DE102007051134B4 - Anschluss- und Verbindungsdose für ein Solarmodul - Google Patents

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Abstract

Anschluss- und Verbindungsdose (1) für ein photovoltaisches Solarmodul (24) mit flexiblen Flachleiterbändern (28), die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen,
wobei die Anschluss- und Verbindungsdose (1) an ihrer im montierten Zustand dem Solarmodul (24) zugewandten Seite eine Einführöffnung (26) für zumindest eines der flexiblen Flachleiterbänder (28) des Solarmoduls (24) aufweist sowie ein Gehäuse (2) zum Aufsetzen auf das Solarmodul (24) und eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Anschlussvorrichtung (20) für das flexible Flachleiterband (28) umfasst,
wobei die Anschlussvorrichtung (20) eine elektrische Kontaktklemme (22) zum Herstellen eines Klemmkontaktes mit dem flexiblen Flachleiterband (28) aufweist, und
wobei ein Umlenkhebel (21) umfasst ist, welcher das flexible Flachleiterband (28) nach dem Einführen durch die Einführöffnung (26) in die Anschluss- und Verbindungsdose (1) zu der Kontaktklemme (22) hin umbiegt, dergestalt dass, das flexible Flachleiterband (28) nach dem Umbiegen mittels der Kontaktklemme (22) elektrisch kontaktierbar ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul mit flexiblen Flachleiterbändern, die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen und ein Verfahren zum Anschließen einer Anschluss- und Verbindungsdose an ein Solarmodul.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Produktion photovoltaischer Solarmodule hat in den letzten Jahren einen regelrechten Boom erlebt, unter anderem wegen des erhöhten Bedarfs an einer umweltschonenden Energieerzeugung. Die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom mittels photovoltaischer Solarmodule ist vollkommen emissionsfrei und nahezu mit keinerlei Risiken für Mensch und Umwelt verbunden. Daher werden in letzter Zeit zum Beispiel bei Neubauten ganze Dächer mit Solarmodulen belegt und sogar "Solarkraftwerke" gebaut. Durch die technische Entwicklung der Photovoltaik wird der Einsatz der Solarmodule mehr und mehr auch in ungünstigeren Breitengraden, wie z. B. Mitteleuropa oder Nordamerika, immer effizienter, so dass insbesondere in diesen Regionen eine große Nachfrage besteht. Durch die stetige Effizienzsteigerung der Solarmodule aufgrund technischer Weiterentwicklung einerseits sowie steigende Energieproduktionskosten mit anderen Energieträgern, wie fossilen Brennstoffen oder Kernenergie, machen die photovoltaische Stromerzeugung mehr und mehr konkurrenzfähig.
  • Es ist ersichtlich, dass der Erfolg von Solarmodulen im wirtschaftlichen Wettbewerb mit anderen Energieträgern von den Kosten für Herstellung und Montage der Solarmodule abhängt.
  • Solarmodule bestehen typischerweise aus einer Vielzahl von Solarzellen auf Halbleiterbasis, welche zu großflächigen Solarpaneelen zusammengeschaltet werden. Ein typisches Solarmodul besitzt auf der der Sonne zugewandten Seite eine Glasscheibe und an der Rückseite eine transparente Kunststoffschicht, in der die Solarzellen eingebettet sind. Die Rückseite des Solarmoduls ist typischerweise mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie, z. B. Polyvinylfluorid und Polyester, kaschiert. Die mono- oder polykristallinen Solarzellen sind durch Lötbändchen elektrisch miteinander verschaltet. Typischerweise ist das Solarmodul noch in einen Metallprofilrahmen zur Befestigung und Versteifung des Verbundes eingebaut. Ein Solarmodul ist daher grundsätzlich ein flächiges Gebilde, ähnlich einer dicken Glasscheibe.
  • Typischerweise besitzen Solarmodule auf der der Sonne abgewandten Rückseite dünne flexible Leiterbänder, zumeist aus Kupfer, welche aus der Rückseite des Solarmoduls senkrecht herausragen. Diese flexiblen Flachleiterbänder sind sehr empfindlich und daher schwierig zu kontaktieren. Hinzu kommt, dass aufgrund der scheibenartigen Form des Solarmoduls ein mechanischer Angriff zur Befestigung eines elektrischen Verbinders ebenfalls schwierig ist. Daher hat sich eine spezielle Art des elektrischen Verbinders für derartige Solarmodule entwickelt, welche als Anschlussdose oder Anschluss- und Verbindungsdose bezeichnet wird. Die Anschluss- und Verbindungsdose wird typischerweise auf die rückwärtige Oberfläche des Solarmoduls aufgeklebt und besitzt im Inneren elektrische Anschlusseinrichtungen zum Kontaktieren der flexiblen Flachleiterbänder des Solarmoduls. Ferner besitzt die Anschluss- und Verbindungsdose ggf. eine Einrichtung zum Anschließen eines elektrischen Anschlusskabels, welches mittels der Anschluss- und Verbindungsdose mit dem flexiblen Flachleiterband des Solarmoduls verbunden wird, um den von dem Solarmodul erzeugten elektrischen Strom abzuführen.
  • Ferner werden typischerweise mehrere Solarmodule in Reihenschaltung betrieben, wobei antiparallel zu jedem Modul eine sogenannte Bypass- oder Freilaufdiode geschaltet wird. Die Freilaufdiode ist innerhalb der Anschluss- und Verbindungsdose an die elektrische Anschlussvorrichtung angeschlossen. Ohne Bypass-Diode würde, wenn ein Modul verschattet ist oder durch einen Defekt keinen Strom liefert, dieses Modul die Leistung der in Reihe geschalteten Solarmodule verringern oder sogar Schaden nehmen. Durch die Bypass-Diode wird dies verhindert, da der Strom durch die Diode fließt und aufrecht erhalten wird.
  • Es ist ersichtlich, dass aufgrund der mechanischen Gegebenheiten, insbesondere Form des Solarmoduls und der Empfindlichkeit der flexiblen Flachleiterbänder, eine Reihe von Schwierigkeiten für die Konstruktion der Anschluss- und Verbindungsdosen auftreten.
  • Bisher sind Anschlussdosen bekannt, die über die flexiblen Flachleiterbänder gestülpt werden. Hierbei wird das flexible Flachleiterband in Handarbeit umgebogen und mittels einer Anschlussklemme oder einer Lötverbindung kontaktiert. In einem weiteren Arbeitsgang wird dann die Anschlussdose geschlossen. Derartige Verbindungsvorrichtungen bzw. Anschlussdosen sind in der DE 10 2005 025 632 A1 und der DE 20 2005 018 884 U1 beschrieben. Eine ähnliche elektrische Anschlussvorrichtung für Flachleiterenden, die aus einem Photovoltaikpaneel vorstehen ist aus der nachveröffentlichten Druchschrift WO 2007/118798 A2 bekannt. Es ist ersichtlich, dass die Montage derartiger Verbindungsvorrichtungen bzw. Anschlussdosen umständlich ist und sich diese nur schwer für die automatisierte Massenfertigung eignen.
  • Aus der DE 103 58 140 B4 ist eine elektrische Anschluss- und Verbindungsdose für ein Solarzellenmodul bekannt, welche an ihrer Unterseite eine Führungseinrichtung aufweist, in welcher das dünne Leiterband mit geringem Spiel in Querrichtung geführt wird, um ein Knicken oder Falten der Leiterbänder beim Einführen in die Klemmeinrichtung zu vermeiden. Nachteilig hierbei ist, dass das Leiterband in die enge Führungseinrichtung eingefädelt werden muss und die Klemmkraft der Klemmeinrichtung trotzdem relativ gering sein dürfte, um das dünne Leiterband in die Klemmeinrichtung einschieben zu können.
  • Nach alledem besteht aufgrund des hohen Innovationsdrucks in der Herstellung von Solarmodulen diesbezüglich Verbesserungsbedarf.
  • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul bereitzustellen, welche sich automatisiert, z. B. mit einem Roboter, an das Solarmodul anschließen lässt und eine hohe Kontaktsicherheit und Langlebigkeit bietet.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Anschluss- und Verbindungsdose bereitzustellen, welche eine gewisse Toleranz in Bezug auf die laterale Positionierung auf dem Solarmodul besitzt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Anschluss- und Verbindungsdose bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder zumindest mindert und kostengünstig herzustellen sowie zu montieren ist.
  • Erfindungsgemäß wird eine Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul mit flexiblen Flachleiterbändern, die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, bereit gestellt. Die Anschluss- und Verbindungsdose weist an ihrer im montierten Zustand dem Solarmodul zugewandten Seite (im Folgenden als Unterseite bezeichnet) eine Einführöffnung für zumindest ein flexibles Flachleiterband des Solarmoduls auf sowie ein Gehäuse zum Aufsetzen auf das Solarmodul. In dem Gehäuse ist eine Anschlussvorrichtung für das flexible Flachleiterband beherbergt.
  • Die Anschlussvorrichtung weist eine elektrische Kontaktklemme zum Herstellen eines Klemmkontaktes mit dem flexiblen Flachleiterband auf, wobei die Kontaktklemme zumindest zwei definierte stabile Zustände einnehmen kann, nämlich einen geöffneten Montagezustand in dem ein offener oder freier Einfangraumbereich definiert wird in den das Flachleiterband im Wesentlichen widerstandslos einbringbar ist und einen geschlossenen Kontaktzustand, in welchem ein Klemmkontakt mit dem zwischen zwei Klemmelementen der Kontaktklemme geklemmten Flachleiterband hergestellt ist. Ferner umfasst die Anschluss- und Verbindungsdose im Inneren des Gehäuses einen Umlenkhebel, welcher das flexible Flachleiterband nach dem Einführen durch die Einführöffnung in die Anschluss- und Verbindungsdose in den offenen Einfangraumbereich der Kontaktklemme umbiegt, dergestalt dass, das flexible Flachleiterband erst nach dem Umbiegen von der Kontaktklemme erfasst und elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Anschluss- und Verbindungsdose kann einfach, insbesondere durch einen Roboterarm montiert werden. Vorteilhaft ist, dass das flexible Flachleiterband widerstandsfrei ggfs. sogar berührungslos in die Einführöffnung neben der Kontaktklemme und damit außerhalb des Kontaktierungs- oder Einfangraumbereichs eingeführt wird, so dass eine Beschädigung des empfindlichen Flachleiterbandes vermieden werden kann. Insbesondere kann die Einführöffnung relativ groß gewählt werden, so dass eine gewisse Toleranz in Bezug auf die laterale Anordnung der Anschluss- und Verbindungsdose auf dem Solarmodul besteht und ein Anstoßen des Leiterbandes an Teile der Anschluss- und Verbindungsdose vermieden wird.
  • Ferner kann das Flachleiterband an der Klemmstelle durch das Umbiegen schräg oder sogar parallel zur Oberfläche des Solarmoduls verlaufen, sodass die Klemmkraft der Kontaktklemme schräg oder sogar senkrecht zur Oberfläche des Solarmoduls wirken kann. Weiter sorgt die Umbiegung für etwas Beweglichkeit des Flachleiterbandes, was zur Langlebigkeit beitragen kann.
  • Die Betätigung des Umlenkhebels erfolgt vorzugsweise durch ein erstes Betätigungselement, welches an dem Gehäuse angebracht und ggfs. einstückig mit diesem ausgebildet ist. Zweckmäßig ist das erste Betätigungselement in Form einer Nocke ausgebildet die den Umlenkhebel kraftbeaufschlagt. Hierzu sind das Gehäuse und die Anschlussvorrichtung zweiteilig und beweglich zueinander ausgebildet und die Nocke betätigt in Ansprechen auf eine Relativbewegung des Gehäuses gegenüber der Anschlussvorrichtung den Umlenkhebel, um dadurch automatisch die Umbiegung des flexiblen Flachleiterbandes zu bewirken.
  • Vorzugsweise weist das Gehäuse ein zweites Betätigungselement auf, welches ebenfalls in Ansprechen auf die Relativbewegung des Gehäuses gegenüber der Anschlussvorrichtung die Kontaktklemme automatisch schließt, um den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband herzustellen, nachdem dieses von dem Umlenkhebel in den beim Umbiegen noch offenen Einfangraumbereich abgebogen wurde. Das zweite Betätigungselement ist z. B. als Betätigungsstift ausgebildet, der nach innen in das Gehäuse ragt und einstückig mit diesem ausgebildet ist. Allerdings kann auch der Gehäusedeckel selbst als erstes und/oder zweites Betätigungselement fungieren, wenn die räumliche Anordnung dies gestattet. Die Kontaktklemme wird demnach aktiv mittels des zweiten Betätigungselements geschlossen, erst nachdem das Flachleiterband in die Kontaktklemme eingeführt ist, so dass das empfindliche Flachleiterband die Kontaktklemme nicht aufzudrücken braucht, wie dies bei anderen Anschluss- und Verbindungsdosen der Fall ist.
  • Die Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Anschlussvorrichtung wird bevorzugt als. Linearverschiebung realisiert, d. h. dass zwischen dem Gehäuse und der Anschlussvorrichtung eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist. Ferner erfolgt die Betätigung des Umlenkhebels und der Kontaktklemme nacheinander, so dass bei dem Aufsetzvorgang in Ansprechen auf die Relativverschiebung zunächst das erste Betätigungselement den Umlenkhebel betätigt und nachfolgend das zweite Betätigungselement die Kontaktklemme schließt, um schließlich den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband herzustellen. In dem geschlossenen Kontaktzustand ist das Flachleiterband in der Kontaktklemme mit einer vordefinierten Klemmkraft geklemmt.
  • Gemäß einer einfachen Ausgestaltung umfasst die Verschiebeeinrichtung eine Führungshülse an der Anschlussvorrichtung und einen Führungsstift an dem Gehäuse oder umgekehrt. Führungsstift und Führungshülse sind selbstklemmend ausgebildet, wobei die Klemmung durch eine vordefinierte Kraftbeaufschlagung überwindlich ist, so dass das Gehäuse mit einem Roboterarm gefasst und von oben auf das Solarmodul aufgesetzt werden kann, aber hierbei die Anschlussvorrichtung in dem Gehäuse gegen Herausfallen gesichert ist. In diesem ersten oder Montagezustand, ragt die Anschlussvorrichtung aus dem Gehäuse heraus, so dass beim Aufsetzen auf das Solarmodul zunächst nur die Anschlussvorrichtung mit dem Solarmodul zur Anlage kommt. In weiterer Fortsetzung des Monatgevorgangs wird das Gehäuse orthogonal zu dem Solarmodul kraftbeaufschlagt, wobei die Anschlussvorrichtung sich bereits an dem Solarmodul abstützt. Durch die Kraftbeaufschlagung wird die Klemmung zwischen dem Gehäuse und der Anschlussvorrichtung überwunden, so dass unter Relativverschiebung des Gehäuses gegenüber der Anschlussvorrichtung das Gehäuse bis zum Anschlag gegen das Solarmodul geschoben wird. Durch die Relativverschiebung werden nacheinander automatisch im Inneren des Gehäuses der Umlenkhebel betätigt und die Kontaktklemme geschlossen.
  • Dies hat den Vorteil, dass bei einer automatisierten. Montage der Anschluss- und Verbindungsdose auf dem Solarmodul nur ein Arbeitsschritt mit einer Linearbewegung durchgeführt werden braucht, was für einen Montageroboter besonders einfach auszuführen ist.
  • Der Umlenkhebel umfasst zweckmäßig einen Halteabschnitt, welcher an der Anschlussvorrichtung befestigt ist und einen Biegeschenkel, welcher das flexible Flachleiterband abbiegt und der Halteabschnitt und der Biegeschenkel sind einstückig mittels einem Falzscharnier miteinander verbunden, so dass der Biegeschenkel relativ zu dem Halteabschnitt schwenkbar ist.
  • Vorzugsweise weist die Kontaktklemme eine Klemmfeder und ein Gegenklemmelement auf, von denen zumindest eine der beiden einen elektrischen Kontaktabschnitt besitzt, und wobei der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband durch eine aktive Bewegung der Klemmfeder oder des Gegenklemmelements in Ansprechen auf die Betätigung mittels des zweiten Betätigungselements geschlossen wird. Einfach zu realisieren ist es, hierzu die Klemmfeder schwenkbar an der Anschlussvorrichtung zu lagern und den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband mittels einer Schwenkbewegung der Klemmfeder in Ansprechen auf die Betätigung mittels des zweiten Betätigungselements zu schließen. Hierbei überstreicht ein Klemmabschnitt der Klemmfeder den Einfangraum zwischen der Klemmfeder und dem Gegenklemmelement, um das umgebogene Flachleiterband einzufangen. Dadurch ist der Einfangraum beim Umbiegen des Flachleiterbandes vorteilhafterweise relativ groß und frei von Widerständen oder Hindernissen, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Flachleiterbandes beim Umbiegen vermieden wird.
  • In vorteilhafter Weise kann durch das aktive Schließen der Kontaktklemme nach dem Einführen und Umbiegen des Flachleiterbandes eine hohe und vordefinierte Klemm- und Kontaktkraft erzeugt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die blattfederartige Klemmfeder einen Betätigungsabschnitt auf, mit dem das zweite Betätigungselement des Gehäuses zusammenwirkt, um die Kontaktklemme zu schließen, wobei der Betätigungsabschnitt einen gekrümmten und einen im Wesentlichen geraden Abschnitt der Klemmfeder umfasst. Hiermit wird eine gleichbleibende Klemm- und Kontaktkraft gewährleistet, so dass die Kontaktierung eine dauerhafte Qualität besitzt.
  • Zweckmäßig weist die Kontaktklemme einen metallischen und im Allgemeinen U-förmigen Halterahmen auf, in dem die Klemmfeder mittels Lagerzapfen in Lageröffnungen drehbar gelagert ist. Der Halterahmen ist zu den Lageröffnungen hin geschlitzt, so dass bei der Vormontage der Anschluss- und Verbindungsdose, die Lagerzapfen der Klemmfeder durch die Schlitze eingeführt werden können. Bevorzugt ist an dem Halterahmen noch eine Kabelanschlussklemme zum Anschließen des Anschlusskabels, d. h. vorzugsweise eines abisolierten Rundleiters, vorgesehen. Vorzugsweise weist die Kabelanschlussklemme eine zweite Klemmfeder zum Schließen des elektrischen Kontakts mit dem Anschlusskabel auf.
  • Ferner vorzugsweise weist die Kontaktklemme einen Rastmechanismus auf, mittels welchem die Klemmfeder in dem Kontaktzustand verrastet wird, z. B. durch Einrasten von Rastnasen der Klemmfeder in dem Halterahmen. In dem geschlossenen und verrasteten Zustand steht die Kontaktklemme unter vordefinierter Spannung. Weiter vorzugsweise weist die Kontaktklemme einen Klemmmechanismus auf, der Kontaktklemme in der geöffneten Stellung hält. Durch Kraftbeaufschlagung mittels des zweiten Betätigungselements wird die Klemmung des Klemmmechanismus überwunden, um die Kontaktklemme zu schließen.
  • Bevorzugt besitzt die Anschlussvorrichtung einen dielektrischen Träger, an dem die Führungshülsen vorzugsweise einstückig befestigt sind und und in welchem der Halterahmen mittels beiderseitigen Rasthaken eingerastet ist. Der dielektrische Träger bildet somit den Boden der Anschluss- und Verbindungsdose.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Weiter ist ersichtlich, dass die Orientierungsangaben wie „unten" oder „Unterseite" nicht als absolute Orientierung im Raum, sondern relativ in Bezug auf das Solarmodul zu verstehen sind, da die Anschluss- und Verbindungsdose auf der im Betrieb des Solarmoduls sonnenabgewandten „Rückseite" montiert werden. Die Unterseite bezeichnet somit die im montierten Zustand dem Solarmodul zugewandte Seite.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht von oben auf das Gehäuse der Anschluss- und Verbindungsdose,
  • 2 eine perspektivische Ansicht von unten auf und in das Gehäuse der Anschluss- und Verbindungsdose,
  • 3 einen Querschnitt quer zu dem Solarmodul durch die Anschluss- und Verbindungsdose mit der elektrischen Anschlussvorrichtung im geöffneten Montagezustand,
  • 4 einen Querschnitt quer zu dem Solarmodul durch die Anschluss- und Verbindungsdose mit der Anschlussvorrichtung im Zwischenzustand,
  • 5 einen Querschnitt quer zu dem Solarmodul durch die Anschluss- und Verbindungsdose mit der Anschlussvorrichtung im geschlossenen Kontaktzustand und
  • 6 eine perspektivische teilweise geschnittene Darstellung der Anschlussvorrichtung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bezug nehmend auf die 1 und 2 weist die Anschluss- und Verbindungsdose ein Gehäuse 2 aus Kunststoff auf. Das Gehäuse 2 wird gebildet von einem im Wesentlichen rechteckigen Rahmen aus vier Seitenwänden 2a bis 2d und einem die vier Seitenwände verbindenden und parallel zu dem Solarmodul verlaufenden, geschlossenen Deckel 2e. Das fünfseitig geschlossene und nach unten offene Gehäuse 2 ist z. B. einstückig gespritzt. Das Anschlusskabel (nicht dargestellt) wird durch Anschlusskabeldurchführungen 4 nach außen geführt.
  • Bezug nehmend auf 2 ist das Gehäuse 2 nach unten offen und weist einen nach außen vorragenden Befestigungsrahmen 8 mit einer umlaufenden Klebstoffnut 10 auf, so dass das Gehäuse 2 eine hutartige Form besitzt. Mittels des in die Klebstoffnut 10 eingebrachten Klebstoffs wird das Gehäuse auf dem Solarmodul dauerhaft festgeklebt und abgedichtet. Die hut- oder wannenartige Form des Gehäuses bildet einen inneren Hohlraum 12, in dem die in 2 nicht dargestellte Anschlussvorrichtung im montierten Zustand im Wesentlichen wasserdicht beherbergt wird. Die Anschlussvorrichtung kann, muss aber nicht, zusätzlich mittels einer dünnen Klebstoffschicht auf dem Solarmodul festgeklebt sein.
  • Von der Unterseite des Gehäusedeckels 2e ragen Führungsstifte 14 in den Hohlraum 12. Ferner weist die Unterseite des Gehäusedeckels 2e eine erste Betätigungseinrichtung 16 in Form einer seitlichen Nocke zur Betätigung des Umlenkhebels auf (in 2 nicht dargestellt, vgl. hierzu 3–5). Ferner ragen Betätigungsstifte 18 zur Betätigung der Kontaktklemme vom Gehäusedeckel 2e in den Innenraum 12. Die Betätigungseinrichtungen 16 und 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet.
  • Bezug nehmend auf die 3–5 ist in dem Gehäuse 2 der Anschluss- und Verbindungsdose 1 die Anschlussvorrichtung 20 angeordnet. 3 zeigt die Anschluss- und Verbindungsdose nachdem diese über das Flachleiterband gestülpt wurde. Die Anschluss- und Verbindungsdose befindet sich beim Überstülpen in einem ersten Zustand, dem Montagezustand, in dem sich der Umlenkhebel 21 in einer ersten Stellung befindet. In dem Montagezustand, in dem die Anschluss- und Verbindungsdose vorzugsweise ausgeliefert wird, ist der Einführraumbereich 30 über der Einführöffnung 26 freigehalten und die Kontaktklemme 22 ist geöffnet.
  • Die Anschlussvorrichtung 20 weist Führungshülsen 15 auf, in die die Führungsstifte 14 eingesetzt sind. Die Führungsstifte 14 klemmen in den zugehörigen Führungshülsen 15, derart, dass beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose 1 auf das Solarmodul 24 die Anschlussvorrichtung 20 klemmend in dem Gehäuse 2 festgehalten wird, so dass das Gehäuse von einem Roboter gefasst und automatisiert aufgesetzt werden kann, ohne dass die Anschlussvorrichtung 20 herausfällt. Andererseits ist die Klemmung zwischen den Führungsstiften 14 und den Führungshülsen 15 durch Kraftbeaufschlagung überwindlich, um eine Relativverschiebung zwischen dem Gehäuse 2 und der Anschlussvorrichtung 20 zu ermöglichen. Die Führungshülse 15 ist in diesem Beispiel geschlitzt, um die überwindlich klemmende Zusammenwirkung mit dem Führungsstift 14 zu verbessern.
  • In dem in 3 dargestellten Montagezustand ist die Anschlussvorrichtung 20 noch nicht vollständig in das Gehäuse 2 eingeschoben, d. h. ragt noch ein Stück weit (einige Millimeter) aus dem Gehäuse 2 nach unten, d. h. an der dem Solarmodul zugewandten Seite, heraus. Somit besteht in dem Montagezustand ein Versatz zwischen der Unterseite 20a der Anschlussvorrichtung 20 und dem Befestigungsrahmen 8 des Gehäuses 2, so dass beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose 1 zunächst die Anschlussvorrichtung 20 mit dem Solarmodul 24 in Anlage kommt und in diesem in 3 gezeigten Zustand der Befestigungsrahmen 8 noch von der Oberfläche 24a des Solarmoduls 24 beabstandet ist.
  • Die Anschluss- und Verbindungsdose 1 weist eine relativ große Einführöffnung 26 an ihrer dem Solarmodul 24 zugewandten Unterseite auf. Dies sorgt dafür, dass das empfindliche, flexible Flachleiterband 28, das sogenannte "Ribbon", in dem Montagezustand hindernis- und widerstandsfrei von unten in die Anschluss- und Verbindungsdose 20 eingeführt wird. Hierdurch ist die Gefahr einer Beschädigung des Flachleiterbandes 28 reduziert. Die Anschluss- und Verbindungsdose 1 definiert in diesem Zustand einen zwischen der Kontaktklemme 22 und dem Umlenkhebel 21 befindlichen offenen Einführraumbereich 30, in den das Flachleiterband 28 beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose von unten her widerstandsfrei eintaucht. Vorzugsweise findet in diesem Zustand noch keine Berührung zwischen der Kontaktklemme 22 oder dem Umlenkhebel 21 und dem Flachleiterband 28 statt.
  • Zum Kontaktierendes Flachleiterbandes wird nun das Gehäuse 2 gegen das Solarmodul 24 kraftbeaufschlagt, wobei die Anschlussvorrichtung 20 sich an dem Solarmodul 24 abstützt. Hierdurch kommt es zu einer linearen Relativverschiebung zwischen dem Gehäuse 2 und der Anschlussvorrichtung 20 dahingehend, dass das Gehäuse 2 über die Anschlussvorrichtung 20 geschoben wird, bis der Befestigungsrahmen 8 mit dem in der Klebstoffnut 10 befindlichen Klebstoff (nicht dargestellt) an der Oberfläche des Solarmoduls 24 zur Anlage kommt und die Unterseite der Anschlussvorrichtung 20 und des Gehäuses 2 bündig an dem Solarmodul 24 anliegen. Dieser geschlossene Kontaktzustand stellt den End- oder Betriebszustand dar und ist in 5 dargestellt. In dem Betriebszustand ist das Gehäuse 2 mittels des in der Klebstoffnut 10 befindlichen Klebstoffs auf dem Solarmodul festgeklebt.
  • Bevor die Anschluss- und Verbindungsdose 1 jedoch in den Endzustand gelangt, durchläuft sie noch den in 4 dargestellten Zwischenzustand, in welchem das Flachleiterband 28 bereits umgebogen ist und die Kontaktklemme 22 noch geöffnet ist. Es wird also beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose 1 zunächst das Flachleiterband 28 in den Einführraumbereich 30 eingeführt, nachfolgend wird, nachdem die Unterseite 20a der Anschlussvorrichtung 20 auf dem Solarmodul 24 zur Anlage gekommen ist, das Flachleiterband 28 mittels des Umlenkhebels 21 in den Einfangraumbereichbereich 31 der Kontaktklemme 22 umgebogen. Weiter nachfolgend wird die Kontaktklemme 22 aktiv mittels des zweiten Betätigungselements 18 geschlossen. Somit definiert die Anschluss- und Verbindungsdose 1 drei vordefinierte Zustände, nämlich den Montagezustand (3), in dem sich der Umlenkhebel 21 in einer ersten Position befindet, so dass der Einführraumbereich 30 frei ist und die Kontaktklemme 22 geöffnet ist; den Zwischenzustand (4), in dem das Flachleiterband 28 von dem Umlenkhebel 21 in den Einfangraumbereich 31 der noch immer geöffneten Kontaktklemme 22 umgebogen ist; und den End- oder Betriebszustand (5), in dem die Kontaktklemme 22 geschlossen ist, und den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband 28 mittels Klemmkontaktierung herstellt.
  • Bei der Relativverschiebung des Gehäuses 2 gegen die Anschlussvorrichtung 20 Wechselwirken demnach zunächst das erste Betätigungselement 16, in diesem Beispiel eine Betätigungsnocke, mit dem Umlenkhebel 21 und nachfolgend das zweite Betätigungselement 18, in diesem Beispiel ein Betätigungsstift, mit der Klemmfeder 32. Durch diese sukzessive Betätigung wird zunächst der Biegeabschnitt 21a des Umlenkhebels 21 in Ansprechen auf eine Betätigung mittels der Nocke 16 ausgelenkt und nachfolgend die Kontaktklemme 22 mittels einer Schwenkbewegung der Klemmfeder 32 geschlossen. Die Nocke 16 ist in diesem Beispiel als Vorsprung der Seitenwand des Gehäuses 2 einstückig mit diesem ausgebildet. Dabei überstreicht der Klemmabschnitt 34 der Klemmfeder 32 den Einfangraumbereich 31 der Kontaktklemme und klemmt und kontaktiert freie Ende des Flachleiterbandes 28 zwischen dem Klemmabschnitt 34 der Klemmfeder 32 und dem Gegenklemmelement 36. Der Biegeabschnitt 21a des Umlenkhebels 21 ist einstückig mittels einem Falzscharnier 21b mit einem Halteabschnitt 21c verbunden. Der Halteabschnitt 21c ist an der Anschlussvorrichtung 20 befestigt.
  • Die Klemmfeder 32 weist einen Betätigungsabschnitt 38 auf, der sich in einen gekrümmten Abschnitt 40 und einen im Wesentlichen geraden Abschnitt 42 unterteilt. Beim Schließen wirkt das Betätigungselement 18 zunächst auf den gekrümmten Abschnitt 40 (vgl. 4) und spannt in dem in 5 dargestellten, geschlossenen Kontaktzustand der Anschluss- und Verbindungsdose 1 gegen den geraden Abschnitt 42. D. h. das Betätigungselement 18 überstreicht beim Schließen den Betätigungsabschnitt 38 der Klemmfeder 32.
  • Bezug nehmend auf 6 umfasst die Anschlussvorrichtung 20 in diesem Beispiel zwei Kontaktklemmen 22 und zwei Kabelanschlussklemmen 46 für das nicht dargestellte jeweilige elektrische Anschlusskabel. In diesem Beispiel ist die Kabelanschlussklemme 46 ebenfalls mit einer Klemmfeder 48 versehen, hier können jedoch auch andere Anschlussvarianten, wie z. B. Schraubklemmen, zum Einsatz kommen. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung auch mit nur einer Kontaktklemme oder mehr als zwei Kontaktklemmen realisiert werden kann.
  • Ferner weist die Anschlussvorrichtung 20 einen dielektrischen Träger 50, vorzugsweise aus Kunststoff, auf, der mit seiner Bodenplatte 50a, deren Unterseite die primäre Anlagefläche zu dem Solarmodul 24 definiert und an dem die Kontaktklemme aufgehängt ist. Die Kontaktklemme besitzt einen im Wesentlichen U-förmigen, metallischen Halterahmen 51, vorzugsweise aus Kupfer, der mit Rasthaken 52 an dem Träger 50 verrastet ist.
  • 6 zeigt die Kontaktklemme 22 in dem geöffneten Montagezustand. Die Klemmfeder 32 weist zwei Rastzapfen 54 auf, welche in dem geöffneten Montagezustand jeweils in Vertiefungen 53 in dem metallischen Halterahmen 51 überwindbar festgeklemmt sind. In dem Kontaktzustand ist die Kontaktfeder 32 gegen die Gegenklemme 36 vorgespannt und die Rastzapfen 54 sind hinter korrespondierenden Vorsprüngen 55 in dem metallischen Halterahmen 51 eingerastet (vgl. 5). Dies sorgt für einen dauerhaften und sicheren elektrischen Kontakt.
  • Ferner ist die Klemmfeder 32 mittels Lagerzapfen 56 in geschlitzten Lageröffnungen 58 aufgehängt. Somit kann die Klemmfeder 32 bei der Herstellung der Anschluss- und Verbindungsdose leicht eingesetzt werden und ist aufgrund der im Montagezustand und Kontaktzustand relativ zu dem Schlitz 60 gedrehten Position des flachen Lagerzapfens 56 gesichert. Die Klemmfeder 32 ist aus Stahlblech gestanzt und im wesentlichen U-förmig gebogen.
  • Der metallische Halterahmen 51 kann ferner ein elektrisches Anschlusselement für die Bypass-Diode aufweisen.
  • Wieder Bezug nehmend auf 3–5 werden durch das Zusammenwirken zwischen dem Gehäuse 2 und der Anschlussvorrichtung 20 vermittels der Betätigungselemente 16 und 18 nacheinander der Biegeabschnitt 21a des Umlenkhebels 21 und die Klemmfeder 32 in eine Schwenkbewegung versetzt. Zum Ende der Schwenkbewegung rastet die Klemmfeder mit ihren Rastnasen 54 in dem Kontakt- oder Betriebszustand (5) in dem metallischen Halterahmen 51 ein. Durch die Vorspannung der Klemmfeder 32 wird eine dauerhafte und vordefinierte Andruckkraft zwischen dem Flachleiterband 28 und dem leitenden Gegenklemmelement 36 hergestellt.
  • Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen. Z. B. kann die Anschluss- und Verbindungsdose eine Mehrzahl von Kontaktklemmen aufweisen, um eine Mehrzahl von Flachleiterbändern in einer Dose zu kontaktieren. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims (16)

  1. Anschluss- und Verbindungsdose (1) für ein photovoltaisches Solarmodul (24) mit flexiblen Flachleiterbändern (28), die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, wobei die Anschluss- und Verbindungsdose (1) an ihrer im montierten Zustand dem Solarmodul (24) zugewandten Seite eine Einführöffnung (26) für zumindest eines der flexiblen Flachleiterbänder (28) des Solarmoduls (24) aufweist sowie ein Gehäuse (2) zum Aufsetzen auf das Solarmodul (24) und eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Anschlussvorrichtung (20) für das flexible Flachleiterband (28) umfasst, wobei die Anschlussvorrichtung (20) eine elektrische Kontaktklemme (22) zum Herstellen eines Klemmkontaktes mit dem flexiblen Flachleiterband (28) aufweist, und wobei ein Umlenkhebel (21) umfasst ist, welcher das flexible Flachleiterband (28) nach dem Einführen durch die Einführöffnung (26) in die Anschluss- und Verbindungsdose (1) zu der Kontaktklemme (22) hin umbiegt, dergestalt dass, das flexible Flachleiterband (28) nach dem Umbiegen mittels der Kontaktklemme (22) elektrisch kontaktierbar ist.
  2. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) bewegbar ist und an dem Gehäuse (2) ein erstes Betätigungselement (16) angeordnet ist, welches in Ansprechen auf eine Relativbewegung des Gehäuses (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) den Umlenkhebel (21) betätigt, um die Umbiegung des flexiblen Flachleiterbandes (28) zu bewirken.
  3. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) bewegbar ist und an dem Gehäuse (2) ein zweites Betätigungselement (18) angeordnet ist, welches in Ansprechen auf eine Relativbewegung des Gehäuses (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) die Kontaktklemme (22) schließt, um den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband (28) herzustellen.
  4. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gehäuse (2) und die Anschlussvorrichtung (20) mittels einer Verschiebeeinrichtung (14, 15) gegeneinander verschieblich sind und beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose (1) auf das Solarmodul (24) das Gehäuse (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) verschoben wird, wodurch bei dem Aufsetzvorgang das erste Betätigungselement (16) den Umlenkhebel (21) betätigt und das zweite Betätigungselement (18) die Kontaktklemme (22) schließt, um den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband (28) herzustellen.
  5. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 4, wobei die Verschiebeinrichtung (14, 15) eine Führungshülse (15) und einen Führungsstift (14) umfasst, welche in dem Montagezustand (3) gegeneinander klemmen, derart dass einerseits in dem Montagezustand die Anschlussvorrichtung (20) in dem Gehäuse (2) gegen Herausfallen gesichert ist und andererseits bei der Montage auf das Solarmodul (24) durch eine Kraftbeaufschlagung auf das Gehäuse (2) gegen das Solarmodul (24) diese Klemmung überwindbar ist, um das Gehäuse (2) relativ zu der gegen das Solarmodul (24) abgestützten Anschlussvorrichtung (20) bis zum Anschlag des Gehäuses (2) gegen das Solarmodul (24) zu verschieben und hierbei nacheinander den Umlenkhebel (21) zu betätigen und die Kontaktklemme (22) zu schließen.
  6. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Kontaktklemme (22) eine Klemmfeder (32) und ein Gegenklemmelement (36) aufweist, und wobei der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband (28) durch eine Bewegung zumindest eines der Klemmfeder (32) oder des Gegenklemmelementes (36) in Ansprechen auf die Betätigung mittels des zweiten Betätigungselements (18) geschlossen wird.
  7. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 6, wobei die Klemmfeder (32) und/oder das Gegenklemmelement (36) schwenkbar an der Anschlussvorrichtung (20) gelagert ist und der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband (28) mittels einer Schwenkbewegung zumindest eines der Klemmfeder (32) oder des Gegenklemmelementes (36) in Ansprechen auf die Betätigung mittels des zweiten Betätigungselements (18) geschlossen wird.
  8. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Klemmfeder (32) einen Betätigungsabschnitt (38) aufweist, mit dem das Betätigungselement (18) des Gehäuses (2) zusammenwirkt, um die Kontaktklemme (22) zu schließen und wobei der Betätigungsabschnitt (38) einen gekrümmten und einen geraden Abschnitt (40, 42) der Klemmfeder (32) umfasst.
  9. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktklemme (22) einen Rastmechanismus (54, 55) aufweist, mittels welchem die Klemmfeder (32) in dem Kontaktzustand verrastet wird.
  10. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 9, wobei die Kontaktklemme (22) in dem geschlossenen und verrasteten Zustand unter Spannung steht, um das Flachleiterband (28) zwischen der Klemmfeder (32) und dem Gegenklemmelement (36) mit einer dauerhaften Klemmkraft zu klemmen und zu kontaktieren.
  11. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktklemme (22) einen Halterahmen (51) aufweist und die Klemmfeder (32) mittels Lagerzapfen (56) in Lageröffnungen (58) in dem Halterahmen (51) drehbar gelagert ist.
  12. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 11, wobei der Halterahmen (51) aus elektrisch leitfähigem Material mit im Allgemeinen U-förmiger Konfiguration hergestellt ist und eine Kabelanschlussklemme (46) zum Anschließen des Anschlusskabels umfasst ist, wobei die Kabelanschlussklemme (46) in demselben Halterahmen (51) wie die zugehörige Kontaktklemme (22) für das Flachleiterband (28) aufgehängt ist.
  13. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Anschlussvorrichtung (20) einen dielektrischen Träger (50) aufweist, in welchem der Halterahmen (51) aufgehängt ist.
  14. Anschluss- und Verbindungsdose (1) für ein photovoltaisches Solarmodul (24) mit flexiblen Flachleiterbändern (28), die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, umfassend ein Gehäuse (2) zum Aufsetzen auf das Solarmodul (24), eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Anschlussvorrichtung (20) mit einer elektrischen Kontaktklemme (22) zum Herstellen eines Klemmkontaktes mit dem flexiblen Flachleiterband (28), eine Einführöffnung (26) an der Unterseite der Anschluss- und Verbindungsdose (1), wobei die Einführöffnung (26) erheblich breiter als das flexible Flachleiterband (28) ist, um das flexible Flachleiterband (28) durch die Einführöffnung (26) von unten her führungs- und berührungslos in einen außerhalb der Kontaktklemme (22) liegenden freien Einführraumbereich (30) des Gehäuses (2) einzuführen, und einen Umlenkhebel (21), welcher das flexible Flachleiterband (28) nach dem Einführen aus dem freien Einführraumbereich (30) zur Kontaktklemme (22) hin umbiegt, wobei die Kontaktklemme (22) beim Umbiegevorgang geöffnet ist und einen offenen Einfangraumbereich (31) zum Empfangen des flexiblen Flachleiterbandes (28) definiert, so dass das flexible Flachleiterband (28) mittels des Umlenklenkhebels (21) in den offenen Einfangraumbereich (31) der Kontaktklemme (22) umgebogen wird und das flexible Flachleiterband (28) erst nach dem Umbiegen durch das Schließen der Kontaktklemme (22) elektrisch kontaktierbar ist.
  15. Photovoltaisches Solarmodul (24) mit aus der Oberfläche (24a) herausragenden flexiblen Flachleiterbändern (28), und zumindest einer auf das Solarmodul (24) montierten Anschluss- und Verbindungsdose (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
  16. Verfahren zum Anschließen einer Anschluss- und Verbindungsdose (1) an ein photovoltaisches Solarmodul, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Solarmoduls (24) mit flexiblen Flachleiterbändern (28), die aus der Oberfläche (24a) des Solarmoduls (24) herausragen, Bereitstellen einer Anschluss- und Verbindungsdose (1), welche ein Gehäuse (2) sowie eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Anschlussvorrichtung (20) mit einer elektrischen Kontaktklemme (22) zum Herstellen eines Klemmkontaktes mit zumindest einem der flexiblen Flachleiterbänder (28) umfasst und eine Einführöffnung (26) an der Unterseite der Anschluss- und Verbindungsdose (1) aufweist, Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose (1) auf das Solarmodul (24), wobei die Anschluss- und Verbindungsdose (1) über das flexible Flachleiterband (28) gestülpt wird und die Anschlussvorrichtung (20) in dem Gehäuse (2) verschieblich angeordnet und überwindbar klemmend festgelegt ist, so dass die Anschlussvorrichtung beim Aufsetzen nicht aus dem Gehäuse (2) herausfällt, wobei die Anschlussvorrichtung nach unten aus dem Gehäuse (2) herausragt, so dass beim Aufsetzen zunächst nur die Anschlussvorrichtung (20) mit der Oberfläche (24a) des Solarmoduls (24) zur Anlage kommt, Kraftbeaufschlagung des Gehäuses (2) gegen das Solarmodul (24), derart, dass das Gehäuse (2) relativ zur Anschlussvorrichtung (20) verschoben wird bis das Gehäuse (2) ebenfalls an dem Solarmodul (24) zur Anlage kommt, wobei in Ansprechen auf die Relativverschiebung zwischen dem Gehäuse (2) und der Anschlussvorrichtung (20) das flexible Flachleiterband (28) mittels eines Umlenkhebels (21) umgebogen wird und nach dem Umbiegen in der Anschluss- und Verbindungsdose (1) automatisch kontaktiert wird.
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