تم نشر الإصدار القياسي ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023، الذي ينطبق على اختبار سلامة البطارية للمركبات الكهربائية الخفيفة (LEV)، في سبتمبر 2023 ليحل محل المعيار القديم لإصدار 2018. يحتوي هذا الإصدار الجديد من المعيار على تغييرات في التعريفات والمتطلبات الهيكلية ومتطلبات الاختبار.

التغييرات في التعاريف

• إضافة تعريف نظام إدارة البطارية (BMS): دائرة تحكم في البطارية مزودة بأجهزة حماية نشطة تراقب الخلايا وتحافظ عليها داخل منطقة التشغيل المحددة لها: والتي تمنع الشحن الزائد والتيار الزائد ودرجة الحرارة الزائدة ودرجة الحرارة المنخفضة والإفراط في التفريغ للخلايا.
• إضافة تعريف الدراجة النارية الكهربائية: مركبة ذات محرك كهربائي تحتوي على مقعد أو سرج لاستخدام الراكب ومصممة للسير على ما لا يزيد عن ثلاث عجلات ملامسة للأرض، باستثناء الجرار. دراجة نارية كهربائية مخصصة للاستخدام على الطرق العامة بما في ذلك الطرق السريعة.
• إضافة تعريف السكوتر الكهربائي: جهاز يقل وزنه عن مائة رطل وهو:

أ) تحتوي على مقود ولوح أرضي أو مقعد يمكن للمشغل الوقوف عليه أو الجلوس عليه، ومحرك كهربائي؛

ب) يمكن تشغيله بواسطة المحرك الكهربائي و/أو الطاقة البشرية؛ و

ج) لا تزيد سرعتها القصوى عن 20 ميلاً في الساعة على سطح مستوٍ مرصوف عندما يتم تشغيلها بواسطة المحرك الكهربائي فقط.

تعديل أمثلة LEV: تمت إزالة الدراجة النارية الكهربائية وإضافة طائرات بدون طيار (UAV).

• إضافة تعريف جهاز التنقل الإلكتروني الشخصي: جهاز تنقل المستهلك مخصص لراكب واحد مزود بقطار قيادة كهربائي قابل لإعادة الشحن يوازن الراكب ويدفعه، ويمكن تزويده بمقبض للإمساك به أثناء الركوب. قد يكون هذا الجهاز متوازنًا ذاتيًا وقد لا يكون كذلك.
• إضافة تعريفات حماية التيار الزائد الأولية، وحماية السلامة الأولية، وأجهزة الحماية النشطة، وأجهزة الحماية السلبية.
• إضافة تعريف خلايا أيون الصوديوم: الخلايا المشابهة في البناء لخلايا أيون الليثيوم باستثناء أنها تستخدم الصوديوم كأيون ناقل مع قطب كهربائي موجب يتكون من مركب صوديوم، وأنود كربون أو نوع مشابه مع مائي أو غير مائي ومع ملح مركب الصوديوم المذاب في المنحل بالكهرباء. (أمثلة خلايا أيون الصوديوم هي الخلايا البروسية الزرقاء أو خلايا الأكسيد ذات الطبقات المعدنية الانتقالية)

التغييرات في متطلبات الهيكل

مقاومة الأجزاء المعدنية للتآكل

1. يجب أن تكون حاويات مجمعة تخزين الطاقة الكهربائية العقلية (EESA) مقاومة للتآكل. تعتبر العبوات المعدنية المصنوعة من المواد التالية مطابقة لمتطلبات مقاومة التآكل:

النحاس، الألومنيوم، أو الفولاذ المقاوم للصدأ؛ و

ب) البرونز أو النحاس، وكلاهما يحتوي على 80% من النحاس على الأقل.

2. إضافة متطلبات مقاومة التآكل للعبوات الحديدية:

يجب حماية العبوات الحديدية المخصصة للتطبيقات الداخلية من التآكل عن طريق الطلاء أو الطلاء أو الجلفنة أو أي وسائل أخرى مماثلة. يجب أن تتوافق العبوات الحديدية المخصصة للتطبيقات الخارجية مع اختبار رش الملح لمدة 600 ساعة في CSA C22.2 رقم 94.2 / UL 50E. يمكن قبول طرق إضافية لتحقيق الحماية من التآكل وفقًا لـ CSA C22.2 رقم 94.2 / UL 50E.

مستويات العزل والتأريض الوقائي

يمكن تقييم الامتثال لنظام التأريض الوقائي وفقًا لعنصر الاختبار الذكي الجديد لهذا المعيار - اختبار استمرارية التأريض.

تحليل السلامة

1. إضافة أمثلة لتحليل السلامة. يجب أن يثبت تحليل سلامة النظام أن الظروف التالية ليست خطرة. يجب مراعاة الشروط التالية كحد أدنى، على سبيل المثال لا الحصر:

أ) الجهد الزائد والجهد المنخفض لخلية البطارية؛

ب) ارتفاع درجة حرارة البطارية وانخفاض درجة حرارتها؛ و

ج) التيار الزائد للبطارية بسبب ظروف الشحن والتفريغ.

2. تعديل متطلبات جهاز حماية السلامة (الأجهزة):

أ) متطلبات تحليل الوضع والتأثير (FMEA) في UL 991؛

ب) الحماية ضد الأخطاء الداخلية لضمان متطلبات السلامة الوظيفية في UL 60730-1 أو CSA E60730-1 (البند H.27.1.2)؛ أو

ج) الحماية من الأخطاء لضمان متطلبات السلامة الوظيفية (متطلبات الفئة ب) في CSA C22.2 رقم 0.8 (القسم 5.5) لتحديد الامتثال وتحديد الاختبارات اللازمة للتحقق من التسامح مع الخطأ الفردي.

3. تعديل متطلبات حماية السلامة (البرمجيات):

أ) أول 1998؛

ب) متطلبات فئة البرامج B الخاصة بـ CSA C22.2 No.0.8؛ أو

ج) متطلبات استخدام البرامج (متطلبات فئة البرامج ب) في UL 60730-1 (البند H.11.12) أو CSA E60730-1.

4.إضافة متطلبات BMS لحماية الخلايا.

إذا تم الاعتماد عليه للحفاظ على الخلايا ضمن حدود التشغيل المحددة، يجب أن يحافظ نظام إدارة البطارية (BMS) على الخلايا ضمن حدود الجهد والتيار المحددة للخلية للحماية من الشحن الزائد والإفراط في التفريغ. يجب أن يحافظ نظام إدارة المباني (BMS) أيضًا على الخلايا ضمن حدود درجة الحرارة المحددة مما يوفر الحماية من الحرارة الزائدة والتشغيل تحت درجة الحرارة. عند مراجعة دوائر السلامة لتحديد الحفاظ على حدود منطقة تشغيل الخلية، يجب أخذ التفاوتات المسموح بها في دائرة/مكون الحماية في الاعتبار عند التقييم. يجب تحديد المكونات مثل الصمامات أو قواطع الدائرة أو الأجهزة والأجزاء الأخرى التي تم تحديدها ضرورية للتشغيل المقصود لنظام البطارية والتي يجب توفيرها في الاستخدام النهائي LEV، في تعليمات التثبيت.

إضافة متطلبات دائرة الحماية.

في حالة تجاوز حدود التشغيل المحددة، يجب أن تحد دائرة الحماية من الشحن أو التفريغ أو توقفه لمنع تجاوز حدود التشغيل. عند حدوث سيناريو خطير، يجب أن يستمر النظام في توفير وظيفة السلامة أو الانتقال إلى حالة آمنة (SS) أو حالة معالجة المخاطر (RA). في حالة تلف وظيفة السلامة، يجب أن يظل النظام في الحالة الآمنة أو حالة مواجهة المخاطر حتى تتم استعادة وظيفة السلامة ويعتبر النظام مقبولاً للتشغيل.

إضافة متطلبات EMC.

يجب تقييم واختبار دوائر الحالة الصلبة وأدوات التحكم البرمجية، التي يتم الاعتماد عليها كحماية أساسية للسلامة، للتحقق من الحصانة الكهرومغناطيسية وفقًا لاختبارات المناعة الكهرومغناطيسية لعام 1973 إذا لم يتم اختبارها كجزء من تقييم معايير السلامة الوظيفية.

خلية

1.إضافة متطلبات خلايا أيون الصوديوم. يجب أن تمتثل خلايا أيون الصوديوم لمتطلبات خلايا أيون الصوديوم الواردة في UL/ULC 2580 (المماثلة لمتطلبات الأداء ووضع العلامات لخلايا الليثيوم الثانوية في UL/ULC 2580)، بما في ذلك الامتثال لجميع اختبارات الأداء للخلايا.

2. إضافة متطلبات الخلايا المعاد استخدامها. يجب أن تضمن البطاريات وأنظمة البطاريات التي تستخدم الخلايا والبطاريات المعاد استخدامها أن الأجزاء المعاد استخدامها قد خضعت لعملية مقبولة لإعادة الاستخدام وفقًا لمعايير UL 1974.

اختبار التغييرات

اختبار الشحن الزائد

• إضافة شرط أنه أثناء الاختبار، يجب قياس جهد الخلايا.
• إضافة شرط أنه إذا قام نظام إدارة المباني (BMS) بتقليل تيار الشحن إلى صمام أقل بالقرب من نهاية مرحلة الشحن، فيجب شحن العينة باستمرار بتيار الشحن المنخفض حتى تحدث النتائج النهائية.
• حذف شرط أنه في حالة تنشيط جهاز الحماية في الدائرة يجب تكرار الاختبار لمدة 10 دقائق على الأقل عند 90% من نقطة الرحلة لجهاز الحماية أو عند نسبة معينة من نقطة الرحلة التي تسمح بالشحن.
• إضافة شرط أنه نتيجة لاختبار الشحن الزائد، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لفولطية الشحن المقاسة على الخلايا منطقة التشغيل العادية.

ارتفاع معدل الشحن

• إضافة اختبار الشحن عالي السرعة (نفس متطلبات الاختبار مثل UL 1973)؛
• يؤخذ تأخير BMS أيضًا في الاعتبار في نتيجة الاختبار: قد يتجاوز تيار الشحن الزائد الحد الأقصى لتيار الشحن لمدة قصيرة (خلال بضع ثوانٍ) وهو ضمن وقت التأخير لاكتشاف BMS.

ماس كهربائى

• يلغي شرط أنه في حالة تشغيل جهاز حماية في الدائرة، يتم تكرار الاختبار عند 90% من نقطة رحلة جهاز الحماية أو عند نسبة مئوية معينة من نقطة الرحلة التي تسمح بالشحن لمدة 10 دقائق على الأقل.

Ocom.verloadتحتتسريحتEST

• إضافة اختبار التحميل الزائد تحت التفريغ (متطلبات الاختبار هي نفس متطلبات UL 1973)

التفريغ الزائد

• إضافة شرط قياس جهد الخلايا أثناء الاختبار.
• إضافة شرط أنه نتيجة لاختبار التفريغ الزائد، يجب ألا يتجاوز الحد الأدنى لجهد التفريغ المقاس على الخلايا نطاق التشغيل الطبيعي.

اختبار درجة الحرارة (ارتفاع درجة الحرارة)

• إضافة شرط أنه إذا كانت معلمات الشحن القصوى تختلف مع درجة الحرارة، فيجب تحديد المراسلات بين معلمات الشحن ودرجة الحرارة بوضوح في تعليمات الشحن ويجب شحن DUT بموجب معلمات الشحن الأكثر شدة.
• تغيير متطلبات الشرط المسبق. يتم بعد ذلك تكرار دورات الشحن والتفريغ لما لا يقل عن دورتين كاملتين من الشحن والتفريغ، حتى لا تستمر دورات الشحن والتفريغ المتتالية في زيادة درجة حرارة الخلية القصوى بأكثر من 2 درجة مئوية.(يلزم 5 دورات شحن وتفريغ في النسخة القديمة)
• إضافة شرط عدم تشغيل أجهزة الحماية الحرارية والتيار الزائد.

اختبار استمرارية التأريض

إضافة اختبار استمرارية التأريض (متطلبات الاختبار هي نفس متطلبات UL 2580)

اختبار التسامح مع تصميم فشل الخلية الواحدة

يجب أن تخضع بطاريات الليثيوم الثانوية التي تحتوي على طاقة مقدرة أكبر من 1 كيلو وات في الساعة لاختبار تحمل تصميم فشل الخلية الواحدة وفقًا لمعيار UL/ULC 2580).

ملخصy

يلغي الإصدار الجديد من UL 2271 الدراجات النارية الكهربائية في مجموعة المنتجات (سيتم تضمين الدراجات النارية الكهربائية في نطاق UL 2580) ويضيف طائرات بدون طيار؛ ومع تطور بطاريات أيونات الصوديوم، أصبح عدد متزايد من المركبات ذات الطاقة المنخفضة يستخدمها كمصدر للطاقة. تمت إضافة متطلبات خلايا أيون الصوديوم إلى معيار الإصدار الجديد. فيما يتعلق بالاختبار، تم أيضًا تحسين تفاصيل الاختبار وتم إيلاء المزيد من الاهتمام لسلامة الخلية. تمت إضافة الهروب الحراري للبطاريات الكبيرة.

في السابق، كانت مدينة نيويورك قد فرضت أن بطاريات الدراجات الكهربائية والدراجات البخارية الكهربائية والمركبات الكهربائية الخفيفة (LEV) يجب أن تتوافق مع UL 2271. تهدف هذه المراجعة القياسية أيضًا إلى التحكم الشامل في سلامة بطارية الدراجات الكهربائية والمعدات الأخرى. إذا أرادت الشركات الدخول بنجاح إلى سوق أمريكا الشمالية، فإنها تحتاج إلى فهم متطلبات المعايير الجديدة والوفاء بها في الوقت المناسب.