CN101842913B - 小型光电边缘连接器 - Google Patents

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Abstract

一种连接系统(10)，包括输入和输出模块(12，14)，该输入和输出模块被边缘安装在光电阵列(16，18)上，以传导从阵列(16，18)产生的光子能量。系统电路包括二极管、热沉以及用于从阵列(16，18)传送能量的连接器插头(72)。连接器(10)上的槽配合到光电阵列(16，18)的边缘上，以适应较小的空间限制。预定数量的阵列(16，18)可用该连接系统串联连接。

Description

小型光电边缘连接器
技术领域
本发明致力于一种电连接器，更具体地，涉及一种用于连接光电太阳能电池板的小型边缘连接器。
背景技术
光电(PV)模块或阵列由太阳能产生电。由PV模块产生的电能减小了从诸如化石燃料和核能的非可再生资源中需要的能源量。显著的环境效益还可由太阳能发电得以实现，例如减小了由燃烧化石燃料导致的空气污染、减小了由发电厂导致的水和陆地的使用，以及减小了废物副产品的储存。太阳能不产生噪音，并具有很少的运动成分。由于其可靠性，PV模块还降低消费者的住宅和商业用电成本。
PV电池实质上是大面积的半导体二极管。由于光电效应，当PV电池被诸如日光的光源照射时，光子的能量转化为PV电池内的电能。PV电池一般被互连到具有高达100瓦或者更大功率范围的太阳能模块中。对于大的PV系统，专门的PV模块产生有高达数百瓦的典型功率范围。光电模块是光电发电系统的基本元件。根据期望的电压和电流参数，PV模块具有许多串联或者并联连接的太阳能电池。PV电池被连接并布置在底部上的聚乙烯板和顶部上的钢化玻璃之间。PV电池被互连于半导体材料的上侧上的薄触头。典型的晶体模块功率范围从每模块几瓦直到200瓦。
在正面或者屋顶系统的情形中，可以在构建过程中安装光电系统，或者在建好后加入到建筑物中。屋顶系统通常是低功率的系统，例如10kW，以满足典型的住宅负荷。屋顶集成光电系统可以由不同的模块类型组成，例如晶体和微孔非晶体模块。屋顶集成光电系统被集成到屋顶中；以使得其整个屋顶或者一部分屋顶被光电模块覆盖，或者其在后来被加入到屋顶。PV电池可以与屋瓦或屋顶板结合起来。
PV模块/阵列需要专门设计的装置，该装置适于将各PV模块/阵列彼此互连以及与配电系统互连。PV连接系统用于容纳PV阵列的串联和并联连接。除了接线盒之外，PV连接系统包括连接器，这些连接器允许快速现场安装或者高速制造制成一定长度的电缆组件。会要求连接或连接盒从PV模块/阵列接收专门的电缆终端，并且功率二极管在内部用于控制流到载荷的电流。在要求PV模块的尺寸最小化的具有紧密空间限制和要求的区域中会需要PV阵列。
发明内容
要解决的问题是需要一种用于光电太阳能电池阵列板的边缘连接器，其中该太阳能电池阵列板满足了一个或更多的这些空间限制需要或提供了其他有利的特征。其他的特征和优点将从本说明书中变得显而易见。公开的教导扩展到落入权利要求范围内的那些实施例，而不论它们是否实现了一个或更多的前述需要。
解决方案是通过一种用于沿着具有输入模块和输出模块的边缘互连邻近的光电阵列的电连接器。输入模块壳体具有承受预定电压和电流的至少一个二极管、与二极管热连通以散热的至少一个热沉、至少一个导电连接点以及配置为接收第一光电阵列的边缘的至少一个槽。基座部分罩住至少一个二极管、热沉、连接点和槽。输出模块被配置为与输入模块连接，并且具有导电的至少一个连接点、接收第二光电阵列的边缘的槽，以及罩住连接点和槽的基座部分。连接器还具有连接输入模块和输出模块的导电电缆。输入模块和输出模块被固定到邻近的光电阵列的边缘，并且通过电缆彼此电连通。连接点将光子能从阵列传导到连接器。
从下面的连同通过例子图示本发明原理的附图的优选实施例的更详细描述，本发明的其他特征和优点将是显而易见的。
附图说明
现在参照附图通过例子描述本发明，其中：
图1是本发明的实施例；
图2是在本发明的输入模块中的部件的内部视图；
图3是本发明的输入模块的顶视图；
图4是本发明的输出模块；
图5是本发明的输出模块的内部视图；
图6是本发明的实施例；
图7是没有盖子的本发明的顶视图；
图8-11提供了本发明的替代视图；
图12是本发明的实施例的透视图；
图13-14提供了本发明的替代视图；
图15是本发明的实施例的透视图。
具体实施方式
本发明致力于一种连接到PV阵列边缘的PV盒。本发明的一个优点是连接器在阵列上的独特的边缘放置位置。图1表示边缘连接器10的实施例，该边缘连接器10包括输出插头12和输入模块14。输出插头12和输入模块14用电缆70和插头连接件72互连。在PV系统中，阵列16、18并排布置，在此输出插头12被固定到第一阵列16。输入模块14被固定到下一个邻近的阵列18。每个阵列16、18具有一个输出插头12、一个输入模块14以及电缆70和连接的插头连接件72。
图2图示边缘连接器10的部件。在输出插头12中，叶片20用来配合所述阵列的导电箔(未示出)，并且将光子能量从阵列传导到边缘连接器10。二极管22(例如，参见图15)被连接到电源电路以确保合适地传导能量，热沉24(例如，参见图15)被布置在二极管22上以起到电触头和散热器的作用。尽管可使用任何适合的二极管，但是TO-220肖特基二极管(Schottky diode)可用于该实施例中，并且尽管可以使用任何合适的热沉，但是铜铁热沉可用于该实施例。部件移送装置26用来在制造过程中管理边缘连接器10的部件20、22、24，并且保持部件20、22、24在连接器中的合适放置。除了移送装置26之外，铆钉28用来将热沉24固定到二极管。除了铆钉28之外，可使用焊剂或电阻焊接连接(未示出)，例如超声焊接连接。壳体30被过模制在部件上，并且具有“U”形的槽48以容纳阵列。阵列板16、18牢固且贴合地配合到边缘连接器10的槽48中。在一个实施例中，室温硫化(RTV)硅被用作环氧树脂以将连接器10牢固且防水地保持在阵列16、18上。然而，本领域内的人员或技术人员将认识到，其他类型的环氧树脂可用于将连接器10固定到阵列16、18。
参照图3，孔口34定位于壳体30的顶表面上，以便为与阵列箔的焊接连接提供插孔。一旦建立到阵列16、18的导电连接，这些孔口34可用硅或其他合适的密封和保护材料进行密封和填充。
图4和5表示边缘连接器的输入模块14。压接连接布置在模块14的内部。壳体40具有箔进出窗口42，其允许从阵列(在图4和5中未示出)电连接到模块14。窗口42被填充或被覆盖用于保护。
边缘连接器10的输出模块(未示出)的实施例包括双片设计，如图6-11所示，该双片设计具有壳体部分44和盖部分46。当放置在壳体部分44上时，盖部分46和壳体部分44限定了槽48。阵列16、18装入到槽48中，在连接器10和阵列箔14、16之间建立了连接。图7图示盖部分被移除的边缘连接器10。凹槽50被模制在壳体44中以有助于容纳密封剂，并且当就位时对准盖部分46。壳体部分44还具有较大的锁闭插孔52，当盖部分46就位时该锁闭插孔52接收盖部分46(图8-11)上的闩锁54。
图8-11图示了双片的边缘连接器的各个视图。槽48的内表面成脊或肋，以便为粘结到阵列上提供加强的表面。一旦连接器10被放置在阵列16、18上，诸如RTV硅的粘合剂制品被涂覆以将连接器10固定到具有防水粘结剂的阵列。盖部分46具有闩锁54，以当就位时将盖部分46保持在壳体部分44上。示例性的实施例具有两个闩锁54，然而可使用任何数量的闩锁。壳体部分44具有闩锁插孔52，该闩锁插孔被设计成以当就位时接收闩锁54。一旦盖部分46被放置在壳体部分44上，闩锁54接合在插座52中并且不容易移除。
本发明的输入模块的再一实施例包括双片设计，在此盖部分46被设计为考虑如图2所示更厚的阵列边缘。取决于应用，阵列16、18可具有各种厚度，因此边缘连接器10必需被设计为容纳一定的厚度范围，例如，1/4″to 3/4″。图12图示两层的盖部分46。第一层60倚靠在壳体部分44上，并且第二层62形成围绕阵列边缘配合的一部分槽48。壳体部分44具有凹槽50以当涂覆时容纳密封剂，从而将连接器10固定到阵列并且将盖部分46固定到壳体部分44。
图13-15图示本发明的再一实施例。边缘连接器(在图13-15中未示出)是一种带有盖部分46和壳体部分44的双片设计，其中槽48被形成为配合在具有更大厚度的阵列16、18上。盖部分46具有两层形状，即第一层60和第二层62。盖部分46具有孔口66，其接收紧固件68，例如螺钉，并且将盖部分46固定到壳体部分44。取决于阵列的厚度，槽48的高度会变化。
盖部分46配合在壳体部分44的顶部上，并且用紧固件68进行固定。二极管22被连接到电路以确保能量的合适传导，热沉24被放置为与二极管22接触，以起到触头和散热器的作用。部件移送装置26用来在制造过程中管理边缘连接器10的部件。移送装置26将部件保持就位。除了移送装置26之外，铆钉28被用来将热沉24固定到二极管。除了铆钉28之外，可使用焊剂或焊接连接，例如，超声焊接连接。连接器用来与邻近的边缘连接器(未示出)配合以从阵列传送能量。
边缘连接器10可以具有适合于阵列的大小或尺寸，然而，尺寸可以是长为4″、深为1″英寸，以及厚为3/8″到7/8″。典型地，阵列是厚为1/4″到1″，因此，连接器10上的槽48至少足够宽，以容纳该厚度阵列从而贴合地配合到槽48中。
优选地，连接器用至少15安培的电流运行，然而，连接器10用TO-220二极管适应最小为0.5安培到最大为18安培。连接器还可串联连接到最大30个连接器，在此一个连接器的凸连接部72a配合于邻近的连接器的凹连接部72b。边缘连接器10还可包括更大的热沉，以允许更大的电流容量。更大的热沉提供更大的散耗热，并且需要对应更大的连接器10壳体。

Claims (10)

1.一种用于沿着边缘互连邻近的光电阵列(16，18)的电的连接器(10)，所述连接器(10)包括：
输入模块(14)，所述输入模块具有输入模块壳体单元(30)，所述输入模块壳体单元具有以下部件：
二极管(22)，所述二极管承载预定电压和预定电流；
热沉(24)，所述热沉与所述二极管(22)热连通并配置为散热；
至少两个连接点(20)，所述至少两个连接点是导电的；
槽(48)，所述槽配置为接收第一光电阵列(16)的边缘；
基座部分(26)，所述基座部分配置为保持至少一个二极管(22)、热沉(24)、连接点(20)以及槽(48)；
输出模块(12)，所述输出模块配置为与所述输入模块(14)连接，所述输出模块(12)具有以下部件：
至少两个连接点(20)，所述至少两个连接点是导电的；
槽(48)，所述槽配置为接收第二光电阵列(18)的边缘；
基座部分(26)，所述基座部分配置为保持至少连接点(20)和槽(48)；
导电电缆(70)，所述导电电缆配置为连接所述输入模块(14)和所述输出模块(12)；以及
其中所述输入模块(14)和所述输出模块(12)固定到所述光电阵列(16，18)的边缘，并且通过所述导电电缆(70)彼此电连通，其中连接点将光子能量从阵列(16，18)传导至所述连接器(10)。
2.如权利要求1所述的连接器(10)，其中所述二极管(22)是TO-220肖特基二极管。
3.如权利要求1所述的连接器(10)，其中所述热沉(24)用超声焊接连接、电阻焊接连接或铆钉(28)固定到所述基座部分(26)。
4.如权利要求1所述的连接器(10)，其中所述二极管(22)和所述热沉(24)是一体的装置。
5.如权利要求1所述的连接器(10)，其中所述输入模块(14)和所述输出模块(12)用硅环氧固定到所述光电阵列(16，18)。
6.如权利要求1所述的连接器(10)，其中所述预定电流最小为0.5安培，并且所述预定电流最大为18安培。
7.如权利要求1所述的连接器(10)，还包括凸连接部(72a)和凹连接部(72b)，其中多个连接器串联连接，并且第一连接器的所述凸连接部(72a)配合邻近的连接器的所述凹连接部(72b)。
8.如权利要求7所述的连接器(10)，其中最多30个连接器串联连接。
9.如权利要求1所述的连接器(10)，还包括具有三个连接点的所述输入模块壳体单元(30)以及具有三个连接点的输出模块(12)。
10.如权利要求1所述的连接器(10)，还包括具有盖部分(46)的所述输入模块壳体单元(30)，其中所述盖部分和所述基座部分用紧固件固定。
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