป

• เพิ่มเติมข้อกำหนดที่ต้องวัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในระหว่างการทดสอบ
• นอกเหนือจากข้อกำหนดที่ว่า จากผลการทดสอบการปล่อยประจุเกิน แรงดันไฟฟ้าปล่อยขั้นต่ำที่วัดบนเซลล์ต้องไม่เกินพิสัยการทำงานปกติ

การทดสอบอุณหภูมิ (อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น)

• นอกจากนี้ ข้อกำหนดที่ว่าหากพารามิเตอร์การชาร์จสูงสุดแปรผันตามอุณหภูมิ ต้องระบุความสอดคล้องกันระหว่างพารามิเตอร์การชาร์จและอุณหภูมิอย่างชัดเจนในคำแนะนำการชาร์จ และ DUT จะต้องชาร์จภายใต้พารามิเตอร์การชาร์จที่รุนแรงที่สุด
• เปลี่ยนข้อกำหนดของเงื่อนไขล่วงหน้า จากนั้น รอบการชาร์จและการคายประจุจะถูกทำซ้ำจนครบ 2 รอบการชาร์จและการคายประจุ จนกว่ารอบการชาร์จและการคายประจุต่อเนื่องกันจะไม่ทำให้อุณหภูมิของเซลล์สูงสุดเพิ่มขึ้นเกิน 2 °C ต่อไป (ต้องใช้รอบการชาร์จและการคายประจุ 5 รอบ ในเวอร์ชั่นเก่า)
• เพิ่มเติมข้อกำหนดที่ว่าอุปกรณ์ป้องกันความร้อนและอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะต้องไม่ทำงาน

การทดสอบความต่อเนื่องของการต่อสายดิน

เพิ่มการทดสอบความต่อเนื่องของสายดิน (ข้อกำหนดการทดสอบเหมือนกับ UL 2580)

การทดสอบความทนทานต่อการออกแบบความล้มเหลวของเซลล์เดี่ยว

แบตเตอรี่ลิเธียมสำรองที่มีพลังงานพิกัดมากกว่า 1kWh จะต้องผ่านการทดสอบความทนทานต่อการออกแบบความล้มเหลวของเซลล์เดี่ยวของ UL/ULC 2580)

สรุปy

UL 2271 เวอร์ชันใหม่ยกเลิกรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในกลุ่มผลิตภัณฑ์ (รถจักรยานยนต์ไฟฟ้าจะรวมอยู่ในขอบเขตของ UL 2580) และเพิ่มโดรน ด้วยการพัฒนาแบตเตอรี่โซเดียมไอออน LEV จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟ ข้อกำหนดสำหรับเซลล์โซเดียมไอออนถูกเพิ่มเข้าไปในมาตรฐานเวอร์ชันใหม่ ในแง่ของการทดสอบ รายละเอียดการทดสอบได้รับการปรับปรุงและให้ความสำคัญกับความปลอดภัยของเซลล์มากขึ้น มีการเพิ่มระบบระบายความร้อนสำหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่

ก่อนหน้านี้ นครนิวยอร์กได้กำหนดว่าแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานไฟฟ้า สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า และยานพาหนะไฟฟ้าขนาดเล็ก (LEV) จะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน UL 2271 การแก้ไขมาตรฐานนี้ยังมุ่งควบคุมความปลอดภัยของแบตเตอรี่ของจักรยานไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่นๆ อย่างครอบคลุมอีกด้วย หากบริษัทต้องการประสบความสำเร็จในการเข้าสู่ตลาดอเมริกาเหนือ พวกเขาจำเป็นต้องเข้าใจและปฏิบัติตามข้อกำหนดของมาตรฐานใหม่อย่างทันท่วงที