Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie

Qualifikation von Zwischenkreiskondensatoren

für den Einsatz in Komponenten von KraftfahrzeugenAllgemeine Anforderungen, Prüfbedingungen

und Prüfungen

Geometrie

Vibration

AEC-Q200

IsolationsstromIEC 60068-1

TemperaturhubFrequenz

Komponente

Umweltprüfung

KondensatorenESL

ESR

ImpressumQualifikation von Zwischenkreiskondensatoren für den Einsatz in Komponenten von Kraftfahrzeugen

Herausgeber: ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e.V. Fachverband Electronic Components and Systems Fachverband PCB and Electronic Systems Lyoner Straße 9 60528 Frankfurt am Main

Telefon: +49 69 6302-276 Fax: +49 69 6302-407 E-Mail: zvei-be@zvei.org www.zvei.org

Verantwortlich: Dr. Stefan Gutschling

Januar 2017, Version 1.0

Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Lizenz – mit Namensnennung und Weitergabe unter gleichen Bedingungen.

3

Dieses Anforderungsdokument wurde in der vorlie-

genden Fassung von Vertretern der Automobilher-

steller BMW AG, Daimler AG, Porsche AG, Volks-

wagen AG, den Geräteherstellern Continental AG,

Robert Bosch GmbH, Siemens AG und den Konden-

satorherstellern Epcos AG, Murata Elektronik GmbH,

Panasonic Industrial Devices Europe GmbH, FTCAP

GmbH und Kemet Electronics GmbH, sowie Vishay

Capacitors Belgium NV im Arbeitskreis „ZVEI/ECPE

Core Group Filmkondensatoren“ erarbeitet.

Dieses Anforderungsdokument erhebt keinen

Anspruch auf Vollständigkeit. Den Automobilher-

stellern und Geräteherstellern steht es jederzeit frei,

dem jeweiligem Stand der Technik entsprechende

zusätzliche Prüfungen zu fordern.

Da die einzelnen Hersteller ggf. Änderungen vorneh-

men, darf nur nach den aus diesem Anforderungs-

dokument entstandenen Werknormen der Hersteller

gearbeitet werden.

Abweichungen zum vorliegenden Anforderungsdo-

kument werden in den Werknormen im Deckblatt

aufgeführt (in begründeten Ausnahmefällen können

Abweichungen in kursiver Schrift im Normtext dar-

gestellt werden). Sind im Einzelfall Modifikationen

einzelner Prüfabschnitte erforderlich, so sind diese

zwischen den zuständigen Fachabteilungen des

Herstellers und des Lieferanten gesondert zu verein-

baren.

Vorwort

4

Inhaltsverzeichnis

Vorwort 3

1. Anwendungsbereich 6

2. Übersicht 7

3. Normative Verweise 8

4. Begriffe und Definitionen 9

4.1 Begriffe 9

4.2 Abkürzungen 9

4.3 Standardtoleranzen 10

4.4 Standardwerte 10

4.5 Durchtemperierung 11

4.6 Abtastraten und Messwertauflösungen 11

4.7 Parametertest 11

4.8 Physikalische Analyse 11

4.9 Beschränkung der Durchführung 12

5. Elektrische Charakterisierung 13

5.1 E-01 Kapazität 135.1.1 Zweck 135.1.2 Prüfung 13

5.2 E-02 Isolationswiderstandsmessung 135.2.1 Zweck 135.2.2 Prüfung 13

5.3 E-03 ESR 135.3.1 Zweck 135.3.2 Prüfung 13

5.4 E-04 ESL 135.4.1 Zweck 135.4.2 Prüfung 13

5.5 E-05 Isolationsfestigkeitsprüfung gegen Umgebung 145.5.1 Zweck 145.5.2 Prüfung 14

6. Mechanische Charakterisierung 15

6.1 M-01 Geometrie 156.1.1 Zweck 156.1.2 Prüfung 15

6.2 M-02 Sichtprüfung 156.2.1 Zweck 156.2.2 Prüfung 15

5

7. Umwelt- und Belastungsprüfungen 16

7.1 B-01 Temperaturschock 167.1.1 Zweck 167.1.2 Prüfung 16

7.2 B-02 Feuchte Wärme konstant 167.2.1 Zweck 167.2.2 Prüfung 16

7.3 B-03 Hochtemperatur 177.3.1 Zweck 177.3.2 Prüfung 17

7.4 B-04 Vibration 177.4.1 Zweck 177.4.2 Prüfung 17

7.5 B-05 Lade-/Entladeprüfung 187.5.1 Zweck 18

7.6 B-06 Kurzschlusstest 187.6.1 Zweck 187.6.2 Prüfung 18

7.7 Akzeptanzkriterien: 18

8. Prüfablaufdiagramm 19

Anhang A 20

6

Dieses Dokument legt Anforderungen, Prüfbedin-

gungen und Prüfungen zur Absicherung von Eigen-

schaften einschließlich der Lebensdauer von Film-

kondensatoren für den Einsatz in Komponenten von

Kraftfahrzeugen fest.

Die in diesem Dokument aufgeführten Anforderun-

gen, Prüfbedingungen und Prüfungen beziehen sich

im Wesentlichen auf applikationsspezifisch entwi-

ckelte Filmkondensatoren für den Einsatz in der Leis-

tungselektronik des Kraftfahrzeugs in einer Anwen-

dung als Leistungskondensator im Zwischenkreis mit

einer Spannungslage des 48V-Bordnetzes oder von

HV-Anwendungen.

Leistungselektroniken im Kfz werden nach Umwelt-

qualifikations-Standards der Fahrzeughersteller

geprüft. Da die AEC-Q200 diese abzuprüfenden

Belastungen für die hier betrachteten Kondensa-

toren nicht hinreichend abbildet, soll mit diesem

Standard ein Prüfumfang definiert werden, der die

grundlegende Eignung des Kondensators für diesen

Einsatz sicherstellt.

Ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb wird typi-

scherweise mit folgenden Parametern der Lebens-

dauerauslegung beschrieben.

Die Prüfungen in diesem Dokument ersetzen nicht

die im Komponentenlastenheft spezifizierten Prüfun-

gen für komplette Fahrzeugkomponenten, sowie wei-

tere dort beschriebene zusätzliche oder abweichende

Anforderungen, Prüfbedingungen und Prüfungen.

Dieses Dokument enthält keine Prüfungen zur Absi-

cherung der thermischen Schnittstelle zwischen Kon-

densator, Leistungselektronik und Kühlsystem auf

Komponentenebene.

Bei Anwendung technologisch neuartiger Konstruk-

tionen sind die Qualifikationsanforderungen ggf.

zu erweitern bzw. anzupassen. Daher wird im Vor-

feld der Vergabe in einer Abstimmung zwischen den

verantwortlichen Parteien Inhalt und Umfang der

Ergänzungen festgelegt und dokumentiert.

1. Anwendungsbereich

Lebensdauer 15 Jahre

Laufleistung 300.000 km

Betriebsstunden Fahren 8.000 h

Betriebsstunden Laden/Vorkon. 30.000 h (22.000 h Laden + 8.000 h Fahrzeugvor- konditionierung)

Tabelle 1: Beispiel für Lebensdauerauslegung

7

Die im Folgenden beschriebenen Prüfungen dienen

der Absicherung der Eigenschaften und Lebensdauer

von Kondensatoren für den Einsatz im Automobil.

Grundlage der festgelegten Prüfungen sind die heute

bekannten Ausfallmechanismen sowie die Kfz-spezi-

fischen Einsatzprofile von Leistungselektroniken.

Die Absicherung umfasst:

Elektrische Charakterisierung (frequenzabhängig)

• E-01 Kapazität

• E-02 Isolationswiderstand

• E-03 ESR

• E-04 ESL

• E-05 Isolationsfestigkeitsprüfung gegen Umge-

bung

Mechanische Charakterisierung

• M-01 Geometrie

• M-02 Sichtprüfung

Umweltprüfungen/Belastungsprüfung

• B-01 Temperaturschock

• B-02 Feuchte Wärme konstant

• B-03 Hochtemperatur

• B-04 Vibration

• B-05 Lade- / Entladeprüfung

• B-06 Kurzschlusstest

Die Charakterisierungen dienen der Feststellung

der grundlegenden funktionalen Eigenschaften und

mechanischen Daten der Bauelemente. Sie werden

vor, während und nach Belastungen durchgeführt.

Die Umweltprüfungen simulieren die Belastungen

auf die Komponente im Fahrzeug und damit auf das

Bauelement.

2. Übersicht

8

3. Normative Verweise

Die folgenden zitierten Dokumente sind für die

Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei

datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genom-

mene Ausgabe. Es gilt die letzte Ausgabe des in

Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller

Änderungen).

Tabelle 2: Normative Verweise

Norm Inhalt

DIN EN ISO/IEC 17025 Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien

DIN EN 60068-1 Umgebungseinflüsse; Teil 1: Allgemeines und Leitfaden

DIN EN 60068-2-2 Umweltprüfungen; Teil 2: Prüfungen; Prüfung B: Trockene Wärme

DIN EN 60068-2-6 Umweltprüfungen; Teil 2: Prüfungen; Prüfung Fc: Schwingen sinusförmig

DIN EN 60068-2-14 Umweltprüfungen; Teil 2: Prüfungen; Prüfung N: Temperaturwechsel

DIN EN 60068-2-78 Umweltprüfungen; Teil 2: Prüfungen; Prüfung Cab: Feuchte Wärme konstant

DIN EN 60384-1 Festkondensatoren zur Verwendung in Geräten der Elektronik – Teil 1: Fachgrundspezifikation

DIN EN 61071 Kondensatoren der Leistungselektronik

9

4.1 Begriffe

4.2 Abkürzungen

4. Begriffe und Definitionen

Bauelement Ein Kondensator in Sinne von Abschnitt 1.

Komponente Komplettes Gerät, Steuergerät oder Mechatronik (mit Gehäuse)

System Funktionell verknüpfte Komponenten, z. B. Antrieb bestehend aus E-Maschine, Leistungselektronik, Steuergerät und Sensoren.

Prüfling Das zu prüfende Bauelement, System oder die zu prüfende Komponente.

Klasse 1 Fahrbetrieb und beim Laden keine Stromlast am Kondensator

Klasse 2 Fahrbetrieb und/oder aktiver Betrieb beim Laden (bestromter Kondensator)

Fahrzeugvorkonditionierung Klimatisierung des Fahrzeuges vor Fahrantritt mittels Energie aus dem Stromnetz

Tabelle 3: Begriffe

C Kapazität

Cinitial

Individuelle Kapazität bei 120 Hz am Neuteil

Cnenn

Nennkapazität bei 120 Hz

∆C Gemessene Kapazitätsänderung nach Belastung

∆T Temperaturhub bzw. -änderung allgemein

ESL Äquivalente Serieninduktivität (“Equivalent Series Inductance” im Ersatzschaltbild)

ESR Äquivalenter Serienwiderstand (“Equivalent Series Resistance” im Ersatzschaltbild)

f Frequenz

HV Hochvolt

I Strom

Iiso

Isolationsstrom

Riso

Isolationswiderstand

RH relative Luftfeuchtigkeit (Relative Humidity)

TRT

Raumtemperatur

Tamb

Umgebungstemperatur Kondensator

Tmax

maximal spezifizierte Betriebstemperatur unbestromt, durchtemperiert (obere Kategorie-temperatur; Datenblattangabe des Bauelementes)

Tmin

Minimale Umgebungstemperatur (untere Kategorietemperatur, Typisch -40 °C)

tanδ Verlustwinkel

U Spannung

Unenn

Nennspannung eines Kondensators (Aufdruck, Datenblatt)

10

4.3 Standard- toleranzenToleranzen beziehen sich auf den Einstellwert und

den Messwert. Dabei ist sicherzustellen, dass die

angegebenen Toleranzen unabhängig von den Tole-

ranzen des Prüfsystems einzuhalten sind. Sofern in

den einzelnen Prüfungen keine anderen Toleranzen

angegeben sind, so sind die Toleranzen aus Tabelle 5

bzw. Tabelle 6 zu verwenden.

Bei Angabe von zwei Toleranzwerten bezeichnet der

erstgenannte Wert die obere Toleranz, der zweitge-

nannte Wert die untere Toleranz des Wertebereichs.

Uprüf

Prüfspannung

(dU/dt)stoß

Einstellwert für Lade-/Endladeprüfung

(dU/dt)kurz

Einstellwert für Kurzschlussprüfung

UTC

Isolationsspannung der Anschlüsse (T – Terminal) zum Gehäuse (C – Case)

Frequenzen ± 1 %

Temperaturen ± 2 °C

Indirekt bestimmte Temperaturen ± 5 °C

Luftfeuchtigkeit ± 5 %

Zeiten + 5 %; – 0 %

Spannungen ± 2 %

Ströme ± 2 %

Tabelle 4: Abkürzungen

Tabelle 5: Definitionen Standardtoleranzen für Einstellwerte

4.4 Standardwerte

Falls nicht anders angegeben, gelten die Standard-

werte nach Tabelle 7.

Isolationswiderstand - 5 %

Kapazität ± 0,5 %

Spannungen ± 0,5 %

Ströme ± 0,5 %

Tabelle 6: Definitionen Messgenauigkeit für Messwerte

Raumtemperatur TRT

definiert als 23 °C ± 5 °C

Luftfeuchtigkeit RH = 25 % bis 75 % relative Feuchte (Gemäß IEC 60068-1)

Prüftemperatur TRT

Tabelle 7: Definitionen Standardwerte

11

4.5 Durchtemper- ierungEine unter definierten Betriebsbedingungen einer

konstanten Umgebungstemperatur ausgesetzte

Komponente gilt ab dem Zeitpunkt als durchtempe-

riert, ab dem die Temperatur im weiteren zeitlichen

Verlauf an keiner Stelle der Komponente um mehr

als 5 K von der Solltemperatur abweicht.

Diese Zeit bis zur vollständigen Durchtemperierung

ist vom Auftragnehmer experimentell zu bestimmen

und in der Prüfdokumentation anzugeben. Bei Tem-

peraturwechselprüfungen sind die Prüflinge nach

Erreichen der Durchtemperierung bei den vorge-

gebenen Temperatur-Eckwerten zusätzlich für eine

definierte Zeit zu belassen, damit sich in der Kom-

ponente Spannungen in Dehnungen umsetzen kön-

nen. Diese zusätzliche Haltezeit ist bei den jeweiligen

Prüfungen angegeben.

4.6 Abtastraten und MesswertauflösungenDie Abtastrate bzw. Bandbreite des Messsystems ist

der jeweiligen Prüfung anzupassen. Es müssen alle

Messwerte mit allen Maximalwerten (Peaks) aufge-

zeichnet werden.

Die Auflösung der Messwerte ist der jeweiligen Prü-

fung anzupassen. Es muss gewährleistet sein, dass

auftretende Spannungsspitzen nicht zu einem Über-

lauf führen oder bei zu geringer Auflösung nicht

messbar sind. Eine Datenreduktion/-abstraktion

(z. B. Grenzwertüberwachung) darf Auffälligkeiten

nicht unterdrücken.

Bei der Erfassung der Messwerte für die Lebensdau-

erprüfungen ist darauf zu achten, dass die Aufnahme

der Messwerte mit ausreichender Granularität bezüg-

lich der zu erwartenden Lebensdauer erfolgt, um

eine aussagekräftige und genaue Bestimmung des

End-of-Life zu gewährleisten.

4.7 Parametertest

Der Parametertest dient zur Charakterisierung der

elektrischen und mechanischen Eigenschaften der

Prüflinge vor (um sicherzustellen, dass nur ein-

wandfreie Prüflinge in die Qualifikationsprüfungen

kommen) und nach den einzelnen Prüffolgen. Er

soll Aufschluss geben über die charakteristischen

Parameter der Kondensatoren, welche aufgrund von

Fertigungsschwankungen und des bei den einzelnen

Prüfungen ausgeübten Stresses variieren können.

Wenn nicht anders angegeben, sind die Einzelprüf-

schritte des Parametertests jeweils vor und nach den

einzelnen Prüfungen durchzuführen, zu dokumentie-

ren und die Abweichungen außerhalb der spezifizier-

ten Toleranzen aufzuzeigen.

Ziel der Messungen und Prüfungen ist:

• Die Fehlerfreiheit aller Prüflinge sicherzustellen.

• Die Erfüllung aller Anforderungen sicherzustellen.

• Das funktionale Verhalten und die Genauigkeit

aller Funktionen nachzuweisen.

• Die Charakterisierung des Prüflings.

4.8 Physikalische AnalyseDie physikalische Analyse ist eine Detailanalyse, die

nach Ausfall eines Prüflings oder nach Abschluss

aller elektrischen Prüfungen an dem jeweiligen

Prüfling durchzuführen ist.

Dabei ist wie folgt vorzugehen:

• Durchführung und Dokumentation nicht zerstö-

render Prüfungen / Analysen

• Ableitung bzw. gemeinsame Abstimmung wei-

terer Prüfungen / Analysen mit der zuständigen

Fachabteilung des Aufraggebers basierend auf

den Ergebnissen der nicht zerstörenden Prüfun-

gen / Analysen

• Durchführung und Dokumentation zerstörender

Prüfungen / Analysen

• Archivierung von Proben und Schadteilen

Zu bewerten ist die Veränderung des Prüflings im

Vergleich zum Neuzustand. Die Ergebnisse sind im

Prüfprotokoll zu dokumentieren.

Zeigt der Prüfling Auffälligkeiten, so ist die physika-

lische Analyse weiterer Prüflinge mit dem Auftragge-

ber abzustimmen.

12

4.9 Beschränkung der DurchführungDas Prüflabor muss nach DIN EN ISO/IEC 17025

organisiert sein und betrieben werden. Alle zur Mes-

sung verwendeten Prüfmittel müssen nach DIN EN

ISO/IEC 17025 kalibriert werden (bzw. wie durch den

Hersteller festgelegt oder empfohlen) und auf PTB

oder ein anderes gleichwertiges nationales Normla-

bor zurückführbar sein. Die verwendeten Prüfgeräte,

Betriebsmittel, Aufstellungen und Prüfverfahren

dürfen das Verhalten des Prüflings nicht verfälschen.

Diese sind zusammen mit den Genauigkeiten und

dem Ablaufdatum der Kalibrierung im Prüfbericht zu

dokumentieren.

Die elektrische Charakterisierung hat zum Ziel, Ver-

änderungen der elektrischen Parameter aufgrund

der durchgeführten Belastungen zu ermitteln. Daher

sind die Messungen vor und nach der Belastung in

identischer Weise durchzuführen.

13

5. Elektrische Charakterisierung

5.1 E-01 Kapazität

5.1.1 ZweckDie Messung dient der Bestimmung der Kapazität

des Prüflings.

5.1.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit den Parametern:

Prüftemperatur TRT

und Tmax

Prüfspannung Nennspannung des Kondensators

Frequenz 0 Hz (Gleichspannung)

Messzeit 60 s nachdem Prüfspannung erreicht ist

Prüftemperatur TRT

Prüfspannung Kleinsignalmessung

Frequenz 120 Hz

Prüftemperatur TRT

Prüfspannung Kleinsignalmessung

Frequenz 1, 10, 20 kHz oder gemäß Datenblatt

5.2 E-02 Isolations- widerstandsmessung

5.2.1 ZweckDie Messung dient der Bestimmung des Isolationswi-

derstandes des Prüflings.

5.2.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit folgenden Parametern:

5.3 E-03 ESR

5.3.1 ZweckDie Messung dient der Bestimmung des äquivalenten

Serienwiderstandes des Prüflings an den elektrischen

Anschlüssen gemäß Messpunkten im Datenblatt.

5.3.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit den Parametern:

Prüftemperatur TRT

Prüfspannung Kleinsignalmessung

Frequenz 1 MHz

5.4 E-04 ESL

5.4.1 ZweckDie Messung dient der Bestimmung der äquivalenten

Serieninduktivität des Prüflings an den elektrischen

Anschlüssen gemäß Messpunkten im Datenblatt.

5.4.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit den Parametern:

14

Prüftemperatur TRT

Prüfspannung UTC √2 x (2 x Nennspannung des Kondensators + 1 kV)

Im 48V-Bordnetz: 500 V

Frequenz 0 Hz (Gleichspannung)

Prüfdauer 60 s in jeder Polarität

5.5 E-05 Isolationsfes-tigkeitsprüfung gegen Umgebung

5.5.1 ZweckDie Messung dient der Prüfung der Isolationsfes-

tigkeit des Prüflings gegen Umgebung. Wenn der

Prüfling ein Metallgehäuse aufweist, ist die Prüfung

zwischen diesem und den elektrisch miteinander

verbundenen Anschlüssen durchzuführen. Ist kein

Metallgehäuse vorhanden, sind die Außenflächen

mit einer metallischen Gehäusenachbildung zu

umgeben und dagegen zu prüfen. Die elektrischen

Anschlüsse des Prüflings sind unter Einhaltung der

erforderlichen Luftstrecken von der Gehäusenachbil-

dung auszusparen.

5.5.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit folgenden Parametern:

15

6.1 M-01 Geometrie

6.1.1 ZweckDie Messung dient der Bestimmung der geometri-

schen Daten des Prüflings bezogen auf die Zeich-

nung. Alle Messwerte müssen sich innerhalb der

spezifizierten Toleranzen befinden.

Länge, Breite, Höhe und Position der elektrischen

und mechanischen Anschlüsse sind für die mechani-

sche Charakterisierung zu messen.

6.1.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit den Parametern:

6.2 M-02 Sichtprüfung

6.2.1 ZweckDiese Prüfung dient der Beurteilung des Erschei-

nungsbildes des Prüflings.

Es sollen Auffälligkeiten wie z. B. Rissbildung im Ver-

guss und Gehäuse, Korrosion von Anschlüssen, etc.

durch Sichtprüfung entdeckt werden. Eine Fotodo-

kumentation mit einer Auflösung, die dem aktuellen

Stand der Technik entspricht, ist Teil des Prüfberichtes.

6.2.2 PrüfungDie Messung erfolgt mit den Parametern:

6. Mechanische Charakterisierung

Prüftemperatur TRT

Prüftemperatur TRT

16

7. Umwelt- und Belastungsprüfungen

Untere Prüftemperatur -40 °C

Obere Prüftemperatur Tmax

Zyklenzahl 1.000

Haltezeit Mindestens 5 min nach Durchtemperierung

Elektrische Spannung Keine

Prüftemperatur 65 °C

Prüffeuchte 93 % RH keine Betauung

Prüfdauer 1.750 h

Prüfspannung 1.700 h ohne Unenn

50 h der Prüfzeit mit U

nenn am Ende der Prüfzeit

7.1 B-01 Temperatur-schock

7.1.1 ZweckDiese Prüfung simuliert die thermische Beanspru-

chung der Komponente durch schockartigen Tem-

peraturwechsel während des Fahrzeugbetriebs. Sie

dient der Absicherung der Komponente hinsichtlich

durch Thermowechsel bedingter Fehlerbilder, z. B.

Rissbildung, Ablösungen, Kurzschlüsse.

7.1.2 PrüfungDie Prüfung ist gemäß DIN EN 60068-2-14 mit dem

Zweikammerverfahren durchzuführen mit folgenden

Parametern:

7.2 B-02 Feuchte Wärme konstant

7.2.1 ZweckDiese Prüfung simuliert gerafft die Belastung der

Komponente durch feuchte Wärme während der

Fahrzeuglebensdauer. Sie dient der Absicherung

der Qualität und Zuverlässigkeit der Komponente

hinsichtlich durch feuchte Wärme verursachter Feh-

lerbilder, z. B. Korrosion, Migration/Dendritenwachs-

tum, Aufquellen und Degradation von Kunststoffen.

7.2.2 PrüfungDie Prüfung ist gemäß DIN EN 60068-2-78 durchzu-

führen mit folgenden Parametern:

17

Prüftemperatur TRT

Anregung Logarithmischer Sinussweep

Frequenzbereich 10 Hz – 2.000 Hz

Prüfdauer 106 Schwingungen je Frequenzintervall ∆f = 10 Hz

Beschleunigung 10 g bei f > 58 Hz amplitudenbegrenzt auf 0,75 mm für f < 58 Hz

Prüfspannung ohne Spannung

Prüftemperatur Tmax

Prüfdauer Klasse 1: 2.500 h Klasse 2: 5.000 h

Prüfspannung Unenn

7.3 B-03 Hoch- temperatur

7.3.1 ZweckDiese Prüfung simuliert gerafft die thermische

Beanspruchung der Komponente während der Fahr-

zeuglebensdauer. Sie dient der Absicherung der

Qualität und Zuverlässigkeit der Komponente hin-

sichtlich thermisch bedingter Fehlerbilder wie z. B.

Diffusion, Migration und Oxidation.

7.3.2 PrüfungDie Prüfung ist gemäß DIN EN 60068-2-2 durchzu-

führen mit folgenden Parametern:

7.4 B-04 Vibration

7.4.1 ZweckDiese Prüfung simuliert die Vibrationsbeanspru-

chung der Komponente im Fahrbetrieb. Sie dient der

Absicherung der Dauerfestigkeit der Komponente

gegenüber Fehlerbildern wie z. B. Bauteilablösun-

gen und Materialermüdung.

7.4.2 PrüfungDie Prüflinge werden an den dafür vorgesehenen

Flächen fixiert und die elektrischen Anschlüsse kon-

taktiert.

Die Prüfung ist gemäß DIN EN 60068-2-6 durchzu-

führen mit folgenden Parametern:

Logarithmischer Sweep: Prüfablauf auf einem Sha-

ker, bei der der Anstieg der Prüffrequenz der Funk-

tion:

f(t)=f0* 2(t/T)

entspricht. T ist dabei die Zeit, die zum Überstreichen

einer Oktave benötigt wird, f0 ist die Startfrequenz

der Prüfung. Der Standardwert der Steigung ist

1 Oktave/Minute (T = 60 s). Der logarithmische

Sweep bringt in jedem Frequenzintervall gleicher

Breite ∆f gleichviele Lastspiele auf, unabhängig von

der Frequenz.

18

Ladespannung Nennspannung

Anzahl der Zyklen 1.000 (Ladung/Entladung)

(dU/dt)stoß

nach Datenblatt

Prüftemperatur TRT

7.5 B-05 Lade-/ Entladeprüfung

7.5.1 ZweckDiese Prüfungen simulieren das Lade- und Entlade-

verhalten des Kondensators. Mögliche Kontaktschä-

digungen im Inneren des Kondensators werden in

diesem Test detektiert. (dU/dt)stoß

ist gemäß Daten-

blatt durch eine externe Beschaltung einzustellen.

7.5.2 PrüfungDie Prüfung erfolgt gem. IEC 60384-1.

Ladespannung Spannung am Prüfling bei der während der Entladung der Wert (dU/dt)kurz

erreicht wird

Anzahl der Zyklen 5

Bedingung 2 min Pause zwischen den Ladungen

Prüftemperatur TRT

(dU/dt)kurz

gemäß Datenblatt

7.6 B-06 Kurzschluss- test

7.6.1 ZweckDiese Prüfung simuliert das Kurzschlussverhalten des

Kondensators. (dU/dt)kurz

ist gemäß Datenblatt durch

die Ladespannung einzustellen.

7.6.2 PrüfungDie Prüfung erfolgt gem. IEC 61071.

7.7 Akzeptanz- kriterien:Vor und nach jedem Umwelt- bzw. Belastungstest

müssen folgende Parameter und deren Drift ermit-

telt werden

1. Kapazität

2. ESR

3. Isolationswiderstand

Alle Werte müssen innerhalb der Angaben im Daten-

blatt liegen. Das Datenblatt soll enthalten: Nenn-

werte und deren Grenzen für Anlieferzustand und

über Lebensdauer (die Grenzen für Anlieferzustand

und Lebensdauer können unterschiedlich sein).

Die Parameter werden gemäß Kapitel 5 Elektrische

Charakterisierung ermittelt.

19

Der Prüfablauf wird von 6 Teilen je Pfad durchlaufen.

8. Prüfablaufdiagramm

Mechanische Charakterisierung M-01, M-02

Mechanische Charakterisierung M-01, M-02

Elektrische Charakterisierung E-01 … E-05

Elektrische Charakterisierung E-01 … E-05

Elektrische CharakterisierungE-01 … E-03

B-03Hoch-

temperatur

B-02Feuchte Wärme

konstant

B-01Temperatur-

schock

B-05Ladung/

Entladung

B-04Vibration

B-06Kurzschluss

20

Musterdatenblatt

Anhang A

DatenblattKondensator: ABCDEF 05507a000Kunde: ___________________________

Charakteristische Werte:

Parameter Bedingung1) min. typ. max. Einheit

Nennkapazität Cnenn

500 µF

Cnenn

-Toleranz -5 10 %

Nennspannung Unenn

Tmin

≤ Tamb

≤ Tmax

500 VDC

Isolationswiderstand Riso

zwischen d. AnschlüssenIsolationsspannung U

TC

Anschlüsse zu Gehäuse

U = Unenn

; 60 s

kein Durchschlag;60 s je Polarität

100

3.000

MΩ

VDC

ESR 1 kHz 0,4 mΩ

ESR 10 kHzESR 20 kHzESL (Inverterseitig; 1 MHz)

Tmax

(C geladen)Inenn

(Dauerlauf)

dU/dtstoß

(1.000 mal)dU/dt

kurz (5 mal)

LängeBreiteHöheGewicht

0A; Unenn

Konvektionskühlung;T

amb. = 80 °C; 20 kHz

Sinus; kein zusätzli-cher Wärmeeintrag durch Wärmeleitung oder -strahlung

2507050

1.250

1,01,4

15

110150

20100

mΩmΩnH

°CArms

V/µsV/µs

mmmmmmg

1) Tamb

= TRT, soweit nicht anders angegeben

21

DatenblattKondensator: ABCDEF 05507a000Kunde: ___________________________

Leistungsfähigkeit in ZVEI-Umwelt-/Belastungsprüfungen:

B-01 Temperaturschock + B-04 Vibration

1.000 Zyklen, -40 °C, Tmax

, Verweilzeit jeweils > 5min nach Durchtemperierung

gefolgt von: TRT, Logarithmischer Sinussweep 10-2.000 Hz, 106 Schwingungen je ∆f = 10 Hz, 10 g bei

f > 58 Hz; 0,75 mm bei f < 58 Hz

Leistungsfähigkeit

|∆C/Cinitial

|120 Hz

ESR1 kHz

ESR10 kHz

ESR20 kHz

ESL1 MHz

Riso

DC

< 5 % < 2 mΩ < 4 mΩ < 6 mΩ < 30 nH > 50 MΩ

B-02 Hohe Feuchte Wärme konstant

1.700 Stunden, 65 °C, 93% RH, keine Betauung, 0V, direkt anschließend

50 Stunden, 65 °C, 93 % RH, keine Betauung, Unenn

Leistungsfähigkeit

|∆C/Cinitial

|120 Hz

ESR1 kHz

ESR10 kHz

ESR20 kHz

ESL1 MHz

Riso

DC

< 4 % < 1 mΩ < 2 mΩ < 3 mΩ < 25 nH > 50 MΩ

B-03 Hochtemperatur

5.000 Stunden, Tmax

, Unenn

Leistungsfähigkeit

|∆C/Cinitial

|120 Hz

ESR1 kHz

ESR10 kHz

ESR20 kHz

ESL1 MHz

Riso

DC

< 3 % < 1,5 mΩ < 3 mΩ < 4,5 mΩ < 25 nH > 50 MΩ

B-05 Lade-Entladetest + B06 Kurzschlußtest

1.000 Zyklen, (dU/dt)stoß

von Unenn

aus, über einstellbaren R

gefolgt von 5 Zyklen, (dU/dt)kurz

, Ladespannung einstellbar, Impulspause 2 min

Leistungsfähigkeit

|∆C/Cinitial

|120 Hz

ESR1 kHz

ESR10 kHz

ESR20 kHz

ESL1 MHz

Riso

DC

< 5 % < 1 mΩ < 2 mΩ < 3 mΩ < 15 nH > 50 MΩ

Ggf. zusätzliche Angaben Herstellers

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