Bild: Institut für Mikrosystemtechnik -IMTEK Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
AllgemeinesForschungsberichte

Langzeitzuverlässigkeit Leistungselektronik

FVA 823 I | IGF-Nr. 19910 BG

Design, Qualifizierung und Selbsttest für Leistungselektronik mit extrem hoher Lebensdauer

Ziel des Vorhabens war die exemplarische Entwicklung und Validierung eines Verfahrens zur testbasierten Qualifizierung leistungselektronischer Baugruppen für extrem hohe Lastzyklenzahlen. Nach dem experimentellen Ansatz wurden industrielle Module neuester Aufbautechnologie bis zum Ausfall aktiv getestet. Die relevanten Zusammenhänge von Belastung, Degradation und Zyklenzahlen zum Ausfall wurden qualitativ und quantitativ korreliert. Auf Basis der so erhaltenen Modelle werden hohe Testbeschleunigungsfaktoren ermöglicht, die eine möglichst große Extrapolation der Lebensdauer erlauben. Somit kann der Prüfaufwand signifikant reduziert werden. Für KMU besteht das Risiko, bei nicht sachgerechter Qualifizierung de facto nicht ausreichend zuverlässige Produkte auf den Markt zu bringen. Die Risikominimierung würde ohne die Ergebnisse des Vorhabens eine weit zeit- und kostenintensivere Qualifizierung erfordern, was aber die Wettbewerbsfähigkeit beeinträchtigt. Eine weitere Erkenntnis aus DQS-LL ist, dass Bauteilverformung, ortsabhängige Temperaturtransienten und elektrische Parameter als Indikatoren für die Stärke der Degradation und Schädigung noch vor dem Ausfall herangezogen werden können.

Das im Projekt erarbeitete und zu transferierende, Know-how umfasst insbesondere: Statistisch abgesicherte Lebensdauermodelle, eine von KMU zu nutzende Methodik, um beschleunigte Prüfkonzepte im Rahmen experimenteller Zuverlässigkeitsnachweise zu entwickeln und dabei Prüfzeiten und Kosten risikoarm zu minimieren. Weiterhin demonstriert das Vorhaben Erfassungsmöglichkeiten von Zustands-Frühindikatoren mit in-situ Messverfahren, die Degradationen frühzeitig visualisieren und quantifizieren. Somit wird Condition Monitoring sowohl bei der Prüfstandsarbeit als auch bei Feldversuchen für KMU einsetzbar.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19910 BG der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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