电连接器、电池包和电子设备的制作方法

1.本技术实施例涉及电池技术领域，特别是涉及一种电连接器、电池包和电子设备。


背景技术：

2.电池包包括电池模组和电池管理系统，其中，电池模组是由很多个单体电芯串联和/或并联所构成的，如果电池模组中单体电芯的状态发生异常，将会大大影响电池模组的正常运行。因此，在实际应用中，需要电池管理系统实时监测每个单体电芯的电压信息。
3.电池管理系统与电池包一般通过电连接器进行电气连接，电连接器中设置有多个连接端子连接至各单体电芯的电压采样点，相邻连接端子之间的间距较小且存在着电位差，当空气中的水汽进入电连接器内部时，易腐蚀连接端子，影响电连接器的使用。


技术实现要素：

4.本技术实施例旨在提供一种电连接器、电池包和电子设备，能够减缓电连接器内部连接端子的腐蚀速率，从而延长电连接器的使用寿命和提高电池包工作时的可靠性。
5.第一方面，本技术实施例提供一种电连接器，包括m排连接端子，每排连接端子均包括n列，以及多个能够采集电压信号的电压信号端子，电压信号包括该电压信号端子的电压值。在任一排连接端子中，位于第i列的电压信号端子采集到的电压值为v(i)，位于第j列的电压信号端子采集到的电压值为v(j)，其中，v(i)≤v(j)，1≤i＜j≤n，m为大于或等于2的整数，n为大于或等于3的整数。通过使各排电压信号端子的电压值沿m排连接端子的列的固定方向单调变化，每个电压信号端子两边没有与其有较大电位差的端子。
6.可选地，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中，位于第k列的任一电压信号端子采集到的电压值小于或者等于位于第k+1列的任一电压信号端子采集到的电压值，其中，1≤h≤m-1，1≤k≤n-1。该设置方式可使每个电压信号端子周边没有与其有较大电位差的端子。
7.在一实施例中，在第h排连接端子和第h+1排连接端子中，位于第k列和第k+1列的电压信号端子采集到的电压值分别为v(h，k)、v(h+1，k)、v(h，k+1)以及v(h+1，k+1)，其中v(h，k)≤v(h+1，k)≤v(h，k+1)≤v(h+1，k+1)，1≤h≤m-1，1≤k≤n-1。亦即，在相邻的两排连接端子中，相邻的两列电压信号端子根据其电压值大小形成的连线呈n型，可以降低同一排中相邻的两个电压信号端子之间的电位差。
8.可选地，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中还包括第一浮空端子，第一浮空端子位于任意两个电压信号端子之间。第一浮空端子的设置可以增加相邻的两个电压信号端子之间的距离，降低出现击穿现象或短路现象的风险。
9.在一些实施例中，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中，位于第k列和第k+1列的其中一个连接端子被配置为第一浮空端子，其余三个连接端子被配置为电压信号端子；
10.第一浮空端子与采集到的电压值最小的电压信号端子位于同一排，或者与采集到
的电压值最大的电压信号端子位于同一排。
11.在一些实施例中，第一浮空端子至少设置m个，每排连接端子至少设置一个第一浮空端子。
12.可选地，在任一排连接端子中，第一浮空端子和电压信号端子间隔设置，使得位于同一排上的邻近的两个电压信号端子之间的距离都增大了一倍。
13.在一实施例中，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中，一列浮空端子和一列电压信号端子间隔设置，位于第k列和第k+2列的电压信号端子采集到的电压值分别为v(h，k)、v(h+1，k)、v(h，k+2)以及v(h+1，k+2)，其中v(h，k)≤v(h+1，k)≤v(h，k+2)≤v(h+1，k+2)，1≤h≤m-1，1≤k≤n-2。
14.在一些实施例中，m排连接端子还包括至少一个接地信号端子，至少一个接地信号端子位于m排连接端子的第一端部，且被配置为与采集到的电压值最小的电压信号端子相邻，以降低接地信号端子与相邻的电压信号端子之间的电位差。
15.可选地，m排连接端子还包括至少一个供电端子，至少一个供电端子位于m排连接端子的第二端部，且被配置为与采集到的电压值最大的电压信号端子相邻，以降低供电端子与相邻的电压信号端子之间的电位差。
16.在一些实施例中，m排连接端子还包括多个第二浮空端子，第二浮空端子设于接地信号端子和电压信号端子之间，和/或设于电压信号端子和供电端子之间。
17.第二方面，本技术实施例提供一种电池包，电池包包括电池模组、电池管理系统以及如上的电连接器，电连接器电性连接电池模组。其中，电池模组包括多个单体电芯，每一单体电芯上设置有电压采样点，电连接器中的电压信号端子电性连接单体电芯上的电压采样点。
18.第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，电子设备包括如上的电池包。
19.本技术实施例提供的电连接器包括m排连接端子，每排连接端子均包括n列，以及多个能够采集电压信号的电压信号端子，电压信号包括该电压信号端子的电压值，在任一排连接端子中，位于第i列的电压信号端子采集到的电压值为v(i)，位于第j列的电压信号端子采集到的电压值为v(j)，有v(i)≤v(j)；本技术实施例设置电压信号端子的电压值沿m排连接端子的列的固定方向单调变化，可使每个电压信号端子两边没有与其有较大电位差的端子，能够减缓电连接器内部连接端子的腐蚀速率，从而延长电连接器的使用寿命和提高电池包工作时的可靠性；而且，在现有的电连接器的基础上，只需调整电路走线和软件定义，简单可行。
附图说明
20.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
21.图1是本技术实施例提供的电池包的示意图；
22.图2是本技术其中一实施例提供的电连接器的示意图；
23.图3a和3b是本技术另一实施例提供的电连接器的示意图；
24.图4a和4b是本技术又一实施例提供的电连接器的示意图；
25.图5是本技术又一实施例提供的电连接器的示意图；
26.图6是本技术又一实施例提供的电连接器的示意图；
27.图7是本技术又一实施例提供的电连接器的示意图；
28.图8是本技术又一实施例提供的电连接器的示意图；
29.图9是本技术实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
30.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
31.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.此外，下面所描述的本技术不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.请参阅图1，图1示出了本技术实施例提供的电池包的示意图，如图1所示，电池包1包括电池模组10、电池管理系统20以及连接电池模组10和电池管理系统20的电连接器30，电池管理系统20通过电连接器30与电池模组10上设置的信息采样点连接，用于获得信息采样点采集的关于电池模组10的状态信息。
34.本实施例中，电池管理系统20采集的关于电池模组10的状态信息包括电池模组10所包含的每一单体电芯的电压信息。具体地，可在每一单体电芯的两端各设置一电压采样点a1，其中，若多个单体电芯相串联，相邻的两个单体电芯之间可设置一个电压采样点a1，例如，当电池模组包括m个单体电芯时(m为正整数)，电池模组上可设置m+1个电压采样点a1。在其它实施例中，多个单体电芯也可以先串联再并联，则电压采样点的个数取决于多个单体电芯的具体串并联方式。
35.在一些实施例中，电池模组10的内部还设置有温度采样点、压力采样点和湿度采样点，且上述采样点均可以设置一个或者多个；则电池管理系统20采集的关于电池模组10的状态信息还包括以下数据中的一种或多种：电池模组10的温度信息、电池模组10的压力信息和电池模组10的湿度信息。
36.电连接器30中设置有多个连接端子连接至电池模组10的信息采样点(如，各单体电芯的电压采样点)，在实际应用中，各连接端子的定义没有固定的规则，具体的定义一般以电路布线为主要参考因素，目前对各连接端子的定义方式会大大加速连接端子的腐蚀速率。
37.以黄铜镀ni、sn材料的端子为例，在高温高湿环境下，电连接器内部容易形成水膜，由于水膜中杂质离子的存在，带有杂质离子的水膜与不同电压值的连接端子之间可形成电解回路，特别是当相邻的连接端子之间电压差较大时，漏电流也较大，较高电压值的连
接端子易发生氧化反应形成sn
2+
/sn
4+
，继而与水膜中的oh-离子生成白色的sn(oh)4沉淀，散布在连接端子周围，与此同时，较低电压值的连接端子附近的水膜中的h
+
得到电子生成氢气。当sn完全反应后，最高电压值的连接端子的ni镀层开始电解反应，最后基材zn、cu也发生了电解反应。当电解产物足够多时，连接端子表面将被低电导率的腐蚀产物覆盖，导致电连接器的接触电阻大大增大，影响电连接器的使用，最终影响电压信息的采集，降低电池包工作时的可靠性。
38.本技术实施例通过优化电连接器30内部连接端子的定义，能够减小相邻连接端子间的电压差，从而减小连接端子的腐蚀速率。
39.请参阅图2，图2示出了本技术其中一实施例提供的电连接器30的示意图，电连接器30包括m排连接端子，每排连接端子均包括n列，以及多个能够采集电压信号的电压信号端子，电压信号包括该电压信号端子的电压值，即，与该电压信号端子连接的电压采样点的电压值，在任一排连接端子中，位于第i列的电压信号端子采集到的电压值为v(i)，位于第j列的电压信号端子采集到的电压值为v(j)，其中，v(i)≤v(j)，1≤i＜j≤n，m为大于或等于2的整数，n为大于或等于3的整数。
40.示例性地，对于第一排连接端子，若b11、b12
……
b1n均配置为电压信号端子，且采集到的电压值分别为v(b11)、v(b12)
……
v(b1n)，则有v(b11)≤v(b12)≤
……
≤v(b1n)；对于第m排连接端子，若bm1、bm2
……
bmn均配置为电压信号端子，且采集到的电压值分别为v(bm1)、v(bm2)
……
v(bmn)，则有v(bm1)≤v(bm2)≤
……
≤v(bmn)，其中，2≤m≤m。通过设置各排电压信号端子的电压值沿m排连接端子的列的固定方向单调变化，每个电压信号端子两边没有与其有较大电位差的端子。
41.可以理解的是，在图2示出的实施方式中，电压信号端子采集到的电位值从右到左单调递减，在另一实施方式中，电压信号端子的电位值也可以从左到右单调递减。
42.具体实施时，可先获取每一单体电芯上其电压采样点的电压信息，将每一电压采样点对应的电压值进行大小排序，然后将连接端子b11作为第一个电压信号端子，根据预设规则依次将各连接端子与对应的电压采样点连接。
43.在一实施方式中，预设规则为在相邻的至少两排连接端子中，根据锯齿形走向依次将各连接端子与对应的电压采样点连接，则电压信号端子根据其电压值大小形成的连线在相邻的至少两排端子中呈锯齿状，相邻的两列电压信号端子根据其电压值大小形成的连线呈n型。
44.图3a和图3b分别示出了在相邻的两排连接端子中和在相邻的m排端子中，相邻的两列电压信号端子根据其电压值大小形成的连线呈n型的示意图，在图3a和图3b中，均有位于第k列的任一电压信号端子采集到的电压值小于或者等于位于第k+1列的任一电压信号端子采集到的电压值。
45.其中，在图3a中，若位于第k列和第k+1列的电压信号端子采集到的电压值分别为v(h，k)、v(h+1，k)、v(h，k+1)以及v(h+1，k+1)，则有v(h，k)≤v(h+1，k)≤v(h，k+1)≤v(h+1，k+1)，1≤h≤m-1，1≤k≤n-1。例如，电压信号端子b0为采集到的电压值最小的电压信号端子，电压信号端子b1为采集到的电压值第二小的电压信号端子，以此类推，有v(b0)≤v(1)≤
……
≤v(b11)，该排布方式可以降低相邻的两个电压信号端子之间的电位差。
46.在本技术的一些实施方式中，在第h排及相邻的h+1排的电压信号端子中，位于第k
列的任一电压信号采集端子b(h，k)、b(h+1，k)采集到的电压，小于位于第k+1列任一电压信号端子b(h，k+1)、b(h+1，k+1)采集到的电压。
47.在一实施方式中，预设规则为在相邻的至少两排端子中，根据回型走向依次将各连接端子与对应的电压采样点连接，则电压信号端子根据其电压值大小形成的连线在相邻的至少两排连接端子中呈方波形，相邻的两列电压信号端子根据其电压值大小形成的连线呈u型或者倒u型。
48.图4a和图4b分别示出了在相邻的两排连接端子中和在相邻的m排端子中，相邻的两列电压信号端子根据其电压值大小形成的连线呈u型或者倒u型的示意图，同样地，均有位于第k列的任一电压信号端子采集到的电压值小于或者等于位于第k+1列的任一电压信号端子采集到的电压值。
49.其中，在图4a中，若位于第k列和第k+1列的电压信号端子采集到的电压值分别为v(h，k)、v(h+1，k)、v(h，k+1)以及v(h+1，k+1)，则有v(h，k)≤v(h+1，k)≤v(h+1，k+1)≤v(h+1，k)，1≤h≤m-1，1≤k≤n-1。与图3a相比，对于相同的两列端子，位于其中一排连接端子组中的两个电压信号端子之间的电压差虽然较图3a的大，但位于另一排连接端子中的两个电压信号端子之间的电压差较图3a的小，该排布方式同样可以显著降低相邻的两个电压信号端子之间的电位差。
50.可选地，如图5所示，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中，还包括第一浮空端子nc，第一浮空端子nc可以设于任意两个电压信号端子之间。当位于第k列和第k+1列的其中一个连接端子被配置为第一浮空端子，其余三个连接端子被配置为电压信号端子时，第一浮空端子nc与采集到的电压值最小的电压信号端子位于同一排，或者与采集到的电压值最大的电压信号端子位于同一排。
51.示例性地，在相邻的第1-2列中，位于第h排、第2列的连接端子被配置为第一浮空端子，其余三个连接端子分别被配置为电压信号端子b0、b1、b2。在位于第2列的电压信号端子的电压值大于或者等于位于第1列的任一电压信号端子的电压值的情况下，必然有第一浮空端子nc与采集到的电压值最大的电压信号端子位于同一列，因此，只能设置第一浮空端子nc与采集到的电压值最小的电压信号端子位于同一排，则有v(b0)≤v(b1)≤v(b2)。
52.而在相邻的第2-3列中，其余三个连接端子分别被配置为电压信号端子b2、b3、b4。在位于第2列的电压信号端子的电压值小于或者等于位于第3列的任一电压信号端子的电压值的情况下，必然有第一浮空端子nc与采集到的电压值最小的电压信号端子位于同一列，因此，只能设置第一浮空端子nc与采集到的电压值最大的电压信号端子位于同一排，则有v(b2)≤v(b3)≤v(b4)。
53.当位于第h排、第4列的连接端子也被配置为第一浮空端子nc时，同理可推出第3-5列的电压信号端子采集到的电压值大小顺序：v(b3)≤v(b4)≤v(b5)≤v(b6)≤v(b7)。
54.第一浮空端子nc的设置不仅可以增加相邻的两个电压信号端子之间的距离，降低出现击穿现象或短路现象的风险，而且还可以增加电连接器30的适用场景。例如，电连接器30有32个端子，在定义了所需的多个电压信号端子和其它所需端子后，还剩有n个连接端子时，可以在内部的连接端子中定义n个第一浮空端子nc。
55.在实际应用中，本领域技术人员可以根据选定的电连接器30和所需的多个电压信号端子和其它所需端子的数量设置第一浮空端子nc，也可以根据所需的多个电压信号端子
和其它所需端子的数量，以及需要设置的第一浮空端子nc的数量，选择电连接器30的型号。
56.在一些实施例中，第一浮空端子nc至少设置m个，每排连接端子至少设置一个第一浮空端子第一浮空端子。
57.进一步地，在任一排连接端子中，第一浮空端子nc和电压信号端子间隔设置。
58.请参阅图6，在一实施方式中，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中，第一浮空端子nc和电压信号端子之间错位设置，亦即，第一浮空端子nc在相邻的两排连接端子之间呈对角排布，电压信号端子在相邻的两排连接端子之间也呈对角排布，使得位于同一排上的邻近的两个电压信号端子之间的距离都增大了一倍。
59.请参阅图7，在一实施方式中，在第h排连接端子和相邻的第h+1排连接端子中，一列浮空端子nc和一列电压信号端子间隔设置，其中，在图中示出的实施方式中，邻近的两列电压信号端子根据其电压值大小形成的连线呈n型，即，若位于第k列和第k+2列的电压信号端子采集到的电压值分别为v(h，k)、v(h+1，k)、v(h，k+2)以及v(h+1，k+2)时，有v(h，k)≤v(h+1，k)≤v(h，k+2)≤v(h+1，k+2)，1≤h≤m-1，1≤k≤n-2。
60.如图8所示，在一些实施例中，m排连接端子还包括至少一个接地信号端子gnd，至少一个接地信号端子gnd位于m排连接端子的第一端部，且被配置为与采集到的电压值最小的电压信号端子相邻，以降低接地信号端子与相邻的电压信号端子之间的电位差。
61.m排连接端子还包括至少一个用于通电流的供电端子b+，可用于给连接的外部电子器件供电，例如，用于给电池管理系统(battery management system,bms)供电，当一个供电端子b+达不到通流能力时，根据实际情况需设置2个或者多个供电端子b+。供电端子b+被配置为与采集到的电压值最大的电压信号端子相邻，以降低供电端子与相邻的电压信号端子之间的电位差。
62.进一步地，m排连接端子还包括多个第二浮空端子nc2，第二浮空端子nc2设于接地信号端子gnd和电压信号端子之间，以及设于电压信号端子和供电端子b+之间。在另一实施方式中，也可以只在接地信号端子gnd和电压信号端子之间设置第二浮空端子nc2，或者只在电压信号端子和供电端子b+之间设置第二浮空端子nc2。
63.同样地，第二浮空端子nc2的设置不仅可以增加其左右相邻的两个端子之间的距离，而且还可以增加电连接器30的适用场景，本领域技术人员可以根据实际需要定义第二浮空端子nc2。
64.在一些实施例中，m排连接端子还包括至少一个能够采集状态信息的采样端子，状态信息可以包括以下信息中的至少一种：温度信息、压力信息和湿度信息。
65.通常情况下，与设置在电池上的传感器(如，温度传感器，压力传感器)连接的采样端子产生的电压为3.3v或者5v，而单体电芯的电压一般3.3v-4.2之间，因此，可将采样端子设置于电压信号端子b0和电压信号端子b1之间，或者电压信号端子b1和电压信号端子b2之间，其中，电压信号端子b0为采集到的电压值最小的电压信号端子，电压信号端子b1为采集到的电压值第二小的电压信号端子，电压信号端子b3为采集到的电压值第二小的电压信号端子。
66.本技术实施例提供的电连接器30，其电压信号端子采集到的电压值沿m排连接端子的列的固定方向单调变化，每个电压信号端子两边没有与其有较大电位差的端子，能够减缓电连接器内部连接端子的腐蚀速率，从而延长电连接器30的使用寿命和提高电池包1
工作时的可靠性；在现有的电连接器30的基础上，只需调整电路布线和软件定义便可实现上述技术方案，简单可行。
67.需要说明的是，本技术实施例所述的电连接器30，可以是一个独立的接插件，也可以是插头电连接器或插座电连接器。当电连接器30为插头电连接器或插座电连接器时，与之适配插头电连接器或插座电连接器的两排端子组的设置方式也是相同的，应用时，插头电连接器和插座电连接器相互插接，信号一一对应。
68.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种电子设备，请参阅图9，该电子设备2包括上述任意实施例中所述的电池包1，电子设备可以为无人机、电动车等任意的电子设备，由于该电子设备2包括上述电池包1，因此该电子设备2亦可以提高工作时的可靠性。
69.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。