EP1836734A1 - Anschlusseinheit für photovoltaische solarmodule - Google Patents

Anschlusseinheit für photovoltaische solarmodule

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Publication number
EP1836734A1
EP1836734A1 EP05821943A EP05821943A EP1836734A1 EP 1836734 A1 EP1836734 A1 EP 1836734A1 EP 05821943 A EP05821943 A EP 05821943A EP 05821943 A EP05821943 A EP 05821943A EP 1836734 A1 EP1836734 A1 EP 1836734A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connection unit
photovoltaic solar
solar modules
modules according
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05821943A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus MÜNCH
Eckehard Hofmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Solarwatt GmbH
Original Assignee
Solarwatt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solarwatt GmbH filed Critical Solarwatt GmbH
Publication of EP1836734A1 publication Critical patent/EP1836734A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H02S40/345—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes with cooling means associated with the electrical connection means, e.g. cooling means associated with or applied to the junction box
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a connection unit for photovoltaic solar modules, in particular for photovoltaic solar modules in plate form with exposed connection portions of the conductor consisting of the base housing part, a further housing part and internal electrical connections, which are connected to an electrical unit and a connection cable.
  • connection unit is arranged, wherein the connection contacts protrude from the conductor track plane of the solar module.
  • connection means are bent out of the plane of the conductor track structure parts of the conductor itself, then to a contacting by means of an additional stamped grid.
  • the lead frame is to allow improved heat dissipation from the interior of the connection unit.
  • Connection unit consists of two parts. On a base unit while a removable cover unit is arranged. Again, there is a partial potting of the interior with a filler and a subsequent replacement of individual specific inner parts, in particular the diodes is not possible. Another disadvantage is that the interconnects must be out as a separate output terminals from the plate-shaped solar module according out and in the basic unit into it, which means an additional manufacturing effort. These two parts are then merged during assembly. The removable cover unit allows for different interconnection of the individual solar modules with each other as needed.
  • connection unit is listed in DE 100 50 614 Cl, where a metallic junction box is claimed.
  • the interconnects are also guided by means of additional connecting lines or connecting wires to the outside and are connected within a junction box with protective diodes.
  • These protective diodes are in turn connected to the metallic outer sheath.
  • cooling fins are arranged on this outer jacket.
  • the problem with this technical solution is the penetration of the entire plate-shaped solar module. In connection with the different extent of the interconnected materials such as glass and metal, an increased effort for tightness of the connection unit is required. An easy change of the protective diodes is also not possible.
  • the object of the invention is to provide a connection unit for photovoltaic solar modules that can be quickly connected to the photovoltaic solar module without problems, yet individual parts can be easily replaced, over the entire life of a permanent and good electrical conductive contact is made possible and that the Ruthseinlieit in different equipment is suitable for different tasks.
  • the object is achieved by the features of the first claim.
  • the photovoltaic solar module 2 is provided with partially exposed connection sections of the two conductor tracks 9. If required, these connection sections can also be easily produced on site in the installation of the plate-shaped solar module.
  • the novel Rheinemheit 1, in particular for photovoltaic solar panels 2 in plate form consists of a base body 3 and at least one other housing part, the insertion housing part 6.
  • connection unit 1 is arranged sealingly directly on the surface of a plate-shaped solar module 2.
  • the base body 3 of the connection unit 1 has at least one recess 4, in which electrical contact elements 5 are formed, arranged and positioned so that they can be contacted with a plug-in housing part 6 and its individual parts and / or the conductors of the connection cable or 11 preferably via connectors are.
  • These contact elements 5 are connected to a switching and control unit 7 within the plug-in housing part 6.
  • the contact 8 of the electrical contact elements 5 is arranged in a surprising novel manner in a plane with the support surface on the conductor 9 of the plate-shaped solar module 2.
  • connection unit 1 This has the advantage that, on the one hand, a very flat and structurally simple construction of the connection unit 1 is possible overall and, on the other hand, an automated production of the connection of the connection unit 1 can be realized.
  • Another advantage is that the material structure around the tracks is not changed. In this case, both the shape and the position of the electrical contact elements 5 correspond to the exposed terminal portions 10 of the tracks 9. With the help of the base body 3 of the terminal unit 1, the contact area of the electrical contact elements 5 and the exposed portions of the tracks 9 reliably against any climatic influences permanently completely isolated over a relatively large area.
  • connection unit 1 is characterized in that it can be easily mounted and the plug-in housing part 6 is easily removable at any time, and can be converted in a simple manner for other connection conditions depending on the intended use of the plate-shaped solar module 2. Additional measures relating to the position and shape of the tracks 9 of the plate-shaped solar module 2 for the purpose of subsequent contacting, in contrast to the prior art are not required.
  • connection unit 1 according to the invention for photovoltaic solar modules one or more connection cables 11 are connected to the electrical contact elements 5 and the switching and control unit 7 within the base housing part 3 such that the base body 3 positions the connection cable or cables 11 by means of special cable accessories. attached and at the same time sufficiently isolated.
  • the main advantage is also seen here in a comparison with the prior art simplified construction.
  • connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2 various electrical and / or electronic components and / or power electronic circuit units and / or integrated circuits can be arranged and interconnected in the internal switching and control unit 7 as a function of the specific application.
  • the entire plug-in housing part 6 is formed as a heat sink in order to optimally dissipate the heat produced, for example, in the electronic switching and control unit 7, and to be able to maintain an upper temperature limit within the connection unit 1.
  • connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2 it is particularly advantageous to design the plug-in housing part 6 of the connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2 as plastic injection-molded parts or cast molded parts with appropriate dimensions. This ensures easy installation and variability of the design depending on the application.
  • connection unit 1 for photovoltaic solar modules can be designed so that a passive and / or active cooling device is arranged on or in the plug-in housing part 6.
  • This cooling device can relate its energy requirement both via a third flange and via the solar module itself.
  • the advantage is in particular that then in the switching and control unit 7 and very temperature-sensitive electronic components can be arranged and interconnected.
  • the arrangement of a heating mechanism is conceivable under special climatic conditions.
  • the insertion housing part 6 consists of a flat-forming electrical connection unit 21 and a cooling body part 22 resting thereon and / or an additional insertion connection part of suitable design.
  • At least one contacting opening 23 for carrying out the contact elements 5 is arranged in the bottom of the insert molding part 20 of the connection unit 1. Furthermore, a loading area 24 is arranged which corresponds to the shape and the dimensions of the flat-type electrical connection unit 21. Immediately above a receiving shaft 25 is provided for a preformed heat sink member 22, wherein the flat electrical connecting unit 21 is connected by means of electrical contact elements 5 with the tracks 9 of the plate-shaped solar module 2 and the connecting cable 11.
  • the insert molding 20 simultaneously contains the connection cable 11 and positions it by means of a cable interconnection and fastening opening 26 and at the same time realizes the strain relief and the securing of the insulation.
  • the flat electrical connecting unit 21 consists of a flat diode.
  • one or more bypass diodes or other types of diodes can be connected to the electrical connection unit 21.
  • connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2
  • a battery charging regulator can likewise be integrated in the electrical connection unit 21 at the same time in order to be able to carry out the direct charging in accordance with specially adapted batteries.
  • connection unit 1 where an inverter circuit is integrated in the electrical connection unit 21, is also possible.
  • the internally arranged electrical contact elements 5 of the connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2 are advantageously designed as spring contacts with blade connectors and are positioned by a special housing interior training of the body 3 and fixed sufficiently fixed in their position that they are suitable for multiple plug-in operations without contacting problems.
  • one or more seals may additionally be arranged on or around the recess 4 in the region of the support on the plate-shaped solar module 2 or also on the entire outer edge on the support surface of the connection unit 1 in order to improve the sealing of the connection unit 1 with respect to the photovoltaic solar module 2 and to reliably protect the electrical contact elements 5 or the components of the internal switching and control device 7 against disturbing contamination or climatic influences. This is particularly advantageous if the plate-shaped photovoltaic solar module 2 is exposed to climatic and other mechanical stresses.
  • a further improvement of the insulation protection can be achieved if the recess 4 is isolated after contacting with a suitable casting compound.
  • connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2 within the switching and control device 7, a self-diagnostic device.
  • a defective solar module immediately recognizable in a malfunction of the operation or a decrease in the power generated z. B. due to aging can be detected or displayed in good time and the defective solar module can then be replaced.
  • the plug-in housing part 6 in such a way and to arrange it in the main body 3 that it can easily be exchanged quickly and exchanged as required, for example during wear or change in use of the photovoltaic solar module, and adapted to the different usage requirements.
  • connection unit 1 for photovoltaic solar modules 2 lies in its simple, structured few embodiments contained component, its direct coupling to the solar module, its particularly flat and fully insulating design and a very good cooling effect. Furthermore, due to the problem-free interchangeability of the inner parts of the connection unit 1, such as in particular the electrical contact elements and the switching and control unit 7 at any time an adaptation to new connection conditions reached.
  • the invention will be explained in more detail below in an exemplary embodiment with reference to the figures 1 to 3.
  • Fig.l shows a terminal unit 1 according to the invention in its arrangement on a photovoltaic solar panel in plate form
  • connection unit 1 shows a sectional view of a connection unit 1 according to the invention
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment with their individual parts
  • FIGS. 1 and 2 show a connection unit 1 according to the invention for a photovoltaic plate-shaped solar module 2, where the connection sections 10 of the conductor track 9 are exposed and accessible from the outside, d. H. in the surface of the plate-shaped solar module, a kind of window is arranged in the cover layer.
  • Connection unit 1 consists of a base housing, the base body 3 and at least one further housing part, the insertion housing part 6.
  • the connection unit 1 is arranged sealingly directly on the surface of the plate-shaped solar module 2. A tight fit and a secure seal takes place when the main body 3 is glued completely flat with the surface of the plate-shaped solar module 2.
  • Connecting unit 1 further has at least one recess 4.
  • electrical contact elements 5 are constructed and arranged in the base body 3, which they are connected both within the body 3 and according to the invention are in a plane with the support surface on the conductor 9 and allow a reliable contact 8 of the electrical contact elements 5.
  • the electrical contact elements 5 are fastened as double-angled spring elements.
  • the spring elements with a leg are resilient on the surface of the conductor 9 of the plate-shaped solar mode 2.
  • the legs of the electrical contact elements 5 can also be connected to the conductor tracks in a material-locking manner. The shape and position of the resting legs corresponds to the position, the shape and the dimensions of the tracks 9 in the area of the exposed terminal portions 10.
  • the electrical contact elements 5 end in flat connectors. These are positioned after that Insertion of the switching and control unit 7 inevitably Kontalcttechnik with their terminal lugs takes place.
  • the conductors of one or more connection cables 11 can also be interconnected if required.
  • a connection of the or the connection cable 11 in the region of the recess 4 with the electrical contact elements 5 is generally possible.
  • the switching and control unit 7 is disposed below the plug-in housing part 6 and fixed. For better sealing is here at the front area, which is directed to the terminal lugs, an additional seal (not numbered in the drawing) arranged.
  • the plug-in housing part 6 is executable depending on the application in different heights.
  • the plug-in housing part 6 and the switching and control unit 7 can be designed as a housing part, or both can be glued together.
  • the base body 3 is designed as a protective cover to the insert molding 20, wherein the base body 3 can be pushed or clicked over the insertion molding 20.
  • FIG. 3 shows how the connecting cable 11 is connected to the main body 3, here identical to the insert molded part 26.
  • the connecting cable 11 by a suitable rubber-elastic body which is locked in the Jardinverschluungs- and -befest Trentsöffhung 26 of the insert molding 20 via structural measures, attached and positioned simultaneously. In this way, both a strain relief and a seal is realized at the same time.
  • the cable connecting and fixing opening 26 is closed with a weatherproof molding compound.
  • This flat diode is connected to the heat sink 22 to allow a good heat dissipation.
  • the heat sink 22 is made of an aluminum extruded part.
  • the shape and dimensions of the flat electrical connection unit 22 are precisely matched to the dimensions of the insertion area 24.
  • flat electrical connection unit 21 and heat sink 22 practically the plug-in housing part 6 accordingly, is in the insert molding 20 formed in this area a Aufschahmeschacht 25.
  • Aufhahmeschacht 25 of the insert molding 20 the inserted parts individually or together depending on the execution by means of suitable structural measures for a sufficiently strong but also easily disassembled, locked.
  • connection unit 1 serves to dissipate energy from the photovoltaic solar module in the form of a plate to potential consumers and, in particular, to protect and extend the service life of the electrical connections and / or internal electronic components.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule mit freiliegenden Anschlussabschnitten der Leiterbahn. Aufgabe ist es, eine Anschlusseinheit zu schaffen, die sich schnell am photovoltaischen Solarmodul anschliessen lässt und einzelne Teile einfach ausgetauscht werden können. Erfindungsgemäss ist das Solarmodul (2) mit freiliegenden Anschlussabschnitten der Leiterbahnen (9) versehen. Die Anschlusseinheit (1) besteht aus einem Grundkörper (3) und mindestens einem Einschubgehäuseteil (6). Innen liegen elektrischen Kontakt- und Bauelemente. Die Anschlusseinheit (1) ist direkt auf der Oberfläche eines Solarmoduls (2) dichtend angeordnet. Der Grundkörper (3) besitzt eine Aussparung (4), in der innen liegend elektrische Kontaktelemente (5) so ausgebildet, angeordnet und positioniert sind, dass sie mit einem Einschubgehäuseteil (6) und dessen einzelteilen und/oder den Leitern des Anschlusskabels (11) über Steckverbindungen kontaktierbar sind. Diese Kontaktelemente (5) sind mit einer Schalt- und Steuereinheit (7) innerhalb des Einschubgehäuseteils (6) verschaltet. Die Kontaktierung (8) der elektrischen Kontaktelemente (5) ist in einer Ebene mit der Auflagefläche auf der Leiterbahn (9) des Solarmoduls (2) angeordnet. Die anschlusseinheit (1) dient zur Energieabführung aus dem photovoltaischen Solarmodul (2) zu Verbrauchern und dem Schutz und der Lebensdauerverlängerung der elektrischen Anschlüsse und innenliegender elektronischer Bauteile.

Description

Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule
Die Erfindung betrifft eine Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule insbesondere für photovoltaische Solarmodule in Plattenform mit freiliegenden Anschlussabschnitten der Leiterbahn bestehend aus Grundgehäuseteil, einem weiteren Gehäuseteil und innenliegenden elektrischen Anschlüssen, die mit einer elektrischen Einheit und einem Anschlusskabel verbunden sind.
Es sind eine Vielzahl von unterschiedlichen technischen Lösungen bekannt um die in den photovoltaischen Solarmodulen erzeugte elektrische Energie über geeignete elektrisch kontaktierte Verbindungen von Modul zum Verbraucher zu führen. Ein Erfordernis ist es, die aus einer bestimmten Anzahl aus einzelnen zusammengeschalteten Solarzellen, oftmals auch großflächigen plattenförmigen Solarmodule, gegen unterschiedliche Belastungen mit Schutzschaltungen zu sichern. Dabei kann es zu erheblichen Temperaturbelastungen sowohl bereits bedingt durch die unmittelbare Sonneneinstrahlung, als auch durch die elektrische Belastung der Schutzschaltung in und auf die Anschlusseinheit kommen. Eine weitere Besonderheit sind die sehr hohen Anforderungen an die Dichtheit gegenüber verschiedenen Umwelteinflüssen und an die Wetterbeständigkeit über einen sehr langen Zeitraum Jahren.
Aus der DE 101 54 243 Al ist eine Anordnung bestehend aus einem paneelartig aufgebauten, d. h. einem plattenförmigen Solarmodul bekannt, auf der eine Anschlusseinheit angeordnet ist, wobei die Anschlusskontakte aus der Leiterbahnebene des Solarmoduls herausragen. Diese Anschlussmittel sind aus der Ebene der Leiterbahnstruktur herausgebogene Teile der Leiterbahn selbst, an die dann eine Kontaktierung mittels eines zusätzlichen Stanzgitters erfolgt. Gleichfalls soll das Stanzgitter eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Anschlusseinheit ermöglichen. Diese technische Lösung ist allerdings konstruktiv aufwendig und bedarf eines zusätzlichen relativ aufwendigen Verfahrens um die Kontaktierung mittels einer besonderen Vorrichtung herstellen und mit den erforderlichen Dichtigkeitsanforderungen erzeugen zu können. Zudem ist hier in das plattenförmige Solarmodul bei der Herstellung im Bereich der späteren Anschlusseinheit unter den Leiterbahnen mit einer Trennfolie oder anderen geeigneten Trennmitteln zu versehen, was bei der Herstellung der Solarmodule einen zusätzlichen Aufwand bedeutet. Zudem wird diese Anschlusseinheit so vergossen, das ein nachträglicher Austausch z. B. der Schutzdioden nicht möglich ist.
Eine andere technische Lösung ist in der EP 0999 601 Al beschrieben, wo die
Anschlusseinheit aus zwei Teilen besteht. Auf einer Grundeinheit ist eine dabei eine abnehmbare Abdeckeinheit angeordnet. Auch hier erfolgt ein teilweises Vergießen des Innenraumes mit einem Füllstoff und ein späterer Austausch einzelner bestimmter innerer Teile, wie insbesondere der Dioden ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Leiterbahnen als gesonderte Ausgangsanschlüsse aus dem plattenförmigen Solarmodul entsprechend isoliert heraus und in die Grundeinheit hinein geführt sein müssen, was einen zusätzlichen fertigungstechnischen Aufwand bedeutet. Diese beiden Teile werden dann bei der Montage zusammengeführt. Die abnehmbare Abdeckeinheit ermöglicht je nach Bedarf ein unterschiedliches Zusammenschalten der einzelnen Solarmodule untereinander.
Eine andere Ausführungsform einer Anschlusseinheit ist in der DE 100 50 614 Cl aufgeführt, wo eine metallische Anschlussdose beansprucht wird. Dabei werden die Leiterbahnen mittels zusätzlicher Verbindungsleitungen oder Verbindungslitzen ebenfalls nach außen geführt und sind innerhalb einer Anschlussdose mit Schutzdioden verschaltet. Diese Schutzdioden sind wiederum mit der metallischen Außenummantelung verbunden. Zur Abführung der Abwärme der Schutzdioden sind an dieser Außenummantelung Kühlrippen angeordnet. Problematisch bei dieser technischen Lösung ist die Durchdringung des gesamten plattenförmigen Solarmoduls. In Verbindung mit der unterschiedlichen Ausdehnung der miteinander in Verbindung gebrachten Materialien wie Glas und Metall ist ein erhöhter Aufwand zur Dichtheit der Anschlusseinheit erforderlich. Ein problemloses Wechseln der Schutzdioden ist ebenfalls nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule zu schaffen, die sich ohne Probleme schnell am photovoltaischen Solarmodul anschließen lässt, trotzdem einzelne Teile einfach ausgetauscht werden können, wobei über die gesamte Lebensdauer eine dauerhafte und elektrisch gut leitende Kontaktierung ermöglicht wird und dass die Anschlusseinlieit in verschiedener Bestückung für unterschiedliche Aufgaben geeignet ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des 1. Patentanspruchs gelöst. Erfindungsgemäß ist dabei das photovoltaische Solarmodul 2 mit teilweise freiliegenden Anschlussabschnitten der beiden Leiterbahnen 9 versehen. Diese Anschlussabschnitte können bei Bedarf auch an geeigneten Stellen bei der Montage des plattenförmigen Solarmoduls vor Ort leicht hergestellt werden. Die neuartige Anschlussemheit 1, insbesondere für photovoltaische Solarmodule 2 in Plattenform besteht aus einem Grundkörper 3 und mindestens einem weiteren Gehäuseteil, dem Einschubgehäuseteil 6. Sie ist mit innenliegenden elektrischen Kontakt- und Bauelementen ausgeführt und kann mit oder ohne Anschlusskabel ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Anschlusseinheit 1 ist dabei direkt auf der Oberfläche eines plattenförmigen Solarmoduls 2 dichtend angeordnet. Der Grundkörper 3 der Anschlusseinheit 1 besitzt mindestens eine Aussparung 4, in der innen liegend elektrische Kontaktelemente 5 so ausgebildet, angeordnet und positioniert sind, dass sie mit einem Einschubgehäuseteil 6 und dessen Einzelteilen und/oder den Leitern des oder der Anschlusskabel 11 vorzugsweise über Steckverbindungen kontaktierbar sind. Diese Kontaktelemente 5 sind mit einer Schalt- und Steuereinheit 7 innerhalb des Einschubgehäuseteils 6 verschaltet. Die Kontaktierung 8 der elektrischen Kontaktelemente 5 ist in überraschender neuartiger Art und Weise in einer Ebene mit der Auflagefläche auf der Leiterbahn 9 des plattenförmigen Solarmoduls 2 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass zum einem eine sehr flache und konstruktiv einfache Bauweise der Anschlusseinheit 1 insgesamt möglich wird und zum anderen eine automatisierte Herstellung des Anschlusses der Anschlusseinheit 1 sich realisieren lässt. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Materialgefüge um die Leiterbahnen herum nicht verändert wird. Dabei korrespondieren sowohl die Form als auch die Lage der elektrischen Kontaktelemente 5 mit den freiliegenden Anschlussabschnitten 10 der Leiterbahnen 9. Mit Hilfe des Grundkörpers 3 der Anschlusseinheit 1 wird der Kontaktbereich der elektrischen Kontaktelemente 5 und den freiliegenden Abschnitten der Leiterbahnen 9 zuverlässig gegen jegliche klimatischen Einflüsse dauerhaft relativ großflächig vollständig isoliert. Die erfindungsgemäße Anschlusseinheit 1 zeichnet sich dadurch aus, dass sie problemlos montiert werden kann und das Einschubgehäuseteil 6 jederzeit leicht demontierbar ist, und in einfacher Art und Weise für andere Anschlussbedingungen je nach Einsatzzweck des plattenförmigen Solarmoduls 2 umgerüstet werden kann. Zusätzliche Maßnahmen, die die Lage und Form der Leiterbahnen 9 des plattenförmigen Solarmoduls 2 zwecks nachfolgender Kontaktierung betreffen, sind im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich. In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule sind ein oder mehrere Anschlusskabel 11 mit den elektrischen Kontaktelementen 5 und der Schalt- und Steuereinheit 7 innerhalb des Grundgehäuseteils 3 so verbunden, dass der Grundkörper 3 das oder die Anschlusskabel 11 mittels spezieller Kabelzubehörteile positioniert, befestigt und gleichzeitig ausreichend isoliert. Der wesentliche Vorteil ist auch hier in einer gegenüber dem Stand der Technik vereinfachten Bauweise zu sehen.
In besonderen Ausbildungen der Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 können in der innen liegenden Schalt- und Steuereinheit 7 in Abhängigkeit vom konkreten Einsatzfall wahlweise verschiedene elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder leistungselektronischen Schaltungseinheiten und/oder integrierte Schaltungen angeordnet und verschaltet sein.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft das ganze Einschubgehäuseteil 6 als Kühlkörper auszubilden, um die zum Beispiel in der elektronischen Schalt- und Steuereinheit 7 entstehende Wärme optimal abführen und innerhalb der Anschlusseinheit 1 eine Temperaturobergrenze einhalten zu können.
Besonders vorteilhaft ist es, das Einschubgehäuseteil 6 der Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 als Kunststoffspritzgussteile oder gegossene Formteile mit entsprechenden Maßen auszubilden. Dies gewährleistet eine einfache Montage und Variabilität der Ausführung je nach Anwendungsfall.
Für spezielle Einsatzfälle kann die Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule so ausgebildet sein, dass am oder im Einschubgehäuseteil 6 eine passive und/oder aktive Kühleinrichtung angeordnet ist. Diese Kühleinrichtung kann ihren Energiebedarf sowohl über einen Fremdanschmss als auch über das Solarmodul selbst beziehen. Der Vorteil besteht insbesondere darin, dass dann in der Schalt- und Steuereinheit 7 auch sehr temperaturempfindliche elektronische Bauteile angeordnet und verschaltet werden können. Auch die Anordnung eines Heizmechanismus ist bei besonderen klimatischen Bedingungen denkbar. In einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 besteht das Einschubgehäuseteil 6 aus einer flachbauenden elektrischen Anschlusseinheit 21 und einem darauf aufliegenden Kühlkörperteil 22 und/oder einem zusätzlichen Einschubverbindungsteil geeigneter Konstruktion. Erfindungsgemäß ist im Boden des Einschubformteils 20 der Anschlusseinheit 1 mindestens eine Kontaktierungsöffnung 23 zur Durchführung der Kontaktelemente 5 angeordnet. Weiterhin ist ein Einlegebereich 24 angeordnet, der der Form und den Abmessungen der flachbauenden elektrischen Anschlusseinheit 21 entspricht. Unmittelbar darüber ist ein Aufnahmeschacht 25 für einen vorgeformten Kühlkörperteil 22 vorgesehen, wobei die flachbauende elektrische Anschlusseinheit 21 mittels elektrischer Kontaktelemente 5 mit den Leiterbahnen 9 des plattenförmigen Solarmoduls 2 und mit dem Anschlusskabel 11 verbunden ist. Dabei enthält das Einschubformteil 20 gleichzeitig das Anschlusskabel 11 und positioniert dieses mittels einer Kabelverschalt- und Befestigungsöffnung 26 und realisiert gleichzeitig die Zugentlastungssicherung und die Sicherung der Isolation.
Vorteilhafterweise besteht die flachbauende elektrische Anschlusseinheit 21 aus einer flächigen Diode. Für weitere Anwendungen können mit der elektrischen Anschlusseinheit 21 ein oder mehrere Bypass- oder Strangdioden anderer Bauform verschaltet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 kann in der elektrischen Anschlusseinheit 21 ebenfalls gleichzeitig ein Batterieladeregler integriert sein, um die direkte Aufladung entsprechend speziell angepasster Batterien vornehmen zu können.
Auch eine Ausführung der Anschlusseinheit 1, wo in der elektrischen Anschlusseinheit 21 eine Wechselrichterschaltung integriert ist, ist möglich.
Die innen angeordneten elektrischen Kontaktelemente 5 der Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 sind vorteilhaft als Federkontakte mit Flachsteckverbindern ausgeführt und werden durch eine spezielle Gehäuseinnenraumausbildung des Grundkörpers 3 positioniert und in ihrer Lage so ausreichend fest fixiert, dass sie für mehrere Steckvorgänge ohne Kontaktierungsprobleme geeignet sind. Vorzugsweise können an oder um die Aussparung 4 herum im Bereich der Auflage auf dem plattenförmigen Solarmodul 2 oder auch am gesamten Außenrand an der Auflagefläche der Anschlusseinheit 1 zusätzlich eine oder mehrere Dichtungen angeordnet sein, um die Abdichtung der Anschlusseinheit 1 gegenüber dem photovoltaischen Solarmodul 2 zu verbessern und die elektrischen Kontaktelemente 5 oder auch die Bauelemente des innen liegenden Schalt- und Steuergeräts 7 gegen störende Verunreinigungen oder Klimaeinflüsse zuverlässig zu schützen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das plattenförmige photovoltaische Solarmodul 2 neben klimatischen auch weiteren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.
Eine weitere Verbesserung des Isolationsschutzes kann erreicht werden, wenn die Aussparung 4 nach der Kontaktierung mit einer geeigneten Gussmasse isoliert ist.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist es von Vorteil, wenn in die Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 innerhalb des Schalt- und Steuergeräts 7 ein Selbstdiagnosegerät integriert ist. So ist zum Beispiel ein defektes Solarmodul sofort bei einer Störung der Betriebsweise erkennbar bzw. ein Nachlassen der erzeugten Leistung z. B. durch Alterung kann rechtzeitig erkannt oder angezeigt werden und das defekte Solarmodul daraufhin ausgewechselt werden.
Insbesondere ist vorteilhaft das Einschubgehäuseteil 6 so auszubilden und im Grundkörper 3 anzuordnen, dass es problemlos schnell auswechselbar und je nach Bedarf zum Beispiel bei Verschleiß oder Nutzungsänderung des photovoltaischen Solarmoduls ausgetauscht und auf die unterschiedlichen Nutzungsanforderungen angepasst werden kann.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anschlusseinheit 1 für photovoltaische Solarmodule 2 liegt in seiner einfachen, strukturierten wenige Bauteile enthaltenen Ausführung, seiner direkten Ankopplung an das Solarmodul, seiner besonders flachen und voll isolierenden Ausführung und einer sehr guten Kühlwirkung. Weiterhin ist durch die problemlose Austauschbarkeit der Innenteile der Anschlusseinheit 1, wie zum Beispiel insbesondere der elektrischen Kontaktelemente und der Schalt- und Steuereinheit 7 jederzeit eine Anpassung an neue Anschlussverhältnisse erreichbar. Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausfuhrungsbeispiel an Hand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert werden.
Fig.l zeigt eine erfindungsgemäße Anschlusseinheit 1 in ihrer Anordnung auf einem photovoltaischen Solarmodul in Plattenform
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anschlusseinheit 1
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrung mit ihren Einzelteilen
In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Anschlusseinheit 1 für ein photovoltaisches plattenförmiges Solarmodul 2 gezeigt, wo die Anschlussabschnitte 10 der Leiterbahn 9 frei liegen und von außen zugänglich sind, d. h. in der Oberfläche des plattenförmigen Solarmoduls ist eine Art Fenster in der Deckschicht angeordnet. Die
Anschlusseinheit 1 besteht aus einem Grundgehäuse, dem Grundkörper 3 und mindestens einem weiteren Gehäuseteil, dem Einschubgehäuseteil 6. Die Anschlusseinheit 1 ist direkt auf der Oberfläche des plattenförmigen Solarmoduls 2 dichtend angeordnet. Ein fester Sitz und eine sichere Abdichtung erfolgt, wenn der Grundkörper 3 vollständig flächig mit der Oberfläche des plattenförmigen Solarmoduls 2 verklebt ist. Der Grundkörper 3 der
Anschlusseinheit 1 besitzt des weiteren mindestens eine Aussparung 4. Innen liegend sind elektrische Kontaktelemente 5 so konstruiert und in dem Grundkörper 3 angeordnet, das sie sowohl innerhalb des Grundkörpers 3 verschaltet sind als auch erfindungsgemäß sich in einer Ebene mit der Auflagefläche auf der Leiterbahn 9 befinden und eine zuverlässige Kontaktierung 8 der elektrischen Kontaktelemente 5 ermöglichen. Im Inneren sind dabei die elektrischen Kontaktelemente 5 als doppelt abgewinkelte Federelemente befestigt. An der Stelle der Kontaktierung 8 liegen die Federelemente mit einem Schenkel federnd auf der Oberfläche der Leiterbahn 9 des plattenförmigen Solarmodus 2 auf. Gegebenenfalls können die Schenkel der elektrischen Kontaktelemente 5 auch mit den Leiterbahnen 9stoffschlüssig verbunden sein. Die Form und Lage der aufliegenden Schenkel korrespondiert mit der Lage, der Form und den Abmessungen der Leiterbahnen 9 im Bereich der freiliegenden Anschlussabschnitte 10. Auf der entgegengesetzten Seite enden die elektrischen Kontaktelemente 5 in Flachsteckverbindern. Diese sind so positioniert, dass nach Einschieben des Schalt- und Steuergerätes 7 zwangsläufig eine Kontalctierung mit deren Anschlussfahnen erfolgt. In diesem Steck- und Schaltungsverbindungsbereich 12 können ebenfalls bei Bedarf die Leiter eines oder mehrerer Anschlusskabel 11 mit verschalten werden. Auch eine Verbindung des oder der Anschlusskabel 11 im Bereich der Aussparung 4 mit den elektrischen Kontaktelementen 5 ist generell möglich. Das Schalt- und Steuergerät 7 ist unterhalb des Einschubgehäuseteils 6 angeordnet und befestigt. Zur besseren Abdichtung ist hier am vorderen Bereich, der zu den Anschlussfahnen gerichtet ist, eine zusätzliche Dichtung (in der Zeichnung nicht beziffert) angeordnet. Das Einschubgehäuseteil 6 ist je nach Anwendungsfall in verschiedenen Bauhöhen ausführbar. Das Einschubgehäuseteil 6 und das Schalt- und Steuergerät 7 können als ein Gehäuseteil ausgeführt sein, oder beide können miteinander verklebt ausgebildet werden.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist um das Einschubformteil 20 der Grundkörper 3 als Schutzhülle ausgebildet, wobei der Grundkörper 3 über das Einschubformteil 20 geschoben oder aufgeklickt werden kann. In Figur 3 ist gezeigt, wie das Anschlusskabel 11 mit dem Grundkörper 3, hier identisch mit dem Einschubformteil 26, verbunden ist. Dabei ist das Anschlusskabel 11 durch einen geeigneten gummielastischen Körper, der in der Kabelverschaltungs- und -befestigungsöffhung 26 des Einschubformteils 20 über konstruktive Maßnahmen arretiert ist, befestigt und gleichzeitig positioniert. Auf diese Art und Weise ist gleichzeitig sowohl eine Zugentlastungssicherung als auch eine Abdichtung realisiert. Zusätzlich ist die Kabelverschaltungs- und -befestigungsöffhung 26 mit einer wetterbeständigen Gussmasse verschlossen. In der Kontaktierungsöffnung 23 erfolgt die Befestigung der elektrischen Kontaktelemente 5 und deren Verbindung mit den Anschlussfahnen der flachbauenden elektrischen Anschlusseinheit 21, die insbesondere als eine Leistungsdiode mit einer großflächigen Oberfläche ausgeführt ist. Diese flächige Diode ist mit dem Kühlkörper 22 verbunden um eine gute Wärmeabfuhrung zu ermöglichen. Üblicherweise besteht der Kühlkörper 22 aus einem Aluminiumstrangpressteil.
Die Form und die Abmessungen der flachbauenden elektrischen Anschlusseinheit 22 sind auf die Maße des Einlegebereichs 24 genau abgestimmt. Zur Befestigung der beiden miteinander verbundenen Teile, flachbauende elektrische Anschlusseinheit 21 und Kühlkörper 22, praktisch dem Einschubgehäuseteil 6 entsprechend, ist im Einschubformteil 20 in diesem Bereich ein Aufhahmeschacht 25 ausgebildet. Im Aufhahmeschacht 25 des Einschubformteils 20 werden die eingeschobenen Teile einzeln oder zusammen je nach Ausfuhrungsart mittels geeignete konstruktiver Maßnahmen zum einem ausreichend fest aber auch wieder leicht demontierbar, arretiert.
Die erfindungsgemäße Anschlusseinheit 1 dient zur Energieabführung aus dem photovoltaischen Solarmodul in Plattenform zu möglichen Verbrauchern und insbesondere des Schutzes und der Lebensdauerverlängerung der elektrischen Anschlüsse und/oder innenliegender elektronischer Bauteile.
Liste der Bezugszeichen
1 Anschlussemheit
2 plattenförmiges Solarmodul
3 Grundkörper
4 Aussparung
5 elektrische Kontaktelemente
6 Einschubgehäuseteil
7 Schalt- und Steuergerät
8 Kontaktierung
9 Leiterbahn
10 Anschlussabschnitt
11 Anschlusskabel
12 Steck- und Schaltungsverbindungsbereich
20 Einschubformteil
21 flachbauende elektrische Anschlusseinheit
22 Kühlkörperteil
23 Kontaktierungsöffhung
24 Einlegebereich
25 Aufhahmeschacht
26 Kabelverschaltungs- und Befestigungsöffhung

Claims

Patentansprüche:
1. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule mit freiliegenden Anschlussabschnitten der Leiterbahn bestehend aus einem Grundgehäuse und mindestens einem weiteren Gehäuseteil, mit innenliegenden elektrischen Kontakt- und Bauelementen mit oder ohne Anschlusskabel, insbesondere für photovoltaische Solarmodule in Plattenform, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlusseinheit (1) direkt auf der Oberfläche eines plattenförmigen Solarmoduls
(2) dichtend angeordnet ist, wobei der Grundkörper (3) der Anschlusseinheit (1) mindestens eine Aussparung (4) besitzt, innen liegend elektrische Kontaktelemente (5) im Grundkörper (3) oder in einem
Einschubgehäuseteil (6) angeordnet sind, die mit einer Schalt- und Steuereinheit (7) innerhalb des Einschubgehäuseteils (6) verschaltet sind, die Kontaktierung (8) der elektrischen Kontaktelemente (5) in einer Ebene mit der
Auflagefläche auf der Leiterbahn (9) des plattenförmigen Solarmoduls (2) angeordnet ist, die Form und die Lage der elektrischen Kontaktelemente (5) mit den freiliegenden Anschlussabschnitten (10) der Leiterbahnen (9) korrespondieren, und der Grundkörper (3) die Anschlusseinheit (1) vollständig isoliert.
2. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Anschlusskabel (11) mit den elektrischen Kontaktelementen (5) und der Schalt- und Steuereinheit (7) innerhalb des Grundkörpers (3) verbunden sind und das der Grundkörper (3) das oder die Anschlusskabel (11) mittels spezieller Kabelzubehörteile positioniert, befestigt und gleichzeitig isoliert.
3. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schalt- und Steuereinheit (7) wahlweise verschiedene elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder leistungselektronischen Schaltungseinheiten und/oder integrierte Schaltungen verschaltet sind.
4. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubgehäuseteil (6) als Kühlkörper ausgebildet ist.
5. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubgehäuseteil (6) als ein Kunststoffspritzgussteil oder ein gegossenes Formteil ausgebildet ist.
6. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1, 2, oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Einschubgehäuseteil (6) eine passive und/oder aktive Kühleinrichtung angeordnet ist.
7. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1, 2, 4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubgehäuseteil (6) aus einer flachbauenden elektrischen Anschlussemheit (21), und einem darauf aufliegenden Kühlkörperteil (22) und/oder einem zusätzlichen Einschubverbindungsteil besteht.
8. Anschlusseinlieit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden des Einschubformteils (20) mindestens eine Kontaktierungsöffnung (23) zur Durchführung der Kontaktelemente (5) angeordnet ist, ein Einlegebereich (24), der der Form und den Abmessungen der flachbauenden elektrischen Anschlusseinheit (21) entspricht, angeordnet ist, darüber ein Aufhahmeschacht (25) für einen vorgeformten Kühlkörper (22) vorgesehen ist, wobei die flachbauende elektrische Anschlusseinheit (21) mittels elektrischer Kontaktelemente (5) mit den Leiterbahnen (9) des plattenförmigen Solarmoduls (2) und mit dem Anschlusskabel (11) verbunden ist und das Einschubformteil (20) gleichzeitig das Anschlusskabel (11) mittels einer
Kabelverschalt- und Befestigungsöffhung (26) positioniert und die Zugentlastungssicherung realisiert.
9. Anschlusseinlieit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flachbauende elektrische Anschlusseinheit (21) aus einer flächigen Diode besteht.
10. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der elektrischen Anschlusseinheit (21) ein oder mehrere Bypass- oder Strangdioden verschaltet sind.
11. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektrischen Anschlusseinheit (21) ein Batterieladeregler integriert ist.
12. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektrischen Anschlusseinheit (21) eine Wechselrichterschaltung integriert ist.
13. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontaktelemente (5) als Federkontakte mit Flachsteckverbindern ausgeführt sind.
14. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder um die Aussparung (4) zusätzlich eine oder mehrere Dichtungen angeordnet sind.
15. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (4) nach der Kontaktierung mit einer Gussmasse isoliert ist.
16. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Schalt- und Steuergerät (7) ein Selbstdiagnosegerät integriert ist.
17. Anschlusseinheit für photovoltaische Solarmodule nach Anspruch 1, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubgehäuseteil (6) auswechselbar angeordnet ist.
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