小型電気自動車 (LEV) のバッテリー安全性テストに適用される規格 ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023 版は、2018 年バージョンの古い規格に代わるものとして 2023 年 9 月に発行されました。この規格の新バージョンには定義が変更されています。 、構造要件、およびテスト要件。
定義の変更
- バッテリー管理システム (BMS) 定義の追加: 指定された動作領域内でセルを監視および維持し、セルの過充電、過電流、過熱、低温、および過放電状態を防止するアクティブ保護デバイスを備えたバッテリー制御回路。
- 電動バイクの定義の追加: ライダーが使用するためのシートまたはサドルを備え、地面と接触する車輪が 3 個以下で走行するように設計された電動車両。ただし、トラクターは除きます。電動バイクは高速道路を含む公道での使用を目的としています。
- 電動スクーターの定義の追加: 重量が 100 ポンド未満で、次のような装置。
a) ハンドルバー、オペレーターが立ったり座ったりできる床板または座席、および電気モーターを備えている。
b) 電気モーターおよび/または人力によって動力を供給することができます。そして
c) 電気モーターのみで駆動される場合、舗装された平坦な路面での最高速度は 20 マイル以下です。
LEV の例の変更: 電動バイクが削除され、無人航空機 (UAV) が追加されます。
- パーソナル E モビリティ デバイスの定義の追加: ライダーのバランスを取り推進する充電式電気ドライブ トレインを備え、乗車中に握るためのハンドルを備えた、1 人のライダーを対象とした消費者向けモビリティ デバイス。この格差は、自動的にバランスをとる場合もあれば、そうでない場合もあります。
- 一次過電流保護、一次安全保護、アクティブ保護デバイス、パッシブ保護デバイスの定義を追加。
- ナトリウムイオン電池の定義の追加: ナトリウム化合物からなる正極と、水性または非水性のカーボンまたは同様のタイプのアノードを備え、輸送イオンとしてナトリウムを利用する点を除いて、構造がリチウムイオン電池と同様の電池。 (ナトリウムイオン電池の例としては、プルシアンブルー電池や遷移金属層状酸化物電池などがあります)
構造要件の変更
金属部品の耐腐食性
1.精神的電気エネルギー貯蔵アセンブリ (EESA) エンクロージャは耐食性でなければなりません。以下の材料で作られた金属製エンクロージャは、耐食性要件に適合しているとみなされるものとします。
銅、アルミニウム、またはステンレス鋼。そして
b) 少なくとも 80% の銅を含む青銅または真鍮。
2.鉄製エンクロージャの耐食性要件の追加:
屋内用途の鉄製エンクロージャは、エナメル、塗装、亜鉛メッキ、またはその他の同等の手段によって腐食から保護されなければなりません。屋外用途の鉄製エンクロージャは、CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E の 600 時間塩水噴霧試験に準拠する必要があります。 CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E に準拠した腐食保護を達成するための追加の方法も受け入れられます。
絶縁レベルと保護接地
保護接地システムの適合性は、この規格の新しいインテリジェント試験項目である接地導通試験に従って評価できます。
安全性分析
1.安全性解析事例の追加。システムの安全性分析では、次の状態が危険ではないことを証明する必要があります。少なくとも次の条件を考慮する必要がありますが、これらに限定されるものではありません。
a) バッテリーセルの過電圧および不足電圧。
b) バッテリーの過熱および温度低下。そして
c) 充電および放電状態でのバッテリの過電流。
2.安全保護装置（ハードウェア）要件の変更：
a) UL 991 の Farilure-Mode and Effect Analysis (FMEA) 要件。
b) UL 60730-1 または CSA E60730-1 の機能安全要件を確保するための内部障害に対する保護 (条項 H.27.1.2)。または
c) CSA C22.2 No.0.8 (セクション 5.5) の機能安全を確保するための障害に対する保護要件 (クラス B 要件)。準拠を判断し、単一フォールト トレランスを検証するために必要なテストを特定します。
3.安全保護の変更は（ソフトウェア）要件を満たします：
a) UL 1998；
b) CSA C22.2 No.0.8 のソフトウェア クラス B 要件。または
c) UL 60730-1 (条項 H.11.12) または CSA E60730-1 の Contrils using Software 要件 (ソフトウェア クラス B 要件)。
4.セル保護のためのBMS要件の追加。
指定された動作制限内でセルを維持するために使用される場合、バッテリ管理システム (BMS) は、過充電および過放電から保護するために、指定されたセル電圧および電流制限内にセルを維持する必要があります。また、BMS はセルを指定された温度制限内に維持し、過熱や低温での動作から保護します。安全回路をレビューしてセル動作領域の制限が維持されているかどうかを判断する場合、評価では保護回路/コンポーネントの許容差を考慮する必要があります。ヒューズ、回路ブレーカー、またはその他のデバイスや、最終用途の LEV に提供する必要があるバッテリーシステムの意図した動作に必要と判断された部品などのコンポーネントは、設置説明書で特定されなければなりません。
保護回路要件の追加。
指定された動作限界を超えた場合、動作限界を超えないように保護回路が充電または放電を制限または停止します。危険なシナリオが発生した場合、システムは安全機能を提供し続けるか、安全状態 (SS) またはリスク対応 (RA) 状態に移行する必要があります。安全機能が損傷した場合、安全機能が回復し、システムの動作が許容されるとみなされるまで、システムは安全状態またはリスク対応状態に留まるものとします。
EMC要件の追加。
主要な安全保護として信頼されるソリッド ステート回路とソフトウェア制御は、機能安全規格評価の一部としてテストされていない場合、UL 1973 の電磁イミュニティ テストに従って電磁イミュニティを検証するために評価およびテストされなければなりません。
細胞
1.ナトリウムイオン電池の要件を追加。ナトリウム イオン電池は、電池のすべての性能試験への準拠を含め、UL/ULC 2580 のナトリウム イオン電池要件 (UL/ULC 2580 の二次リチウム電池の性能およびマーキング要件と同じ) に準拠する必要があります。
2.再利用セルの要件の追加。再利用されたセルおよびバッテリーを使用するバッテリーおよびバッテリーシステムは、再利用された部品が UL 1974 に準拠した再利用のための許容可能なプロセスを経ていることを保証するものとします。
変更のテスト
過充電試験
- テスト中にセルの電圧を測定するという要件を追加。
- BMS が充電段階の終わり近くで充電電流をより低いバルブまで減少させる場合、サンプルは最終的な結果が得られるまで減少した充電電流で継続的に充電されなければならないという要件を追加。
- 回路内の保護装置が作動した場合、保護装置のトリップポイントの90%、または充電が可能なトリップポイントの一定の割合で試験を少なくとも10分間繰り返さなければならないという要件の削除。
- 過充電テストの結果、セルで測定された最大充電電圧が通常の動作領域を超えてはならないという要件が追加されました。
高速充電
- 高レート充電テストの追加 (UL 1973 と同じテスト要件)。
- テスト結果では BMS 遅延も考慮されます。過充電電流は、BMS 検出の遅延時間内の短期間 (数秒以内) に最大充電電流を超える可能性があります。
短絡
- 回路内の保護装置が動作する場合、保護装置のトリップポイントの 90%、または少なくとも 10 分間の充電が可能なトリップポイントの一定の割合でテストを繰り返すという要件が不要になります。
Oバーロード下放電TEST（東部基準時
- 過負荷放電試験の追加（試験要件はUL 1973と同じ）
過放電
- テスト中にセルの電圧を測定するという要件を追加。
- 過放電テストの結果、セルで測定された最小放電電圧が通常の動作範囲を超えてはならないという要件が追加されました。
温度試験（温度上昇）
- 最大充電パラメータが温度によって変化する場合、充電パラメータと温度の対応を充電指示に明確に指定し、DUT は最も厳しい充電パラメータで充電する必要があるという要件を追加。
- 前提条件の要件を変更します。その後、連続する充電と放電サイクルによって最大セル温度が 2 °C を超えて上昇しなくなるまで、充電と放電サイクルが合計 2 回以上繰り返されます。(5 回の充電と放電サイクルが必要です)古いバージョンでは）
- 熱保護装置および過電流保護装置が動作してはならないという要件を追加。
接地導通試験
接地導通試験の追加（試験要件はUL 2580と同じ）
単一セル故障設計耐性テスト
定格エネルギーが 1kWh を超える二次リチウム電池は、UL/ULC 2580 の単セル故障設計耐性テストを受ける必要があります)。
まとめy
UL 2271の新バージョンでは、製品範囲から電動バイクが廃止され（電動バイクはUL 2580の範囲に含まれる）、ドローンが追加されます。ナトリウムイオン電池の開発により、ナトリウムイオン電池を電源として使用するLEVが増えています。ナトリウムイオン電池の要件が新しいバージョンの規格に追加されました。試験に関しても試験内容が改善され、電池の安全性がより重視されるようになりました。大型バッテリーには熱暴走が追加されました。
ニューヨーク市はこれまで、電動自転車、電動スクーター、小型電気自動車（LEV）のバッテリーにUL 2271に準拠することを義務付けていた。今回の規格改定は、電動自転車やその他の機器のバッテリーの安全性を包括的に管理することも目的としている。企業が北米市場への参入を成功させたい場合は、新しい規格の要件を理解し、タイムリーに満たす必要があります。
投稿日時: 2023 年 12 月 7 日