-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anschlussdose für einen elektrischen Anschluss eines Photovoltaikmoduls. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Steckermodul und ein Gehäusemodul für eine Anschlussdose und insbesondere auf eine Anschlussdose mit einem oder mehreren austauschbaren Steckermodulen
-
Hintergrund
-
Photovoltaikmodule werden meistens über Steckverbindungen miteinander verbunden oder an einer äußeren elektrischen Anschlusseinheit angeschlossen. Dazu besitzen konventionelle Photovoltaikmodule Anschlussdosen, aus denen ein oder mehrere Kabel mit einem Stecker herausgeführt wird werden, der für die genannte Steckverbindung verwendbar ist. Konventionelle Anschlussdosen können aber auch einen integrierten Stecker besitzen. In beiden Fällen können in der Regel nur kompatible Stecker genutzt bzw. gesteckt werden. Es ist zwar häufig möglich, prinzipiell auch andere Stecker zu nutzen - zumindest soweit sie „steckbar“ sind - dies führt jedoch zu einem erhöhten Sicherheitsrisiko. Da solche prinzipiell steckbaren Stecker keine Originalprodukte sind, wird dafür meist auch keine Garantie übernommen.
-
Daher sollten solche konventionellen Anschlussdosen nur mit Steckern verbunden werden, die voll kompatibel zu den von den einzelnen Herstellern hergestellten Steckern sind. Gegenwärtig ist bei der Verwendung von anderen Steckverbindungen ein Austausch der kompletten Anschlussdosen nötig. Dies stellt einen erheblichen Aufwand dar und ist außerdem wegen der vorhandenen Versiegelung häufig nur aufwändig umsetzbar. Daher ist es gegenwärtig ausgeschlossen, eine gegebene Anschlussdose mit anderen Steckermodulen zu bestücken. Dies schränkt die Flexibilität der Nutzung erheblich ein.
-
Daher besteht ein Bedarf nach verbesserten Anschlussdosen für Photovoltaikmodule, die die obengenannten Probleme nicht aufweisen. Insbesondere besteht ein Bedarf nach Anschlussdosen, die keinen spezifischen Stecker erfordern, sondern flexibel nutzbar sind.
-
Zusammenfassung
-
Zumindest ein Teil der obengenannten technischen Probleme wird durch eine Anschlussdose nach Anspruch 1, ein Steckermodul nach Anspruch 7 und ein Gehäusemodul nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anschlussdose für einen elektrischen Anschluss (in einem Anschlussbereich) eines Photovoltaikmoduls. Die Anschlussdose umfasst ein Steckermodul und ein Gehäusemodul. Das Steckermodul umfasst ein Steckerelement und ein Anschlusselement, wobei das Steckerelement eine Steckverbindung mit einer äußeren elektrischen Anschlussleitung ermöglicht und das Anschlusselement eine Anschlussmöglichkeit für eine innere elektrische Zuleitung in das Photovoltaikmodul bereitstellt. Das Gehäusemodul ist mit dem Steckermodul verbindbar und außerdem an dem Photovoltaikmodul anbringbar, um einen Schutz eines Anschlussbereiches des Photovoltaikmoduls vor äußeren Einflüssen (Regen, Feuchtigkeit, Korrosion, etc.) zu bieten. Nach der Installation ist es zwar prinzipiell möglich das Gehäusemodul und das Steckermodul wieder zu lösen, dies wird aber eher die Ausnahme sein. Im Allgemeinen werden diese beiden Komponenten fest miteinander verbunden (z.B. verschweißt), sodass ein nachträgliches Lösen nicht ohne weiteres möglich ist.
-
Das Steckermodul und das Gehäusemodul können jeweils unitär aus einem oder unterschiedlichen Kunststoffmaterialen gefertigt werden (z.B. in einem Spritzgussverfahren). Weder im Steckermodul, noch im Gehäusemodul brauchen irgendwelche Verkabelungen vorgesehen sein. Das Steckermodul weist eine oder mehrere elektrische Durchkontaktierungen auf, die einerseits über die Steckverbindung mittels des Steckerelements und andererseits über das Anschlusselement elektrisch kontaktierbar sind. Diese elektrischen Durchkontaktierungen sind beispielsweise in dem Kunststoffmaterial des Steckermoduls eingebettet.
-
Optional kann das Steckermodul eine Diode umfassen, die an dem Anschlusselement befestigt ist und eine elektrische Bypass-Verbindung für zumindest Teile des Solarzellenmoduls bereitstellt.
-
Optional umfasst das Gehäusemodul eine Öffnung und die Anschlussdose ein Deckelelement, das ausgebildet ist, um die Öffnung des Gehäusemoduls zu schließen.
-
Außerdem kann das Steckermodul und das Gehäusemodul jeweils Verbindungsmittel aufweisen, um das Steckermodul mit dem Gehäusemodul durch die Verbindungsmittel formschlüssig zu verbinden. Die Verbindungsmittel können beispielsweise eine Nut und/oder einen Vorsprung umfassen. Beispielsweise kann das Steckermodul eine Nut und das Gehäusemodul einen Vorsprung aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass das Steckermodul einen Vorsprung und das Gehäusemodul eine Nut aufweist. Durch diese Verbindungsmittel kann die formschlüssige Verbindung durch ein Einschieben des Steckermoduls in das Gehäusemodul erreicht werden. Die formschlüssige Verbindung kann ein Trennen des Steckermoduls von dem Gehäusemodul nach einem Montieren der Anschlussdose verhindern.
-
Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Anschlussdose somit durch zwei Komponenten gebildet, die beispielsweise erst bei der Montage der Anschlussdose auf dem Photovoltaikmodul miteinander verbunden werden. So ist es möglich, zunächst das Steckermodul mit den entsprechenden inneren Zuleitungen des Photovoltaikmoduls zu verbinden und optional an dem Photovoltaikmodul zu befestigen. Daran anschließend kann über eine Nutverbindung das Gehäusemodul aufgesetzt werden. Abschließend kann beispielsweise ein Ultraschallschweißverfahren genutzt werden, um das Steckermodul mit dem Gehäusemodul fest zu verbinden. Optional ist es ebenfalls möglich, einen Deckel auf dem Gehäusemodul auszubilden, der schließlich das Gehäuse vollständig verschließt. Beispielsweise ist es möglich, dass der Anschlussdosenhersteller die Steckermodule und das Gehäusemodul miteinander verbindet, so dass die fertigen Anschlussdosen dann an den Modulen befestigt werden können. Vorteilhafterweise werden daher das Steckermodule und das Gehäusemodul vorher zusammengefügt. Dies ist aber nicht zwingend. Es ist ebenfalls möglich, dass das Zusammenfügen erst auf dem Modul erfolgt.
-
Optional ist das Anschlusselement ausgebildet, um eine feste Verbindung des Steckermoduls an die innere elektrische Zuleitung zu ermöglichen. Die feste Verbindung kann vielfältig sein. Insbesondere kann die feste Verbindung eine Lötverbindung oder eine Schraubverbindung oder eine Crimpverbindung oder eine Klemmverbindung oder eine Nietverbindung oder eine Schweißverbindung umfassen.
-
Das Steckermodul und das Gehäusemodul sind einzelne Komponenten, die ein Material aufweisen, welches sich mittels Ultraschall-Schweißverfahren miteinander verschweißen lässt. Zum Beispiel können das Steckermodul und/oder das Gehäusemodul in einer Spritzgussfertigung hergestellt werden.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Steckermodul für eine der zuvor definierten Anschlussdosen eines Photovoltaikmoduls. Das Steckermodul umfasst ein Steckerelement, das eine Steckverbindung mit der äußeren elektrischen Anschlussleitung ermöglicht, und ein Anschlusselement, das eine Anschlussmöglichkeit (z.B. zum Löten, Schrauben, Klemmen) für eine innere elektrische Zuleitung in das Photovoltaikmodul bereitstellt. Das Steckermodul ist mit dem Gehäusemodul verbindbar.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Gehäusemodul für eine der zuvor definierten Anschlussdosen eines Photovoltaikmoduls. Wie beschrieben, dient die Anschlussdose zum elektrischen Verbinden des Photovoltaikmoduls mit einer äußeren elektrischen Anschlussleitung und umfasst ein Steckermodul zum Ausbilden einer Steckverbindung mit einer äußeren elektrischen Anschlussleitung. Das Gehäusemodul umfasst eine Zugangsöffnung (kann auch eine Ausnehmung sein) mit Verbindungsmittel zum Einsetzen und Fixieren des Steckermoduls. Das Gehäusemodul ist mit dem Steckermodul verbindbar (und optional auch wieder lösbar) und außerdem an dem Photovoltaikmodul anbringbar, um einen Schutz eines Anschlussbereiches des Photovoltaikmoduls vor äußeren Einflüssen zu bieten. Dieses Gehäusemodul kann zusätzlich einen Deckel umfassen, der eine zusätzliche Öffnung im Gehäusemodul verschließt.
-
Insbesondere kann die Anschlussdose gemäß Ausführungsbeispielen vollständig kabellos gebildet werden. Bei konventionellen Anschlussdosen werden Stecker hauptsächlich an Kabeln befestigt, wobei die Kabel zwischen den Steckern und der Anschlussdose gebildet sind und die elektrische Verbindung von dem Stecker zu dem Photovoltaikmodul herstellten. Solche Kabel sind bei der neuen Anschlussdose nicht mehr erforderlich. Da die Kabel zumeist fest mit dem Stecker verschweißt oder gecrimpt werden, ist ein späterer Austausch der Stecker unmöglich. Im Gegensatz hierzu, kann bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung das Steckermodul flexibel ausgetauscht werden - zumindest vor der festen Verbindung (z.B. durch Schweißen), sodass die gewünschte Kompatibilität zu verschiedenen Hersteller erreicht wird.
-
Somit überwinden Ausführungsbeispiele die Nachteile von konventionellen Anschlussdosen, die eine feste Steckereinheit (kabellos oder einseitiges Kabel) besitzen und die ausschließlich mit Steckern von einem bestimmten Hersteller zuverlässig verbindbar sind. Ausführungsbeispiele erlauben daher eine deutlich höhere Designfreiheit und Flexibilität hinsichtlich der Nutzung der Anschlussdosen für Steckverbindungen von verschiedenen Herstellern. Außerdem besteht für Modulhersteller die Möglichkeit während bzw. kurz vor dem Zusammenbau des Solarmoduls frei bzw. je nach Kundenanforderung flexibel unterschiedliche Steckermodule für ein Produkt einzusetzen.
-
Figurenliste
-
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
- 1 zeigt eine 2-komponentige Anschlussdose für ein Photovoltaikmodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt ein Verbinden der Komponenten aus der 1 vor dem Anbringen der Anschlussdose auf dem Photovoltaikmodul.
- 3 zeigt eine weitere Ausführungsform für das Steckermodul.
- 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Deckelelement für das Gehäusemodul.
- 5A-5D zeigt den Prozess des Verbindens der Komponenten aus der 4.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anschlussdose für einen elektrischen Anschluss eines Photovoltaikmoduls. Die Anschlussdose umfasst ein Steckermodul 110 und ein Gehäusemodul 120. Das Steckermodul 110 umfasst ein Steckerelement 112 und ein Anschlusselement 114, wobei das Steckerelement 112 eine Steckverbindung mit einer äußeren elektrischen Anschlussleitung (nicht gezeigt) ermöglicht und das Anschlusselement 114 eine Anschlussmöglichkeit für eine innere elektrische Zuleitung in das Photovoltaikmodul bereitstellt. Das Gehäusemodul 120 ist mit dem Steckermodul 110 verbindbar und auch wieder lösbar. Außerdem ist das Gehäusemodul 120 an dem Photovoltaikmodul anbringbar, um einen Schutz eines Anschlussbereiches des Photovoltaikmoduls vor äußeren Einflüssen zu bieten. Das Steckermodul 110 und das Gehäusemodul 120 sind separate Komponenten der Anschlussdose.
-
Das Steckerelement 112 des Steckermoduls 110 ist beispielsweise gegenüberliegend zu dem Anschlusselement 114 ausgebildet. Zwischen dem Steckerelement 112 und dem Anschlusselement 114 ist beispielsweise eine elektrische Durchkontaktierung vorgesehen, die den elektrischen Strom aus dem Photovoltaikmodul über das Anschlusselement 114 hin zu dem Steckerelement 112 leitet. In der 1 umfasst das Steckerelement 112 ebenfalls ein optionales Arretierelement 117, das dazu dient, die Steckverbindung zu halten.
-
Außerdem umfasst das Steckermodul 110 einen Vorsprung 118, der so gebildet ist, dass er sich nach einem Fixieren der Anschlussdose auf das Photovoltaikmodul parallel zu der Fläche des Photovoltaikmoduls erstreckt. Er dient der festen Verbindung der Anschlussdose auf dem Photovoltaikmodul. Diese Verbindung kann beispielsweise ein Laminieren oder ein Verschweißen oder ein Verkleben umfassen.
-
Optional weist das Gehäusemodul 120 eine Öffnung 127 auf, die durch ein Deckelelement (in der 1 nicht gezeigt) geschlossen werden kann. Außerdem umfasst das Gehäusemodul 120 eine Zugangsöffnung oder Ausnehmung 124 mit Verbindungsmittel 125 (z.B. einen Vorsprung; siehe auch 2) und das Steckermodul 110 umfasst Verbindungsmittel 115 (die beispielhaft als eine Nut ausgebildet sind), die miteinander in Eingriff kommen können, um eine beispielhafte Nutverbindung herzustellen. Dies kann beispielsweise durch ein Hineinschieben des Steckermoduls 110 in das Gehäusemodule 120 geschehen. Somit wird ein fester Halt des Steckermoduls 110 in dem Gehäusemodul 120 erreicht.
-
Die Zugangsöffnung 124 kann an einer Seitenfläche des Gehäusemoduls 120 und somit senkrecht bzw. nicht-parallel zur Hauptflächenrichtung des Photovoltaikmoduls gebildet sein. Die optionale Öffnung 127 und die Zugangsöffnung 124 können senkrecht aufeinander stehende Öffnungsrichtungen definieren.
-
Weiterhin kann auch das Gehäusemodul 120 einen Vorsprung 128 umfassen, der zum Fixieren der Anschlussdose auf dem Photovoltaikmodul dient und derart gebildet ist, dass er sich nach dem Fixieren der Anschlussdose auf dem Photovoltaikmodul parallel zu dem Photovoltaikmodul erstreckt. Die Fixierung kann, wie gesagt, beispielsweise über eine Laminatverbindung oder über eine Klebverbindung oder ein Verschweißen erfolgen.
-
Das Steckermodul 110 und das Gehäusemodul 120 können insbesondere durch ein Spritzgussformen gefertigt werden. Die genutzten Spritzgussformen sind, im Vergleich zum Stand der Technik, bei Ausführungsbeispielen aufgrund des modularen Aufbaus einfacher bzw. wiederverwendbar.
-
2 zeigt ein Zusammensetzen des Steckermodul 110 mit dem Gehäusemodul 120, sodass der Verbund anschließend auf dem Photovoltaikmodul montiert oder befestigt werden kann. Beim Montieren der Anschlussdose auf dem Photovoltaikmodul kann zunächst das Steckermodul 110 mittels des Anschlusselementes 114 elektrisch mit dem Photovoltaikmodul verbunden werden. Daran anschließend kann das Steckermodul 110 über die beispielhafte Nutverbindung 115, 125 in die Zugangsöffnung 124 des Gehäusemoduls 120 hineingeschoben werden. Die Verbindung zwischen dem Steckermodul 110 und dem Gehäusemodul 120 erfolgt typischerweise durch eine vorgegebene Verbindungsgeometrie (durch eine formschlüssige Verbindung). Hierfür können neben den gezeigten speziellen Nuten oder Vorsprüngen auch andere passende Gegenstücken verwendet werden, die eine formschlüssige Verbindung erreichen (z.B. durch ein Einschieben oder Einklemmen).
-
Optional ist es ebenfalls möglich, dass nach dem Ausbilden der Nutverbindung ein Verschweißen des Steckermoduls 110 mit dem Gehäusemodul 120 erfolgt. Hierfür kann beispielsweise ein Ultraschallschweißverfahren genutzt werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das Steckermodul 110 und das Gehäusemodul 120 über eine Klebverbindung fest und dicht miteinander verbunden werden. Diese Verbindung kann insbesondere luft- und wasserdicht sein, um ein Eindringen von Luftfeuchtigkeit zu verhindern. Im Prinzip ist jeder Fügeprozess möglich.
-
Über die Vorsprünge 128, 118 des Gehäuseelementes 120 und des Steckermoduls 110 kann schließlich eine feste Verbindung zwischen der Anschlussdose und dem Photovoltaikmodul hergestellt werden. Schließlich kann ein Deckelelement genutzt werden, um die Öffnung 127 des Gehäusemoduls 120 zu verschließen.
-
Es versteht sich, dass die Reihenfolge der einzelnen Arbeitsschritte zum Montieren der Anschlussdose in einer anderen Reihenfolge erfolgen kann. So kann zum Beispiel ebenfalls zunächst das Steckermodul 110 in das Gehäusemodul 120 eingesetzt werden und zusammen auf das Photovoltaikmodul befestigt werden. Erst danach kann das elektrische Kontaktieren des Anschlusselementes 114 an die Zuleitung des Photovoltaikmoduls erfolgen.
-
3 ein zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Steckermodul 110. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Anschlusselement 114 eine Anschlussmöglichkeit für eine Bypass-Komponente wie zum Beispiel eine Diode, die ausgebildet ist, um zumindest Teile des Photovoltaikmoduls zu überbrücken (z.B. bei Abschattungen oder Defekten). Alle weiteren Merkmale des Steckermoduls 110 sind in der gleichen Weise ausgebildet, wie es in den 1 und 2 beschrieben wurde.
-
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Gehäusemodul 120 mit einem optionalen Deckelelement 130 (oder Deckel) 130, der die vorhandene Öffnung 127 schließt. Das Steckermodul 110 ist in der gleichen Weise ausgebildet, wie es in der 3 gezeigt ist, wobei in dem Ausführungsbeispiel die Diode 140 an dem Anschlusselemente 114 befestigt ist. Die Befestigung kann beispielsweise über eine Klemmverbindung, Lötverbindung, Crimpverbindung oder Schweißverbindung erfolgen. Die Diode 140 kann daher schon vor dem Zusammenfügen des Steckermoduls 110 mit dem Gehäusemodul 120 direkt an dem Anschlusselement 114 des Steckermoduls 110 befestigt sein.
-
5A und 5B veranschaulichen den Prozess des Verbindens des Steckermoduls 110 und des Gehäusemoduls 120, wobei wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 oder 2 wiederum eine Nut genutzt wird, um das Steckermodul 110 mit dem Gehäusemodule 120 formschlüssig zu verbinden. In der 5C ist der resultierende Verbund dargestellt. Die Öffnung 127 in dem Gehäusemodul 120 wird abschließend mit dem Deckel 130 verschlossen. 5D zeigt die so hergestellte Anschlussdose, die anschließend an einem Solarzellenmodul befestigt werden kann.
-
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist nicht nur ein einziges Steckermodul 110 vorgesehen. Es kann auch eine Vielzahl von verschiedenen Steckermodulen derart gebildet werden, dass sie mit einem Standard-Gehäusemodul 120 verbindbar sind. Dadurch wird es möglich, dass die Anschlussdose für verschiedene Stecker von verschiedenen Herstellern kompatibel ist. Dadurch kann flexibel, entsprechend den Wünschen, ein gewünschtes Steckermodul 110 ausgewählt und genutzt werden. Somit erhöht sich die Flexibilität hinsichtlich der Installation und des Herstellungsprozesses (z.B. leichtere Einbringung von Metallkontakten ist möglich).
-
Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen besteht darin, dass nur das Steckermodul 110 ausgetauscht werden braucht, um kompatibel mit einem anderen Hersteller zu sein. Daher ist es nicht erforderlich, die gesamte Anschlussdose zu wechseln. Ebenso kann die Zertifizierung der Steckverbindung nur lediglich für das Steckermodul 110 durchgeführt werden und nicht für die gesamte Anschlussdose.
-
Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, dass in der Vorfertigung die Herstellung der einzelnen Module separat durchgeführt werden kann. So kann das Gehäusemodul 120 in großen Stückzahlen für verschiedenste Steckermodule 110 gefertigt werden. Die Steckermodule 110 werden dann entsprechend den Vorgaben der einzelnen Hersteller für Verbindungssteckverbindungen gefertigt. Das Zusammenführen der einzelnen Komponente zu dem Endprodukt braucht erst bei der Montage zu erfolgen.
-
Schließlich besteht ein Vorteil von Ausführungsbeispielen darin, dass damit kabellose Anschlussdosen möglich sind, die in einer Massenfertigung hergestellt werden können und kompatibel zu verschiedenen Steckerverbindungen von verschiedenen Steckerherstellern sind. Die mehreren Komponenten umfassen, wie gesagt, das Steckermodul 110 und das Gehäusemodul 120, können aber auch ebenfalls den Deckel mit umfassen. Es versteht sich, dass das Steckermodul 110 kein Deckel für das Gehäusemodul 120 sein braucht, bzw. nur dann, wenn durch den Deckel ebenfalls die Stromzuführung oder -abführung erfolgen würde.
-
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 110
- Steckermodul
- 112
- Steckerelement
- 114
- Anschlusselement
- 115, 125
- Nutverbindung
- 117
- Arretierelement
- 118, 128
- Haltevorsprünge
- 120
- Gehäusemodul
- 124
- Zugangsöffnung
- 127
- Öffnung
- 130
- Deckelelement
- 140
- Diode