DE102007037797B4

DE102007037797B4 - Elektrisches Anschlusssystem für photovoltaische Solaranlagen

Info

Publication number: DE102007037797B4
Application number: DE102007037797A
Authority: DE
Inventors: Joachim Zapf
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-08-11
Also published as: DE102007037797A1; EP2181484A1; US20100193008A1; WO2009021647A1; CN101779339A; CN101779339B

Abstract

Ein Bausatz für ein elektrisches Anschlusssystem für photovoltaische Solaranlagen, die mehrere Solarzellen mit je einem eigenen elektrischen Anschluss aufweisen, umfasst eine Anzahl von Modulen, die eine Mehrzahl unterschiedlicher Modultypen aufweisen, in denen je unterschiedliche Komponenten des Anschlusssystems untergebracht sind. Der Bausatz weist wenigstens einen Modultyp auf, der mit einer Anschlussvorrichtung für das Anschließen des externen elektrischen Anschlusses einer der Solarzellen ausgebildet ist. Dabei sind mehrere der Module in wählbarer Weise miteinander verbindbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anschlusssystem für photovoltaische Solaranlagen und Module als Teil eines solchen Anschlusssystems.
Solaranlagen weisen typischerweise mehrere Solarzellen auf, die elektrisch miteinander verbunden werden, um die Ausgangsleistung der Solaranlage zu erhöhen. Dabei nehmen jedoch abgeschattete Solarzellen einen Teil des von beleuchteten Solarzellen produzierten Stromes auf und reduzieren dadurch die von der Solaranlage abgegebene Leistung. Um dies zu vermeiden, werden Dioden so zwischen die einzelnen Solarzellen geschaltet, dass die Solarzellen Strom abgeben, aber keinen Strom aufnehmen können. Diese Dioden sind üblicherweise gemeinsam mit den zu den einzelnen Solarzellen führenden Anschlussleitungen in einer so genannten Anschlussbox untergebracht. Um die Dioden und Anschlüsse vor negativen Umwelteinflüssen, wie z. B. Staub und Feuchtigkeit zu schützen, wird die Anschlussbox abgedichtet, so dass ein vorgegebener IP-Schutzgrad erreicht wird. Durch die fließenden Ströme von bis zu 10 Ampere erwärmen sich die Dioden im Betrieb auf bis zu 200°C. Aufgrund der Abdichtung der Anschlussbox kann die Wärme schlecht nach außen abgeführt werden und es kann innerhalb der Anschlussbox zu unkontrollierbaren Wärmeüberlagerungen und Wärmeübertragungen zwischen den Dioden kommen. Dies beeinflusst die Leistung der Solaranlage negativ. Auch müssen für verschiedene Solaranlagen abhängig von der Anzahl der verwendeten Solarzellen je eigene Anschlussboxen mit einer entsprechenden Anzahl von Anschlüssen und Dioden hergestellt werden.
EP 1 496 577 A2 zeigt eine elektrische Anschluss- und Verbindungsdose, mit einem Gehäuse, zum Anschliessen und Verbinden in das Gehäuse eingeführter Leitungen miteinander bzw. mit in dem Gehäuse vorgesehenen elektrischen oder/und elektronischen Einrichtungen, wobei ein elektrische oder/und elektronische Einrichtungen aufweisendes Ansteckmodul vorgesehen ist, das mittels einer Steckverbindung an das Gehäuse angesteckt ist, so dass die elektrischen oder/und elektronischen Einrichtungen des Ansteckmoduls mit den in dem Gehäuse vorgesehenen Leitungen bzw. elektrischen oder/und elektronischen Einrichtungen verbunden sind.
DE 102 33 279 A1 offenbart ein Photovoltaikmodul mit mindestens einem Photovoltaikelement zum Wandeln von Solarenergie in elektrische Energie in Form von Gleichstrom, und mit einem Wandlerelement zum Wandeln des von dem Photovoltaikelement erzeugten Gleichstroms, wobei das Photovoltaikelement einen Gleichstromanschluss besitzt zum elektrischen Verbinden mit dem Wandlerelement, wobei das Photovoltaikelement und das Wandlerelement einander zugeordnete Verbindungselemente aufweisen, mittels derer das Photovoltaikelement und das Wandlerelement unmittelbar und ohne Zwischenschaltung einer Kabelverbindung miteinander elektrisch verbindbar sind. Die einander zugeordneten Verbindungselemente weisen miteinander korrespondierende und in Anlage aneinander bringbare elektrische Kontaktorgane auf.
DE 10 2004 053 942 A1 zeigt eine 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. Die Anschlusseinheit ist direkt auf der Oberfläche eines plattenförmigen Solarmoduls dichtend angeordnet. Der Grundkörper der Anschlusseinheit besitzt mindestens eine Aussparung, elektrische Kontaktelemente, die mit einer Schalt- und Steuereinheit innerhalb des Einschubgehäuseteils verschaltet sind, sind innen liegend im Grundkörper oder in einem Einschubgehäuseteil angeordnet, die Kontaktierung der elektrischen Kontaktelemente ist in einer Ebene mit der Auflagefläche auf der Leiterbahn des plattenförmigen Solarmoduls angeordnet, die Form und die Lage der elektrischen Kontaktelemente korrespondieren mit den freiliegenden Anschlussabschnitten der Leiterbahnen und der Grundkörper isoliert die Anschlusseinheit vollständig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Anschlusssystem für photovoltaische Solaranlagen zur Verfügung zu stellen, das einen gewünschten IP-Schutzgrad aufweist, Wärmeübertragungen und -überlagerungen zwischen den Dioden zuverlässig vermeidet und flexibel für Solaranlagen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Solarzellen angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Bausatz für ein elektrisches Anschlusssystem für photovoltaische Solaranlagen nach Anspruch 1 und Module nach Anspruch 15 als Teil eines solchen Bausatzes gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Bausatz für ein elektrisches Anschlusssystem für photovoltaische Solaranlagen, die mehrere Solarzellen mit je einem eigenen elektrischen Anschluss aufweisen, umfasst eine Anzahl von Modulen, die eine Mehrzahl unterschiedlicher Modultypen aufweisen, in denen je unterschiedliche Komponenten des Anschlusssystems untergebracht sind. Der Bausatz weist wenigstens einen Modultyp auf, der mit einer Anschlussvorrichtung für das Anschließen des externen elektrischen Anschlusses einer Solarzelle ausgebildet ist. Dabei sind mehrere der Module in wählbarer Weise miteinander verbindbar.
In einem Modul als Teil eines solchen mehrere Module aufweisenden Bausatzes ist eine wählbare Komponente des Anschlusssystems untergebracht und das Modul ist mit weiteren Modulen des Bausatzes verbindbar.
Mit einem solchen modularen Bausatz kann ein elektrisches Anschlusssystem individuell gemäß den jeweiligen Bedürfnissen, insbesondere entsprechend der Anzahl der in der Solaranlage verwendeten Solarzellen, zusammengestellt werden. Dadurch, dass die unterschiedlichen Komponenten des Anschlusssystems jeweils in einem eigenen Modul untergebracht sind, werden unkontrollierte Wärmeüberlagerungen und Wärmeübertragungen zwischen den Komponenten zuverlässig vermieden. Da jedes der Module für sich kleiner als eine herkömmliche Anschlussbox ist, kann es leichter abgedichtet werden, um den gewünschten IP-Schutzgrad zu erreichen.
In einer Ausführungsform weist die Anschlussvorrichtung für das Anschließen des elektrischen Anschlusses einer Solarzelle eine Klemmvorrichtung für das Festklemmen des elektrischen Anschlusses auf. Mit einer solchen Klemmvorrichtung kann der elektrische Anschluss einfach und sicher befestigt werden. In einer weiteren Ausführungsform ist die Klemmvorrichtung als so genannter Omega-Clip ausgebildet, der ein besonders einfaches und sicheres Befestigen des Anschlusses ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Bausatz einen Modultyp auf, der für den Anschluss eines Bauelementes ausgebildet ist, das aus einer Diode, einem Temperatursensor und einem Diebstahlsensor ausgewählt ist. Dadurch, dass ein solches Modul je höchstens eine Diode enthält, werden unkontrollierte Wärmeübergänge zwischen den Dioden verhindert. Die Wärmeabfuhr kann somit kontrolliert und das Modul entsprechend ausgelegt werden.
Durch ein Modul, das mit einem Temperatursensor ausgestattet ist, kann die Temperatur der Solarzellen überwacht werden. Dazu wird das elektrische Anschlusssystem direkt auf den Solarzellen befestigt. Wird ein Temperatursensor in einem Modul gemeinsam mit einer Diode untergebracht, kann auch die Betriebstemperatur der Diode überwacht werden. Durch einen Diebstahlsensor, der beispielsweise eine ungewöhnliche Erschütterung des Solarmoduls oder eine plötzliche Unterbrechung des Stromkreises erkennt, kann der Versuch eines Diebstahls von Solarmodulen frühzeitig erkannt werden, so das ein entsprechender Alarm ausgelöst werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Bausatz einen Modultyp auf, der mit einem Stromanschluss oder einem Datenanschluss versehen ist. Über den Stromanschluss kann der von den Solarzellen erzeugte Strom aus dem Anschlusssystem an einen Verbraucher oder eine Speichereinrichtung abgeführt werden. Alternativ kann Strom von einem weiteren Anschlusssystems zugeführt werden, um die Leistung des Gesamtsystems zu erhöhen. Über einen Datenanschluss können die von dem Temperatursensor oder dem Diebstahlsensor erzeugten Daten zur weiteren Auswertung und Verarbeitung abgeführt werden. Bei dem Datenanschluss kann es sich um einen analogen oder um einen digitalen Datenanschluss handeln; insbesondere kann es sich um einen RJ45-Anschluss handeln.
In einer Ausführungsform weist der Bausatz einen Modultyp auf, der mit wenigstens einer Stromschiene versehen ist. Durch eine Stromschiene kann der Strom besonders verlustarm durch das Modul geleitet werden. Auch ist ein Modul mit einer solchen Stromschiene einfach herzustellen. Eine solche Stromschiene kann auch besonders einfach für das Anschließen des externen elektrischen Anschlusses einer der Solarzellen ausgebildet werden. Zwischen zwei Stromschienen kann eine Diode angeschlossen werden. So kann eine Diode besonders einfach und effektiv angeschlossen werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Bausatz einen Modultyp auf, der mit Kühlrippen versehen ist. Über solche Kühlrippen kann die in dem Modul durch den Betrieb einer Komponente des Anschlusssystems, zum Beispiel einer Diode, entstehende Wärme effektiv abgeführt werden. In einer besonderen Ausführungsform sind die Kühlrippen schwalbenschwanzförmig ausgebildet, so dass zwei Module durch Ineinanderfügen der Kühlrippen miteinander verbindbar sind. Dadurch können verschiedene Module besonders einfach zu einer zwei- oder dreidimensionalen Einheit zusammengefügt werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Bausatz einen Modultyp, der wenigstens zum Teil mit einer Vergussmasse aufgefüllt ist. Durch eine Wärme leitende Vergussmasse kann die Wärme, die von dem in dem Modul untergebrachten Bauelement erzeugt wird, effektiv nach außen abgeführt werden.
Eine geeignete Vergussmasse kann auch einen Schutz für die in dem Modul vorhandenen Bauelemente vor schädlichen Einflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit oder Staub, darstellen.
In einer Ausführungsform weisen die Module je wenigstens eine Rastverbindung auf, um benachbarte Module mechanisch miteinander zu verbinden. Eine solche Rastverbindung ist einfach herzustellen und ermöglicht es, benachbarte Module schnell und sicher miteinander zu verbinden.
In einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens ein Teil der Modultypen des Bausatzes je wenigstens einen elektrischen Verbinder auf, um benachbarte Module elektrisch miteinander zu verbinden. Dadurch können die in den Modulen vorhandenen Komponenten einfach und sicher elektrisch miteinander verbunden werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens ein Teil der Modultypen je wenigstens einen O-Ring auf, um den elektrischen Verbinder abzudichten. Da durch kann das Eindringen von Feuchtigkeit in die elektrische Verbindung sicher und effektiv verhindert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein Teil der Modultypen dicht verschließbar. Dadurch werden die in dem jeweiligen Modultyp vorhandenen Bauelemente sicher vor Feuchtigkeit und anderen negativen Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel Staub, geschützt.
In einer Ausführungsform sind die Module wenigstens teilweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Ein Spritzgussverfahren ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Module. In einer weiteren Ausführungsform haben die Module einen einheitlichen äußeren Aufbau, so dass sie kostengünstig mit einem einzigen Spritzwerkzeug hergestellt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Module an den Stirnwänden, an den Seitenwänden und/oder auf der Ober- bzw. Unterseite mit Verbindungselementen versehen, so dass die Module in zwei oder drei Dimensionen miteinander verbindbar sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem.
2 zeigt das elektrische Anschlusssystem aus 1 in einer perspektivischen Ansicht von oben.
3 zeigt ein Diodenmodul für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem in einer perspektivischen Ansicht von oben.
4 zeigt ein Modul für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem, das für die Aufnahme eines Sensors und eines Datenanschlusses eingerichtet ist, in einer perspektivischen Ansicht von oben.
5 zeigt ein Endmodul mit einem Stromanschluss für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem in einer perspektivischen Ansicht von oben.
6 zeigt ein Anschlussmodul für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem mit einer Anschlussvorrichtung, um eine Solarzelle anzuschließen, in einer perspektivischen Ansicht von oben.
7 zeigt einen Rohling eines Moduls für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem mit einem abgetrennten Bereich in einer perspektivischen Ansicht von oben.
8 zeigt ein Kühlmodul für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem in einer perspektivischen Ansicht von oben.
9 zeigt zwei miteinander verbundene Module für ein erfindungsgemäßes elektrisches Anschlusssystem, die je mit einem Deckel verschlossen sind von oben.
1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusssystems 2. Das in 1 gezeigte Anschlusssystem 2 umfasst fünf Module 30, 24a, 22, 24b, 31, die von links nach rechts in einer Reihe angeordnet und an ihren Stirnwänden je paarweise miteinander verbunden sind. Die Module 30, 24a, 22, 24b, 31 sind noch nicht durch Deckel verschlossen, um einen Einblick in ihr Inneres 29, 23a, 21, 23b, 29a zu ermöglichen.
Das erste, ganz links dargestellte Endmodul 30 weist an seiner linken Stirnwand 57 einen ersten Stromanschluss 10 auf, der als Stromausgangsanschluss dient, um den von der (nicht gezeigten) Solarzelle erzeugten Strom an einen Verbraucher oder eine Strom-Speichereinrichtung abzuführen. Der in der 1 gezeigte erste Stromanschluss 10 ist als runder Bajonett-Anschluss ausgebildet. Alternativ kann auch ein Schraub- oder Steckanschluss vorgesehen sein. Ein erster elektrisch leitender Stift 18a führt von dem ersten Stromanschluss 10 in den Innenraum 29 des Endmoduls 30 und ist dort durch eine erste Käfigzugfeder 42a mit dem linken Ende einer ersten Stromschiene 12a verbunden, die von der linken Stirnwand des Innenraumes 29 zur rechten Stirnwand des End moduls 30 verläuft. Dort ist das rechte Ende der ersten Stromschiene 12a durch eine zweite Käfigzugfeder 42b mit einem zweiten elektrisch leitenden Stift 18b verbunden, der durch die rechte Stirnwand des Endmoduls 30 in ein rechts benachbartes, erstes Diodenmodul 24a führt. Die Stromschiene 12a ist als längliche Metallplatte ausgebildet und mit ihrer Breitseite senkrecht im Innenraum 29 des Moduls 24a angeordnet.
In dem ersten Diodenmodul 24a ist der zweite elektrisch leitende Stift 18b über eine dritte Käfigzugfeder 42c mit dem linken Ende einer zweiten Stromschiene 12b verbunden. Mit dem rechten Ende der zweiten Stromschiene 12b ist der linke Anschluss einer ersten Diode 8a verbunden. Der rechte Anschluss der ersten Diode 8a ist mit dem linken Ende einer dritten Stromschiene 12c auf der rechten Seite des Innenraumes 23 des ersten Diodenmoduls 24a verbunden. Das rechte Ende der dritten Stromschiene 12c ist wiederum durch eine vierte Käfigzugfeder 42d mit einem dritten elektrisch leitenden Stift 18c verbunden, der durch die rechte Stirnwand des ersten Diodenmoduls 24a in das rechts benachbarte Anschlussmodul 22 führt. Dadurch, dass das Diodenmodul 24a nur eine Diode enthält, werden unkontrollierte Wärmeübertragungen zwischen verschiedenen Dioden zuverlässig vermieden. Um die von der Diode 8a erzeugte Wärme besser abzuleiten, kann der Innenraum 23 des Diodenmoduls 24a mit einer Wärme leitenden Vergussmasse ausgefüllt werden, und/oder die Wände des Diodenmoduls 24a können mit Kühlrippen versehen sein (siehe unten, 8).
In dem Anschlussmodul 22 ist der dritte elektrisch leitende Stift 18c durch eine fünfte Käfigzugfeder 42e mit dem linken Ende einer vierten Stromschiene 12d verbunden, die von links nach rechts durch den Innenraum 21 des Moduls 22 führt und an ihrem rechten Ende auf der rechten Seite des Innenraumes 21 über eine sechste Käfigzugfeder 42f mit einem vierten elektrisch leitenden Stift 18d verbunden ist, der in das rechts anliegende Diodenmodul 24 führt. Der mittlere Bereich der vierten Stromschiene 12d ist als Anschlussvorrichtung 6 zum Anschließen eines elektrischen Anschlusses einer, nicht gezeigten, Solarzelle ausgebildet. Der Anschluss der Solarzelle, der zum Beispiel als Folienkabel aus Aluminium ausgebildet ist, wird durch eine Klemmvorrichtung, die beispielsweise als so genannte Omega-Feder 9 ausgebildet ist, an der vierten Stromschiene 12d festgeklemmt. Das Folienkabel der Solarzelle wird über eine in der 1 nicht erkennbare Öffnung im Boden des Moduls 22 in dessen Innenraum 21 eingeführt und um den mittleren Bereich der Stromschiene 12d gelegt. Dann wird das Folienkabel durch Aufschieben der Omega-Feder 9 auf dem mittleren Bereich der Stromschiene 12d festgeklemmt. Die Ausführung der Anschlussvorrichtung 6 als Klemmvorrichtung für ein Folienkabel ist nur beispielhaft. Die Anschlussvorrichtung kann auch in anderer Form, zum Beispiel als Steck- oder Schraubverbindung ausgebildet sein.
Der Aufbau des zweiten Diodenmoduls 24b, das rechts von dem Anschlussmodul 22 angeordnet ist, entspricht dem Aufbau des ersten Diodenmoduls 24a, das links von dem Anschlussmodul 22 angeordnet ist. In dem zweiten Diodenmodul 24b ist der vierte elektrisch leitende Stift 18d über eine siebte Käfigzugfeder 42g mit dem linken Ende einer fünften Stromschiene 12e verbunden. Mit dem rechten Ende der fünften Stromschiene 12e ist der linke Anschluss einer zweiten Diode 8b verbunden. Der rechte Anschluss der zweiten Diode 8b ist mit dem linken Ende einer sechsten Stromschiene 12f verbunden, die auf der rechten Seite des Innenraumes 23b des zweiten Diodenmoduls 24b angeordnet ist. Das rechte Ende der sechste Stromschiene 12f ist wiederum durch eine achte Käfigzugfeder 42h mit einem fünften elektrisch leitenden Stift 18e verbunden, der durch die rechte Stirnwand des zweiten Diodenmoduls 24b in das rechts benachbarte Endmodul 31 führt.
Der Aufbau des rechtes Endmoduls 31 entspricht spiegelbildlich dem Aufbau des linken Endmoduls 30. Der durch die linke Stirnwand des Endmoduls 31 eingeführte fünfte elektrisch leitende Stift 18e ist über eine neunte Käfigzugfeder 42i elektrisch mit dem linken Ende einer siebten Stromschiene 12g verbunden. Die siebte Stromschiene 12g führt durch den Innenraum 29a des Endmoduls 31 und ist an ihrem rechten Ende über eine zehnte Käfigzugfeder 42k mit einem sechsten elektrisch leitenden Stift 18f verbunden. Der sechste elektrisch leitenden Stift 18f ist durch die rechte Stirnwand des Anschlussmoduls 31 geführt und verbindet die siebte Stromschiene 12g elektrisch mit einem zweiten Stromanschluss 11. Der zweite Stromanschluss 11 des rechten Endmoduls 31 dient als Stromeingangsanschluss, um ein weiteres Anschlusssystem 2 über ein nicht gezeigtes Kabel anzukoppeln, so dass zwei oder mehr elektrische An schlusssysteme 2 mit den zugehörigen Solarzellen in Reihe betrieben werden, um die Ausgangsspannung des Systems zu erhöhen. Ist nicht vorgesehen, ein weiteres Anschlusssystem anzuschließen, so wird der zweite Anschluss 11 mit einem isolierenden Stöpsel verschlossen oder es wird ein Endmodul verwendet, dass über keinen Stromanschluss 11 verfügt, sondern den elektrisch leitenden Stift 18e des benachbarten Moduls aufnimmt und isoliert.
An den Nahtstellen zwischen den Modulen 30, 24a, 22, 24b, 31 sind je die Verbindungen 16 erkennbar, welche die Module an ihren Stirnseiten mechanisch miteinander verbinden und die zum Beispiel als Rast- oder Steckverbindungen ausgebildet sind.
2 zeigt das Anschlusssystem 2 aus 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die bereits in der 1 gezeigten und im Zusammenhang mit der 1 diskutierten Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut diskutiert.
3 zeigt die perspektivische Ansicht eines Diodenmoduls 24 von oben. Auch in dieser Ansicht ist kein Deckel gezeigt, um einen Einblick in das Innere 23 des Diodenmoduls 24 zu ermöglichen. Das Diodenmodul 24 hat eine quaderförmige Form mit einem in etwa quadratischen Querschnitt. Das Diodenmodul ist in etwa doppelt so lang wie breit bzw. hoch. Ein solches Modul hat beispielsweise eine Breite von 25 mm, eine Höhe von 25 mm und eine Länge von 50 mm. An seiner linken Stirnwand 56 weist das Diodenmodul 24 zwei nach außen hervorragende, senkrechte Seitenwandabschnitte 52 und dazwischen einen zurückgesetzten Bereich 54 auf, in dem zwei Rastarme 16a mit je einem nach außen weisenden Rasthaken und ein runder Anschlussstutzen 19a zur Aufnahme eines elektrischen Kontaktstiftes 18 ausgebildet sind. Im Inneren des Diodenmoduls 24 ist ein Innenraum 23 zur Aufnahme von Komponenten des Anschlusssystems 2, wie z. B. einer Diode 8, ausgebildet. Die Anschlüsse der Diode 8 sind an den Enden je einer Stromschiene 12b, 12c befestigt, die je zur linken bzw. rechten Stirnwand 56, 57 des Diodenmoduls führen. Am linken Ende der linken Stromschiene 12b befindet sich eine linke Käfigzugfeder 42c, um die linke Stromschiene 12b mit einem durch den Anschlussstutzen 19a in der linken Stirnwand 56 eingeschobenen Stift eines, nicht gezeigten, benach barten Moduls zu verbinden. Die rechte Stromschiene 12c ist an ihrem rechten Ende durch eine rechte Käfigzugfeder 42d mit einem elektrisch leitenden Stift 18c verbunden, der durch die rechte Stirnwand 57 des Diodenmoduls 24 nach außen führt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stift 18c rund, zum Beispiel als gerändelter Kontaktstift, ausgebildet, der Stift kann jedoch auch eckig, z. B. als 4-Kant-, 6-Kant oder 8-Kantstift ausgeformt sein.
Auf der rechten Stirnwand 57 des Moduls 24 ist rund um den durch die Stirnwand 57 nach außen geführten Stift 18c ein runder Anschlussstutzen 19b ausgebildet, der in den Anschlussstutzen 19a eines, nicht gezeigten, benachbarten Moduls einpassbar ist. Um den Umfang des Anschlussstutzens 19b ist ein O-Ring 20 angeordnet, um die Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen 19a und dem Anschlussstutzen eines benachbarten Moduls abzudichten.
An beiden Seiten der rechten Stirnwand 57 des Moduls 24 sind außen zwei Vorsprünge 17 ausgebildet, die über die gesamte Höhe der Stirnwand 57 von oben nach unten verlaufen. In diese Vorsprünge 17 können die Rasthaken der Rastarme 16a eines benachbarten Moduls eingreifen, um die Module miteinander zu verbinden. In einem alternativen, nicht gezeigten, Ausführungsbeispiel, sind die Vorsprünge 17 nicht über die gesamte Höhe der Stirnwand 57 des Moduls 24, sondern nur auf der Höhe der Rastarme 16a ausgebildet.
4 zeigt ein Sensormodul 26 zur Aufnahme eines Sensors. Auch in dieser Ansicht ist kein Deckel gezeigt, um einen Einblick in den Innenraum 25 des Sensormoduls 26 zu ermöglichen. Der äußere Aufbau des Sensormoduls 26 entspricht dem in 3 gezeigten Diodenmodul 24. Im Innenraum 25 des Sensormoduls 26 ist eine Aufnahmebox 70 zur Aufnahme eines Sensors, zum Beispiel eines Temperatur- oder Diebstahlsensors vorgesehen. Das Innere der Aufnahmebox 70 ist über eine Öffnung 72 in der Seitenwand 63 des Sensormoduls 26 von außen zugänglich. In die Öffnung 72 kann zum Beispiel ein Datenanschluss eingebracht werden, um die von einem in die Aufnahmebox 70 eingebrachten Sensor erzeugten Daten nach außen abzugeben und/oder den Sensor durch von außen zugeführte Signale zu steuern. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Innenraum 25 des Sensormoduls 26 keine Stromschiene gezeigt. Je nach Art des in die Aufnahmebox 70 eingebrachten Sen sors wird eine Stromschiene im Inneren 25 des Moduls 26 um die Aufnahmebox 70 herum geführt, wenn der Sensor keinen Kontakt mit der Stromschiene benötigt, zum Beispiel wenn der Sensor vorgesehen ist, die Temperatur der Solarzellen zu messen. Die Stromschiene 12 wird durch die Aufnahmebox 70 hindurch geführt, wenn der Sensor zum Beispiel vorgesehen ist, den die durch die Stromschiene fließenden Strom zu messen. Wie im in 3 gezeigten Diodenmodul 24 wird die Stromschiene über, nicht gezeigte, Käfigzufedern mit, nicht gezeigten, elektrisch leitenden Stiften verbunden, die durch Öffnungen 50, 51 in den Stirnwänden 56, 57 des Moduls 26 nach außen geführt werden.
5 zeigt die perspektivische Ansicht eines Endmoduls 31 mit einem Stromanschluss 11. Auch hier wurde der Deckel entfernt, um den Blick auf das Innere 29a des Moduls 31 zu ermöglichen. Die äußeren Abmessungen und der Aufbau der linken Stirnwand 56 entsprechen dem in 3 gezeigten Diodenmodul 24. In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel des Endmoduls 31 sind die Ecken der rechten Stirnwand 57 abgerundet, dies stellt jedoch nur eine beispielhafte Ausgestaltung dar und ist nicht zwingend erforderlich. Im Inneren 29a des Endmoduls 31 verläuft eine Stromschiene 12g von links nach rechts. Am linken Ende der Stromschiene 12g ist eine linke Käfigzugfeder 42i vorgesehen, um die Stromschiene 12a mit einem, in 5 nicht gezeigten, durch den Anschlussstutzen 19a und die Öffnung 19c in der linken Stirnwand 56 eingeschobenen Stift eines, in der 5 nicht gezeigten, benachbarten Moduls elektrisch zu verbinden. Am rechten Ende der Stromschiene 12g ist eine rechte Käfigzugfeder 42k vorgesehen, welche die Stromschiene 12g mit einem elektrisch leitenden Stift 18f verbindet, der durch die rechte Stirnwand 57 nach außen geführt ist und die Stromschiene 12g elektrisch mit dem Stromanschluss 11 verbindet, der auf der Außenseite der rechten Stirnwand 57 angebracht ist. Der in der 5 gezeigte Stromanschluss 11 ist ein kreisrunder Bajonettanschluss, alternativ kann jedoch auch ein Schraub- oder Steckanschluss verwendet werden. Der Stromanschluss 11 kann als Stecker ("male") oder Buchse ("female") ausgebildet sein. Der Stromanschluss 11 dient entweder als Stromausgangsanschluss dazu, den von den, nicht gezeigten, Solarzellen erzeugten Strom an einen Verbraucher oder eine Strom-Speichereinrichtung abzuführen, oder als Stromeingangsanschluss dazu, über ein nicht gezeigtes Kabel ein weiteres Anschlusssystem 2 anzukoppeln. So können mehrere elektrische An schlusssysteme 2 in Reihe geschaltet werden, um die Ausgangsspannung des Gesamtsystems zu erhöhen.
6 zeigt die perspektivische Ansicht eines Anschlussmoduls 22 zum Anschluss einer, nicht gezeigten, Solarzelle. Die äußeren Abmessungen, sowie der Aufbau der linken Stirnwand 56 und der rechten Stirnwand 57 entsprechen denen des in 3 gezeigten Diodenmoduls 24, wobei in der in 6 gezeigten Perspektive die Rastarme 16a an der linken Stirnwand 56 des Anschlussmoduls 22 nicht sichtbar aber dennoch vorhanden sind. Der Anschlussstutzen 19b auf der rechten Stirnwand 57 des Anschlussmoduls 22 ist noch nicht mit einem O-Ring versehen. Stattdessen ist eine Aufnahmenut 20a zu erkennen, die im Umfang des Anschlussstutzens 19b ausgebildet ist, um einen solchen O-Ring aufzunehmen.
Im Innenraum 21 des Anschlussmoduls 22 verläuft eine Stromschiene 12 von links nach rechts. An ihrem linken Ende ist die Stromschiene 12 mit einer linken Käfigzugfeder 42a versehen, um die Stromschiene 12 mit einem durch den Anschlussstutzen 19a auf der linken Stirnwand 56 des Moduls 22 eingeschobenen elektrisch leitenden Stift eines in der 6 nicht gezeigten benachbarten Moduls zu verbinden. An ihrem rechten Ende ist die Stromschiene 12 mit einer rechten Käfigzugfeder 42b versehen, welche die Stromschiene 12 mit einem elektrisch leitenden Stift 18 verbindet, der durch die rechte Stirnwand 57 und den außen auf dieser Stirnwand 57 angebrachten runden Anschlussstutzen 19b nach außen geführt ist, um das Modul 22 elektrisch mit einem benachbarten Modul zu verbinden. Der mittlere Bereich der Stromschiene 12 ist als Anschlussvorrichtung 6 zum Anschließen einer in der 6 nicht gezeigten Solarzelle ausgebildet. In dem in der 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Anschlussvorrichtung 6 als Klemmvorrichtung mit einer so genannten Omega-Feder 9 ausgebildet. Das Anschlusskabel der Solarzelle, das als Folienkabel ausgebildet ist, wird durch eine in der 6 nicht sichtbare Öffnung im Boden des Anschlussmoduls 22 in dessen Innenraum 21 eingeführt und um die Stromschiene 12 gelegt. Dann wird die Omega-Feder 9 von oben auf die Stromschiene 12 geschoben, um das Folienkabel an der Stromschiene 12 festzuklemmen. Eine solche Klemmvorrichtung stellt eine einfach herzustellende aber dennoch sichere Verbindung des Anschlusskabels mit der Stromschiene 12 zur Verfügung. Die Ausführung der Anschlussvorrichtung 6 als Klemmvor richtung für ein Folienkabel ist jedoch nur beispielhaft. Die Anschlussvorrichtung 6 kann auch in einer anderen Form, z. B. als Steck- oder Schraubverbindung ausgebildet sein.
7 zeigt die perspektivische Ansicht eines Rohlings 60 für ein Modul eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusssystems 2. Die äußeren Abmessungen des Rohlings 60 entsprechen je denen der zuvor gezeigten Module. Auch dieser Rohling ist nicht mit einem Deckel versehen, um den Blick in das Innere 62 des Rohlings 60 zu ermöglichen.
In der Mitte seiner rechten äußeren Stirnwand 57 ist der Rohling 60 mit einem runden Anschlussstutzen 19a versehen. Der Anschlussstutzen 19a weist in seinem Umfang eine Nut 20a zur Aufnahme eines nicht gezeigten O-Rings auf. In dem Anschlussstutzen 19a und der dahinter liegenden Stirnwand 57 ist eine erste Öffnung 68a ausgebildet, um eine Stromschiene oder einen Anschlussstift von außen in das Innere 62 des Moduls 60 zu führen. In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Öffnung 68a in Form eines senkrechten Schlitzes ausgebildet. Die erste Öffnung 68a kann jedoch auch als waagrechter Schlitz, quadratisch oder rund ausgebildet sein.
Im Innenraum 62 des Rohlings 60 ist in einem Abstand zu der rechten Stirnwand 57 eine innere Abtrennwand 64 vorgesehen, um einen Bereich 66 des Innenraumes 62 abzutrennen. In diesen abgetrennten Bereich 66 kann z. B. eine isolierende Vergussmasse eingefüllt werden, um den Innenraum 62 gegen das Eindringen von Staub, Feuchtigkeit und/oder Ähnlichem durch die erste Öffnung 68a abzudichten. In der Abtrennwand 64 ist eine zweite Öffnung 68b vorgesehen, um einen Leiter oder eine Stromschiene von der ersten Öffnung 68a weiter in den Innenraum 62 des Rohlings 60 zu führen.
In der linken Stirnwand 56 des Innenraumes 62 ist eine dritte Öffnung 68c vorgesehen, um einen Leiter, einen elektrisch leitenden Stift oder eine Stromschiene aus dem Innenraum 62 durch die linke Stirnwand 56 nach außen zu führen.
Die in 7 gezeigte Ausführung ist nur beispielhaft, so kann z. B. im linken Bereich des Innenraumes 62 eine zweite Abtrennwand vorgesehen sein, um dort einen zweiten abgetrennten Bereich 64 zur Aufnahme einer isolierenden Vergussmasse auszubilden, um auch die dritte Öffnung 68c abzudichten.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kühlmoduls 34. Der Aufbau der Stirnwände 56, 57 des Moduls 34 entspricht den Stirnwände 56, 57 des in 4 gezeigten Sensormoduls 26. Die Seitenwände 63 des Kühlmoduls 34 sind je auf ihrer Innen- und Außenseite mit Kühlrippen 14 versehen. Über diese Kühlrippen 14 kann Wärme, die von, nicht gezeigten, Bauelementen, die im Innenraum 33 des Moduls 34 angeschlossen sind, erzeugt wird, effektiv nach außen abgeführt werden. In ein Kühlmodul 34 können beispielsweise eine Diode, ein Sensor und/oder eine Stromschiene eingebaut werden.
In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kühlrippen 14 so ausgebildet, dass seitlich benachbarte Module 34 durch Ineinanderschieben der Kühlrippen 14 miteinander verbindbar sind, so dass die Module 34 nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Querrichtung miteinander verbindbar sind. Insbesondere können die Kühlrippen 14 dazu mit einem schwalbenschwanzförmigen Profil ausgebildet sein. In einem weiteren, nicht gezeigten, Ausführungsbeispiel sind Kühlrippen auf der Ober- und/oder Unterseite des Kühlmoduls 34 ausgebildet, so dass die Module in allen drei Dimensionen mechanisch miteinander verbindbar sind.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Module unabhängig von den Kühlrippen an den Seitenwänden und/oder auf der Ober- bzw. Unterseite mit Verbindungselementen versehen, so dass die Module in zwei oder drei Dimensionen miteinander verbindbar sind.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht von zwei Modulen 24, 26, die durch eine, in der 9 nicht sichtbare, Rastverbindung 16 miteinander verbunden sind. Die beiden Module 24, 26 sind je dicht mit einem Deckel 65 verschlossen, so dass die in den Modulen 24, 26 eingebauten Komponenten gemäß einem vorgegebenen IP-Schutzgrad vor äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit oder Staub geschützt sind. Über die an der rechten Stirnwand 57 des rechten Moduls 26 vorgesehenen Vorsprünge 17 bzw. die an der linken Stirnwand 56 des linken Moduls 24 vorgesehenen Rastarme 16a können weitere Module an den jeweiligen Stirnwänden 56, 57 befestigt werden. Über den elektrisch leitfähigen Stift 18 in der rechten Stirnwand 57 des rechten Moduls 26 wird eine elektrische Verbindung zu einem weiteren Modul hergestellt, das an der rechten Stirnwand 57 angebracht wird. Der auf dem Verbindungsstutzen 19b angebrachte O-Ring 20 dichtet die Verbindung wasserdicht ab. An der linken Stirnwand 56 des linken Moduls 24 ist ein nicht sichtbarer Anschlussstutzen 19a vorgesehen, um einen Anschlussstutzen 19b und einen elektrisch leitfähigen Stift 18 eines benachbarten Moduls aufzunehmen und so eine weitere elektrische Verbindung herzustellen.

2: elektrisches Anschlusssystem
6: Anschlussvorrichtung
8: Diode
9: Omega-Feder
10: Stromausgangsanschluss
11: Stromeingangsanschluss
12: Stromschiene
14: Kühlrippe
16: Rastverbindung
16a: Rastarm
17: Vorsprung
18: elektrisch leitender Stift
19a: Anschlussstutzen (männlich)
19b: Anschlussstutzen (weiblich)
19c: Öffnung
20: O-Ring
20a: Nut
21: Innenraum des Anschlussmoduls
22: Anschlussmodul
23: Innenraum des Diodenmoduls
24: Diodenmodul
25: Innenraum des Sensomoduls
26: Sensormodul
29: Innenraum des Endmoduls
30: Endmodul mit Stromausgangsanschluss
31: Endmodul mit Stromeingangsanschluss
34: Kühlmodul
42: Käfigzugfeder
44: Omega-Clip
50: Öffnung in der rechten Stirnwand
51: Öffnung in der linken Stirnwand
52: Seitenwandabschnitt
54: zurückgesetzter Bereich
56: linke Stirnwand
57: rechte Stirnwand
58: Anschlussöffnung
60: Rohling
62: Innenraum des Rohlings
63: Seitenwand
64: Trennwand
65: Deckel
66: abgetrennter Bereich des Innenraums
68: Öffnung
70: Sensoraufnahmebox
72: Öffnung für Datenanschluss

Claims

Bausatz für ein elektrisches Anschlusssystem (2) für photovoltaische Solaranlagen, die mehrere Solarzellen mit je einem eigenen elektrischen Anschluss aufweisen, wobei der Bausatz eine Anzahl von Modulen (22; 24; 26; 30; 31; 34) aufweist, wobei die Module (22; 24; 26; 30; 31; 34) eine Mehrzahl unterschiedlicher Modultypen (22; 24; 26; 30; 31; 34) aufweisen, in denen je unterschiedliche Komponenten (6; 8; 9; 12) des Anschlusssystems (2) untergebracht sind, wobei der Bausatz wenigstens einen ersten Modultyp (22) aufweist, der mit einer Anschlussvorrichtung (6) für das Anschließen des externen elektrischen Anschlusses einer der Solarzellen ausgebildet ist; und wobei der Bausatz wenigstens einen zweiten Modultyp (30, 31) aufweist, der mit einem Stromanschluss (10, 11) zum Abführen des von den Solarzellen erzeugten Stroms ausgebildet ist. wobei mehrere der Module (22; 24; 26; 30; 31; 34) in wählbarer Weise miteinander verbindbar sind.
Bausatz nach Anspruch 1, wobei die Anschlussvorrichtung (6) eine Klemmvorrichtung für das Festklemmen des elektrischen Anschlusses aufweist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bausatz einen Modultyp (24; 26) aufweist, der mit einer Aufnahmevorrichtung für wenigstens einen Anschlussdraht eines Bauelementes ausgebildet ist, dass aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Diode (8), einen Temperatursensor und einen Diebstahlsensor aufweist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bausatz einen Modultyp (24; 26) aufweist, in dem ein Bauelement, dass aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Diode (8), einen Temperatursensor und einen Diebstahlsensor aufweist, angeschlossen ist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bausatz einen Modultyp (26; 30; 31) aufweist, der mit einem Datenanschluss (10) ausgebildet ist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bausatz einen Modultyp (22; 24; 30; 31) aufweist, der mit wenigstens einer Stromschiene (12) ausgebildet ist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bausatz einen Modultyp (34) aufweist, der mit Kühlrippen (14) ausgebildet ist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bausatz einen Modultyp aufweist, der wenigstens zum Teil mit einer Vergussmasse ausgefüllt ist.
Bausatz nach Anspruch 8, wobei die Vergussmasse eine Wärme leitende Vergussmasse ist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Module (22; 24; 26; 30; 31; 34) je wenigstens eine Rastverbindung (16) für das mechanische Verbinden benachbarter Module (22; 24; 26; 30; 31; 34) miteinander aufweisen.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil der Modultypen (22; 24; 26; 30; 31; 34) je wenigstens einen elektrischen Verbinder (18) für das elektrische Verbinden benachbarter Module miteinander aufweist.
Bausatz nach Anspruch 11, wobei wenigstens ein Teil der Modultypen (24) je wenigstens einen O-Ring (20) für das wasserdichte Abdichten des elektrischen Verbinders aufweist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil der Modultypen (22; 24; 26; 30; 31; 34) dicht verschließbar ist.
Bausatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Module (22; 24; 26; 30; 31; 34) wenigstens teilweise in einem Spritzgußverfahren hergestellt sind.
Modul (22; 24; 26; 30; 31; 34) als Teil eines mehrere Module (22; 24; 26; 30; 31; 34) aufweisenden Bausatzes für ein elektrisches Anschlusssystem (2) für photovoltaische Solaranlagen, die mehrere Solarzellen mit je einem eigenen elektrischen Anschluss aufweisen, wobei in dem Modul eine wählbare Komponente (6; 8; 10; 11) des Anschlusssystems (2) untergebracht ist, wobei die wählbare Komponente (6; 8; 10; 11) aus einer Diode (8), einer Anschlussvorrichtung (6) zum Anschließen des externen elektrischen Anschlusses einer der Solarzellen und einem Stromanschluss (10, 11) zum Abführen des von den Solarzellen erzeugten Stroms ausgewählt ist, und wobei an zwei verschiedenen Wänden (56, 57) des Moduls (22; 24; 26; 30; 31; 34) jeweils ein elektrischer Verbinder (18) nach außen führbar ist, und das Modul (22; 24; 26; 30; 31; 34) in wählbarer Weise mit weiteren Modulen (22; 24; 26; 30; 31; 34) des Bausatzes mechanisch und elektrisch verbindbar ist.
Modul nach Anspruch 15, wobei das Modul (22) mit einer Anschlussvorrichtung (6) für das Anschließen eines elektrischen Anschlusses einer Solarzelle ausgebildet ist.
Modul nach Anspruch 16, wobei die Anschlussvorrichtung (6) eine Klemmvorrichtung für das Festklemmen des elektrischen Anschlusses aufweist.
Modul nach Anspruch 15, wobei das Modul (24; 26) mit einer Aufnahmevorrichtung für einen Anschlussdraht eines Bauelementes versehen ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Diode (8), einen Temperatursensor und einen Diebstahlsensor umfasst.
Modul (24; 26) nach Anspruch 15, wobei das Modul (24; 26) mit einem Bauelement ausgebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Diode (8), einen Temperatursensor und einen Diebstahlsensor umfasst.
Modul nach einem der Ansprüche 15–19, wobei das Modul (26; 30; 31) mit einem Anschluss ausgebildet ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die einen Stromanschluss (10; 11) und einen Datenanschluss umfasst.
Modul nach einem der Ansprüche 15–20, wobei das Modul (22; 24; 30; 31) mit wenigstens einer Stromschiene (12) ausgebildet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 15–21, wobei das Modul (34) mit Kühlrippen (14) ausgebildet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 15–22, wobei das Modul wenigstens zum Teil mit einer Vergussmasse ausgefüllt ist.
Modul nach Anspruch 23, wobei die Vergussmasse eine Wärme leitende Vergussmasse ist.
Modul nach einem der Ansprüche 15–24, wobei das Modul (22; 24; 30; 31; 34) wenigstens eine Rastverbindung (16) für das mechanische Verbinden mit wenigstens einem weiteren Modul (22; 24; 30; 31; 34) aufweist.
Modul nach einem der Ansprüche 15–25, wobei das Modul (22; 24; 30; 31; 34) wenigstens einen elektrischen Verbinder (18) für das elektrische Verbinden mit wenigstens einem weiteren Modul (22; 24; 30; 31; 34) aufweist.
Modul nach Anspruch 26, wobei das Modul (24) wenigstens einen O-Ring (20) für das wasserdichte Abdichten des elektrischen Verbinders aufweist.
Modul nach einem der Ansprüche 15–27, wobei das Modul (22; 24; 26; 30; 31; 34) wasserdicht verschließbar ist.
Modul nach einem der Ansprüche 15–28, wobei das Modul (22; 24; 26; 30; 31; 34) wenigstens teilweise in einem Spritzgußverfahren hergestellt ist.