(57)【要約】【課題】複数の光起電力モジュールを互いに、および／またはインバータ装置に電気的に接続する目的で、光起電力モジュールに関連して配置できる接続装置を提供する。【解決手段】光起電力モジュールに関連して配置できる、少なくとも１つの第１のハウジング要素および第２のハウジング要素を有するハウジングを少なくとも有する接続装置であって、光起電力モジュールへの電気接続用の第１の結合装置が、第１のハウジング要素に配置され、さらなる接続装置への、または少なくとも１つの半導体構成要素を有する半導体回路装置のインバータ装置への電気接続用の第２の結合装置が、第２のハウジング要素に配置され、第１のハウジング要素に関連する第１の接触装置、および第２のハウジング要素に関連する第２の接触装置が設けられ、したがって、半導体回路装置が、第１の結合装置に電気的に接続され得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光起電力モジュール（１）を互いに、および／またはインバータ装置（６）に電気的に接続する目的で、光起電力モジュール（１）に関連して配置できる、少なくとも１つの第１のハウジング要素（２０）および第２のハウジング要素（４０）を有するハウジング（３）を少なくとも有する接続装置（２）であって、
前記光起電力モジュール（１）への電気接続用の第１の結合装置（１００）が、前記第１のハウジング要素（２０）に配置され、
さらなる接続装置（２）への、または少なくとも１つの半導体構成要素（５００）を有する半導体回路装置（５０）の前記インバータ装置（６）への電気接続用の第２の結合装置（６００）が、前記第２のハウジング要素（４０）に配置され、
前記第１のハウジング要素（２０）に付設された第１の（３２）接触装置（３０）が設けられ、および前記第２のハウジング要素（４０）に付設された第２の（３４）接触装置（３０）が設けられ、したがって、前記半導体回路装置（５０）が、前記第１の結合装置（１００）に電気的に接続可能である、接続装置（２）。
【請求項２】
前記第２の結合装置（６００）が、前記第２のハウジング要素（４０）に配置されている、請求項１に記載の接続装置。
【請求項３】
前記第２の結合装置（６００）が、前記第１のハウジング要素（４２０）に配置され、したがって前記半導体回路装置（５０）が、前記第２の結合装置（６００）と電気的に接続可能である、請求項１に記載の接続装置。
【請求項４】
前記半導体回路装置（５０）と熱接触して冷却装置（４２、５２）が設けられ、かつ前記第２のハウジング要素（４０）と一体に設計されるか、または前記第２のハウジング要素（４０）における切り込み部（４４）に配置される、請求項１に記載の接続装置。
【請求項５】
前記半導体回路装置（５０）が、少なくとも１つの電気絶縁基板（５４）であって、その上に相互接続部（５４２）を配置し、かつそれに半導体構成要素（５００）が物質的に接続された電気絶縁基板（５４）を有する、請求項１に記載の接続装置。
【請求項６】
前記半導体回路装置（５０）が複数のプッシュ式接触装置（５０２）を有し、前記複数のプッシュ式接触装置（５０２）がそれ自体と圧力嵌め接触をするためにそれぞれパッケージ化半導体構成要素（５００）を有する、請求項１に記載の接続装置。
【請求項７】
前記第１および第２の接触装置（３０）が、回路に従って前記半導体回路装置（５０）を前記第２の結合装置（６００）に接続する、請求項１に記載の接続装置。
【請求項８】
前記第１および第２の接触装置（３０）が、プラグ接触装置（３００）の形態で構成されている、請求項１または６に記載の接続装置。
【請求項９】
前記第１および第２の接触装置（３０）が、前記第１のハウジング要素（２０）が前記第２のハウジング要素（４０）に関連して配置される場合に圧力を加えられるバネ接触装置（３０２）の形態で構成されている、請求項１または６に記載の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続箱としてもまた知られている接続装置を記載する。
【背景技術】
【０００２】
この種の接続装置は、通常、光起電力モジュールに直接接して配置され、さらなる光起電力モジュールへの電気接続のために、およびまたインバータ装置への電気接続のために用いられる。通常、光起電力設備における個々の光起電力モジュールは、直列に、かつインバータ装置に接続され、この目的のために接続装置はまた、通常バイパスダイオードの形態の半導体回路装置を有する。この半導体装置はまた、光起電力モジュールの内部回路に依存して、複数の直列接続されたバイパスダイオードを有してもよい。
【０００３】
したがって、この半導体装置は、通常、光起電力モジュールにおける故障の場合に、関連する光起電力モジュールを迂回すること、および全体的な光起電力設備における電流フローを保証することという仕事を有する。
【０００４】
例として、特許文献１は、例として特許文献２に開示された接続装置と比較して、金属ハウジングを有する接続装置を開示する。この金属ハウジングは、半導体構成要素が外側縁のエッジ近くに配置されることによって、接続装置内の半導体構成要素の冷却を改善する。問題の種類における接続装置の両方の実施形態は、光起電力モジュールへの接続用の第１の結合装置、および光起電力設備内における接続用の第２の結合装置を開示する。これらの実施形態は、同様に、主としてバイパスダイオードとして動作する半導体構成要素を開示するが、これらの半導体構成要素は、回路に従って結合装置に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第１０  ２００６  ０２７  １０４  Ｂ３号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２００７  ０２０  ８４６  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、光起電力モジュールに関連して配置するための接続装置であって、半導体構成要素の全数量が、光起電力モジュールなしに直接に機能テストの対象になり、動作中に同時に効率的な冷却の対象になり、かつ故障の場合にはほとんど複雑さもなく取り替えることができる接続装置を提供する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１の特徴を有する接続装置によって目的を達成する。好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項に記載される。
【０００８】
光起電力モジュールの直列回路では慣例的であるが、本発明の出発点は、複数の光起電力モジュールを互いに、および／またはインバータ装置に電気的に接続する目的で、光起電力モジュールに関連して配置できる接続装置である。
【０００９】
本発明による接続装置は、少なくとも２つの、好ましくは正確に２つのハウジング要素を含むハウジングを有し、かつ第１および第２の結合装置を有する。この場合に、第１のハウジング要素が、光起電力モジュールに直接接して、典型的にはその背後に配置され、かつ物質的に接続される場合には好ましい。光起電力モジュールから出ているのは、少なくとも２つの、しばしばより多くのＤＣ接続ケーブルまたは接続平板導体であるが、これらのケーブルまたは平板導体は、接続装置の第１の結合装置に導電的に接続することができる。先行技術によれば、これらのケーブルまたは平板導体は、水分に対する必要な保護の結果として保護され、かつ電気絶縁を備えている。原則として、ハウジングの形態として利用可能な材料は、プラスチックであり、かつ同様に金属、または例えば、プラスチックを含む第１の本体要素および金属を含む第２の本体要素を備えたハイブリッド形態である。
【００１０】
この場合に、第１の結合装置は、第１のハウジング要素に配置される。光起電力設備内の接続装置を介して光起電力モジュールを直列に接続する目的で、第２の結合装置がまた、第１のハウジング要素に配置されるのが好ましい。これによって、接続装置の完全な外部電気接続用の接続ユニットがもたらされる。
【００１１】
第２のハウジング要素には、全ての半導体構成要素およびまたそれらのための完全な相互接続機構を含む機能ユニットとしての半導体回路装置が含まれる。これは、結果として、第２のハウジング部分および半導体回路装置を含む半導体ユニットをもたらし、それは、かかるものとして、完全な電気テストの対象となる。
【００１２】
この半導体回路装置は、好ましくは１つだけで好ましくは電気絶縁性の基板およびその上に作製された相互接続部を有するように設計することが有利になり得る。これらの相互接続部は、それらの上に半導体回路装置の半導体構成要素を非パッケージ化構成要素として配置し、かつ回路に従って、これらの半導体構成要素を自身に接続する。電気絶縁のために、および発生された熱損失からの熱を拡散するために、半導体回路装置は、埋め込み用樹脂によって覆われる。
【００１３】
代替として、半導体構成要素をパッケージ化構成要素として作製すること、および回路に従って接続されるそれぞれのプッシュ式接触装置に、半導体構成要素を圧力嵌め方式で配置することが有利になり得る。
【００１４】
原則として、さらなる実施形態、特に２つの明示的に言及した実施形態の適切なハイブリッド形態もまた好ましくなり得る。これらの実施形態の全ての共通の特徴は、第１の本体要素の配置がなく、かつ関連する光起電力モジュールがなくてさえ、電気的な試験が容易なことである。
【００１５】
また、第１の本体要素が、半導体回路装置と熱的に接触した冷却装置を一体的部分として有する場合には好ましい。同様に、ハウジングの内部から１つの冷却装置を通って延びる凹部を第１の本体要素に設けることが有利になる可能性があり、この場合に、この凹部が、環境の影響から十分に密封されることは言うまでもない。
【００１６】
本発明に照らして、第２の本体要素はまた、回路装置を第１の本体要素の結合装置に導電的に接続する第２の接触装置を有するが、第１の本体要素の結合装置は、この目的のための第１の接触装置を有する。これらの接触装置は、プラグまたはバネ接触部の形態であるのが有利である。このリバーシブルな電気接続部および適切な機械的接続部は、接続装置、すなわち、光起電力設備において動作中を含む故障の場合に半導体構成要素を交換できる接続装置をもたらす。
【００１７】
本発明による解決法は、図１〜５に関連する例示的な実施形態を用いて、さらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による接続装置を備えた光起電力設備を概略的に示す。
【図２】本発明による接続装置の基本的な概要を示す。
【図３】本発明による接続装置の第１の実施形態を示す。
【図３ａ】接続装置の第１の実施形態に対して、ハウジング外壁をより薄くし、ヒートシンクを外側に設ける別例を示す。
【図４】本発明による接続装置の第２の実施形態を示す。
【図５】本発明による接続装置用の半導体回路装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、複数の光起電力モジュール（１）であって、これらの光起電力モジュール（１）に関連する、本発明によるそれぞれの接続装置（２）を備えた複数の光起電力モジュール（１）を有する光起電力設備を概略的に示す。このそれぞれの接続装置（２）が、光起電力モジュール（１）のすぐ背後に配置され、かつそのＤＣ接続ケーブルまたは平板導体（１０、１２）を用いて導電的に接続されることが好ましい。
【００２０】
光起電力モジュール（１）は、関連する接続装置（２）によって、それぞれの接続ケーブル（６０、６２、６４）を介して互いに、およびインバータ装置（６）に直列に接続される。このインバータ装置（６）は、光起電力モジュール（１）において生成された直流を交流に変換するために、およびそれを電源システム（６６）に供給するために用いられる。この場合に、接続装置（２）は、前記電気接続のためだけでなく、故障の場合には個々の光起電力モジュール（１）を迂回するために用いられる。この故障状況では、光起電力モジュール（１）は、電流を供給せず、また導電性を有しない。この故障状況用に、接続装置（２）は、少なくともバイパスとして働くことができる半導体回路装置（図２の５０を参照）を有する。
【００２１】
図２は、２つのハウジング要素（２０、４０）を含むハウジング（３）を有する、本発明による接続装置（２）の基本的な概要を示す。それぞれの光起電力モジュール（１）の内部回路の結果として、光起電力モジュール（１）は、２を超える必要なＤＣ接続ケーブルまたは平板導体（１０、１２）を有することが多い。
【００２２】
図示の実施形態におけるこれら４つのＤＣ接続ケーブルまたは平板導体（１０、１２）は、接続装置（２）における第１の結合装置（１００）に接続される。第１のハウジング要素に配置されたこれらの第１の結合装置（１００）はまた、同様に第１のハウジング要素（２０）に配置された第１の接触装置（３２）に接続されるが、これらの第１の接触装置（３２）は、第２のハウジング要素（４０）における関連する第２の接触装置（３４）が第１の接触装置（３２）と接触できるようにそれぞれ設計される。
【００２３】
この第２のハウジング要素（４０）には、半導体回路装置（５０）が含まれ、この場合に、半導体回路装置（５０）には、光起電力モジュール（図１の１参照）用の迂回機能を生成する３つのダイオード（５００）が含まれる。さらなる接続装置（２）への、またはインバータ装置（６）への接続用の第２の結合装置（６００）が、この場合には第１のハウジング要素（２０）に同様に配置されるのが好ましい。しかしながら、原則として、第２の結合装置（６００）を第２のハウジング要素（４０）に配置することがまた、好ましくないにしても可能である。
【００２４】
図３は、光起電力モジュール（１）のすぐ背後に配置された、本発明による接続装置（２）における第１の実施形態の基本的な概要を示す。この光起電力モジュール（１）から、ＤＣ接続ケーブル（１０、１２）が接続装置（２）に配線され、この場合には、環境の影響に対する接続装置内部の必要な保護が、当然提供される。これらのＤＣ接続ケーブルは、第１の結合装置（１００）に接続される。図は、同様に、第２の結合装置（６００）、およびまた光起電力設備内の直列接続用の関連するケーブル（６０、６２、６４）を示す。これらの第１および第２の結合装置（１００、６００）は、それぞれ、接続装置（２）のハウジング（３）における第１の本体要素（２０）に配置され、したがって、そのための接続ユニットを形成する。
【００２５】
接続装置（２）のハウジング（３）における第２の本体要素（４０）には、半導体回路装置（５０）が含まれるが、この半導体回路装置（５０）は、半導体ユニットを生成する。この場合に、半導体回路装置（５０）には、恐らくは電気絶縁性を備えて第２のハウジング要素（４０）に直接接続される複数のプッシュ式接触装置（５０２）が含まれる。これらのプッシュ式接触装置（５０２）には、圧力嵌め方式で接続されるパッケージ化半導体構成要素（５００）、好ましくはパワーダイオードが含まれる。例として、この目的のためのプッシュ式接触装置（５０２）は、それぞれ、ホルダ（５０４）、および弾性部を備えたプッシュ式要素（５０６）を有する。
【００２６】
有利なことに、第２のハウジング要素（４０）は、絶縁性で十分な熱伝導性のプラスチックで作製され、かつ半導体回路装置（５０）またはその一部に関連して、すぐ近くの第２のハウジング要素（４０）の外側に複数の冷却手段（４２０）を有する。最も単純な実施形態において、前記冷却手段は、それ自体、第２の本体要素（４０）から一体的に作製される。第２のハウジング要素（４０）は、熱負荷がより高い場合には、金属材料で作製することができる。代替として、図３ａに示すように、図示のエリアにおけるプラスチックハウジングの外壁（４２６）をより薄くすること、および金属ヒートシンク（４２４）を外側に設けることがまた好ましくなり得る。
【００２７】
第２の本体要素（４０）の半導体回路装置（５０）を、第１の本体要素（２０）の第１および第２の結合装置（１００、６００）に電気的に接続する目的で、第１の接触装置（３２）および関連する第２の接触装置（３４）が設けられる。この場合に、それぞれの第１の接触装置（３２）は、第１の本体要素（２０）に配置され、一方でそれぞれの関連する第２の接触装置（３４）は、第２の本体要素（４０）に配置される。接続装置のこの実施形態において、これらのそれぞれの接触装置（３２、３４）は、プラグコネクタ（３２０、３４０）の形態をしており、かつ第１の本体要素（２０）が第２の本体要素（４０）に関連して配置される場合には、第１の接触装置（３２）と第２の接触装置（３４）との間のそれぞれの接触部を伸ばす。
【００２８】
したがって、自身の結合装置（１００、６００）を備えた第１の本体要素（２０）は、光起電力モジュール（１）の背後に配置することができ、光起電力設備全体は、既に存在する半導体回路装置（５０）自体の必要なしに、電気的に完全に接続することができる。これは、半導体ユニットの一部としての半導体回路装置（５０）を、接続ユニットとは無関係に電気的にテストできることを同様に意味する。同様に、これは、次のことを意味する。すなわち、半導体ユニットは、故障の場合には、光起電力設備の接続部（６０、６２、６４）を分解する（単に部分的であることも含めて）必要なしに、簡単に交換できることを意味する。
【００２９】
図４は、本発明による接続装置（２）の第２の実施形態の基本的な概要を示す。この場合には、ハウジング（３）の第１の本体要素（２０）は、次の点で、図３に示すそれと異なる。すなわち、この場合には、ＤＣ平板導体（１０、１２）が、光起電力モジュール（１）の一部として設けられている点、およびこれらが、光起電力モジュール（１）に面する接続装置の側において、接続装置（２）へ配線されている点で異なる。この場合にも同様に、環境の影響に対する必要な保護が提供されることは言うまでもない。
【００３０】
さらに、この場合に設けられる、第１の接触装置（３２）に接続できる第２の接触装置（３４）は、第２の接触装置として接触バネ（３４２）との信頼できる接触を保証するホルダ（３２２）である。
【００３１】
この実施形態において、ハウジング（３）の第２のハウジング要素（４０）、およびまたそこに設けられた半導体回路装置（５０）は、図３に示すものと著しく異なる。この場合には、第２のハウジング要素（４０）は、開口部（４４）を有するが、この開口部（４４）は、半導体回路装置（５０）に関連するヒートシンクの形態の冷却装置（５２）を開口部（４４）に設ける目的で、および密封装置（５２０）によって、環境の影響に対して前記冷却装置を密封する目的で設けられる。この場合には、冷却装置（５２）が、アルミニウムヒートシンクの形態をした受動冷却装置である場合には、それは好ましく、かつ熱負荷に基づいて、通常十分である。しかしながら、特別な用途用には、例えば追加的なファンを装備した能動冷却装置もまた好ましくなり得る。
【００３２】
このヒートシンク（５２）は、ハウジング（３）の内部に面して半導体回路装置（５０）を保持する。前記半導体回路装置には、ヒートシンク（５２）から電気的に絶縁されているが、しかし非常に優れた熱伝導性を有する基板（５４）が含まれる。ＤＣＢ（直接銅接合）基板として知られているものが、この目的には特に有利であるが、しかし熱伝導率に対する要求に依存して、ＩＭＳ基板または単純なプリント回路基板もまた適切である。
【００３３】
原則として、基板（５４）は、好ましくはパッケージ化されていない半導体構成要素（５００）を備えた複数の相互接続部（５４２）を有するが、これらの半導体構成要素（５００）は、例えば、回路に従いワイヤボンドまたは可撓性導体構造によって、回路に従い互いに接続される。非パッケージ化半導体構成要素（５００）が用いられる場合には、これらが、シリコンゴムなどの多量の絶縁材料（図示せず）によって覆われるのがまた特に好ましい。
【００３４】
この改良において、設けられる第２の接触装置（３４）は、接触バネ（３４２）であるが、これらの接触バネ（３４２）は、第２のハウジング要素と一体化して設計されるか、または第２のハウジング要素の多数の部分において設計される保持装置（４６、４６０）によって、第２のハウジング要素（４０）に取り付けられるのが好ましい。
【００３５】
第１のハウジング要素（２０）が、第２のハウジング要素（４０）に関連して配置される場合には、接触バネ（３４２）は、圧力下に置かれ、かつ第１のハウジング要素（２０）における第１の接触要素（３２）およびホルダ（３２２）との信頼できるが、しかしまた完全にリバーシブルな電気接続を生成する。第１のハウジング要素（２０）が、このバネ接触接続部（３０２）用の反対圧力を生成するための必要な迫台（２００）を含むことは言うまでもない。
【００３６】
原則として、第１および第２の接触装置（３２、３４）の機能が交換されること、すなわち、設けられた第１の接触装置が接触バネであり、設けられた第２の接触装置が、関連するホルダであることも同様に可能である。
【００３７】
同様に、２つの接続装置の１つにおける実施形態の特徴を、それぞれもう一方の接続装置の特徴と取り替えるかまたは組み合わせることが有利になり得る。これは、特に、冷却装置の実施形態、ならびに第１および第２の接触装置の実施形態に関連する。
【００３８】
図５は、本発明による接続装置（２）用の半導体回路装置（５０）を示す。図は、絶縁材料ベース本体（５４０）および相互接続部（５４２）を自身に配置した基板（５４）を示すが、各相互接続部は、半導体構成要素（５００）、この場合にはパワーダイオードと、接触エリア（５４４）、すなわちそこに、物質的に接続される方式で配置される接触バネ（図４の３４２を参照）用の接触エリア（５４４）と、を有する。図はまた、回路に従ってパワーダイオード（５００）の接続部（５０２）を概略的に示し、前記接続部は、この場合には絶縁材料膜および金属箔を含むコンポジット膜によって非常に容易に作製することができるが、このコンポジット膜は、この場合には、例えば、元々パターン化されている。回路に従うこの接続部は、同様にボンディングワイヤによって作製することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  光起電力モジュール
２  接続装置
３  ハウジング
６  インバータ装置
１０  ＤＣ接続ケーブル
１２  ＤＣ接続ケーブル
２０  第１のハウジング要素
３２  第１の接触装置
３４  第２の接触装置
４０  第２のハウジング要素
４４  開口部
４６  保持装置
５０  半導体回路装置
５２  ヒートシンク
５４  基板
６０  接続ケーブル
６２  接続ケーブル
６４  接続ケーブル
６６  電源システム
１００  第１の結合装置
２００  迫台
３０２  バネ接触接続部
３２０  プラグコネクタ
３２２  ホルダ
３４０  プラグコネクタ
３４２  接触バネ
４２０  冷却手段
４２４  金属ヒートシンク
４２６  外壁
４６０  保持装置
５００  半導体構成要素
５０２  プッシュ式接触装置
５０４  ホルダ
５０６  プッシュ式要素
５２０  密封装置
５４０  絶縁材料ベース本体
５４２  相互接続部
６００  第２の結合装置
【図１】
2012009857.tif 000003
【図２】
2012009857.tif 000004
【図３】
2012009857.tif 000005
【図３ａ】
2012009857.tif 000006
【図４】
2012009857.tif 000007
【図５】
2012009857.tif 000008
【外国語明細書】
2012009857000001.pdf
2012009857000002.pdf
2012009857000003.pdf
2012009857000004.pdf