CN101594988A

CN101594988A - 玻璃窗

Info

Publication number: CN101594988A
Application number: CNA2007800481300A
Authority: CN
Inventors: P·鲍鲁斯; D·巴拉恩斯基; M·克里盖尔-格梅克; I·埃森伯格
Original assignee: Pilkington Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Pilkington Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: CN101594988B; GB0622785D0

Abstract

本发明涉及一种玻璃窗。其中公开了一种汽车玻璃窗，该汽车玻璃窗具有用于与该玻璃窗相关联的电装置的非电性接触。所述玻璃窗包括透明玻璃窗材料的第一层和第二层，该第一层和第二层具有在玻璃窗材料层之间延伸的夹层材料层。玻璃窗还包括电路，该电路具有位于邻近所述夹层材料层的第一连接器部分，所述第一连接器部分配置为形成耦合区域从而使所述电路中的电信号可以在耦合区域和置于玻璃窗上的电装置之间耦合。第二连接器部分包括在位于远离夹层材料的玻璃窗材料的第二层的表面上，并且该第二连接器部分可连接到电装置。第二连接器部分适于接收软磁材料芯。这导致增大的耦合因数(效率)，使得所述连接适合于向使用在机动车辆内并且通常安装在玻璃窗上的不同的电装置供电。

Description

玻璃窗

技术领域

本发明涉及一种具有与其关联的电连接器的汽车玻璃窗，特别地，本发明涉及一种连接器，该连接器将电力耦合到定位在所述玻璃窗上的装置。

背景技术

在现代的机动车辆中，传感器以及例如电致变色镜和照相机等其他电装置通常包括在层叠玻璃窗上而不是包括在车辆车体上。这种电装置一般附着到前挡风玻璃或后窗玻璃的内侧，靠近玻璃窗的顶部或底部。玻璃窗本身包括两层玻璃，这两层玻璃之间层叠有例如聚乙烯醇缩丁醛的夹层材料。供应电力的电缆经过玻璃窗的部分内表面延伸到电装置处，并且所述电缆通常覆盖有电缆管道。这样做的一个缺点是如果所述装置被定位为与玻璃窗的顶部或底部相距非常远的距离，则电缆通常是可见的，或者不能被隐藏在暗度带(obscuration band，玻璃窗外围周围的黑色带)后面或车辆的内部装饰的内侧部分中。由于可见的电缆不能拖拉经过前挡风玻璃或后窗玻璃的可见区域，因此限制了可以放置传感器和类似物的可用位置。

传感器的定位是大区域的玻璃窗的一个特殊问题，该大区域的玻璃窗例如为所谓的大宇(cielo)的前挡风玻璃或用于与蝶形刮水器(其从A标柱向着前挡风玻璃的下部边缘擦拭)结合的前挡风玻璃。雨传感器和其他一些传感器需要被置于玻璃窗的擦拭区域内。例如，在大宇的前挡风玻璃的情况下，擦拭区域的最上部区域距玻璃窗的上部边缘的距离至少为0.5m。在蝶形擦拭系统的情况下，玻璃的中心线处的擦拭区域与玻璃的顶部边缘具有较大的距离。

这个问题的一个解决方案是在形成层叠玻璃窗的玻璃层的其中之一的外表面上印刷电路，该电路面向客室。同时，印制的线路通常比普通的连接器或较薄的柔性连接器更不可见，从而提供传感器工作所需的功率密度，电力电路中的线路将足够宽以易于看到。此外，这些线路不是电绝缘的并且因此会发生短路或由湿度引起的电腐蚀可能损坏印制的线路。然而，在电功率方面，例如，雨传感器要求供应数据链接，从而将数据传递到车辆内的CPU以控制刮水器运动。即使可以使用印刷电路提供电力，数据链接也仍需要电缆。进一步的可替换的示例是使用透明、扁平、柔性的连接器，该连接器是绝缘的并且在两侧上提供有粘合剂以用于电力供应和数据传递。然而，这种连接器不是完全光学透明的，而是模糊的和/或具有变得模糊的趋势或因暴露于UV射线而变黄，并且并未测试这种连接器在汽车玻璃窗内的长期性能。

因此，存在一种需要，即能够在被拖拉的电缆或印刷电路对车内乘客或车辆外部的行人不可见的情况下，提供对传感器和定位在汽车玻璃窗上的其他电装置的电连接和数据连接。

发明内容

本发明的目的在于通过提供汽车玻璃窗来解决这些问题，该汽车玻璃窗包括：透明玻璃窗材料的第一层和第二层；在玻璃窗材料层之间延伸的夹层材料层；电路，该电路包括位于邻近夹层材料层的第一连接器部分，该第一连接器部分配置为形成耦合区域从而使电路中的电信号可以在耦合区域和置于玻璃窗上的电装置之间耦合；以及第二连接器部分，该第二连接器部分在位于远离夹层材料的玻璃窗材料的第二层的表面上，并且该第二连接器部分可连接到电装置；其中该第二连接器部分适于接收软磁材料芯。

通过包括层叠玻璃窗结构内的连接器部分，诸如电力和数据的电信号可以耦合到定位在该结构外侧上的第二连接器部分。这消除了拖拉电线的需要并且增大了当将电装置连接到这种连接器时对该电装置定位的灵活性。通过使用软磁材料芯，连接器部分之间的电信号的耦合效率增大。

优选地，该耦合具有电感耦合组件。优选地，该第一连接器部分形成电感器的初级绕组。优选地，该第二连接器部分形成电感器的次级绕组。

该电路和第一连接器部分可以由导电的电线形成。在这种情况下，该连接器部分可以嵌入在该夹层材料中。

可替换地，该电路和第一连接部分可以由导电的镀银印刷区域形成。

该第一连接器部分和第二连接器部分优选为彼此对准。

优选地，该电装置是雨传感器、光传感器、照明装置、湿度传感器、照相机、路线导向接收机或电致变色镜中的一种。

控制信号可以被发送到该装置，和/或信息可以由该装置通过射频或红外传输而发送。可替换地，该控制信号可以发送到该装置并且信息信号可以由该装置在不同频带中通过耦合区域和第二连接器部分之间的耦合而发送。可替换地，该控制信号可以发送到该装置并且信息信号可以由该装置通过调制第一连接器部分的输入功率和/或调制由该装置提供的负载而发送。

该玻璃窗可以进一步包括第三连接器位置，该第三连接器位于邻近夹层材料层并且配置为形成耦合区域，并且该玻璃窗还包括第四连接器部分，其位于远离该夹层材料的玻璃窗材料的第一层的表面。

该电线可以具有10-500μm范围内的厚度，而更优选地，该电线具有10-150μm范围内的厚度。

优选地，至少透明玻璃窗材料的第一层是退火的、钢化的或半钢化的硅酸盐浮法玻璃中的一种。优选地，夹层材料层是聚乙烯醇缩丁醛的(polyvinyl butyral)。

优选地，该玻璃窗进一步包括电装置，该电装置安装在该玻璃窗上并且与第二连接器部分电接触。

优选地，软磁材料是亚铁磁材料。

本发明还提供汽车玻璃窗，该汽车玻璃窗包括：透明玻璃窗材料层；聚合物材料层，该聚合物材料层具有位于玻璃窗材料层的一个表面上的第一表面；电路，该电路具有位于玻璃窗材料层和聚合物材料层之间的第一电导体部分；电装置，该电装置接合到聚合物材料层的第二表面，该电装置包括第二电导体部分从而使信号可以在第一电导体部分和第二电导体部分之间耦合，其中第二电导体部分和电装置中的一个包括软磁材料芯。

通过包括层叠玻璃窗结构内的连接器部分，电力可以耦合到定位在该结构外侧上的第二连接器部分。这消除了拖拉电线的需要并且增大了当将电装置连接到这种连接器时对该电装置定位的灵活性。通过使用软磁材料芯，连接器部分之间的电信号的耦合效率增大。

该电路和第一连接器部分可以由导电的电线形成。在这种情况下，该连接器部分可以嵌入在聚合物材料层中。

该第一连接器部分和第二连接器部分优选为彼此对准。

优选地，该电装置是雨传感器、光传感器、照明装置、湿度传感器、照相机、路线导向接收机或电致变色镜中的一个。

该玻璃窗可以进一步包括第三连接器位置，该第三连接器位于邻近夹层材料层并且配置为形成耦合区域，并且该玻璃窗还包括第四连接器部分，该第四连接器部分位于远离夹层材料的玻璃窗材料的第一层的表面。

优选地，至少透明玻璃窗材料的第一层是退火的、钢化的或半钢化的硅酸盐浮法玻璃中的一种。聚合物材料层可以是自粘的。优选地，聚合物材料层是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)。

优选地，软磁材料是亚铁磁材料。

附图说明

本发明现在将仅通过示例的方式并参考附图进行说明，其中：

图1是示出了车辆内的电路和电装置之间的电感耦合的电路图；

图2是示出了层叠玻璃窗上的连接器的初级线圈和次级线圈的示意性横截面；

图3是示出了层叠玻璃窗内的初级线圈和层叠玻璃窗的表面上的电子装置的示意性分解图；

图4示出了布线图案的三种示意性图示；

图5示出了具有两个耦合区域层叠玻璃窗的示意性平面图；

图6示出了图5中的玻璃窗的示意性横截面；

图7是示出了传感器电容耦合的基本电力电路的电路图；

图8是用于电容耦合区域层叠玻璃窗内的电力电路的示意性平面图；

图9示出了层叠玻璃窗的示意性横截面，该层叠玻璃窗包括具有软磁材料芯的电感电路；

图10示出了层叠玻璃窗的示意性横截面，该层叠玻璃窗包括具有软磁材料芯的电感电路，该软磁材料芯围绕整个次级电感器绕组；

图11示出了包括电感电路和附加的软磁材料箔层的层叠玻璃窗的示意性横截面，该电感电路具有围绕整个次级电感器绕组的软磁材料芯；

图12示出了包括具有软磁材料芯的电感电路层叠玻璃窗的示意性横截面，该软磁材料芯包含在电装置内；

图13是示出了用于测量电感器配置的性能的测试电路的示意性电路图；以及

图14示出了包括根据本发明的电感器配置的双层玻璃窗的示意性横截面。

具体实施方式

对最小化连接到层叠的汽车玻璃窗上的电子装置的电缆的可见度并由此增大这种装置可以被定位的位置的灵活性的问题的一种解决方案是使用电感耦合(具有最显著的电感性质的耦合)来提供电力到该装置并且从该装置传递数据。通过使用细电线(具有小于50μm的厚度的电线)，由于当玻璃窗被装配到车辆内时，所产生的功率(电力)电路实际上从内侧和外侧均不可见，因此可以将布线包括在玻璃窗的可见区域(如ECE R43所定义的)内。特别地，使用软磁材料芯增强电感和耦合效率使得系统可以在几乎不影响玻璃窗的外观的情况下用于向普遍使用在汽车工业中的传感器和其他电装置供电。软磁材料可以包括而不限于铁磁性材料和亚铁磁性材料。

图1示出了说明如何可以使用电感器配置将来自车辆内的电路的电力与定位在玻璃窗的表面上的电装置电感地耦合的电路图。生成高频率AC(交流)电流的电子电路10经由布线线束(简单地由两条电线11、12表示)连接到初级电感器13，该初级电感器13由层叠玻璃窗结构内的电导体配置。次级电感器14连接到整流电路15(例如包括二极管16和电容器17)和负载18。初级电感器13和次级电感器14定位在汽车玻璃窗(由虚线A-A’表示并且在以下的图2和图3中更详细地示出)内的玻璃层的相反侧上。当电路完成时，来自电路10的电力经由初级电感器13和次级电感器14之间的电感耦合传递经过玻璃层。电容器19可以包括在初级电感器13侧上以使用初级线圈的电感的共振补偿。基于电路驱动装置的设计，可以有用地串联连接电容器19。该电容器可以提高在给定输入电压下传递经过变压器的电力。如果低阻抗电路被用于驱动该装置，并且获得的耦合并不理想，则电容器19可以补偿电路的电感L的作用。因此，系统(连接器、电路和装置)的总阻抗减小，并且大电流将流经初级电感器13。

在不同的情况下，可能期望具有与初级线圈13并联连接的电容器19。

图2示出了层叠玻璃窗20的示意性横截面，该层叠玻璃窗20包括透明的玻璃窗材料的第一层21和透明的玻璃窗材料的第二层22，该第一层21和第二层22具有层叠在其之间的夹层材料片23。透明的玻璃窗材料可以是退火的、钢化的或半钢化的硅酸盐浮法玻璃。初级电感器绕组24被定位在夹层23和透明的玻璃窗材料的第二层22之间。次级电感器绕组25定位为与透明的玻璃窗材料的第二层22的外表面上的初级电感器绕组24对准。电装置26定位在次级电感器绕组25上并且经由整流电路(未示出)连接到次级电感器绕组25。当玻璃窗被装配到车辆中时，电装置将定位在车辆内。

图3示出了图2中的玻璃窗的分解透视图。透明的玻璃窗材料层被逆序显示从而可以更清楚地看到初级电感器绕组24和电装置26的配置。来自车辆的布线线束的电线27、28横跨夹层直至初级电感器绕组24的位置。

初级电感器绕组优选为在层叠之前通过将电线以指定图案放置在例如聚乙烯醇缩丁醛的夹层材料片上而形成。示例性图案显示在图4中，并且可以包括圆形41或矩形回线42或螺旋形43。可替换地，在层叠期间，电线可以放置在玻璃层的表面上并且被夹层材料覆盖。优选地，通过安装在x-y标绘臂(plotting arm)上的头放出(play out)电线的布线技术被用于将电线放置在夹层材料的表面上。

可替换地，初级电感器布线和电力电路可以包括具有厚度在0.25-0.5mm范围内的丝网印刷的导体线路。导体线路优选为使用含银的导电墨印刷，并且可以印刷在夹层材料的表面上或印刷在透明的玻璃窗材料层中的一个的表面上，一旦玻璃窗被层叠，透明的玻璃窗材料层中的一个的表面将与夹层材料接触。

如图3所示，当细铜线被用于形成电力电路和初级电感器时，电线可以脱离玻璃窗到达该玻璃窗外部的连接器。可替换地，电连接器(galvanic connector)可以连接(例如焊接)到电线的端部或连接在夹层的表面上的印刷电力电路上或连接到透明的玻璃窗材料层中的一个。这种连接器通常用于将天线或包括在层叠玻璃窗中的加热电路连接到车辆布线线束。扁平电缆连接器，例如EP 0 608 554中说明的那些电缆连接器，可以用于将电力电路连接到车辆的布线线束。

为了确定上述连接器是否能够提供充足的电力给通常用在机动车辆中的电装置，建立了一种电力电路，该电力电路类似于图1所示的电力电路。所使用的负载是发光二极管。

生成12V(峰峰值)输入振幅和150mA(峰峰值)输入电流内的120kHz的交流电的频率发生器被用于向该电力电路供电。初级电感器线圈以50mm×80mm的矩形尺寸放置在玻璃层的一个表面上。次级电感器线圈由相同的电线形成，并且以45mm×40mm的矩形尺寸放置在该玻璃层的相反表面上。初级电感器线圈被测量为具有13.5μH/0.4Ω并且次级电感器线圈被测量为具有2.1mH/5.5Ω。在发光二极管处，电压为1.76V并且电流为10.5mA。这足以引起二极管的发光。

根据本发明进一步的实施例，可以形成第二耦合区域以替换电力电路和车辆布线线束之间的电接触或其他物理接触。这种配置在图5和6中说明。图5是具有两个耦合区域51、52的层叠玻璃窗50的示意性的平面图。第一耦合区域51由当玻璃窗被装配到车辆中时传感器将被定位的区域中的电力电路进行配置。第二耦合区域由玻璃窗的边缘区域中的电力电路进行配置，相应于与电源的连接53的位置。图6示出了图5中的玻璃窗的示意性的横截面。第一耦合区域51被定位为与传感器54对准，并且第二耦合区域52被定位为与连接53对准，该连接53被定位为与传感器54位于玻璃窗的相同侧上。连接53可以是从车辆的布线线束中直接引出的电缆，并且因此具有初级绕组线圈的形式，或者连接53可以是金属板，该金属板粘结到透明的玻璃窗材料的表面并且具有布线或连接器，该布线或连接器来自焊接到该透明的玻璃窗材料的表面的车辆的布线线束。不采用布线，第一耦合区域51和第二耦合区域52中的至少一个或连接器53可以由印刷区域形成，该区域可以是例如接线的实心印刷，或者是例如线圈的空心印刷。可替换地，第二耦合区域可以提供电容耦合。虽然优选为第二耦合区域提供电感耦合的电力传递，但用于形成该区域的导体可以改为配置为提供电容耦合。

在图2、3、5和6中，初级电感器绕组和次级电感器绕组被显示为对准(直接彼此竖直地成一直线)。然而，根据设计和对电装置的电力要求，该绕组可以被替换为使得仅部分绕组重叠。优选地，初级电感器绕组是厚度优选为在10-500μm范围内的细铜线、细银线、细铝线、细金线或细钨线，更特别地，厚度在10-150μm范围内。当结合到层叠玻璃窗中时，这种电线的厚度实际上是眼睛看不见的。引导到初级电感器的电线还可以卷曲以进一步降低该电线的可见度。为了以重叠的电线布置图案，该电线可以覆盖有绝缘涂层。该涂层可以是带粘性的以帮助将电线嵌入夹层材料内。次级电感器绕组可以是为绕组的尺寸和电装置的类型提供必须的电感耦合的任意适合的裸电线或具有涂层的电线。可替换地，次级电感器可以是例如铜的导电材料条带。次级电感器绕组可以包括在电装置内或在该装置被定位在玻璃窗的表面上之前加入到该装置中。

两个电感器的设计均根据负载的需要来确定。特别地，每个绕组中的匝数由负载所需要的电压确定。初级导体的匝数还由技术限制确定，该技术限制例如为可以嵌入到受限区域中的匝数。

电力电路被驱动的频率应该被选择为传输最大的耦合效率。确定该效率的一个准则是初级绕组的阻抗Z，其被给定为：

Z＝R+i2πfL

其中R是形成绕组的导体的电阻，单位为欧姆，f是AC信号的频率，单位为Hz(赫兹)，并且L是初级绕组的电感，单位为亨利。i是-1的平方根。对于最大效率，与电阻相比，阻抗的虚部必须较高。L由初级绕组的匝数限制，因此f必须较大以克服形成电线的导体的电阻。当初级绕组中的匝数可以达到100时，对于给定的包括绕组的传感器的尺寸，如果初级绕组和次级绕组处于下变换器关系，则初级绕组中的高电压和低电流导致高效率，其中n₁(初级中的匝数)＞n₂(次级中的匝数)。

电感器绕组的尺寸应该在将装配有玻璃窗的车辆中可用的受限空间内被最优化。如果初级电感器线圈和次级电感器线圈的尺寸均增大，则不仅电感将增大，且该配置的电阻也将增大。这在考虑最优绕组构造时应该被记住。

可以使用上述连接器连接到车辆电源的典型的电装置包括雨传感器、光传感器、湿度传感器、电致变色镜、照相机、路线导向接收机(卫星导航设备)和例如发光二极管的照明装置。然而，除了电源，一些装置同样要求数据连接(例如雨传感器和车道控制照相机)和加热(车道控制照相机)。数据连接促使控制信号被发送到电装置，并且信息由电装置发送。数据连接可以使用射频技术提供，例如从典型的远程控制单元得知的Bluetooth^TM(蓝牙)或红外链接。然而，另一种可能是发送到该装置的信号和来自该装置的信号可以经由连接器馈送。在这种情况下，数据信号具有与电力信号不同的频率，优选为具有比电力信号更大的频率。被调制的信号可以使用与电源相同的电路提供或使用单独的专用电路提供。可替换地，电力信号可以被调制以通过经由车辆的CPU控制电源或通过控制由电装置提供的负载而提供数据和电力。

在同样要求加热的地方，例如，对于车道偏离照相机，单独的加热电力电路可以用于提供电源，促使自电源和/或数据连接的加热功能的单独切换。加热还可以通过使用与上述电感耦合相同的技术将布线嵌入夹层中来实现。额外的加热器电线承载在夹层中产生热量的电流，由此加热玻璃表面和传感器。

作为对在同样要求加热的地方提供两个单独的电线电路的替换，可以使用由AC源和DC源供应的公共电路。如上所述，AC可以用于信号传递，并且DC用于提供由于电线电阻引起的欧姆加热。如果电流水平被保持在电感器的芯不饱和的区域中，则两个电流之间将发生很小的干扰或不发生干扰。

在上述示例中，传感器和电力电路之间的电力信号的耦合由电感耦合实现。然而，可以替换为使用电容耦合(具有显著的电容性质的耦合)。图7是示出了用于传感器的电容耦合的基本电力电路的电路图，并且图8是用于这种电容耦合层叠玻璃窗内的电力电路的示意性的平面图。

在图7中，电力电路70包括AC源71，该AC源71连接到包括电容器75和二极管73的整流电路。负载76与整流电路的电容器75并联连接。电容器72、74均将电力从层叠玻璃窗的内侧(线B-B’的左面)传递到提供有传感器的玻璃的外表面。电容器72和74中的每一个均由两个导体形成，一个导体嵌入到层叠玻璃窗中，并且一个导体附着到玻璃的外表面。如图8所示，两个导体80、81在层叠玻璃窗82内放置为Z字形图案以形成电容器72和74的内部部分。这些导体可以是电线或印刷线路，并且可以被放置为其他图案以确保用于传感器运行的充足电容。再者，与车辆的布线线束的外部连接可以被替换为电感连接或电容连接。

再次提及电感耦合，作为以上研究的一部分，已发现结合次级电感器绕组的软磁材料芯的使用特别优选为增大电感L并增大初级电感器绕组和次级电感器绕组之间的耦合因数。如上所述，初级电感器绕组和次级电感器绕组由电导体形成，例如电线或导电的镀银印刷或类似的电路线路。

图9示出了层叠玻璃窗的示意性的横截面，该层叠玻璃窗包括具有软磁材料芯的电感电路。玻璃窗91包括透明玻璃窗材料的第一层92和透明玻璃窗材料的第二层93，该透明玻璃窗材料的第一层92和透明玻璃窗材料的第二层93具有在其之间延伸并与之一起层叠的夹层材料层94。初级电感器绕组95包括在层叠玻璃窗91的结构内，该初级电感器绕组95位于邻近接触透明玻璃窗材料的第一层92的夹层材料层94。次级电感器绕组96定位在透明玻璃窗材料的第二层93的表面上，远离夹层材料层94，并且当玻璃窗91被装配到适当位置时，该次级电感器绕组96将面向车辆。次级电感器绕组96适于接收软磁材料芯97。这种芯作用为增大电感器绕组配置的电感和耦合因数。耦合因数的增大与芯97的存在相关联，该芯97的存在避免了初级电感器绕组95的通量线的闭合，促使更多数量的通量线进入次级电感器绕组96，在次级电感器绕组96内感应出电压并传递电力。

在实验的过程中，已发现软磁材料芯97的外部区域在电感能量传递中更为重要。电装置98因此可以被定位在软磁材料芯97的中心。通过这样做，最好地使用了车辆中装置98可用的空间(容积)并且，例如雨传感器或光敏元件与前挡风玻璃具有直接地光学接触。

图10示出了层叠玻璃窗的示意性的横截面，该层叠玻璃窗包括具有围绕整个次级电感器绕组的软磁材料芯的电感电路。玻璃窗101包括透明玻璃窗材料的第一层102和透明玻璃窗材料的第二层103，该第一层102和第二层103具有在其之间延伸并与之一起层叠的夹层材料层104。初级电感器绕组105包括在层叠玻璃窗101的结构内，该初级电感器绕组105位于邻近接触透明玻璃窗材料的第一层102的夹层材料层104。次级电感器绕组106定位在透明玻璃窗材料的第二层103的表面上，远离夹层材料层104，并且当玻璃窗101被装配到适当位置时，该次级电感器绕组106将面向车辆。然而，在本示例中，次级电感器绕组106适于接收围绕整个次级电感器绕组106的软磁材料芯107，这进一步增大了电感和耦合因数。在类似的方式中，装置108可以定位在软磁材料芯107的中心，给定软磁材料芯107的形状为环形或圆柱形。

图11示出了对图10中所示的配置的改进。图11示出了包括电感电路和附加的软磁材料箔层的层叠玻璃窗的示意性的横截面，该电感电路具有围绕整个次级电感器绕组的软磁材料芯。玻璃窗111包括透明玻璃窗材料的第一层112和透明玻璃窗材料的第二层113，该第一层112和第二层113具有在其之间延伸并与之一起层叠的夹层材料层114。初级电感器绕组115包括在层叠玻璃窗111的结构内，该初级电感器绕组115位于邻近接触透明玻璃窗材料的第一层112的夹层材料层114。次级电感器绕组116定位在透明玻璃窗材料的第二层113的表面上，远离夹层材料层114，并且当玻璃窗111被装配到适当位置时，该次级电感器绕组116将面向车辆。再者，次级电感器绕组116适于接收围绕整个初级电感器绕组116的软磁材料芯117。此外，软磁材料层118包括在层叠玻璃窗111的结构内。软磁材料层118定位在夹层材料层114和透明玻璃窗材料的第二层113之间。这种软磁材料层118作用为将次级电感器绕组116的磁通线引导到初级电感器绕组115中。虽然在图9、10和11中，软磁材料芯定位在玻璃窗的表面上的次级电感器绕组内，但是作为一种替换，当被装配到车辆中时，软磁材料芯可以包含在将被安装在玻璃窗上的该装置内。在这种情况下，次级电感器绕组适于接收包含软磁材料芯的电装置的一部分。这在图12中显示。图12示出了包括电感电路的层叠玻璃窗的示意性的横截面，该电感电路具有包含在电装置122内的软磁材料芯121。

在这些示例中的每个示例中，软磁材料由于具有以下特性而被选择：

·高磁导率

·低损耗/阻尼

·在被供电的装置的工作频率处的适当的饱和

适合的材料包括那些已知的用于切换电源的材料，例如，可从德国慕尼黑的St.-Martin-Strasse 53，81669的EPCOS AG(爱普科斯)公司获得的N30和N48材料。这些材料是亚铁磁性的，并且通常被用作变压器中的芯材料。适合软磁材料层118的材料包括快凝磁性材料，例如可从德国哈瑙(Hanau)的Grüner Weg 37，D-63450的VACUUMSCHMELZE GmbH & Co.KG(德国真空熔炼有限公司)获得的出售为VITROPERM并且是铁磁性材料的材料。然而，可以使用引起初级电感器绕组和次级电感器绕组之间改进的耦合的其他类型的软磁材料：例如，铁磁芯材料可以用于代替亚铁磁芯材料，并且亚铁磁材料层可以用于代替铁磁芯材料层。

为了检查软磁材料芯在上述电感器配置上的作用，产生并测试了四个不同的电感器构造。测试配置(构造)包括将初级电感器绕组置于2.6mm厚的硅酸盐浮法玻璃的单个层的表面上，而将次级绕组置于相反的表面上。使用如表1所示的以下线圈构造：

表1：用在测试中的线圈构造

形成的线圈是圆柱形的，其中D₁是每个线圈的内直径且D₂是每个线圈的外直径。所使用的每个芯构造显示在以上的图9中。每种构造在具有作为次级电感器绕组的一部分的软磁材料芯和不具有该软磁材料芯的情况下被测试。所使用的芯材料是N48，可从如上所述的EPCOS AG获得。

在此处使用的实验性装配内，三个特征模式被检查，其特征在于不同的输入功率等级以及传递的电力，在每个等级下，整个系统的效率被测量。

1.足够负载拉拔的输入功率约为250mW，等同于典型的商业可用的光学雨传感器。

2.驱动电路提供AC电压的输入功率，该AC电压还可以被描述为正弦函数(DC输入电压为12V)。

3.最大输入电力为12V DC，这导致可传递的最大功率。

图13是示出了用于测量电感器配置的性能的测试电路的示意性的电路图。电路130包括连接到初级电感电路131中的运输放大器OA的信号发生器G。电容器C₁与运算放大器OA和初级电感器绕组L₁串联连接。运算放大器OA的输出端连接到地GND。在次级电感电路132中，次级电感器绕组L₂与第二电容器C₂和四个肖特基二极管S串联连接。肖特基二极管S本身与第三电容器C₃和电阻器R并联连接。第三电容器C₃作为滤波器，提供电容共振补偿。

下面的表2是全部四个线圈构造在以上的三个测试中的每个测试中获得的耦合效率的总结。

	构造1(具有软磁材料芯)	构造1(不具有软磁材料芯)	构造2(具有软磁材料芯)	构造2(不具有软磁材料芯)
	构造1(具有软磁材料芯)	构造1(不具有软磁材料芯)	构造2(具有软磁材料芯)	构造2(不具有软磁材料芯)	测试1	16.6	11.7	10.5	7.4
测试2	27.3	17.6	24.0	15.6	测试1	16.6	11.7	10.5	7.4
测试2	27.3	17.6	24.0	15.6	测试3	31.1	21.5	29.9	19.1

表2：以上概述的测试1、2和3获得的总效率(％)

测试的结果表示软磁材料芯的存在增大了初级电感器绕组和次级电感器绕组之间的功率传递的耦合因数(效率)。测试1的结果表示可获得的耦合足以向典型的商业可用的雨传感器供电。如测试3中表示的，通过使用12V DC电源，可以获得最高2W的输出功率。

优选为所使用的软磁材料芯具有字母“U”或“E”的形状，从而形成磁场回路。还可以使用满足这种条件的其他芯的形状。

虽然以上示例涉及层叠玻璃窗的使用，但同样可以将相同的发明概念提供到所谓的双层玻璃窗。双层玻璃窗构造通常包括具有聚合物材料层(或膜)的钢化玻璃或半钢化玻璃的单个层，该聚合物材料层(或膜)在装配时被提供到将面向车辆的表面。当提供重量比层叠玻璃窗更轻的玻璃窗构造时，膜可用于提高玻璃的单个层的耐冲击特性。再者，传感器以及类似物的布线需要被电缆管道覆盖或者隐藏在玻璃窗上的暗度带内或隐藏在车辆的装饰内。

图14示出了双层玻璃窗140的示意性横截面，该双层玻璃窗140包括透明玻璃窗材料的第一层141，该第一层具有例如PET膜的聚合物材料层142。所使用的聚合物材料层可以是单个层或多个层的膜，并且优选为自粘膜。适合的自粘膜是那些采用了压敏粘合剂的膜，例如可从Du Pont(杜邦)获得的出售为Spallshield^TM的膜。该膜可以具有额外的日光控制特性或热控制特性，和/或可以是透明的或着色的。所使用的透明玻璃窗材料层可以是钢化的、半钢化的或退火的玻璃，并且该玻璃自身可以是透明的或着色的。透明的玻璃窗材料可以是退火的或半钢化的硅酸盐浮法玻璃。初级电感器绕组143被定位在薄膜144和透明玻璃窗材料层145之间。次级电感器绕组144被定位为与膜142的外表面上的初级电感器绕组143对准。电装置145被定位在次级电感器绕组144上并且经由整流电路(未示出)连接到该次级电感器绕组144。当玻璃窗被装配到车辆中时，电装置将定位在车辆内。如上所述，优选地，次级电感器绕组适于接收软磁材料芯。该芯优选地被提供为连接到次级电感器绕组的装置的一部分。

初级电感器绕组优选为在层叠之前通过将电线以指定图案放置在薄膜上而形成。可替换地，电线可以被放置在玻璃层的表面上并且在层叠期间被膜覆盖。优选地，其中电线通过安装在x-y标绘臂上的头放出的布线技术被用于将电线放置在膜的表面上。一旦电路被置于适当的位置，在使用辊子挤出空气后，膜被粘附到玻璃层。

可替换地，初级电感器布线和电力电路可以包括丝网印刷的导线，该导线具有0.25-0.5mm范围内的厚度。导线优选为使用含银的导电墨印刷，并且可以被印刷在夹层材料的表面上或被印刷在玻璃窗被层叠时将接触夹层材料的透明玻璃窗材料层中的一个的表面上。

当细铜电线用于形成电力电路和初级电感器时，该电线可以脱离玻璃窗到达玻璃窗外部的连接器。可替换地，电连接器可以被焊接到电线的端部或焊接到夹层表面或透明玻璃窗材料层中的一个的表面上的印刷的电力电路上。这些连接器通常用于将包括在层叠玻璃窗中的天线电路连接到车辆布线线束。例如EP 0 608 554中说明的扁平电缆连接器可以被用于将电力电路连接到车辆的布线线束。

如以上图9、10、11和12中所示的配置，当电感器配置与软磁材料芯耦合时，初级电感器绕组和次级电感器绕组之间的耦合因数(效率)增大。这使得双层玻璃窗能够支撑传感器或其他电装置，其中电缆对看向玻璃窗的人是几乎不可见的。

Claims

1.一种汽车玻璃窗，包括：

透明玻璃窗材料的第一层和第二层；

在玻璃窗材料层之间延伸的夹层材料层；

电路，该电路包括位于邻近所述夹层材料层的第一连接器部分，所述第一连接器部分配置为形成耦合区域从而使所述电路中的电信号可以在所述耦合区域和置于所述玻璃窗上的电装置之间耦合；以及

第二连接器部分，该第二连接器部分在位于远离所述夹层材料的所述玻璃窗材料的第二层的表面上，并且该第二连接器部分可连接到电装置；

其中所述第二连接器部分适于接收软磁材料芯。

2.如权利要求1所述的玻璃窗，其中所述耦合具有电感耦合组件。

3.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃窗，其中所述第一连接器部分形成电感器的初级绕组。

4.如权利要求3所述的玻璃窗，其中所述第二连接器部分形成所述电感器的次级绕组。

5.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述电路和所述第一连接器部分由导电的电线形成。

6.如权利要求5所述的玻璃窗，其中所述第一连接器部分嵌入在所述夹层材料中。

7.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述电路和所述第一连接部分由导电的镀银印刷的区域形成。

8.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，其中所述第一连接器部分和所述第二连接器部分彼此对准。

9.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，其中所述电装置是雨传感器、光传感器、照明装置、湿度传感器、照相机、路线导向接收机或电致变色镜中的一种。

10.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，其中控制信号被发送到所述装置，和/或信息由所述装置通过射频或红外传输而发送。

11.如权利要求1-9中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中控制信号被发送到所述装置并且信息信号由所述装置在不同频带中通过所述耦合区域和所述第二连接器部分之间的耦合而发送。

12.如权利要求1-9中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中控制信号被发送到所述装置并且信息信号由所述装置通过调制所述第一连接器部分的输入功率和/或调制由所述装置提供的负载而发送。

13.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，该玻璃窗进一步包括第三连接器位置，该第三连接器位于邻近所述夹层材料层并且配置为形成耦合区域，并且所述玻璃窗还包括第四连接器部分，该第四连接器部分位于远离所述夹层材料的所述玻璃窗材料的第一层的表面。

14.如权利要求5所述的玻璃窗，其中所述电线具有10-500μm范围内的厚度。

15.如权利要求5所述的玻璃窗，其中所述电线具有10-150μm范围内的厚度。

16.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，其中至少所述透明玻璃窗材料的第一层是退火的、钢化的或半钢化的硅酸盐浮法玻璃中的一种。

17.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，其中所述夹层材料层是聚乙烯醇缩丁醛的。

18.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，所述玻璃窗进一步包括电装置，该电装置安装在所述玻璃窗上并且与所述第二连接器部分电接触。

19.根据前述任一权利要求所述的玻璃窗，其中所述软磁材料是亚铁磁材料。

20.一种汽车玻璃窗，包括：

透明玻璃窗材料层；

聚合物材料层，该聚合物材料层具有位于所述玻璃窗材料层的一个表面上的第一表面；

电路，该电路具有位于所述玻璃窗材料层和所述聚合物材料层之间的第一电导体部分；

电装置，该电装置接合到所述聚合物材料层的第二表面，所述电装置包括第二电导体部分从而使信号可以在所述第一电导体部分和所述第二电导体部分之间耦合，

其中所述第二电导体部分和所述电装置中的一个包括软磁材料芯。

21.如权利要求20所述的玻璃窗，其中所述耦合具有电感耦合组件。

22.如权利要求20或权利要求21所述的玻璃窗，其中所述第一连接器部分形成电感器的初级绕组。

23.如权利要求22所述的玻璃窗，其中所述第二连接器部分形成电感器的次级绕组。

24.如权利要求20-23中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述电路和所述第一连接器部分由导电的电线形成。

25.如权利要求24所述的玻璃窗，其中所述第一连接器部分嵌入在所述聚合物材料层中。

26.如权利要求20-23中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述电路和所述第一连接部分由导电的镀银印刷的区域形成。

27.如权利要求20-26中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述第一连接器部分和所述第二连接器部分彼此对准。

28.如权利要求20-27中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述电装置是雨传感器、光传感器、照明装置、湿度传感器、照相机、路线导向接收机或电致变色镜中的一种。

29.如权利要求20-28中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中控制信号被发送到所述装置，和/或信息由所述装置通过射频或红外传输而发送。

30.如权利要求20-28中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中控制信号被发送到所述装置并且信息信号由所述装置在不同频带中通过所述耦合区域和所述第二连接器部分之间的耦合而发送。

31.如权利要求20-28中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中控制信号被发送到所述装置并且信息信号由所述装置通过调制所述第一连接器部分的输入功率和/或调制由所述装置提供的负载而发送。

32.如权利要求20-31中任一项权利要求所述的玻璃窗，该玻璃窗进一步包括第三连接器位置，该第三连接器位于邻近所述夹层材料层并且配置为形成耦合区域，并且所述玻璃窗还包括第四连接器部分，该第四连接器部分位于远离所述夹层材料的所述玻璃窗材料的第一层的表面。

33.如权利要求25所述的玻璃窗，其中所述电线具有10-500μm范围内的厚度。

34.如权利要求25所述的玻璃窗，其中所述电线具有10-150μm范围内的厚度。

35.如权利要求20-34中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述透明玻璃窗材料层是退火的、钢化的或半钢化的硅酸盐浮法玻璃中的一种。

36.如权利要求20-35中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述聚合物材料层是自粘的。

37.如权利要求20-36中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述聚合物材料层是聚对苯二甲酸乙二酯的。

38.如权利要求20-37中任一项权利要求所述的玻璃窗，其中所述软磁材料是亚铁磁材料。