La norme ANSI/CAN/UL/ULC édition 2271-2023, s'appliquant aux essais de sécurité des batteries des véhicules électriques légers (LEV), a été publiée en septembre 2023 pour remplacer l'ancienne norme de la version 2018. Cette nouvelle version de la norme comporte des changements dans les définitions. , les exigences structurelles et les exigences de test.

Changements dans les définitions

• Ajout de la définition du système de gestion de batterie (BMS) : un circuit de contrôle de batterie avec des dispositifs de protection actifs qui surveille et maintient les cellules dans leur région de fonctionnement spécifiée : et qui empêche les conditions de surcharge, de surintensité, de surchauffe, de sous-température et de décharge excessive des cellules.
• Ajout de la définition de moto électrique : véhicule à moteur électrique doté d'un siège ou d'une selle à l'usage du pilote et conçu pour circuler sur au plus trois roues en contact avec le sol, mais excluant un tracteur. Une moto électrique est destinée à être utilisée sur la voie publique, y compris les autoroutes.
• Ajout de la définition d'un scooter électrique : Un appareil pesant moins de cent livres qui :

a) comporte un guidon, un plancher ou un siège sur lequel l'opérateur peut se tenir debout ou s'asseoir, ainsi qu'un moteur électrique ;

b) Peut être alimenté par le moteur électrique et/ou par la puissance humaine ; et

c) A une vitesse maximale de 20 mph maximum sur une surface pavée lorsqu'il est alimenté uniquement par le moteur électrique.

Modification des exemples LEV : la moto électrique est supprimée et les véhicules aériens sans pilote (UAV) sont ajoutés.

• Ajout de la définition d'un dispositif personnel de mobilité électronique : un dispositif de mobilité grand public destiné à un seul cycliste doté d'un groupe motopropulseur électrique rechargeable qui équilibre et propulse le cycliste, et qui peut être équipé d'une poignée pour le saisir pendant la conduite. Cet écart peut être ou non auto-équilibré.
• Ajout des définitions de la protection primaire contre les surintensités, de la protection primaire de sécurité, des dispositifs de protection actifs et des dispositifs de protection passifs.
• Ajout de la définition des cellules sodium-ion : cellules dont la construction est similaire aux cellules lithium-ion, sauf qu'elles utilisent le sodium comme ion de transport avec une électrode positive constituée d'un composé de sodium et d'une anode en carbone ou de type similaire avec un liquide aqueux ou non aqueux. et avec un sel composé de sodium dissous dans l'électrolyte. (Des exemples de cellules à ions sodium sont les cellules au bleu de Prusse ou les cellules à oxyde en couches de métaux de transition)

Modifications des exigences structurelles

Résistance des pièces métalliques à la corrosion

1. Les boîtiers de l'ensemble de stockage d'énergie électrique mentale (EESA) doivent être résistants à la corrosion. Les boîtiers métalliques constitués des matériaux suivants doivent être considérés comme conformes aux exigences de résistance à la corrosion :

Cuivre, aluminium ou acier inoxydable ; et

b) Bronze ou laiton, contenant au moins 80 % de cuivre.

2.Ajout d’exigences de résistance à la corrosion pour les enceintes ferreuses :

Les boîtiers ferreux destinés aux applications intérieures doivent être protégés contre la corrosion par émaillage, peinture, galvanisation ou tout autre moyen équivalent. Les boîtiers ferreux pour application extérieure doivent être conformes à l’essai au brouillard salin de 600 heures selon CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E. Des méthodes supplémentaires pour obtenir une protection contre la corrosion selon CSA C22.2 No. 94.2 / UL 50E peuvent être acceptées.

Niveaux d'isolation et mise à la terre de protection

La conformité du système de mise à la terre de protection peut être évaluée selon le nouvel élément de test intelligent de cette norme – le test de continuité de mise à la terre.

Analyse de sécurité

1.Ajout d'exemples d'analyse de sécurité. Une analyse de sécurité du système doit prouver que les conditions suivantes ne sont pas dangereuses. Les conditions suivantes doivent être prises en compte au minimum, mais sans s'y limiter :

a) Surtension et sous-tension des cellules de batterie ;

b) Surchauffe et sous-température de la batterie ; et

c) Surintensité de la batterie en raison des conditions de charge et de décharge.

2.Modification des exigences relatives aux dispositifs de protection de sécurité (matériel) :

a) Les exigences d'analyse du mode et des effets de Farilure (FMEA) dans UL 991 ;

b) Les exigences de protection contre les défauts internes pour assurer la sécurité fonctionnelle dans UL 60730-1 ou CSA E60730-1 (clause H.27.1.2) ; ou

c) Les exigences de protection contre les défauts pour assurer la sécurité fonctionnelle (exigences de classe B) de la CSA C22.2 n° 0.8 (section 5.5) pour déterminer la conformité et identifier les tests nécessaires pour vérifier la tolérance à une faute unique.

3. La modification des exigences de protection de sécurité (logicielles) :

a) UL 1998 ;

b) Exigences logicielles de classe B de la CSA C22.2 No.0.8 ; ou

c) Les exigences relatives aux contrôles utilisant un logiciel (exigences de logiciel de classe B) dans UL 60730-1 (clause H.11.12) ou CSA E60730-1.

4.Ajout des exigences BMS pour la protection cellulaire.

S'il est utilisé pour maintenir les cellules dans leurs limites de fonctionnement spécifiées, le système de gestion de batterie (BMS) doit maintenir les cellules dans les limites de tension et de courant spécifiées pour les protéger contre les surcharges et les décharges excessives. Le BMS doit également maintenir les cellules dans les limites de température spécifiées, offrant ainsi une protection contre la surchauffe et le fonctionnement en sous-température. Lors de l'examen des circuits de sécurité pour déterminer que les limites de la région de fonctionnement des cellules sont maintenues, les tolérances du circuit/composant de protection doivent être prises en compte dans l'évaluation. Les composants tels que les fusibles, les disjoncteurs ou d'autres dispositifs et pièces jugés nécessaires au fonctionnement prévu du système de batterie qui doivent être fournis dans le LEV d'utilisation finale doivent être identifiés dans les instructions d'installation.

Ajout d'exigences relatives au circuit de protection.

Si les limites de fonctionnement spécifiées sont dépassées, un circuit de protection doit limiter ou arrêter la charge ou la décharge pour empêcher les excursions au-delà des limites de fonctionnement. Lorsqu'un scénario dangereux se produit, le système doit continuer à assurer la fonction de sécurité ou passer à un état de sécurité (SS) ou à un état de risque résolu (RA). Si la fonction de sécurité a été endommagée, le système doit rester dans l'état de sécurité ou dans l'état de gestion des risques jusqu'à ce que la fonction de sécurité ait été restaurée et que le système ait été jugé acceptable pour fonctionner.

Ajout d'exigences CEM.

Les circuits à semi-conducteurs et les commandes logicielles, utilisés comme protection de sécurité principale, doivent être évalués et testés pour vérifier l'immunité électromagnétique conformément aux tests d'immunité électromagnétique de UL 1973 s'ils ne sont pas testés dans le cadre de l'évaluation de la norme de sécurité fonctionnelle.

Cellule

1.Ajout d'exigences relatives aux cellules à ions sodium. Les cellules sodium-ion doivent être conformes aux exigences relatives aux cellules sodium-ion de la norme UL/ULC 2580 (identiques aux exigences de performance et de marquage pour les cellules secondaires au lithium dans UL/ULC 2580), y compris la conformité à tous les tests de performance des cellules.

2.Ajout d'exigences pour les cellules réutilisées. Les batteries et les systèmes de batteries utilisant des cellules et des batteries recyclées doivent garantir que les pièces réutilisées ont subi un processus de réutilisation acceptable conformément à la norme UL 1974.

Tester les modifications

Test de surcharge

• Ajout d'une exigence selon laquelle pendant l'essai, la tension des cellules doit être mesurée.
• Ajout de l'exigence selon laquelle si BMS réduit le courant de charge à une vanne inférieure vers la fin de la phase de charge, l'échantillon doit être chargé continuellement avec le courant de charge réduit jusqu'à ce que les résultats finaux soient obtenus.
• Suppression de l'exigence selon laquelle si le dispositif de protection du circuit s'active, le test doit être répété pendant au moins 10 minutes à 90 % du point de déclenchement du dispositif de protection ou à un certain pourcentage du point de déclenchement permettant la charge.
• Ajout d'une exigence selon laquelle à la suite du test de surcharge, la tension de charge maximale mesurée sur les cellules ne doit pas dépasser leur région de fonctionnement normale.

tarification à taux élevé

• Ajout d'un test de charge à haut débit (mêmes exigences de test que UL 1973) ;
• Le retard du BMS est également pris en compte dans le résultat du test : le courant de surcharge peut dépasser le courant de charge maximal pendant une courte durée (en quelques secondes), qui correspond au délai de détection du BMS.

Court-circuit

• Élimine l'exigence selon laquelle si un dispositif de protection dans le circuit fonctionne, le test est répété à 90 % du point de déclenchement du dispositif de protection ou à un certain pourcentage du point de déclenchement permettant la charge pendant au moins 10 min.

OtéléchargerSousDéchargeTHNE

• Ajout du test de surcharge sous décharge (les exigences du test sont les mêmes que celles de UL 1973)

Décharge excessive

• Ajout de l'exigence selon laquelle la tension des cellules doit être mesurée pendant l'essai.
• Ajout de l'exigence selon laquelle, à la suite de l'essai de décharge excessive, la tension de décharge minimale mesurée sur les cellules ne doit pas dépasser leur plage de fonctionnement normale.

Test de température (augmentation de la température)

• Ajout de l'exigence selon laquelle si les paramètres de charge maximaux varient en fonction de la température, la correspondance entre les paramètres de charge et la température doit être clairement spécifiée dans les instructions de charge et le DUT doit être chargé selon les paramètres de charge les plus sévères.
• Modifier l'exigence de condition préalable. Les cycles de charge et de décharge sont ensuite répétés pour un total minimum de 2 cycles complets de charge et de décharge, jusqu'à ce que les cycles de charge et de décharge consécutifs ne continuent pas à augmenter la température maximale de la cellule de plus de 2 °C. (5 cycles de charge et de décharge sont nécessaires dans l'ancienne version)
• Ajout de l'exigence selon laquelle les dispositifs de protection thermique et de protection contre les surintensités ne doivent pas fonctionner.

Test de continuité de mise à la terre

Ajout du test de continuité de mise à la terre (les exigences de test sont les mêmes que celles de UL 2580)

Test de tolérance de conception en cas de défaillance d'une seule cellule

Les batteries secondaires au lithium qui ont une énergie nominale supérieure à 1 kWh doivent être soumises au test de tolérance de défaillance de conception à cellule unique de UL/ULC 2580).

Résuméy

La nouvelle version de l'UL 2271 supprime les motos électriques dans la gamme de produits (les motos électriques seront incluses dans le champ d'application de l'UL 2580) et ajoute les drones ; avec le développement des batteries sodium-ion, de plus en plus de LEV les utilisent comme alimentation électrique. Les exigences relatives aux cellules sodium-ion sont ajoutées dans la nouvelle version de la norme. En termes de tests, les détails des tests ont également été améliorés et une plus grande attention a été accordée à la sécurité des cellules. L'emballement thermique a été ajouté pour les grosses batteries.

Auparavant, la ville de New York exigeait que les batteries des vélos électriques, des scooters électriques et des véhicules électriques légers (LEV) soient conformes à la norme UL 2271. Cette révision de la norme vise également à contrôler de manière exhaustive la sécurité des batteries des vélos électriques et autres équipements. Si les entreprises veulent réussir à pénétrer le marché nord-américain, elles doivent comprendre et respecter les exigences des nouvelles normes en temps opportun.