CN103009970B - 具有集成电聚合物遮阳部件的车窗模块 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的车窗模块，包括基本上平行布置且通过间隔件隔开的第一玻璃面板和第二玻璃面板。第一玻璃面板、第二玻璃面板、和间隔件限定出封闭的内部空间。电聚合物遮挡器设置在内部空间中且配置为选择性地阻挡光通过第一和第二玻璃面板。电聚合物遮挡器包括可展开着色材料，所述可展开着色材料配置为响应于可展开着色材料和第一玻璃面板之间应用的电压差而选择性地跨第一玻璃面板延伸，光伏电池联接到第二玻璃面板且配置为在暴露至光时产生，且控制器配置为接收从单元产生的电能且在可展开着色材料和第一玻璃面板之间选择性地施加电压差。

Description

具有集成电聚合物遮阳部件的车窗模块

技术领域

本发明一般涉及具有集成电聚合物遮阳部件的车窗模块。

背景技术

车辆（例如机动车）包括车窗，车窗允许乘客观察其周围环境，而不允许诸如热、冷、雨、雪、冰雹等环境状况进入乘客车厢/车辆内部。在晴朗天气，红外线辐射会穿过车窗且会对气候控制车辆的内部加热。在一定的情况下，车辆的乘客会想要阻挡这样的辐射。阻挡红外线辐射的一个方式是永久地将着色膜粘接到车窗。尽管该做法会在晴朗天气有效地阻挡强烈的红外线辐射，但是其会在夜晚或幽暗运行条件下阻碍观察。因此，期望的是提供一种着色机构，其可选择性地被促动以在晴朗天气阻挡强烈的辐射，同时在幽暗条件下允许完全透明。

发明内容

一种用于车辆的车窗模块，包括基本上平行布置且通过间隔件隔开的第一玻璃面板和第二玻璃面板。第一玻璃面板、第二玻璃面板、和间隔件限定出封闭的内部空间，其中电聚合物遮挡器可设置为选择性地阻挡光通过第一和第二玻璃面板。

电聚合物遮挡器可包括可展开的着色材料、光伏电池和控制器。可展开着色材料可以是配置为响应于着色材料和第一玻璃面板之间应用的电压差而跨第一玻璃面板选择性地延伸。光伏电池可与第二玻璃面板联接且配置为在暴露至光时产生电能；和控制器可配置为从光伏电池接收产生的电能且在可展开着色材料和第一玻璃面板之间选择性地施加电压差。

控制器可以进一步包括能量存储装置，其配置为存储通过光伏电池产生的电能。在一种构造中，电聚合物遮挡器可以是自我提供电力的从而其不需要外部电力供应。例如，光伏电池被配置为产生足够量的电能以将可展开着色材料维持在延伸状态。

可展开着色材料可以包括导电层，第一玻璃面板可包括导电釉，其以导电层和导电釉之间的电压差使得可展开着色材料跨第一玻璃面板延伸的方式布置。在一种构造中，控制器被配置为在其接收来自光伏电池的临界值以上的一定量电能之后且进一步在其感知到车辆静止时延伸所述可展开着色材料。

间隔件可以绕第一玻璃面板的周边设置，光伏电池和控制器设置为邻近该间隔件。进而，第二玻璃面板可以包括延伸超过间隔件的悬伸部分。第二玻璃面板的悬伸部分可以配置为将车窗模块固定到车辆。例如，车辆可以具有包括搁架的框架构件，且悬伸部分可以配置为固定到搁架，从而在框架构件和第二玻璃面板存在平滑转变。

不透明的漆层可以位置为邻近第二玻璃面板的周边且在内部空间中。光伏电池可以以邻接不透明的漆层的方式定位。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是设置在车辆一部分中的车窗模块的示意性平面图。

图2是沿2-2线截取的图1车窗模块的示意性部分截面图。

图3是图2的车窗模块的示意性部分截面图，其中可展开着色材料跨玻璃面板延伸。

具体实施方式

参见附图，其中在各种附图中相同的附图标记用于表示相同的部件，图1示意性地示出了设置在车辆12的一部分中的车窗模块10。车窗模块10通常包括中央透明的部分14，其通常以不透明的周边部分16为边界。如大致在图2中所示的部分截面图中示出的，第一玻璃面板（即内玻璃面板）和第二玻璃面板（即外玻璃面板22），它们可以以基本上等距布置且通过间隔件24隔开的方式设置。间隔件24可以围绕车窗模块10的整个周边，从而外玻璃面板22、内玻璃面板20和间隔件24限定内部空间26。每一个内玻璃面板20和外玻璃面板22可以分别被密封到间隔件24从而内空间26中包含的气体基本与模块10外部的大气空气隔离。在一种构造中，内部空间26可以填充有干的或惰性的气体以防止在玻璃20、22的内部表面上形成冷凝。

车窗模块10可以配置为位于车辆12的开口30中，且可以阻挡例如风、雨、热或冷空气这样的环境因素进入车辆12，同时仍然允许可见光穿过。例如，在车辆是汽车的实施例中，开口30可以是在汽车后架上方的开口30、运动多功能车辆、越野车、掀背式车或货车的后拉提升门中的开口30、或顶棚中的开口30。在一种构造中，车窗模块10可以是顶棚玻璃模块，其用于提供从车辆12中对外部环境的全景观察。

为了给车辆12赋予平滑连续的外部外观，整个车窗模块10可以镶嵌在车辆12的外表面32或在其下方。例如，外玻璃面板22可以包括悬挂部分，所述悬挂部分可以延伸超过内玻璃面板20一距离34且可以配置为位于形成在开口30附近的搁架36上。在一实施例中，搁架36可以形成在车辆车身的结构部分中，例如闭合的箱形梁框架构件38，其可以沿汽车的顶棚线在A立柱和C立柱之间延伸。框架构件38可以例如通过冲压过程形成，其中多个冲压的“C形槽道”构件被熔合在一起。

车窗模块10可以使用合适的粘接剂40（设置在外玻璃面板22和搁架36之间）固定到车辆10。替换地，车窗模块10可以使用任何螺钉、夹具或紧固件的构造而被固定到车辆。除了粘接剂40，挡风雨条42可以设置在外玻璃面板22和车辆12的连结部处，以抑制水或其他碎屑流动或聚集在玻璃-车辆接合部附近。挡风雨条42可以用聚合物材料（例如乙烯、尿烷、乳胶、硅树脂或橡胶）制造。美观的装饰部件（未示出）类似地被设置在内玻璃面板20和车辆12之间以掩盖下方的连结部。

如大致在图2中示出的，电聚合物遮挡器50可以位于车窗模块10的内部空间26中，且可以是可操作的以选择性地阻止电磁辐射通过车窗模块10。例如，电聚合物遮挡器50可以配置为通过在玻璃面板20、22中的一个或两者上展开光吸收和/或光反射材料而选择性地对车窗模块10的透光性能进行染色。电聚合物遮挡器50可以包括可展开的着色材料52、控制器54和一个或多个光伏电池56。

图3示意性地示出了可展开的着色材料52，其抵靠内玻璃面板20而被驱动进入展开状态。可展开着色材料52可以包括导电层60和电介层62。在一种构造中，层60可以用透明的导体材料制造，例如铟锡氧化物和/或锡氧化物。替换地，导电层60可以具有反射性质，以阻挡或反射太阳辐射。这些性质例如可以通过用沉积铝或银形成导电层60而提供。

可展开着色材料52的电介层62可以是回弹性材料，其具有电绝缘性质，且可在延长的使用寿命中可靠地卷绕/解卷绕。合适的电介层材料的例子可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或酸乙二酯（PEN）。可展开着色材料52可以进一步包括整合的着色和/或染色层（未示出），其可以为着色材料52提供光吸收性质。替换地，任何期望的染色可以分别地设置为靠近着色材料52的不同的层/膜。

内玻璃面板20可以包括玻璃基板64和设置在基板64的表面上的导电釉66，所述表面邻接/面对内部空间26，所述内部空间可以邻近可展开着色材料52。导电釉66可以用透明的导体材料制造，例如铟锡氧化物和/或锡氧化物。从而在可展开着色材料52收回时，内玻璃面板20可以是视觉上透明的。

在没有外部力或诱导力的情况下，可展开着色材料52可以预先设置为在其本身上朝向车窗模块10的周边（即朝向间隔件24，大致在图2示出）卷绕。这种运动可以是材料存储器或通过聚合电介层62采取的初始设定的结果。在导电层60、66之间应用电压差时，大致如图3所示，着色材料52可以经由静电力被朝向邻近的玻璃面板20拉动，使得着色材料52跨玻璃面板20铺开。

为了提供选择的静电促动，控制器54可以经由第一电引线68联接到着色材料52的导电层，且可以经由第二电引线70联接到内玻璃面板20导电釉66。控制器54可以配置为跨两个相应导电层60、66施加电压差，这会造成跨电介层62产生静电吸引。

各种层的厚度和施加到导电层60、66的电压量可以根据期望应用的规范选择，包括展开/收回速度、可靠性、不透明度和可用的电功率。在一个实施例中，可展开着色材料52的总厚度72可小于500μm，而导电釉66的厚度可以小于5μm。

控制器54可以实施为一个或多个数字计算机或数据处理装置，每一个具有一个或多个微处理器或中央处理单元（CPU）、只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、电可编程只读存储器（EEPROM）、高速时钟、模拟-数字（A/D）和数字-模拟（D/A）电路和任何所需的输入/输出（I/O）电路和装置以及信号调制和缓冲电路。替换地，控制器54可以实施为基本电部件的集合，例如电阻器、电容器、晶体管、继电器等。

控制器54可以包括信号I/O通道80，其可以设置为用于选择促动电聚合物遮挡器50和/或遮挡器50从模块10向外的通信状态。一个或多个开关（未示出）可以联接到I/O线80以允许车辆中的用户或乘客选择性地跨车窗模块10的中央透明部分14而展开着色材料52。替换地，这样的选择促动信号可以从电联接的车辆控制模块（未示出）接收。

控制器54可以电联接到一个或多个光伏电池（photovoltaiccell）56，所述光伏电池配置为供应用于让电聚合物遮挡器50运行所需的一部分或所有电能。例如，在一个中，光伏电池56可以供应充分量的电力以在没有任何外部供应的电能的情况下维持展开状态性的着色材料52。在另一实施例中，光伏电池56可以供应充分量的电力以将着色材料52从卷起状态延伸到展开状态，而不需要外部供应的电能。

如可理解的，一个或多个光伏电池56可以将光转换为直流电（即它们可以呈现“光电效应”）。光伏电池56可以例如用单晶硅、多晶硅、无定形硅、镉碲化物、铜铟镓硒化物/硫化物和/或能呈现光电效应的已知的任何其他材料制造。如大致在图1和2中示出的，一个或多个光伏电池56可以设置在车窗模块10的内部空间26中，从而它们邻近外玻璃面板22，且能通过外玻璃面板22接收光（例如太阳能）。在一种构造中，使用合适的玻璃层叠技术光伏电池56可以层叠到外玻璃面板22。尽管典型的光伏电池56可以具有小于一伏特的输出电压，但是多个电池56可以串联“堆叠”以达到更高的输出电压。

控制器可以包括一个或多个电存储装置82，其配置为存储通过光伏电池56产生的电能。以这种方式，电存储装置82可以向电聚合物遮挡器50提供操作能量，从而遮挡器50可以操作一段时间，甚至在电池56未直接暴露于日光时也可以。另外，电存储装置82可以用作电池56和控制/驱动电路（其用于展开着色材料52）之间的缓冲。以这种方式，任何动力汲取将不可能影响电池56的光电性能或效率。一个或多个电存储装置82可以包括可充电电池，例如锂离子、镍金属氢化物或镍镉电池。替换地，一个或多个电存储装置82可以包括一个或多个超级电容或超电容，其例如可以使用双层电容（electricdouble-layercapacitor）技术构造。

控制器54可以进一步包括一个或多个DC至DC转换器84，所述转换器可以用于将存储电力的电压提升到展开着色材料52需要的操作电压。在一种构造中，所需操作电压可以大于100伏特，然而电存储装置82是小于18伏特的输出电压。

在车窗模块10作为面板设置在汽车顶棚中的构造中，控制器54可以配置为在其感知到车辆12直接位于日光中时跨车窗模块10自动地展开着色材料52。控制器54可以通过监视通过光伏电池56提供的电压且将该电压与临界值比较而做出该判断。在替换构造中，控制器54可以仅在车辆12直接位于日光中时且在其（经由I/O通道80）接收指示表明车辆12处在发动机关闭状态或变速器已经换挡到“停车”时才自动地展开着色材料52。以这种方式，着色材料52可以例如在车辆12停在阳光充足停车场时自动地展开和遮蔽车辆12的乘客车厢。

在运行期间，在着色材料52的导电层60和玻璃20的导电釉之间应用电压差时，小的泄漏电流可以跨电介层62和/或向回通过控制器54流动。该泄漏电流可以是将着色材料52维持在展开状态所需要的有效保持电流。例如，来自12伏特电源以将着色材料52维持在展开状态所需的“保持”电流可以大约为160μA。尽管在车辆12运转且动力轻易地产生时这样的寄生电流损耗并不存在问题，但是在车辆12关闭时这样的损耗会使车辆电池随时间放电（或使得遮蔽收回-由此导致内部车厢潜在地温度上升）。光伏电池56最佳地定位为将供应该负荷，而不会在在车辆12的动力源上产生寄生损耗。即在车辆12直接位于日光下时着色材料52可以仅需要用于着色目的。该直接日光的存在可以相应地允许光伏电池56将任何必要的保持电流供应到电聚合物遮挡器50。

在车窗模块10的内部空间26中设置电聚合物遮挡器50的部件可以有利于将膜类的着色材料52与灰尘、空气携带的污垢、空气携带的化学物质和/或湿气（它们都会影响着色材料的性能）隔离。此外，玻璃面板20、22可以提供绝缘屏障，其可以防止邻近车窗模块10的环境物体与任何高电压部件接触。除了为电聚合物遮挡器50提供干净的电绝缘的环境以在内部空间26中操作，其本身可以增强车窗模块10的热阻（即R值）。

在一种构造中，如大致在图1-2中所示的，光伏电池56、控制器和各种电连接可以设置在车窗模块10的不透明的周边部分16中。不透明的周边部分16可以包括暗色色彩或漆层90，其施加到玻璃20、22的面板的一个或两者的下方。不透明的周边部分16可以操作为阻挡或阻碍从车窗模块10外部观察各种部件。另外，如图2所示，黑漆层90可以用于不让粘接剂40和框架构件38（或其他安装器件）被看到，所述粘接剂和框架构件可以用于将车窗模块10固定到车辆12。在一实施例中，光伏电池56可以设置在黑漆层90中，从而它们大致以漆层90为边界，但是不被层90阻挡。在另一实施例中，在从外玻璃面板22的相反侧观察时，光伏电池56是可以看得见的，且可以在至少一侧上邻接黑漆层90。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。目的是上述和在附图中所示的所有内容应被理解为仅是示例性的而不是限制性的。

Claims (9)

1.一种用于车辆的车窗模块，包括：

第一玻璃面板和第二玻璃面板，其以基本上等距的方式设置且通过间隔件隔开，第一玻璃面板、第二玻璃面板和间隔件限定了封闭的内部空间；

不透明的漆层，该漆层设置为邻近第二玻璃面板的周边且在内部空间中；

电聚合物遮挡器，设置在内部空间中且配置为选择性地阻挡光通过第一和第二玻璃面板，电聚合物遮挡器包括：

可展开着色材料，其配置为响应于可展开着色材料和第一玻璃面板之间应用的电压差而跨第一玻璃面板选择性地延伸；

光伏电池，其与第二玻璃面板的内表面联接且由不透明漆层围绕，光伏电池配置为在暴露至光时产生电能；和

控制器，其配置为从光伏电池接收产生的电能且在可展开着色材料和第一玻璃面板之间选择性地施加电压差。

2.如权利要求1所述的车窗模块，其中控制器包括能量存储装置，其配置为存储通过光伏电池产生的电能。

3.如权利要求1所述的车窗模块，其中间隔件绕第一玻璃面板的周边设置；和其中光伏电池和控制器设置为邻近间隔件。

4.如权利要求3所述的车窗模块，其中第二玻璃面板包括悬伸部分，所述悬伸部分延伸超过间隔件，且其中第二玻璃面板的悬伸部分配置为将车窗模块固定到车辆。

5.如权利要求1所述的车窗模块，其中可展开着色材料包括导电层；其中第一玻璃面板包括导电釉；和其中电压差在导电层和导电釉之间应用。

6.如权利要求1所述的车窗模块，其中电聚合物遮挡器经由通过光伏电池产生的电能而自供电。

7.如权利要求1所述的车窗模块，其中控制器配置为在其接收来自光伏电池的临界值以上的一定量电能之后且进一步在其感知到车辆静止时延伸所述可展开着色材料。

8.如权利要求1所述的车窗模块，其中光伏电池配置为产生充分量的电能以将可展开着色材料维持在延伸状态。

9.一种车辆，包括：

框架构件；

车窗模块，其配置为固定到框架构件，车窗模块包括：

第一玻璃面板和第二玻璃面板，其以基本上等距的方式设置且通过间隔件隔开，第一玻璃面板、第二玻璃面板和间隔件限定了封闭的内部空间；

不透明的漆层，该漆层设置为邻近第二玻璃面板的周边且在内部空间中；

电聚合物遮挡器，其设置在内部空间中且配置为选择性地阻挡光通过第一和第二玻璃面板，电聚合物遮挡器包括：

可展开着色材料，其配置为响应于可展开着色材料和第一玻璃面板之间应用的电压差而跨第一玻璃面板选择性地延伸；

光伏电池，其与第二玻璃面板的内表面联接且由不透明漆层围绕，光伏电池配置为在暴露至光时产生电能；和

控制器，配置为从光伏电池接收产生的电能且在可展开着色材料和第一玻璃面板之间选择性地施加电压差。