DE102021204551A1 - Verfahren zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit, Prüfvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit (2), insbesondere Leistungselektronik, die zumindest ein elektronisches Bauelement (12), insbesondere Halbleiterbauelement, Kondensator oder dergleichen aufweist, wobei die Baueinheit (2) einem Prüfvorgang unterzogen wird, in welchem die Baueinheit (2) mit zumindest zwei vorgebbaren elektrischen Lastzyklen beaufschlagt wird, in welchen die Baueinheit (2) jeweils zur Simulation von zumindest einer ausgewählten Betriebsart für eine vorgegebene Zeitspanne betrieben wird. Es ist vorgesehen, dass während des Prüfvorgangs von der Baueinheit (2) durch eine elektrische Belastung, die aus der Beaufschlagung der Baueinheit (2) mit den zumindest zwei Lastzyklen resultiert, erzeugte elektromagnetische Wellen (6) für zumindest zwei der Lastzyklen erfasst werden, und dass die erfassten elektromagnetischen Wellen (6) der zumindest zwei Lastzyklen zur Erfassung von Verschleiß der Baueinheit (2) miteinander verglichen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit, insbesondere Leistungselektronik, die zumindest ein elektronisches Bauelement, insbesondere Halbleiterbauelement, Kondensator oder dergleichen aufweist, wobei die Baueinheit einem Prüfvorgang unterzogen wird, in welchem die Baueinheit mit zumindest zwei elektrischen Lastzyklen beaufschlagt wird, in welchen die Baueinheit jeweils zur Simulation von zumindest einer ausgewählten Betriebsart für eine vorgegebene Zeitspanne betrieben wird.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit, insbesondere Leistungselektronik, die zumindest ein elektronisches Bauelement, insbesondere Halbleiterbauelement, Kondensator oder dergleichen, aufweist, mit zumindest einer Einrichtung zur Beaufschlagung der Baueinheit mit zumindest zwei vorgebbaren elektrischen Lastzyklen, mit zumindest einer Messeinrichtung zum Erfassen von durch die zumindest zwei Lastzyklen bewirkten elektromagnetischen Wellen der Baueinheit, und mit zumindest einem Steuergerät zum Ansteuern der Prüfvorrichtung und zum Auswerten der von der Messeinrichtung erfassten elektromagnetischen Wellen
  • Stand der Technik
  • Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Um bei elektrischen/elektronischen Baueinheiten einen Verschleiß zu erkennen, ist es bekannt, die Baueinheiten einem elektrischen Prüfvorgang zu unterziehen, bei welchem die jeweilige Baueinheit mit zumindest einem vorgebbaren Lastzyklus, üblicherweise mehreren Lastzyklen, beaufschlagt wird. Im Rahmen dieses Lastzyklus wird die Baueinheit unter spezifisch ausgewählten Bedingungen beziehungsweise mit festgelegten Vorgaben für eine vorbestimmte Zeitspanne betrieben. So ist beispielsweise bekannt, durch den Lastzyklus den Normalbetrieb der Baueinheit zu simulieren oder die Baueinheit maximal stark auszulasten und zu beanspruchen. Weil der Verschleiß der Baueinheit selbst nicht direkt ansehbar ist, insbesondere nicht, wenn diese ein Teil einer größeren Einheit ist, bedeutet die Ermittlung des Verschleißes einen verhältnismäßig hohen Aufwand, da häufig die Baueinheit auch demontiert werden muss, um beispielsweise elektrische Kontaktstellen oder dergleichen optisch überprüfen zu können. Diese zeitaufwände Demontage führt darüber hinaus dazu, dass Fehlerstellen erst spät entdeckt werden und dadurch die Entwicklungszeit verlängert wird. Außerdem kann Verschleiß entstehen, welcher die Funktion der Baueinheit zumindest zunächst nicht beeinträchtigt, sodass durch eine rein visuelle Prüfung nicht entschieden werden kann, ob der erkannte Verschleiß die Funktion der Baueinheit beeinträchtigt oder beispielsweise in Kürze beeinträchtigen wird. Bei Bauelementen der Leistungselektronik, wie Halbleiterschalter, Leistungsdioden und Kondensatoren, ändern sich bei derartigem Verschleiß zwar die jeweiligen Betriebsparameter, die Funktion der Baueinheit wird jedoch nicht beeinträchtigt, bis es zu einem Funktionsausfall kommt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 1 hat den Vorteil, dass Verschleiß der Baueinheit schon während des Prüfvorgangs zuverlässig feststellbar ist. Insofern ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine frühzeitige Ermittlung von Verschleiß. Zudem ist eine Demontage der Baueinheit zur Analyse des Verschleißes nicht notwendig, sodass das Verfahren mit geringem Aufwand und damit kostengünstig durchführbar ist. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass während des Prüfvorgangs von der Baueinheit durch eine elektrische Belastung, die aus der Beaufschlagung der Baueinheit mit den zumindest zwei Lastzyklen resultiert, erzeugte elektromagnetische Wellen für zumindest zwei der Lastzyklen erfasst werden, und dass die erfassten elektromagnetischen Wellen der zumindest zwei Lastzyklen zur Erfassung von Verschleiß der Baueinheit miteinander verglichen werden. Unter der elektrischen Belastung ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere zumindest eine ermittelbare beziehungsweise erfassbare Betriebsgröße, beispielsweise eine Brutto- oder Nettoleistung, ein prozentualer Anteil einer maximal möglichen Auslastung der Baueinheit, ein Betriebsstrom, eine Betriebsspannung, eine Betriebstemperatur, oder dergleichen, zu verstehen. Weiterhin ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter den elektrischen Lastzyklen jeweils ein Betreiben der Baueinheit unter ausgewählten Bedingungen beziehungsweise mit festgelegten Vorgaben für eine vorbestimmte Zeitspanne zu verstehen, um zumindest eine Betriebsart der Baueinheit zu simulieren. Insbesondere weist die Baueinheit eine Vielzahl von insbesondere verschiedenartigen Bauelementen auf, die jeweils durch die elektrische Belastung zumindest eine der elektromagnetischen Wellen erzeugen. Mittels des Vergleichs sind Veränderungen der elektromagnetischen Wellen über den Zeitraum des Prüfvorgangs erkennbar. Anhand dieser Veränderungen ist ein beginnender Verschleiß der Baueinheit beziehungsweise der Bauelemente feststellbar. Vorzugsweise entspricht die elektrische Belastung einer durch bestimmungsgemäßen Betrieb der Baueinheit entstehenden Normalbelastung. Dadurch ist im Rahmen des Prüfvorgangs eine zuverlässige Simulation des bestimmungsgemäßen Betriebes, also eines Normalbetriebs, der Baueinheit ermöglicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus den elektromagnetischen Wellen der zumindest zwei Lastzyklen jeweils ein elektromagnetisches Spektrum der Wellen jedes Lastzyklus ermittelt und diese ermittelten Spektren zur Erfassung von Verschleiß miteinander verglichen werden. Das jeweilige elektromagnetische Spektrum setzt sich insofern aus mehreren elektromagnetischen Wellen der Baueinheit zusammen und stellt ein individuelles, also für die jeweilige Baueinheit charakteristisches, Identifikationsmerkmal, sozusagen einen Fingerabdruck, der Baueinheit, dar. Verschleiß einzelner Bauelemente der Baueinheit spiegelt sich dabei in einer für das verschleißende Bauelement jeweils charakteristischen Veränderung des Spektrums wider. Beispielsweise führt Verschleiß eines ersten Bauelements zu einer anderen Veränderung des Spektrums, als Verschleiß eines zweiten Bauelements. Insofern ermöglicht der Vergleich der Spektren auf vorteilhafte Weise eine differenzierte Analyse von Verschleiß der Baueinheit, wobei anhand des Spektrums Verschleiß einzelnen Bauelementen zuordenbar ist beziehungsweise auf einzelne Bauelemente zurückgeführt werden kann. Eine Besonderheit liegt also darin, dass durch das Erfassen beziehungsweise Ermitteln eines elektromagnetischen Spektrums einer Baueinheit, die auch mehrere elektrische/elektronische Bauelemente aufweisen kann, auf den Verschleiß der Baueinheit insgesamt sowie auf den Verschleiß eines der Bauelemente geschlossen werden kann. Dabei setzt sich das elektromagnetische Spektrum insbesondere aus den elektromagnetischen Wellen, die von den jeweiligen Bauelementen der Baueinheit ausgestrahlt werden beziehungsweise erzeugt werden, zusammen.
  • Vorzugsweise wird zumindest eines der ermittelten Spektren mit einem Referenzspektrum verglichen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Verschleiß zuverlässig feststellbar ist, da stets eine Referenz, die eine unverschlissene Baueinheit repräsentiert, vorhanden ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Referenzspektrum um ein vorgegebenes, vorzugsweise simuliertes, Idealspektrum der Baueinheit, welches beispielsweise in einem Steuergerät einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichteten Prüfvorrichtung abgelegt ist. Insbesondere wird das Referenzspektrum einheitlich bei mehreren Prüfvorgängen, in denen jeweils eine andere Baueinheit der gleichen Gattung geprüft wird, verwendet. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Normierung des Prüfvorgangs.
  • Besonders bevorzugt wird zumindest ein erster Lastzyklus des Prüfvorgangs als Referenzzyklus ausgeführt, um das Referenzspektrum zu ermitteln. Insofern wird am Anfang des Prüfvorgangs das Referenzspektrum, also das Spektrum der Baueinheit im unverschlissenen Zustand, individuell für jede zu prüfende Baueinheit individuell erfasst und als Referenz für die weiteren Lastzyklen verwendet. Dadurch ist für jede geprüfte Baueinheit ein individuelles Referenzspektrum vorhanden, sodass die Ermittlung von Verschleiß auf individuelle Parameter der jeweiligen Baueinheit abgestimmt ist und dadurch besonders zuverlässig erfolgt.
  • insbesondere ist vorgesehen, dass mehrere Referenzzyklen hintereinander ausgeführt werden und aus den dabei ermittelten Referenzspektren ein gemitteltes Referenzspektrum ermittelt wird, mit welchem das ermittelte Spektrum verglichen wird. Aufgrund der Mittelung sind Standardabweichungen des Spektrums, die zufällig beispielsweise aufgrund von statistisch vorkommenden Umweltereignissen wie Strahlung vorhanden sein können, aus dem Referenzspektrum heraus korrigiert und damit zumindest im Wesentlichen nicht mehr in dem Referenzspektrum vorhanden. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise die Ermittlung eines besonders verlässlichen Referenzspektrums.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Lastzyklen derart vorgegeben, dass die Baueinheit in einem Volllastbetrieb betrieben wird. Unter Volllastbetrieb ist ein Betrieb der Baueinheit zu verstehen, bei welchem die Baueinheit bei maximal möglicher Auslastung betrieben wird, also Betriebsparameter der Baueinheit, wie beispielsweise Leistung, Multifunktionalität oder dergleichen, maximal ausgereizt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass im Rahmen des Prüfvorgangs zuverlässig Schwachstellen der Baueinheit ermittelt werden und somit eine hohe Verschleißbeständigkeit der Baueinheit gewährleistbar ist. Vorzugsweise entspricht daher die aus den Lastzyklen resultierende elektrische Belastung einer maximal vorgesehenen beziehungsweise möglichen Maximalbelastung der Baueinheit.
  • Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Lastzyklen derart vorgegeben werden, dass die Baueinheit in einem Teillastbetrieb betrieben wird, wobei die elektrische Belastung weniger als 70 %, bevorzugt zwischen 30 % und 70 %, oder genau 50 %, der elektrischen Belastung eines Volllastbetriebs entspricht. Im Teillastbetrieb wird die Baueinheit also nicht, wie vorstehend beschrieben, bei maximaler Auslastung, sondern nur mit einem prozentualen Anteil davon betrieben. Dies ermöglicht einen die Baueinheit schonenden Prüfvorgang und dennoch eine zuverlässige Ermittlung von Verschleiß.
  • Vorzugsweise werden die elektromagnetischen Wellen mittels einer Messeinrichtung direkt in oder an zumindest einer elektrischen Leitung der Baueinheit erfasst. Vorteilhafterweise wird dadurch die Erfassung der elektromagnetischen Wellen nicht durch Interferenzen aus der Umgebung beeinträchtigt. Vorzugsweise wird daher zumindest ein Sensierelement der Messeinheit in oder an der elektrischen Leitung angeordnet, wobei insbesondere ein Messempfänger, Spektrumanalysatot oder ein Oszilloskop als Messeinheit verwendet wird.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die elektromagnetischen Wellen mittels einer beabstandet zu der Baueinheit angeordneten Antenneneinrichtung erfasst werden. Vorteilhafterweise wird dadurch die Erfassung der elektromagnetischen Wellen nicht durch Störsignale aus der unmittelbaren Nähe der Baueinheit beeinträchtigt.
  • Besonders bevorzugt werden die elektromagnetischen Wellen sowohl in oder an zumindest der elektrischen Leitung, als auch beabstandet von der Baueinheit durch die Antenneneinrichtung erfasst. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte Erfassung der elektromagnetischen Wellen ermöglicht, da die zuvor erwähnten Vorteile beider Messverfahren zur Erfassung der elektromagnetischen Wellen kombiniert werden. Vorzugsweise ist die Antenneneinrichtung ein Teil der Messeinrichtung, sodass beide zuvor erwähnten Messverfahren auf vorteilhafte Weise mit derselben Messeinrichtung durchführbar sind.
  • Die Prüfvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 10 weist zumindest eine Einrichtung zur Beaufschlagung der Baueinheit mit zumindest zwei vorgebbaren elektrischen Lastzyklen, zumindest eine Messeinrichtung zum Erfassen von durch die zumindest zwei Lastzyklen bewirkten elektromagnetischen Wellen der Baueinheit und zumindest ein Steuergerät zum Ansteuern der Prüfvorrichtung und zum Auswerten der von der Messeinrichtung erfassten elektromagnetischen Wellen auf und zeichnet sich dadurch aus, dass es Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren, wie vorstehend beschrieben, durchzuführen. Es ergeben sich die diesbezüglich bereits genannten Vorteile.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung direkt mit der Baueinheit elektrisch leitend verbindbar oder verbunden ist und/oder eine beabstandet zu der Baueinheit anordenbare oder angeordnete Antenneneinrichtung aufweist. Es ergeben sich die diesbezüglich vorstehend bereits genannten Vorteile.
  • Bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Prüfvorrichtung
    • 2: ein schematisches Ablaufdiagramm eines vorteilhaften Verfahrens
  • 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine vorteilhafte Prüfvorrichtung 1. Die Prüfvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, ein vorteilhaftes Verfahren zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit 2 durchzuführen, welches an späterer Stelle näher erläutert werden soll.
  • Die Prüfvorrichtung 1 weist vorliegend eine Einrichtung 3 auf, die dazu ausgebildet ist, insbesondere mittels zumindest eines Steuerbefehls, die Baueinheit 2 mit zumindest zwei elektrischen Lastzyklen zu beaufschlagen. Dazu weist die Einheit 3 elektronische Komponenten zur Durchführung der Lastzyklen, wie beispielsweise Schaltkreise oder dergleichen, auf und ist, beispielsweise durch mindestens ein Kabel, mit der Baueinheit 2 elektrisch leitend und/oder kommunikationstechnisch verbunden, wie in 1 beispielhaft anhand einer ersten Verbindungslinie 4 gezeigt. Vorzugsweise ist die Einrichtung 3 weiterhin dazu ausgebildet, eine Versorgungsspannung zum Betreiben der Baueinheit 2 bereitzustellen.
  • Die Prüfvorrichtung 1 weist weiterhin vorliegend eine Messeinrichtung 5 auf, die dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Wellen 6, die beim Betreiben der Baueinheit 2 durch eine aus der Beaufschlagung mit den Lastzyklen resultierende elektrische Belastung bewirkt und von der Baueinheit abgestrahlt werden, zu erfassen. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 1 nur einige der elektromagnetischen Wellen 6 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Messeinrichtung 5 ist zum Erfassen der elektromagnetischen Wellen 6 direkt mit der Baueinheit 2 elektrisch leitend verbindbar, vorliegend verbunden, wie in 1 beispielhaft anhand einer zweiten Verbindungslinie 4' gezeigt. Hierbei ist ein Sensierelement 7, das beispielsweise als Messfühler ausgebildet ist, in die durch die zweite Verbindungslinie 4' dargestellte elektrische Verbindung integriert, sodass die elektromagnetischen Wellen 6 in oder an zumindest einer elektrischen Leitung 8 der Baueinheit 2 erfassbar sind. Zudem weist die Messeinrichtung 5 eine Antenneneinrichtung 9 auf, die beabstandet zu der Baueinheit 2 angeordnet und dazu ausgebildet ist, die elektromagnetischen Wellen 6 aus einer vorgegebenen Distanz zu erfassen. Die Antenneneinrichtung 9 ist kommunikationstechnisch, entweder kabelgebunden oder drahtlos, mit der Messeinrichtung 5 verbunden, wie in 1 anhand einer dritten Verbindungslinie 4" dargestellt.
  • Die Prüfvorrichtung 1 weist zudem ein Steuergerät 10 zum Ansteuern der Prüfvorrichtung 1 und zum Auswerten der von der Messeinrichtung 5 erfassten elektromagnetischen Wellen 6 auf. Dazu ist das Steuergerät 10 kommunikationstechnisch, entweder kabelgebunden oder drahtlos, einerseits mit der Einrichtung 3 und andererseits mit der Messeinrichtung 5 verbunden, wie in 1 jeweils anhand einer entsprechenden vierten Verbindungslinie 4''' beziehungsweise fünften Verbindungslinie 4'''' schematisch dargestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Steuergerät 10 um ein programmierbares Prüfgerät, beispielsweise Computer, das insbesondere dazu ausgebildet ist, die Einrichtung 3 dazu anzusteuern, die Baueinheit 2 mit den zumindest zwei Lastzyklen zu beaufschlagen. Insbesondere weist das Steuergerät 10 dazu zumindest einen Datenträger auf, auf welchem ein speziell zur Beaufschlagung der Baueinheit 2 mit den Lastzyklen hergerichtetes Computerprogramm beziehungsweise Prüfprogramm gespeichert ist. Vorzugsweise sind insofern die Informationen, auf welche Art und Weise die zumindest zwei Lastzyklen durchzuführen sind, in dem Steuergerät 10 abgespeichert beziehungsweise in dem Computerprogramm enthalten und an die Einrichtung 3 übermittelbar, welche dazu ausgebildet ist, gemäß diesen Informationen die Baueinheit 2 zu betreiben beziehungsweise mit den zumindest zwei Lastzyklen zu beaufschlagen. Insbesondere ist das Steuergerät 10 in die Einrichtung 3 integriert, wobei die Einrichtung 3 und das Steuergerät 10 zusammen einen Prüfstand 3' bilden. Beispielsweise sind dazu das Steuergerät 10 und die Einrichtung 3 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet oder einstückig ausgebildet.
  • Die elektronischen Baueinheit 2 ist vorliegend als Leistungselektronik ausgebildet und weist ein Gehäuse 11 auf, in welchem vorliegend vier elektronische Bauelemente 12 angeordnet sind. Vorliegend ist zumindest eines dieser Bauelemente als Halbleiterbauelement in Form eines MOSFET (= metal-oxidesemiconductor field-effect transistor) oder IGBT (= insulated-gate bipolar transistor) und zumindest ein weiteres der Bauelemente 12 als Kondensator ausgebildet. Die Bauelemente 12 sind mittels elektrischer Leitungen 8 der Baueinheit 2 elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere sind die Bauelemente 12 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 13, die in 1 durch gestrichelte Linien beispielhaft angedeutet ist, angeordnet, wobei die elektrischen Leitungen 8 vorzugsweise als Leiterbahnen der Leiterplatte 13 ausgebildet sind.
  • Im Folgenden soll nunmehr das vorteilhafte Verfahren zur Ermittlung von Verschleiß der Baueinheit 2 näher erläutert werden. Dazu zeigt 2 ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens:
    • Das Verfahren beginnt in einem ersten Schritt S1 mit der Anordnung der Baueinheit 2 an oder in der Prüfvorrichtung 1, beispielsweise auf einem Tisch, einer zur Lagerung der Baueinheit 2 ausgebildeten Lagervorrichtung oder dergleichen. Dabei wird eine elektrische und/oder kommunikationstechnische Verbindung zwischen der Baueinheit 2 und der Einrichtung 3 zur Beaufschlagung der Baueinheit 2 mit den zumindest zwei Lastzyklen hergestellt und weiterhin die Messeinrichtung 5 zur Erfassung der elektromagnetischen Wellen 6 entsprechend vorbereitet, also insbesondere das Sensierelement 7 mit der Baueinheit 2 beziehungsweise mit einer ihrer elektrischen Leitungen 8 elektrisch verbunden und die Antenneneinrichtung 9 zu der Baueinheit 2 ausgerichtet.
  • In einem darauffolgenden Schritt S2 wird die Baueinheit 2 einem Prüfvorgang unterzogen. Im Rahmen dieses Prüfvorgangs wird die Baueinheit 2 zumindest zwei elektrischen Lastzyklen unterzogen beziehungsweise durch die Einrichtung 3 mit den zumindest zwei Lastzyklen beaufschlagt.
  • In einem weiteren Schritt S3 wird im Rahmen des Prüfvorgangs ein erster Lastzyklus durchgeführt. Hierbei wird in einem ersten Zyklusschritt Z1 eine insbesondere von der Einrichtung 3 bereitgestellte Versorgungsspannung an die Baueinheit 2 angelegt und dadurch die Baueinheit 2 betrieben. In einem nächsten Zyklusschritt Z2 wird die Baueinheit 2 mittels zumindest einem von dem Steuergerät 10 bereitgestellten Steuerbefehls von der Einrichtung 3 für eine vorgegebene Zeitspanne auf eine vorgegebene Art und Weise beziehungsweise in zumindest einer vorgegebenen Betriebsart betrieben. Vorzugsweise wird die Baueinheit 2 dabei in zumindest zwei verschiedenen Betriebsarten betrieben. Dabei werden durch eine aus dem Betreiben resultierende elektrische Belastung von der Baueinheit 2 beziehungsweise von ihren Bauelementen 12 die elektrischen Wellen 6 erzeugt. Diese elektrischen Wellen 6 werden in Zyklusschritt Z2 von der Messeinrichtung 5 erfasst. Anschließend wird in einem letzten Zyklusschritt Z3 die Baueinheit 2 von der Versorgungsspannung getrennt und damit der erste Lastzyklus beendet.
  • Optional wird in einem weiteren Schritt S3' eine beliebige Anzahl weiterer Lastzyklen durchgeführt.
  • In einem nächsten Schritt S4 wird ein zweiter beziehungsweise letzter Lastzyklus ausgeführt. Hierbei werden die Zyklusschritte Z1 bis Z3 analog zu dem ersten Lastzyklus gemäß Schritt S3 durchgeführt. Generell werden alle Lastzyklen, also auch die optionalen Lastzyklen gemäß Schritt S3' auf die gleiche Weise durchgeführt. Insofern wird die Baueinheit 2 in allen Lastzyklen auf die gleiche Weise, also mit dergleichen elektrischen Belastung, für die gleiche Zeitspanne betrieben. Vorzugsweise sind die Lastzyklen derart konzipiert, elektrische Belastung und Zeitspanne sind also derart gewählt, dass ein Lastzyklus einen bestimmungsgemäßen Betrieb der Baueinheit 2 simuliert. Vorzugsweise wird die Baueinheit 2 dabei in jedem Lastzyklus im Vollastbetrieb betrieben, sodass sämtliche Betriebsparameter der Baueinheit 2 maximal möglich ausgereizt werden. Alternativ erfolgt das Betreiben während der Lastzyklen in einem Teillastbetrieb, also insbesondere mit einer reduzierten elektrischen Belastung und/oder Zeitspanne.
  • Nach Beendigung des in Schritt S4 durchgeführten letzten Lastzyklus ist der Prüfvorgang gemäß Schritt S2 beendet.
  • In einem anschließenden optionalen Schritt S5 wird aus den elektromagnetischen Wellen 6, die in den zuvor durchgeführten Lastzyklen erfasst wurden, für jeden Lastzyklus jeweils ein elektromagnetisches Spektrum ermittelt. Insbesondere werden die Spektren durch das Steuergerät 10 ermittelt.
  • In einem anschließenden Schritt S6 werden die jeweiligen in den Lastzyklen erfassten elektromagnetischen Wellen 6 beziehungsweise die im optionalen Schritt S5 ermittelten jeweiligen Spektren miteinander verglichen, also von dem Steuergerät 10 ausgewertet. Bevorzugt werden die ermittelten Spektren dabei mit einem Referenzspektrum verglichen. Bei dem Referenzspektrum kann es sich um ein insbesondere simuliertes Idealspektrum der Baueinheit 2, dass in dem Steuergerät 10 der Prüfvorrichtung 1 abgespeichert ist, oder um ein für die geprüfte Baueinheit 2 individuell ermitteltes Referenzspektrum handeln. Vorzugsweise wird das Referenzspektrum für die geprüfte Baueinheit 2 individuell ermittelt. In diesem Fall ist vorgesehen, dass zumindest der in Schritt S3 durchgeführte erste Lastzyklus als Referenzzyklus durchgeführt wird beziehungsweise wurde. Besonders bevorzugt werden nachfolgend an den ersten Referenzzyklus gemäß Schritt S3 in dem optionalen Schritt S3' eine beliebige Anzahl weiterer Referenzzyklen hintereinander durchgeführt und die daraus ermittelten Referenzspektren gemittelt, sodass ein gemitteltes Referenzspektrum erhalten wird. Die Ermittlung der Referenzspektren sowie ihre Mittelung erfolgt vorzugsweise in dem optionalen Schritt S5 oder am Anfang von Schritt S6, also noch vor dem Vergleich der Spektren. Die insbesondere aus weiteren Lastzyklen gemäß Schritt S3' und das aus dem letzten Lastzyklus gemäß Schritt S4 ermittelten Spektren werden dann in Schritt S6 mit dem gemittelten Referenzspektrum verglichen.
  • In einem letzten Schritt S7 wird dann anhand des Vergleichs der erfassten elektromagnetischen Wellen 6 beziehungsweise der ermittelten Spektren bestimmt, ob die Baueinheit 2 Verschleiß aufweist.
  • Das zuvor beschriebene Verfahren ermöglicht somit eine zuverlässige Bestimmung von Verschleiß der elektronischen Baueinheit 2 anhand der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen 6, sodass die Funktionsfähigkeit der Baueinheit 2 auch langfristig zuverlässig gewährleistet ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit (2), insbesondere Leistungselektronik, die zumindest ein elektronisches Bauelement (12), insbesondere Halbleiterbauelement, Kondensator oder dergleichen aufweist, wobei die Baueinheit (2) einem Prüfvorgang unterzogen wird, in welchem die Baueinheit (2) mit zumindest zwei vorgebbaren elektrischen Lastzyklen beaufschlagt wird, in welchen die Baueinheit (2) jeweils zur Simulation von zumindest einer ausgewählten Betriebsart für eine vorgegebene Zeitspanne betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Prüfvorgangs von der Baueinheit (2) durch eine elektrische Belastung, die aus der Beaufschlagung der Baueinheit (2) mit den zumindest zwei Lastzyklen resultiert, erzeugte elektromagnetische Wellen (6) für zumindest zwei der Lastzyklen erfasst werden, und dass die erfassten elektromagnetischen Wellen (6) der zumindest zwei Lastzyklen zur Erfassung von Verschleiß der Baueinheit (2) miteinander verglichen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den elektromagnetischen Wellen (6) der zumindest zwei Lastzyklen jeweils ein elektromagnetisches Spektrum jedes Lastzyklus ermittelt und diese ermittelten Spektren zur Erfassung von Verschleiß miteinander verglichen werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der ermittelten Spektren mit einem Referenzspektrum verglichen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Lastzyklus des Prüfvorgangs als Referenzzyklus ausgeführt wird, um das Referenzspektrum zu ermitteln.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Referenzzyklen hintereinander ausgeführt werden und aus den dabei ermittelten Referenzspektren ein gemitteltes Referenzspektrum ermittelt wird, mit welchem das ermittelte Spektrum verglichen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastzyklen derart vorgegeben werden, dass die Baueinheit (2) in einem Volllastbetrieb betrieben wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastzyklen derart vorgegeben werden, dass die Baueinheit (2) in einem Teillastbetrieb betrieben wird, wobei die elektrische Belastung weniger als 70 %, bevorzugt zwischen 30 % und 70 % oder genau 50 %, der elektrischen Belastung eines Volllastbetriebs entspricht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen (6) mittels einer Messeinrichtung (5) direkt in oder an zumindest einer elektrischen Leitung (8) der Baueinheit (2) erfasst werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen (6) mittels einer beabstandet zu der Baueinheit (2) angeordneten Antenneneinrichtung (9) erfasst werden.
  10. Prüfvorrichtung (1) zur Ermittlung von Verschleiß einer elektronischen Baueinheit (2), insbesondere Leistungselektronik, die zumindest ein elektronisches Bauelement (12), insbesondere Halbleiterbauelement, Kondensator oder dergleichen, aufweist, mit zumindest einer Einrichtung (3) zur Beaufschlagung der Baueinheit (2) mit zumindest zwei vorgebbaren elektrischen Lastzyklen, mit zumindest einer Messeinrichtung (5) zum Erfassen von durch die zumindest zwei Lastzyklen bewirkten elektromagnetischen Wellen (6) der Baueinheit (2), und mit zumindest einem Steuergerät (10) zum Ansteuern der Prüfvorrichtung (1) und zum Auswerten der von der Messeinrichtung (5) erfassten elektromagnetischen Wellen (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (10) speziell dazu hergerichtet ist, das Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
  11. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) direkt mit der Baueinheit (2) elektrisch leitend verbindbar oder verbunden ist und/oder eine beabstandet zu der Baueinheit (2) anordenbare oder angeordnete Antenneneinrichtung (9) aufweist.
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