美国电动平衡车用锂电池UL新标准解析

王彩娟 ，宋杨，秦剑峰，金挺

(吴江出入境检验检疫局电池产品检测实验室，江苏 吴江 215200)

1 前言

2016年我国电动平衡车产品受到了包括美国、欧盟、加拿大等国家和地区政府重点关注，其中美国、沙特、澳大利亚等国专门针对平衡车产品制定了相关技术标准，部分国家设置了技术性贸易措施。为了避免我国出口企业遭受不必要的损失，需要提醒电动平衡车出口企业及时关注美国消费品安全委员会(以下简称“CPSC”)对电动平衡车用锂电池的安全要求，把好产品技术关，保证出口电池质量安全。根据CPSC公开信的要求，出口美国的电动平衡车及电池需满足UL2272涵盖的要求(参照UL2054[1]、UL1642[2]、UL2580[7])和UN38.3[3]的要求。本文结合企业比较熟知的UL2054、UL1642、UL2580、UN38.3和IEC62133[4]等常规自愿性检测认证标准，对UL2272的测试要求[8]进行解析，为企业识别出需要重点关注的测试项目，减少技术研发和重复测试的成本。

2 UL2272标准概述

UL2272标准包括电性能、机械性能和环境性能三个部分的测试要求，每个部分又包含若干测试项目，如下表1。

表1 UL2272标准的测试项目和样品数量Table 1 Test project and sample quantity of UL2272

UL2272标准(见表1)除了包含常规锂电池电性能和机械性能测试外，结合电动平衡车的使用特点，增加了马达过载测试、马达轮子自锁、线扣应变测试、浸水测试等新测试项目，因此需要重点加强锂电池在这些新项目中的安全性能评估。

3 安全要求解析

3.1 电性能测试

UL2272标准的电性能测试包括过充、短路、过放、温度测试、不均衡充电、耐压测试和绝缘电阻测试，在常用电池标准UL2580/UL1642/ UL2054/IEC62133/GB31241[5]中已有相关的测试项目。如果电池产品本身已经通过上述标准的测试或认证，那么在这些电性能测试项目上失效的风险就很小。各标准具体测试项目的对应关系如下表2。

表2 各标准中相对应的测试项目Table 2 Test project of each standard

UL2272中电性能测试项目与UL2580基本相同，与其他IEC/GB标准不同，UL标准中的过充电、短路和过放测试项目需要分别在保护功能无故障和保护功能单一故障模式下进行测试，除了要求保护功能的整体安全，还加强了对保护功能部分安全的考量。这就要求平衡车电池的保护装置具备一定的智能管理系统，在产品设计阶段就需要测评平衡车电池的外部保护电路的性能。

另外，电压大于60V的平衡车电池才需要进行耐压和绝缘电阻测试。

3.2 机械性能测试

UL2272标准的机械性能测试包括振动、冲击、挤压、跌落、外壳烤箱测试、马达过载测试、马达轮子自锁和线扣应变测试，如下表3，其中的振动、冲击、挤压、跌落、外壳烤箱测试都是电池的常规测试项目，各标准间仅在参数设置上有细微差异。

表3 UL2272标准机械性能测试要求Table 3 Test requirements of mechanical performance in UL2272

UL2272标准的振动测试要求与UN38.3振动测试(T3)和IEC62133振动测试(8.3.8)要求相同。UN38.3冲击(T4)、IEC62133冲击(7.3.4)、UL2054Z冲击(16)和UL1642冲击(15)试验条件为150g、6ms、六个面，与UL2272的冲击测试要求相比，其他电池测试标准冲击试验的测试条件更为严苛。若电池产品已经通过了UN38.3测试或IEC62133测试，那么只要电动平衡车本身具备足够的机械强度，电池产品合理牢固安装在电动平衡车内，一般通过这2项测试问题不大。但是在设计如何将电池产品安装于电动平衡车时，一定要保证焊接点或连接点的强度，防止焊接点或连接点在高频振动或高速冲击过程中脱落，造成电池产品的短路，引发起火爆炸。

UL2054(14)、UL1642(13)、IEC62133(8.3.5)和UN38.3(T6)中挤压测试的压力为13KN，但是UL2272挤压测试的是整个平衡车，其挤压力或达100KN。如果平衡车本身的刚性强度无法使电池所受的挤压力有所减少，那么电池要承受的挤压力就可能超过一般电池标准中规定的挤压力，使得电池发生内部短路，引起电池起火爆炸。

IEC62133(8.3.3)和UL2054(21)中的跌落试验高度也为1m，由于电动平衡车本身具备一定的机械强度，在按照UL2272标准进行跌落过程中电池所受的损伤应该比IEC62133和UL2054中的跌落试验要小，电池的测试风险很小。

UL2054(20)和IEC62133(8.2.2)都有高温搁置项目(70℃温度下放置7h)，只要平衡车外壳的性能可靠，电池便可通过外壳烤箱测试项目。但需要考虑热箱测试时，电池与平衡车的连接线是否会发生变形，导致电池的外部短路。

马达过载测试测试和马达轮子自锁测试如果只测试电机，则不涉及电池，但如果测试整车，由于马达过载或马达轮子自锁可能造成电池过放电或短路，需要电池的保护功能在测试时正常动作，防止过放电或短路。

3.3 环境性能测试

UL2272标准的机械性能测试包括浸水测试、热循环测试、标签耐久性和标识，见表4。

表4 UL2272标准环境性能测试要求Table 4 Test requirements of environmental performance in UL2272

UL2054、UL1642、IEC62133标准中还没有防水测试和部分浸水项目，但是GB/T31485[6](6.2.9)和UL2580(41)中有海水浸泡测试项目，可以参照测试用于预评估电池的性能。

UN38.3(T2)的温度循环项目的测试条件比UL2272严苛，与IEC62133(7.2.4)的测试条件相近。因此通过UN38.3测试的电池应该能通过热循环测试。

UL2054、UL1642、IEC62133没有此项测试，GB31241(5.3.2耐久性)中要求用酒精擦拭标签，UL2272要求用汽油。由于标签耐久性测试难度低，厂家可自行进行验证测试。

IEC62133中要求按照IEC61960的要求对生厂商、经销商、商标、电压、Ah容量和标明生产日期等进行标识，但对“充电器要求和高于60V的直流电压”，应标明“warning Hazardous Voltage Circuits”没有做出要求，因此厂家应对常用标签和标识进行对照检查，及时更换不符合要求的标识标签。

4 结论

UL2272标准的电性能、机械性能和环境性能测试的大部分项目与常用电池标准的测试项目相近。如果装载于电动平衡车中的电池本身已经通过了UN38.3、IEC62133:2012、UL2054:2011、UL1642:2012、UL2580:2013等相关测试或认证，那么能满足UL2272要求的大部分测试要求。但是在出口电动平衡车电池时，除了需要关注电池本身的安全性能外，还要充分考虑到电动平衡车滥用(如马达过载测试、马达轮子自锁、线扣应变测试、四级防水测试和部分浸水测试)时可能对电池造成的不利影响，做好电池保护系统与电动平衡车整体安全系统的衔接，保证在电动平衡车出现滥用的情况下电池保护系统能及时动作切断电路，避免电池短路而引发过热、起火甚至爆炸。

[1] Underwriters Laboratories Inc. (UL) and ULC Standards, 《UL2054家用和商用电池》UL2054, 2011.

[2] Underwriters Laboratories Inc. (UL) and ULC Standards, 《UL1642锂电池安全》UL1642, 2012.

[3] 联合国,《关于危险货物的建议书标准和试验手册》第6版第38.3章，ST/SG/AC.10/11/Rev.6,UN38.3,2016.

[4] International electrotechnical commission,《含碱性或非酸性电解液的二次单体电池或电池：便携式密封二次单体电池及应用于便携式设备中由它们制造的电池》[S]．IEC62133,2012.

[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检总局,中国国家标准化管理委员会,《GB31241便携式电子产品用程离子电池和电池组安全要求》[S]．GB31241, 2014.

[6] 中华人民共和国国家质量监督检验检总局,中国国家标准化管理委员会,《GB/T31485电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》[S]．GB/T31485, 2015.

[7] Underwriters Laboratories Inc. (UL) and ULC Standards, 《UL2580电动车用电池安全标准》UL2580, 2013.

[8] Underwriters Laboratories Inc. (UL) and ULC Standards, 《UL2272平衡车电路系统》UL2272, 2016.