电动汽车充电枪插针烧损 | 提高新能源安全性和可靠性

电动汽车充电枪插针烧损 | 提高新能源安全性和可靠性

新能源汽车作为绿色出行的代表，其普及和推广离不开完善的充电设施。相比传统汽车，新能源汽车需要承载更高的电流负荷，其安全性和可靠性成为了重要关注点。

本文将针对电动汽车充电枪上使用的插针进行了失效分析，对比观察接触电阻、异物成分、金相结构等方面，通过深入分析，找出烧损原因。

背景

某产品在电动汽车上充电枪上使用，布置在室外等公共场所使用，运行过程中出现烧损，失效分析组为NG插针，编号为NG1~NG4；对比分析组为OK插针，均未使用，其中镍镀层样件编号为OK1~OK10，银镀层样件编号为Ag1~Ag6。

测试分析

1 外观检查

图1为外观图，观察可知，NG插针的铜线均无金属光泽。NG1NG2可见漆皮烧毁、碳化发黑、金属断裂等现象，铜线表面可见绿色异物生成。NG4可见漆皮发黑，弯折后漆层易断脱落等现象。OK插针的铜线均可见金属光泽，铜线存在断裂、压伤等现象，部分铜线表面可见异物黏附，且呈浅绿色。

图1 插针典型外观图

2 接触电阻

根据GB/T 5095.2-1997部分标准规定，对插件进行接触电阻测定。对插件加载10A电流，结果见表1。由表可知，OK插针接触电均低于NG插针。其中NG3/NG4的接触电阻增加明显，远高于NG1/NG2。

表1 压接端子接触电阻测量结果

3 异物分析

图2为铜线表面异物微观图与能谱图，由图可知，NG1与NG2铜线表面可见异物以及龟裂纹，属于典型的腐蚀形貌，且发生局部均匀腐蚀。能谱分析可知，腐蚀产物中含有O/Cl/Ca/Mg等元素，其中腐蚀物中Cl元素含量高达14.6%。其中腐蚀处剥落处裸露铜线基材，可见铜线表面因腐蚀产生的凹坑。

图中OK1铜线表面存在少量黏附物，能谱分析可知，其含有少量Cl元素。

图2 铜线表面异物微观图与能谱图

对腐蚀产物进行红外分析，由图3可知，腐蚀物图谱与碱式氯化铜Cu2(OH)3Cl的特征峰高度匹配，且碱式氯化铜一般为绿色，与实际颜色一致。

图3 腐蚀物FT-IR图

4 表面分析

发现NG1靠近端口的铜线集束位置可见大量碎屑，碎屑为铜线表面剥落，基本呈氧化色等，从NG1剖切后微观与能谱典型图，碎屑（碎屑1、碎屑2）以Cu元素为主，且含有O、Cl元素。少量颗粒碎屑（碎屑3）为绿色，与前端腐蚀物成分类似。

铜线束中间观察出颜色无光泽，微观见表面大量腐蚀形貌以及腐蚀剥落形貌。能谱分析可知，腐蚀物以O元素的氧化腐蚀为主，并含有少量Cl元素。

在铜线与压接端子过渡接触位置可见一明显凹坑，凹坑内形貌为结晶颗粒物，能谱分析可知，结晶颗粒中Zn含量较高，表明端子镀层已被破坏，基材表面裸露。

图4 NG1剖切后微观与能谱典型图

OK1铜线集束位置可见表面颜色光亮，线束微观未见明显腐蚀形貌以及腐蚀剥落形貌，表面较干净。从图5能谱分析可知，线束表面O元素含量不高，氧化腐蚀程度低，未见明显Cl元素，表明在线束与镀镍层紧密接触位置较干净，线束间的镍层中异物主要为有机物。

图5 OK1剖切后微观与能谱图

5 金相分析

图6为NG2带线束的压接端子显微与能谱图。由图可知，在压接边角可见铜发黑，发生腐蚀。截面可见大量与端子接触的铜线、内部铜线的表面明显一层状发黑腐蚀物，而端子镀镍层未见明显异常。能谱分析可知发黑腐蚀物与基材铜相比，O元素含量明显增加，腐蚀物中含有少量Cl元素。

图6 NG2压接端子显微与能谱图

6 温湿模拟

将OK5以及Ag3部分放入温度85℃，湿度85%HR的箱体中放置50h试验后外观图。由图可知，试验后铜线表面金属光泽暗淡，表面存在氧化现象。

由表4可知，温湿试验后的端子的接触电阻均升高。其中Ag4增加显著，接触电阻值与上述试验后的OK4相比较接近。而在相同试验环境下，OK5/6接触电阻增加极为明显。

表2 温湿试验后接触电阻测量结果

图7为OK5/Ag3试验后线束表面微观与能谱图。温湿试验后铜线表面局部可见腐蚀层或腐蚀层剥落，Ag端子外线束铜线表面大部分较干净，仅局部腐蚀或腐蚀剥落，其铜线表面的腐蚀面积、腐蚀物等腐蚀程度要明显弱于OK5。在OK5表面能谱检测出少量Cl元素。

可见试验后端子的接触电阻均升高，接触电阻的升高主要与铜线的高温高湿表面氧化、氯化等腐蚀有关。

图7 OK5/Ag3试验后线束表面微观与能谱图

结论与建议

结论：

（1）产品烧损与端子铜线束被腐蚀，导致端子压接接触电阻增大有关。

（2）端子线束表面接触含有Cl离子的污染，导致端子铜线束发生腐蚀是表面接触电阻增大的直接原因。

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