Laborprüfungen nach LV 124 - Ein Überblick über die Prüfung elektrischer und elektronischer PKW-Komponenten (12V)
Übersicht
Die Prüfnorm LV 124 definiert im Detail die Anforderungen, die Prüfbedingungen und die durchzuführenden Prüfungen an elektrischen und elektronischen Komponenten für PKW (bis 3,5t) mit einer Bordnetz-Spannungsversorgung von 12V. Es handelt sich um eine technische Prüfnorm, die vor allem in der deutschen Automobilindustrie Anwendung findet. Die Norm wurde von mehreren deutschen Automobilherstellern, darunter Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen gemeinsam entwickelt und vom VDA veröffentlicht. Die meisten OEMs (“Original Equipment Manufacturer”) haben ihre eigene Variante der Norm zum internen Gebrauch und für ihre Zulieferer abgeleitet, so z.B. Volkswagen als “VW 80000”, BMW als “BMW GS 95024-2-1 und BMW GS 95024-3-1” sowie Mercedes als “Mercedes-Benz MBN LV 124” Prüfnorm.
Anwendungsbereich
Die Norm definiert elektrische, mechanische, chemische und klimatische Prüfungen von Bauteilen und Komponenten wie beispielsweise Sensoren, Steuergeräten und Verkabelungssystemen. Zudem umfasst die Norm auch Lebensdauerprüfungen.
Die LV 124 soll sicherstellen, dass alle eingesetzten Komponenten den realen Bedingungen in Fahrzeugen standhalten. So werden z.B. starke Temperaturschwankungen, Vibrationen oder die Beaufschlagung mit Feuchtigkeit oder elektrischen Störungen geprüft. Es ist wichtig zu unterstreichen, dass sich die Prüfnorm LV 124 nur auf PKWs mit Bordnetzspannungen von 12V bezieht. PKWs mit einer 48V-Bordnetzspannung werden nach der Prüfnorm LV148 geprüft.
Welche Komponenten sind nach der Norm LV 124 zu testen? Hier ein Auflistung einiger Komponenten, die so zu prüfen sind:
Steuergeräte (ECUs, Electronic Control Units):
- Motor-Steuergeräte
- Getriebe-Steuergeräte
- Airbag-Steuergeräte
- ABS/ESP-Steuergeräte
- Steuergeräte für Infotainmentsysteme
Sensoren:
- Temperatursensoren
- Drucksensoren
- Geschwindigkeitssensoren
- Abstands- und Radarsensoren
- Drehzahlsensoren
Aktuatoren:
- Elektrische Stellmotoren (für Fensterheber, Sitzverstellung, etc.)
- Ventile (z.B. für Kraftstoff- oder Abgasregelung)
- Elektromagnetische Relais
Displays und Bedienelemente:
- LCD- und OLED-Displays (für Kombiinstrumente, Infotainmentsysteme)
- Schalter und Tasten (für Lichter, Scheibenwischer, etc.)
- Touchscreens
Batterie- und Energiemanagementsysteme:
- Batterieüberwachungssysteme (BMS)
- Ladegeräte und Gleichrichter
- Spannungswandler (DC/DC-Konverter)
Kommunikationsmodule:
- CAN-Bus-Module (Controller Area Network)
- LIN-Bus-Module (Local Interconnect Network)
- FlexRay-Module
- Bluetooth- und Wi-Fi-Module
Lichtsysteme:
- LED- und Xenon-Scheinwerfermodule
- Rückleuchten und Bremsleuchten
- Innenbeleuchtung
Kabel und Steckverbinder:
- Kabelbäume und elektrische Verbindungen
- Steckverbinder für verschiedene Systeme im Fahrzeug
Klima- und Heizungskomponenten:
- Klimaanlagensteuergeräte
- Heizungssteuergeräte
- Lüftermotoren
Navigations- und GPS-Systeme:
- GPS-Module und Antennen
- Navigations-Steuergeräte
Prüfbereiche und Tests
Die Prüfnorm LV 124 ist in 2 Teile gegliedert:
- Teil 1 umfasst die Anforderungen und Prüfungen des 12V-Elektriksystems
- Teil 2 umfasst die Anforderungen und Umweltprüfungen der Komponenten des Elektriksystems
Die Prüfungen des Teil 1 sind rein elektrische Prüfungen. Es werden mit diesen Tests die verschiedensten möglicherweise auftretenden Fehlfunktionen elektrischer und elektronischer Bauteile und Komponenten überprüft. Es wird beispielsweise die Reaktion von Komponenten auf längere Überspannungsversorgung (Test E-01), auf eine langsame Abnahme bzw. einen Anstieg der Versorgungsspannung (Test E-07) oder auf eine Anschlussunterbrechung (Test E-14) getestet, um nur einige zu nennen.
Die Prüfungen des Teil 2 sind Umweltprüfungen, die sich ihrerseits wiederum in 4 Teilbereiche untergliedern lassen. Diese sind:
(1) Mechanische Prüfungen
(2) Klimatische Prüfungen
(3) Lebensdauerprüfungen
(4) Chemische Prüfungen
Für die Prüfungen des zweiten Teils der LV 124 werden in der Norm zudem zwei verschiedene Betriebsmodi definiert, unter welchen die jeweiligen Prüfungen durchgeführt werden müssen. Der Betriebsmodus I unterteilt sich hierbei in eine niedrige und hohe elektrische Last, mit der der Prüfling (in der Norm als DUT, oder “Device under Test” bezeichnet) beaufschlagt wird:
(1) Betriebsmodus I – Prüfling ist nicht elektrisch angeschlossen
(1.1) Betriebszustand (A) - Elektrisch angeschlossen und geringe Betriebslast
(1.2) Betriebszustand (B) - Elektrisch angeschlossen und hohe Betriebslast
(2) Betriebsmodus II – Prüfling ist elektrisch angeschlossen
Elektrische Prüfungen
Die elektrischen Prüfungen der LV 124 sind umfangreich und enthalten insgesamt 23 verschiedene Prüfungen (“E-01” bis “E-23”), wobei die elektrischen Prüfungen in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können. Die elektrischen Prüfungen können zudem während, also parallel zu, einer der Umweltprüfungen durchgeführt werden. Dies ist allerdings nur zulässig, wenn trotzdem alle Prüfanforderungen eingehalten werden können. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht aller elektrischen Prüfungen. Es wird ersichtlich, dass nicht alle Test für alle Komponenten durchzuführen sind. Im Einzelnen umfassen die elektrischen Prüfungen folgenden Tests:
| Test-Nr. | Test Titel | Anwendbarkeit auf Komponenten |
|---|---|---|
| E-01 | Langzeit Überspannung | Komponenten, die über das 12V-Bordnetz versorgt werden |
| E-02 | Transiente Überspannung | Komponenten, die über das 12V-Bordnetz versorgt werden |
| E-03 | Transiente Unterspannung | Komponenten, die über das 12V-Bordnetz versorgt werden |
| E-04 | Jumpstart | Komponenten, die über das 12V-Bordnetz versorgt werden |
| E-05 | Load Dump | Komponenten in Fahrzeugen mit 12V-Generator |
| E-06 | Überlagerte Wechselspannung | Komponenten in Fahrzeugen mit 12V-Generator |
| E-07 | Langsames Absenken und Anheben der Versorgungsspannung | All components |
| E-08 | Langsames Absenken, schnelles Erhöhen der Versorgungsspannung | alle Komponenten |
| E-09 | Resetverhalten | alle Komponenten |
| E-10 | Kurze Unterbrechungen | alle Komponenten |
| E-11 | Startimpulse | Komponenten, die über das 12 V Bordnetz versorgt werden, ggf. nicht anwendbar bei Fahrzeugen ohne 12V-Starter |
| E-12 | Spannungsverlauf bei Bordnetzregelung | Komponenten, die über das 12V-Bordnetz versorgt werden |
| E-13 | Unterbrechung Pin | alle Komponenten |
| E-14 | Unterbrechung Stecker | alle Komponenten |
| E-15 | Verpolung | Komponenten, die im Fahrzeug einer Verpolung ausgesetzt werden können |
| E-16 | Masseversatz | alle Komponenten |
| E-17 | Kurzschluss Signalleitung und Lastkreise | alle Komponenten |
| E-18 | Isolationswiderstand | Komponenten mit galvanisch getrennten Anteilen |
| E-19 | Ruhestrom | Komponenten die dauerspannungsversorgt sind |
| E-20 | Durchschlagfestigkeit | Komponenten, mit induktiven Bauteilen |
| E-21 | Rückspeisungen | Komponenten, die elektrisch mit Kl. 15 oder anderen Klemmen mit Weckfunktion verbunden sind |
| E-22 | Überströme | Komponenten, die einen Ausgang haben |
| E-23 | Ausgleichsströme mehrerer Versorgungsspannungen | Komponenten, die mit unabhängigen Kl. 30 versorgt sind |
Mechanische Prüfungen
Im Bereich der mechanischen Prüfungen im Rahmen der LV 124 werden die Auswirkungen von mechanischen Einflüssen auf elektrische und elektronische PKW-Komponenten getestet. Beispielsweise wird eine Bewertung der Auswirkungen von Vibrationen, Stößen und anderen mechanischen Beanspruchungen auf Komponenten ermöglicht, indem Tests mit derartigen Belastungen durchgeführt werden. Die Auswirkungen eines Aufpralls nach freiem Fall werden z.B. im Test M-01 geprüft. Die LV 124-Prüfung M-02 simuliert hingegen die Auswirkung von Steinschlag (“stone impact”), Prüfung M-03 simuliert die Staubbelastung von Bauteilen während des realen Fahrzeugbetriebs, um nur einige wenige der Prüfungen beispielhaft zu nennen. Im Einzelnen umfassen die mechanischen Prüfungen folgenden Tests:
| Test-Nr. | Test Titel | Anwendbarkeit auf Komponenten | Anzuwendende Norm |
|---|---|---|---|
| M-01 | Freier Fall | alle Komponenten. Bei Komponenten, die offensichtlich bei der Prüfung beschädigt werden (z. B. bei Glaskörpern, hochsensiblen Messgebern), kann die Prüfung in Abstimmung mit dem Auftraggeber entfallen. Dies ist zu dokumentieren | - |
| M-02 | Steinschlagprüfung | Komponenten, die in Bereichen verbaut sind, die von Steinschlag betroffen sein können. | IEC 20567-1 |
| M-03 | Staubprüfung | alle Komponenten | IEC 20653 |
| M-04 | Vibrationsprüfung | alle Komponenten | ISO 16750-3, IEC 60068-2-6 (sinusförmige Schwingung), IEC 60068-2-64 (Breitbandschwingung) |
| M-05 | Mechanischer Schock | alle Komponenten | IEC 60068-2-27 |
| M-06 | Mechanisches Dauerschocken | Komponenten, die in oder an Türen und Klappen montiert sind | IEC 60068-2-29 |
| M-07 | Druckpulsationstest im Kühlmittelkreislauf | Gilt nur für Bauteile, die an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind. | - |
| M-08 | Schutz gegen Fremdkörper - IP0x bis IP4x, A, B, C, D | alle Komponenten | IEC 20653 |
| M-09 | Dichtheitsprüfung | Wird nur bei Bauteilen angewendet, die undicht werden können. | - |
Klimatische Prüfungen
Mit den klimatischen Prüfungen der LV 124 Norm werden beispielsweise die Auswirkungen von thermischen Belastungen, von Belastungen durch sehr hohe und/oder sehr niedrige Temperaturen, durch Thermoschocks, Feuchtigkeit oder die Beaufschlagung mit salzigen Medien getestet.
Die Prüfung der thermischen Belastung des Bauteils dient dabei z.B. der Simulation der Bedingungen während der Lagerung und des Transports von Bauteilen. Salzsprühnebeltests simulieren beispielsweise Umweltbedingungen im Winter oder in Seenähe, um nur Beispiele zu nennen. Im Einzelnen umfassen die klimatischen Prüfungen folgenden Tests:
| Test-Nr. | Test Titel | Anwendbarkeit auf Komponenten | Anzuwendende Norm |
|---|---|---|---|
| K-01 | Hoch-/Tieftemperaturlagerung | alle Komponenten | IEC 60068-2-1, IEC 60068-2-2 |
| K-02 | Stufentemperaturtest | alle Komponenten | IEC 16750-4 |
| K-03 | Tieftemperaturbetrieb | alle Komponenten | IEC 60068-2-1 |
| K-04 | Nachlackiertemperatur | Komponenten, die im Außenbereich montiert sind und an denen bei einer Nachlackierung erhöhte Temperaturen auftreten können. | - |
| K-05 | Temperaturschock (Komponente) | alle Komponenten | IEC 60068-2-14 |
| K-06 | Salzsprühnebelprüfung mit Betrieb, Außenraum | Komponenten, die im Außenbereich, Unterboden oder Motorraum montiert sind | IEC 60068-2-11, IEC 60068-2-52, IEC 9227 |
| K-07 | Salzsprühnebelprüfung mit Betrieb, Innenraum | Komponenten, die in exponierten Stellen im Innenraum montiert sind (z. B. Seitentaschen im Kofferraum, Türnassraum, Reserveradmulde) | IEC 60068-2-11, IEC 60068-2-52, IEC 9227 |
| K-08 | Feuchte-Wärme, zyklisch | alle Komponenten | IEC 60068-2-30 |
| K-09 | Feuchte-Wärme, zyklisch (mit Frost) | alle Komponenten | IEC 60068-2-38 |
| K-10 | Schutz gegen Fremdkörper - IP0x bis IP4x, A, B, C, D | alle Komponenten | IEC 20653 |
| K-11 | Hochdruck-/Dampfstrahlreinigung | Komponenten, die direkt einer Hochdruck-/ Dampfstrahlreinigung oder Unterbodenwäsche ausgesetzt sein können | IEC 20653 |
| K-12 | Temperaturschock mit Schwallwasser | im Außenbereich oder Motorraum verbaute Komponenten, bei denen mit einem Wasserschwall gerechnet werden muss (z. B. beim Durchfahren von Pfützen) | IEC 12103-1 |
| K-13 | Temperaturschock Tauchen | unterhalb der Wattiefe verbaute Komponenten, bei denen mit zeitweiligem Eintauchen in (Salz-) Wasser gerechnet werden muss (z. B. beim Durchfahren von Gewässern) (IPX7). | IEC 20653 |
| K-14 | Feuchte Wärme konstant | alle Komponenten | IEC 60068-2-78, IEC 60068-2-67 |
| K-15 | Betauungs- und Klimaprüfung | Die Notwendigkeit der Prüfung ist komponenten-spezifisch zu bewerten. Falls erforderlich ist die Prüfung im Lastenheft anzuziehen | IEC 60068-2-78, IEC 60068-2-38 |
| K-16 | Temperaturschock (ohne Gehäuse) | Baugruppen aller Komponenten | IEC 60068-2-14 |
| K-17 | Sonnenbestrahlung | Komponenten, die in Einbaulage direkter Sonnenbestrahlung ausgesetzt sind | IEC 75220, IEC 60068-2-5 |
| K-18 | Schadgasprüfung | Komponenten mit offenen Steck- und Schaltkontakten | IEC 60068-2-60 Method 4 |
| K-19 | Klimatest für Bauteile mit wasserdichtem Gehäuse | Nur für Komponenten mit wasserdichtem Gehäuse | - |
Lebensdauerprüfungen
Die Lebensdauerprüfungen im Rahmen der Norm LV 124 umfassen mechanische, hydraulische sowie thermische Belastungen. Die Prüfung L-02 ist beispielsweise ein Hochtemperatur-Dauerlauf, die Prüfung L-03 hingegen ist eine Dauerlaufprüfung mit Temperaturwechseln. Ziel dieser Prüfungen ist eine zeitlich beschleunigte Simulation der auftretenden thermischen Belastungen und daraus resultierenden mechanischen Beanspruchungen und deren Auswirkungen auf Bauteile, z.B. in Form von Rissbildungen. Im Einzelnen umfassen die klimatischen Prüfungen die folgenden Tests:
| Test-Nr. | Test Titel | Anwendbarkeit auf Komponenten | Anzuwendende Norm |
|---|---|---|---|
| L-01 | Lebensdauertest mechanisch/hydraulischer Dauerlauf | Komponenten mit mechanischen/hydraulischen Betätigungs-/Funktionszyklen wie z. B. Bremsbetätigungen, Sitzverstellzyklen, Schalter-/Tasterbetätigungen | - |
| L-02 | Lebensdauertest Hochtemperaturdauerlauf | alle Komponenten | IEC 60068-2-2 |
| L-03 | Lebensdauertest Temperaturwechseldauerlauf | alle Komponenten | - |
Chemische Prüfungen
Die Norm LV 124 enthält neben den bereits genannten Tests auch eine Reihe von chemischen Prüfungen. Ziel dieser chemischen Tests ist die Überprüfung der Beständigkeit von Bauteilen und Baugruppen gegenüber den unterschiedlichsten Chemikalien wie beispielsweise Kraftstoffe, Öle und Reinigungsmittel, Enteiser etc. Die Prüfungen werden auf Grundlage der Norm ISO 16750 durchgeführt. Die Chemikalien müssen dabei mit einer geeigneten Methode appliziert werden.
Die unten stehende Tabelle nennt die zu verwendenden Chemikalien im Detail.
| Nr. | Chemikalie | Temperatur des Prüflings | Wirkdauer | Beschreibung/Verweis |
|---|---|---|---|---|
| 01 | Diesel | T_max | 22h | EN 590 |
| 02 | "Bio" Diesel | T_max | 22h | EN 14214 |
| 03 | Benzin, bleifrei | T_RT | 10min | EN 228 |
| 04 | Kerosin | T_RT | 10min | ASTM 1655 |
| 05 | Methanol | T_RT | 10min | CAS 67-56-1 |
| 06 | Motoröl | T | 22h | Multigrade oil SAE 0W-40, API SL/CF |
| 07 | Differential Öl | T_max | 22h | Hypoid gear oil SAE 75W-140, API GL-5 |
| 08 | Getriebeöl | T_max | 22h | ATF Dexron III |
| 09 | Hydraulikflüssigkeit | T_max | 22h | DIN 51524-3 (HVLP ISO VG 46) |
| 10 | Fett | T_max | 22h | DIN 51502 (KP2K-30) |
| 11 | Silikon Öl | T_max | 22h | CAS 63148-58-3 (AP 100) |
| 12 | Batteriesäure | T_RT | 22h | 37% H2SO4 |
| 13 | Bremsflüssigkeit | T_max | 22h | ISO 4926 |
| 14 | Frostschutzmittel | T_max | 22h | Ethylenglycol (C2H6O2) – Wasser (Mischverhältnis 1:1) |
| 15 | Harnstoff | T_max | 22h | ISO 22241-1 |
| 16 | Hohlraumschutz | T_RT | 22h | z. B. Unterbodenschutz, Fa. Teroson |
| 17 | Konservierungsmittel | T | 22h | z. B. W550 (Fa. Pfinder) |
| 18 | Entkonservierungsmittel | T_max | 22h | z. B. Friapol 750 (Fa. Pfinder) |
| 19 | Windschutzscheibenreiniger | T_RT | 2h | E5 % Anionische Tenside, destilliertes Wasser |
| 20 | Automotive Waschchemikalien | T_RT | 2h | CAS 25155-30-0, CAS 9004-82-4 |
| 21 | Innenreiniger / Cockpit-Spray | T_RT | 2h | z. B. Cockpit-spray (Fa. Motip) |
| 22 | Glasreiniger | T_RT | 2h | CAS 111-76-2 |
| 23 | Felgenreiniger | T_RT | 2h | z. B. Xtreme (Sonax) |
| 24 | Kaltreiniger | T_RT | 22h | z. B. P3-Solvclean AK (Fa. Henkel) |
| 25 | Azeton | T_RT | 10min | CAS 67-64-1 |
| 26 | Waschbenzin | T_RT | 10min | DIN 51 635 |
| 27 | Ammoniakhaltiger Reiniger | T_RT | 22h | z. B. Ajax (Fa. Henkel) |
| 28 | Spiritus | T_RT | 10min | CAS 64-17-5 (Ethanol) |
| 29 | Kontaktspray | T_max | 22h | z. B. WD 40 |
| 30 | Schweiß | T_RT | 22h | DIN 53 160 |
| 31 | Kosmetische Produkte z. B. Creme | T_RT | 22h | z. B. Nivea, Kenzo |
| 32 | Koffein- und zuckerhaltiges Erfrischungsgetränk | T_RT | 22h | Cola |
| 33 | Enteiser (Luftfahrt) | T_RT | 2h | SAE AMS 1435A |
| 34 | E85 Kraftstoff | T_RT | 10min | DIN 51625 |
OEM Prüfanforderungen und Lastenhefte
Die Norm LV 124 beschreibt detailliert sinnvolle und notwendige Prüfungen, die ihrerseits von Automotive-OEMs in die Lastenhefte für elektronische und elektrische Komponenten übernommen wurden. Hier einige Beispiele von relevanten OEM-Normen, die sich auf die in der Norm LV 124 definierten Anforderungen und Tests beziehen:
- Volkswagen VW 80000
- BMW GS 95024-2-1
- BMW GS 95024‑3‑1
- Mercedes-Benz MBN LV 124
- Tesla TS-0002476
- Ford CETP: 00.00-E-412
- Stellantis (FCA) CS.00056
- General Motors GMW3172
- MAN M 3256-1
- Scania TB1900
Internationale Alternativen zur LV 124
Wie zuvor erwähnt, wird die LV 124 vor allem in der deutschen Automobilindustrie als Standard verwendet. Außerhalb Deutschlands sind einige andere Normen in Gebrauch, um die Zuverlässigkeit von elektrischen und elektronischen Automobil-Komponenten zu prüfen. Dies sind beispielsweise:
- USA: SAE J1455 und AEC-Q100/AEC-Q200 verwendet
- Japan: JASO D001-94 wichtig
- Weltweit: ISO 16750
- China: QC/T 413, GB/T 28046 (die chinesische Ausgabe der ISO 16750)
Fazit
Die Norm LV 124 ist eine wesentliche Richtlinie für die Automobilindustrie, die spezifische Prüfanforderungen für elektronische Bauteile definiert. Ihr Anwendungsbereich umfasst viele elektrische und elektronische Bauteile in Fahrzeugen und stellt sicher, dass die hohen Anforderungen an diese Bauteile in Bezug auf Zuverlässigkeit und Langlebigkeit erfüllt werden. Der Inhalt der Norm deckt eine Vielzahl von Prüfbereichen ab, darunter Umwelttests, mechanische Tests und elektrische Prüfungen. Diese Tests sind entscheidend, um die Funktionsfähigkeit und Sicherheit von Bauteilen unter realen Betriebsbedingungen sicherzustellen.
Die darauf aufbauenden Prüfanforderungen und Lastenhefte der Automotive-OEMs spielen eine zentrale Rolle bei der Umsetzung der LV 124, da sie spezifische Vorgaben der Fahrzeughersteller enthalten, die zum Teil über die Standardanforderungen hinausgehen. Diese Herstelleranforderungen sind oft der Schlüssel zur erfolgreichen Implementierung der Norm in Entwicklungs- und Produktionsprozesse.
Internationale Alternativen zur LV 124 bieten ähnliche Prüfanforderungen, weisen jedoch Unterschiede in Bezug auf regionale Spezifikationen und Anwendungsfälle auf. Trotz dieser Alternativen bleibt die LV 124 aufgrund ihrer umfassenden und spezifischen Anforderungen ein unverzichtbarer Standard in der europäischen Automobilindustrie.