本發(fā)明屬于薄膜電容器測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新能源汽車用金屬化薄膜電容器的壽命試驗方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電容器的壽命試驗方法有以下兩種：
1、GB 17702.2中耐久性試驗方法，該試驗基于反復(fù)的過電壓和過電流沖擊，產(chǎn)品特性改變值不超過初始值的規(guī)定范圍；
2、IEC 61071中耐久性試驗方法，該試驗同樣基于反復(fù)的過電壓和過電流沖擊，同樣以產(chǎn)品特性改變值與初始值的比值符合規(guī)定值為判定標準；
3、對電容器壽命試驗的也有一些其他方法，如對小批量電容器分組，分別施加K倍的額定電壓(K取值1.1-2.5)，并置于固定溫度的烤箱(溫度T)中存儲H時間(H取值3-20)，最后以擊穿數(shù)量小于一定比例來判定電容器壽命是否符合設(shè)計要求。
GB 17702.2與IEC 61071有2不同，其一是放電實驗，GB 17702.2給出了固定的電壓波形，并規(guī)定I1＝2is，而IEC 61071無固定波形，只規(guī)定1.4I1＝I；其二是驗收標準，GB 17702.2要求改變值與初始值的比值ΔC<＝2％，而IEC 61071ΔC<＝3％。
而電動汽車引發(fā)的巨大技術(shù)變革，需要有相關(guān)的試驗方法來確保人車的安全可靠，目前國內(nèi)尚無適合汽車元器件壽命測試的試驗方法和標準。
歐美國家現(xiàn)行的AEC-Q200為傳統(tǒng)汽車電子元器件試驗方法，不適合電動汽車。如有關(guān)壽命試驗條件為高溫，過壓運行固定時間，以容量損失率作為判定標準，這對普通CBB21,CL21類型的小濾波電容是適用的，而對DC-LinK電容器則不適用。
GB 17702.2與IEC 61071都基于高溫環(huán)境下反復(fù)多次的過電壓和過電流沖擊來加速產(chǎn)品老化，適用于交直流濾波的電力電容器，但不符合高頻大紋波電流的汽車工況。
其他試驗方法(如上述方法3)考慮了電壓、溫度和時間這些老化因子，但其分組，K、T、H取值缺乏科學性，同樣沒考慮高頻大紋波電流的老化因子。
電容器在汽車電機控制器DC-LinK回路中起直流支撐作用，其一是吸收來自于逆變器向“DC-Link”索取的高幅值脈動電流，阻止其在“DC-Link”的阻抗上產(chǎn)生高幅值脈動電壓，使逆變器端的電源電壓波動保持在允許范圍；其二是防止來自“DC-Link”的電壓過沖和瞬時過電壓對逆變器的影響。
汽車對電容器主要有3方面要求，其一是溫度，工作溫度要求85℃/105℃甚至125℃；其二是電流，乘用車、商用車、輕軌對電機控制器功率要求從幾十千瓦到幾百千瓦，母線電流從幾十安培到幾百安培，因開關(guān)器件(MOSFIT，IGBT等)的開關(guān)動作而產(chǎn)生的紋波電流同樣很大，電容器也需要承受因紋波電流而產(chǎn)生熱功率；其三是電壓，電容器需要承受母線電壓波動而產(chǎn)生紋波電壓和開關(guān)過程中因回路雜散電感而產(chǎn)生的反向峰值電壓。綜合而言，電容器需滿足高頻大電流，高峰值脈沖電壓，高環(huán)境溫度的汽車工況，更為重要的是在此工況下，電容器需滿足汽車連續(xù)運行10萬小時的使用壽命，且安全不失效。所以對汽車電容器壽命和可靠性的評估判定方法顯得尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
目前，新能源汽車領(lǐng)域薄膜電容器的測試缺乏統(tǒng)一的標準，本發(fā)明基于此而提出。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
一種新能源汽車用金屬化薄膜電容器的壽命試驗方法，包括以下步驟：
步驟一，試驗前電容器的預(yù)處理：對電容器進行批次抽樣，將抽樣的試樣樣品置于室溫下空氣中，施加1.1倍的額定電壓UN，保持24小時；
步驟二，初始電容量及損耗角正切測量：經(jīng)預(yù)處理后的試樣樣品，在25±2℃的恒溫恒濕箱中放置12小時，使電氣特性趨于穩(wěn)定；測量設(shè)備一般用數(shù)字電橋測試，電壓和頻率，如一般選擇1V/1KHz，為確保測量數(shù)據(jù)準確性，應(yīng)在施加電壓5分鐘后進行測量；
步驟三，脈沖電流試驗：在25±2℃的溫度靜止空氣中，用脈沖電源，對試驗樣品施加1.4Ii脈沖電流，做1000次沖擊，試驗周期間最大時間間隔為5分鐘；
步驟四，中間電容量和損耗角正切測量：在完成充放電試驗后，按步驟二第二次進行電容量和損耗角正切測量；
步驟五，高溫高濕環(huán)境下過電壓、大電流試驗：在完成充放電試驗后的兩天內(nèi)，按下表條件進行：
步驟六，最后電容量及損耗角正切測量：在完成過電壓運行試驗后的兩天內(nèi)，按步驟二進行電容量和損耗角正切測量；
步驟七，驗收：若抽樣的全部試驗樣品沒有發(fā)生擊穿且容量損失率達標，則認為成功地通過了壽命試驗，其中，容量損失達標判定標準如下：
對于非自愈式電容器，容量損失小于一個元件擊穿或一根內(nèi)部熔絲動作之電容量；對于自愈式電容器，容量損失率ΔC％小于5％。
較佳地，步驟五中，試驗期間允許電壓中斷不超過10次，每一次中斷均不得超8小時。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同處主要有以下幾個方面：
(1)、構(gòu)建加速老化模型不同；
(2)、試驗方法不同，試驗步驟，參數(shù)；
(3)、驗收標準不同。
基于對電動汽車工況的調(diào)查了解，對電容器壽命試驗中施加環(huán)境的溫度，濕度，電流，電壓，時間等因子加速電容器壽命提前終結(jié)，同時基于對金屬化聚丙烯薄膜電容器特性的理解，增加了脈沖電流，過壓，大電流等試驗步驟，使試驗更貼近汽車工況，考核更為嚴苛。
本發(fā)明專利直接產(chǎn)生的有益效果為：
(1)、為電動汽車行業(yè)提供一種汽車用金屬化薄膜電容器壽命的試驗方法和判定標準；
(2)、指導(dǎo)電容器制造企業(yè)通過加速老化方式篩選電容器早期失效不良。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例，對發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明專利創(chuàng)新發(fā)布汽車薄膜電容器的壽命試驗方法，具體試驗步驟和驗收標準如下：
一、試驗概述
通過試驗設(shè)備對金屬化薄膜電容器構(gòu)建加速老化模型，如施加環(huán)境的溫度，濕度，電流，電壓，時間等因子加速電容器壽命提前終結(jié)，最后以電容器特性改變值與初始值的比值符合規(guī)定值來驗收。試驗樣品應(yīng)符合AQL抽樣標準，數(shù)量2臺以上。
二、試驗設(shè)備
1.恒溫恒濕箱(帶鼓風功能)；
2.高溫烤箱；
3.紋波電源；
4.脈沖電源；
5.直流恒壓電源；
6.數(shù)字電橋；
7.鐘表。
三.試驗步驟
步驟一、試驗前電容器的預(yù)處理
試樣樣品置于室溫下(溫度>+10℃)空氣中，施加1.1倍的額定電壓UN，保持24小時。此步驟可激活薄膜電容器蒸鍍層電極和內(nèi)部電氣連接特性。
步驟二、初始電容量及損耗角正切測量
經(jīng)預(yù)處理后的試樣樣品，在25±2℃的恒溫恒濕箱中放置12小時，使電氣特性趨于穩(wěn)定，在相同的環(huán)境溫度完成測量。
測量設(shè)備一般用數(shù)字電橋測試，電壓和頻率，如一般選擇1V/1KHz，為確保測量數(shù)據(jù)準確性，應(yīng)在施加電壓5分鐘后進行測量。
步驟三、脈沖電流試驗
在25±2℃的溫度靜止空氣中，用脈沖電源，對試驗樣品施加1.4Ii脈沖電流，做1000次沖擊，試驗周期間最大時間間隔為5分鐘。此步驟主要考核試驗樣品Di/Dt能力。
步驟四、中間電容量和損耗角正切測量
在完成充放電試驗后，按第二步第二次進行電容量和損耗角正切測量。
步驟五、高溫高濕環(huán)境下過電壓、大電流試驗
在完成充放電試驗后的兩天內(nèi)，按表1條件進行：
表1過電壓、大電流試驗試驗參數(shù)表
期間允許電壓中斷不超過10次，每一次中斷均不得超8小時。
注：
a)應(yīng)注意到過負荷運行本身不作為一個單獨的試驗，而是用作一種檢查手段，表明在充放電試驗期間可能已經(jīng)產(chǎn)生的老化還沒有構(gòu)成永久性和致命的損傷；
b)如果外殼溫度超過則可采用強迫空氣循環(huán)或液體槽進行冷卻。
此步驟為壽命試驗核心內(nèi)容，同時施加溫度，濕度，過電壓，大電流和時間5個老化因子，加速加速電容器壽命提前終結(jié)。
步驟六、最后電容量及損耗角正切測量
在完成過電壓運行試驗后的兩天內(nèi)，按第2步進行電容量和損耗角正切測量。
步驟七、驗收
若以上全部試驗樣品沒有發(fā)生擊穿且容量損失率達標，則認為成功地通過了壽命試驗；
其中，驗收準則包括——
(1)、對于非自愈式電容器，容量損失應(yīng)小于一個元件擊穿或一根內(nèi)部熔絲動作之電容量；
(2)、對于自愈式電容器，容量損失率ΔC％應(yīng)小于5％；
(3)、如果有一臺試驗樣品損壞，則試驗應(yīng)重新進行且不允許損壞。
因電動汽車用薄膜電容器目前國家標準尚未出臺，參照GB/T 3667.1-2016交流電動機電容器第1部分耐久性試驗的四個等級(參見表2)，則上述壽命試驗對應(yīng)的產(chǎn)品壽命遠遠高于等級A，對照分析，通過本發(fā)明專利的汽車薄膜電容器，預(yù)期壽命為100000H以上。
表2 GB/T 3667.1-2016交流電動機電容器耐久性試驗的四個等級劃分表
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。