DE102011004369B4 - Junction box and set of junction boxes and solar cell arrangement - Google Patents

Junction box and set of junction boxes and solar cell arrangement Download PDF

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Abstract

Anschlussdose (1; 21) einer Solarzellenanordnung, wobei die Anschlussdose ein Unterteil (3) und ein hiervon separates, mit dem Unterteil mechanisch verbundenes Oberteil (7) umfasst und in einem (3) von Unterteil und Oberteil erste Kontaktelemente (C1 bis C5), von denen ein Teil im montierten Zustand mit den Solarzellen und von denen zwei (C1; C5) mit einem Anschlusskabel (5a; 5b) der Solarzellenanordnung verbunden sind, und im anderen (7) von Unterteil und Oberteil miteinander verschaltete zweite Kontaktelemente (S1 bis S5), die im montierten Zustand die ersten Kontaktelemente elektrisch kontaktieren und miteinander verbinden, sowie mindestens ein elektronisches Funktionselement (25; 27; 29) zur Realisierung mindestens einer Zusatzfunktion für mindestens einen Teil der Solarzellen derart angeordnet sind, dass das Funktionselement im montierten Zustand in die Solarzellenanordnung zumindest funktional eingefügt ist, wobei mindestens eines der von der Solarzellenanordnung abgehenden Anschlusskabel (5a; 5b) nur im miteinander mechanisch verbundenen Zustand von Unterteil (3) und Oberteil (7) elektrisch mit der Solarzellenanordnung verbunden ist.Junction box (1, 21) of a solar cell arrangement, wherein the junction box comprises a lower part (3) and a separate, mechanically connected to the lower part upper part (7) and in one (3) of lower part and upper part first contact elements (C1 to C5), of which one part in the assembled state are connected to the solar cells and two of which (C1; C5) are connected to a connecting cable (5a; 5b) of the solar cell arrangement, and in the other (7) of the lower part and upper part interconnected second contact elements (S1 to S5 ), which contact the first contact elements electrically in the mounted state and connect to each other, and at least one electronic functional element (25; 27; 29) are arranged for realizing at least one additional function for at least a portion of the solar cells such that the functional element in the mounted state in the Solar cell array is inserted at least functionally, wherein at least one of the outgoing of the solar cell array Ans drain cable (5a; 5b) is electrically connected to the solar cell arrangement only in the mutually mechanically connected state of lower part (3) and upper part (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlussdose einer Solarzellenanordnung, insbesondere eines Solarmoduls mit einer Vielzahl von in mehreren Strings verschalteten Solarzellen, wobei die Anschlussdose ein Unterteil und ein hiervon separates, mit dem Unterteil mechanisch verbundenes Oberteil umfasst. Sie betrifft des Weiteren einen Satz derartiger Solarzellen sowie eine mit einer solchen Anschlussdose ausgerüstete Solarzellenanordnung.The invention relates to a junction box of a solar cell arrangement, in particular of a solar module with a plurality of solar cells connected in multiple strings, wherein the junction box comprises a lower part and a separate, mechanically connected to the lower part upper part. It further relates to a set of such solar cells and equipped with such a junction box solar cell array.

Stand der TechnikState of the art

Kristalline Solarmodule bestehen aus photovoltaischen Zellen, die in sogenannten Strings in Reihe geschaltet sind. Ein typisches Solarmodul besteht dabei aus 60 in Reihe geschalteter Solarzellen. Diese 60 Zellen sind dabei in drei Strings aus jeweils 20 Zellen verschaltet. Diese Strings sind in heutigen Modulen mit jeweils typischerweise einer Bypassdiode antiparallel überbrückt. Diese Bypassdioden haben die Aufgabe, bei Verschattung einer oder mehrerer Zellen eines Strings den vom unverschatteten System generierten Strom an diesem durch die verschatteten Zellen erzeugten Engpass vorbeizuleiten. Die Dioden übernehmen dabei den durch die Verschattung reduzierten möglichen Strom und leiten ihn an den verschatteten Zellen vorbei, um einer Limitierung des Gesamt-Stromflusses und damit der dem Solarmodul insgesamt zu entnehmenden elektrischen Leistung im (Teil-)Verschattungsfall vorzubeugen. Diese Bypassdioden befinden sich in der Solarmodul-Anschlussdose, einem Plastikgehäuse, in dem die Solarzellenanschlüsse aus dem Modul mit flexiblen, elektrischen Kabeln verbunden werden, die dann wiederum die Solarmodule untereinander verbinden.Crystalline solar modules consist of photovoltaic cells, which are connected in series in so-called strings. A typical solar module consists of 60 series-connected solar cells. These 60 cells are interconnected in three strings of 20 cells each. These strings are bridged antiparallel in today's modules, each with typically a bypass diode. These bypass diodes have the task, when shading one or more cells of a string, to bypass the current generated by the unshaded system at this bottleneck created by the shaded cells. The diodes thereby take over the possible reduced current through the shading and pass it past the shaded cells in order to prevent a limitation of the total current flow and thus of the total solar power to be removed in the (partial) shading case. These bypass diodes are located in the solar module junction box, a plastic housing in which the solar cell connections from the module are connected with flexible, electrical cables, which in turn connect the solar modules with each other.

Bei der konstruktiven Ausführung der Anschlussdosen sind zahlreiche Varianten bekannt geworden. Üblicherweise bestehen sie aus einem auf den Träger der Solarzellenanordnung (speziell des Solarmoduls) aufgebrachten Unterteil, in dem die Leiterelemente zur elektrischen Verbindung der Strings sowie auch die erwähnten Bypassdioden untergebracht sind, und einem auf das Unterteil aufgesetzten Deckel, der die Anschlussdose verschließt und die darin enthaltene elektrischen und elektronischen Komponenten schützt.In the structural design of the junction boxes numerous variants have become known. Typically, they consist of a on the support of the solar cell assembly (especially the solar module) applied lower part in which the conductor elements for electrical connection of the strings and the mentioned bypass diodes are housed, and a lid placed on the lid, which closes the junction box and the therein contained electrical and electronic components.

Aktuelle Entwicklungen weisen jetzt auf die Notwendigkeit einer Schutzabschaltung der Solarmodule im Gefahrfall, z. B. bei einem Brand. Diese Notwendigkeit besteht aber nur in bestimmten Anwendungen z. B. bei dachinstallierten Anlagen. Solarmodule auf Freifläche, also z. B. auf Haldenflächen, benötigen diese Zusatzkosten erzeugende Variante nicht. Andere Systeme können dagegen zusätzliche, modulbasierte Elektronik-Komponenten benötigen, die z. B. ein Modulmonitoring zur Überwachung oder zum Diebstahlschutz darstellen oder eine lokale Leistungsanpassung zur Ertragsoptimierung durch DC/DC-Wandler.Current developments now point to the need for a protective shutdown of the solar modules in case of danger, z. B. in a fire. This need exists but only in certain applications z. B. in roof-mounted systems. Solar modules on open space, so z. B. on heap areas, these additional costs do not generate generating variant. Other systems, however, may require additional, module-based electronic components, the z. B. a module monitoring for monitoring or theft protection or a local power adjustment for yield optimization by DC / DC converter.

Damit steht das Problem, dass anwendungsspezifische Solarmodule mit einer jeweiligen Elektronikausstattung aufgebaut werden müssen, was die Herstellung und Logistik aufwendig gestaltet, indem verschiedene Systeme produziert und lagermäßig vorgehalten werden müssen. In einer neueren konstruktiven Ausgestaltung wird die Anschlusseinheit von der Funktionseinheit getrennt, indem die Anschlusseinheit als „einfache” Dose ausgeführt wird, an die eine zweite Dose, in der sich die Funktionseinheit befindet, angesteckt werden kann. Die Anschlusseinheit ist dabei so geschaltet, dass ein Abfallen der Funktionseinheit keine Funktionseinschränkung im Normalfall verursacht. Das bedeutet, die externen Anschlusskabel sind fest mit den „Außenanschlüssen” der in Reihe geschalteten 60 Solarzellen verbunden, so dass bei einem Abfallen der Funktionseinheit zwar die Bypassdioden fehlen, das Solarmodul aber im unverschatteten Zustand einwandfrei weiter funktioniert.This raises the problem that application-specific solar modules must be constructed with a respective electronic equipment, which makes the production and logistics consuming, by different systems must be produced and kept in stock. In a more recent design embodiment, the connection unit is separated from the functional unit by the connection unit is designed as a "simple" box, to which a second box, in which the functional unit is located, can be infected. The connection unit is connected so that a drop in the functional unit causes no functional restriction in the normal case. This means that the external connection cables are firmly connected to the "external connections" of the 60 solar cells connected in series, so that if the functional unit drops off, the bypass diodes are missing, but the solar module continues to function properly when unshaded.

Des Weiteren beschreibt die DE 10 2008 062 034 A1 eine Verbindungseinrichtung eines Solarmoduls, welche eine Anschlussplatte sowie ein Verbindergehäuse umfasst, welche jeweils auf das Solarmodul aufgeklebt werden.Furthermore, the describes DE 10 2008 062 034 A1 a connection device of a solar module, which comprises a connection plate and a connector housing, which are each glued to the solar module.

Ferner beschreibt die DE 20 2008 006 111 U1 eine Anschlussdose mit einem Deckel, der eine Kontaktierung zu Kontaktbeinchen einer Bypassdiode aufweist.Furthermore, the describes DE 20 2008 006 111 U1 a junction box with a lid having a contact with contact legs of a bypass diode.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Anschlussdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Des Weiteren wird ein Satz von Anschlussdosen mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie eine Solarzellenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereitgestellt.According to the invention a junction box with the features of claim 1 is provided. Furthermore, a set of connection boxes with the features of claim 9 and a solar cell arrangement with the features of claim 10 are provided.

Vorgeschlagen wird eine Anschlussdose, bei der mindestens eine elektronische Funktionseinheit im Oberteil (Deckel) der Dose integriert ist. Damit können Solarmodule standardmäßig mit einem Anschlussdosen-Grundkörper in Großserie hergestellt werden. Erst das Aufstecken des Deckels definiert über die im Deckel eingebaute Schaltung die zusätzliche Funktion des Solarmoduls.It proposes a junction box, in which at least one electronic functional unit in the upper part (cover) of the box is integrated. As a result, solar modules can be manufactured as standard with a junction box body in mass production. Only the plugging of the lid defines the additional function of the solar module via the circuit installed in the lid.

Zur Erfindung gehört somit der Gedanke einer modularen Realisierung unterschiedlicher Anschluss- bzw. Funktionskonzepte bei Solarzellenanordnungen, speziell in üblicherweise aufgebauten Solarmodulen, indem eine Standard-Funktionalität im Anschlussdosen-Unterteil realisiert wird und zusätzliche Komponenten zur Realisierung einer Zusatz-Funktionalität im Anschlussdosen-Oberteil untergebracht sind und ihre Funktion durch die mechanische Verbindung zwischen Ober- und Unterteil realisiert wird. Unterschiedlich bestückte Oberteile stellen in vorteilhafter Weise gegeneinander austauschbare Module dar und erlauben einen flexiblen und an künftige Anforderungen leicht anpassbaren Aufbau von Solarzellenanordnungen.The invention thus includes the idea of a modular implementation of different connection or functional concepts in solar cell arrangements, especially in commonly constructed solar modules, by a standard functionality in Junction box bottom part is realized and additional components for the realization of additional functionality in the junction box upper part are housed and their function is realized by the mechanical connection between the upper and lower part. Different populated tops are advantageously interchangeable modules and allow a flexible and easily adaptable to future requirements design of solar cell assemblies.

Grundsätzlich ist diese Modularität auch bei einer funktionsmäßigen Vertauschung von Unter- und Oberteilen möglich, dies stellt jedoch aus derzeitiger Sicht nicht die optimale Ausführung dar.Basically, this modularity is also possible in a functional interchanging of lower and upper parts, but this does not represent the optimal execution from the current perspective.

Erfindungsgemäß sind ferner die Kontaktelemente so ausgebildet, dass mindestens eines der von der Solarzellenanordnung abgehenden Anschlusskabel nur bei korrekt montiertem Oberteil (Deckel) elektrisch mit der Solarzellenanordnung verbunden ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei abgenommenem Oberteil kein Strom mehr fließt, so dass, wenn im Servicefall die Oberteile von zwei nebeneinander liegenden Modulen entfernt werden, an dem String gefahrlos gearbeitet werden kann.According to the invention, the contact elements are further configured such that at least one of the outgoing from the solar cell array connection cable is electrically connected to the solar cell assembly only when correctly mounted upper part (cover). This ensures that no current flows with the top removed, so that when servicing the tops of two adjacent modules are removed, the string can be safely operated.

In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Kontaktelemente als Steckkontakte ausgebildet sind, die beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil in Eingriff miteinander kommen. Bevorzugtermaßen sind hierbei die ersten und/oder zweiten Kontaktelemente zur Erzielung einer Positionierungs-Toleranz nachgiebig, insbesondere federnd, ausgebildet.In one embodiment of the invention it is provided that the first and second contact elements are designed as plug contacts, which come into contact with each other when placing the upper part on the lower part. Preferred dimensions here are the first and / or second contact elements to achieve a positioning tolerance yielding, in particular resilient, formed.

In einer weiteren konstruktiven Ausführung der vorgeschlagenen Anschlussdose sind Rastmittel zur mechanischen Verrastung zwischen Oberteil und Unterteil oder zwischen dem Oberteil und einem mechanischen Träger der Solarzellenanordnung vorgesehen, welche zugleich die ersten und zweiten Kontaktelemente im Eingriff miteinander halten.In a further constructive embodiment of the proposed junction box locking means for mechanical locking between the upper part and lower part or between the upper part and a mechanical support of the solar cell assembly are provided, which at the same time hold the first and second contact elements in engagement.

Neben vollständigen Anschlussdosen, die die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen, sind auch selbständige Unterteile, die die anspruchsgemäßen Merkmale des Anschlussdosen-Unterteils aufweisen, sowie selbständige Oberteile, die die anspruchsgemäßen Merkmale des Anschlussdosen-Oberteils aufweisen, als Ausführungen der Erfindung anzusehen. Insofern ist ein grundverschalteter Dosenkörper mit angeschlossenen Solarzellen-Strings und abgehenden Kabel (Plus-/Minuspol) in der Form, dass mindestens ein Kabel bei nicht angeschlossenem Gegenstück nicht mit den Solarzellen-Strings verbunden ist, das Solarmodul also stromlos geschaltet ist, als erfindungsgemäß anzusehen. Ebenso ist ein Solarmoduldosen-Deckel in modularer Form, so dass durch ein Aufstecken, Aufklipsen oder Einschieben dieses modularen Deckels die Zusatzfunktionalität des Solarmoduls definiert wird, als erfindungsgemäß anzusehen.In addition to complete junction boxes, which have the features of the invention, independent lower parts, which have the features claimed in the terminal box base, as well as independent tops, which have the features claimed in the terminal box upper part, to be regarded as embodiments of the invention. In this respect, a ground-interconnected can body with connected solar cell strings and outgoing cable (plus / minus) in the form that at least one cable is not connected to the solar cell strings with not connected counterpart, the solar module is thus switched off, considered to be inventive , Likewise, a solar box lid in a modular form, so that the additional functionality of the solar module is defined by plugging, clipping or insertion of this modular cover, as to be considered according to the invention.

In weiteren zweckmäßigen Ausführungen sind einerseits als elektronische Funktionselemente Bypassdioden vorgesehen, die im montierten Zustand elektrisch in die Solarzellenanordnung eingeschleift sind. In Kombination hiermit oder auch unabhängig hiervon ist eine Ausführung zweckmäßig, bei der als elektronische Funktionselemente ein DC/DC- und/oder ein DC/AC-Wandler und/oder eine Einrichtung zur Schutzfreischaltung vorgesehen ist, die zwischen der Solarzellenanordnung und das anschlussdosen-seitige Ende des Anschlusskabels eingeschleift ist. In einer weiteren Ausführung ist als elektronische Funktionseinheit eine Überwachungs- oder Steuereinheit der Solarzellenanordnung, insbesondere eine Steuereinheit zur Leistungsanpassung und/oder eine Temperaturüberwachungs-/Betriebssteuereinheit zur temperaturabhängigen Betriebssteuerung, vorgesehen.In further expedient embodiments, bypass diodes are provided on the one hand as electronic functional elements, which are electrically connected in the mounted state in the solar cell array. In combination herewith or independently thereof, a design is expedient in which a DC / DC and / or a DC / AC converter and / or a device for protection release is provided as electronic functional elements, which between the solar cell array and the junction box side End of the connection cable is looped. In a further embodiment, a monitoring or control unit of the solar cell arrangement, in particular a control unit for power adjustment and / or a temperature monitoring / operation control unit for temperature-dependent operation control is provided as an electronic functional unit.

Wie weiter oben angemerkt, handelt es sich beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung insbesondere um die Anschlussdose eines herkömmlich aufgebauten Solarmoduls mit zu Strings verschalteten Solarzellen vom kristallinen Typ, speziell auf Siliziumbasis. Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäß aufgebaute Anschlussdose aber auch als Anschlusseinheit anderer Solarzellenanordnungen, auch in Verbindung mit Solarzellen grundsätzlich anderen Typs, dienen.As noted above, the subject matter of the present invention is in particular the junction box of a conventionally constructed solar module with string-connected crystalline type solar cells, especially silicon-based. In principle, however, a junction box constructed according to the invention can also serve as a connection unit of other solar cell arrangements, in principle also of a different type in connection with solar cells.

Zeichnungendrawings

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von diesen zeigen:Incidentally, advantages and expediencies of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the figures. From these show:

1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer Anschlussdose gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und 1 in a schematic perspective view of the basic structure of a junction box according to an embodiment of the invention and

2 die wesentlichen elektrischen und elektronischen Funktionseinheiten eines Satzes von Anschlussdosen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 the essential electrical and electronic functional units of a set of junction boxes according to an embodiment of the invention.

1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung die Teile einer Anschlussdose 1 eines Solarzellenmoduls, nämlich ein Unterteil (Grundkörper) 3 mit Verbindungskabeln 5a und 5b und ein Oberteil (Deckel) 7. Ein umlaufender zurückgesetzter Rahmen 9 auf der Innenseite des Oberteils 7 hat einen hinterschnittenen Rand, so dass im Eingriff mit korrespondierend angeformten (oder eingefügten) Vorsprüngen 11 an der Oberkante der Innenwandung des Unterteils 3 beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil zugleich ein verrastendes Verschließen der Dose bewirkt wird. 1 shows a simplified perspective view of the parts of a junction box 1 a solar cell module, namely a lower part (main body) 3 with connection cables 5a and 5b and a top (lid) 7 , A wrap-around reset frame 9 on the inside of the top 7 has an undercut edge, so that in engagement with correspondingly formed (or inserted) projections 11 at the upper edge of the inner wall of the lower part 3 when placing the upper part on the lower part at the same time a latching closure of the can is effected.

Im Unterteil 3 ist eine Gruppe erster Kontaktmittel C1 bis C5 zu erkennen, während in hierzu korrespondierender Positionierung, von der Innenfläche des Oberteils 7 senkrecht hervorstehend, zweite Kontaktmittel S1 bis S5 angeordnet sind. In der hier gezeigten Ausführung haben die ersten Kontaktmittel C1 bis C5 im Wesentlichen eine flache Quaderform, und die zweite Kontaktmittel S1 bis S5 sind jeweils aus einem (nicht einzeln bezeichneter) Trägerabschnitt und einer aus diesem entspringenden Ω-förmigen Kontaktfeder gebildet. Die Kontaktfeder ist materialseitig so bestimmt und bemessen, dass die zweiten Kontaktelemente auch bei geringen Fertigungstoleranzen in Unter- und Oberteil bzw. der darin vorgesehenen Kontaktanordnungen sicher in Eingriff mit den ersten Kontaktelementen gelangen und der elektrische Kontakt zwischen beiden über eine lange Einsatzdauer mit niedrigem Übergangswiderstand gehalten wird.In the lower part 3 is a group of first contact means C1 to C5 to recognize, while in this corresponding positioning, from the inner surface of the upper part 7 projecting vertically, second contact means S1 to S5 are arranged. In the embodiment shown here, the first contact means C1 to C5 have a substantially substantially parallelepiped shape, and the second contact means S1 to S5 are each formed of a support portion (not individually designated) and an omnidirectional contact spring springing therefrom. On the material side, the contact spring is so determined and dimensioned that the second contact elements, even with small manufacturing tolerances in the lower and upper part or the contact arrangements provided therein, securely engage the first contact elements and the electrical contact between the two is maintained over a long period of use with low contact resistance becomes.

Im Oberteil 7 ist im Übrigen die Trägerfläche der zweiten Kontaktelemente S1 bis S5 zugleich als Träger 13 für zusätzliche elektronische Funktionselemente (etwa als Leiterplatte) ausgeführt.In the shell 7 Incidentally, the support surface of the second contact elements S1 to S5 at the same time as a carrier 13 designed for additional electronic functional elements (such as a printed circuit board).

Die in 1 gezeigte konstruktive Auslegung ist beispielhaft. Denkbar ist z. B. statt eines Aufklipsens des Deckels auch ein Einschieben des Deckels in Nuten, die im Solarmodul-Grundkörper eingebracht sind. Die Anschlüsse C1 bis C5 der Anschlussdose sind dabei, wie in 2 ersichtlich, mit den im Solarmodul eingebetteten Solarzellen und den beiden Anschlusskabeln verschaltet. Die Anschlüsse S1 bis S5 des Deckels sind mit der im Deckel befestigten Trägerplatine 13 der elektronischen Baugruppen verschaltet.In the 1 shown constructive design is exemplary. It is conceivable z. B. instead of a clipping of the lid and an insertion of the lid in grooves, which are introduced in the solar module body. The connections C1 to C5 of the junction box are included, as in 2 can be seen, interconnected with the solar cells embedded in the solar module and the two connection cables. The connections S1 to S5 of the cover are secured to the support plate mounted in the cover 13 the electronic modules interconnected.

2 zeigt vereinfachte Schaltbilder bzw. Funktions-Schaltbilder der elektrischen/elektronischen Komponenten eines Anschlussdosen-Unterteils 21A und dreier verschiedener Anschlussdosen-Oberteile 21B.1, 21B.2 und 21B.3, die gemeinsam einen erfindungsgemäßen Satz 21 von Anschlussdosen zur Realisierung einer flexiblen und ausbaufähigen Anschluss-Funktionalität von Solarzellenanordnungen bilden. 2 shows simplified circuit diagrams and functional circuit diagrams of the electrical / electronic components of a junction box base 21A and three different junction box tops 21B.1 . 21B.2 and 21B.3 sharing a sentence according to the invention 21 of junction boxes to realize a flexible and expandable connection functionality of solar cell assemblies.

Während im einzigen zum Satz gehörenden Unterteil 21A eine Standard-Leiterkonfiguration zur Verschaltung dreier Solarzellen-Strings 23 und die Enden der Anschlusskabel 5a, 5b zur Verbindung benachbarter Module bzw. zur Verbindung mit einem Wechselrichter mit den ersten Kontaktelementen C1 bis C5 verbunden sind, enthalten die drei zum Satz 21 gehörenden Oberteile 21B.1 bis 21B.3 jeweils Verbindungsleiterabschnitte und mindestens ein zusätzliches elektronisches Funktionselement. Beim Oberteil 21B.1 sind dies drei Bypassdioden 25 zwischen den zweiten Kontaktelementen S1/S2, S2/S3 und S3/S4 bzw. eine Schaltsteuereinheit 27 zwischen den zweiten Kontaktelementen S4 und S5. Das Oberteil 21B.2 enthält (unter Fortfall der erwähnten Schaltsteuereinheit) lediglich drei Bypassdioden 25, und beim Oberteil 21B.3 sind weder eine Schaltsteuereinheit noch Bypassdioden, sondern lediglich ein DC/DC-Wandler 29 vorgesehen.While in the only part belonging to the sentence 21A a standard conductor configuration for interconnecting three solar cell strings 23 and the ends of the connection cables 5a . 5b For connection of adjacent modules or for connection to an inverter connected to the first contact elements C1 to C5, the three are included in the set 21 belonging tops 21B.1 to 21B.3 each connecting conductor sections and at least one additional electronic functional element. At the top 21B.1 these are three bypass diodes 25 between the second contact elements S1 / S2, S2 / S3 and S3 / S4 or a shift control unit 27 between the second contact elements S4 and S5. The top 21B.2 contains (with omission of the aforementioned switching control unit) only three bypass diodes 25 , and at the top 21B.3 are neither a switching control unit nor bypass diodes, but only a DC / DC converter 29 intended.

Die elektrischen Schaltungen in 2 sind beispielhaft. Statt der beim Oberteil 21B.3 dargestellten Ausführung mit DC/DC-Wandler kann auch ein Micro-Inverter, also ein DC/AC-Wandler, eingesetzt werden. Ebenso wäre die Ausführung der Oberteile 21B.1 und 21B.2 mit sogenannten intelligenten Bypassdioden denkbar. Intelligente Bypassdioden sind dabei Schalttransistoren, die bei Umkehrpolung (Bypass-Fall) durchschalten und durch deren inhärent niedrigen Durchschaltwiderstand deutlich geringere Verlustleistungen erzeugen.The electrical circuits in 2 are exemplary. Instead of the top 21B.3 illustrated embodiment with DC / DC converter can also be a micro-inverter, so a DC / AC converter, are used. Likewise, the execution of the tops 21B.1 and 21B.2 conceivable with so-called intelligent bypass diodes. In this case, intelligent bypass diodes are switching transistors which switch through with reverse polarity (bypass case) and generate significantly lower power losses due to their inherently low through-resistance.

Beim Oberteil 21B.2 kann eine Control Unit CU aus einer einfachen Temperatur-Überwachungsschaltung bestehen oder hochkomplex mit Kommunikationsschnittstelle über Fernbedienung ein Abschalten des Moduls bewirken. Jede der Varianten kann auch mit einer Modulüberwachung kombiniert werden, wobei z. B. Modultemperatur und Modulspannung ermittelt und an eine zentrale Auswertung weitergesandt werden. Die im Deckel aufgebrachte Elektronik kann dabei eine individuelle Seriennummer aufweisen, die abgefragt werden kann über eine integrierte oder separate Kommunikationsschnittstelle. Ebenso ist eine Einbettung eines RFID-Chips denkbar.At the top 21B.2 For example, a Control Unit CU can consist of a simple temperature monitoring circuit or, with a highly complex communication interface via remote control, can switch off the module. Each of the variants can also be combined with a module monitoring, wherein z. B. Module temperature and module voltage can be determined and sent to a central evaluation. The electronics applied in the cover can have an individual serial number which can be interrogated via an integrated or separate communication interface. Likewise, an embedding of an RFID chip is conceivable.

Auch hinsichtlich der mechanischen Ausgestaltung der Anschlussdosen-Teile bestehen zahlreiche Ausgestaltungsmöglichkeiten, vorausgesetzt, dass ein sicherer mechanischer Verschluss und eine langfristig zuverlässige und widerstandsarme elektrische Kontaktierung der ersten und zweiten Kontaktelemente sichergestellt sind. Neben Steckkontakten kommen hierfür grundsätzlich auch Schraubkontakte in Betracht, diese sind aber aus derzeitiger Sicht wegen der umständlicheren Handhabung nicht optimal. Auch für die mechanische Verbindung der Gehäuseteile kommen neben Rast- oder Schnappverbindungen grundsätzlich auch Schraubverbindungen, aber auch Klebe- und andere Verbindungen oder auch Kombinationen verschiedener Verbindungsprinzipien in Betracht.Also with regard to the mechanical design of the junction box parts there are numerous design options, provided that a secure mechanical closure and a long-term reliable and low-resistance electrical contacting of the first and second contact elements are ensured. In addition to plug contacts come in principle also screwed into consideration, but these are not optimal from a current perspective because of the complicated handling. For the mechanical connection of the housing parts in addition to snap or snap connections in principle also screw, but also adhesive and other compounds or combinations of different connection principles into consideration.

Claims (10)

Anschlussdose (1; 21) einer Solarzellenanordnung, wobei die Anschlussdose ein Unterteil (3) und ein hiervon separates, mit dem Unterteil mechanisch verbundenes Oberteil (7) umfasst und in einem (3) von Unterteil und Oberteil erste Kontaktelemente (C1 bis C5), von denen ein Teil im montierten Zustand mit den Solarzellen und von denen zwei (C1; C5) mit einem Anschlusskabel (5a; 5b) der Solarzellenanordnung verbunden sind, und im anderen (7) von Unterteil und Oberteil miteinander verschaltete zweite Kontaktelemente (S1 bis S5), die im montierten Zustand die ersten Kontaktelemente elektrisch kontaktieren und miteinander verbinden, sowie mindestens ein elektronisches Funktionselement (25; 27; 29) zur Realisierung mindestens einer Zusatzfunktion für mindestens einen Teil der Solarzellen derart angeordnet sind, dass das Funktionselement im montierten Zustand in die Solarzellenanordnung zumindest funktional eingefügt ist, wobei mindestens eines der von der Solarzellenanordnung abgehenden Anschlusskabel (5a; 5b) nur im miteinander mechanisch verbundenen Zustand von Unterteil (3) und Oberteil (7) elektrisch mit der Solarzellenanordnung verbunden ist.Junction box ( 1 ; 21 ) of a solar cell arrangement, wherein the junction box is a lower part ( 3 ) and one of them separate, with the lower part mechanically connected top ( 7 ) and in one ( 3 ) of lower part and upper part first contact elements (C1 to C5), of which a part in the assembled state with the solar cells and of which two (C1; C5) with a connecting cable ( 5a ; 5b ) of the solar cell array are connected, and in the other ( 7 ) of lower part and upper part interconnected second contact elements (S1 to S5), which electrically contact and connect the first contact elements in the mounted state, and at least one electronic functional element ( 25 ; 27 ; 29 ) are arranged for realizing at least one additional function for at least a part of the solar cells such that the functional element is at least functionally inserted in the assembled state in the solar cell array, wherein at least one of the outgoing from the solar cell array connection cable ( 5a ; 5b ) only in the mutually mechanically connected state of lower part ( 3 ) and upper part ( 7 ) is electrically connected to the solar cell array. Anschlussdose nach Anspruch 1, wobei die ersten Kontaktelemente (C1 bis C5) im Unterteil (3) angeordnet und in dessen auf der Solarzellenanordnung aufgesetztem Zustand fest mit den Solarzellen, insbesondere mit den Strings des Solarmoduls, verbunden und die zweiten (S1 bis S5) Kontaktelemente im Oberteil (7) angeordnet sind.Junction box according to claim 1, wherein the first contact elements (C1 to C5) arranged in the lower part (3) and fixed in the mounted on the solar cell assembly state with the solar cells, in particular with the strings of the solar module, and the second (S1 to S5) contact elements in the upper part ( 7 ) are arranged. Anschlussdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten (C1 bis C5) und zweiten Kontaktelemente (S1 bis S5) als Steckkontakte ausgebildet sind, die beim Aufsetzen des Oberteils (7) auf das Unterteil (3) in Eingriff miteinander kommen.Junction box according to one of the preceding claims, wherein the first (C1 to C5) and second contact elements (S1 to S5) are designed as plug contacts which, when the upper part is put on ( 7 ) on the lower part ( 3 ) come into engagement with each other. Anschlussdose nach Anspruch 3, wobei die ersten (C1 bis C5) und/oder zweiten Kontaktelemente (S1 bis S5) zur Erzielung einer Positionierungs-Toleranz nachgiebig, insbesondere federnd, ausgebildet sind.Junction box according to claim 3, wherein the first (C1 to C5) and / or second contact elements (S1 to S5) to achieve a positioning tolerance resilient, in particular resilient, are formed. Anschlussdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Rastmittel (9; 11) zur mechanischen Verrastung zwischen Oberteil (7) und Unterteil (3) oder zwischen dem Oberteil und einem mechanischen Träger der Solarzellenanordnung vorgesehen sind, welche zugleich die ersten und zweiten Kontaktelemente im Eingriff miteinander halten.Junction box according to one of the preceding claims, wherein latching means ( 9 ; 11 ) for mechanical locking between upper part ( 7 ) and lower part ( 3 ) or between the upper part and a mechanical support of the solar cell arrangement, which at the same time hold the first and second contact elements in engagement with one another. Anschlussdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als elektronische Funktionselemente Bypassdioden (25) vorgesehen sind, die im montierten Zustand elektrisch in die Solarzellenanordnung eingeschleift sind.Junction box according to one of the preceding claims, wherein as electronic functional elements bypass diodes ( 25 ) are provided, which are looped electrically in the mounted state in the solar cell assembly. Anschlussdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als elektronische Funktionselemente ein DC/DC-Wandler (29) und/oder ein DC/AC-Wandler und/oder eine Einrichtung (27) zur Schutzfreischaltung vorgesehen ist, der zwischen der Solarzellenanordnung und das anschlussdosen-seitige Ende des Anschlusskabels eingeschleift ist.Junction box according to one of the preceding claims, wherein as electronic functional elements a DC / DC converter ( 29 ) and / or a DC / AC converter and / or device ( 27 ) is provided for protection release, which is looped between the solar cell assembly and the junction box-side end of the connection cable. Anschlussdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als elektronische Funktionseinheit (CU) eine Überwachungs- oder Steuereinheit (CU) der Solarzellenanordnung, insbesondere eine Steuereinheit zur Leistungsanpassung und/oder eine Temperaturüberwachungs-/Betriebssteuereinheit zur temperaturabhängigen Betriebssteuerung, vorgesehen ist.Junction box according to one of the preceding claims, wherein as electronic functional unit (CU) a monitoring or control unit (CU) of the solar cell array, in particular a control unit for power adjustment and / or a temperature monitoring / operation control unit for temperature-dependent operation control is provided. Satz (21) von Anschlussdosen nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher neben mindestens einem Typ Unterteil (21A) jeweils mehrere zu dem oder einem Unterteil passenden Typen Oberteile (21B.1; 21B.2; 21B.3) umfasst, die eine unterschiedliche Bestückung mit elektronischen Funktionseinheiten (25; 27; 29) aufweisen.Sentence ( 21 ) of junction boxes according to one of the preceding claims, which in addition to at least one type lower part ( 21A ) in each case several to the or a lower part matching types tops ( 21B.1 ; 21B.2 ; 21B.3 ), which require a different configuration of electronic functional units ( 25 ; 27 ; 29 ) exhibit. Solarzellenanordnung, insbesondere Solarmodul, mit einer Anschlussdose nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Solar cell arrangement, in particular solar module, with a junction box according to one of claims 1 to 9.
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