UL 2271-2023第三版解读

2023年9月，ANSI/CAN/UL/ULC 2271-2023版发布，将替代2018版本标准。此标准适用于轻型电动车的电池安全测试。新版标准在定义、结构要求、测试要求等均有改动。

定义变更

• 新增BMS定义：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;防止电池过充、过流、过温、过温和过放电。

• 新增电动摩托车定义：一种电动机动车辆，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。

• 新增电动滑板车定义：一种重量小于100磅（约45kg）的设备，且

a) 有车把、操作员可站或坐的地板或座位，以及电动机；

b) 可由电动机和/或人力驱动；

c) 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）。

• 更改轻型电动车(LEV)的示例。取消电动摩托车，加入无人驾驶飞行器（UAV）。

• 新增个人电动移动设备定义：一种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。这个设备可能是也可能不是自平衡的。

• 新增一次过流保护、一次安全保护、有源保护装置（BMS）、无源保护装置（fuse）定义。

• 新增钠离子电芯定义：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。（如普鲁士蓝电芯或过渡金属层状氧化物电芯）

结构要求变更

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

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。还应符合CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E中的600h盐雾试验。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

1. 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。

3. 修订安全保护装置软件要求：

a) UL 1998；

b) CSA C22.2 No. 0.8软件B类要求；或

c) UL 60730-1(条款H.11.12)或CSA E60730-1中使用软件的控制要求(软件B类要求)。

4. 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。

5. 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。

6. 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

1. 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。

2. 新增二次使用电芯要求。使用二次利用电芯和电池的电池和电池系统应确保部件符合UL 1974的二次使用过程。

测试变更

过充

• 新增在测试时，应测量电芯的电压要求。

• 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。

• 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。

• 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

• 新增高倍率充电测试（测试要求同UL 1973）；

• 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

• 新增在测试时，应测量电芯的电压要求。

• 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。

温度测试（温升）

• 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。

• 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）

• 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）。

单电芯失效耐受性测试（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。

总结

新版UL 2271在产品范围里取消了电动摩托车（电动摩托车将纳入UL 2580范畴），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。

此前纽约市已经强制要求电动自行车、电动滑板车、轻型电动汽车（LEV）的电池必须通过认证，即UL 2271标准。此次标准修订也是为了全面管控电动自行车等设备的电池安全。企业如果想顺利进入北美市场还需及时了解与满足新版标准要求。