DE102010037322A1

DE102010037322A1 - Intelligente Verbindungsbox für Fotovoltaikmodule

Info

Publication number: DE102010037322A1
Application number: DE102010037322A
Authority: DE
Inventors: Roland Pfeffer
Original assignee: FPE Fischer GmbH
Current assignee: FPE Fischer GmbH
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit mindestens einer intelligenten Elektronikkomponente ausgestattete Verbindungsbox, die automatisch bestückt und vollautomatisch an allen handelsüblichen Fotovoltaikmodulen installiert werden kann. Bei der Montage werden sowohl die Flachbandleitungen der Fotovoltaikmodule als auch die Anschlüsse der Elektronikkomponente vollautomatisch kontaktiert. Die Verbindungsbox umfasst ein Gehäuse (2), in dem Bypassdioden (9) sowie notwendige elektrische Verbindungen eingebracht sind, wobei die elektrischen Verbindungen Anschlussenden (6) aufweisen, die dem Anschluss der Flachbandleitungen (4) des Fotovoltaikmoduls (5) dienen, sowie einen Positionierblock (3), in dem Aufnahmenuten ausgeformt sind, die in ihrer Geometrie an die Flachbandleitungen (4) angepasst sind. Am Gehäuse (2) oder dessen Deckel (1) ist ein Niederhalter angebracht ist, der die Flachbandleitungen (4) sowie die Anschlussenden (6) in die Nuten einpresst. Der Positionierblock (3) ist zudem mit einer Aufnahmeeinrichtung (7) für mindestens eine intelligente Elektronikkomponente (8) versehen, mittels derer diese vollautomatisch kontaktiert und in dem Positionierblock (3) integriert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit mindestens einer intelligenten Elektronikkomponente ausgestattete Verbindungsbox, die automatisch bestückt und vollautomatisch an allen handelsüblichen Fotovoltaikmodulen installiert werden kann. Bei der Montage werden sowohl die Flachbandleitungen der Fotovoltaikmodule als auch die Anschlüsse der Elektronikkomponente vollautomatisch kontaktiert.
Im Zuge einer ständigen Verbesserung der Stromausbeute und Betriebssicherheit moderner Fotovoltaikanlagen wird es immer wichtiger, einzelne Fotovoltaikmodule zu überwachen und zu steuern, und nicht wie bislang üblich, lediglich die gesamten Fotovoltaikanlagen bzw. die Fotovoltaikmodul-Strings. Zur Überwachung einzelner Fotovoltaikmodule ist es allerdings erforderlich, die Elektronikkomponenten zur Steuerung und/oder Überwachung (= intelligente Elektronikkomponenten; entsprechend: intelligente Verbindungsboxen = Verbindungsboxen die mindestens eine intelligente Elektronikkomponente enthalten) an jedem einzelnen Fotovoltaikmodul anzubringen, wobei sich eine Integration in die Verbindungsboxen, die ohnehin an jedem Fotovoltaikmodule angebracht werden, anbietet. Um die Kosten möglichst gering zu halten, sollten die Elektronikkomponenten in weitgehend automatisch fertig- und montierbaren Verbindungsboxen integriert werden.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Lösungen bekannt, die es ermöglichen, Verbindungsboxen vollautomatisch mit Bypassdioden zu bestücken und an den Fotovoltaikmodulen zu installieren.
So wird in DE 101 54 234 A1 eine Anordnung aus einem paneelartigem (Fotovoltaik-) Modul und einer Anschlusseinheit (Verbindungsbox) offenbart, die miteinander verklebt sowie mit Hilfe von Anschlussabschnitten elektrisch verbunden werden. In der Anschlusseinheit befindet sich ein elektrisch leitendes Stanzgitter mit bereits ausgeformten Anschlussabschnitten. Das Stanzgitter ist zunächst einteilig ausgeführt, wobei dessen einzelne Abschnitte durch Brücken zusammengehalten werden. Die elektronischen Bauteile sowie ggf. Anschlusskabel werden mit dem Stanzgitter verschweißt. Anschließend werden die Brücken entfernt. Das Stanzgitter wird zusammen mit den Bauteilen in Kunststoff eingegossen, wobei die Anschlussabschnitte frei bleiben. Bei der Montage der Anschlusseinheit auf dem Fotovoltaikmodul werden die Leitungen des Fotovoltaikmoduls an die Anschlussabschnitte geschweißt oder gelötet.
In DE 10 2008 022 297 A1 wird eine Verbindungsbox zur vollautomatischen Montage an Fotovoltaikmodulen vorgestellt, die ein Gehäuse, in dem Bypassdioden sowie notwendige elektrische Verbindungen eingebracht sind, und einen Positionierblock, in dem sich in ihrer Form an die der Flachbandleitungen des Fotovoltaikmoduls angepasste Aufnahmenuten befinden, umfasst. Die elektrischen Verbindungen weisen Anschlussenden auf, die mit den Flachbandleitungen elektrisch verbunden werden. Am Gehäuse oder dessen Deckel ist ein Niederhalter angebracht, der bei montierter Box die Flachbandleitungen und die Anschlussenden in die Nuten des Positionierblocks presst.
Während bei der ersten Lösung die Vereinfachung der Montage und der Bestückung zulasten der Anschlusssicherheit geht, zeigt die zweite Lösung eine qualitativ hochwertige Verbindungsbox, die vollautomatisch bestück- und montierbar ist. Jedoch ist es mit keiner der beiden Lösungen möglich, intelligente Elektronikkomponenten in die Verbindungsboxen automatisiert zu integrieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Insbesondere soll eine Verbindungsbox geschaffen werden, die neben den üblichen Bypassdioden mindestens eine intelligente Elektronikkomponente enthält. Die Verbindungsbox soll vollautomatisch an allen handelsüblichen Fotovoltaikmodulen montierbar sein, wobei die Montage sowohl die Kontaktierung der Flachbandleitungen des Fotovoltaikmoduls als auch der mindestens einen intelligenten Elektronikkomponente einschließt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9.
Ausgegangen wird von einer Verbindungsbox für Photovoltaik-Module mit einem Gehäuse, in dem Bypassdioden sowie die notwendigen elektrischen Verbindungen eingebracht sind. Die elektrischen Verbindungen weisen Anschlussenden auf, die dem Anschluss der Flachbandleitungen des Fotovoltaikmoduls dienen. Die Verbindungsbox umfasst zudem einen Positionierblock, in dem an die Geometrie der Flachbandleitungen angepasste Aufnahmenuten ausgeformt sind, wodurch eine vollautomatische Montage der Verbindungsbox an Fotovoltaikmodulen möglicht wird. Am Gehäuse der Verbindungsbox oder dessen Deckel ist ein Niederhalter angebracht ist, der die Flachbandleitungen sowie die Anschlussenden in die Nuten des Positionierblocks einpresst, sobald der Deckel geschlossen und die Verbindungsbox am Fotovoltaikmodul befestigt ist.
Nach Maßgabe der Erfindung verfügt der Positionierblock über eine Aufnahmeeinrichtung für mindestens eine intelligente Elektronikkomponente, mittels derer die mindestens eine Elektronikkomponente vollautomatisch kontaktiert und in dem Positionierblock integriert werden kann. Die Funktionalität des Positionierblocks wird hierdurch nicht beeinträchtigt, d. h., die Verbindungsbox kann nach wie vor vollautomatisch bestückt und am Fotovoltaikmodul installiert werden.
Um die thermische Belastung der Elektronikkomponente möglichst gering zu halten, wird ein Positionierblock aus schlecht wärmeleitendem Kunststoff eingesetzt. Außerdem ist der Positionierblock so ausgeformt, dass, wenn die Verbindungsbox bereits am Fotovoltaikmodul installiert ist, sich die mindestens eine Elektronikkomponente an der vom Fotovoltaikmodul abgewandten Seite des Positionierblocks befindet und außerdem einen Abstand von 2 bis 30 mm zum Deckel der Verbindungsbox einhält.
Die Aufnahmeeinrichtung ist entweder eine Tasche oder sie ist als Vertiefung/Ausnehmung im Positionierblock ausgeformt.
Bevorzugt ist die mindestens eine intelligente Elektronikkomponente eine Elektronikplatine, die zur einzelnen Steuerung und/oder Überwachung (Temperatur, Strom/Spannungs-Verlauf, automatisches Fehlererkennungssystem) desjenigen Fotovoltaikmoduls dient, an dem die Verbindungsbox angebracht ist. Es können jedoch auch problemlos andere Elektronikkomponenten, wie z. B. in Gehäusen vergossene Schaltungen, eingesetzt werden.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass zusätzlich zu den Kontakten, die standardmäßig aus der Verbindungsbox herausgeführt sind, weitere mit der Elektronikplatine elektrisch verbundene Kontakte, über die von außen Messsignale zur Überwachung der einzelnen Module abgegriffen werden können, z. B. in Form von Löt- oder Schweißfahnen aus der Box herausgeführt sind.
Zur Montage der Verbindungsbox wird, in prinzipiell bekannter Weise, der Positionierblock (mit bereits installierter intelligenter Elektronikkomponente) auf die Rückseite des Fotovoltaikmoduls geklebt und die Flachbandleitungen des Fotovoltaikmoduls in die dafür vorgesehenen Nuten eingelegt. Anschließend wird das Gehäuse mittels am Positionierblock angebrachter Führungsstifte auf der Rückseite des Fotovoltaikmoduls positioniert und mit dem Modul verklebt. Dabei greifen Kontaktklammern über die Flachbandleitungen, wobei die Klammern durch einen in der Innenseite des Gehäusedeckels integrierten Niederhalter auf die Flachbandleitungen gepresst werden, und gleichzeitig wird die Elektronikkomponente, z. B. mittels Eindrückens eines Steckers am Gehäuse in eine am Positionierblock angebrachte Buchse oder durch Aufpressen von Metallzungen auf korrespondierende Metallflächen, kontaktiert.
Die erfindungsgemäße Verbindungsbox wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; hierzu zeigen:
1: eine geöffnete Verbindungsbox mit Positionierblock in Draufsicht,
2: eine Verbindungsbox in seitlicher Schnittdarstellung.
Wie aus 1, die eine Verbindungsbox mit geöffneten Deckel 1 (2) zeigt, ersichtlich, sind im Gehäuse 2 der Positionierblock 3, der an seiner einen Seite die Flachbandleitungen 4 des Fotovoltaikmoduls 5 mit den Anschlüssen/Anschlussenden 6 der Verbindungsbox verbindet und auf dessen anderer Seite die Kunststofftasche 7 mit der intelligenten Elektronikplatine 8 ausgebildet ist, und die Bypassdioden 9 angeordnet.
Die Elektronikplatine 8 ist in einem möglichst großen Abstand zu den Bypassdioden 9, die sehr hohe Betriebstemperaturen erreichen können, und dem als Kühlkörper dienenden Deckel 1 angeordnet. Durch den Boden 10 der Kunststofftasche, die aus einem wärmeisolierenden Kunststoff gefertigt ist, wird eine thermische Isolation zwischen der Elektronikplatine 8 und dem Fotovoltaikmodul 5 erreicht. Fotovoltaikmodule arbeiten mit deutlich geringeren Betriebstemperaturen als Bypassdioden und sind außerdem selbst wärmeempfindlich. Die thermische Isolation durch den Boden 10 dient somit zum Schutz der Elektronikplatine 8 und des Fotovoltaikmoduls 5 vor gegenseitiger Erwärmung.
Bezugszeichenliste

1: Deckel
2: Gehäuse
3: Positionierblock
4: Flachbandleitung
5: Fotovoltaikmodul
6: Anschlussende
7: Aufnahmeeinrichtung/Kunststofftasche
8: Elektronikkomponente/Elektronikplatine
9: Bypassdiode
10: Boden der Kunststofftasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10154234 A1 [0004]
DE 102008022297 A1 [0005]

Claims

Intelligente Verbindungsbox für Fotovoltaikmodule (5) mit einem Gehäuse (2), in dem Bypassdioden (9) sowie notwendige elektrische Verbindungen eingebracht sind, wobei die elektrischen Verbindungen Anschlussenden (6) aufweisen, die dem Anschluss der Flachbandleitungen (4) des Fotovoltaikmoduls (5) dienen, und die Verbindungsbox einen Positionierblock (3) umfasst, in dem Aufnahmenuten für die Flachbandleitungen (4) des Fotovoltaikmoduls (5) ausgeformt sind und durch den eine vollautomatische Montage der Verbindungsbox an Fotovoltaikmodulen (5) ermöglicht wird, wobei die Form der Aufnahmenuten an die Geometrie der Flachbandleitungen (4) angepasst ist, und am Gehäuse (2) oder dessen Deckel (1) ein Niederhalter angebracht ist, der die Flachbandleitungen (4) sowie die Anschlussenden (6) in die Nuten des Positionierblocks (3) einpresst, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierblock (3) über eine Aufnahmeeinrichtung (7) für mindestens eine intelligente Elektronikkomponente (8) verfügt, mittels derer die mindestens eine Elektronikkomponente (8), ohne die Funktionalität des Positionierblocks (3) zu beeinträchtigen, vollautomatisch kontaktiert und in dem Positionierblock (3) integriert werden kann.
Verbindungsbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionierblock (3) aus Kunststoff eingesetzt und derart ausgeformt ist, dass, sofern die Verbindungsbox am Fotovoltaikmodul (5) montiert ist, sich die mindestens eine Elektronikkomponente (8) an der vom Fotovoltaikmodul (5) abgewandten Seite des Positionierblocks (3) befindet.
Verbindungsbox nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (7) als Tasche ausgeformt ist.
Verbindungsbox nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (7) als Vertiefung im Positionierblock ausgeformt ist.
Verbindungsbox nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (7) als Ausnehmung im Positionierblock ausgeformt ist.
Verbindungsbox nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektronikkomponente (8) eine Elektronikplatine ist.
Verbindungsbox nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronikplatine (8) eingesetzt ist, die es ermöglicht, das mit der Verbindungsbox verbundenen Fotovoltaikmodul (5) einzeln zu überwachen.
Verbindungsbox nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den bereits vorhandenen, aus der Verbindungsbox herausgeführten Kontakten, weitere mit der Elektronikplatine (8) elektrisch verbundene Kontakte, über die Messsignale zur Überwachung einzelner Module abgegriffen werden können, aus der Verbindungsbox herausgeführt sind.
Verbindungsbox nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Elektronikplatine (8) verbundenen, aus der Verbindungsbox herausgeführten Kontakte Löt- und/oder Schweißfahnen sind.