電動汽車充電槍插針燒損 | 提高新能源安全性和可靠性

新能源汽車作為綠色出行的代表，其普及和推廣離不開完善的充電設(shè)施。相比傳統(tǒng)汽車，新能源汽車需要承載更高的電流負荷，其安全性和可靠性成為了重要關(guān)注點。

本文將針對電動汽車充電槍上使用的插針進行了失效分析，對比觀察接觸電阻、異物成分、金相結(jié)構(gòu)等方面，通過深入分析，找出燒損原因。

背景

某產(chǎn)品在電動汽車上充電槍上使用，布置在室外等公共場所使用，運行過程中出現(xiàn)燒損，失效分析組為NG插針，編號為NG1~NG4；對比分析組為OK插針，均未使用，其中鎳鍍層樣件編號為OK1~OK10，銀鍍層樣件編號為Ag1~Ag6。

測試分析

1 外觀檢查

圖1為外觀圖，觀察可知，NG插針的銅線均無金屬光澤。NG1NG2可見漆皮燒毀、碳化發(fā)黑、金屬斷裂等現(xiàn)象，銅線表面可見綠色異物生成。NG4可見漆皮發(fā)黑，彎折后漆層易斷脫落等現(xiàn)象。OK插針的銅線均可見金屬光澤，銅線存在斷裂、壓傷等現(xiàn)象，部分銅線表面可見異物黏附，且呈淺綠色。

圖1 插針典型外觀圖

2 接觸電阻

根據(jù)GB/T 5095.2-1997部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對插件進行接觸電阻測定。對插件加載10A電流，結(jié)果見表1。由表可知，OK插針接觸電均低于NG插針。其中NG3/NG4的接觸電阻增加明顯，遠高于NG1/NG2。

表1 壓接端子接觸電阻測量結(jié)果

3 異物分析

圖2為銅線表面異物微觀圖與能譜圖，由圖可知，NG1與NG2銅線表面可見異物以及龜裂紋，屬于典型的腐蝕形貌，且發(fā)生局部均勻腐蝕。能譜分析可知，腐蝕產(chǎn)物中含有O/Cl/Ca/Mg等元素，其中腐蝕物中Cl元素含量高達14.6%。其中腐蝕處剝落處裸露銅線基材，可見銅線表面因腐蝕產(chǎn)生的凹坑。

圖中OK1銅線表面存在少量黏附物，能譜分析可知，其含有少量Cl元素。

圖2 銅線表面異物微觀圖與能譜圖

對腐蝕產(chǎn)物進行紅外分析，由圖3可知，腐蝕物圖譜與堿式氯化銅Cu2(OH)3Cl的特征峰高度匹配，且堿式氯化銅一般為綠色，與實際顏色一致。

圖3 腐蝕物FT-IR圖

4 表面分析

發(fā)現(xiàn)NG1靠近端口的銅線集束位置可見大量碎屑，碎屑為銅線表面剝落，基本呈氧化色等，從NG1剖切后微觀與能譜典型圖，碎屑（碎屑1、碎屑2）以Cu元素為主，且含有O、Cl元素。少量顆粒碎屑（碎屑3）為綠色，與前端腐蝕物成分類似。

銅線束中間觀察出顏色無光澤，微觀見表面大量腐蝕形貌以及腐蝕剝落形貌。能譜分析可知，腐蝕物以O(shè)元素的氧化腐蝕為主，并含有少量Cl元素。

在銅線與壓接端子過渡接觸位置可見一明顯凹坑，凹坑內(nèi)形貌為結(jié)晶顆粒物，能譜分析可知，結(jié)晶顆粒中Zn含量較高，表明端子鍍層已被破壞，基材表面裸露。

圖4 NG1剖切后微觀與能譜典型圖

OK1銅線集束位置可見表面顏色光亮，線束微觀未見明顯腐蝕形貌以及腐蝕剝落形貌，表面較干凈。從圖5能譜分析可知，線束表面O元素含量不高，氧化腐蝕程度低，未見明顯Cl元素，表明在線束與鍍鎳層緊密接觸位置較干凈，線束間的鎳層中異物主要為有機物。

圖5 OK1剖切后微觀與能譜圖

5 金相分析

圖6為NG2帶線束的壓接端子顯微與能譜圖。由圖可知，在壓接邊角可見銅發(fā)黑，發(fā)生腐蝕。截面可見大量與端子接觸的銅線、內(nèi)部銅線的表面明顯一層狀發(fā)黑腐蝕物，而端子鍍鎳層未見明顯異常。能譜分析可知發(fā)黑腐蝕物與基材銅相比，O元素含量明顯增加，腐蝕物中含有少量Cl元素。

圖6 NG2壓接端子顯微與能譜圖

6 溫濕模擬

將OK5以及Ag3部分放入溫度85℃，濕度85%HR的箱體中放置50h試驗后外觀圖。由圖可知，試驗后銅線表面金屬光澤暗淡，表面存在氧化現(xiàn)象。

由表4可知，溫濕試驗后的端子的接觸電阻均升高。其中Ag4增加顯著，接觸電阻值與上述試驗后的OK4相比較接近。而在相同試驗環(huán)境下，OK5/6接觸電阻增加極為明顯。

表2 溫濕試驗后接觸電阻測量結(jié)果

圖7為OK5/Ag3試驗后線束表面微觀與能譜圖。溫濕試驗后銅線表面局部可見腐蝕層或腐蝕層剝落，Ag端子外線束銅線表面大部分較干凈，僅局部腐蝕或腐蝕剝落，其銅線表面的腐蝕面積、腐蝕物等腐蝕程度要明顯弱于OK5。在OK5表面能譜檢測出少量Cl元素。

可見試驗后端子的接觸電阻均升高，接觸電阻的升高主要與銅線的高溫高濕表面氧化、氯化等腐蝕有關(guān)。

圖7 OK5/Ag3試驗后線束表面微觀與能譜圖

結(jié)論與建議

結(jié)論：

（1）產(chǎn)品燒損與端子銅線束被腐蝕，導(dǎo)致端子壓接接觸電阻增大有關(guān)。

（2）端子線束表面接觸含有Cl離子的污染，導(dǎo)致端子銅線束發(fā)生腐蝕是表面接觸電阻增大的直接原因。

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