CN103503161A

CN103503161A - 模块化太阳能盒

Info

Publication number: CN103503161A
Application number: CN201280019086.1A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·斯塔内利; 马库斯·策纳; 亨里克·保罗·达·席尔瓦·内图
Original assignee: Huber and Suhner AG
Current assignee: Huber and Suhner AG
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2014-01-08
Also published as: EP2715798A2; US20140293553A1; JP2014522627A; WO2012163983A3; ES2754781T3; KR20140040767A; CH705107A2; WO2012163983A2; EP2715798B1

Abstract

本发明设计一种太阳能盒（1），带有一个接线盒（2）和至少一个扩展模块（3，20），扩展模块（3，20）能够通过标准化接口（4）的第一和第二连接器部件（9，10）可操作地连接到接线盒（2）。接线盒具有一个连接筒（5），触点（7）从筒壁（11）导入连接筒。触点（7）和标准化接口（9）布置在筒的同一侧。

Description

模块化太阳能盒

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，涉及一种用于连接配线到太阳能电池板的太阳能盒。

背景技术

光电池太阳能系统通常具有一个模块化设计，由多个通过外部配线连接的太阳能电池组成。为了实现较高电压，单一太阳能电池通过连接第一个太阳能电池的正极端到下一个太阳能电池负极端的方式串联至少几组。一个问题是当被部分覆盖时太阳能电池会失效，例如，由于周围物体或云投射阴影，导致分配到电流产生的很少或者没有。结果，在串联的情况下临近太阳能电池的电路流动通过覆盖的太阳能电池，这可能导致电池损坏或者至少减少了其使用寿命。因此，众所周知通过通常以二极管作为保护元件的电子电路，太阳能电池被暂时地分流，从而为了其在干扰时能够从产生功率中分离。这些电子电路常常被装设在接线盒中，这些接线盒也用于连接配线。

申请WO2008/000101由同一申请人于2008年公布，描述了一种接线盒，包括一个外壳底部和一个外壳顶部，它们能够可操作地连接并且具有一个用于容纳印刷电路板的固定构件。外壳底部通常包括一个用于安装接线盒到平面和/或曲面的底座组成。一个优点是能够首先固定底盘，特别在受限制的空间里。然后适合于容纳外壳顶部的外壳底部能够可操作地连接到底盘。

申请WO2008/124951由同一申请人于2008年公布，描述了一种接线盒，包括一个外壳和一个用于连接接线盒到太阳能电池板电路终端的连接管道组成。外壳具有一个突出的安装底座，用于固定接线盒到太阳能电池板表面。设计安装底座以便在安装时外壳的后壁离太阳能电池板有一定距离，以便实现外壳的对流冷却。

申请WO2006/050890由Solarwatt股份公司于2006年公布，涉及一种用于光电池太阳能模块的连接元件。接线盒具有一个带有刚性连接框架的管道，其大面积地位于太阳能电池板背面上，能够作为一个模块推进冷却散热片中。此装置的一个缺点是高成本，并且虽然如此具有相对高的高度。安装在太阳能电池板上将减少堆积太阳能电池板的能力，此外增加了在运输和安装中损坏的危险。尤其是冷却散热片显著地突出于背部的侧边，可能容易损坏太阳能电池板敏感的前部的侧边。

申请US5951785由三洋电机有限公司于1997年首次公布，描述了一种用于太阳能电池模块的变流器系统。太阳能电池模块的直流电能够通过变流器转变为交流电。为了改善冷却，变流器被布置在离太阳能电池模块的后壁一定距离。这种外壳的安装和有利于彼此定位在US’785中并不明显。

现有技术中已知的用于太阳能板的太阳能盒具有构造大，不适合于灵活安装的缺点。尤其是未提供用于目前可用连接盒中灵活扩展的功能。另一个缺点是现有技术中已知太阳能盒的维护是很难实施的。例如，问题之一是一个太阳能盒的故障通常影响几个临近的太阳能电池板。另一个问题是已知的太阳能盒对外部的影响保护不足。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于太阳能电池板的太阳能盒，其不存在现用技术的固有问题。

该目的通过权利要求所限定的太阳能盒实现。

本发明的太阳能盒包括一个多部件的外壳，或者几个单个外壳，其均能够通过所限定的接口彼此机械地、电子地可操作连接。多个单个外壳根据其功能有利于分离，并设计为以后允许太阳能盒的功能性扩展和/或重新装配。然后允许太阳能电池板灵活地适用于新的需要，例如当新的法律生效时。

除了电子触点以外，标准化接口也具有机械地可操作地连接构件，其耐用设计甚至超过较长时间（几年）。可操作地连接构件有利于横向直径地和/或在平面的底部和顶部，或垂直地布置到电子触点，导致力的平衡分布。可操作连接构件有利于设计为自锁，以便两个外壳部件不使用工具不能连接。

除了接线盒以外，本发明的太阳能盒通常包括至少另一个模块，其通过标准化接口可操作地连接到接线盒。该至少一个模块有利于布置为相对于太阳能电池板具有同样的一定空隙，以致实现更好的冷却。如果需要的话，多个组件也可以通过标准化接口互相连接。因此标准化接口包括所需数量的机械和电子触点。

在实施例中，太阳能盒包括一个接线盒，其具有一个用于电子可操作地连接到太阳能电池板连接带的连接管道。连接管道由接线盒的外壳分隔，并能够通过一个盖子闭合。如果需要的话，连接管道能够被设计以致封闭。如果需要的话电子件可以集成在接线盒中。接线盒有利于具有一个安装面（底座），通过此种方式接线盒的外壳能够通过胶水粘合固定到太阳能电池板的表面。安装表面有利于设计为围绕连接管道外围延伸。

在优选的实施例中，接线盒具有一个与连接管道成直角的标准化接口。中心线有利于位于离接线盒的安装表面至少3cm。根据此应用范围，可以选择其他高度。

本发明的一个实施例涉及一种太阳能盒，其具有一个接线盒和至少一个扩展模块，当组装时其通过标准化接口的第一和第二连接器部件可操作地连接到接线盒。接线盒包括一个连接管道，在其中触点从至少一个管道壁上引线或突出。触点和标准化接口布置在同一管道侧，有利于由同一部件形成，其中触点可以突出直接进入标准化接口的第一连接器部件。如果需要的话，触点也以与不同太阳能电池板的不同布置连接带兼容的方式布置。这具有的优点是不需要不同的接线盒。

触点可以设计成一个整体，导致损失最少的安装。通过金属片冲压制造的触点实现了好的结果。接线盒通常具有一个底座，用于固定接线盒到太阳能电池板的表面。第一连接器部件垂直布置相对于底座补偿。底座有利于设计为围绕着连接管道。根据此应用范围，连接管道也可以设计为在一侧上开放。接线盒有利于包括机械地可操作连接构件，通过此方式扩展模块能够机械地可操作连接到接线盒的外壳，通过第二可操作地连接构件。太阳能盒可以包括电子组件。这些可以承担以下操作：被盗保护，中心钝化/电源提供（保持/修复），应急断电/消防保护（保护火灾爆发/灭火），电弧检查（防火），MPPT（最大功率点跟踪，性能最优化），微逆变器（MPPT+DC/AC变换）和数据采集（序号，电路，电压，温度）。电子组件都集成在接线盒中和/或至少一个扩展模块中。在优选的实施例中，连接电缆在扩展模块上形成。在这种情况下，电子组件可以集合在扩展模块中，其允许在操作中分离太阳能电池板。接线盒可以进一步包括适用于连接固定轨道的机械地可操作地连接构件。在这种情况下，扩展模块包括能够可操作地连接到固定轨道的导向构件。作为另一选择，扩展模块可以刚性可操作地连接到固定轨道。扩展模块有利地布置离太阳能电池板表面一定距离，以便在太阳能电池板和附加模块之间产生空隙，实现最优的冷却。

标准化接口有利于设计为能够在一个受限的方向上通过一起推动外壳部件电子地和机械地可操作连接。标准化接口也可以设计为能够通过转动可操作地连接。

附图说明

基于下面附图和相关描述示出的典型实施例，本发明将被更详细地描述。附图显示：

图1为太阳能盒1的第一实施例的前上方倾斜透视图；

图2为图1中的太阳能盒1的后上方倾斜透视图；

图3为图1中的太阳能盒1的前下方倾斜透视图；

图4为图1中的太阳能盒1的侧视图；

图5为太阳能盒的第二实施例的前上方倾斜透视图；

图6为图5中的太阳能盒的后上方倾斜透视图；

图7为图5中的太阳能盒的前下方倾斜透视图；

图8为图5中的太阳能盒的侧视图；。

图9为图5中的太阳能盒的扩展配置；

图11为太阳能盒的第三实施例的后上方倾斜透视图；

图12为图11的太阳能盒的前下方倾斜透视图；

图13为图11的太阳能盒变体的后上方倾斜透视图；

图14为图11的太阳能盒在组装状态下的前上方倾斜透视图；

图15为图11的太阳能盒的前下方倾斜透视图；

图16为太阳能盒的第四实施例的前上方倾斜透视图；

图17为图16中细部D的扩展图。

在以下附图中对应部件/区域使用同一参考符号。

具体实施方式

图1示出了本发明的太阳能盒1的第一实施例的前上方倾斜透视图。图2示出了本发明的太阳能盒1的后上方倾斜透视图。图3示出了本发明的太阳能盒1的前下方倾斜透视图，图4是太阳能盒1的侧视图。

图中的太阳能盒1由接线盒2和扩展模块3组成，扩展模块3能够通过标准化接口4从侧面（X方向）可操作地连接到接线盒2。标准化接口4用于传输能量和数据，如果需要的话。同时，接口也实现了扩展模块3相对于接线盒2的机械化安装。当接线盒2首先用于连接太阳能盒1到太阳能电池板（图中未示出）时，扩展模块3用于容纳例如二极管等电子组件，这些电子组件与连接太阳能板的控制功能或者数据处理有关。

图1示出了在分解状态下的太阳能盒1。各个外壳彼此分离的显示。接线盒2具有一个由外壳6形成的连接管道5。多个触点7从侧面突出进入连接管道5，并用于连接相应的太阳能电池板的接触带（两者图中均未详细示出）。触点7在面向扩展模块3的管道侧边形成。连接管道5能够通过盖子8闭合。标准化接口4具有一个位于接线盒侧边的第一连接器部件9（相对于外壳）和位于扩展模块侧边的第二连接器部件10。如实施例所示，触点7直接突出插入入第一连接器部件9，并且有利于形成一个整体，例如形成金属片。在管道侧边上，触点从管道壁11突出，并有利于以与一个或多个太阳能电池板末端匹配的方式设置。外壳6有利于由塑料材料通过喷射模塑法制造。触点7能够作为分离部分插入模具并且密封。作为另一选择，触点可以被压入事先制造的外壳中。在另一个实施例中，外壳6具有多部件设计，以便触点7插入第一外壳部件，然后这个部件与第二外壳部件闭合。

图1-4示出的实施例中，接线盒包括用于连接太阳能盒1的连接电缆12。连接电缆12在接线盒2上横向形成。连接电缆12可操作地与触点7和扩展模块3连接。

如果需要的话，相关的电子组件可以集成到接线盒2的外壳6中，例如为了基本的控制功能。例如，有集成二极管的选项（图中未示出）用于分流万一被遮挡的太阳能电池板和/或其他控制电子件到接线盒2中。这些元件有利于设置在连接管道5和第一连接器部件9之间。

图3中可以看到，外壳6包括从外面包围连接管道5的底座13。底座13用于粘合接线盒2到太阳能电池板的表面。底座包括多个向下突出的筋条14，其实现了更好的粘结连接。

实施例中示出，触点7水平地（x-y平面）设置在从管道壁11突出的载体元件36上，元件支撑触点7，尤其是当太阳能电池板的接触带是连接的时候。由于太阳能电池板是接触的，同时隔绝了高温。如果需要的话，触点7也能够被设置以致垂直地竖立或延伸到一个斜面，以便他们可以横向或者在一个特殊角度上接触。

图4示出的侧视图（y方向）可以看出，标准化接口4设置在管道5上端的部位。当可操作地连接时，扩展模块3具有一定距离导致在太阳能电池板和扩展模块之间存在空气间隙。此距离改善了冷却。如果必要的话，扩展模块3可以包括多个冷却散热片。如果需要的话，扩展模块另外可以直接或间接地支撑或者固定在太阳能电池板上。示出的太阳能盒1具有一种简单的设计，所以高效率低成本制造且表现出相对好的冷却行为。用于安装扩展模块3的力通过标准化接口4传递。因此标准化接口4包括机械可操作的连接构件15，16，用于相对接线盒2固定扩展模块3。图1中可以看出，实施例中示出了可操作连接的构件15，16由梳状磁头臂15组成，梳状磁头臂15设置在第二连接器部件10的两侧，并且与对应的第二连接器部件9的沟槽16啮合，或者可以卡扣装配进沟槽16，实现稳定、永久地机械连接。实施例中示出，机械连接可以被解开，通过在外壳6上引入工具到横向形成的开放的开口处17，例如螺丝刀。这导致卡扣装配元件（无法看到）设置在内部以提供一个开锁位置，借助释放扩展模块。可操作连接构件的横向装置达到了一种很好的力的分布。另外，第二连接器部件具有一个用于容纳垫圈的外围沟槽18（未示出）。

图5-8示出了本发明的太阳能盒1的另一个实施例。该设计和操作原理基本与图1-4示出的实施例相符，所以参考总体说明的那些附图，仅仅在此标出不同的。在第二实施例中，在接线盒2上没有提供连接电缆（电缆开口处19的基础上在此大概地示出），而是在扩展模块3上。因此扩展模块3和电缆可以预先组装，如果需要的话，在安装过程中仅仅必须与固定在太阳能电池板上的接线盒2可操作地连接。另一个优点是在不进一步断开太阳能电池板串联的情况下太阳能电池板可以通过拔掉扩展模块3被分离。这特别有利于一个太阳能电池板损坏的情况，因为这可保证容易更换。扩展模块，或者接线盒2包括防止发生电弧的组件。另一个优点是图9和10示出的太阳能盒1能够灵活地扩展。

图9和10示出了图5-8的太阳能盒1的扩展图。参考前述附图说明相应的总体操作原理。图9示出了从后上方倾斜的太阳能盒，图10示出了从下前方倾斜的太阳能盒。第二扩展模块20插入接线盒2和扩展模块3之间，这个第二扩展模块包括一个电子电路，用于连接的太阳能电池板操作的开环路和/或闭环路控制。第二扩展模块20用于太阳能盒1的灵活扩展功能。第二扩展模块20通过标准化接口4可操作地连接到接线盒2和第一扩展模块3并且，如果存在的话，与电子组件配合集成在接线盒2和第一扩展模块中。另外，第二扩展模块用于从接线盒2到第一扩展模块3传递能量，电缆12连接到第一扩展模块3用于可操作地连接到外侧。

图10中可以看到，实施例均示出了第一和第二扩展模块3，20具有一个或多个用于直接或间接地支撑太阳能电池板表面的底足21。如果需要的话，底足21可以包括一个或多个适用于固定太阳能电池板表面的底座。底足21使得第一和第二扩展模块3，20的后壁设置距离太阳能电池板一定距离，这有助于改善冷却。如果在扩展模块中没有或者仅仅需要很少的冷却，则模块也可以被设计为其它直接支撑在太阳能电池板表面。此外，接线盒2包括第一耦合部件22，其能够可操作连接到固定轨道24的第二耦合部件23。固定轨道24设计为分离部件，并且如果需要的话也能够灵活改装。固定轨道24被设计以便它能够固定在太阳能电池板的表面，例如通过粘合的方式。如果需要的话，固定轨道24可以刚性可操作地连接到第二扩展模块20。固定轨道24用于，在其他物体中，精确地相对于接线盒2定位扩展模块3，20。

图11-15示出了太阳能盒1的第三实施例。这个盒也由接线盒2和第一，第二扩展模块3，20组成。图11和12示出了在拆开状态下的太阳能盒，以便更明显地看到设计。图13-15示出了可操作连接时的单个模块。

接线盒2又具有一个连接管道5，由接线盒2的外壳6形成。触点7设置在可操作连接到第一连接器部件9的连接管道5中。连接管道5能够通过盖子8闭合。

触点7大致设置在第一连接器部件9的水平面上。这具有的优点是接线盒2的内部能够具有简单的设计。实施例示出了，接线盒2具有多部件的底座25，其在此包括两个沿着纵向边缘延伸的横向设置的支撑26。底座25进一步包括包围着连接管道5的第二部位27。底座25使得接线盒2的后壁从太阳能电池板的表面提起，用于改善冷却。底座25的第一和第二部件26，27均包括一个用于容纳粘合物质或者双面粘合带的表面28。底座25使得接线盒2的后壁29从太阳能电池板的表面提起或者隔开，从而改善冷却。支撑26包括开口形式的凹形第一耦合部件22，在此用于啮合固定轨道24的销状的第二耦合部件23。固定轨道24的上面包括第一导向构件30，其适用于容纳在第二扩展模块20上形成的第二导向装置31。固定轨道24也可以作为扩展模块3，20的一个集成部件，且可以可操作地与接线盒2连接在一起。此实施例示出的一个优点是，在安装中，固定轨道24能够插入接线盒2中，然后固定到太阳能电池板表面。然后扩展模块20能够朝接线盒2的方向推入轨道，且通过标准化接口4的连接器部件9，10可操作地连接。通过标准化接口或者进一步的可操作连接构件代替机械锁定。

图13表明太阳能盒1构造简单仅仅具有一个第一扩展模块3。第一扩展模块3包括电缆12，通过电缆12从外部连接太阳能盒。标准化接口4的连接器部件9，10包括机械可操作连接构件32，33（参考图11），其分别设置在对应的连接器部件9，10的底部和顶部。

图16示出了太阳能盒1的第四实施例的前上方倾斜透视图。图17示出了来自于图16中细部D的放大图。太阳能盒1基本与图13示出的实施例对应，所以参考对应总体说明的相应附图。该构造显示，太阳能盒包括一个接线盒2和一个第一扩展模块3。与前述实施例相反，图16示出的变体包括具有连接触点7的特殊布置的连接管道5，触点7在不同管道壁11上形成以便突出进入管道内部。

连接管道5由接线盒2的外壳6形成。该管道在垂直方向上（z-方向）延伸，在此闭合于四个侧边，并且安装闭合于边缘。在此触点7由金属片制成，水平地突出进入管道5闭合于底部（接近后壁侧边上管道端部）。触点以与不同太阳能电池板的不同布置的连接带相兼容的方式设置。太阳能电池板连接带的两种不同的布置由环形圈34（四个触点带在一条线上彼此相邻，4×1布置），和菱形板35（接触带成直角布置，2×2布置）大概地表示。触点7以与不同布置的连接带34，35相兼容的方式设置。实施例示出，触点7设置在三个管道壁上。在所示位置34，35被同时占用的，其他的布置是可以的。例如，触点7可以设计成具有不同长度且能够仅从一个管道壁上伸出。作为另一选择，触点可以在两个相反的管道壁上形成。此外，触点7可以设计成垂直竖立，如果必要的话，可以具有一个或多个弯头或曲面。例如，触点可以具有一个L形状横断面且以垂直竖立方式设置。这允许触点带在不弯曲的情况下连接。触点7特殊的布置也能够集成到实施例所示的和前述附图所描述的太阳能盒中。

此实施例示出的一个优点是他们能够提供一个3-5cm之间的非常小高度。由于非常平但是稳固的设计，尽管他们能够安装在框架里面，但是所示的太阳能盒并没有损坏堆积常规太阳能电池板的能力。

符号列表

1 太阳能盒 19 电缆开口处/电缆连接处

2 接线盒 20 第二扩展模块

3 第一扩展模块 21 底足

4 标准化接口 22 第一耦合部件

5 连接管道/管道 23 第二耦合部件

6 外壳 24 固定轨道

7 触点 25 底座

8 盖子 26 支撑（底座）

9 第一连接器部件（标准化接口） 27 第二部位（底座）

10 第二连接器部件（标准化接口） 28 粘合/胶带表面

11 管道壁 29 后壁

12 连接电缆 30 第一导向构件

13 底座 31 第二导向构件

14 筋条（底座） 32 第一机械可操作地连接构件

15 第一可操作地连接构件 33 第二机械可操作的连接构件

16 第二可操作地连接构件 34 环形圈（4×1位置，连接带）

17 开口处 35 菱形板（2×2位置，连接带）

18 密封槽/沟槽 36 载体元件

Claims

1.一种太阳能盒（1），包括一个接线盒（2）和至少一个扩展模块（3，20），扩展模块（3，20）能够通过标准化接口（4）的第一和第二连接器部件（9，10）可操作地连接到接线盒（2），其中接线盒（2）包括连接管道（5），触点（7）从至少一个管道侧边导入连接管道，并且当安装时，至少一个扩展模块（3，20）离太阳能电池板一定距离，产生空隙。

2.如前述权利要求所述的太阳能盒（1），其特征在于太阳能盒（1）包括具有多个连接电缆（12）的第一扩展模块（3）。

3.如权利要求2所述的太阳能盒（1），其特征在于第一扩展模块（3）包括多个电子元件，这些电子元件允许在操作中分离太阳能电池板。

4.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于触点（7）设置为：它们也与不同太阳能电池板的不同布置连接带34，35相兼容。

5.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于触点（7）水平地和/或垂直地设置。

6.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于触点（7）是曲面的和/或弯曲的。

7.如权利要求6所述的太阳能盒，其特征在于触点（7）具有L形状横断面。

8.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于接线盒（2）包括多个机械地可操作连接构件（15，32），通过第二可操作连接构件（16，33）至少一个扩展模块（3，20）能够机械地可操作连接。

9.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于接线盒（2）包括至少一个底座（25，26，27），用于固定接线盒（2）到太阳能电池板的表面。

10.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于底座（27）包围连接管道（5）。

11.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于接线盒（2）包括多个电子元件。

12.如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1），其特征在于接线盒（2）包括适用于连接固定轨道（24）的机械可操作连接构件（22，23）。

13.如权利要求12所述的太阳能盒（1），其特征在于扩展模块（3）包括多个能够可操作连接到固定轨道（24）的导向构件（31）。

14.一种接线盒（2），用于如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1）。

15.一种扩展模块（3），用于如前述权利要求之一所述的太阳能盒（1）。