李炳坤

( 蘇州UL美華認(rèn)證有限公司，江蘇 蘇州 215122 )

UL62841系列安全標(biāo)準(zhǔn)新變化

李炳坤

( 蘇州UL美華認(rèn)證有限公司，江蘇 蘇州 215122 )

基于UL系列標(biāo)準(zhǔn)的最新要求，介紹UL60745的替代標(biāo)準(zhǔn)UL62841帶來的區(qū)別及重要變化，重點(diǎn)針對(duì)鋰電池以及鋰電池包的安全要求與認(rèn)證。

標(biāo)準(zhǔn)；認(rèn)證；電動(dòng)工具；園林工具；鋰電池

0 引言

在UL手持式電動(dòng)工具標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換工作過程中，傳統(tǒng)的UL 60745系列標(biāo)準(zhǔn)將由全新的UL 62841系列所替代，轉(zhuǎn)換所涉及的方面并不僅限于改變標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)，除更新了電池和電池充電器技術(shù)（尤其是鋰電池）的指導(dǎo)部分，在電子線路的功能安全可靠性性、新的標(biāo)識(shí)要求和電動(dòng)工具其他新技術(shù)外，較為明顯的變化是UL 60745-1《手持式電動(dòng)工具的安全 第1部分：一般要求》和UL 62841-1《手持式、可移式電動(dòng)工具和園林工具的安全 第1部分：通用要求》之間在范圍上存在的差異。特別是在UL 62841-1標(biāo)準(zhǔn)的范圍中增加了可移動(dòng)式工具以及草坪和園林工具，并計(jì)劃統(tǒng)一認(rèn)證。本文主要介紹UL 62841-1標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的重要變化和要求。

1 基本情況

1.1 UL 60745

手持式電動(dòng)工具的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)UL 60745-1已在2007年7月31日發(fā)布第4版。該標(biāo)準(zhǔn)是美國采用的同名IEC工具標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）認(rèn)可的自愿、共識(shí)決策程序管理。共識(shí)決策程序由UL標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)小組（STP）負(fù)責(zé)，該技術(shù)小組由20個(gè)代表不同利益群體的人員組成。標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)小組（STP）負(fù)責(zé)提供有關(guān)修改和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的建議，通過審查和投票提議（包括由他人引起的）將其采納作為ANSI/UL工具標(biāo)準(zhǔn)的一部分。作為STP流程的一部分，除了審查和/或評(píng)論以外，任何人都可提出有關(guān)修訂該標(biāo)準(zhǔn)的建議。

UL 60745-1是標(biāo)準(zhǔn)系列的第1部分，包括對(duì)所有手持式電動(dòng)工具的通用要求。標(biāo)準(zhǔn)第1部分由規(guī)范性引用文件、術(shù)語、定義、標(biāo)志、使用說明書要求、機(jī)械結(jié)構(gòu)要求和具體測試要求組成。附錄K包括對(duì)電池工具和電池組的要求。附件L涵蓋了帶電源接頭或連接到非隔離式源的電池工具和電池組。與此相關(guān)的第2s部分共涵蓋20種不同類型的手持式工具，其中包括這些工具的特定要求。第2s部分內(nèi)容是對(duì)第1部分中主要部分和適用附件要求的采納、補(bǔ)充或修正。由于UL 60745以IEC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在第一部分通用要求和相關(guān)第2s部分特殊要求都有包含UL標(biāo)準(zhǔn)與IEC標(biāo)準(zhǔn)的差異。

1.2 UL 62841

UL 62841-1標(biāo)準(zhǔn)于2015年2月20日發(fā)布第1版， 涵蓋了手持式工具、可移動(dòng)式工具以及草坪園林工具。與UL 60745-1相同，該標(biāo)準(zhǔn)也是基于IEC標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)制定的程序，針對(duì)美國市場做了相應(yīng)的調(diào)整和修訂。與60745-1相比，UL 62841-1反映的是顯著變化和新要求。UL 60745-1中的范圍只涉及與所有適用于第2s部分相關(guān)的手持式工具。UL 62841-1中的范圍不僅包括第2s部分涉及的手持工具，還包括第3s部分涉及的可移動(dòng)式工具以及第4s部分涉及的草坪和園林工具。擴(kuò)充范圍同時(shí)也影響超出本文所討論的其他傳統(tǒng)UL標(biāo)準(zhǔn)。

這種與第2s、3s和4s部分相關(guān)的從UL 60745到UL 62841的轉(zhuǎn)變，將在未來幾年內(nèi)分成不同的階段，各個(gè)適用部分逐步進(jìn)行。

該標(biāo)準(zhǔn)變化最初可能對(duì)有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的制造商有顯著影響，但將來他們能夠使用同一款設(shè)計(jì)來滿足全球市場要求（在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)限制內(nèi)，包括電源電壓/頻率）。這也將解決目前為了滿足北美標(biāo)準(zhǔn)要求而需要對(duì)已經(jīng)滿足歐洲要求的產(chǎn)品進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀。

1.3 差異

UL 60745-1與UL 62841-1之間的差異如下：

?通用標(biāo)識(shí)和說明；

?光源設(shè)備的標(biāo)記或測試；

?電壓恢復(fù)要求。例如：對(duì)于臺(tái)鋸，若電源斷電，電源開關(guān)仍停留在打開狀態(tài)，則電源恢復(fù)后，臺(tái)鋸不會(huì)意外啟動(dòng)；

?鎖止裝置的耐用性；

?相關(guān)標(biāo)識(shí)變化。

2 鋰電池

從UL 60745-1到UL 62841-1顯著的變化是關(guān)于鋰離子電池和充電系統(tǒng)的新要求。目前，鋰離子電池必須符合UL 62133《含堿性或非酸性電解液的單體蓄電池和電池組和便攜式密封單體蓄電池及電池組的安全要求》或IEC標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上屬于相同標(biāo)準(zhǔn)。這包括鋰電池系統(tǒng)在正常充電過程中，電芯的各項(xiàng)參數(shù)必須在其額定的操作區(qū)間之內(nèi)。

雖然工具將作為包含有工具、電池組和電池充電器的完整系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，但這也是UL 62841-1新的關(guān)鍵要求。這意味著充電器制造商和工具制造商都必須遵守相同的鋰電池系統(tǒng)新要求。

電芯的額定工作區(qū)間由電芯廠家根據(jù)UL 62133或者IEC標(biāo)準(zhǔn)指定。當(dāng)測試和評(píng)估鋰電池工具時(shí)，必須了解指定操作區(qū)域的電壓和充電電流，并確保不超過其規(guī)定值，甚至是當(dāng)工具（包括電池組）或充電器處于故障狀態(tài)時(shí)。一些額外要求包括：鋰電池外殼壓力測試，以確保當(dāng)電池芯泄壓時(shí)電池包外殼不會(huì)破裂。此外還有在工具和電池包上進(jìn)行的機(jī)械強(qiáng)度測試，確保在跌落測試后，電池包：

a)開路電壓不得低于測試前的90%，

b)符合正常放電和充電測試規(guī)范，且

c)不對(duì)電池排氣口造成損傷。

鋰離子充電系統(tǒng)也必須在元器件故障狀態(tài)下進(jìn)行測試。充電過程中，當(dāng)充電系統(tǒng)（包括電池和充電器，有時(shí)可能是在工具中）中的零部件出現(xiàn)故障時(shí)，電芯不得超過充電上限電壓150 mV。一旦超過，該充電系統(tǒng)必須不能再充電并永久性無法恢復(fù)。針對(duì)這個(gè)新要求，制造商們可能需要重新設(shè)計(jì)鋰電池充電系統(tǒng)，以滿足新的要求。

構(gòu)成該電池系統(tǒng)的組件和電子電路被認(rèn)為是維持安全性能的關(guān)鍵元器件。例如，若將電池包里的電池芯從一個(gè)制造商變成另一個(gè)電池芯制造商，這個(gè)電池芯可能根據(jù)UL 62133的測試具有不同的額定操作區(qū)間。諸如此類情況，若電池參數(shù)不同，則需要對(duì)電池包和充電器組合進(jìn)行重新測試，以確保仍符合有關(guān)電池系統(tǒng)的安全要求。這是對(duì)整個(gè)工具充電系統(tǒng)的評(píng)估，單獨(dú)測試電池包和充電器都是不充分的。

3 鋰電池包

UL鋰電池系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)UL 2595，即鋰電池包的安全認(rèn)證，涵蓋了電池供電類產(chǎn)品所使用的可拆卸或分離式鋰電池包。此類別提供了電池包結(jié)構(gòu)上的供應(yīng)鏈控制，從而針對(duì)使用這些電池包的終端產(chǎn)品（工具和其他設(shè)備）提供追溯。該類別所涵蓋的電池組計(jì)劃與最終產(chǎn)品一起使用，因此整個(gè)系統(tǒng)包括靠電池供電的設(shè)備、鋰電池組和電池充電器。電池組必須標(biāo)有制造商名稱/商標(biāo)名/商標(biāo)和型號(hào)/目錄編號(hào)/系列標(biāo)識(shí)（或等效標(biāo)識(shí)），并且必須標(biāo)有：“僅用于____充電器”。

通過這些標(biāo)記辨別特定的充電器，與電池充電系統(tǒng)匹配使用或者除了按照型號(hào)引用至少一個(gè)充電器之外，也可使用“詳見附加充電器說明書”（或等效）這一聲明。這個(gè)產(chǎn)品類別所涵蓋的鋰電池組可作為列名產(chǎn)品（電池包帶有UL標(biāo)志）或作為工具整機(jī)的一個(gè)部件（電池包沒有獨(dú)立UL標(biāo)志）。

4 充電器

UL鋰電池系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)UL 2595同樣用于鋰電池組充電的充電器安全認(rèn)證，涵蓋充電系統(tǒng)中的充電器，整個(gè)系統(tǒng)由鋰電池組和電池充電器一起組成。該類別涵蓋有電池充電器單元，提供了電池充電器結(jié)構(gòu)上的供應(yīng)鏈控制，從而針對(duì)使用這些電池組的終端產(chǎn)品（工具和其他設(shè)備）提供追溯。為取得該類別的認(rèn)證，充電器須符合相關(guān)充電器標(biāo)準(zhǔn)(UL 1012，UL 1310，或UL 60950-1)和最終產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(UL 62841-1(附錄K)或UL 2595中對(duì)充電系統(tǒng)的要求。

1）新的更高電池電壓

電池操作的工具和電池組的最大額定電壓為75 V d.c.，目前一份將該電壓提升至250 V d.c.的提案正在接受審批。2016年7月1日UL發(fā)布了針對(duì)UL 2595的UL認(rèn)證要求決議（CRD），提出了更高的電壓提升建議。與額定電壓提案相關(guān)的更新如下：

?泄露電流測量

?安全標(biāo)志

?潮態(tài)測試

?環(huán)境（IPX）測試以及

?電氣間隙和爬電距離的修訂

預(yù)計(jì)該方案將會(huì)送至STP以修訂UL 62841-1（附錄K）以及UL 2595。該提案可能發(fā)生變化，目前還不能應(yīng)用于UL 62841-1的認(rèn)證。

2）功能安全概述、狀態(tài)及影響

針對(duì)功能安全， 根據(jù)UL 60745的要求，唯一選項(xiàng)是單點(diǎn)失效的容錯(cuò)設(shè)計(jì)。根據(jù)UL 62841-1的最新要求，允許對(duì)提供關(guān)鍵安全功能（SCF）的電路進(jìn)行備選的安全評(píng)估方案。

關(guān)鍵安全功能SCF定義如下：如果標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品必須具備某項(xiàng)功能，當(dāng)這個(gè)功能失效時(shí)會(huì)使用戶暴露于風(fēng)險(xiǎn)，且該風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)超出了本標(biāo)準(zhǔn)在異常情況下所允許的風(fēng)險(xiǎn)范圍， 那么這項(xiàng)功能就屬于SCF。

提供SCF的電路可靠性必須進(jìn)行評(píng)估，保證即使在預(yù)期環(huán)境中暴露于電磁環(huán)境壓力下，也不會(huì)輕易損失SCF。所有的SCF電路均應(yīng)接受抗擾度測試，包括雙通道設(shè)計(jì)（例如，單容錯(cuò)）。

雙通道設(shè)計(jì)抗擾度測試的基本原理：電路的兩個(gè)通道均應(yīng)同時(shí)受到抗干擾度測試的影響，且可能導(dǎo)致提供該功能的電路故障。SCF，電路的失效模式以及安全等級(jí)參見最終產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。典型的SCF和最低性能等級(jí)（PL）參見已出版或待出版UL 62841-1的適用部分2s、3s和4s。

通常情況下，產(chǎn)品的安全性能對(duì)電子系統(tǒng)的依賴性越大，則對(duì)電子系統(tǒng)的可靠性要求就越高。例如，當(dāng)電子系統(tǒng)故障造成的傷害風(fēng)險(xiǎn)極高時(shí)，該產(chǎn)品的電子電路可靠性也需要同等提高。相反，如果電子系統(tǒng)故障所關(guān)聯(lián)風(fēng)險(xiǎn)極低，產(chǎn)品的可靠性等級(jí)也或相應(yīng)降低。對(duì)于電子線路，除了可編程邏輯元器件之外，根據(jù)UL 62841-1中的要求，可通過統(tǒng)計(jì)方法（例如，ISO 13849-1）進(jìn)行可靠性分析。對(duì)于可編程邏輯/裝置及單片機(jī)的評(píng)估，使用IEC 60730（附錄H）， 以確保能夠?qū)ξ⒖刂破骱蛙浖M(jìn)行適當(dāng)評(píng)估。

3）草坪和園林工具

如前所述，UL 62841第4s部分包括草坪和園林工具，且要求其從傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換版。目前的覆蓋范圍詳情如下：

UL 82：剪草機(jī)，打草機(jī)，修邊機(jī)，松土機(jī)，碎枝機(jī)，高枝鋸，長桿綠籬機(jī)等。

UL 1447：割草機(jī)。

UL 60745-2-13和UL 1662（UL 1662將于2018年5月15日被撤銷）：各種鏈鋸。

UL 60745-2-15：綠籬機(jī)和長桿綠籬機(jī)。

隨著UL 62841的采納和公布，第4-1部分將包括無繩頂部手柄鏈鋸（僅美國）以及無繩修枝鋸的國家差異。第4-2部分將涵蓋綠籬機(jī)和長桿綠籬機(jī)，從UL 60745-2-15中轉(zhuǎn)換過來。根據(jù)UL 62841-4-2的最新規(guī)定，只有當(dāng)從刀片控制裝置和刀刃之間的距離大于或者等于1 000 mm時(shí)，才屬于長桿綠籬機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。此外，增加了其他的刀片類型。產(chǎn)品的分類通過刀片類型、手柄數(shù)量、帶有刀片控制裝置的手柄數(shù)量以及刀片剎車時(shí)間的不同組合進(jìn)行定義，對(duì)于每一種更高級(jí)的類型，均要求更高的安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。

5 結(jié)語

對(duì)于電動(dòng)工具制造商、經(jīng)銷商和第三方檢驗(yàn)認(rèn)證機(jī)構(gòu)，應(yīng)密切關(guān)注新標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)差異，同時(shí)關(guān)注全球不同國家和地區(qū)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)情況，及早做好工藝改進(jìn)的準(zhǔn)備以及產(chǎn)品認(rèn)證的前期調(diào)研，了解國際市場準(zhǔn)入制度因?yàn)榧夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)變化帶來的變動(dòng)，未雨綢繆，避免陷入被動(dòng)局面，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

New Changes in UL62841 Series Safety Standards

Li Bingkun
(Suzhou UL-CCIC Co., Ltd., Suzhou 215122, China)

According to the latest requirements of UL, the difference and important changes between UL60745 and UL62841 was introduced, especially focusing on the safety requirements and certification of lithium-ion batteries and lithium-ion battery pack.

Standards; Certification; Electric Tools; Gardening Tools; Lithium-ion Batteries

TM930.12

A

1674-2796（2017）02-0018-04

2017-01-07

李炳坤（1981—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事電動(dòng)工具、園林工具和家電產(chǎn)品的檢測與認(rèn)證工作。