DE102010028907A1 - Connection contact arrangement for solar modules - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anschlusskontaktierungsanordnung für Solarmodule mit einer Vielzahl von zu Strings verbundenen Solarzellen, wobei mindestens die zur Anschlusskontaktierung erforderlichen Kontakte mittels lötfähigen, auf dem Modul befindlichen Leitbahnen realisiert sind und Enden dieser Leitbahnen zu einem Kontakthalter führen, welcher ebenfalls mit dem Modul verbunden ist. Erfindungsgemäß ist jeweils ein Ende der auf dem Solarmodul verschalteten Leitbahnen im Bereich des Kontakthalters aus der Solarmodulebene herausgedreht in den Kontakthalter hineingeführt, um einen Vater-Steckkontakt auszubilden, wobei ein Mutter-Steckkontakt ein komplementäres Gegensteckerteil bildet, um zum jeweiligen Vater-Steckkontakt eine elektrische Verbindung herzustellen.The invention relates to a connection contact arrangement for solar modules with a large number of solar cells connected to form strings, at least the contacts required for connection contacting being implemented by means of solderable interconnects located on the module and ends of these interconnects leading to a contact holder which is also connected to the module. According to the invention, one end of the conductor tracks connected to the solar module in the area of the contact holder is rotated out of the solar module plane and guided into the contact holder in order to form a male plug contact, a mother plug contact forming a complementary mating plug part in order to establish an electrical connection to the respective male plug contact to manufacture.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anschlusskontaktierungsanordnung für Solarmodule mit einer Vielzahl von zu Strings verbundenen Solarzellen, wobei mindestens die zur Anschlusskontaktierung erforderlichen Kontakte mittels lötfähigen, auf dem Modul befindlichen Leitbahnen realisiert sind und Enden dieser Leitbahnen zu einem Kontakthalter führen, welcher ebenfalls mit dem Modul verbunden ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a terminal contacting arrangement for solar modules with a plurality of solar cells connected to strings, wherein at least the contacts required for connection contacting are realized by means of solderable, located on the module interconnects and lead ends of these interconnects to a contact holder, which is also connected to the module, according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Anschlussanordnungen, insbesondere Anschlussdosen für photovoltaische Module sind beispielsweise aus der
Gemäß der
Bei dem deutschen Gebrauchsmuster
Die Anschlussdose umfasst ein Gehäuse, in dem Anschlussmittel zum elektrischen Anschließen der Solarpaneels vorhanden sind. Weiterhin sind im Gehäuse Dioden befindlich, die mit den Anschlussmitteln elektrisch verbunden werden, wobei die Dioden als mit den Anschlussdrähten versehene Bauelemente ausgeführt sind. Die Anschlussmittel umfassen eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten metallischen Kontaktelementen. Die Kontaktelemente sind großflächige Klemmteile, wobei die Dioden jeweils mit ihren Anschlussdrähten zwischen zwei Klemmteilen angeschlossen und fixiert sind. Durch die Notwendigkeit der einzelnen Klemmkontaktierungsvorgänge für jede Diode ist der Fertigungsaufwand und der Aufwand beim Komplettieren der Anschlussdose erheblich und es besteht die Gefahr, dass durch eine falsche Kontaktzuordnung Verschaltungsfehler auftreten.The junction box comprises a housing in which connection means for electrically connecting the solar panels are present. Furthermore, diodes are located in the housing, which are electrically connected to the connection means, wherein the diodes are designed as provided with the connection wires components. The connection means comprise a plurality of adjacent metallic contact elements. The contact elements are large-area clamping parts, wherein the diodes are connected and fixed in each case with their connecting wires between two clamping parts. Due to the necessity of the individual Klemmkontaktierungsvorgänge for each diode, the manufacturing cost and effort in completing the junction box is significant and there is a risk that occur due to incorrect contact assignment wiring errors.
Aus der
Gemäß der Forderung, dass Solarstrommodule wind- und wetterfest auszuführen sind und ein Einsatz mit über 25 Jahren zu garantieren ist, müssen alle elektrischen Übergänge gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt werden. Dieser Schutz gilt auch für einzusetzende Bypassdioden. Gemäß der zitierten
Zusammenfassend ist der Stand der Technik bei Solarmodulen üblicherweise durch das Vorhandensein von Anschlussdosen gekennzeichnet. Die entsprechenden Anschlussdosen stellen dabei eine Verbindung der in Strings verbundenen Solarzellen sowohl untereinander als auch zu anderen Modulen bzw. zum Wechselrichter her. Die Anschlussdosen bestehen üblicherweise aus Kunststoff oder Metallspritzguss und enthalten metallische Verbinder, die die genannten Strings kontaktieren und dazwischen zu schaltende Bypassdioden aufnehmen. An den Dosen sind jeweils zum nächsten Modul reichende Verbindungskabel inklusive der Zugentlastung anschließbar.In summary, the state of the art in solar modules is usually characterized by the presence of junction boxes. The corresponding junction boxes thereby make a connection of the solar cells connected in strings both with each other and with other modules or with the inverter. The Junction boxes are usually made of plastic or metal injection molding and contain metallic connectors that contact the strings mentioned and record between them to be switched bypass diodes. At the cans each connecting cable to the next module including the strain relief can be connected.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aus dem Vorgenannten ist es daher Gegenstand der Erfindung, eine weiterentwickelte Anschlusskontaktierungsanordnung für Solarmodule mit einer Vielzahl von zu Strings verbundenen Solarzellen anzugeben, wobei auf eine separate Kontaktierung von Bypassdioden verzichtet werden kann und eine einfache direkte und verwechslungssichere Verbindung, d. h. Verkabelung mehrerer Module untereinander möglich ist.From the above, it is therefore an object of the invention to provide a further developed Anschlusskontaktierungsanordnung for solar modules with a plurality of solar cells connected to strings, which can be dispensed with a separate contacting of bypass diodes and a simple direct and unmistakable connection, d. H. Cabling of several modules is possible with each other.
Die Lösung gemäß der Erfindung erfolgt durch eine Anschlusskontaktierungsanordnung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The solution according to the invention is carried out by a Anschlusskontaktierungsanordnung according to the combination of features according to
Es wird demnach von einer Anschlusskontaktierungsanordnung für Solarmodule mit einer Vielzahl von zu Strings verbundenen Solarzellen ausgegangen, wobei mindestens die zur Anschlusskontaktierung erforderlichen Kontakte mittels lötfähigen, auf dem Modul befindlichen Leitbahnen realisiert sind und Enden dieser, z. B. Kupfer-Leitbahnen, zu einem Kontakthalter führen, welcher ebenfalls mit dem Modul verbunden ist.It is therefore assumed that a Anschlußkontaktierungsanordnung for solar modules with a plurality of solar cells connected to strings, wherein at least the contacts required for the connection contacts are realized by means of solderable, located on the module interconnects and ends of these, z. As copper interconnects lead to a contact holder, which is also connected to the module.
Zur effektiven und einfachen Kontaktierung ist erfindungsgemäß jeweils ein Ende der auf dem Solarmodul verschalteten Leitbahnen im Bereich des Kontakthalters aus der Solarmodulebene herausgedreht in den Kontakthalter hineingeführt, um einen Vater-Steckkontakt auszubilden, wobei ein Mutter-Steckkontakt als komplementäres Gegensteckerteil Gegenelektroden aufweist, um zum jeweiligen Vater-Steckkontakt eine elektrische Verbindung herzustellen. Mit Hilfe eines Stützkörpers, der eine Schneidkante aufweist, kann das Aufstecken erleichtert und die Kontaktsicherheit erhöht werden.For effective and easy contacting according to the invention, in each case one end of the interconnected on the solar module interconnects in the area of the contact holder out of the solar module level screwed out into the contact holder to form a father plug contact, with a mother plug contact as a complementary mating connector counter electrodes has to each Father plug contact to make an electrical connection. With the help of a support body having a cutting edge, the plugging can be facilitated and the contact reliability can be increased.
Die gesamte Bauform kann hierbei sehr flach gewählt werden, da sowohl der Kontakthalter als auch das Gegensteckerteil nur der elektrischen Verbindung zwischen den jeweiligen Leitbahnenenden und einem Anschlusskabel dienen und kein weiterer Bauraum für ansonsten notwendige Bypassdioden erforderlich ist.The entire design can be chosen very flat here, since both the contact holder and the mating connector only serve the electrical connection between the respective Leitbahnenenden and a connection cable and no further space for otherwise necessary bypass diodes is required.
Weiterhin erfindungsgemäß stehen für den Betrieb des Solarmoduls erforderliche Bypassdioden oder als Dioden geschaltete Bypasstransistoren oberflächen- oder chipmontiert mit den vorerwähnten Leitbahnen in elektrischer Verbindung, wobei die jeweilige Leitbahn gleichzeitig eine Wärmesenke für die im Betrieb entstehende Verlustwärme bildet.Furthermore, according to the invention are required for the operation of the solar module bypass diodes or diode-connected bypass transistors surface or chipmontiert with the aforementioned interconnects in electrical connection, wherein the respective interconnect simultaneously forms a heat sink for the heat loss generated during operation.
Es kann demnach eine direkte Verschaltung der Bypassdioden mit den Leitbahnen auf der Modulebene erfolgen. Eine diskrete Bestückung und Kontaktierung mit Bypassdioden in einer separaten Anschlussdose kann entfallen.It can therefore take place a direct connection of the bypass diodes with the interconnects on the module level. A discrete assembly and contacting with bypass diodes in a separate junction box can be omitted.
Der Kontakthalter ist ausgestaltend mindestens teilweise in das Solarmodul integriert, insbesondere einlaminiert und hierdurch fest mit dem Modul verbunden.The contact holder is ausgestaltend at least partially integrated into the solar module, in particular laminated and thereby firmly connected to the module.
Die sich aus der Ebene des Solarmoduls herausgedreht befindlichen Enden der Leitbahnen können sich im Bereich des Kontakthalters kurzschlussfrei kreuzen, um zwei Paare von Vater-Steckkontakten auszubilden. Hierdurch ist es möglich, ein Gegensteckerteil in zwei verschiedenen Positionen einzuführen, so dass die Verdrahtung mehrerer Module untereinander vereinfacht wird.The ends of the interconnects that are turned out of the plane of the solar module can intersect in the region of the contact holder without short circuits to form two pairs of male plug contacts. This makes it possible to introduce a mating connector part in two different positions, so that the wiring of several modules is simplified with each other.
Die freien Enden der Leitbahnen werden, wie bereits erwähnt, dort, wo diese der Anschlusskontaktierung dienen, aus der Ebene, d. h. der Flächenebene des Solarmoduls herausgedreht. Bei einer Ausführungsform mit kurzschlussfreier Kreuzung bildet eine erste Drehung des freien Endes der jeweiligen Leitbahn um ca. 90° einen ersten Gegenkontakt für das komplementäre Steckerteil. Eine zweite Drehung um ca. 90° bildet einen Kreuzungsabschnitt und eine dritte Drehung um ca. 90° einen zweiten Gegenkontakt für das komplementäre Steckerteil.The free ends of the interconnects are, as already mentioned, where they serve the Anschlusskontaktierung, from the plane, d. H. the surface plane of the solar module turned out. In one embodiment with short-circuit-free crossing, a first rotation of the free end of the respective interconnect by approximately 90 ° forms a first mating contact for the complementary plug part. A second rotation through approximately 90 ° forms a crossing section and a third rotation through approximately 90 ° forms a second mating contact for the complementary plug part.
Der erste und der zweite Gegenkontakt sind seitlich versetzt ausgebildet, wobei die Kreuzungsabschnitte flächig und beabstandet und daher gegeneinander isoliert übereinander liegen.The first and the second mating contact are formed laterally offset, wherein the crossing sections are flat and spaced and therefore isolated from each other over each other.
Bei einer Ausführungsform besteht die Möglichkeit, installationsseitig eine verkabelte Kette von Gegensteckern vorzufertigen, und zwar nach der jeweiligen Anordnung, Anzahl und Ausbildung der zu verbindenden Solarmodule. Hiermit kann dann die entsprechende vorgegebene Anzahl von Solarmodulen untereinander verbunden und am Wechselrichter angeschlossen werden.In one embodiment, it is possible to prefabricate the installation side a wired chain of mating connectors, according to the particular arrangement, number and design of the solar modules to be connected. Hereby, the corresponding predetermined number of solar modules can then be interconnected and connected to the inverter.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann mindestens einer der Gegenstecker eine Schutz- oder Modulabtrennschaltung aufnehmen, um im Störungsfall den Stromfluss zu unterbrechen, und zwar im Bereich vor Einspeisung zum Wechselrichter.In a development of the invention, at least one of the mating plugs can receive a protective or module disconnection circuit in order to interrupt the current flow in the event of a fault, specifically in the region before being fed to the inverter.
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Möglichkeit, einen Zwischenstecker vorzusehen, welcher ein Vater-Steckkontaktpaar und ein Mutter-Steckkontaktpaar umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten des Zwischensteckers angeordnet sind, wobei im Zwischenstecker eine bezogen auf das Solarmodul funktionsoptimierende Schaltung oder derartige elektronische Bauelemente anordenbar sind. In a further embodiment, it is possible to provide an intermediate plug, which comprises a father plug contact pair and a mother plug contact pair, which are arranged on opposite sides of the intermediate plug, wherein in relation to the solar module function optimizing circuit or such electronic components can be arranged in the intermediate plug.
Das jeweilige Gegensteckerteil kann mit einem Sicherungsbügel, der auch flächig ausführbar ist und welcher elastische Eigenschaften besitzt, am Solarmodul fixiert werden, so dass dabei gleichzeitig eine Zugentlastung bewirkt wird. Bei einer Konkretisierung dieses Erfindungsgedankens sind z. B. auf der Seite des Solarmoduls, auf welcher sich der oder die Kontakthalter befinden, dem Kontakthalter beabstandet Laschen angeordnet, in die Arretierungszungen des Sicherungsbügels eingreifen.The respective mating connector part can be fixed to the solar module with a securing clip, which can also be made flat and which has elastic properties, so that at the same time a strain relief is effected. In a concretization of this inventive concept z. B. on the side of the solar module on which there are or the contact holder, the contact holder spaced tabs, engage in the locking tongues of the securing bracket.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Die Darstellung nach
In die Leitbahnen
Enden der Leitbahnen
Durch die Anordnung der Bypassdioden
Das nebst integrierten Bypassdioden
Diese Gegensteckerkette besteht aus an ein Kabel
Dabei ist der Gegenstecker so ausgelegt, dass er genau auf den Kontakthalter
Wie aus
Durch die erwähnte abschnittsweise 90°-Verdrehung ergibt sich ein erster Gegenkontakt
Gemäß den
Bei Notwendigkeit kann im Rahmen des Gegensteckers
Gemäß
Hier kann als besonderer Vorzug ein kundenspezifischer Kabelsatz genau auf die im speziellen Produkt vorgesehene Kabellänge angefertigt werden. Es ergibt sich hier für den Installateur der Vorteil, dass er während der Systeminstallation nach mechanischer Fixierung der Module im quasi letzten Schritt die Kabel verlegt, den Wechselrichter an die Kette anschließt und die Gegenstecker mit den Solarmodulen verbindet. Mit der Verbindung des letzten Solarmoduls schließt sich der Stromkreis und die Solaranlage kann bei einfallendem Sonnenlicht elektrische Energie erzeugen. Die elektrische Ersatzschaltbildung der Kette von Gegensteckern
Durch die Reihenschaltung der Gegenstecker
Dieser zusätzliche Gegenstecker kann eine Schutzschaltung aufnehmen, die nur bei Anliegen eines Freigabesignals, z. B. über eine Schalteinrichtung den Stromkreis schließt.This additional mating connector can record a protection circuit, which only when a release signal, z. B. via a switching device closes the circuit.
Diese Schutzschaltung kann auch im Wartungsfall den jeweiligen Stromkreis gezielt auftrennen oder im Störfall, z. B. Gebäudebrand, durch Abschalten des Freigabesignals die Anlage gezielt stromlos schalten.This protection circuit can also selectively separate the respective circuit in case of maintenance or in case of failure, z. B. building fire, switch off the system selectively de-energized by switching off the enable signal.
Aufgrund der elektrischen Verschaltung der Gegensteckerkette besteht auch die Möglichkeit, modular auf die Geometrie des eingebetteten Kontakthalters angepasste Schutzschaltungen oder elektronische Optimierungsmodule zwischenzuschalten.Due to the electrical interconnection of the counter-plug chain, it is also possible to interpose modularly protective circuits or electronic optimization modules adapted to the geometry of the embedded contact holder.
Diese elektronischen Module sind dann konstruktiv wie übereinander anordenbare Bausteine realisiert, so dass die Oberseite einem Modulkontakthalter entspricht, während die Unterseite maßgeblich zum Gegenstecker komplementär ausgeführt wird. Dabei ergibt sich auch die Möglichkeit, ein Optimierungsmodul mit einer Schutzschaltung zu kombinieren, zwar durch eine derartige Zwischensteckerlösung.These electronic modules are then constructively realized as superimposed building blocks, so that the top corresponds to a module contact holder, while the underside is designed to be complementary to the mating connector. This also results in the possibility of combining an optimization module with a protection circuit, although by such an adapter plug solution.
Wie in der
So ist es möglich, beidseitig beabstandet zum Kontakthalter
Die Laschen
Mit der Lösung gemäß Ausführungsbeispiel gelingt zunächst eine Integration von Bypassdioden in das jeweilige Solarmodul. Die Verkabelung erfolgt in der Form, dass die Solarmodule direkt unverwechselbar angeschlossen werden können, wobei durch die gewählte Art der Anschlusskontaktierungsanordnung auch in dieser zusätzliche Baugruppen, z. B. als Zwischenstecker ausgebildet, eingebunden werden können. Die Verkabelung mit Gegensteckern kann vorkonfektioniert geliefert werden, um den Installationsaufwand vor Ort zu reduzieren. Darüber hinaus ist die Zugentlastung in einfacher Weise ausführbar.With the solution according to the embodiment, an integration of bypass diodes into the respective solar module succeeds first. The wiring is done in the form that the solar modules can be connected directly unmistakable, with the selected type of Anschlusskontaktierungsanordnung in this additional assemblies, eg. B. formed as an adapter, can be integrated. Cabling with mating connectors can be delivered pre-assembled to reduce the on-site installation effort. In addition, the strain relief can be carried out in a simple manner.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Owner name: SOLARWORLD INDUSTRIES THUERINGEN GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ROBERT BOSCH GMBH, 70469 STUTTGART, DE Effective date: 20140724 |
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