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: [email protected] 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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