一、标准定位：储能安全的"第一道关"
UL 1973 全称 ANSI/CAN/UL 1973:2022 "Batteries for Use in Stationary and Motive Auxiliary Power Applications"，是北美市场储能电池系统安全认证的核心标准。其核心使命是：在电池系统投入实际运行之前，通过系统化的安全测试验证其不会因电气故障、机械损伤、环境应力或内部短路而引发火灾、爆炸或毒气泄漏。
UL 1973 在整个 UL 储能标准体系中处于基础性地位。它与 UL 9540A（大规模火灾测试）、UL 9540（储能系统整体标准）形成了"电池级→模组级→系统级"的三层递进安全体系。没有 UL 1973 的通过，后续的 UL 9540A 测试将毫无意义。
UL 储能标准三层体系
二、三大应用场景
UL 1973 的适用范围远不止人们熟知的储能电站。标准明确覆盖三大应用类别：
2.1 固定式储能（Stationary Storage）
这是 UL 1973 最主要的应用场景，涵盖：
| 应用类型 | 典型场景 | 电池类型 |
|---|---|---|
| 光伏配储 | 屋顶光伏 + 家用储能、工商业光储一体化 | 磷酸铁锂、三元锂 |
| 风力配储 | 风电场平滑出力、调频辅助服务 | 磷酸铁锂 |
| UPS 不间断电源 | 数据中心、医院、通信基站后备电源 | 磷酸铁锂、铅酸（部分） |
| 峰谷套利 | 电网侧大型储能电站 | 磷酸铁锂 |
| 微电网 | 海岛、偏远地区独立供电系统 | 磷酸铁锂、液流（部分） |
2.2 轻轨辅助动力（LER — Light Electric Rail）
LER 指轻轨车辆（有轨电车、轻轨列车等）的辅助电源系统，为主电路之外的照明、空调、控制系统供电。这类应用对机械振动和冲击有更严格的要求。
2.3 车辆辅助电源（VAP — Vehicle Auxiliary Power）
VAP 指公路车辆（商用车、房车等）的辅助电源，用于为非驱动系统供电。与 LER 类似，VAP 需要额外的振动和冲击测试。
三、版本演变：三代标准的三次飞跃
UL 1973 至今已发布三代版本，每一次更新都反映了行业对储能安全认知的深化：
| 版本 | 发布日期 | 主要变化 |
|---|---|---|
| 第1版 | 2013年 | 首发版本，建立基本框架，涵盖电气和机械安全测试 |
| 第2版 | 2018年 | 新增热失控测试（Section 42）、环境测试（盐雾、外部火烧），引入 BMS 功能要求 |
| 第3版（现行） | 2022年2月25日 | 新增 LER/VAP 应用场景、制冷/热管理系统失效测试、单电芯过充诱导热失控等方法细化 |
目前认证使用第3版（2022）。 对于出口北美的储能产品，UL 1973 第3版是当前唯一有效的认证版本。正在研发的产品应直接以第3版为设计输入。
四、章节结构导航
UL 1973 标准文本包含9个主要部分和多个规范性附录：
4.1 各部分核心内容速查
| 部分 | 章节范围 | 核心内容 | 阅读优先级 |
|---|---|---|---|
| Part 1: 总则 | Sections 1-3 | 适用范围、参考标准、术语定义 | ★★★★★ 必读 |
| Part 2: 总体要求 | Sections 4-6 | 总体安全要求、零部件要求、电气要求（含BMS） | ★★★★ |
| Part 3: 测试框架 | Sections 7-9 | 测试通用条件、样品、测量精度 | ★★★★ |
| Part 4: 电气测试 | Sections 15-27 | 过充、短路、过放、耐压等13项电气测试 | ★★★★★ 必读 |
| Part 5: 机械测试 | Sections 28-37 | 振动、冲击、挤压、跌落等10项机械测试 | ★★★★ |
| Part 6: 环境测试 | Sections 38-41 | 温度循环、湿热、盐雾、外部火烧 | ★★★ |
| Part 7: 内部故障 | Section 42 | 单电芯热失控容错测试（核心） | ★★★★★★ 最关键 |
| Part 8: 标识 | Sections 43-49 | 标签、警告、手册 | ★★ |
| 规范性附录 | Annex A-F | EMC、热失控诱导方法详述 | ★★★★ |
五、核心术语快速索引
以下是 UL 1973 中最关键的几个定义，完整定义详见 UL 1973 固定式储能与车辆辅助电源电池的认证范围、排除项与层级：
| 术语 | 英文 | 核心含义 |
|---|---|---|
| 电池系统 | Battery System | 电芯+模组+电芯包+BMS+外壳+外部控制/电路的完整功能单元 |
| 电池管理系统 | BMS | 监测过充/过流/过温/欠温/过放的电子保护系统 |
| 热失控 | Thermal Runaway | 自加速不可控温升，可能导致火灾、爆炸或产气 |
| 级联失效 | Cascading | 单个电芯热失控触发相邻电芯连锁失效 |
| 危险电压 | Hazardous Voltage | >42.4V 峰值 或 >60Vdc |
| 最大运行荷电态 | MOSOC | 制造商定义的最高允许运行 SOC 限值 |
| 正常工作区域 | Normal Operating Region | 制造商规定的电压、电流、温度安全运行区间 |
六、与其他标准的关系
UL 1973 不是孤立存在的，它与多个 UL 和相关标准存在交叉引用和协作关系：
| 标准编号 | 标准名称 | 与 UL 1973 的关系 |
|---|---|---|
| UL 9540 | 储能系统安全标准 | 上一级，引用 UL 1973 作为组件安全基础 |
| UL 9540A | 储能系统热失控传播测试 | 互补关系，大规模火灾传播风险评估 |
| UL 1974 | 电池再利用评估标准 | 互补关系，梯次利用电池的重新评估 |
| UL 2580 | 电动汽车电池安全标准 | 平行标准，覆盖 EV 驱动电池（不在 UL 1973 范围内） |
| UL 2271 | 轻型电动车电池标准 | 平行标准，覆盖 LEV 电池（不在 UL 1973 范围内） |
| IEC 62619 | 工业锂电池安全要求 | 国际对应标准，UL 1973 范围更广 |
| UN 38.3 | 锂电池运输安全 | 前置条件，电芯运输安全测试 |
七、认证流程与关键节点
了解认证流程有助于工程师在项目规划阶段做好时间安排和资源配置：
7.1 典型认证流程
| 阶段 | 内容 | 周期参考 | 关键输出 |
|---|---|---|---|
| 1. 预审 | 提交 CRF（电芯规格表）、系统描述文档、BMS 功能说明 | 1-2 周 | 测试计划确认 |
| 2. 样品准备 | 制造认证用样品，确保一致性 | 2-4 周 | 测试样品 + 备品 |
| 3. 电气测试 | Sections 15-27，共 13 项 | 3-6 周 | 电气安全报告 |
| 4. 机械测试 | Sections 28-37，共 10 项 | 2-4 周 | 机械安全报告 |
| 5. 环境测试 | Sections 38-41，共 4 项 | 3-6 周 | 环境耐受报告 |
| 6. 热失控测试 | Section 42 | 1-2 周 | 终极安全报告 |
| 7. 报告审查 | 各测试报告汇总审核 | 2-4 周 | 符合性声明 |
| 8. 发证 | 认证机构颁发认证证书 | 1-2 周 | UL 认证标志授权 |
全流程参考周期：4-6 个月（首次认证）
7.2 常见的认证延误原因
| 原因 | 发生概率 | 预防措施 |
|---|---|---|
| CRF 信息不完整 | 高 | 提前核对 CRF 每一项数据 |
| BMS 参数设置有偏差 | 高 | 台架测试充分验证 BMS 阈值 |
| 测试中 BMS 误动作 | 中 | BMS 固件提前锁定，测试前不做修改 |
| 样品一致性差 | 中 | 严格生产过程控制，保留生产批次记录 |
| 热失控诱导失败 | 中 | Sub-scale 预测试验证诱导方法 |
八、 相关阅读
- ANSI/CAN/UL 1973:2022 固定式和辅助动力用电池的学习理解
- UL 1973 大型储能 vs 户用储能：Section 1~4 分类依据、测试等级差异
- UL 1973 电芯与模组结构：Section 7.12 电芯安全设计、绝缘配合与 Annex E 测试
- UL 1973 钠/金属/空气电池：Annex B/C/E/I 替代化学体系特殊要求与测试差异
- UL 1973 外部火烧测试：Section 41 火焰暴露、温度曲线与外壳完整性保持
工程师提示
实际认证中最常出现的问题：
- Section 42 热失控测试是最大的难关 — 约 60-70% 的首次测试失败发生在此项。请务必将热失控传播抑制作为产品设计的最高优先级。
- BMS 功能覆盖不全 — 标准要求的过充、过放、过流、过温、欠温保护缺一不可，且需要通过故障模拟验证。
- 样品数量准备不足 — 电气、机械、环境、热失控测试需要多组样品，建议项目初期就做好样品数量规划。建议至少准备 5 套完整样品：电气 1 套、机械 1 套、环境 1 套、热失控 2 套（含备品）。
- 第3版新增 LER/VAP 要求 — 如果产品声明用于车载场景，注意额外的振动（Section 28）和冲击（Section 29）测试。
- 温度循环对 BMS 可靠性的考验 — -40°C 至 75°C 的 10 次循环中，BMS 必须全程可靠工作。
- CRF (电芯规格表) 填写的准确性 — CRF 是认证的基础输入文件，其中电芯的正常工作电压范围、温度范围、最大充放电倍率等数据将直接作为测试的判定基准。填写错误会导致标准引用错误，最严重的情况是全部测试作废。
- 测试顺序不可逆转 — 建议与认证实验室提前沟通测试顺序。电气测试先行（非破坏性），机械和环境测试中期执行，Section 42 和 Section 41 最后执行（破坏性最大）。
- 关注 SCC 加拿大要求 — UL 1973 同时是加拿大标准（CAN/UL 1973），加拿大市场有部分额外要求（如法语标识、CSA 的特殊标记要求），在产品规划阶段就需考虑。
关键事实
- 适用范围 (Section 1): UL 1973:2022 Third Edition 覆盖固定式储能 (ESS)、轻轨辅助动力 (LER) 和车辆辅助电源 (VAP) 三大电池系统应用。明确排除：消费电子产品、道路车辆驱动电池、医疗设备。
- 电气测试 (Sections 15-27): 共 13 项测试，包括过充保护、外部短路 (≤20mΩ)、过放保护、温度/电压/电流运行限值验证、不均衡充电保护、介电耐压 (1min)、保护接地连续性 (≤0.1Ω)、制冷/热管理系统失效等。
- 机械测试 (Sections 28-37): 共 10 项测试，包括振动、冲击、挤压 (100kN)、静态力 (250N/5s)、钢球撞击 (6.8J)、跌落撞击、壁挂强度 (3×系统重量/1h)、模具应力 (7h老化)、压力释放、启动到放电。
- 环境测试 (Sections 38-41): 共 4 项测试，包括温度循环 (-40°C ~ +75°C, 10次循环, BMS全程工作)、湿热 (按IP等级)、盐雾 (IEC 60068-2-52)、外部火烧 (20分钟庚烷油盘火暴露)。
- 单电芯热失控 (Section 42): 在最严苛工况 (MOSOC + 最高运行温度 ±10°C) 下诱导单电芯热失控，5种Annex F方法可选 (内热器/外热器/针刺/挤压/过充)，24小时观察期内判定：通过 = 无火灾传播到系统外部 + 无爆炸。
常见问题
Q1: UL 1973 和 UL 9540 的区别是什么？ A: UL 1973 是电池系统组件级安全标准，聚焦电池本身的电气、机械、环境和热失控安全。UL 9540 是储能系统整体标准，涵盖电池系统、PCS、消防、通风等全系统集成安全。UL 1973 认证是 UL 9540 认证的前置条件——电池系统必须先通过 UL 1973，才能作为组件纳入 UL 9540 系统认证。
Q2: 首次认证通常需要多长时间和多少预算？ A: 全流程参考周期 4-6 个月。认证费用包括：申请审核费 $8,000-$15,000、测试费 $40,000-$120,000（取决于系统复杂度）、工厂检查费 $3,000-$8,000/次、年度维护费 $2,000-$5,000/年。建议在正式认证前进行 pre-compliance test（费用约为正式测试的 30-50%）以降低首次失败风险。
Q3: 我的产品同时用于固定储能和车辆辅助电源 (VAP)，需要额外测试吗？ A: 是的。如果产品声明用于 LER 或 VAP 场景，除了标准测试外，还需额外通过 Section 28 (振动测试) 和 Section 29 (冲击测试)。这些测试模拟车载环境中的持续振动和碰撞冲击，测试条件比固定式储能更严苛。产品在认证申请阶段就需要明确声明所有适用场景。
Q4: UL 1973 第3版相比第2版有哪些关键变化？ A: 第3版 (2022) 的主要变化包括：(1) 新增 LER 和 VAP 两大应用场景及相应的振动/冲击测试要求；(2) 新增 Section 24 制冷/热管理系统失效测试；(3) 细化 Annex F 热失控诱导方法，新增单电芯过充诱导法 (F3.5)；(4) 明确温度循环测试中 BMS 必须全程可靠工作的要求。
Q5: 测试失败后可以重新测试吗？重新测试需要从头开始吗？ A: 可以重新测试。具体取决于失败项目的性质：如果是非破坏性测试（如大部分电气测试），通常只需对失败项目单独复测；如果是破坏性测试（如 Section 42 热失控、Section 41 外部火烧），需要提供全新样品并完成完整的测试序列。对于由 BMS 参数设置错误导致的失败，修改 BMS 参数后可能仅需复测相关电气测试项。建议在正式测试前进行充分的 pre-compliance test 来降低风险。
参考文献
- ANSI/CAN/UL 1973:2022, Third Edition — Section 1 (Scope), Sections 15-42 (Tests), Annex F (Thermal Runaway Induction Methods)
- UL 9540:2020 — Energy Storage Systems and Equipment, Section 7 (Component Requirements referencing UL 1973)
- UL 9540A:2019 — Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems, Section 5 (Test Setup)
- IEC 62619:2017 — Safety requirements for secondary lithium cells and batteries for industrial applications, Section 8 (System Safety)
- UN Manual of Tests and Criteria, Part III, Sub-section 38.3 — Lithium batteries (Transport Safety)