一种光伏功率优化器装置的制作方法

本实用新型主要涉及光伏发电的配件装置，确切地说，针对光伏发电系统采用的功率优化器，本实用新型提供了和优化器配套使用的外壳或机箱。

背景技术：

随着世界范围内传统能源的短缺和新技术的发展，新能源越来越受到关注，鉴于光伏能源安全可靠、运行费用低、维护简单、任意地点可用等特点，使得光伏发电系统在世界范围内得到了快速的发展，尤其在解决偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。光伏电池的输出特性受到外界温度、光照辐射强度的影响而发生很大的变化，使光伏电池始终能够输出最大的功率以便我们更有效地利用太阳能是光伏发电系统的基本要求。要从太阳能面板上输出期望的最大功率之，最重要的项目之一是找到最大功率点，使太阳能电池板的输出电压和输出电流保持在这个预期的最大功率点。由于最大功率点的变化与日照强度和环境温度等因素有关，亟待解决的难题是，当太阳能面板的环境变化时，必须动态追踪的这些参数变化，才能避免外部环境因素的干扰，确保光伏面板工作在最大功率点。在这种功率优化手段中，光伏优化器的作用就在于调节电池板的输出来确保电池工作在最大功率点，是光伏发电优化系统中的关键设备之一，具有能量采集转换、数据采样和基本的通讯功能，优化器的寿命要求是几十年，因此保护优化器各元器件的外壳或机箱的结构就显得尤为重要，本申请的后文内容将会披露具有高可靠性的光伏功率优化器装置。

技术实现要素：

在一个实施例中，本实用新型披露了一种光伏功率优化器装置，包括内部设有收容空间的外壳，其中：

外壳包括组装在一起的前盖和后盖，该前盖包括前壁及自该前壁的周边侧缘向后一体化延伸的侧壁，并在该侧壁的内侧设有沿着整个环形侧壁布置的多个凸起结构；

在后盖的内侧面沿着该后盖的周边设置有多个向前延伸的且与后盖相垂直的卡扣，每个卡扣都带有一个内孔；

当后盖安装在前盖的后侧时，该前盖的每个凸起结构均对准该后盖的一个卡扣，并且每一个凸起结构相对应地嵌入在一个卡扣的内孔中从而适配性的将该后盖卡在前盖上。

上述的光伏功率优化器装置，在侧壁的后端面靠内侧的位置处设有沿着整个环形侧壁布置的环形定位槽，以及在定位槽的外侧保留有抵挡部，并在该定位槽内设置有一个环形的柔性皮圈，当后盖安装在前盖的后侧时，该柔性皮圈挤压在后盖和前盖之间并密封住后盖和前盖之间的间隙。

上述的光伏功率优化器装置，在该前盖的前壁上设有第一开口；

在前壁内侧的位于第一开口的位置处设有一个散热片，散热片的左右两侧分别抵压在前壁内侧的位于第一开口左右两侧的区域上，且散热片夹持在该前壁和该外壳内部容纳的一个电路板之间；并且

在散热片正面还设置有多个条状的鳍片，鳍片从该第一开口处延伸到前壁的外部。

上述的光伏功率优化器装置，在前壁内侧的位于第一开口左右两侧的区域上涂布有防水胶，利用防水胶将散热片粘合在该前壁上；以及

在该散热片背面的上下对边处涂布有防水胶，利用防水胶将散热片和电路板粘接，并且电路板上安装的散热元件还通过散热片向外导热。

在一个实施例中，上述的光伏功率优化器装置，在该后盖的内侧面设有一排卡托，每个卡托内都设置有一个金属卡座；其中

每个金属卡座都包括一个竖直部和自竖直部底部两侧一体延伸出一对夹持片，一对夹持片各自的自由末端以彼此相互靠拢的方式设置，以便将该一对夹持片构成一个弹性插座；以及

每个金属卡座的横向部的两个自由末端之间均插有一个金属互联片，将该金属互联片的一端设置成带有多个齿片的锯齿状结构，每个金属互联片通过将其齿片嵌入在电路板带有的通孔中而将金属互联片固持在电路板上。

在一个实施例中，上述的光伏功率优化器装置，在该后盖的内侧面设有一排卡托，每个卡托内都设置有一个金属卡座；其中

每个金属卡座都包括一个竖直部和自竖直部底部一体延伸出一个弹片，该弹片与竖直部之间的夹角设置成锐角；以及

当后盖卡合在前盖上时，电路板上布置的金属触点对准和压迫该弹片，使电路板上的一个金属触点对应与一个金属卡座电性接触。

上述的光伏功率优化器装置，在该后盖上设有一个第二开口，该一排所述的卡托都布置在第二开口下侧的区域处，以便使每个金属卡座的竖直部的顶端都对准第二开口并从第二开口处裸露出来。

上述的光伏功率优化器装置，在前盖的下侧缘处的侧壁上设有贯穿侧壁厚度的接口。

上述的光伏功率优化器装置，在前盖的侧壁外侧还设置有带有内孔的圆柱状接线端子，接线端子以其内孔对准侧壁上接口的方式固定在该前盖的侧壁上。

上述的光伏功率优化器装置，在前盖的侧壁内侧还设置了包括上抵挡部和左、右侧挡部的卡槽结构，左、右侧挡部设置在上抵挡部的一对互为对边的侧缘上；

在一个指定接口的两侧分别设置有一个卡槽结构的左、右侧挡部，由卡槽结构和前盖的侧壁限定出一个敞口朝向后盖的收容槽，且上抵挡部上设有与所述接口对准的缺口；

在该卡槽结构的收容槽内设有环形线圈结构和/或环形磁芯结构，环形线圈结构和/或环形磁芯结构的中心内孔与该指定的接口、上抵挡部上的缺口对准重合。

上述的光伏功率优化器装置，在侧壁的后端面靠外侧的位置处设有一个或多个槽口，在后盖与前盖安装在一起的状态下，该槽口位于后盖与前盖之间的缝隙处。当外壳内部的电路板损坏时，可以利用外部工具(如起子)从这个槽口处撬开前盖，将前盖和电路板一起更换，但是后盖可以仍然粘附在光伏组件的背板上而无需更换。

附图说明

阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本实用新型的特征和优势将显而易见：

图1是从光伏功率优化器装置/结构的前盖前侧观察该装置的结构示意图。

图2是从光伏功率优化器装置的前盖后侧观察该前盖内部的结构示意图。

图3是散热片的基本结构。

图4是电路板安装在前盖内部的示意图。

图5是后盖的基本结构示意图。

图6是后盖上的金属卡座通过第一种金属互联片与电路板组装在一起的结构示意图。

图7是金属卡座及第一种类型的金属互联片的结构示意图。

图8是从光伏功率优化器装置的后盖后侧观察该后盖的结构示意图。

图9是第二种类型的金属互联片的的结构示意图。

图10是后盖上的金属卡座通过第二种金属互联片与电路板组装在一起的示意图。

具体实施方式

参见图1～3，光伏功率优化器结构的外壳大体上呈现为扁平的长方体或正方体，它的内部设有收容空间用来放置电路板和功率优化器的其他必要元件，优化器结构的外壳或机壳基本上由一个前盖100和一个后盖200组装而成，将前盖100和后盖200之间的间隙限定成一个收容空间，用来容纳电路板和必要的电子元器件。前盖100和后盖200应当采用绝缘的材料，以及它们组成的外壳应当保留有较佳的散热路径，以保障优化器内的发热元器件例如功率开关等具备良好的散热效果。

参见图1～3所示，从外观上观察外壳的前侧部分，外壳的前盖100包括了一个大体为方形的前壁100A和自前壁100A的周边侧缘向后一体化延伸的各个侧壁180a～180d。各个侧壁180a～180d均与前盖100的前壁100A相垂直，而且优化器外壳的前盖100的前壁100A和后盖200基本平行。另外还在前盖100的前壁100A上设置有一个第一开口102a(图1)，和在前壁100A内侧的位于第一开口102a的位置处设有一个散热片102b作为散热路径(图2)，金属材质的散热片102b用于对优化器内部的散热元件进行导热。以及还在后盖200上设置有一个第二开口201(图8)。

参见图2和图5，在侧壁(180a～180d)的内侧设有沿着整个环形侧壁布置的多个凸起结构/凸起物102d(图2)，相对应的，在后盖200的内侧面沿着该后盖200的周边处设置有多个向前延伸的卡扣208a(图5)。在图5中，卡扣208a与后盖200相垂直，每个卡扣208a都带有一个内孔208b，当后盖200安装在前盖100的后侧时，前盖100的每个凸起结构102d均对准该后盖的一个卡扣208b，并且每一个凸起结构102d对应嵌入在一个卡扣208a的内孔208b中，从而适配性的将该后盖200卡在前盖100上。

参见图2，在前盖的侧壁(180a～180d)的后端面靠内侧的位置处，设有沿着整个环形侧壁(180a～180d)布置的环形定位槽180-1，同时还在环形定位槽180-1的外侧保留有一个为环形的抵挡部180-2。当后盖200安装在前盖100的后侧时，一个柔性皮圈(未示意出)相适配性的嵌入在环形定位槽180-1中，从而使得这个柔性皮圈夹持在后盖200和前盖100之间，并且这个柔性皮圈同时还将后盖200和前盖100之间的缝隙在这个定位槽180-1处密封起来，起到防止水汽入侵的作用。

参见图3，是一个带有鳍片102b-3的金属散热片102b，它的左侧部分102b-1和右侧部分102b-2没有设置任何鳍片102b-3，鳍片102b-3主要设置于散热片102b的较中间位置。在可选的实施例中，可以将左侧部分102b-1和右侧部分102b-2的正面设置成带有锯齿状的表面。在将散热片102b组装到前盖100上的步骤中：先在前壁100A内侧的位于第一开口102a左侧的区域上涂覆防水粘合胶，和在前壁100A内侧的位于第一开口102a右侧的区域上涂覆防水粘合胶，然后再将图3的散热片102b的左侧部分102b-1抵压在前壁100A内侧的位于第一开口102a左侧的区域上、以及将散热片102b的右侧部分102b-2抵压在前壁100A内侧的位于第一开口102a右侧的区域上时。体现为凝胶状的防水粘合胶会把散热片102b粘附固持在前盖100上，如果散热片的左右侧部分的正面为带有锯齿状的表面，则这些锯齿构造表面会强化散热片102b和前壁100A之间的黏接牢固程度。完成散热片的组装后，散热片102b正面设置的条状鳍片102b-3将从第一开口102a处向外延伸到前壁100A的外侧，如图1所示。

参见图2，在任意一个侧壁(180a～180d)的后端面靠外侧的位置处设有一个或多个槽口102c，在后盖200与前盖100安装在一起的状态下，该槽口102c位于后盖200与前盖100之间的缝隙处，如图1所示。槽口102c的作用主要体现在：利用类似起子这样的工具插入槽口102c，在后盖200与前盖100的缝隙处撬动后盖200与前盖100，就可以分离开后盖200与前盖100。因为考虑到电路板可能会损坏，如果直接更换整个优化器势必会造成成本的增加，所以只需要更换前盖100和内部的电路板即可，而后盖200因为直接是粘附在光伏组件的背板上而无需更换，这会带来更换的便捷和成本的节省。

参见图5和图6，在该后盖200的内侧面设有一排卡托209，卡托209和后盖200材质相同并且实质是一体化结构，卡托209呈现为长方体或正方体的壳体结构，它的后壁由后盖200构成，它的左右侧壁和底面为实体但是前侧和上侧设为敞口(关于前后左右的方位定义应当参考图1～2和图8)，因此可以认为卡托209是带有上部敞口和前侧敞口的方形壳体结构。每个卡托209内都设置有一个金属卡座210，关于金属卡座210的具体结构，需参考图7：金属卡座210包括一个竖直部210a和自竖直部210a底部两侧一体延伸出一对夹持片210b-1及210b-2，它们位于竖直部210a的同一侧，并且该一对夹持片210b-1及210b-2各自的自由末端以彼此相互靠拢的方式设置，以便将该一对夹持片210b-1及210b-2构成一个弹性插座。较佳的，将夹持片210b-1的自由末端弯折成带有顶角部210b-11的L形结构，将夹持片210b-2的自由末端弯折成带有顶角部210b-21的L形结构，因此当夹持片210b-1及210b-2相互靠拢时它们只有顶角部210b-11和顶角部210b-21相互接触，因此夹持片210b-1和210b-2之间的间隙距离在顶角部210b-11和顶角部210b-21处最小。在图5和图7中，每个金属卡座210的夹持片210b-1及210b-2之间均插有一个金属互联片211，即金属互联片211插在上文所言的弹性插座上。具体而言如图6-7所示，金属互联片211的一端设置成带有多个齿片211a的锯齿状结构，每个金属互联片211通过将其齿片211a嵌入在电路板300带有的通孔302中而将金属互联片211固持在电路板300上。因此实现了金属卡座210和电路板300间的电气连接，而且电路板300带有的金属互联片211很容易和金属卡座210啮合或分离。

参见图8，因为该一排卡托209(图5)都布置在第二开口201下侧的区域处，而且卡托209是带有上部敞口和前侧敞口的方形壳体结构，则卡托209内设置的金属卡座210的竖直部210a的底部位于卡托209内部，但是竖直部210a的顶部从卡托209内部向上透过上部敞口延伸到卡托209上侧。以及夹持片210b-1及210b-2末端从卡托209内部向前透过前侧敞口延伸到卡托209前侧。从图8中很容易获悉，每个金属卡座210的竖直部210a的顶端都对准第二开口201并从第二开口201处裸露出来，这是因为从光伏电池组件的电池串上引出的多个引线接头需要穿过第二开口201延伸到外壳内部，并通过焊锡或其他等同的连接手段而焊接到该图8的竖直部210a上。

参见图4和图6，需要将金属互联片211带有的齿片211a对应穿过电路板300带有的通孔302，通孔302处一般布置有金属布线，必要时还可以利用焊锡料实现金属互联片211和电路板300间的机械及电学连接。如果将一排金属互联片211对应插入在一排弹性插座上，则配置有金属互联片211的电路板300就和后盖200实现了对接。

在图4中，电路板300设置在前盖100内部，电路板300的尺寸较大，在前盖100内部遮挡住散热片102b，但是散热片102b和电路板300基本平行且它们之间的间隙距离非常小，以便于电路板300上的散热元件可以靠近或接触散热片，还可以在电路板300上安装的开关管的封装体和散热片102b之间涂抹导热胶。

在较佳的实施例中，在安装电路板300至前盖100内部之前，可以先在散热片102b的背面上缘和下缘处涂覆防水粘合胶，然后再安装电路板300，因此电路板300可能会挤压散热片102b的背面上缘和下缘处的防水粘合胶，而且粘合胶受挤压后会向四周略微有所扩张：例如会扩张到散热片102b的上缘附近的前壁100A内侧区域，还会扩张到散热片102b的下缘附近的前壁100A内侧区域，从而粘合胶可以进一步强化电路板300和散热片102b及前壁100A之间的结合牢固程度。更重要的是，散热片102b的上缘和第一开口102a的上缘之间的间隙、散热片102b的下缘和第一开口102a的下缘之间的间隙都会被扩张的防水粘合胶挤占填满，从而起到隔离水汽的作用。

参见图4，前盖100下缘处的侧壁180c的外侧(图中是侧壁180c的下方)设置有一些接线端子122、132，而在侧壁180c的内侧(图中是侧壁180c的上方)则设置有一个卡槽结构161。除此此外，在可选的实施例中，还可以在卡槽结构161内部嵌入有环形线圈结构或环形磁性结构152。

参见图4，接线端子132的内孔和侧壁180c上的接口180c-1对准。接线端子122的内孔和侧壁180c上的另一未示意出的接口对准、以及接线端子122的内孔还和环形线圈结构或环形磁芯结构152的中心内孔对准。按照这种方案，使得需要连接到电路板300上的一些电线可以依次穿过接线端子132的内孔、穿过侧壁180c的接口180c-1，从光伏功率优化器结构的外壳外部接到外壳内部。以及需要连接到电路板300上的另一些电线可以依次穿过接线端子122的内孔、穿过侧壁180c未示意出的接口、穿过环形线圈结构或环形磁芯结构152的中心内孔，从外壳外部接到外壳内部。最终这些电线耦合到电路板300上组装的各个电子元件上。环形线圈结构或环形磁芯结构152是类似电流传感器这样的感应元件的组成部分，它们可感应到穿过它们内孔的电线上的电流情况。

参见图4，在前盖100的内部设有卡槽结构161，卡槽结构161包括左侧挡部161b和右侧挡部161c及还包括上抵挡部161a，它们和前盖100实质是一体化的结构。具体而言：卡槽结构161呈现为长方体或正方体的壳体结构，前盖100的前壁100A构成它的前壁面，它的左右侧壁分别是左侧挡部161b和右侧挡部161c，上抵挡部161a构成它的上壁面，侧壁180c构成它的底面，但是它的后侧设为敞口。在位置关系上体现为：左侧挡部161b和右侧挡部161c这两者与上抵挡部161a基本垂直，这两者还与前盖100的下侧壁180c基本垂直，上抵挡部161a和下侧壁180c大致平行。因此由卡槽结构161的左、右侧挡部161b～161c及上抵挡部161a和前盖100的侧壁180c限定出一个敞口朝向后盖的收容槽，可认为卡槽结构161是带有后侧敞口的方形壳体结构，这个收容槽用来放置环形线圈结构和/或环形磁芯结构152。

参见图4，在下侧壁180c内侧的位于标号为接口180c-1的位置处没有设置任何卡槽结构，但是在一个未示意出来的指定接口的位置处设置了一个卡槽结构161：这个指定接口的一侧设有卡槽结构的左侧挡部161b，这个指定接口的相对另一侧设有卡槽结构的右侧挡部161c，由卡槽结构161的上抵挡部161a及左侧挡部161b和右侧挡部161c这三者和前盖100的侧壁180c限定出一个敞口朝向后盖200的收容槽。其中线圈结构和/或磁芯结构152的中心内孔、下侧壁180c上的指定接口、接线端子122的内孔这三者应当相互前后对准，因此电线可以依次穿过它们，从外壳外部连接到电路板300上。

参见图4，在一个较佳的实施例中，为了避免上抵挡部161a遮挡住电线而无法良好的将电线从外壳外部导入到外壳内部，还特意在上抵挡部161a上设有与下侧壁180c上的指定接口对准的一个缺口161a-1，因此电线可以直接穿过这个缺口而无需绕线。

参见图9和图10，与图5的实施例略有区别：金属卡座210在上文中介绍的结构稍有变化：金属卡座210包括一个竖直部210a和自竖直部210a的底部一体化延伸出一个弹片210c，该弹片210c与竖直部210a之间的夹角α设置成锐角，这样竖直部210a和弹片210c就构成了一个类似V形的金属片。在这个实施例中，当后盖200按照上文介绍的方式依靠凸起结构102d和卡扣208a卡合在前盖100上时，电路板300上因为布置了一排面积较大的未示出侧金属触点或焊盘，这些金属触点对准和压迫该弹片210c，从而在后盖200与前盖100组装的状态下，使电路板300上的一个金属触点对应与一个金属卡座210紧密的电性接触，仍然实现了电路板300和金属卡座210的电气连接。

在图8的可选实施例中，还在该后盖200的背面一侧布置有沿着后盖200的周边边缘分布的凹槽202，虽然图8中将这个凹陷于后盖200背面的凹槽202展示为一个闭合环形的槽体，但是实质上，凹槽202也可以用多个独立的分段凹槽来取代。在本申请内容中，优化器结构/装置可以产生诸多有益优势，例如后盖一侧和光伏组件之间的粘合胶的量虽然不好控制，由于在该后盖的背面一侧布置有沿着后盖周边边缘分布的凹槽，所以过量的粘合胶不会被挤压到前盖的周边侧缘外部，而是被挤压到填充进凹槽内部，因此克服了溢胶的不良现象。另外，本申请的散热片的左右两侧和第一开口的左右两侧采用的防水胶黏接的方式，以及散热片背面的上下侧缘涂覆有防水胶黏接的方式，保障了散热片和第一开口之间的间隙被完全密封，来产生防止水汽入侵的效果。

以上，通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述实用新型提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。