CN102683448A - 接线盒和太阳能电池装置 - Google Patents

Abstract

太阳能电池装置的，特别是太阳能模块的接线盒，具有大量多排连接的太阳能电池，其中，接线盒包括下部件和与它分开的，且与下部件机械连接的上部件，并且在下部件和上部件中的一个部件中设置第一接触元件，其中，部件在安装状态时和太阳能电池连接，并且它们之中的两个部件与太阳能电池装置的连接电缆连接，并且在下部件和上部件的另一部件中设置彼此连接的第二连接元件，在安装状态时，所述第二接触元件和第一接触元件电接触，并且彼此连接；具有促动器，用于脱开下部件和上部件之间的机械连接，特别是使上部件和下部件完全崩开，并且用于分开第一和第二接触元件以及和在输入侧配属于促动器，且用于为促动器产生控制信号的控制装置之间的接触。

Description

接线盒和太阳能电池装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池装置的，特别是具有多个在多线（string）中连接的太阳能电池的太阳能模块的接线盒，其中，接线盒包括一个下部件和一个与它分开的，且与下部件机械连接的上部件。此外，本发明还涉及一种装配有这样一种接线盒的太阳能电池装置。

背景技术

晶体的太阳能模块是由光电电池构成，所述光电电池按照所谓的线串联连接。其中，典型的太阳能模块是由60个串联连接的太阳能模块构成。其中，这60个太阳能电池连接在三个线中，每个线由20个电池构成。在现今的模块中这些线典型地分别与旁路二极管反并联搭接。这些旁路二极管的任务是，在连接线的一个或者多个电池时使由未连接的***生成的电流从这个通过连接的电池产生的狭道旁经过。在这其中二极管接收通过接通可能减小的电流，并且引导该电流以接通的电池旁经过，以防止限制总电流，并且因此也防止在（部分）接通的情况时限制总的以太阳能模块中取得的电功率。这些旁路二极管位于太阳能模块-接线盒中，一种塑料壳体中，在所述塑料壳体中由模块构成的太阳能电池接线和柔性的电缆连接，然后这些电缆又将这些太阳能模块彼此连接起来。

在接线盒的结构设计方面已公开许多方案。通常这些接线盒是由一个设置在太阳能电池装置（特别是太阳能模块）的支架上的下部件和一个放置到下部件上的盖板构成，其中，在所述的下部件中设置有用于这些线的电连接的导体元件和已提到的旁路二极管，所述的盖板封闭所述接线盒，并且保护其中所包含的电气和电子元器件。

现在的研发重点是在危险情况时、例如燃烧时需要对太阳能电池进行保护断路。传统的保护断路是以线路为基础，也就是说只为一些串联的模块使用电机械开关。在这种情况中通过模块的串联仍然总会出现危险的高电压。替代的方法是使用以模块为基础的电子装置，然后所述电子装置使用电子开关。在此存在这么一个问题，即电流没有分开，也就是说在电子开关有故障时保护断路没有完全断开，也就是该装置仍然有危险。另一些以模块为依据的方案是采用电机械开关（例如继电器），为的是在报警情况时电流断开。在此存在这样一个问题，这种继电器在正常运行时也消耗电流。

发明内容

根据本发明提供一种具有权利要求1特征的接线盒。本发明构思的一些合适的改进方案是从属权利要求的主题。此外，本发明还提供一种具有权利要求11的特征的太阳能电池装置。

本发明的构思是在太阳能电池装置中，尤其是在通常结构的太阳能模块中模块式地实现有区别的接线方案或者功能方案，其做法是第一部件功能是在接线盒下部件中实现，用于实现第二部件功能的附加的部件设置在接线盒上部件中，并且太阳能电池的电连接通过上部件和下部件之间的机械连接实现（原则上讲这种模块性也可在下部件和上部件的功能互换中实现，但是从现今的观点看，这不是最佳方案。）。

此外，本发明的构思还包括脱开接线盒下部件和接线盒上部件之间的机械连接来实现保护断开，其中，同时中断电接触或电连接。这种脱开两个部件之间的机械连接是通过促动器实现的。在输入端一个用于产生合适的控制信号的控制装置配属于所述促动器。通过脱开，尤其是崩开上部件使得太阳能电池装置（并且还有可能在它们的单个电池之间）的接头处的电流断开，并且使得该装置（模块）有效地和光电装置联合体电分离开来。

在本发明的一个安全方面有利的方案中规定，促动器，和/或第一和第二接触元件是如此设计的，即下部件和下部件之间的机械连接的脱开使至少一个连接电缆和太阳能电池装置的电连接分开。

在本发明的一个有意义的方案中，配属于促动器的控制装置具有用于检测太阳能电池装置的状态参数的传感器（例如T传感器），并且所述控制装置是如此设计的，即在响应表示太阳能电池装置的非正常状态（例如过高的温度）特征的传感器信号时其起动促动器。

在另一些方案中规定，配属于促动器的控制装置具有计时器，或者通信接口，并且它如此地设计，即预定的时间段结束后，或者达到规定的时刻，或者按照通过通信接口上接收的起动信号它起动促动器。

因此可遥控地（紧急）断开，和/或精确时间控制地断开。

所述通信接口例如可以是一种通常的红外线遥控的接口，但是也可以是一种WLAN或者移动通信网络的无线电-接口。所述谓的“计时器”概念也包括实时钟，如时间延迟环节，其本身是通过另一信号发生器（传感器，或其它类似的）触发的。

在一种简单和合适的结构设计中，促动器具有在下部件和上部件处于连接状态中的预张紧的压力弹簧装置，所述压力弹簧装置通过一个通过控制装置可控制的保险元件保持在预张紧的状态中。保险元件特别是具有一个通过电流可断开的熔丝，或者它也可以具有一种电磁的，或者通过一种双金属带可操作的拉紧杆，或者以其它的专业技术人员易于开发的方式施加作用。

在本发明的一种方案中规定，将第一和第二接触元件设计为插头接点。在将上部件安装到下部件上时所述插头接点彼此啮合。其中，优选地为了取得定位公差，第一和/或第二接触元件为柔性、特别是弹性设计。

在所建议的接线盒的另一结构设计中设置用于上部件和下部件之间，或者是上部件和太阳能电池装置的机械支架之间的机械卡锁的卡锁装置，所述卡锁装置同时也将第一和第二接触元件保持在彼此啮合之中。然后促动器是如此设计的，即它可克服卡锁装置的保持力。

如上面已说明的，本发明的主题特别是涉及一种具有连接成线的晶体型的，特别是硅基的太阳能电池的传统结构的太阳能模块的接线盒。原则上讲，根据本发明设计的接线盒也可用作另一太阳能电池装置的连接单元，也是和原理上另一种类型的太阳能电池相结合。

附图说明

此外，本发明的优点和实用性也产生自下述借助附图对一些实施例的说明。这些附图是：

图1：根据本发明的实施形式的接线盒的基本结构的透视简图。

图2A至图2C：根据本发明的实施形式的促动器详情图。

图3A和图3B：根据本发明的接线盒的总体图，在两种运行状态时的纵向截面图。

具体实施方式

图1用简化透视图示出太阳能电池模块的接线盒1的部件，即具有连接电缆5a和5b的下部件（基本体）3和上部件（盖）7。在上部件7的内侧面上的环绕的后缩的框架9具有一个侧凹的边缘，这样，当将上部件放置到下部件上时和下部件的内壁的上边缘上的相应成形（或者***的）凸起11啮合时同时形成接线盒的卡锁式的闭合。

在下部件3中可看到一组第一接触装置C1到C5，而在与此相对应的定位中，以上部件7的内表面垂直伸出地设置第二接触装置S1到S45。在此所示的设计中第一接触装置C1到C5基本具有平整的长方形形状，第二接触装置S1到S5分别由一个（未单个示出的）支承段，和一个源自这个支承段的Ω形的接触弹簧形成。接触弹簧在材料方面是如此确定和定尺寸的，即即使在下部件和上部件小的制造公差，或者在其中存在的接触装置的情况下也能可靠地达到第二接触元件和第一接触元件的啮合，并且在一段长的使用寿命期中以低的接触电阻保持二者之间的电接触。

此外，在上部件7中将第二接触元件S1到S5的支承表面同时也设计为用于附加的电子功能元件的支承体13（例如印制电路板）。接线盒的接头C1到C5与埋在太阳能模块中的太阳能电池和两个连接电缆连接。盖的接头S1到S5与电子组件的固定在盖中的支承印制电路板13连接。

在图中简图示出，在下部件3的内腔室设置有控制装置15，和通过将上部件7从下部件崩开用于太阳能电池装置紧急断开的促动器17。此外还示出，下部件底部的内侧面设置有信号彩色涂层18。当上部件不再位于下部件上时，也就是在紧急断开发生之后，观察人员也可以比较远的距离看到这个信号彩色涂层。

控制装置15可由一种简单的温度监控电路构成，或者高度综合地用通信接口通过遥控引起模块的断开。每种方案也可和模块监控组合，其中，例如得出模块温度和模块电压，并且继续发送到中心分析装置。其中，集成的电子装置可以具有单个的系列号，可通过集成的或者分开的通信接口询问这个系列号。也可设想嵌入RFID芯片。

在接线盒部件的机械设计方面也存在多种设计可能性，其前提是，一方面保证安全的机构闭锁，和第一和第二接触元件的长期可靠和小电阻的电接触，并且另一方面也保证通过促动器的安全的机械脱开。关于壳体部件的机械连接除了卡锁或者卡口连接外原则上也可以考虑粘接和其的连接，或者不同的连接原理的组合。

图2A到2C在侧面图或者横截面图中示出作为促动器17的一个实施例的被保险的弹簧预张紧的锁钉套筒装置。该装置装入接线盒结构中的情况将在下面参考图3A和3B加以说明。在这种设计中促动器17包括在套筒基座19a上形成的套筒19b。当促动器处于未起动状态时在对置的销钉基座21a上形成的销钉21b啮合到所述的套筒19b中。这些部件可由塑料制成。

在套筒19b的壁中、在销钉21b中以及在销钉基座21a中分别如此地设置孔，即U形弯曲的熔丝23以在图2B中可最好识别的方式将套筒部件19和销钉部件21彼此保持和固定在位置中。这两个部件19；21通过一个在它们之间预紧支撑的压力弹簧25彼此张紧。一旦如图2C所示熔丝23通过相应高的电流所切断，则它的固定作用消失，并且压力弹簧25运动到它们的松驰状态，并且其中将部件19；21压开。

图3A和图3B示出这个促动器原理是如何在太阳能模块27上的接线盒1’中起作用的。第一和第二接触元件如在图1所设计的，和在图3A和图3B中—除接触元件对C2到S2外—不再次用附图标记进行标记。

图3A和图3B的接线盒1’与图1的接线盒1的区别在于设置两个按照图2A到2C设计的促动器17。在此示出的设计中促动器17合理地固定在上部件7’的内端面上，并且用套筒部件19的基座19a支撑在下部件3’的底部表面上。当熔丝23被切断时则（如图3B示出的）上部件从下部件崩开，并且同时第二接触元件和第一接触元件脱离啮合，并且处于啮合状态中的电连接被中断。

用于控制装置的运行和用于操作促动器（例如用于切断熔丝）需要的电能可由太阳能模块本身提供—更何况在正常情况下只有在有日光的情况下，也就是在太阳能模块的功率状态时需要作为起动。然后在起动状态时—这种状态表示电流完全切断—又不需要电能了。

通过简单地插上新的盖可重新使用这些接线盒。在旧的盖中已活化的促动器可输送到废品循环使用部。由于是模块式结构，所以修理很快，并且并不复杂。

除了在图1中示出的在接线盒下部件的内部的永久性的信号彩色涂层外—这种彩色涂层当崩开上部件时在很大程度上可看得见—也可在下部件中设置用于发出起动状态光学信号的装置，这种装置只有当上部件和下部件之间的连接松开时才被活化，如具有彩色粉末或者彩色液体的容器，这个容器直接被促动器或者当上部件从下部件崩开时遭到破坏，并且释放出它的内含。

此外，本发明的方案也并不局限于前述的实例和强调的观点，而是也可有在本专业商业框架内的许多改型。

Claims (11)

1.太阳能电池装置（27）的、特别是太阳能模块的接线盒（1），

具有多个在多线（23）中连接的太阳能电池，其中，接线盒包括下部件（3；21A）和与它分开的、且与下部件机械连接的上部件（7；21B.1；21B.2；21B.3），并且在下部件和上部件中的一个部件中设置第一接触元件（C1至C5），其中一个部件在安装状态时和太阳能电池连接，并且它们之中的两个部件与太阳能电池装置的连接电缆（5a；5b）连接，并且在下部件和上部件的另一部件中设置彼此连接的第二接触元件（S1至S5），在安装状态时所述第二接触元件和第一接触元件电接触，并且彼此连接；

具有促动器（17），用于脱开下部件和上部件之间的机械连接，特别是使上部件从下部件完全崩开，并且用于分开第一和第二接触元件以及和在输入侧配属于促动器且用于为促动器产生控制信号的控制装置（15）之间的接触。

2.按照权利要求1所述的接线盒，

其中，设计促动器（17）和/或第一（C1到C5）和第二接触元件（S1到S5），从而下部件和上部件之间的机械连接的脱开使至少一个连接电缆（5a；5b）和太阳能电池装置（27）的电连接分开。

3.按照权利要求1或2所述的接线盒，

其中，配属于促动器的控制装置（15）具有用于检测太阳能电池装置（27）的状态参数的传感器，并且设计所述控制装置，从而在响应表示太阳能电池装置的非正常运行状态特征的传感器信号时它起动促动器（17）。

4.按照权利要求1或2所述的接线盒，

其中，配属于促动器的控制装置（15）具有计时器，或者通信接口，并且设计所述控制装置，从而在预定的时间段结束后，或者在达到规定的时刻时，或者根据经过通信接口接收的起动信号它起动促动器（17）。

5.按照前述权利要求中的任一项所述的接线盒，

其中，促动器（17）具有在下部件和上部件处于连接状态时预紧的压力弹簧装置（25），所述压力弹簧装置通过由控制装置（15）可控制的保险元件（23）保持在预紧状态中。

6.按照权利要求5所述的接线盒，

其中，保险元件具有通过电流可切断的熔丝（23）。

7.按照前述权利要求中的任一项所述的接线盒，

其中，第一接触元件（C1到C5）设置在下部件（3）中，并且在它安装在太阳能电池装置上的状态时与太阳能电池，特别是与太阳能模块的线固定连接，第二接触元件（S1到S5）设置在上部件（7）中。

8.按照前述权利要求中的任一项所述的接线盒，

其中，第一（C1到C5）和第二接触元件（S1到S5）设计为插接触头，所述插接触头当上部件（7）安装到下部件（3）上时彼此啮合。

9.按照前述权利要求中的任一项所述的接线盒，

其中，设置用于在上部件（7）和下部件（3）之间，或者在上部件和太阳能电池装置的机械支架之间的机械卡锁的卡锁装置（9；11），其同时将第一（C1到C5）和第二接触元件（S1到S5）保持在彼此啮合之中，并且其中，设计促动器，从而它克服卡锁装置的保持力。

10.按照前述权利要求中的任一项所述的接线盒，其中，在下部件（3）的内腔室中，所述内腔室在连接状态时被上部件（7）盖住，设置永久的信号标识（18）或者在下部件和上部件之间的机械连接松开时被激活的装置，以便产生信号标识，以易于识别上部件被崩开的状态。

11.太阳能电池装置，特别是太阳能模块，具有按照前述权利要求中的任一项所述的接线盒。

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