一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法技术

本发明专利技术公开了一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法，包括以下步骤：步骤一，试验前电容器的预处理；步骤二，初始电容量及损耗角正切测量；步骤三，脉冲电流试验；步骤四，中间电容量和损耗角正切测量；步骤五，高温高湿环境下过电压、大电流试验；步骤六，最后电容量及损耗角正切测量；步骤七，验收：若抽样的全部试验样品没有发生击穿且容量损失率达标，则认为成功地通过了寿命试验。本发明专利技术直接产生的有益效果为：(1)、为电动汽车行业提供一种汽车用金属化薄膜电容器寿命的试验方法和判定标准；(2)、指导电容器制造企业通过加速老化方式筛选电容器早期失效不良。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法
本专利技术属于薄膜电容器测试
，具体涉及一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法。
技术介绍
现有电容器的寿命试验方法有以下两种：1、GB17702.2中耐久性试验方法，该试验基于反复的过电压和过电流冲击，产品特性改变值不超过初始值的规定范围；2、IEC61071中耐久性试验方法，该试验同样基于反复的过电压和过电流冲击，同样以产品特性改变值与初始值的比值符合规定值为判定标准；3、对电容器寿命试验的也有一些其他方法，如对小批量电容器分组，分别施加K倍的额定电压(K取值1.1-2.5)，并置于固定温度的烤箱(温度T)中存储H时间(H取值3-20)，最后以击穿数量小于一定比例来判定电容器寿命是否符合设计要求。GB17702.2与IEC61071有2不同，其一是放电实验，GB17702.2给出了固定的电压波形，并规定I1＝2is，而IEC61071无固定波形，只规定1.4I1＝I；其二是验收标准，GB17702.2要求改变值与初始值的比值ΔC<＝2％，而IEC61071ΔC<＝3％。而电动汽车引发的巨大技术变革，需要有相关的试验方法来确保人车的安全可靠，目前国内尚无适合汽车元器件寿命测试的试验方法和标准。欧美国家现行的AEC-Q200为传统汽车电子元器件试验方法，不适合电动汽车。如有关寿命试验条件为高温，过压运行固定时间，以容量损失率作为判定标准，这对普通CBB21,CL21类型的小滤波电容是适用的，而对DC-LinK电容器则不适用。GB17702.2与IEC61071都基于高温环境下反复多次的过电压和过电流冲击来加速产品老化，适用于交直流滤波的电力电容器，但不符合高频大纹波电流的汽车工况。其他试验方法(如上述方法3)考虑了电压、温度和时间这些老化因子，但其分组，K、T、H取值缺乏科学性，同样没考虑高频大纹波电流的老化因子。电容器在汽车电机控制器DC-LinK回路中起直流支撑作用，其一是吸收来自于逆变器向“DC-Link”索取的高幅值脉动电流，阻止其在“DC-Link”的阻抗上产生高幅值脉动电压，使逆变器端的电源电压波动保持在允许范围；其二是防止来自“DC-Link”的电压过冲和瞬时过电压对逆变器的影响。汽车对电容器主要有3方面要求，其一是温度，工作温度要求85℃/105℃甚至125℃；其二是电流，乘用车、商用车、轻轨对电机控制器功率要求从几十千瓦到几百千瓦，母线电流从几十安培到几百安培，因开关器件(MOSFIT，IGBT等)的开关动作而产生的纹波电流同样很大，电容器也需要承受因纹波电流而产生热功率；其三是电压，电容器需要承受母线电压波动而产生纹波电压和开关过程中因回路杂散电感而产生的反向峰值电压。综合而言，电容器需满足高频大电流，高峰值脉冲电压，高环境温度的汽车工况，更为重要的是在此工况下，电容器需满足汽车连续运行10万小时的使用寿命，且安全不失效。所以对汽车电容器寿命和可靠性的评估判定方法显得尤为重要。
技术实现思路
目前，新能源汽车领域薄膜电容器的测试缺乏统一的标准，本专利技术基于此而提出。本专利技术的具体技术方案如下：一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法，包括以下步骤：步骤一，试验前电容器的预处理：对电容器进行批次抽样，将抽样的试样样品置于室温下空气中，施加1.1倍的额定电压UN，保持24小时；步骤二，初始电容量及损耗角正切测量：经预处理后的试样样品，在25±2℃的恒温恒湿箱中放置12小时，使电气特性趋于稳定；测量设备一般用数字电桥测试，电压和频率，如一般选择1V/1KHz，为确保测量数据准确性，应在施加电压5分钟后进行测量；步骤三，脉冲电流试验：在25±2℃的温度静止空气中，用脉冲电源，对试验样品施加1.4Ii脉冲电流，做1000次冲击，试验周期间最大时间间隔为5分钟；步骤四，中间电容量和损耗角正切测量：在完成充放电试验后，按步骤二第二次进行电容量和损耗角正切测量；步骤五，高温高湿环境下过电压、大电流试验：在完成充放电试验后的两天内，按下表条件进行：步骤六，最后电容量及损耗角正切测量：在完成过电压运行试验后的两天内，按步骤二进行电容量和损耗角正切测量；步骤七，验收：若抽样的全部试验样品没有发生击穿且容量损失率达标，则认为成功地通过了寿命试验，其中，容量损失达标判定标准如下：对于非自愈式电容器，容量损失小于一个元件击穿或一根内部熔丝动作之电容量；对于自愈式电容器，容量损失率ΔC％小于5％。较佳地，步骤五中，试验期间允许电压中断不超过10次，每一次中断均不得超8小时。本专利技术与现有技术不同处主要有以下几个方面：(1)、构建加速老化模型不同；(2)、试验方法不同，试验步骤，参数；(3)、验收标准不同。基于对电动汽车工况的调查了解，对电容器寿命试验中施加环境的温度，湿度，电流，电压，时间等因子加速电容器寿命提前终结，同时基于对金属化聚丙烯薄膜电容器特性的理解，增加了脉冲电流，过压，大电流等试验步骤，使试验更贴近汽车工况，考核更为严苛。本专利技术专利直接产生的有益效果为：(1)、为电动汽车行业提供一种汽车用金属化薄膜电容器寿命的试验方法和判定标准；(2)、指导电容器制造企业通过加速老化方式筛选电容器早期失效不良。具体实施方式以下结合具体实施例，对专利技术进行详细说明。本专利技术专利创新发布汽车薄膜电容器的寿命试验方法，具体试验步骤和验收标准如下：一、试验概述通过试验设备对金属化薄膜电容器构建加速老化模型，如施加环境的温度，湿度，电流，电压，时间等因子加速电容器寿命提前终结，最后以电容器特性改变值与初始值的比值符合规定值来验收。试验样品应符合AQL抽样标准，数量2台以上。二、试验设备1.恒温恒湿箱(带鼓风功能)；2.高温烤箱；3.纹波电源；4.脉冲电源；5.直流恒压电源；6.数字电桥；7.钟表。三.试验步骤步骤一、试验前电容器的预处理试样样品置于室温下(温度>+10℃)空气中，施加1.1倍的额定电压UN，保持24小时。此步骤可激活薄膜电容器蒸镀层电极和内部电气连接特性。步骤二、初始电容量及损耗角正切测量经预处理后的试样样品，在25±2℃的恒温恒湿箱中放置12小时，使电气特性趋于稳定，在相同的环境温度完成测量。测量设备一般用数字电桥测试，电压和频率，如一般选择1V/1KHz，为确保测量数据准确性，应在施加电压5分钟后进行测量。步骤三、脉冲电流试验在25±2℃的温度静止空气中，用脉冲电源，对试验样品施加1.4Ii脉冲电流，做1000次冲击，试验周期间最大时间间隔为5分钟。此步骤主要考核试验样品Di/Dt能力。步骤四、中间电容量和损耗角正切测量在完成充放电试验后，按第二步第二次进行电容量和损耗角正切测量。步骤五、高温高湿环境下过电压、大电流试验在完成充放电试验后的两天内，按表1条件进行：表1过电压、大电流试验试验参数表期间允许电压中断不超过10次，每一次中断均不得超8小时。注：a)应注意到过负荷运行本身不作为一个单独的试验，而是用作一种检查手段，表明在充放电试验期间可能已经产生的老化还没有构成永久性和致命的损伤；b)如果外壳温度超过则可采用强迫空气循环或液体槽进行冷却。此步骤为寿命试验核心内容，同时施加温度，湿度，过电压，大电流和时间5个老化因子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，试验前电容器的预处理：将试样样品置于室温下空气中，施加1.1倍的额定电压U

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车用金属化薄膜电容器的寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，试验前电容器的预处理：将试样样品置于室温下空气中，施加1.1倍的额定电压UN，保持24小时；步骤二，初始电容量及损耗角正切测量：经预处理后的试样样品，在25±2℃的恒温恒湿箱中放置12小时，使电气特性趋于稳定；测量设备采用数字电桥测试，电压和频率，选择1V/1KHz，为确保测量数据准确性，应在施加电压5分钟后进行测量；步骤三，脉冲电流试验：在25±2℃的温度静止空气中，用脉冲电源，对试验样品施加1.4Ii脉冲电流，做1000次冲击，试验周期间最大时间间隔为5分钟；步骤四，中间电容量和损耗角正切测量：在完成充放电试验后，按步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵生，刘斌，杜野，吴鸿亮，
申请(专利权)人：深圳市汇北川电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44