CN117394064B - 一种储能设备及其信号连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能设备的信号连接结构，包括两个信号连接单元，每个所述信号连接单元分别包括电路板和电连接在所述电路板上的至少一个连接器，两个所述信号连接单元中的所述连接器相互之间可对应地插拔连接，其中，至少一个所述信号连接单元中的所述连接器在与所述电路板的端面平行的平面上可移动。本发明还公开了一种储能设备，包括电池包和上述的信号连接结构。本发明提出的储能设备及其信号连接结构，能够减小板对板连接器的组装应力，提升连接可靠性。

Description

一种储能设备及其信号连接结构

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种储能设备及其信号连接结构。

背景技术

板对板连接器是解决储能设备中的两块板之间互联通信的一种常见方式，有着线缆连接不可替代的优势。连接器可与PCB板进行回流焊或波峰焊接，配对组装的连接器对插，在PCB板安装时就能同时完成，减少人工额外的线缆组装；优化产品内部模块组装，节省结构空间；减少物料种类、采购成本等。

然而，板对板连接属于硬装配连接，当两个PCB板间，设计使用板对板连接器进行连接通信时，公母连接器分别焊接在两个PCB板上。

当两块PCB板间只有一个板对板连接器对插时，如果连接器焊接在理想的位置，公母座对插不会产生内应力，连接可靠；然而在实际生产制造过程中，连接器焊接位置通常存在偏差，公母座对插好后，两块PCB板的相对位置会发生变化，这种变化可以消除位置偏差而产生的组装应力，使得连接可靠。

当两块PCB板间有两个或更多板对板连接器对插时，因实际生产制造过程中连接器的位置偏差，装配后会产生较大的内应力，因为在这种情况下，多个连接器同时配对组装，就无法通过PCB板相对位置变化来抵消连接器的位置偏差；这种情况下，两块板被强力压入装配，就产生较大的内应力，公母连接器的连接可靠性降低。

因此，当两块PCB板间设计有两个或两个以上板对板连接器对插组装时，因为生产制造产生连接器的位置偏差，导致连接组装时产生装配应力，连接器越多，应力越大，拔插组装越难；而且较大的内应力可能损害连接性能，降低接触可靠性，导致不良后果。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种储能设备及其信号连接结构，能够减小板对板连接器的组装应力，提升连接可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明公开了一种储能设备的信号连接结构，包括两个信号连接单元，每个所述信号连接单元分别包括电路板和电连接在所述电路板上的至少一个连接器，两个所述信号连接单元中的所述连接器相互之间可对应地插拔连接，其中，至少一个所述信号连接单元中的所述连接器在与所述插拔连接的方向垂直的平面上可移动。

优选地，至少一个所述信号连接单元中的所述连接器包括连接端子和柔性焊脚，所述柔性焊脚的两端分别连接在所述电路板和所述连接端子上以使得所述连接端子在与所述插拔连接的方向垂直的平面上可移动，其中所述连接端子与另一所述信号连接单元中的所述连接器可插拔连接。

优选地，所述柔性焊脚采用韧性金属材料制成。

优选地，所述柔性焊脚的长度大于或等于所述连接端子的高度的一半。

优选地，所述柔性焊脚的长度为30mm~60mm。

优选地，至少一个所述信号连接单元中的所述连接器包括连接端子和电连接板组件，对应的所述电路板上开设多个第一孔洞，其中：所述连接端子的后端设有多个凸出的针脚，各个所述针脚对应穿过所述第一孔洞后与所述电连接板组件固定电连接，所述电连接板组件与所述电路板接触电连接，所述第一孔洞的截面尺寸大于所述针脚的截面尺寸。

优选地，所述电连接板组件包括电连接板和多个弹片，各个所述弹片的第一端分别与所述电连接板固定电连接，所述电路板上设有多个第一子焊盘，各个所述弹片的第二端分别对应地与各个所述第一子焊盘接触电连接。

优选地，所述电连接板上设有相互对应的多个第二子焊盘和多个第二孔洞，各个所述针脚对应穿过所述第一孔洞和所述第二孔洞后分别对应地与各个所述第二子焊盘焊接连接，各个所述弹片的第一端分别焊接连接在各个所述第二子焊盘上。

优选地，所述针脚与所述第一孔洞的内壁之间的缝隙在1mm以内。

第二方面，本发明公开了一种储能设备，包括电池包和第一方面所述的信号连接结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的储能设备及其信号连接结构，其中两个信号连接单元中的至少一个信号连接单元中的连接器在与两个信号连接单元插拔连接的方向垂直的平面上可移动，使得在两个信号连接单元插拔连接时，即使各连接器存在位置偏差，也能够通过可移动的连接器的小范围移动，使得两个信号连接单元中的各连接器的位置调整至插接的最佳位置，实现了自动矫正对齐功能；从而在保持板对板连接器在生产制造与组装中的优势的基础上，能够减小板对板连接器的组装应力，提升连接可靠性。

在进一步的方案中，通过在连接端子与电路板之间设置柔性焊脚，使得由实际生产制造过程中的位置偏差引起的公母座装配应力通过柔性焊脚形变分散，减小插拔连接处的装配应力，进一步提升连接可靠性和减小该信号连接结构的插拔力。

在进一步的方案中，在其中至少一个信号连接单元的电路板上设置孔洞，使得连接器中的电连接端子上的针脚穿过孔洞并与电连接板组件固定电连接形成一体的连接器，该一体的连接器能够在电路板的平面上滑动且同时能够保证可靠的接触电连接，从而当连接器对插位置有偏差时，连接器通过滑动让位置自动调整到对插最佳位置，进一步消除位置偏差引起的不良影响。

附图说明

图1是本发明实施例一公开的储能设备的信号连接结构的待连接状态示意图；

图2是图1中信号连接结构的连接状态示意图；

图3是图1中信号连接结构的第一信号连接单元的结构示意图；

图4是图1中信号连接结构的第二信号连接单元的自然状态下的结构示意图；

图5是图4中第二信号连接单元发生变形时的结构示意图；

图6是本发明实施例二公开的储能设备的信号连接结构的待连接状态示意图；

图7是图6中信号连接结构的第四信号连接单元的俯视图；

图8是图7中A处的放大示意图；

图9是图6中信号连接结构的第四信号连接单元的截面示意图；

图10是图9中B处的放大示意图；

图11是图7中第四信号连接单元的第四电路板的俯视图；

图12是图11中C处的放大示意图；

图13是图7中第四信号连接单元的第四连接器中电连接板组件的结构示意图；

图14是图7中第四信号连接单元的第四连接器的可移动方向的示意图；

图15是图6中信号连接结构在连接状态下第四信号连接单元自动矫正对齐的状态示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明优选实施例公开了一种信号连接结构，包括两个信号连接单元，每个信号连接单元分别包括电路板和电连接在电路板上的至少一个连接器，两个信号连接单元中的连接器相互之间可对应地插拔连接，其中，至少一个信号连接单元中的连接器在与插拔连接的方向垂直的平面上可移动。

其中，在与插拔连接的方向垂直的平面上可移动地连接在电路板上的连接器采用以下两种结构中的任意一种或两种（例如，可以一个或两个信号连接单元中的连接器采用下述任意一种结构，还可以其中一个信号连接单元中的连接器采用结构a，另一信号连接单元中的连接器采用结构b）来实现：

a、连接器包括连接端子和柔性焊脚，柔性焊脚的两端分别连接在电路板和连接端子上以使得连接端子在与插拔连接的方向垂直的平面上可移动，其中连接端子与另一信号连接单元中的连接器可插拔连接。

进一步地，柔性焊脚采用韧性金属材料制成；柔性焊脚的长度大于或等于连接端子的高度的一半，例如为30mm~60mm。

b、连接器包括连接端子和电连接板组件，对应的电路板上设有多个第一孔洞，其中：连接端子的后端设有多个凸出的针脚，各个针脚对应穿过第一孔洞后与电连接板组件固定电连接，电连接板组件与电路板接触电连接，第一孔洞的截面尺寸大于针脚的截面尺寸。

进一步地，电连接板组件包括电连接板和多个弹片，各个弹片的第一端分别与电连接板固定电连接，电路板上设有多个第一子焊盘，各个弹片的第二端分别对应地与各个第一子焊盘接触电连接。电连接板上设有相互对应的多个第二子焊盘和多个第二孔洞，各个针脚对应穿过第一孔洞和第二孔洞后分别对应地与各个第二子焊盘焊接连接，各个弹片的第一端分别焊接连接在各个第二子焊盘上。针脚与第一孔洞的内壁之间的缝隙在1mm以内。

本发明另一优选实施例公开了一种储能设备，包括电池包和上述优选实施例的信号连接结构。

下述以具体实施例对本发明优选实施例公开的信号连接结构及储能设备作进一步的详细说明。

实施例一

如图1至图5，本发明实施例一公开了一种储能设备的信号连接结构，包括第一信号连接单元10和第二信号连接单元20，其中的第一信号连接单元10包括第一电路板11（例如PCB板）和六个第一连接器12，六个第一连接器12的底部贴着第一电路板11焊接连接，其中的六个第一连接器12采用常规的第一连接端子121；第二信号连接单元20包括第二电路板21（例如PCB板）和六个第二连接器22，六个第二连接器22在与第二电路板21的端面平行的平面上可移动地电连接在第二电路板21上，其中第二电路板21的端面是指第二电路板21最大的平面，该端面与第一连接器12和第二连接器22的插拔连接的方向相垂直。

第二连接器22包括第二连接端子221和柔性焊脚222，柔性焊脚222的两端分别连接在第二电路板21和第二连接端子221上，以使得第二连接端子221在与第二电路板21的端面平行的平面上可移动，其中第二连接端子221与第一连接端子121可插拔连接。柔性焊脚222采用韧性金属材料制成（例如铜），长度大于等于第二连接端子221的高度的一半，例如在30mm~60mm之间。

在本实施例中，第一信号连接单元10采用常规的连接器，即常规的第一连接端子121的底部贴着第一连接板12焊接连接，如图3所示，被焊接好的第一连接端子121不能产生形变。而在第二信号连接单元20中，将焊脚加长，即形成柔性焊脚222，加长的柔性焊脚222如金属丝一般，具有适当的变形能力，当与配对的第一信号连接单元20插接时，变成“软”性连接，具有浮动能力；本实施例中具有加长的柔性焊脚222的一端与第二连接端子221一体连接，另一端焊接连接在第二电路板21上。将柔性焊脚222焊接连接在第二电路板21上之后的自然状态如图4所示，当发生形变时，如图5所示。

当需要将第一信号连接单元10与第二信号连接单元20进行连接以实现信号连接时，将第一连接端子121与第二连接端子221相互插接。其中第一连接端子121贴在第一电路板21上，与第二连接端子221对插时，第一连接端子121不动，由于第二连接端子221与第二电路板21之间连接有柔性焊脚222，加长的柔性焊脚222可以产生形变，由实际生产制造过程中的位置偏差引起的公母座装配应力因柔性焊脚222形变分散至各加长的柔性焊脚222，如图2所示，减小了公母座连接处的装配应力，提升连接可靠性和减小该信号连接结构的插拔力。当柔性焊脚222的长度越大时，形变能力越强，该信号连接结构的公母座对插后应力越小。

在一些具体实施例中，第一连接端子121为公连接端子，第二连接端子221为母连接端子，在另一些具体实施例中，第一连接端子121为母连接端子，第二连接端子221为公连接端子。

本实施例中公开的信号连接结构可大幅度减少多个连接端子的装配内应力，实现原理为：将连接公或母连接端子的焊脚加长，使加长的连接器的柔性焊脚在装配时产生弹形变，从而减少了连接器对插处的装配应力。

在另一些实施例中，第一连接器12和第二连接器22的数量可以根据需要调节；在其他的一些实施例中，第一信号连接单元10也可以同时采用与第二信号连接单元20同样的结构，此时，公母连接端子都具有一定的形变能力，能够进一步使得信号连接结构的公母座对插后应力变小。

实施例二

本发明实施例二公开了一种储能设备，该储能设备包括电池包和实施例一中的信号连接结构。

实施例三

如图6，本发明实施例三公开了一种储能设备的信号连接结构，包括第三信号连接单元30和第四信号连接单元40，其中的第三信号连接单元30包括第三电路板31（例如PCB板）和六个第三连接器32，六个第三连接器32的底部贴着第三电路板31焊接连接，其中的六个第三连接器32采用常规的第三连接端子321；第四信号连接单元40包括第四电路板41（例如PCB板）和六个第四连接器42，六个第四连接器42在与第四电路板41的端面上可移动地电连接在第四电路板41上，其中第四电路板41的端面是指第四电路板41最大的平面，该端面与第三连接器32和第四连接器42的插拔连接的方向相垂直。

结合图7至图12，第四电路板41上开设多个第一孔洞411，第四连接器42包括第四连接端子421和电连接板组件422，第四连接端子421的后端设有多个凸出的针脚4211，各个针脚4211一一对应穿过各个第一孔洞411后与电连接板组件422固定电连接，电连接板组件422与第四电路板41接触电连接，第一孔洞411的截面尺寸大于针脚4211的截面尺寸，使得针脚4211能够在第一孔洞411的范围内移动。其中，针脚4211与第一孔洞411的内壁之间的缝隙在1mm以内。

结合图13，电连接板组件422包括电连接板4221和多个弹片4222，各个弹片4222的第一端分别与电连接板4221固定电连接，第四电路板41上设有多个第一子焊盘412，各个弹片4222的第二端分别一一对应地与各个第一子焊盘412接触电连接。具体地，电连接板4221上设有相互对应的多个第二子焊盘42211和多个第二孔洞42212，其中各个第二孔洞42212是在第二子焊盘42211的范围内开设的，第二孔洞42212的尺寸与针脚4211的尺寸相匹配，例如间隙配合；各个针脚4211对应穿过第一孔洞411和第二孔洞42212后分别一一对应地与各个第二子焊盘42211焊接连接，各个弹片4222的第一端分别对应地焊接连接在各个第二子焊盘42211上。

本实施例中，通过设计多块与多个第四连接端子421对应的电连接板4221（小PCB板），电连接板4221上设置有与第四连接端子421对应数量的第二子焊盘42211，并设计相应数量的合适的弹片4222，并将弹片4222焊接在电连接板4221的第二子焊盘42211上，构成电连接板组件422。

电连接板组件422承载在第四电路板41上，在第四电路板41上设计多个第一孔洞411，第一孔洞411的尺寸比第四连接端子421的针脚4211要大，以满足电连接板组件422和第四连接端子421构成的第四连接器42整体滑动，滑动范围能覆盖两个信号连接单元的焊接偏差所引起的装配位置偏移；进一步地，在第四电路板41上设置于弹片4222接触的第一子焊盘412，当电连接组件422和第四连接端子421整体滑动时，第一子焊盘412的大小尺寸能够保证弹片4222与对应的第一子焊盘412可靠接触。

第四连接端子421的针脚4211穿过第四电路板41的第一孔洞411和第二孔洞42212后，第四连接端子421通过针脚4211与电连接板4221的第二子焊盘42211焊接连接，以使得第四连接端子421与电连接组件422成为一体（即第四连接器42），其中第四电路板41上的第一孔洞411的尺寸大于针脚4211的尺寸，从而可以实现第四连接器42在第四电路板41上滑动，达到浮动功能。当第四连接器42在平面任意方向滑动时，弹片4222始终与第一子焊盘412可靠接触，实现第四连接器42与第四电路板41的导通，导通通路为：第四连接端子421的针脚4211——电连接板4221的第二子焊盘42211——弹片4222——第四电路板41的第一子焊盘412。

其中第四电路板41上的六个第四连接器42均可在各自的范围内不受限制地滑动，如图14中的箭头所示。

在将第三信号连接单元30中的六个第三连接器32和第四信号连接单元40中的六个第四连接器42进行组装对插时，第三电路板31上的第三连接器32不能移动，即便第三电路板31上的第三连接器31的位置有偏差，通过本发明的结构，第四电路板41上的各个第四连接器42通过滑动，能够跟随配对在第三电路板31上的第三连接器31，自动矫正对齐与配对连接器连接，达到最佳连接状态。从图15中，可以看出，每个第四连接器42中的第四连接端子421在与配对的每个第三连接器32中的第三连接端子321对插后，电连接板组件422的位置已发生无规则的位置变化，实现自动矫正对齐功能。

在一些具体实施例中，第三连接端子321为公连接端子，第四连接端子421为母连接端子，在另一些具体实施例中，第三连接端子321为母连接端子，第四连接端子421为公连接端子。

本实施例中公开的信号连接结构，将公母连接器中的一个设置为可在相应的电路板的板面上的预定范围内任意滑动，当连接器对插位置有偏差时，第四连接器42通过滑动，位置自动调整到对插最佳位置，从而消除了位置偏差引起的不良影响。

在另一些实施例中，第三连接器32和第四连接器42的数量可以根据需要调节；在其他的一些实施例中，第三信号连接单元30也可以同时采用与第四信号连接单元40同样的结构，此时，公母连接端子都具有一定的形变能力，能够进一步使得信号连接结构的公母座对插后应力变小。

在一些其他的实施例中，还可以一个信号连接单元采用第二信号连接单元20的结构，另一个信号连接单元采用第四信号连接单元40的结构。

实施例四

本发明实施例四公开了一种储能设备，该储能设备包括电池包和实施例三中的信号连接结构。

本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不是由其他人描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (5)

1.一种储能设备的信号连接结构，其特征在于，包括两个信号连接单元，每个所述信号连接单元分别包括电路板和电连接在所述电路板上的至少一个连接器，两个所述信号连接单元中的所述连接器相互之间可对应地插拔连接，其中，两个所述信号连接单元中的所述连接器在与所述插拔连接的方向垂直的平面上可移动；

两个所述信号连接单元中的一个所述信号连接单元中的所述连接器包括第一连接端子和电连接板组件，一个所述信号连接单元中的所述电路板上开设多个第一孔洞，其中：所述第一连接端子的后端设有多个凸出的针脚，各个所述针脚对应穿过所述第一孔洞后与所述电连接板组件固定电连接，所述电连接板组件与对应的所述电路板接触电连接，所述第一孔洞的截面尺寸大于所述针脚的截面尺寸；所述电连接板组件包括电连接板和多个弹片，各个所述弹片的第一端分别与所述电连接板固定电连接，一个所述信号连接单元中的所述电路板上设有多个第一子焊盘，各个所述弹片的第二端分别对应地与各个所述第一子焊盘接触电连接；所述电连接板上设有相互对应的多个第二子焊盘和多个第二孔洞，各个所述针脚对应穿过所述第一孔洞和所述第二孔洞后分别对应地与各个所述第二子焊盘焊接连接，各个所述弹片的第一端分别焊接连接在各个所述第二子焊盘上；

另一个所述信号连接单元中的所述连接器包括第二连接端子和柔性焊脚，所述柔性焊脚的两端分别连接在另一个所述信号连接单元中的所述电路板和所述第二连接端子上以使得所述第二连接端子在与所述插拔连接的方向垂直的平面上可移动；所述柔性焊脚的长度大于或等于所述第二连接端子的高度的一半。

2.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述柔性焊脚采用韧性金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述柔性焊脚的长度为30mm-60mm。

4.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述针脚与所述第一孔洞的内壁之间的缝隙在1mm以内。

5.一种储能设备，其特征在于，包括电池包和权利要求1至4任一项所述的信号连接结构。