DE102009041968A1

DE102009041968A1 - Anschlussdosenanordnung für den elektrischen Anschluss eines Solarmoduls

Info

Publication number: DE102009041968A1
Application number: DE102009041968A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. Oehme; Wolfgang Dipl.-Ing. Schröder (FH)
Original assignee: Telegartner Geratebau GmbH; Telegaertner Geraetebau GmbH
Current assignee: Telegartner Geratebau GmbH; Telegaertner Geraetebau GmbH
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anschlussdosenanordnung für den elektrischen Anschluss eines Solarmoduls, mit einer Anschlussdose, welche einen Grundkörper mit einen Eingangsbereich für die Aufnahme von zumindest zwei Anschlussbändern einer Leiterbahn des Solarmoduls, zumindest zwei Kontakvorrichtungen und eine Schutzdiode zur Bypassschaltung der Kontaktvorrichtungen aufweist, wobei zur elektrischen Kontaktierung der Anschlussbänder die Kontaktvorrichtungen eingangsseitig jeweils ein Kontaktelement aufweisen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universelle Anschlussdosenanordnung für Solarmodule bereitzustellen, die mit geringem technischem und ökonomischem Aufwand einen elektrischen Anschluss an Solarmodule verschiedener Leistungen ermöglicht. Es wird vorgeschlagen, dass die Schutzdiode (15) elektrisch leitfähige Anschlusselemente (16a, 16b) aufweist, mittels derer die Schutzdiode (15) in einer Befestigungsanordnung des Grundkörpers (3) am Solarmodul (1) mit den Kontaktelementen (12a, 12b) und/oder den Anschlussbändern (9a, 9b) mechanisch und elektrisch verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlussdosenanordnung für den elektrischen Anschluss eines Solarmoduls, mit einer Anschlussdose, welche einen Grundkörper mit einen Eingangsbereich für die Aufnahme von zumindest zwei Anschlussbändern einer Leiterbahn des Solarmoduls, zumindest zwei Kontaktvorrichtungen und eine Schutzdiode zur Bypassschaltung der Kontaktvorrichtungen aufweist, wobei zur elektrischen Kontaktierung der Anschlussbänder die Kontaktvorrichtungen eingangsseitig jeweils ein Kontaktelement aufweisen.
Solarmodule nach der vorstehenden Art enthalten eine oder mehrere Solarzellen, welche nach der Photovoltaik-Technologie Sonnenenergie in Elektroenergie umwandeln. Die Anschlussdosenanordnung dient der Verbindung der Solarmodule mit dem Leitersystem der Photovoltaik-Anlage für die Ableitung des in den Solarzellen erzeugten Stroms. Je nach dem Einsatzfall und Größe des Solarmoduls werden die Solarzellen innerhalb des Solarmoduls in Reihen- und/oder Parallelschaltung zu Solarzellengruppen zusammengefasst. Die elektrischen Anschlüsse der einzelnen Solarzellengruppen des Solarmoduls werden auf Leiterbahnen an einen zentralen Ort zusammengeführt und mittels Anschlussbänder aus dem Solarmodul herausgeführt.
In einer zentralen Anschlussdose werden die Anschlussbänder mechanisch und elektrisch mit jeweils einer Kontaktvorrichtung verbunden, um den erzeugten Strom über ebenfalls an den Kontaktvorrichtungen angeschlossene Anschlusskabel des Leitersystems abführen zu können.
Übliche Anschlussdosen, wie sie auch aus der Druckschrift DE 10 2007 043 178 A1 bekannt sind, verfügen über ein zweiteiliges Gehäuse, das aus einem Gehäusegrundkörper und einem Deckel besteht. In dem Gehäusegrundkörper sind bodenseitig Öffnungen für das Einführen der Anschlussbänder vorgesehen, die nach Montage des Gehäusegrundkörpers auf der Plattenoberfläche des Solarmoduls mit den eingangseitig bereitgestellten Kontaktelementen der Kontaktvorrichtungen verbunden werden. An jeder Kontaktvorrichtung ist ausgangsseitig ein Buchsenbereich ausgebildet, an dem ein Anschlusskabel des Leitersystems angeschlossen werden kann.
Zur Vermeidung der Überbelastung einzelner Solarzellen oder Solarzellengruppen aufgrund unterschiedlicher Bestrahlungsintensität der Solarzellen ist für jede Solarzellengruppe eine Schutzdiode in der Anschlussdose vorgesehen, die in einer Bypass- bzw. Kurzschlussschaltung die Anschlüsse einer Solarzellengruppe überbrückt. Damit können die Solarzellengruppen mit in Abschattung befindlichen Solarzellen, die bei erhöhtem Widerstand keine oder nur eine geringe Leistung liefern, abgeschaltet und vor Schädigung geschützt werden. Der abzuleitende Stromfluss der benachbarten Solarzellengruppen wird in diesem Fall über die Bypassschaltung mit der auf Durchgang geschalteten Schutzdiode geführt und so an den betroffenen Solarzellen vorbeigeleitet. Für den Anschluss der Schutzdioden in der Anschlussdose ist an den Kontaktvorrichtungen zwischen dem eingangseitigen Kontaktelement und dem ausgangsseitigen Buchsenbereich jeweils ein Kurzschlussbereich ausgebildet, in welchem ein Kurzschlusskontakt für die Verbindung mit je einen Anschlussdraht der Schutzdiode vorgesehen ist.
Nachteilig an der Lösung nach dem Stand der Technik ist, dass bei Solarmodulen mit einer Vielzahl von Solarzellen, insbesondere bei Solarzellen mit hoher Leistung die Anschlussdose technisch sehr aufwändig ausgestattet ist, einen großen Platzbedarf hat und eine hohe Verlustleistung aufweisen. Für die Absicherung leistungsstarker Solarzellengruppen sind die Schutzdioden während ihres Kurzschlussbetriebes mit einem hohen Kurzschlussstrom belastet, was mit einer erheblichen Wärmeentwicklung verbunden ist. Darüber hinaus bilden auch die Kontaktvorrichtungen infolge ihres umfangreichen konstruktiven Aufbaus einen erheblichen Widerstand und sind sowohl im Kurzschlussbetrieb als auch im Normalbetrieb der leistungsstarken Solarzellen verstärkt an der Wärmeentwicklung beteiligt. Neben den nachteiligen Leistungsverlusten in der Anschlussdose erfordert die Abführung der Verlustwärme umfangreiche und platzintensive Kühlmaßnahmen, wie z. B. zusätzliche Kühlkörper.
Aufgrund dessen, dass die Solarmodule mit unterschiedlichen Leistungsspektren unterhalten werden, ergibt sich eine weiteres ökonomisches Problem darin, dass die Anschlussdosen in Anpassung an die jeweilige Leistung der Solarmodule und die Anzahl der Solarzellengruppen in unterschiedlichen Ausführungen und Größen bereitgehalten werden müssen. Andernfalls ist die Ausführung einer zentralen Anschlussdose, die alle möglichen Anschlussanforderungen der Solarmodule abdeckt, für viele Einsatzfälle überdimensioniert und daher unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universelle Anschlussdosenanordnung für Solarmodule bereitzustellen, die mit geringem technischem und ökonomischem Aufwand einen elektrischen Anschluss an Solarmodule verschiedener Leistungen ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schutzdiode elektrisch leitfähige Anschlusselemente aufweist, mittels derer die Schutzdiode in einer Befestigungsanordnung des Grundkörpers am Solarmodul mit den Kontaktelementen und/oder den Anschlussbändern mechanisch und elektrisch verbindbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 15, der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
Bei der erfindungsgemäßen Anschlussdosenanordnung ist der Bypass- bzw. Kurzschlussbereich der Kontaktvorrichtungen nicht zwischen dem eingangseitigen Kontaktelement und dem ausgangseitigen Buchsenbereich vorgesehen, sondern schließt separat, vorzugsweise von oben, an die Kontaktelemente an und wird erst mit der Montage der Anschlussdose an das Solarmodul vollständig ausgebildet. Das vereinfacht nicht nur die Gestaltung der Kontaktvorrichtung, sondern es bedarf zudem einer geringeren horizontalen Erstreckung der Kontaktvorrichtung in Richtung des Buchsenbereiches und der Anschlusskabel, womit der flächige Platzbedarf der Anschlussdose minimiert werden kann. Anschlussdosen mit kleinem Flächenbedarf sind zudem besonders günstig bei klarsichtigen Solarmodulen anzuwenden, da sie weniger in optische Erscheinung treten.
Außerdem wird durch diese erfindungsgemäße Anordnung die Ausführung der Kontaktvorrichtung weitestgehend unabhängig vom Anschluss der Schutzdiode und kann im Buchsenbereich flexibel gestaltet werden. Das ermöglicht, die Ausführung der Anschlussdose auf eine marginale Grundausführung zurückzuführen, die für verschiedene Anwendungen modular ausbaubaufähig ist. Die Modulbauweise erlaubt so die Anschlussdose universell zu gestalten, nämlich wahlweise mit keinem, einem oder zwei Kabelanschlüssen auszuführen.
Dabei geht die Erfindung davon aus, dass die minimale Ausstattung des elektrischen Anschlusses einer Solarzellengruppe lediglich aus zwei, je ein Kontaktelement zur Kontaktierung der beiden Anschlussbänder der Solarzellengruppe aufweisende Kontaktvorrichtungen und einer Schutzdiode besteht, die die Kontaktelemente oder die Anschlussbänder direkt überbrückt. Dies betrifft insbesondere diejenigen Solarzellengruppen, die im Leitungssystem des Solarmoduls vor und nachgeschaltet jeweils benachbarte Solarzellengruppen aufweisen. Nur die im Leitungssystem erste und letzte Solarzellengruppe benötigt einen Kabelanschluss für den Plus- oder Minuspol. So können die einzelnen Solarzellengruppen eines Solarmoduls individuell und stufenweise überbrückt werden. Solarmodule, bei denen die Solarzellen nicht untergruppiert sind, erfordern wiederum eine Anschlussdose mit beiden Kabelanschlüssen für den Plus- und Minuspol.
Die universelle Gestaltbarkeit der Anschlussdose hat folglich den vorteilhaften Effekt, dass die Anschlüsse mehrerer Solarzellengruppen mit geringem technischem Aufwand und Platzbedarf in separate Anschlussdosen vereinzelt und dezentralisiert werden können.
Dabei liegt der Erfindung die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass entgegen einer bisher vermeintlichen ökonomischen Logik nicht die Zentralisierung der Anschlüsse der Solarzellengruppen in einer Anschlussdose, sondern gerade die Vereinzelung der Anschlüsse in separate Anschlussdosen sich wirtschaftlicher auf den Betrieb der Solarmodule auswirkt. Hierdurch werden zum einen die Kurzschlussströme der Schutzdioden lokal verteilt, wodurch sich die Wärmeabführung allein durch die anteilig größeren Berührungsflächen der Anschlussdose zur Umgebung verbessert und die Verlustleistung wesentlich gemindert wird. Zum anderen umfassen die separierten Anschlussdosen weniger große Bauelemente und können insgesamt kleiner und kompakter gestaltet und dadurch kostengünstiger hergestellt werden.
Als besonders wirtschaftlich wirkt sich aus, dass durch die dezentrale Platzierung der Anschlussdosen die bisher erforderlichen langen Verbindungsleiter der Solarzellengruppen zur zentralen Anschlussdose entfallen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schutzdiode an einem Deckel der Anschlussdose angeordnet, so dass die Anschlusselemente in einer Schließposition des Deckels mit den Kontaktelementen und/oder den Anschlussbändern verbunden sind. Die Schutzdiode mit den Anschlusselementen verfügt somit über einen Trägerkörper, der die gesonderte Baueinheit stabilisiert und die passgenaue Verbindung zu den Kontaktelementen der Kontaktvorrichtung bzw. zu den Anschlussbändern erleichtert. Insbesondere kann die Verbindung in einem einzigen Arbeitsgang während des Schließvorganges des Deckels bei der Endmontage der Anschlussdose ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlusselement als Kontaktfeder ausgebildet, die ein Anschlussband und ein Kontaktelement klemmend umfasst. Die Kontaktfeder bewirkt hierbei eine mechanische Andruckkraft, durch die das Anschlussband und das Kontaktelement aneinander gedrückt werden. Damit wird mit einem einzigen Funktionselement die mechanische und elektrische Verbindung zwischen drei Bauteilen, nämlich dem Kontaktelement, dem Anschlussband und der Schutzdiode bewirkt.
Insbesondere wird durch diese Anordnung der stromführende Kontakt zwischen dem Anschlussband und dem Kontaktelement direkt und widerstandsarm bewirkt, was den Leistungsverlust in der Anschlussdose bei der Stromabführung im Betriebsfall der angeschlossenen Solarzellen weiter mindert. Anders als bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Kontaktfeder, die als Kontaktvermittler im stromführenden Weg zwischen dem Anschlussband und Kontaktelement angeordnet ist, wird bei der erfindungsgemäßen Lösung der erzeugte Stromfluss aus den Solarzellen von den Anschlussbändern direkt an das Kontaktelement der Kontaktvorrichtung und nachfolgend an das angeschlossene Anschlusskabel abgeleitet. Damit wird zudem vermieden, dass der zumeist schlechter leitfähige Federstahl der Kontaktfeder sich bei der hohen elektrischen Belastung während der Solarstromableitung stark erwärmt und unerwünscht zur Wärmeentwicklung in der Anschlussdose beiträgt.
Die erfindungsgemäße Kontaktfeder übt im normalen, stromerzeugenden Betrieb der Solarzellen eine reine Klemmfunktion aus und ist nur temporär, während des Kurzschlussbetriebes, wenn die angeschlossenen Solarzellen, z. B. wegen Abschattung, keinen Strom erzeugen, in den Stromweg eingebunden.
Ist eine zweite Schutzdiode vorgesehen, die in einer Parallelschaltung zur ersten Schutzdiodeangeordnet ist, wird die Erwärmung der einzelnen Schutzdioden und folglich der Energieverlust im Kurzschlussbetrieb gemindert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktvorrichtung derart ausgebildet, dass ein Kabelende eines anzuschließenden Anschlusskabels unmittelbar mit dem Kontaktelement verbindbar ist. Das für den Anschluss eines Anschlusskabels bereit zuhaltende Equipment der Kontaktvorrichtung reduziert sich hierdurch auf ein Minimum, wodurch auch deren Verlustleistung weiter verringert wird. Die Ausstattung der Kontaktvorrichtung ist auf die Möglichkeit des Anschlusses eines Anschlusskabels beschränkt. In soweit ist die Anschlussdose modular ausbaufähig für die wahlweise Ausbildung eines Anschlusses für ein Anschlusskabel.
Die Verlustleistung der Kontaktvorrichtung kann auch dadurch verringert werden, dass das Kontaktelement stegartig ausgebildet ist, so dass das Anschlussband mit einseitigem, vorzugsweise mit zweiseitigem, das Kontaktelement umfassenden Flächenkontakt, an die Stegflächen des Kontaktelement anlegbar ist. Der Kontakt des Anschlussbandes zur Kontaktvorrichtung wird hierdurch zuverlässig und widerstandsarm hergestellt. Außerdem ist eine Stegform des Kontaktelementes gut geeignet, um von den Federbeinen der Kontaktfedern umfasst zu werden.
Vorzugsweise ist der Deckel lösbar mit dem Grundkörper verbunden. Damit ist die Anschlussdose zu Wartungs- und Reparaturzwecken gut revisionierbar und die Schutzdiode in Anpassung an die verschiedenen Leistungsanforderungen leicht austauschbar. Deckel und Grundkörper bleiben zerstörungsfrei und können wieder verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Deckel Rastelemente auf, die in der Schließposition des Deckels in korrespondierende Rastelemente des Grundkörpers eingreifen, wobei der Eingriff der Rastelemente mittels druckbetätigbarer Entriegelungselemente lösbar ist. Diese Verbindung von Deckel und Grundkörper gewährleistet einen zuverlässigen Formschluss, der mit einfachen Mitteln leicht geschlossen und zerstörungsfrei wieder geöffnet werden kann.
Zur sicheren Abdichtung der Anschlussdose gegen Feuchtigkeitseintritt ist zwischen den sich gegenüberliegenden Anschlussflächen des Grundkörpers und des Deckels eine umlaufende Dichtung angeordnet.
Die Kondensat- und Wasserdampfdichtheit der Anschlussdose kann dadurch verbessert werden, dass der Grundkörper eine äußere und eine zu dieser beabstandete innere Gehäusewand aufweist, die einen umlaufenden Gehäusezwischenraum bilden, in welchen in der Schließposition des Deckels ein umlaufender Deckelrahmen hineinragt. Damit wird ein labyrinthartiger Hohlraum geschaffen, der als Kriechweg für eventuell eintretende Feuchtigkeit dient und den Zugang der Feuchtigkeit in das Gehäuseinnere hemmt.
Vorzugsweise weist der Grundkörper und/oder der Deckel eine einseitig durchlässige Feuchtigkeitsmembran auf. Mittels dieser Feuchtigkeitsmembran kann Wasserdampf von Innenraum des Gehäuses nach außen gefördert werden, jedoch kein Wasserdampf eindringen.
In einer günstigen Ausgestaltung weist der Deckel eine lamellenartige Oberflächenstruktur auf. Mit diesen einfachen Mitteln ist der Deckel selbst als ein Kühlkörper zur Luftkühlung der Schutzdiode ausgebildet.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Anschlussdose ein doppelseitig klebendes Klebepad auf, mittels dem der Grundkörper vollflächig auf der Oberfläche des Solarmodus fixierbar ist. Das Klebepad ermöglicht eine schnelle und einfache Befestigung der Anschlussdose auf dem Solarmodul, wobei zugleich die vollflächige Verklebung des Grundkörpers eine sichere Haftung der Anschlussdose auch bei strengen Witterungsbedingungen gewährleistet. Die sichere Haftung wird insbesondere auch deshalb gewährleistet, weil keine Feuchtigkeit in den Zwischenraum zwischen den Grundkörper und dem Solarmodul eindringen kann. Außerdem hat die vollflächige Verklebung auch den Vorteil, dass hierdurch eine Kontaktkorrosion an den Anschlüssen des Solarmoduls vermieden werden kann.
Vorteilhafter Weise sind der Grundkörper und/oder der Deckel einstückig ausgebildet, und vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt, sind. Hierdurch erlangt die Anschlussdose eine besondere Dichtigkeit und Wetterfestigkeit. Unnötige Montagefugen werden vermieden.
Ist ein Anschlusskabel vorgesehen, ist es besonders günstig, wenn der Grundkörper eine Anschlussbuchse aufweist, die einstückig mit einem anzuschließenden Anschlusskabel verbunden ist. Das anzuschließende Anschlusskabel ist vom Gussmaterial der Anschlussbuchse des Grundkörpers vollständig umschlossen ausgebildet, d. h. die Einbindung des anzuschließenden Anschlusskabels in den Grundkörper erfolgt in einem Guss. Diese Ausführung ist möglich, wenn z. B. das Anschlusskabel bereits in die Gussform oder das Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des Grundkörpers eingelegt wird. Im Ergebnis erlangt man eine hohe Stabilität und Dichtheit des Grundkörpers, insbesondere im Bereich der Durchgänge der Kabelanschlüsse durch die äußere Gehäusewand des Grundkörpers.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Anschlussdosenanordnung in zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 Explosionsdarstellung einer Anschlussdosenanordnung mit einer Anschlussdose und einem Solarmodul,
2 Schnittdarstellung der Anschlussdosenanordnung nach 1 im montierten Zustand der Anschlussdose am Solarmodul,
3 isometrische Ansicht eines Grundkörpers mit zwei Kontaktvorrichtungen und einem Anschlusskabel,
4 isometrische Ansicht auf die Unterseite des Grundkörpers nach 3,
5 isometrische Ansicht auf die Innenseite eines Deckels,
6 Ansicht einer Anschlussdose ohne Kabelanschluss,
7 Ansicht einer Anschlussdose mit einem Kabelanschluss für den Pluspol,
8 Ansicht einer Anschlussdose mit einem Kabelanschluss für den Minuspol,
9 Ansicht einer Anschlussdose mit zwei Kabelanschlüssen,
10 schematische Darstellung einer Anschlussdosenanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel mit drei Anschlussdosen an einem Solarmodul.
Nach 1 besteht die erfindungsgemäße Anschlussdosenanordnung aus einem plattenförmigen Solarmodul 1 und einer Anschlussdose 2, wobei die Anschlussdose 2 im Wesentlichen einen Grundkörper 3 und einen Deckel 4 umfasst. Das Solarmodul 1 weist eine Vielzahl von Dünnschicht-Solarzellen 32 (s. 10) auf, die einschließlich der Leiterbahnen 5, zwischen einer vorderseitigen Glasplatte 6 und einer Schutzschicht 7 aus Kunststoff (z. B. aus Tedlar) angeordnet sind, die die Rückseite 8 des Solarmoduls 1 bildet. Die Enden der Leiterbahnen 5 ragen als Anschlussbänder 9 rückseitig aus Aussparungen des Solarmoduls 1 heraus.
Zwischen dem Grundkörper 3 und dem Solarmodul 1 ist ein zweiseitig klebendes Klebepad 10 vorgesehen, mittels dem der Grundkörper 3 vollflächig auf der Rückseite 8 des Solarmoduls 1 befestigt wird. Alternativ ist auch eine Silikonverklebung möglich. Der Grundkörper 3 verfügt über zwei Kontaktvorrichtungen 11a, 11b mit je einem stegartigen Kontaktelement 12a, 12b (Kontaktsteg). An dem Grundkörper 3 sind außerdem zwei Anschlussbuchsen 13a, 13b für den Eingang zweier Anschlusskabel 14a, 14b in den Grundkörper 3 ausgebildet, die direkt mit den Kontaktstegen 12a, 12b verbunden sind.
Oberhalb des Grundkörpers 3 ist eine Schutzdiode 15 dargestellt, deren beidseitigen Anschlussdrähte mit zwei Kontaktfedern 16a, 16b verbunden sind. Die Befestigung der Schutzdiode 15 an den Kontaktfedern 16a, 16b kann beispielsweise durch Löten erfolgen.
Die Schutzdiode 15 mit den Kontaktfedern 16a, 16b ist in einem vormontierten Zustand in dem darüber gezeigten Deckel 4 angeordnet, der zum Verschließen des Grundkörpers 3 vorgesehen ist. Der Deckel 4 weist eine umlaufende Nut mit einem Dichtring 17 auf, welcher in der Schließposition an einen umlaufenden Rand des Grundkörpers 3 anfliegt. Der Deckel 4 verfügt außerdem über einen Deckelrahmen 18, der im geschlossenen Zustand der Anschlussdose 2 in einen Gehäusezwischenraum hineinragt, welcher von einer äußeren 19 und einer innere Gehäusewand 20 des Grundkörpers 3 gebildet wird. Hierdurch entsteht im geschlossenen Zustand der Anschlussdose 2 ein labyrinthartiger Kriechweg zur Abweisung eindringender Feuchtigkeit.
Um eventuell eingedrungener Wasserdampf oder Kondensat abführen zu können, ist in der äußeren Gehäusewand 19 des Grundkörpers 3 eine Feuchtigkeitsmembran 21 vorgesehen, die die Feuchtigkeit nur von innen nach außen durchlässt.
An den sich gegenüberliegenden Schmalseiten des Deckels 3 sind Rastelemente 22 ausgebildet, die mit Rastelementen 23 des Grundkörpers 3 korrespondieren, welche in 2 ersichtlich sind.
Der Grundkörper 3 und der Deckel 4 sind jeweils einteilig aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Die Anbindungen der Anschlusskabel 14a, 14b werden bereits bei der Herstellung des Grundkörpers 3 angegossen. Somit werden Verbindungsfugen, durch die unerwünscht Feuchtigkeit in die Anschlussdose 2 eindringen könnte, weitestgehend minimiert.
2 veranschaulicht die Anschlussdosenanordnung nach 1 mit der Anschlussdose 2 in einem auf dem Solarmodul 1 montierten Zustand. Der Grundkörper 3 der Anschlussdose 2 ist in seiner Befestigungsanordnung am Solarmodul 1 dargestellt, bei der dieser flächig auf der Rückseite 8 des Solarmoduls 1 fixiert ist und die beiden Anschlussbänder 9a, 9b des Solarmoduls 1 in ein Paar Öffnungen 24a, 24b im Boden des Grundkörpers 3 eingeführt sind. Der Deckel 4 der Anschlussdose 2 befindet sich in Schließposition. Die eingeführten Anschlussbänder 9a, 9b umschlingen jeweils einen Kontaktsteg 12a, 12b beidseitig und werden von den Kontaktfedern 16a, 16b des aufsitzenden Deckels 4 klemmend gehalten. Die ebenfalls im Deckel 4 angeordnete und mit den Kontaktfedern 16a, 16b verbundene Schutzdiode 15 ist in dieser Darstellung nicht ersichtlich. In der Schließposition greifen die Rastelemente 22 des Deckels 4 in die korrespondierenden Rastelemente 23 des Grundkörpers 3 ein. Die Rastelemente 22 des Deckels 4 sind mit je einer am Deckel 4 ausgeformten Mulde 25 verbunden, die sich auf Druck geringfügig elastisch verformen kann. Der Rastverschluss des Deckels 4 mit dem Grundkörper 3 ist somit durch entsprechende Druckbetätigung mittels eines in die Mulden 25 eingreifenden Werkzeuges leicht und zerstörungsfrei entriegelbar.
Der umlaufende Dichtring 17 dichtet die Schließfuge zwischen dem Deckel 4 und dem Grundkörper 3 im geschlossenen Zustand der Anschlussdose 2 gegen eindringende Feuchtigkeit ab.
3 veranschaulicht einen zur Anschlussdose 2 nach 1 alternativ ausgebildeten Grundkörper 3' mit nur einem Kabelanschluss 13a, 14a für den Pluspol. Gut ersichtlich sind die zumindest vorgesehenen zwei Kontaktvorrichtungen 11a, 11b mit den beiden Kontaktstegen 12a, 12b.
Das Kabelende des Anschlusskabels 14a weist einen Kabelschuh auf, der in Längserstreckung des zugehörigen Kontaktsteges 12a an diesen angeschweißt ist (nicht dargestellt). Da in dieser Ausführung des Grundkörpers 3' nur ein Kabelanschluss vorgesehen ist, kann bei der Herstellung des Grundkörpers 3' eine weitere Anschlussbuchse 13b entfallen und in diesem Bereich die äußere Gehäusewand 19 durchgängig ausgebildet werden.
4 zeigt den nach 3 beschriebenen Grundkörper 3' in einer Ansicht von unten, wobei die beiden Öffnungen 24a, 24b zur Einführung der Anschlussbänder 9a, 9b im Boden des Grundkörpers 3' sichtbar sind. Die Wandungen der Öffnungen 24a, 24b sind paarweise und in spiegelbildlicher Anordnung als gekrümmte Führungen 26, 27 ausgebildet, die die Einführung der Anschlussbänder 9a, 9b in die Öffnungen 24a, 24b erleichtern.
An jeweils einer Führung 27a, 27b der Öffnungen 24a, 24b schließt sich der Kontaktsteg 12a, 12b an (gut in 2 ersichtlich). Die am Boden des Grundkörpers 3' ausgebildeten Noppen 28 dienen der Beabstandung gegenüber dem Solarmodul 1, für die Zwischenlage der Silikonmasse, falls eine Befestigung durch Silikonverklebung vorgesehen ist. Auch die umlaufende Nut 29 im Boden des Grundkörpers 3' dient der Verklebung mit Silikon.
In 5 wird die Innenseite des Deckels 4 mit der Anordnung der Schutzdiode 15 und der beiden Kontaktfedern 16a, 16b gezeigt. Die Kontaktfedern 16a, 16b sind in einem Befestigungsrahmen 30 aufgenommen und mit diesem lösbar verbunden, so dass die Schutzdiode 15 und die Kontaktfedern 16a, 16b leicht austauschbar sind. Der Befestigungsrahmen 30 weist einen Zwischenraum 31 zur Anordnung der Schutzdiode 15 auf, wobei der Zwischenraum 31 den Platz für den Anschluss einer zweite Schutzdiode an die Kontaktfedern 16a, 16b vorhält. Des Weiteren sind in dieser Ansicht der Deckelrahmen 18 und die Rastelemente 22 an den Mulden 25 gut ersichtlich.
In den 6 bis 9 sind entsprechend möglicher Einsatzfälle vier Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Anschlussdose 2 im verschlossenem Zustand dargestellt, wobei 6 eine Anschlussdose 2.1 in einer Grundform ohne Kabelanschluss, 7 eine Anschlussdose 2.2 mit einem Kabelanschluss 14a für den Pluspol, 8 eine Anschlussdose 2.3 mit einem Kabelanschluss 14b für den Minuspol und 9 eine Anschlussdose 2.4 mit zwei Kabelanschlüssen 14a, 14b zeigen.
Die Anschlussdose 2.1 nach 6 umfasst die Grundausstattung, die in jedem Fall zwei Kontaktvorrichtung 11a, 11b mit im Wesentlichen den zwei Kontaktstegen 12a, 12b sowie zwei Kontaktfedern 16a, 16b und die Schutzdiode 15 umfasst (hier verdeckt). Die Ausführungsformen der Anschlussdosen 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 unterschieden sich nur in der Anzahl der an die Kontaktstege 12a, 12b angeschlossenen Kabel 14a, 14b und der dementsprechend am jeweiligen Grundkörper 3 angegossenen Kabeleinführungen 13a, 13b.
Aus 10 ist eine Anschlussdosenanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel mit drei verschiedenen, am Solarmodul 1 angeordneten Anschlussdosen 2.1, 2.2, 2.3 schematischen dargestellt. Das Solarmodul 1 in diesem Ausführungsbeispiel umfasst 60 Stück Solarzellen 32, die in drei Solarzellengruppen 33A, 33B, 33C zu je 20 Stück Solarzellen 32 unterteilt sind, welche miteinander in Reihe geschalten und durch die Leiterbahnen 5 verbunden sind. Jeder der Leiterwege durch eine Solarzellengruppe 33A, 33B, 33C wird zur Gewährleistung eines Kurzschlussstromes bei Nichtbetrieb einer oder mehrerer Solarzellen 32 in einer Bypassschaltung mit der Schutzdiode 15 überbrückt. An den beiden äußeren Solarzellengruppen 33A, 33C ist zusätzlich das Anschlusskabel 14a für den Pluspol bzw. das Anschlusskabel 14b für den Minuspol bereitzustellen. Hieraus ergibt sich die Verwendung der Anschlussdose 2.1 in der Grundausstattung für den Anschluss der mittleren Solarzellengruppe 33B. Die Anschlussdosen 2.2 bzw. 2.3 mit einem zusätzlichen Kabelanschluss 14a für den Pluspol bzw. mit einem Kabelanschluss 14b für den Minuspol finden ihre Anwendung für den Anschluss der beiden äußeren Solarzellengruppen 33A, 33C.
Sind die Solarzellen 32 des Solarmoduls 1 in einer alternativen Aufteilung in mehr als drei Solarzellengruppen 33 unterteilt, ergeben sich weitere von den beiden äußeren Solarzellengruppen 33A, 33C eingeschlossene Solarzellengruppen 33B, die ebenfalls eine Anschlussdose 2.1 in der Grundausstattung erhalten. Werden die Solarzellen 32 des Solarmoduls 1 dagegen in nur eine einzige Solarzellengruppe 33 zusammengefasst, kommt die Anschlussdose 2.4 zur Anwendung.
So kann die Vielzahl der Solarzellen 32 des Solarmoduls 1 in beliebig viele Solarzellengruppen 33 aufgeteilt und stufenweise mit den universellen Anschlussdosen 2.1, 2.2, 2.3 oder 2.4 überbrückt werden, die auf ein technisch erforderliches Minimum normiert, aber leicht ausbaufähig gestaltet sind. Die Dezentralisierung der vorzusehenden Kurzschlussschaltungen kann somit mit sehr geringem technischen Aufwand und Platzbedarf erfolgen.
Die separaten Anschlussdosen 2.1, 2.2, 2.3 nach der 10 sind der jeweiligen Solarzellengruppe 33A, 33B, 33C unmittelbar zugeordnet, so dass die Länge der Verbindungsleiter 34 zwischen der jeweiligen Solarzellengruppe 33A, 33B, 33C und der zugehörigen Anschlussdose 2.1, 2.2, 2.3 minimiert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Solarmodul
2: Anschlussdose
3: Grundkörper
4: Deckel
5: Leiterbahn
6: Glasplatte
7: Schutzschicht
8: Rückseite des Solarmoduls
9: Anschlussband
10: Klebepad
11: Kontaktvorrichtung
12: stegartiges Kontaktelement, Kontaktsteg
13: Anschlussbuchse
14: Anschlusskabel
15: Schutzdiode
16: leitfähiges Anschlusselement, Kontaktfeder
17: Dichtring
18: Deckelrahmen
19: äußeren Gehäusewand
20: innere Gehäusewand
21: Feuchtigkeitsmembran
22: Rastelement des Deckels
23: Rastelement des Grundkörpers
24: Öffnung im Grundkörper
25: Entriegelungselement, Mulde
26: Führung
27: Führung
28: Noppe
29: umlaufende Nut
30: Befestigungsrahmen
31: Zwischenraum
32: Solarzelle
33: Solarzellengruppe
34: Verbindungsleiter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007043178 A1 [0004]

Claims

Anschlussdosenanordnung für den elektrischen Anschluss eines Solarmoduls, mit einer Anschlussdose, welche einen Grundkörper mit einen Eingangsbereich für die Aufnahme von zumindest zwei Anschlussbändern einer Leiterbahn des Solarmoduls, zumindest zwei Kontaktvorrichtungen und eine Schutzdiode zur Bypassschaltung der Kontaktvorrichtungen aufweist, wobei zur elektrischen Kontaktierung der Anschlussbänder die Kontaktvorrichtungen eingangsseitig jeweils ein Kontaktelement aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzdiode (15) elektrisch leitfähige Anschlusselemente (16a, 16b) aufweist, mittels derer die Schutzdiode (15) in einer Befestigungsanordnung des Grundkörpers (3) am Solarmodul (1) mit den Kontaktelementen (12a, 12b) und/oder den Anschlussbändern (9a, 9b) mechanisch und elektrisch verbindbar ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzdiode (15) an einem Deckel (4) der Anschlussdose (2) angeordnet ist, so dass die Anschlusselemente (16a, 16b) in einer Schließposition des Deckels (4) mit den Kontaktelementen (12a, 12b) und/oder den Anschlussbändern (9a, 9b) verbunden sind.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (16a, 16b) als Kontaktfeder ausgebildet ist, die ein Anschlussband (9a, 9b) und ein Kontaktelement (12a, 12b) klemmend umfasst.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schutzdiode vorgesehen ist, die in einer Parallelschaltung zur ersten Schutzdiode (15) angeordnet ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (11a, 11b) derart ausgebildet ist, dass ein Kabelende eines anzuschließenden Anschlusskabels (14a, 14b) unmittelbar mit dem Kontaktelement (12a, 12b) verbindbar ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (12a, 12b) stegartig ausgebildet ist, so dass das Anschlussband (9a, 9b) mit einseitigem, vorzugsweise mit zweiseitigem, das Kontaktelement umfassenden Flächenkontakt an die Stegflächen des Kontaktelementes (12a, 12b) anlegbar ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) lösbar mit dem Grundkörper (3) verbunden ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) Rastelemente (22) aufweist, die in der Schließposition des Deckels (4) in korrespondierende Rastelemente (23) des Grundkörpers (3) eingreifen, wobei der Eingriff der Rastelemente (22, 23) mittels druckbetätigbarer Entriegelungselemente (25) lösbar ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den sich gegenüberliegenden Anschlussflächen des Grundkörpers (3) und des Deckels (4) eine umlaufende Dichtung (17) angeordnet ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) eine äußere (19) und eine zu dieser beabstandete innere Gehäusewand (20) aufweist, die einen umlaufenden Gehäusezwischenraum bilden, in welchen in der Schließposition des Deckels (4) ein umlaufender Deckelrahmen (18) hineinragt.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) und/oder der Deckel (4) eine einseitig durchlässige Feuchtigkeitsmembran aufweist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) eine lamellenartige Oberflächenstruktur aufweist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussdose (2) ein doppelseitig klebendes Klebepad (10) aufweist, mittels dem der Grundkörper (3) vollflächig auf der Oberfläche des Solarmodus (1) fixierbar ist.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) und/oder der Deckel (4) einstückig ausgebildet, und vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt, sind.
Anschlussdosenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine Anschlussbuchse (13a, 13b) aufweist, die einstückig mit einem anzuschließenden Anschlusskabel (14a, 14b) verbunden ist.