A edição da norma ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023, aplicável a testes de segurança de baterias para veículos elétricos leves (LEV), foi publicada em setembro de 2023 para substituir a antiga norma da versão 2018. Esta nova versão da norma apresenta alterações nas definições. , requisitos estruturais e requisitos de teste.

Mudanças nas definições

• Adição da definição do Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS): Um circuito de controle de bateria com dispositivos de proteção ativa que monitora e mantém as células dentro de sua região operacional especificada: e que evita condições de sobrecarga, sobrecorrente, sobretemperatura, subtemperatura e descarga excessiva das células.
• Acréscimo da definição de Motocicleta Elétrica: Veículo motorizado elétrico com assento ou selim para uso do condutor e projetado para circular sobre não mais de três rodas em contato com o solo, mas excluindo um trator. Uma motocicleta elétrica destina-se ao uso em vias públicas, incluindo rodovias.
• Adição da definição de Scooter Elétrica: Um dispositivo pesando menos de cem libras que:

a) Possuir guidão, piso ou assento onde o operador possa ficar de pé ou sentado e motor elétrico;

b)Pode ser alimentado por motor elétrico e/ou energia humana; e

c)Tem velocidade máxima não superior a 20 mph em superfície plana pavimentada quando acionado exclusivamente pelo motor elétrico.

Modificação dos exemplos de LEV: a motocicleta elétrica é removida e os veículos aéreos não tripulados (UAV) são adicionados.

• Adição da definição de dispositivo de mobilidade elétrica pessoal: um dispositivo de mobilidade do consumidor destinado a um único condutor com um trem de força elétrico recarregável que equilibra e impulsiona o condutor, e que pode ser fornecido com uma alça para agarrar durante a condução. Este devide pode ou não ser auto-equilibrado.
• Adição de definições de proteção primária contra sobrecorrente, proteção primária de segurança, dispositivos de proteção ativa e dispositivos de proteção passiva.
• Definição de adição de células de íon de sódio: Células que são semelhantes em construção às células de íon de lítio, exceto que utilizam sódio como íon de transporte com um eletrodo positivo que consiste em um composto de sódio e ânodo de carbono ou tipo semelhante com um ânodo aquoso ou não aquoso e com um sal composto de sódio dissolvido no eletrólito. (Exemplos de células de íon de sódio são células do Azul da Prússia ou células de óxido em camadas de metal de transição)

Mudanças nos requisitos de estrutura

Resistência de peças metálicas à corrosão

1. As caixas do conjunto de armazenamento de energia elétrica mental (EESA) devem ser resistentes à corrosão. Os invólucros metálicos feitos dos seguintes materiais serão considerados em conformidade com os requisitos de resistência à corrosão:

Cobre, alumínio ou aço inoxidável; e

b) Bronze ou latão, contendo qualquer um deles pelo menos 80% de cobre.

2.Adição de requisitos de resistência à corrosão para invólucros ferrosos:

Invólucros ferrosos para aplicação interna deverão ser protegidos contra corrosão por esmaltação, pintura, galvanização ou outros meios equivalentes. Invólucros ferrosos para aplicação externa devem estar em conformidade com o teste de névoa salina de 600 horas em CSA C22.2 No. 94.2/UL 50E. Métodos adicionais para obter proteção contra corrosão de acordo com CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E podem ser aceitos.

Níveis de isolamento e aterramento de proteção

A conformidade do sistema de aterramento de proteção pode ser avaliada de acordo com o novo item de teste inteligente desta norma – teste de continuidade de aterramento.

Análise de Segurança

1.Adição de exemplos de análise de segurança. Uma análise de segurança do sistema deve provar que as seguintes condições não são perigosas. As seguintes condições serão consideradas no mínimo, mas não estão limitadas a:

a) Sobretensão e subtensão nas células da bateria;

b) Superaquecimento e subtemperatura da bateria; e

c) Sobrecorrente da bateria devido às condições de carga e descarga.

2.Modificação dos requisitos do dispositivo de proteção de segurança (hardware):

a) Os requisitos da Análise de Modo e Efeito Farilure (FMEA) na UL 991;

b) A Proteção Contra Falhas Internas para Garantir os requisitos de Segurança Funcional em UL 60730-1 ou CSA E60730-1 (Cláusula H.27.1.2); ou

c) Os requisitos de proteção contra falhas para garantir a segurança funcional (requisitos de Classe B) no CSA C22.2 No.0.8 (Seção 5.5) para determinar a conformidade e identificar os testes necessários para verificar a tolerância a falhas únicas.

3.Modificação dos requisitos de proteção de segurança (software):

a) UL 1998;

b) Requisitos de Software Classe B do CSA C22.2 No.0.8; ou

c) Os requisitos do Controls Using Software (requisitos de Software Classe B) em UL 60730-1 (Cláusula H.11.12) ou CSA E60730-1.

4.Adição de requisitos BMS para proteção celular.

Se for necessário manter as células dentro de seus limites operacionais especificados, o sistema de gerenciamento de bateria (BMS) deverá manter as células dentro dos limites especificados de tensão e corrente para protegê-las contra sobrecarga e descarga excessiva. O BMS também deverá manter as células dentro dos limites de temperatura especificados, proporcionando proteção contra superaquecimento e operação sob temperatura. Ao revisar os circuitos de segurança para determinar se os limites da região de operação da célula são mantidos, as tolerâncias do circuito/componente de proteção devem ser consideradas na avaliação. Componentes como fusíveis, disjuntores ou outros dispositivos e peças considerados necessários para a operação pretendida do sistema de bateria que devem ser fornecidos no LEV de uso final, devem ser identificados nas instruções de instalação.

Adição de requisitos de circuito de proteção.

Se os limites operacionais especificados forem excedidos, um circuito de proteção deverá limitar ou desligar a carga ou descarga para evitar excursões além dos limites operacionais. Quando ocorre um cenário perigoso, o sistema deve continuar a fornecer a função de segurança ou ir para um estado seguro (SS) ou estado de risco abordado (RA). Se a função de segurança tiver sido danificada, o sistema deverá permanecer no estado seguro ou no estado de risco abordado até que a função de segurança seja restaurada e o sistema seja considerado aceitável para operar.

Adição de requisitos de EMC.

Circuitos de estado sólido e controles de software, considerados como proteção de segurança primária, devem ser avaliados e testados para verificar a imunidade eletromagnética de acordo com os Testes de Imunidade Eletromagnética da UL 1973, se não forem testados como parte da avaliação do padrão de segurança funcional.

Célula

1.Adição de requisitos para células de íon de sódio. As células de íon de sódio devem atender aos requisitos de células de íon de sódio da UL/ULC 2580 (idênticos aos requisitos de desempenho e marcação para células secundárias de lítio da UL/ULC 2580), incluindo conformidade com todos os testes de desempenho das células.

2.Adição de requisitos para células reaproveitadas. As baterias e os sistemas de baterias que utilizam células e baterias reaproveitadas devem garantir que as peças reaproveitadas passaram por um processo aceitável para reaproveitamento de acordo com a UL 1974.

Testando alterações

Teste de sobrecarga

• Adição do requisito de que durante o teste, a tensão das células seja medida.
• Adição do requisito de que se o BMS reduzir a corrente de carga para uma válvula inferior perto do final da fase de carga, a amostra deverá ser carregada continuamente com a corrente de carga reduzida até que os resultados finais ocorram.
• Eliminação do requisito de que se o dispositivo de proteção no circuito for ativado, o teste deve ser repetido por pelo menos 10 minutos em 90% do ponto de disparo do dispositivo de proteção ou em uma determinada porcentagem do ponto de disparo que permite a carga.
• Adição do requisito de que, como resultado do teste de sobrecarga, a tensão máxima de carga medida nas células não exceda sua região normal de operação.

cobrança de alta taxa

• Adição de um teste de carga de alta taxa (mesmos requisitos de teste da UL 1973);
• O atraso do BMS também é considerado no resultado do teste: A corrente de sobrecarga pode exceder a corrente máxima de carga por um curto período (dentro de alguns segundos) que está dentro do tempo de atraso da detecção do BMS.

Curto-circuito

• Elimina a exigência de que, se um dispositivo de proteção no circuito operar, o teste seja repetido em 90% do ponto de disparo do dispositivo de proteção ou em alguma porcentagem do ponto de disparo que permita o carregamento por pelo menos 10 min.

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• Adição de teste de sobrecarga sob descarga (os requisitos de teste são os mesmos da UL 1973)

Descarga excessiva

• Acréscimo do requisito de que a tensão das células seja medida durante o teste.
• Adição do requisito de que, como resultado do teste de descarga excessiva, a tensão mínima de descarga medida nas células não exceda a sua faixa normal de operação.

Teste de temperatura (aumento de temperatura)

• Adição do requisito de que, se os parâmetros máximos de carga variarem com a temperatura, a correspondência entre os parâmetros de carga e a temperatura deve ser claramente especificada nas instruções de carga e o DUT deve ser carregado sob os parâmetros de carga mais severos.
• Altere o requisito da pré-condição. Os ciclos de carga e descarga são então repetidos para um total mínimo de 2 ciclos completos de carga e descarga, até que os ciclos consecutivos de carga e descarga não continuem a aumentar a temperatura máxima da célula em mais de 2 °C。(5 ciclos de carga e descarga são necessários na versão antiga)
• Adição do requisito de que os dispositivos de proteção térmica e de proteção contra sobrecorrente não devem operar.

Teste de continuidade de aterramento

Adição de teste de continuidade de aterramento (os requisitos de teste são os mesmos da UL 2580)

Teste de tolerância de projeto de falha de célula única

Baterias secundárias de lítio com energia nominal superior a 1 kWh devem ser submetidas ao teste de tolerância de projeto de falha de célula única de UL/ULC 2580).

Resumoy

A nova versão da UL 2271 cancela as motocicletas elétricas da linha de produtos (as motocicletas elétricas serão incluídas no escopo da UL 2580) e adiciona drones; com o desenvolvimento de baterias de íon de sódio, cada vez mais LEVs as utilizam como fonte de alimentação. Os requisitos para células de íons de sódio são adicionados à nova versão padrão. Em termos de testes, os detalhes dos testes também foram melhorados e mais atenção foi dada à segurança das células. A fuga térmica foi adicionada para baterias grandes.

Anteriormente, a cidade de Nova York havia exigido que as baterias para bicicletas elétricas, scooters elétricas e veículos elétricos leves (LEV) estivessem em conformidade com a UL 2271. Esta revisão da norma também visa controlar de forma abrangente a segurança da bateria de bicicletas elétricas e outros equipamentos. Se as empresas quiserem entrar com sucesso no mercado norte-americano, precisam de compreender e cumprir os requisitos das novas normas em tempo útil.