CN106796380B - 控制光学可切换装置中的转变 - Google Patents
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Abstract
本文实施方案涉及用于控制光学可切换装置中的光学转变的方法，以及被配置来执行此类方法的光学可切换装置和系统。在各种实施方案中，使用非光学(例如，电)反馈来帮助控制光学转变。所述反馈可用于多种不同目的。在许多实现中，使用所述反馈来控制进行中的光学转变。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年9月17日提交的并且标题为“CONTROLLING TRANSITIONS INOPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国专利申请号14/489,414的优先权权益，所述申请以引用的方式整体并且出于所有目的并入本文。
技术领域
本文所公开的实施方案总体涉及光学设备，并且更具体而言，涉及控制光学可切换装置中的转变。
背景技术
电致变色(EC)装置通常是多层堆叠，包括：(a)至少一层电致变色材料，所述电致变色材料响应于电势的施加来改变它的光学性质，(b)离子导体(IC)层，所述离子导体层允许离子，诸如锂离子，移动穿过它，进入电致变色材料以及从所述电致变色材料移出，从而致使光学性质改变，同时防止电气短路，以及(c)透明导体层，诸如透明传导氧化物或TCO，在所述透明导体层上将电势施加到电致变色层。在一些情况下，从电致色变装置的相对边缘并且跨所述装置的可视区域施加电势。透明导体层被设计成具有相对高的电子电导。电致变色装置可以具有不只是上述层，诸如任选地改变光学状态的离子存储层或对电极层。
由于装置操作的物理学，电致变色装置的适当功能取决于许多因素，诸如穿过材料层的离子移动、移动所述离子所需的电势、透明导体层的薄层电阻以及其他因素。电致变色装置的大小对于装置从起始光学状态转变到结束光学状态(例如，从着色到清透或从清透到着色)发挥重要作用。经施加来驱动此类转变的条件对于不同大小的装置或不同操作条件可具有相当不同的要求。
需要的是用于驱动电致变色装置中的光学转变的改良方法。
发明内容
本文的各种实施方案涉及用于使用在转变期间获得的反馈控制进行中的转变来使光学可切换装置转变的方法。某些实施方案涉及具有控制器的光学可切换装置，所述控制器具有指令来使用在转变期间获得的反馈使光学可切换装置转变。此外，在一些实施方案中，基于在转变期间获得的电反馈一起控制光学可切换装置组。可通过向光学可切换装置施加某些电条件(例如，电压脉冲和/或电流脉冲)来探测光学可切换装置。对探测的电响应可用作反馈来控制进行中的转变。
在公开实施方案的一方面，提供控制光学可切换装置从起始光学状态光学转变到结束光学状态的方法，所述方法包括：(a)施加用于驱动光学可切换装置从起始光学状态转变到结束光学状态的电压或电流，其中施加的电压或电流被施加到光学可切换装置的母线；(b)在转变完成之前，确定光学可切换装置的电特性；以及(c)使用确定的电特性作为反馈来调整施加的电压或电流以便进一步控制光学可切换装置转变。
在多个实施方案中，光学可切换装置是电致变色(EC)窗。操作(c)可包括在转变期间将EC窗的着色水平与邻近EC窗的第二EC窗的着色水平基本匹配。这允许多于一个窗被控制到匹配着色水平。
可使用不同类型的反馈。在一些实施方案中，确定的电特性包括跨光学可切换装置的两个电极的开路电压。在这些或其他情况下，确定的电特性可包括在光学可切换装置的两个电极之间流动的电流。在一些实例中，确定的电特性包括电压和电流中的至少一个，其中操作(c)包括基于确定的电特性调整用于驱动转变的施加的电流或电压以便确保光学可切换装置在光学转变期间维持在安全操作电流范围内和/或安全操作电压范围内。安全操作电流范围可具有约70-250μA/cm2之间的最大量值。安全操作电压范围可具有约5V-9V之间的最大量值。
在某些实施方案中，确定的电特性包括电压和电流中的至少一个，并且(c)包括基于确定的电特性调整用于驱动转变的施加的电流或电压以便确保光学转变以至少与转变的目标速率一样高的转变速率发生。在一些情况下，(c)包括基于确定的电特性调整施加的电流或电压以便确保光学转变在目标时间帧内发生。在这些或其他情况下，确定的电特性可包括电压和电流中的至少一个，并且(c)包括基于确定的电特性调整用于驱动转变的施加的电流或电压以便确定光学可切换装置是否处于或接近结束光学状态。此外，在一些情况下，确定的电特性包括响应于施加到光学可切换装置的开路电压条件发生的电流。
在一些情况下，所述方法还包括确定输送以驱动光学转变的一定量的电荷，并且基于输送的确定量的电荷，确定光学可切换装置是否处于或接近结束光学状态。所述方法还可包括在发起从起始光学状态到结束光学状态的光学转变之后接收将光学可切换装置转变到第三光学状态的命令，其中第三光学状态与结束光学状态不同，其中(c)包括基于确定的电特性调整用于驱动光学转变的施加的电流或电压以便从而将光学可切换装置驱动到第三光学状态。
在公开实施方案的另一方面，提供维持多个电致变色(EC)窗中的基本匹配着色水平或着色速率的方法，所述方法包括：(a)探测多个EC窗以确定每个窗的电响应；(b)将多个EC窗的确定的电响应进行比较；以及(c)按比例缩放施加到多个EC窗中的每一个的电压或电流以便从而匹配多个EC窗中的每一个的着色水平或着色速率。
在公开实施方案的另一方面，提供以基本匹配着色速率转变多个电致变色(EC)窗的方法，所述方法包括：(a)确定多个EC窗将从起始光学状态转变到结束光学状态的转变时间，其中转变时间至少部分地基于多个EC窗中的最慢转变窗从起始光学状态转变到结束光学状态的最小时间；(b)向多个窗中的每一个窗施加一个或多个驱动条件，其中施加到每个窗的一个或多个驱动条件足以致使每个窗基本上在转变时间内从起始光学状态转变到结束光学状态。
在某些实现中，所述方法还包括：在施加一个或多个驱动条件的同时，探测多个EC窗以确定每个窗的电响应，测量每个窗的电响应，确定每个窗的电响应是否指示窗将在转变时间内达到结束光学状态，并且如果确定窗将在转变时间内达到结束光学状态，则继续施加驱动条件以达到结束光学状态，并且如果确定窗将不在转变时间内达到结束光学状态，则增加施加到窗的电压和/或电流以便从而致使窗在转变时间内达到结束光学状态。
所述方法还可包括在确定每个窗的电响应是否指示窗将在转变时间内达到结束状态时，如果确定窗将基本上在转变时间之前达到结束光学状态，则减少施加到窗的驱动电压和/或电流以便从而致使窗在比否则将在不减少驱动电压和/或电流的情况下发生的更接近转变时间的时间处达到结束光学状态。转变时间可基于多个因素。例如，在一些情况下，转变时间至少部分地基于多个EC窗中的最大窗的大小。这可帮助确保窗可全部以相同速率转变。
在一些情况下，可具体限定多个EC窗。例如，所述方法可包括基于选自由以下项构成的组中的一个或多个准则限定将转变的多个EC窗：窗的预定义区、窗的即时限定区、窗性质以及用户偏好。可限定多个不同组的窗，并且在一些实施方案中可在运行种重新限定所述组窗。例如，限定将转变的多个EC窗可包括确定第一多个EC窗并确定第二多个EC窗，其中(a)中确定的转变时间是第一多个EC窗将转变的第一转变时间，并且其中(b)中的转变时间是第一转变时间，并且还包括：(c)在(b)中开始施加一个或多个驱动条件之后并且在第一多个EC窗达到结束光学状态之前，确定第二多个EC窗将转变到第三光学状态的第二转变时间，其中第三光学状态可以是起始光学状态、结束光学状态或不同光学状态，其中第二转变时间至少部分地基于第二多个EC窗中的最慢转变窗转变到第三光学状态的最小时间，以及(d)向第二多个EC窗中的每一个窗施加一个或多个驱动条件，其中施加到每个窗的一个或多个驱动条件足以致使每个窗基本上在第二转变时间内转变到第三光学状态。在一些实施方案中，多个EC窗中的每一个窗包括具有那个窗的指定转变时间的存储器部件，其中(a)包括将多个EC窗中的每一个窗的指定转变时间进行比较以便从而确定哪个窗是多个EC窗中的最慢转变窗。
下文将会参考相关联的附图来进一步详细描述这些和其他特征。
附图说明
图1示出使用简单电压控制算法的光学转变期间的电流和电压曲线。
图2描绘针对特定电压的一系列电荷(Q)对温度(T)曲线。
图3A和图3B示出根据某些实施方案的从特定控制方法产生的电流和电压曲线。
图3C示出描绘在光学转变的初始阶段期间对电流的控制的流程图。
图4A示意性地描绘根据某些实施方案的平面母线布置。
图4B呈现每个透明传导层上的局部电压值作为所述层上的位置的函数的简化图。
图4C是V有效作为装置上的位置的函数的简化图。
图5是描绘与驱动电致变色装置从清透到着色相关联的某些电压和电流曲线的图。
图6A是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的下降导致净电流流动，其表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。
图6B是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的初始下降导致净电流流动，其指示光学转变还没有进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。
图7A-图7D是示出用于使用电反馈控制光学可切换装置中的光学转变的各种方法的流程图。
图8A和图8B示出图，其描绘使用图7D的方法探测并监测转变的进展时，在电致变色转变期间随时间推移输送的总电荷以及随时间推移施加的电压。
图8C示出根据实施方案的电致变色窗，其在透明传导氧化层上具有一对电压传感器。
图9A和图9B是描绘用于使用电反馈控制光学可切换装置中的光学转变的另外方法的流程图。
图9C和图9D呈现用于同时控制多个窗以实现匹配着色水平或着色速率的方法的流程图。
图10描绘具有多个电致变色窗的幕墙。
图11是可用于根据本文所述的方法控制光学可切换装置的控制器的示意性图解。
图12描绘根据实施方案的IGU的截面图。
图13示出窗控制器和相关联的部件。
图14是以截面方式对电致变色装置的示意性描绘。
图15是处于清透状态(或转变至清透状态)的电致变色装置的示意截面。
图16是处于着色状态(或转变至着色状态)的电致变色装置的示意截面。
图17是处于着色状态的电致变色装置的示意截面，其中所述装置具有不含相异离子导体层的界面区。
具体实施方式
定义
“光学可切换装置”是响应于电输入来改变光学状态的薄装置。所述光学可切换装置在两个或更多个光学状态之间可逆循环。在这些状态之间进行切换通过将预定义的电流和/或电压施加到所述装置来控制。所述装置通常包括跨越至少一个光学活性层的两个薄传导片。驱动光学状态变化的电输入被施加到薄传导片。在某些实现中，所述输入是由与传导片电连通的母线提供的。
虽然本公开将电致变色装置强调为光学可切换装置的实例，但本公开并不限于此。其他类型的光学可切换装置的实例包括某些电致变色装置、液晶装置等。光学可切换装置可以提供在各种光学可切换产品上，诸如光学可切换窗。然而，本文所公开的实施方案并不限于可切换窗。其他类型的光学可切换产品的实例包括镜子、显示器等。在本公开的上下文中，通常以非像素化的格式提供这些产品。
“光学转变”是光学可切换装置的任意一个或多个光学性质变化。改变的光学性质可以是例如着色、反射率、折射指数、颜色等。在某些实施方案中，光学转变将具有限定的起始光学状态和限定的结束光学状态。例如，所述起始光学状态可以是80％透射率并且所述结束光学状态可以是50％透射率。光学转变通常通过在光学可切换装置的两个薄传导片上施加适当的电势来驱动。
“起始光学状态”是光学可切换装置就在光学转变开始之前的光学状态。起始光学状态通常定义为光学状态的量值，其可以是着色、反射率、折射指数、颜色等。在一些情况下，起始光学状态可以是光学可切换装置的最大或最小光学状态，例如90％或4％透射率。在某些情况下，最小透射率可以是约2％或更小，例如约1％或更小。或者，起始光学状态可以是具有在光学可切换装置的最大与最小光学状态之间的某处的值的中间光学状态，例如50％透射率。
“结束光学状态”是光学可切换装置就在从起始光学状态完成光学转变之后的光学状态。完全转变在光学状态以被理解成对于特定应用是完成的方式改变时发生。例如，完全着色可以被认为是从75％光学透射率至10％透射率的转变。结束光学状态可以是光学可切换装置的最大或最小光学状态，例如90％或4％透射率。在某些情况下，最小透射率可以是约2％或更小，例如约1％或更小。或者，结束光学状态可以是具有在光学可切换装置的最大与最小光学状态之间的某处的值的中间光学状态，例如50％透射率。
“母线”是指附接到传导层的导电带，所述传导层诸如跨越光学可切换装置的区域的透明传导电极。所述母线将电势和电流从外部引线输送到传导层。光学可切换装置包括两条或更多条母线，每条连接到所述装置的单个传导层。在各种实施方案中，母线形成跨越装置的长度或宽度的大部分长度的长细线。通常，母线位于所述装置的边缘附近。
“施加电压”或V施加是指施加到电致变色装置的相反极性的两条母线的电势差。每条母线电子地连接到单独的透明传导层。施加电压可具有不同的量值或功能，诸如驱动光学转变或保持光学状态。光学可切换装置材料诸如电致变色材料被夹在透明传导层之间。透明传导层中的每一个经历母线所连接的位置与远离所述母线的位置之间的电势降。一般来说，距母线的距离越远，透明传导层中的电势降越大。透明传导层的局部电势在本文通常被称为VTCL。相反极性的母线可以跨光学可切换装置的面彼此横向分开。
“有效电压”或V有效是指光学可切换装置上的任何特定位置处的正透明传导层与负透明传导层之间的电势。在笛卡尔空间中，针对装置上的特定x,y坐标来限定有效电压。在测量V有效的点处，两个透明传导层在z方向上(通过装置材料)分离，但共享同一x,y坐标。
“保持电压”是指将装置无限期维持在结束光学状态所需的施加电压。在一些情况下，在没有施加保持电压的情况下，电致变色窗返回它们的自然着色状态。换句话说，期望着色状态的维持需要施加保持电压。
“驱动电压”是指在光学转变的至少一部分期间所提供的施加电压。所述驱动电压可以被视为“驱动”光学转变的至少一部分。所述驱动电压的量值与就在光学转变开始之前的施加电压的量值不同。在某些实施方案中，驱动电压的量值大于保持电压的量值。在图3中描绘示例施加驱动电压和保持电压。
介绍与概述
诸如电致变色装置的可切换光学装置在两个或更多个光学状态(诸如清透状态和着色状态)之间可逆地循环。在这些状态之间进行切换通过将预定义的电流和/或电压施加到所述装置来控制。装置控制器通常包括低电压电源并且可被配置来结合辐射和其他环境传感器而操作，但这些在各种实施方案中不作要求。所述控制器还可被配置来与能量管理系统对接，所述能量管理系统诸如根据诸如一年当中的时间、一天当中的时间、安全条件和所测量环境条件等因素来控制所述电致变色装置的计算机系统。此类能量管理系统可显著降低建筑物的能量消耗。
在本文的各种实施方案中，光学转变通过在光学转变期间生成和利用的反馈受到影响。反馈可基于多种非光学性质，例如电性质。在特定实例中，反馈可以是基于施加到装置的特定条件的EC装置的电流和/或电压响应。反馈可用于确定或控制装置中的着色水平，或防止损坏装置。在许多情况下，在光学转变期间生成/获得的反馈用于调整驱动转变的电参数。公开实施方案提供可使用此类反馈的多种方式。
图1示出采用简单电压控制算法来引起电致变色装置的光学状态转变(例如，着色)的电致变色窗的电流曲线。在图中，离子电流密度(I)作为时间的函数来表示。许多不同类型的电致变色装置将具有所描绘的电流曲线。在一个实例中，诸如氧化钨的阴极电致变色材料结合氧化镍钨对电极使用。在此类装置中，负电流指示装置的着色。所述特定描绘的曲线通过使电压斜升至设定水平并且随后保持所述电压以维持光学状态而产生。
电流峰值101与光学状态变化(即，着色和清透)相关联。具体地说，电流峰值表示使装置着色或清透所需要的电荷的输送。数学上，峰值下方的阴影区域表示使装置着色或清透所需要的总电荷。在初始电流尖峰之后的曲线部分(部分103)表示当装置处于新光学状态中时的泄漏电流。
在图1中，电压曲线105叠加于电流曲线上。电压曲线按以下序列：负斜坡(107)、负保持(109)、正斜坡(111)和正保持(113)。注意，电压在达到其最大量值之后并且在装置保持处于其所限定光学状态中的时间长度期间保持恒定。电压斜坡107将装置驱动到其新的着色状态并且电压保持109维持装置处于着色状态中，直至沿相反方向的电压斜坡111驱动从着色状态到清透状态的转变。在一些切换算法中，施加电流上限。即，不准许电流超过所限定水平以便防止损坏装置。
着色的速度不仅是所施加电压的函数，而且是温度和电压斜升速率的函数。由于电压和温度两者都影响锂扩散，因此所传递的电荷量(并且因此此电流峰值的强度)随电压和温度增加，如图2中所指示。另外，通过限定，电压与温度是相依的，这意味着可在较高温度下使用较低电压来获得与较低温度下的较高电压相同的切换速度。此温度响应可用于基于电压的切换算法中，但需要积极地监测温度以变化所施加电压。使用温度来确定施加哪一电压以便实现快速切换而不损坏装置。
如上所述，本文的各种实施方案利用某一形式的反馈来积极控制光学可切换装置中的转变。在许多情况下，反馈基于非光学特性。电特性特别有用，例如当施加某些电条件时的光学可切换装置的电压和电流响应。以下提供反馈的多种不同用途。
使用电反馈确保安全操作条件来控制转变
在一些实施方案中，使用电反馈来确保光学可切换装置维持在安全操作条件窗中。如果供应到装置的电流或电压太大，则其可引起对装置的损坏。这部分中呈现的反馈方法可被称为损坏防止反馈方法。在一些实施方案中，损坏防止反馈可以是使用的唯一反馈。可替代地，损坏防止反馈方法可与本文描述的其他反馈方法组合。在其他实施方案中，不使用损坏防止反馈，而使用以下描述的不同类型的反馈。
图2示出针对特定电压的一系列Q对T(电荷对温度)曲线。更具体地说，所述图示出当施加固定电压时在固定时间段已流逝之后温度对多少电荷被传递至电致变色装置电极的影响。随着电压增加，所传递的电荷量针对给定温度增加。因此，对于待传递的期望电荷量，电压范围中的任何电压随后可为适当的，如图2中的水平线207所示出。并且很清楚，简单地控制电压将不保证光学状态的改变在预定义时间段内发生。装置温度强烈地影响特定电压下的电流。当然，如果已知装置的温度，则所施加电压可被选择以在期望时间段期间驱动着色改变。然而，在一些情况下，不可能可靠地确定电致变色装置的温度。虽然装置控制器通常知晓需要多少电荷来切换装置，但其可能不知晓温度。
如果针对电致变色装置的温度施加过高电压或电流，则装置可被损坏或降级。另一方面，如果针对温度施加过低电压或电流，则装置将切换得过慢。因此，将期望在光学转变早些时候具有受控电流和/或电压。记住此想法，在一个实施方案中，在不受限于特定电压的情况下控制电荷(以电流的方式)。
本文中所描述的一些控制程序可通过在光学转变期间将以下限制施加于装置来实现：(1)在装置电极之间传递所定义电荷量以引起完全光学转变；(2)在所限定时间帧内传递此电荷；(3)电流不超过最大电流；和(4)电压不超过最大电压。
根据本文中所描述的各种实施方案，使用单个算法来切换电致变色装置，而不管温度如何。在一个实例中，控制算法涉及：(i)在离子电流显著大于泄漏电流的初始切换时段期间控制电流而非电压；(ii)在此初始时段期间，采用电流-时间相关性，使得装置在低温度下足够快速地切换而在较高温度下不损坏所述部分。
因此，在从一个光学状态到另一光学状态的转变期间，控制器和相关联控制算法以确保切换速度充分快速并且电流不超过将损坏装置的值的方式控制至装置的电流。此外，在各种实施方案中，所述控制器和控制算法以两个阶段实现切换：第一阶段，其在切换完成之前控制电流直至到达所定义点；和第二阶段，其在所述第一阶段之后控制施加至装置的电压。
本文中所描述的各种实施方案可通常由以下三型态式方法(regimemethodology)表征。
1.控制电流以将其维持于经限界电流范围内。这可仅在光学状态的改变的发起期间短时间段内进行。意图保护装置免受由于高电流条件所致的损坏，同时确保施加充分电流以准许光学状态的快速改变。通常，此阶段期间的电压停留于装置的最大安全电压内。在采用住宅或建筑玻璃的一些实施方案中，此初始受控电流阶段将持续约3分钟至4分钟。在此阶段期间，电流曲线可相对平坦，变化不大于(例如)约10％。
2.在初始受控电流阶段完成之后，存在至受控电压阶段的转变，其中电压保持处于基本上固定值，直至光学转变完成，即，直至传递充分电荷以完成光学转变。在一些情况下，从阶段1至阶段2(受控电流至受控电压)的转变通过自切换操作的发起到达所限定时间来触发。然而，在替代实施方案中，转变通过达到预定义电压、预定义所传递电荷量或某一其他准则来实现。在受控电压阶段期间，电压可保持处于变化不大于约0.2V的水平。
3.在完成第二阶段之后，通常在光学转变完成时，使电压下降以便最小化(解释)泄漏电流同时维持新的光学状态。即，施加小电压(有时被称为“保持电压”)以补偿离子导体层上的泄漏电流。在一些实施方案中，EC装置的泄漏电流可相当低，例如数量级为<1μA/cm2，因此保持电压也小。保持电压仅需要补偿将否则由于跨IC层的伴随离子转移不使装置着色的泄漏电流。至此第三阶段的转变可通过(例如)从切换操作的发起到达所限定时间来触发。在其他实例中，所述转变通过传递预定义电荷量来触发。
图3A和图3B示出根据某些实施方案的从特定控制方法产生的电流和电压曲线。图3C提供控制序列的初始部分(受控电流部分)的相关联流程图。出于讨论的目的，假定这些图中所示出的负电流(如在图1中)驱动清透至着色转变。当然，所述实例可同等地适用于相反地操作的装置，即，采用阳极电致变色电极的装置。
在特定实例中，遵循以下程序：
1.在时间0(t0)处-使电压以意图对应于电流水平“I目标”301的速率斜升。参见图3C的方框351。还参见图3A中的电压斜坡303。I目标可针对讨论中的装置先验地设定-独立于温度。如所提及，可在不知晓或推断装置的温度的情况下有益地实现这部分所描述的控制方法。在替代实施方案中，检测温度并且在设定电流水平时考虑温度。在一些情况中，可从窗的电流-电压响应来推断温度。
在一些实例中，斜坡率介于约10μV/s与100V/s之间。在更多特定实例中，斜坡率介于约1mV/s与500mV/s之间。
2.紧接t0之后，通常在几毫秒内，控制器确定由操作1中施加电压产生的电流水平。所得电流水平可用作控制光学转变的反馈。具体地，可将所得电流水平与由下端处的I慢和上端处的I安全限制的可接受电流的范围进行比较。I安全高于其装置可受到损坏或降级的电流水平。I慢低于其装置将以不可接受的慢速率切换的电流水平。作为实例，电致变色窗中的I目标可介于约30与70μA/cm2之间。此外，I慢的典型实例的范围介于约1与30μA/cm2之间并且I安全的实例的范围介于约70与250μA/cm2之间。
电压斜坡被设定并且在必要时被调整以控制电流并且通常在控制序列的初始阶段中产生相对一致的电流水平。这由如图3A和图3B中所示出的平坦电流曲线301图解说明，平坦电流曲线301包括于水平I安全307与I慢309之间。
3.取决于步骤2中的比较的结果，控制方法采用以下操作(a)至(c)中的一者。注意，控制器不仅紧接在t0之后检查电流水平，而且其在t0之后频繁地检查电流水平并且做出调整，如此处所描述并且如图3C中所示出。
(a)其中所测量电流介于I慢与I安全之间→继续施加将电流维持在I慢与I安全之间的电压。参见由图3C的方框353、355、359、369和351限定的循环。
(b)其中所测量电流低于I慢(通常由于装置温度是低的)→继续使所施加电压斜升以便使电流高于I慢但低于I安全。参见图3C的方框353和351的循环。如果电流水平过低，则增加电压的增加速率(即，增加电压斜坡的陡度)可为适当的。
如所指示，控制器通常积极地监测电流和电压以确保所施加电流保持高于I慢。此反馈帮助确保装置保持在安全操作窗内。在一个实例中，控制器每几毫秒检查一次电流和/或电压。其可以相同时间标度调整电压。控制器还可确保所施加电压的新增加水平保持低于V安全。V安全是最大所施加电压量值，超过其，装置可受到损坏或降级。
(c)其中所测量电流高于I安全(通常由于装置正在高温度下操作)→降低电压(或电压的增加速率)以便使电流低于I安全但高于I慢。参见图3C的方框355和357。如所提及，控制器可积极地监测电流和电压。因此，控制器可快速地调整所施加电压以确保电流在转变的整个受控电流阶段期间保持低于I安全。因此，电流不应超过I安全。
应明了，可在必要时调整或甚至暂时停止电压斜坡303以将电流维持于I慢与I安全之间。例如，当在受控电流型态中时，可将电压斜坡停止、在方向上反转、在速率上减慢或在速率上增加。
在其他实施方案中，在需要时控制器增加和/或降低电流而非电压。因此，以上讨论不应被视为限于使电压斜升或以其他方式控制电压以将电流维持于期望范围中的选项。不管通过硬件控制电压还是电流(恒电位或恒电流控制)，所述算法获得期望结果。
4.将电流维持于目标范围中(介于I慢与I安全之间)，直至满足指定准则。在一个实例中，准则是传递电流达所限定时间长度t1，在此时间处装置达到所限定电压V1。在达成此条件后，控制器旋即从受控电流转变至受控电压。参见图3C的方框359和361。注意，V1是温度的函数，但如所提及，根据各种实施方案不需要监测或甚至检测温度。
在某些实施方案中，t1是约1分钟至30分钟，并且在某些特定实例中，t1是约2分钟至5分钟。此外，在某些情况下，V1的量值是约1伏至7伏，并且更具体地说是约2.5伏至4伏。
如所提及，控制器在受控电流阶段中继续，直至满足指定条件，诸如过去所限定时间段。在此实例中，使用定时器来触发转变。在其他实例中，所述指定条件是达到所限定电压(例如，最大安全电压)或传递所限定电荷量。
操作1-4对应于以上一般算法中的型态1—受控电流。此阶段期间的目标是防止电流超过安全水平同时确保合理快速的切换速度。可能在此型态期间，控制器可为电致变色装置供应超过最大安全电压的电压。在某些实施方案中，通过采用其中所述最大安全值比跨越操作温度范围的V1大得多的控制算法来消除此问题。在一些实例中，I目标和t1被选择使得V1在较低温度下充分低于最大电压，同时不在较高温度下由于过度电流而使窗降级。在一些实施方案中，控制器包括将在达到最大安全电压之前对窗进行报警的安全特征。在典型实例中，电致变色窗的最大安全电压的值介于约5伏与9伏之间。
5.维持电压处于所限定水平V2，直至满足另一指定条件，诸如到达时间t2。参见图3A中的电压段313。通常，时间t2或其他指定条件经选择以便传递足以引起光学状态的期望改变的期望电荷量。在一个实例中，指定条件是预先指定量的电荷的传递。在此阶段期间，电流可逐渐减小，如图3A和图3B中的电流曲线段315示出的。在特定实施方案中，V2＝V1，如图3A所示。
此操作5对应于上文型态2—受控电压。此阶段期间的目标是维持电压处于V1达充分长度以确保期望着色速度。
在某些实施方案中，t2是约2分钟至30分钟，并且在某些特定实例中，t2是约3分钟至10分钟。此外，在一些情况下，V2是约1伏至7伏，并且更具体地说是约2.5伏至4伏。
6.在达到步骤5的条件之后(即，在已传递充分电荷或定时器指示已到达t2之后)，使电压从V2下降至水平V3。这在保持着色状态时期间减少泄漏电流。在特定实施方案中，转变时间t2是基于部件的中心(其为着色最慢者)所需要的时间而预定和选择，以达到某一百分比透射率。在一些实施方案中，t2介于约4分钟与6分钟之间。此操作6对应于上文型态3。
表1呈现上文所描述的算法的特定实例。
表1
参数定义：
I0–I慢与I安全之间的目标电流值
V0–对应于电流I0的电压
T0–电流＝I0的时间。
I1–时间t1处的电流。I1＝I0
V1–时间t1处的电压。电压在t0与t1之间从V0斜升至V1并且是温度的函数。
t1–电流维持在I慢与I安全之间的时间(例如，约3分钟-4分钟)
I2–时间t2处的电流。当电压维持在V1处时，电流从I1衰减至I2。
V2–时间t2处的电压。V1＝V2。
t2–维持电压V1的时间。可介于从t1开始的约4分钟至6分钟。在t2之后，电压从V2降至V3
V3–t2与t3之间的保持电压。
I3–对应于电压V3的电流。
t3–接收到状态改变请求的时间。
使用电反馈确定转变的结束点来控制转变
在此方面描述的实施方案涉及使用电反馈确定转变的结束点。换句话说，使用反馈来确定光学转变何时完成或接近完成。这些反馈方法可单独使用或结合本文描述的其他反馈方法使用。
某些公开实施方案使用电探测和监测来确定光学可切换装置的第一光学状态与第二光学状态之间的光学转变何时进行到可终止施加驱动电压的足够程度。例如，电探测允许驱动电压的施加持续比预先可能的设想更少的时间，因为特定装置是基于对其实际光学转变进程的实时电探测来驱动的。此外，实时监测可帮助确保光学转变进展到期望的状态。在各种实施方案中，通过将施加电压降低到保持电压来实现终止驱动电压。此方法利用光学转变的通常被认为是不合需要的方面–薄的光学可切换装置倾向于在光学状态之间不均匀地转变。具体地说，许多光学可切换装置最初在接近母线的位置处转变，并且后来才在远离母线的区域处(例如，在装置中心附近)转变。令人惊讶的是，此不均匀性可被用来探测光学转变。通过允许以本文所述的方式探测转变，光学可切换装置避免对装置控制算法的自定义表征和相关预编程的需要，其指定施加驱动电压的时间长度以及消除考虑到许多装置上的温度变化、装置结构可变性等等的“一个尺寸适合所有”固定时间段驱动参数。在更详细地描述探测和监测技术之前，将提供关于电致变色装置中的光学转变的一些上下文。
通过将限定的电压施加到装置上的两条分开的母线来实现驱动典型的电致变色装置中的转变。在这种装置中，将母线垂直于矩形窗的较小尺寸定位是便利的(参见图4A)。这是因为用来在薄膜装置的面上输送施加电压的透明传导层具有相关的薄层电阻，并且所述母线布置允许最短跨距，在所述最短跨距上电流必须行进以覆盖装置的整个区域，因此减少导体层在其各自区域上完全充电所花费的时间，并且因此减少使装置转变的时间。
虽然跨母线供应施加电压V施加，但是由于透明传导层的薄层电阻和装置的电流汲取，基本上所述装置的全部区域具有较低的局部有效电压(V有效)。所述装置中心(两条母线中间的位置)通常具有V有效的最低值。这可以导致所述装置中心的不能接受的小光学切换范围和/或不能接受的缓慢切换时间。这些问题在装置的较接近母线的边缘处可能不存在。这将在下文中参考图4B和图4C来更详细解释。
图4A示出包括具有平面配置的母线的电致变色薄片400的自顶至下视图。电致变色薄片400包括设置在第一传导层410上的第一母线405以及设置在第二传导层420上的第二母线415。电致变色堆叠(未示出)夹在第一传导层410与第二传导层420之间。如图所示，第一母线405可基本上在第一传导层410的一侧上延伸。第二母线415可基本上在第二传导层420的一侧上延伸，这侧与电致变色薄片400上设置第一母线405的侧相对。一些装置可具有额外的母线，例如，在全部四条边缘上，但这使制造复杂化。对包括平面配置的母线的母线配置的另一个讨论在2012年4月20日提交的美国专利申请号13/452,032中可见，所述申请以引用的方式整体并入本文。
图4B是示出第一透明传导层410中的局部电压和第二透明传导层420中的电压的曲线的图，例如其驱动电致变色薄片400从清透状态转变到着色状态。曲线425示出第一透明传导层410中的电压VTCL的局部值。如图所示，由于穿过第一传导层410的薄层电阻和电流，电压从第一传导层410的左手侧(例如，第一母线405设置在第一传导层410上的位置和电压被施加的位置)向右手侧下降。曲线430也示出第二传导层420中的局部电压VTCL。如图所示，由于第二传导层420的薄层电阻，电压从第二传导层420的右手侧(例如，第二母线415设置在第二传导层420上的位置和电压被施加的位置)向左手侧增大(在量值上减小)。施加电压V施加的值在这个实例中是电势曲线430的右端与电势曲线425的左端之间的电压差。在母线之间的任何位置处的有效电压V有效的值是曲线430和425在x轴上的对应于受关注位置的位置处的值的差。
图4C是示出在电致变色装置上在电致变色薄片400的第一传导层410与第二传导层420之间的V有效的曲线的图。如所解释，有效电压是第一传导层410与第二传导层420之间的局部电压差。电致变色装置经受较高有效电压的区要比经受较低有效电压的区更快地在光学状态之间转变。如图所示，有效电压在电致变色薄片400的中心处最低，并且在电致变色薄片400的边缘处最高。在装置上的电压降是归因于在电流穿过装置时的欧姆损耗。在大的电致变色窗上的电压降可通过在所述窗的可视区内配置另外的母线来减小，从而实际上将一个大的光学窗分成可串联或并联驱动的多个较小的电致变色窗。然而，由于可视区与可视区中的母线之间的对比，这种方法在美学上可能不吸引人。即，使单片电致变色装置不具有可视区中的任何分散注意力的母线对于眼睛是更合意的。
如上所述，当窗大小增加时，针对在TC层的薄面上流动的电流的电子阻力也增加。可以在最接近母线的点(在以下描述中被称为装置的边缘)与最远离所述母线的点(在以下描述中被称为装置中心)之间测量这个阻力。当电流穿过TCL时，在TCL面上的电压降低并且这减小装置中心处的有效电压。此影响由以下事实恶化：通常当窗区域增加时，针对所述窗的泄漏电流密度保持恒定而总泄漏电流由于增加的区域而增加。因此，在这两种影响的情况下，电致变色窗的中心处的有效电压大幅降低，并且对于例如大于约30英寸宽的电致变色窗，可观察到较差性能。这个问题可通过使用较高V施加，使得装置中心达到适合的有效电压来解决。
通常，固态电致变色装置的安全操作范围介于约0.5V与4V之间，或更通常介于约0.8V与约3V之间，例如介于0.9V与1.8V之间。这些是V有效的局部值。在一个实施方案中，电致变色装置控制器或控制算法提供在V有效总是低于3V情况下的驱动曲线，在另一个实施方案中，控制器控制V有效使得其总是低于2.5V，在另一个实施方案中，控制器控制V有效使得其总是低于1.8V。所列举的电压值是指时间平均电压(其中平均时间是大约小光学响应所需的时间，例如几秒至几分钟)。
电致变色窗的增加的复杂性在于通过所述窗汲取的电流在光学转变的持续时间内并不是固定的。替代地，在转变的初始部分期间，通过装置的电流基本上大于(高达大100倍)在光学转变完成或将近完成时的结束状态中的。装置中心中的较差着色问题在这个初始转变时段期间进一步恶化，因为所述中心处的值V有效显著地低于在转变时段结束时将会是的值。
在电致变色装置具有平面母线的情况下，可以表明，在具有平面母线的装置上的V有效通常如给出：
ΔV(0)＝V施加–RJL2/2
ΔV(L)＝V施加–RJL2/2 方程式1
ΔV(L/2)＝V施加–3RJL2/4
其中：
V施加是施加到母线以驱动电致变色窗的电压差；
ΔV(0)是连接到第一透明传导层(在下文的实例中，TEC型TCO)的母线处的V有效；
ΔV(L)是连接到第二透明传导层(在下文的实例中，ITO型TCO)的母线处的V有效；
ΔV(L/2)是装置中心、两条平面母线中间处的V有效；
R＝透明传导层薄层电阻；
J＝瞬时平均电流密度；以及
L＝电致变色装置的母线之间的距离。
透明传导层被假定为具有基本上类似的(如果不相同)薄层电阻以用于计算。然而，本领域一般技术人员将理解，即使透明传导层具有不同的薄层电阻，欧姆电压降和局部有效电压的可适用物理学仍可应用。
如所述，某些实施方案涉及用于驱动具有平面母线的装置中的光学转变的控制器和控制算法。在此类装置中，具有相反极性的基本上线性母线被设置在矩形或其他多边形电致变色装置的相对侧处，例如如图4a所示。在一些实施方案中，可以采用具有非平面母线的装置。此类装置可以采用例如设置在所述装置的顶点处的成角度的母线。在此类装置中，母线有效间隔距离L是基于装置和母线的几何形状来确定的。对母线几何形状和间隔距离的讨论在标题为“Angled Bus Bar(成角度的母线)”并于2012年4月20日提交的美国专利申请号13/452,032中可见，所述申请以引用的方式整体并入本文。
如当R、J或L增加时，在装置上的V有效减小，进而减慢或减缓在转变期间和甚至是最终光学状态中的装置着色。参考方程式1，在窗上的V有效至少比V施加小RJL2/2。已发现，当电阻式电压降增加时(由于窗大小、电流汲取等的增加)，一些损耗可通过增加V施加而取消，但仅对保持装置边缘处的V有效低于阈值的值进行此举，其中可靠性降级将会发生。
总之，已经认识到，两个透明传导层都经历欧姆压降，并且对于两个透明传导层来说，那个压降随着距相关联母线的距离而增加，并且因此VTCL随着距母线的距离而减小。因此，V有效在远离两条母线的位置减小。
图5示出根据某些实施方案的电压控制曲线。在所描绘的实施方案中，采用电压控制曲线以便驱动从清透状态转变到着色状态(或中间状态)。为了在反方向上，从着色状态到清透状态(或从着色较深到着色较浅状态)驱动电致变色装置，使用类似但倒置的曲线。在一些实施方案中，用于从着色到清透的电压控制曲线是图5中所描绘的曲线的镜像。
图5中所描绘的电压值表示施加电压(V施加)值。由虚线示出施加电压曲线。为了对比，由实线示出装置中的电流密度。在所描绘的曲线中，V施加包括四个分量：斜坡至驱动分量503，所述分量503发起转变；V驱动分量513，所述分量513继续驱动转变；斜坡至保持分量515以及V保持分量517。斜坡分量被实现为V施加变化，并且V驱动和V保持分量提供恒定或基本上恒定的V施加量值。
斜坡至驱动分量由斜坡率(渐增量值)和V驱动的量值表征。当施加电压的量值达到V驱动时，斜坡至驱动分量完成。V驱动分量由V驱动的值以及V驱动的持续时间表征。V驱动的量值可被选择来在电致变色装置的整个面上以安全而有效的范围维持V有效，如上所述。
斜坡至保持分量由电压斜坡率(渐减量值)和V保持的值(或任选地V驱动与V保持之间的差值)表征。V施加根据斜坡率降低，直至达到V保持的值。V保持分量由V保持的量值和V保持的持续时间表征。实际上，V保持的持续时间通常由装置保持在着色状态(或相反地保持在清透状态)的时间长度来支配。不同于斜坡至驱动分量、V驱动分量和斜坡至保持分量，V保持分量具有任意长度，所述长度与装置的光学转变的物理学无关。
每种类型的电致变色装置将具有其自身用于驱动光学转变的电压曲线的特性分量。例如，相对大的装置和/或具有更多电阻式传导层的装置将需要更大的V驱动值并且可能需要斜坡至驱动分量的更高斜坡率。2012年4月17日提交并以引用方式并入本文的美国专利申请号13/449,251公开了用于在较宽范围条件下驱动光学转变的控制器和相关算法。如其中解释的，可独立控制施加的电压曲线的分量中的每一个(本文中的斜坡至驱动、V驱动、斜坡至保持以及V保持)以便解决实时条件，诸如当前温度、当前透射率水平等。在一些实施方案中，施加的电压曲线的每个分量的值针对特定电致变色装置(具有其自己的母线间隔、电阻率等)设置而不基于当前条件变化。换句话说，在此类实施方案中，电压曲线不考虑反馈，诸如温度、电流密度等。
如所指示，图5的电压转变曲线中所示出的全部电压值对应于上述V施加值。所述电压值不对应于上述V有效值。换句话说，图5中所描绘的电压值代表电致变色装置上的相反极性的母线之间的电压差。
在某些实施方案中，电压曲线的斜坡至驱动分量被选择来安全而快速地诱导离子电流在电致变色与对电极之间流动。如图5中所示，所述装置中的电流跟随斜坡至驱动电压分量的曲线，直至曲线的斜坡至驱动部分结束并且V驱动部分开始。参见图5中的电流分量501。可根据经验或基于其他反馈来确定电流和电压的安全水平。上文提供安全电流和电压水平的实例。
在某些实施方案中，基于上述考虑来选择V驱动的值。具体地说，它被选择使得在电致变色装置的整个表面上的V有效的值保持在使大的电致变色装置有效和安全转变的范围内。可基于各种考虑来选择V驱动的持续时间。这些考虑之一确保将驱动电势保持足以引起装置的基本着色的时段。为达此目的，可以根据经验，通过监测作为V驱动保持原状的时间长度的函数的装置的光学密度来确定V驱动的持续时间。在一些实施方案中，V驱动的持续时间被设置成指定的时间段。在另一个实施方案中，V驱动的持续时间被设置成对应于正通过的离子和/或电子电荷的期望量。如所示，电流在V驱动期间斜降。参见电流区段507。
另一个考虑是装置中的电流密度随着离子电流衰减而减小，这是由于可用的锂离子在光学转变期间完成它们从阳极上色电极到阴极上色电极(或对电极)的路程。当转变完成时，仅在装置上流动的电流是通过离子传导层的泄漏电流。因此，在装置的面上的电势的欧姆压降减小并且V有效的局部值增大。如果施加电压未减小，则这些增大的V有效值可损坏或劣化装置。因此，确定V驱动的持续时间的另一个考虑是减小与泄漏电流相关的V有效水平的目标。通过将施加电压从V驱动降低到V保持，不仅装置的面上的V有效减小，泄漏电流也减小。如图5中所示，装置电流在斜坡至保持分量期间以区段505转变。所述电流在V保持期间稳定到稳定的泄漏电流509。”
挑战由于以下而发生：难以预测在转变到保持电压之前应该施加多久所施加的驱动电压。具有不同大小的装置，并且更具体来说具有间隔特定距离的母线的装置，需要不同的时间长度以用于施加驱动电压。此外，采用来制造光学可切换装置诸如电致变色装置的过程可以从一个批次精细地变化到另一个批次或从一个过程修改到另一个过程。精细的过程变化转变成针对驱动电压必须施加到在操作中使用的装置的时间长度的可能不同的要求。另外，因为例如参考图2讨论的原因，环境条件，并且尤其是温度，可影响施加电压应被施加来驱动转变的时间长度。
为了考虑到所有这些变量，当前技术可限定许多不同的控制算法，其具有用于针对许多不同窗大小或装置特征中的每一者施加所限定的驱动电压的不同时间段。这样做的基本原理在于确保驱动电压无论装置大小和类型都被施加足够的时段，从而确保光学转变是完成的。当前，制造了许多不同大小的电致变色窗。虽然可能预先确定每个和每种不同类型窗的适当驱动电压时间，但这可以是乏味、昂贵和耗时的过程。此处所述的改进方法在于即时确定驱动电压应该被施加的时间长度。
此外，使两个限定的光学状态之间的转变发生在限定的持续时间内可能是合乎需要的，无论光学可切换装置的大小、制造装置所根据的过程以及装置在转变时进行操作的环境条件如何。这个目标可通过监测转变过程并且根据需要调整驱动电压以便确保转变在所限定的时间内完成来实现。调整驱动电压的量值是实现这个目标的一种方式。以下在关于使用电反馈确定转变的结束点来控制转变的部分中进一步讨论此类方法。
某些公开的实施方案应用探测技术来评估装置在转变时光学转变的进程。如图5中所示，通常存在光学转变的不同的斜坡至驱动和驱动电压维持阶段。可在这些阶段中的任一者期间应用探测技术。在许多实施方案中，在算法的驱动电压维持部分期间应用探测技术。
在某些实施方案中，探测技术涉及脉冲产生经施加来驱动转变的电流或电压并且随后监测电流或电压响应来检测母线附近的过驱动条件。过驱动条件在局部有效电压大于引起局部光学转变所需的电压时发生。例如，如果光学转变到清透状态在V有效达到2V时被视为完成的，并且母线附近的V有效局部值是2.2V，则所述母线附近的位置可以表征为处于过驱动条件。
探测技术的一个实例涉及通过将所施加的驱动电压降低到保持电压水平(或通过适当的偏移修改的保持电压)来脉冲产生所述所施加的驱动电压并且监测电流响应来确定电流响应的方向。在这个实例中，当电流响应达到所限定的阈值时，装置控制系统确定现在是从驱动电压转变到保持电压的时间。
图6A是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的下降导致净电流流动，其表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。这是由V施加的从V驱动至V保持的电压降611示出的。电压降611在V施加可能以其他方式被限制为保持在图5中所示的驱动阶段中的时段期间执行。当施加电压初始停止增大(变成较大负值)并且稳定在V驱动时，在母线之间流动的电流开始降低(变成较小负值)，如电流区段507所示的。然而，当施加电压现在611处降低时，电流开始更容易地减小，如电流区段615所示。根据一些实施方案，在电压降611之后经过的所限定时间段之后测量电流水平。如果电流低于某一阈值，则光学转变被视为完成，并且施加电压可以保持在V保持(或如果所述施加电压处于低于V驱动的某个其他水平，则移动到V保持)。在图6A的特定实例中，如所示超过电流阈值。因此，在结束光学状态的持续时间内V施加保持在V保持。V保持可以被选择用于其提供的结束光学状态。这种结束光学状态可以是经历转变的光学装置的最大、最小或中间光学状态。
在测量时电流未达到阈值的情况下，使V施加返回到V驱动可能是适当的。图6B示出这种情况。图6B是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的初始下降(参见611)导致净电流流动，其指示光学转变还没有进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。注意，具有由电压降611产生的轨迹的电流区段615在619处探测时未达到阈值。因此，施加电压在再次下降至V保持之前的另一时间段内返回到V驱动(而电流在617处恢复)(621)，在再次下降至V保持的所述点处所得的电流(623)表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。如所解释的，结束光学状态可以是经历转变的光学装置的最大、最小或中间光学状态。
如所解释的，保持电压是在特定光学密度或其他光学条件处将使光学装置维持平衡状态的电压。通过生成抵消结束光学状态中的泄漏电流的电流来产生稳态结果。驱动电压被施加来加速转变到施加保持电压将导致时不变的期望光学状态的点。
本文所述的探测技术可以根据与由装置边缘处的母线驱动的光学转变相关的物理机构来理解。基本上，所述技术依赖在装置的面上光学可切换装置中所经历的有效电压的差值，并且尤其是V有效从装置中心到装置边缘的变化。透明传导层上的局部电势变化导致V有效在装置的面上的不同值。光学可切换装置在母线附近所经历的V有效值远大于装置中心的V有效值。因此，在接近母线的区域中积聚的局部电荷显著地大于在装置中心积聚的电荷。
在光学转变期间的某一点处，装置在母线附近的边缘处的V有效值足以超过光学转变期望的结束光学状态，然而在装置中心，V有效值不足以达到那个结束状态。所述结束状态可以是与光学转变中的结束点相关联的光学密度值。当处于光学转变的这个中间阶段中时，如果驱动电压降低到保持电压，则电致变色装置接近母线的部分将实际尝试转变回其开始的状态。然而，因为装置中心的装置状态还未达到光学转变的结束状态，所以当施加保持电压时，装置的中心部分将在光学转变期望的方向上继续转变。
当处于转变的这个中间阶段的装置经历施加电压从驱动电压至保持电压(或某个其他适当较低的量值电压)的变化时，装置位于母线附近的部分-在所述部分装置实际上过驱动-生成在与驱动转变所需的方向相反的方向上流动的电流。相反，还未完全转变到最终状态的装置中心的区域继续推动电流在驱动转变所需的方向上流动。
在光学转变的过程内，并且在装置正经历所施加的驱动电压时，存在逐渐增大的驱动力，以便致使电流在装置经受施加电压的突然下降时在相反方向上流动。通过监测电流响应于远离驱动电压的扰动的流动，可确定从第一状态至第二状态的转变足够久的点，沿所述点从驱动电压至保持电压的转变是适当的。“适当的”意指从装置边缘到装置中心的光学转变是足够完整的。根据产品说明书和其应用，可以许多方式限定这种转变。在一个实施方案中，假定从第一状态到第二状态的转变是完整转变的至少约80％或完整转变的至少约95％。完整表明光学密度从第一状态到第二状态的变化。期望的完整性水平可对应于如图6A和图6B的实例中所描绘的阈值电流水平。
探测协议存在许多可能变化。此类变化可以包括根据从转变初始到第一脉冲的时间长度、脉冲的持续时间、脉冲大小以及脉冲频率所限定的某些脉冲协议。
在一个实施方案中，在施加发起在第一光学状态与第二光学状态之间的转变的驱动电压或斜坡至驱动电压时立即开始脉冲序列。换句话说，转变的发起与脉冲产生的施加之间将不会存在滞后时间。在一些实现中，探测持续时间足够短(例如，约1秒或更少)使得在整个转变内在V驱动与V保持之间来回探测对切换时间没有明显不利的影响。然而，在一些实施方案中，没有必要立刻开始探测。在一些情况下，在完成预期或标称切换时段的约50％，或完成这个时段的约75％之后发起切换。通常，母线之间的距离是已知的或可使用适当配置的控制器来读取。在距离已知的情况下，可以基于近似的已知切换时间来实现用于发起探测的保守下限。作为实例，控制器可被配置来在完成预期切换持续时间的约50％-75％之后发起探测。
在一些实施方案中，探测在从发起光学转变约30秒之后开始。相对较早的探测可尤其有助于接收到中断命令的情况。中断命令是当装置已经处于从第一光学透射状态变化到第二光学透射状态的过程时指令装置切换到第三光学透射状态的命令。在这种情况下，较早探测可帮助确定转变方向(即，中断命令是否要求窗变得比接收到命令时更亮或更暗)。以下在关于使用电反馈转变至修改的结束状态来控制转变的部分中进一步讨论在接收中断命令之后使用电反馈的方法。
在一些实施方案中，探测在发起光学转变之后约120分钟(或约30分钟、约60分钟或约90分钟)开始。相对较晚的探测在使用较大窗的情况和在转变从平衡状态发生的情况下可能是更有用的。对于建筑玻璃来说，探测可在发起光学转变之后约30秒至30分钟开始，在一些情况下介于约1分钟-5分钟之间，例如介于约1分钟-3分钟之间，或介于约10分钟-30分钟之间，或介于约20分钟-30分钟之间。在一些实施方案中，探测在通过中断命令发起光学转变之后约1分钟-5分钟(例如，约1分钟-3分钟、在特定实例中约2分钟)开始，而当电致变色装置处于平衡状态时，探测在根据给定的初始命令发起光学转变之后约10分钟-30分钟(例如，约20分钟-30分钟)开始。
在图6A和图6B的实例中，脉冲的量值介于驱动电压值与保持电压值之间。这样做可能是为了方便。其他脉冲量值是可能的。例如，脉冲可具有落在保持电压的约+/-500mV或保持电压的约+/-200mV内的量值。对于上下文来说，窗诸如建筑窗上的电致变色装置可具有约0V至+/-20V(例如，约+/-2V至+/-10V)的驱动电压和约0V至+/-4V(例如，约+/-1V至+/-2V)的保持电压。在一些实施方案中，保持电压介于+/-1V与+/-1.5V之间。
在各种实施方案中，由于转变进行到显著的程度，控制器确定在光学转变期间探测电流的极性何时与偏压的极性相反。换句话说，控制器检测/确定流至母线的电流何时在与如果仍进行光学转变所预期的方向相反的方向上流动。
通过将施加电压量值从V驱动降低到V保持来探测提供了便利并且广泛适用的用于监测转变以确定探测电流何时第一次反转极性的机制。通过将电压降低到不同于V保持的量值来探测可以涉及窗性能的特性。可以看出，当电流在从V驱动至V保持的探测后第一次与转变相反时，甚至很大的窗(例如，约60”)基本上完成其光学转变。
在某些情况下，探测通过将施加电压量值从V驱动降低到V探测来发生，其中V探测是不同于保持电压的探测电压。例如，V探测可以是通过偏移修改的V保持。当电流在从V驱动至V保持的探测之后第一次与转变相反时，尽管许多窗能够基本上完成其光学转变，但某些窗可以得益于对与保持电压稍微偏移的电压进行脉冲产生。一般来说，随着窗大小增加，并且随着窗温度降低，偏移变得日渐有益。在某些情况下，偏移介于约0V-1V之间，并且V探测的量值介于高于V保持的量值约0V-1V之间。例如，偏移可介于约0V-0.4V之间。在这些或其他实施方案中，偏移可以是至少约0.025V，或至少约0.05V或至少约0.1V。偏移可导致具有比其否则将具有的持续时间长的持续时间的转变。较长的持续时间有助于确保光学转变能够完全完成。在下文目标开路电压的上下文中还讨论用于选择与保持电压的适当偏移的技术。
在一些实施方案中，控制器通知用户或窗网络主控制器光学转变已经进展了多少(例如，通过百分比)。这可以是窗中心当前处于什么透射水平的指示。可将关于转变的反馈提供到移动装置或其他计算设备中的用户接口。参见例如2013年4月12日提交的PCT专利申请号US2013/036456，所述申请以引用方式整体并入本文。
探测脉冲产生的频率可以介于约10秒与500秒之间。如在本上下文中所使用的，“频率”意指两个或更多个脉冲的序列中的相邻脉冲的中点之间的间隔时间。通常，脉冲产生的频率介于约10秒与120秒之间。在某些实施方案中，脉冲产生的频率介于约20秒与30秒之间。在某些实施方案中，探测频率受电致变色装置的大小或所述装置中母线之间的间隔影响。在某些实施方案中，根据光学转变的预期持续时间来选择探测频率。例如，频率可以被设置成转变时间的预期持续时间的约1/5至约1/50(约1/10至约1/30)。注意，转变时间可以对应于V施加＝V驱动的预期持续时间。仍需注意，转变的预期持续时间可以是电致变色装置的大小(或母线的间隔)的函数。在一个实例中，用于14”窗的持续时间是～2.5分钟，而用于60”窗的持续时间是～40分钟。在一个实例中，探测频率是：针对14”窗是每6.5秒，并且针对60”窗是每2分钟。
在各种实现中，每个脉冲的持续时间介于约1x10-5秒与20秒之间。在一些实施方案中，脉冲的持续时间介于约0.1秒与20秒之间，例如介于约0.5秒与5秒之间。
如所示，在某些实施方案中，本文公开的某些探测技术的优点在于仅很少的信息需要利用负责控制窗转变的控制器来预设置。通常，此类信息仅包括与每个结束光学状态相关的保持电压(和电压偏移，如果适用)。另外，控制器可指定保持电压与驱动电压之间的电压差，或者V驱动本身的值。因此，对于任何所选择的结束光学状态来说，控制器将会了解V保持、V偏移以及V驱动的量值。使用此处所述的探测算法可确定驱动电压的持续时间。换句话说，由于实时积极探测转变的程度，控制器确定如何适当地施加驱动电压。
图7A呈现根据某些公开的实施方案用于监测并控制光学转变的过程的流程图701。如所描绘，所述过程开始于由参考数字703表示的操作，其中控制器或其他控制逻辑接收指令以便引导光学转变。如所解释的，光学转变可以是电致变色装置的着色状态与更清透状态之间的光学转变。用于引导光学转变的指令可基于预编程的调度、对外部条件做出反应的算法、来自用户的手动输入等提供给控制器。不管指令如何发生，控制器通过将驱动电压施加到光学可切换装置的母线来作用于它们。参见由参考数字705表示的操作。
如上文所解释的，在常规实施方案中，将驱动电压施加到母线维持一个限定的时间段，在这之后假定光学转变充分完成以至于施加电压可降低到保持电压。在此类实施方案中，随后在未决的光学状态的持续时间内维持保持电压。相反，根据本文公开的实施方案，通过在转变期间一次或多次探测光学可切换装置的条件来控制从起始光学状态到结束光学状态的转变。这个过程反映在图7A的操作707以及下列等等中。
在操作707中，在允许光学转变进行增加的时间段之后，降低施加电压的量值。这个增加转变的持续时间显著小于完全完成光学转变所需的总持续时间。在降低施加电压的量值时，控制器测量流至母线的电流的响应。参见操作709。相关控制器逻辑随后可确定电流响应是否指示光学转变近乎完成。参见决定711。如上文所解释的，可以各种方式实现对光学转变是否近乎完成的确定。例如，它可由电流达到特定阈值来确定。假定电流响应并未指示光学转变近乎完成，则将过程控制引导到由参考数字713表示的操作。在这个操作中，施加电压返回到驱动电压的量值。过程控制随后循环回到操作707，在所述操作707中允许光学转变在再次降低到母线的施加电压的量值之前进行另一增量。
在过程701中的某一点处，决定操作711确定电流响应指示光学转变实际上近乎完成。在这个点处，过程控制进行到由参考数字715指示的操作，在所述操作中施加电压转变到保持电压或维持在保持电压持续结束光学状态的持续时间。此时，过程完成。
图7B呈现根据某些公开的实施方案用于监测并控制光学转变的过程的流程图701。在这种情况下，所探测到的过程条件是开路电压，如先前段落中所述。流程图741中所描绘的前两个操作对应于流程图701和721中的前两个操作。换句话说，流程图741的操作743和745对应于流程图701的操作703和705。简单来说，在操作743中，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作745处，控制器将驱动电压施加到母线。在允许光学转变增量地进行之后，控制器在操作747处将开路条件施加到电致变色装置。接着，控制器在操作749处测量开路电压响应。
如上文的情况，控制器可以自施加开路条件已经过去所限定时段之后测量电子响应(在这种情况下为开路电压)。在施加开路条件时，电压通常经历与连接到电致变色装置的外部部件中的欧姆损耗相关的初始降低。此类外部部件可以是例如连至装置的导体和连接件。在这个初始降低之后，电压经历第一松弛并且以第一平稳电压稳定。第一松弛与例如电致变色装置内的电极/电解质界面上的内部欧姆损耗相关。第一平稳处的电压对应于电池电压，其具有平衡电压和每个电极的过电压两者。在第一平稳电压之后，电压经历第二松弛直至平衡电压。这个第二松弛慢得多，例如以小时为数量级。在一些情况下，当电压在短时间段内是相对恒定时，希望在第一平稳期间测量开路电压。这种技术可有益于提供尤其可靠的开路电压读数。在其他情况下，在第二松弛期间的某一点处测量开路电压。这种技术可有益于提供足够可靠的开路读数，同时使用不昂贵且快速操作的电力/控制设备。
在一些实施方案中，在施加开路条件之后的设定时间段之后测量开路电压。用于测量开路电压的最佳时间段取决于母线之间的距离。设定时间段可以与如下时间相关：在所述时间处典型或特定装置的电压处于上述第一平稳区域内。在此类实施方案中，设定时间段可以毫秒(例如，在一些实例中为几毫秒)为数量级。在其他情况下，设定时间段可以与如下时间相关：在所述时间处典型或特定装置的电压正经历上述第二松弛。此处，在一些情况下，设定时间段可以约1秒至几秒为数量级。根据可用的电源和控制器，也可使用较短的时间。如上所述，较长的时间(例如，其中在第二松弛期间测量开路电压)可有益于：其在不需要能够在很短时间帧处精确操作的高端设备的情况下仍提供有用的开路电压信息。
在某些实现中，在取决于开路电压的行为的时间帧之后测量/记录开路电压。换句话说，在施加开路条件之后随时间推移可测量开路电压，并且可以基于电压对比时间行为来选择经选择用于分析的电压。如上所述，在施加开路条件之后，电压行进到初始下降，之后是第一松弛、第一平稳以及第二松弛。可以在电压对比时间曲线图上基于曲线的斜度来识别这些时段中的每一个。例如，第一平稳区域将与曲线中dVoc/dt的量值相对低的部分相关。这可以对应于离子电流已经停止(或近乎停止)衰减的条件。因此，在某些实施方案中，反馈/分析中所使用的开路电压是在dVoc/dt的量值降低低于某一阈值的时间处所测量的电压。
返回图7B，在测量开路电压响应之后，可在操作751处将所述响应与目标开路电压比较。目标开路电压可对应于保持电压。在某些情况下，下文进一步讨论，目标开路电压对应于如通过偏移所修改的保持电压。下文进一步讨论用于选择与保持电压的适当偏移的技术。在开路电压响应指示光学转变还未近乎完成的情况下(即，在开路电压还未达到目标开路电压的情况下)，所述方法在操作753处继续，在所述操作753中将施加电压增加到驱动电压持续另外的时间段。在另外的时间段已经过去之后，所述方法可从操作747开始重复，在所述操作747中再次将开路条件施加到装置。在方法741中的某一点处，将在操作751中确定的是，开路电压响应指示光学转变近乎完成(即，其中开路电压响应已达到目标开路电压)。当是这种情况时，所述方法在操作755处继续，在所述操作755中在结束光学状态的持续时间内将施加电压维持在保持电压。
图7B的方法741与图7A的方法701非常相似。主要区别在于，在图7B中，所测量的相关变量是开路电压，而在图7A中，所测量的相关变量是在施加减小的电压时的电流响应。在另一实施方案中，以下关于使用电反馈在期望时间帧内转变来控制光学转变的部分中进一步讨论的，以相同方式修改图9A的方法921。换句话说，可改变方法921，使得探测通过将装置放置在开路条件下并且测量开路电压而不是电流响应来发生。
在另一个实施方案中，用于监测并控制光学转变的过程将在所述转变期间输送到电致变色装置(装置的每单位面积)的电荷总量考虑在内。这个数量可被称为输送的电荷密度或输送的总电荷密度。因此，另外的准则诸如输送的总电荷密度可用来确保装置在所有条件下完全转变。
可将输送的总电荷密度与阈值电荷密度(也称为目标电荷密度)比较，从而确定光学转变是否近乎完成。可以基于在类似操作条件下完全完成或近乎完成光学转变所需的最小电荷密度来选择阈值电荷密度。在各种情况下，可以基于在所限定温度(例如，在约-40℃下、在约-30℃下、在约-20℃下、在约-10℃下、在约0℃下、在约10℃下、在约20℃下、在约25℃下、在约30℃下、在约40℃下、在约60℃下等)下完全完成或几乎完成光学转变所需的电荷密度来选择/估计阈值电荷密度。
最佳阈值电荷密度还可受电致变色装置的泄漏电流影响。具有较高泄漏电流的装置应该具有较高的阈值电荷密度。在一些实施方案中，可根据经验来确定个别窗或窗设计的适当的阈值电荷密度。在其他情况下，可基于窗的特性诸如大小、母线间隔距离、泄漏电流、起始光学状态和结束光学状态等计算/选择适当阈值。示例性阈值电荷密度的范围介于约1x10-5C/cm2与约5C/cm2之间，例如，约1x10-4C/cm2与约0.5C/cm2之间，或者约0.005C/cm2-0.05C/cm2之间，或者约0.01C/cm2-0.04C/cm2之间，或者在许多情况下，约0.01-0.02之间。较小阈值电荷密度可用于部分转变(例如，完全清透到25％着色)并且较大阈值电荷密度可用于完全转变。第一阈值电荷密度可用于漂白/清透转变，并且第二阈值电荷密度可用于上色/着色转变。在某些实施方案中，用于着色转变的阈值电荷密度高于用于清透转变的阈值电荷密度。在特定实例中，用于着色的阈值电荷密度介于约0.013-0.017C/cm2之间，并且用于清透的阈值电荷密度介于约0.016-0.020C/cm2之间。在窗能够在多于两个状态之间转变的情况下，另外的阈值电荷密度可能是适当的。例如，如果装置在四个不同的光学状态之间切换：A、B、C以及D，则不同的阈值电荷密度可用于每个转变(例如，A至B、A至C、A至D、B至A等)。
在一些实施方案中，根据经验来确定阈值电荷密度。例如，实现期望的结束状态之间的特定转变所需的电荷量可以针对不同大小的装置来表征。曲线可适配于每个转变，以便使母线间隔距离与所需的电荷密度相关。此类信息可用来确定给定窗上的特定转变所需的最小阈值电荷密度。在一些情况下，这种经验确定聚集的信息用来计算对应于光学密度的某一变化(增大或减小)水平的电荷密度量。
图7C呈现用于监测并控制电致变色装置中的光学转变的方法761的流程图。所述方法在操作763和765处开始，所述操作763和765对应于图7A的操作703和705。在763处，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作765处，控制器将驱动电压施加到母线。在操作767处，在允许光学转变增量地进行之后，将施加到母线的电压的量值减小到探测电压(所述探测电压在一些情况下是保持电压，并且在其他情况下是通过偏移修改的保持电压)。接着在操作769处，测量对减小的施加电压的电流响应。
至此，图7C的方法761与图7A的方法701相同。然而，两种方法在过程中的这个点分叉，其中方法761以操作770继续，在所述操作770中确定输送的总电荷密度。可以基于在光学转变期间输送到装置的电流、对时间积分来计算输送的总电荷密度。在操作771处，相关的控制器逻辑可以确定电流响应和输送的总电荷密度是否每个指示光学转变近乎完成。如上文所解释的，可以各种方式实现对光学转变是否近乎完成的确定。例如，这可通过电流达到特定阈值和通过输送的电荷密度达到特定阈值来确定。电流响应和输送的总电荷密度两者在所述方法可以在操作775继续之前必须指示转变近乎完成，在所述操作775中施加电压转变到保持电压或维持在保持电压持续结束光学状态的持续时间。假定电流响应和输送的总电荷密度中的至少一个在操作771处指示光学转变尚未近乎完成，则将过程控制引导到由参考数字773表示的操作。在这个操作中，施加电压返回到驱动电压的量值。过程控制随后循环回到操作767，在所述操作767中允许光学转变在再次降低到母线的施加电压的量值之前进行另一增量。
图7D呈现用于监测并控制电致变色装置中的光学转变的替代方法。所述方法在操作783和785处开始，所述操作783和785对应于图7A的操作703和705。在783处，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作785处，控制器将驱动电压施加到母线。在操作787处，在允许光学转变增量地进行之后，将开路条件施加到装置。接着在操作789处，测量装置的开路电压。
至此，图7D的方法781与图7B的方法741相同。然而，两种方法在过程中的这个点分叉，其中方法781以操作790继续，在所述操作790中确定输送的总电荷密度。可以基于在光学转变期间输送到装置的电流、对时间积分来计算输送的总电荷密度。在操作791处，相关的控制器逻辑可以确定开路电压和输送的总电荷密度是否每个指示光学转变近乎完成。开路电压响应和输送的总电荷密度两者在所述方法可以在操作795继续之前必须指示转变近乎完成，在所述操作795中施加电压转变到保持电压或维持在保持电压持续结束光学状态的持续时间。假定开路电压响应和输送的总电荷密度中的至少一个在操作791处指示光学转变尚未近乎完成，则将过程控制引导到由参考数字793表示的操作。在这个操作中，施加电压返回到驱动电压的量值。过程控制随后循环回到操作787，在所述操作787中允许光学转变在再次将开路条件施加到装置之前进行另一增量。图7D的方法781与图7C的方法761非常相似。两个实施方案之间的主要差别在于，在图7C中，施加电压下降和测量电流响应，然而在图7D中，施加开路条件并且测量开路电压。
在某些实现中，所述方法涉及使用至保持电压的静态偏移。这个偏移保持电压可用于探测装置并且引发电流响应，例如如关于图7A和图7C所述。偏移保持电压也可用作目标开路电压，如关于图7B和图7D所述。在某些情况下，尤其对于在母线之间具有大间隔的窗(例如，至少约25”)来说，偏移可有益于确保光学转变在整个窗上进行到完成。
在许多情况下，适当的偏移介于约0V-0.5V之间(例如，约0.1V-0.4V，或介于约0.1V-0.2V之间)。通常，适当的偏移的量值随着窗的大小而增大。约0.2V的偏移对于约14英寸的窗可以是适当的，并且约0.4V的偏移对于约60英寸的窗可以是适当的。这些值仅仅是实例并且不意图进行限制。在一些实施方案中，窗控制器被编程来使用至V保持的静态偏移。静态偏移的所述量值和在一些情况下的方向可以基于装置特性诸如装置的大小和母线之间的距离、用于特定转变的驱动电压、装置的泄漏电流、峰值电流密度、装置的电容等。在各种实施方案中，根据经验确定静态偏移。在一些设计中，当装置被安装时或在所述装置被安装并运转时，根据监测到的电气和/或光学参数或其他反馈来动态地计算静态偏移。
在其他实施方案中，窗控制器可被编程来动态地计算至V保持的偏移。在一个实现中，窗控制器基于以下中的一个或多个来动态地计算至V保持的偏移：装置的当前光学状态(OD)、输送到装置的电流(I)、输送到装置的电流变化速率(dI/dt)、装置的开路电压(Voc)以及装置的开路电压的变化速率(dVoc/dt)。这个实施方案是尤其有用的，因为其不需要用于控制转变的任何另外的传感器。替代地，通过脉冲产生电子条件并且测量装置的电子响应来生成所有反馈。所述反馈以及上文提及的装置特性可用来计算特定转变在那时发生的最佳偏移。在其他实施方案中，窗控制器可以基于某些另外的参数来动态地计算至V保持的偏移。这些另外的参数可以包括由窗上的光电传感器聚集的装置温度、环境温度以及信号。这些另外的参数可以有助于在不同条件下实现均匀的光学转变。然而，这些另外的参数的使用还增加归因于所需的另外的传感器的制造成本。
由于施加在装置上的有效电压V有效的不均匀质量，偏移可有益于各种情况。在图4C中示出例如上述的不均匀V有效。因为此不均匀性，光学转变不以均匀方式发生。具体地说，母线附近的区域经历最大V有效并且快速转变，而远离母线的区域(例如，窗中心)经历最小V有效并且更慢地转变。偏移可帮助确保光学转变在变化最慢的装置中心处进行至完成。
图8A和图8B示出图，其描绘在两个不同的电致变色着色转变期间随时间推移输送的总电荷和随时间推移的施加电压。每种情况下的窗经测量约24x24英寸。输送的总电荷被称为着色电荷计数，并且以库伦(C)测量。输送的总电荷被呈现在每个图的左手侧y轴上，并且施加电压被呈现在每个图的右手侧y轴上。在每个图中，线802对应于输送的总电荷并且线804对应于施加电压。此外，每个图中的线806对应于阈值电荷(阈值电荷密度乘以窗面积)，并且线808对应于目标开路电压。在图7D中所示的方法中使用阈值电荷和目标开路电压来监测/控制光学转变。
图8A和图8B中的电压曲线804每个以斜坡至驱动分量开始，其中电压量值斜升到约-2.5V的驱动电压。在施加驱动电压的初始时段之后，所述电压开始以规则间隔向上形成尖峰。这些电压尖峰在探测电致变色装置时出现。如图7D中所述，探测通过将开路条件施加到装置来发生。开路条件产生开路电压，所述开路电压对应于图中所见的电压尖峰。在每次探测/开路电压之间，存在施加电压是驱动电压的另外时段。换句话说，电致变色装置在驱动转变并且定期探测所述装置，以便测试开路电压并且进而监测转变。对每种情况来说，由线808表示的目标开路电压被选择为约-1.4V。每种情况下的保持电压为约-1.2V。因此，目标开路电压与保持电压偏移约0.2V。
在图8A的转变中，开路电压的量值在约1500秒处超过目标开路电压的量值。因为这个实例中的相关电压是负的，所以此在图中呈现为开路电压尖峰第一次下落低于目标开路电压的点。在图8B的转变中，开路电压的量值比图8A中更快地超过目标开路电压的量值，在约1250秒。
图8A和图8B中的输送的总电荷计数曲线802每个在0处开始并且单调上升。在图8A的转变中，输送的电荷在约1500秒处达到阈值电荷，所述1500秒很接近满足目标开路电压的时间。一旦两个条件均满足，电压在约1500秒处从驱动电压切换到保持电压。在图8B的转变中，输送的总电荷花费约2100秒来达到电荷阈值，所述2100秒比此次转变的电压达到目标电压所花费的时间长约14分钟。在目标电压和阈值电压两者均满足之后，将电压切换到保持电压。输送的总电荷的另外要求导致图8B中的情况，在驱动电压下驱动转变的时间比可能使用的时间更长。这帮助确保在各种环境条件下、在许多窗设计上的完全和均匀转变。
在另一个实施方案中，通过直接定位在透明传导层(TCL)上的电压感测垫来监测光学转变。这允许直接测量在装置中心处、母线之间V有效最小处的V有效。在这种情况下，当在装置中心处所测量的V有效达到目标电压诸如保持电压时，控制器指示光学转变完成。在各种实施方案中，传感器的使用可减少或消除来自使用与保持电压偏移的目标电压的益处。换句话说，可能不需要偏移并且当传感器存在时，目标电压可以等于保持电压。在使用电压传感器的情况下，在每个TCL上应该存在至少一个传感器。电压传感器可以被放置在母线之间的中间距离处，通常偏向装置的一侧(在边缘附近)，使得所述电压传感器不影响(或最低限度地影响)可视区。在一些情况下，电压传感器可通过将其放置成邻近遮挡传感器的视野的间隔器/分离器和/或框架来被挡住视野。
图8C呈现EC窗890的实施方案，其利用传感器来直接测量装置中心处的有效电压。EC窗890包括顶部母线891和底部母线892，所述母线由线893连接到控制器(未示出)。电压传感器896被放置在顶部TCL上，并且电压传感器897被放置在底部TCL上。传感器896和897被放置在母线891与892之间的中间距离处，尽管其偏向装置的一侧。在一些情况下，电压传感器可被定位成使得其驻留在窗框架内。这个放置帮助隐藏传感器并且促进最佳观察条件。电压传感器896和897通过线898来连接到控制器。线893和898可在间隔器/分离器下方通过或穿过其，所述间隔器/分离器放置并密封在窗的窗格(还被称为薄片)之间。图8C中所示的窗890可利用本文所述的用于控制光学转变的任一方法。
在一些实现中，电压感测垫可以是传导胶带垫。在一些实施方案中，所述垫可以小到约1mm2。在这些或其他情况下，所述垫可以是约10mm2或更小。可以在利用此类电压感测垫的实施方案中使用四线系统。
使用电反馈在期望时间帧内转变来控制转变
单独地，在一些实现中，方法或控制器可指定转变的总持续时间。在此类实现中，控制器可被编程来使用修改的探测算法监测转变从起始状态到结束状态的进程。可通过定期读取响应于施加电压量值的降低的电流值来监测进程，诸如利用上文所述的探测技术来进行。也可使用施加电流的降低(例如，测量开路电压)来实现探测技术。电流或电压响应指示光学转变有多接近完成。在一些情况下，将所述响应与针对特定时间(例如，自光学转变发起已经经过的时间)的阈值电流或电压比较。在一些实施方案中，使用序列脉冲或检查来进行对电流或电压响应进程的比较。所述进程的陡度可以指示何时可能到达结束状态。这个阈值电流的线性延伸可以用来预测何时将完成转变，或更确切地说何时将会充分完成转变以至于将驱动电压降低到保持电压是适当的。
就用于确保从第一状态到第二状态的光学转变在所限定的时间帧内发生的算法而言，当脉冲响应的解释表明转变进展得不够快未能满足转变的期望速度时，控制器可被配置或设计来适当地增加驱动电压以便加速转变。在某些实施方案中，当确定了转变未进展得足够快时，转变切换到由施加电流驱动的模式。所述电流足够大以便增加转变速度，但所述电流不是如此大以至于其劣化或损坏电致变色装置。在一些实现中，最大适合的安全电流可被称为I安全。I安全的实例范围可以介于约5与250μA/cm2之间。在电流控制的驱动模式中，允许施加电压在光学转变期间浮动。随后，在这个电流控制的驱动步骤期间，控制器可通过例如降低到保持电压并且以与使用恒定的驱动电压时相同的方式检查转变的完整性来定期探测。
一般来说，探测技术可以确定光学转变是否如所预期进展。如果所述技术确定光学转变进行得太慢，则其可采用加速转变的步骤。例如，可增大驱动电压。类似地，所述技术可以确定光学转变进行得太快并且具有损坏装置的风险。当做出这种确定时，探测技术可以采用减慢转变的步骤。作为实例，控制器可减小驱动电压。
在一些应用中，各组窗被设置成通过基于在探测期间所获得的反馈(通过脉冲或开路测量值)来调整电压和/或驱动电流来匹配转变速率。在通过监测电流响应来控制转变的实施方案中，可以在(用于每组窗的)控制器与控制器之间比较电流响应的量值，以确定如何按比例缩放针对所述组中每个窗的驱动电势或驱动电流。可以相同方式使用开路电压的变化速率。
图9A呈现流程图921，其描绘用于确保光学转变足够快地发生(例如，发生在所限定的时间段内)的示例过程。流程图921中所描绘的前四个操作对应于流程图701中的前四个操作。换句话说，流程图921的操作923、925、927以及929对应于来自图7A的流程图701的操作703、705、707以及709。简单来说，在操作923中，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作925处，控制器将驱动电压施加到母线。在允许光学转变增量地进行之后，控制器减小到母线的施加电压的量值。参见操作927。较低电压的量值通常但不必要是保持电压。如所提及的，较低电压也可以是如通过偏移(所述偏移常常落于约0V-1V之间，例如在许多情况下介于约0V-0.4V之间)修改的保持电压。接着，控制器测量对所施加的电压降的电流响应。参见操作929。
控制器接着确定电流响应是否指示光学转变进行得太慢。参见决定931。如所解释的，可以各种方式分析电流响应，从而确定转变是否以足够的速度进行。例如，可考虑电流响应的量值或可分析对多个电压脉冲的多个电流响应的进程以便做出此确定。
假定操作931表明光学转变进行得足够快速，控制器随后将施加电压增加回到驱动电压。参见操作933。此后，控制器随后确定光学转变是否充分完成以至于进一步的进程检查是不必需的。参见操作935。在某些实施方案中，通过考虑如图7A的上下文中所讨论的电流响应的量值来做出操作935中的确定。假定光学转变还未充分完成，过程控制返回到操作927，在所述操作927中控制器允许光学转变在再次降低施加电压的量值之前进一步增量地进展。
假定执行操作931指示光学转变进行得太慢，过程控制被引导到操作937，在所述操作937中控制器将施加电压的量值增加到大于驱动电压的水平。这过驱动转变并且有希望地加速所述转变直至满足规范的水平。在将施加电压增加到这个水平之后，过程控制被引导到操作927，在所述操作927中光学转变在施加电压的量值降低之前持续另一增量。整个过程随后通过如上所述的操作929、931等继续。在某一点处，以肯定回答决定935并且过程完成。换句话说，不需要进一步的进程检查。光学转变随后完成，如例如图7A的流程图701中所示。
在某些实施方案中，可改变方法921，使得探测通过将装置放置在开路条件下并且测量开路电压而不是测量电流响应来发生。在一些实施方案中，可通过包括如图7C的操作770/771以及图7D的操作790/791呈现的另外电荷计数和比较步骤来修改方法921。
使用电反馈以转变至修改的结束状态来控制转变
本文公开的探测技术的另一种应用涉及将光学转变即时修改到不同结束状态。在一些情况下，在转变开始之后改变结束状态将会是必要的。针对这种修改的原因的实例包括用户的手动操作超控先前指定的结束着色状态和广泛的电力短缺或毁坏。在此类情况下，初始设置的结束状态可以是透射率＝40％，并且修改的结束状态可以是透射率＝5％。
在结束状态修改发生在光学转变期间的情况下，本文公开的探测技术可适应并且直接移动到新的结束状态，而不是首先完成到初始结束状态的转变。
在一些实现中，转变控制器/方法使用如本文公开的电压/电流感测来检测窗的当前状态并且随后立即移动到新驱动电压。可以基于新结束状态和任选地经分配来完成转变的时间来确定新驱动电压。如果必要的话，则显著增加驱动电压以便加速转变或驱动光学状态的更大转变。在无需等待初始限定的转变完成的情况下实现适当的修改。本文公开的探测技术提供检测装置在转变中的何处并且从此处进行调整的方式。
图9B示出用于控制电致变色装置中的光学转变的方法908的流程图。图9B的方法908类似于图7D的方法781，在于两个方法都涉及测量开路电压和电荷计数，所述开路电压和电荷计数用作反馈来控制转变。方法908开始于操作910，在所述操作910中接通控制器。接着，在操作912处，读取开路电压(Voc)并且装置等待初始命令。在操作914处接收初始命令，所述命令指示窗应该切换到不同的光学状态。在接收到命令之后，在操作916处，施加开路条件并且测量开路电压。在方框916处，还可读取输送的电荷量(Q)。这些参数确定转变方向(假设窗是更多着色还是更清透)，并且影响最佳驱动参数。在操作916处，选择适当的驱动参数(例如，驱动电压)。这个操作还可涉及修改目标电荷计数和目标开路电压，尤其是在接收到中断命令的情况下，如下文进一步讨论。
在操作916处读取开路电压之后，电致变色装置被驱动持续一定时间段。在一些情况下，所述驱动持续时间可以基于母线间隔距离。在其他情况下，可以使用固定的驱动持续时间，例如约30秒。这个驱动操作可以涉及将驱动电压或电流施加到装置。操作918还可涉及基于所感测的开路电压和/或电荷计数来修改驱动参数。接着，在操作920处，确定转变的总时间(至此)是否小于阈值时间。图9B中所指示的阈值时间是2小时，尽管视情况可使用其他时间段。如果确定了转变的总时间不小于阈值时间(例如，在转变已进行至少2小时并且仍未完成的情况下)，则控制器可在操作930处指示其处于故障状态。这可指示某一事物导致了转变过程的错误。另外，在确定了转变的总时间小于阈值时间的情况下，所述方法以操作922继续。此处，再次施加开路条件并且测量开路电压。在操作924处，确定所测量的开路电压是否大于或等于目标电压(就量值而言)。如果是如此，则所述方法以操作926继续，在所述操作926中确定电荷计数(Q)是否大于或等于目标电荷计数。如果操作924或926中任一个的答案是否，则所述方法返回到方框918，在所述方框918中驱动电致变色装置转变持续另外的驱动持续时间。在操作924和926中的两者的答案都是是的情况下，所述方法以操作928继续，在所述操作928中施加保持电压以便将电致变色装置维持在期望的着色状态。通常，继续施加保持电压直至接收到新命令或直至经历超时。
当在转变完成之后接收到新命令时，所述方法可以返回到操作916。可使所述方法返回到操作916的另一个事件是接收中断命令，如操作932所指示。可以在所述方法中、在操作914处接收初始命令之后并且在操作928处转变基本上完成之前的任何点处接收中断命令。控制器应该能够在转变内接收多个中断命令。一个示例中断命令涉及用户引导窗从第一着色状态(例如，完全清透)变化到第二着色状态(例如，完全着色)，随后在达到第二着色状态之前中断转变以引导窗变化到第三着色状态(例如，半着色)而不是所述第二着色状态。在接收新命令或中断命令之后，所述方法返回到方框916，如上所指示。此处，施加开路条件并且读取开路电压和电荷计数。基于开路电压和电荷计数读数，以及期望的第三/最终着色状态，控制器能够确定用于达到所述第三着色状态的适当的驱动条件(例如，驱动电压、目标电压、目标电荷计数等)。例如，开路电压/电荷计数可用来指示转变应该发生在哪个方向上。也可在接收新命令或中断命令之后重新设置电荷计数和电荷目标。更新的电荷计数可以与被输送来从接收到新命令/中断命令时的着色状态移动到期望的第三着色状态的电荷相关。因为新命令/中断命令将改变转变的起始和结束点，所以可能需要修改目标开路电压和目标电荷计数。这被指示为操作916的任选部分，并且在接收到新命令或中断命令的情况下尤其相关。
在相关实施方案中，可改变方法908，使得探测通过降低施加电压的量值并测量电流响应而不是操作922和924中的施加开路条件并测量开路电压来发生。在另一相关实施方案中，可改变方法908，使得探测不涉及读取电荷计数(例如，省略操作926)或者使用这种电荷计数作为反馈。在这些实施方案中，探测可涉及在降低施加电压之后测量电流响应或者在施加开路条件之后测量开路电压。
应理解，本文各部分中的任一个中呈现的探测技术不需要限于响应于电压降(脉冲)测量装置电流的量值。存在测量对电压脉冲的电流响应的量值作为光学转变进展了多少的指示符的各种替代方案。在一个实例中，电流瞬态的曲线提供有用信息。在另一个实例中，测量装置的开路电压可以提供必要信息。在此类实施方案中，脉冲仅仅涉及将零电压施加到装置并且随后测量开路装置施加的电压。此外，应该理解的是，基于电流和电压的算法是等效的。在基于电流的算法中，通过降低施加电流并监测装置响应来实现探测。所述响应可以是所测量的电压变化。例如，装置可被保持在开路条件下以便测量母线之间的电压。
使用电反馈将多个窗转变到匹配着色水平/速率来控制转变
在一些应用中，通过基于探测期间获得的反馈调整电压和/或驱动电流来将各组窗设置到匹配转变速率，此类探测技术在上文描述(例如，探测可涉及在施加开路条件之后测量开路电压，或者其可涉及在施加电压脉冲之后测量电流响应，并且在一些情况下其可涉及除了测量电压或电流响应之外测量输送的电荷)。图9C呈现一个这种实施方案的流程图。方法950在操作951处开始，其中一个或多个控制器接收同时在多个窗上经历光学转变的指令。在操作953处，将驱动条件(例如，驱动电流和/或驱动电压)施加到每个窗上的母线。在不同窗之间，驱动条件可初始相等或不等。不等驱动条件可在已知窗具有不同切换特性的情况下例如在窗具有不同大小的情况下特别有用。接着，在操作955处，在允许每个窗上的光学转变增量地进行之后，电子地探测每个窗。探测可通过本文描述的方法中的任一个(例如，脉冲产生电流、脉冲产生电压、计数电荷及其组合)发生。在探测之后，在操作957处，测量并比较来自每个窗的电子响应。电子响应可简单地互相比较。可替代地或另外地，可评估电子响应以便确定响应是否指示每个转变将在目标时间帧内发生。
在通过监测电流响应来控制转变的实施方案中，可以在(用于各组窗中的每一个窗的)控制器与控制器之间比较电流响应的量值，以确定如何按比例缩放针对所述组中每个窗的驱动电势或驱动电流。可以相同方式使用开路电压的变化速率。通过基于反馈响应按比例缩放针对每个窗的驱动电势或驱动电流，可将着色量和/或速率控制为所有窗之间为均匀的。方框959、961、962以及963中描述驱动条件的此按比例缩放。可基于每个窗的反馈响应连续且独立地监测并更新每个窗的驱动条件，如图9C中的各循环示出的。一旦光学转变完成(操作965处评估)，窗就全部转变至其最后结束状态并且方法完成。
可以此方式一起控制任何组的窗。例如，可一起控制两个或更多个相邻窗。在另一实例中，一起控制单个房间中的两个或更多个窗(例如，所有窗)。在另一实例中，一起控制建筑物一层上的两个或更多个窗(例如，所有窗)。在又一实例中，一起控制建筑物的两个或更多个窗(例如，所有窗)。在另一个实例中，多个窗一起设置在幕墙上，并且可一起控制幕墙中的每个窗。图10中示出以下描述的折叠幕墙的实例。
图10呈现折叠幕墙1003的实例。折叠幕墙1003包括通过一系列带状连接器1005连接的四个电致变色窗1000a-d。另一带状连接器1005(或其他连接器)将幕墙1003链接到主控制器1010。带状连接器对折叠幕墙特别有用，因为它们可适应不同面板的移动。在类似实施方案中，使用固定幕墙。在这种情况下可使用任何适当电连接来连接各个窗，因为由于窗是静态的较少关注线受箍缩。某些实施方案涉及例如基于非光学反馈控制确保相邻EC窗的着色水平基本匹配。返回到图10的实施方案，主控制器1010可控制独立地或作为组的窗1000a-d中的每一个。在某些实施方案中，可如所述的控制折叠幕墙1003中的窗以实现窗1000a-d中的每一个的基本类似着色水平。例如，用户可发送致使所有窗以相同水平着色的命令。作为响应，控制器1010(或多个控制器，每个对应于一个窗(未示出))可探测窗以确定其相对或绝对着色值。可将来自每个窗的响应进行比较，并且随后可基于来自探测的反馈响应独立地驱动每个窗以便使窗1000a-d中的每一个上的着色水平匹配。类似地，可在转变期间进行探测以便确保窗1000a-d中的每一个以基本相同速率着色。
与涉及多个窗的转变相关的问题可能在某些上下文中尤其成问题，例如，在窗由于窗大小和/或其他窗特性(例如，锂离子迁移率、TCO电阻率差、具有与原始组中的窗不同的特性的替换窗等)的不同而呈现不同切换速度的情况下。如果较大窗挨着较小窗定位并且使用相同驱动条件转变两个窗，则较小窗将通常比邻近较大窗更快地转变。这对于居住者可能不是合乎审美期望的。这样，可使用电反馈来确保各个窗以相同速率或者以掩盖或以其他方式最小化可辨别光学差异的速率着色。
在一些实施方案中，通过指定适用于多个窗的期望转变时间来实现跨多个窗的均匀着色速率。可随后控制单独窗(例如，通过本地窗控制器和/或网络控制器)，使得它们每个以将在期望转变时间期间实现转变的速率着色。在图9C的上下文中，可通过分析来自每个窗的电响应评估例如方框959和962以便确定每个窗是否将在期望转变时间内转变。在一些实施方案中，期望转变时间(a)编程到一个或多个窗或网络控制器中或者(b)由所述一个或多个窗或网络控制器动态地计算。上文进一步描述用于实现这种控制的方法，具体地在关于使用电反馈在期望时间帧内转变来控制转变的部分中。简而言之，如果反馈响应指示特定窗的转变发生得太慢(使得窗不能在期望时间帧内转变)，则可改变驱动条件以提高转变速率(例如，可增加施加到过慢窗的驱动电压)。类似地，在各种实施方案中，如果反馈响应指示转变发生得太快(使得窗将比期望转变时间转变得快)，则可改变驱动条件以降低那个窗的转变速率(例如，可减少施加到过快切换窗的驱动电压)。最终结果是例如即使对于立面中的多个窗，立面作为整体从最终用户的角度均匀地转变，并且一旦处于期望的着色状态，相邻窗组就呈现均匀着色。
在以此方式控制多个窗的情况下，一个或多个控制器(例如，窗控制器和/或网络控制器)可期望验证转变中涉及的窗能够在期望转变时间内转变。例如，如果较小窗可在5分钟内转变而较大的相邻窗花费15分钟转变，则两个窗的期望转变时间应该是约15分钟或更大。
在一个实例中，期望转变时间编程到单独窗(例如，尾缆、窗控制器或具有本地存储器的其他部件)中。窗中的每一个可具有编程的相同转变时间，使得它们以相同速率转变。窗和/或网络控制器可随后读取期望转变时间信息并且验证窗可在期望转变时间内切换。这种验证可在转变开始之前发生。在其他情况下，验证在转变期间发生。如果组中的任一窗不能够在期望转变时间内转变，则可基于最慢切换的窗(即，限制窗)设计新的目标转变时间。在某些实施方案中，新的目标转变可适用于一起控制的所有窗。窗和/或网络控制器可例如基于如上所述的反馈动态地调整驱动条件，以便确保窗中的每一个以期望速率并且在期望转变时间内转变。
在类似实例中，一组窗可划在一起，使得它们作为组一起转变。窗的分组可预先编程或者其可在进行中指定(例如，紧接在转变之前或者甚至在转变期间)。网络控制器或一起工作的一组窗控制器可随后确定组中的哪个窗将为最慢转变窗。通常，最大的窗是最慢转变的窗。可随后基于最慢(通常最大)窗设置期望转变时间。在此类实施方案中，单独窗可被编程以便指定其大小(例如，在尾缆、窗控制器或具有存储器的其他部件中)。没有必要为每个窗指定特定切换时间。可使用网络控制器(例如，具有微处理器单元)来在窗被分组在一起之后为每个单独窗限定控制算法。网络控制器可基于转变组中的最慢(通常最大)窗所花费的时间选择期望转变时间(为组中的所有窗)。可随后基于如上所述的反馈独立控制窗，使得它们在期望转变时间内转变。
正如指出的，可在进行中指定窗的分区。这个特征是有益的，因为其在一起控制多个窗时帮助提供高度灵活性和响应能力。在图9D的方法970中示出的一个实例中，在操作971中，限定第一组窗并且指导其经历光学转变。转变时间基于第一组窗中最慢改变的窗。接着，在操作973处，将驱动条件施加到每个窗以便致使每个窗在转变时间内转变。方法970可随后如关于图9B的方法950描述的进行。然而，在第一组窗转变期间的某一点，可接收(例如，从用户、控制器等)应转变第二组窗而不是第一组窗的指令。这样，包括操作985以检查任何指令来修改正切换的窗组。如果未接收到此类指令，则第一组窗继续正常转变。然而，如果接收到限定第二组窗转变的指令，则在操作986处方法继续，其中更新驱动条件并将其施加到第二组中的窗。更新的驱动条件基于第二组窗中包括的窗，包括基于第二组中的窗的更新的转变时间(有时被称为第二转变时间)。第二组窗可不同于第一组窗，但两组可包括一些重叠窗(例如，某些窗可包括在第一组窗和第二组窗两者中)。通过遵循方法970中示出的操作，控制器可随后以匹配着色水平或着色速率一起转变第二组中的所有窗，其中驱动条件和转变时间现在基于第二组窗中的窗而不是第一组窗中的窗。
这种情况可发生的一个实例是用户初始决定转变房间中的三分之二的电致变色窗时，随后在转变期间决定转变房间中的所有三个电致变色窗。在指定所有三个窗为第二组窗之后，控制器可使用反馈来基于第二组窗中的最慢转变窗以匹配着色水平和/或着色速率一起控制所有三个窗。一种后果是由于组内的不同窗一起转变，在第一组窗和第二组窗两者中的窗可在不同时间点经历不同驱动条件。例如，后限定组的窗可包括比初始限定组的窗大/慢转变的窗。这样，当窗分组以包括大/慢窗时，所有其他窗的转变速率可更慢。第二组窗的结束光学状态可与第一组窗的结束光学状态(或起始光学状态)相同或不同。
在多个窗在相同时间转变的某些实施方案中，可期望实现(a)在某些条件下每个单独窗尽快转变，以及(b)在其他条件下跨多个窗均匀转变两者。例如，规律调度的转变可期望针对一组窗均匀地发生。在这种上下文中均匀性可以是有益的，因为均匀转变较少分散注意力，这对于可能否则会吸引居住者注意力的调度转变特别有利。换句话说，对于调度转变来说更精细地发生是有益的。相比之下，可能期望对于每个单独窗尽可能快地发生非调度的、用户发起的转变。在这种上下文中，快的不均匀的转变可以是有益的，因为用户在其输入命令时常常喜欢快响应时间。在用户输入转变窗的命令的情况下，不均匀转变的潜在分散注意力性质不是那么成问题，因为用户通过发起命令已经献出对窗的一些注意力。在类似实施方案中，期望切换一组窗的用户可选择以跨所有窗的均匀速率或者以每个窗都不同(例如，最大)的速率这样做。
如以上所指出，不同窗可由于大小以及其他窗特性的差异以不同速率转变。在某些实施方案中，一个或多个控制器被配置来基于这些概念中的两个解释切换速度的差异。例如，一个或多个控制器可首先指定用于基于每个窗的大小转变组中的窗的一组初始指令。随后，一个或多个控制器可基于每个窗的单独转变特性(例如，锂离子迁移率、TCO电阻率、母线和/或电引线处的接触电阻、窗温度等)修改每个窗的单独指令。
用于电致变色装置的控制器
如所指示，可切换光学装置将具有相关联控制器，例如，取决于输入而控制和管理装置的微处理器。它被设计或配置(例如，编程)来实现上文所描述的类型的控制算法。在各种实施方案中，控制器检测装置中的电流和/或电压水平并且适当地施加电流和/或电压。控制器还可检测电流和/或电压水平以确保光学装置停留于安全电压水平和/或安全电流水平内。控制器还可检测装置中的电流、电压和/或输送的电荷水平以便确定转变的适当结束点。在一些情况下，控制器可检测装置中的电流、电压和/或输送的电荷水平以便确保转变在期望时间帧内发生。在一些情况下，控制器可检测电流、电压和/或输送的电荷水平以便将转变控制到修改的结束状态。在这些实例中的每一个中，控制器使用装置或转变的电响应或其他(常常非光学)特性作为反馈来控制进行中的转变。此外，控制器可具有各种另外特征，诸如定时器、电荷检测器(例如，库仑计数器)、振荡器等。
在一些实施方案中，控制器位于装置外部并且通过网络与装置通信。通信可为直接或间接的(例如，通过主控制器与装置之间的中间节点)。可通过有线或无线连接进行通信。外部控制器的各种布置呈现于命名Brown等为发明人、标题为“MultipurposeController for Multistate Windows”并且在于本申请同一天提交的美国专利申请号13/049,756中，所述申请以引用的方式整体并入本文。
在某一实施方案中，所述控制器与光学装置或外壳集成在一起。在特定实施方案中，所述控制器集成于外壳或含有可切换光学装置的绝缘玻璃单元(IGU)的密封件中。集成控制器的各种布置呈现于标题为“Onboard Controller for Multistate Windows”的美国专利申请号8,213,074中，所述申请以引用的方式整体并入本文。
在一个实施方案中，控制器含有如图11中所描绘的各种部件。如所示出，控制器1101包括被配置来将低电压转换至IGU的EC窗格的EC装置的电力需要的电力转换器。此电力通常通过驱动器电路(电力驱动器)馈送至EC装置。在一个实施方案中，控制器1101具有冗余电力驱动器，使得在一者出故障的情形下，存在备用者并且不需要更换或修理控制器。
控制器1101还包括用于从远程控制器(在图11中描绘为“主控制器”)接收命令和将命令发送至远程控制器的通信电路(在图11中标记为“通信”)。所述通信电路还用以从微控制器接收输入和将输入发送至微控制器。在一个实施方案中，也使用电源线来(例如)通过协议(诸如以太网)发送和接收通信。微控制器包括用于至少部分地基于从一个或多个传感器接收的输入而控制至少一个EC窗格的逻辑。在此实例中，传感器1-3(例如)在控制器1101外部，例如，位于窗框架中或邻近窗框架。在一个实施方案中，所述控制器具有至少一个或多个内部传感器。例如，控制器1101还可具有或替代地具有“机载”传感器4和5。在一个实施方案中，控制器(例如)通过使用从通过EC装置发送一个或多个电脉冲而获得的电流-电压(I/V)数据并且分析反馈来使用可切换光学装置作为传感器。
在一个实施方案中，所述控制器包括芯片、卡或板，其包括用于执行一个或多个控制功能的逻辑。控制器1101的电力和通信功能可组合于单个芯片中，例如，可编程逻辑设备(PLD)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)等。这些集成电路可将逻辑、控制和电力功能组合于单个可编程芯片中。在一个实施方案中，其中电致变色窗(或IGU)具有两个电致变色窗格，逻辑被配置来独立地控制所述两个电致变色窗格中的每一者。在一个实施方案中，以协同方式来控制两个电致变色窗格中的每一者的功能，即，使得每一装置受控制以便补充另一者。例如，通过个别装置中的每一者的状态的组合来控制光透射期望水平、热绝缘效应和/或其他性质。例如，可将一个电致变色装置置于着色状态中，而另一个(例如)通过装置的透明电极用于电阻性加热。在另一实例中，两个电致变色装置的光学状态被控制使得经组合透射率为期望结果。
控制器1101还可具有无线能力，诸如控制和供电功能。例如，可使用诸如Rf和/或IR等无线控制以及诸如Bluetooth、WiFi、Zigbee、EnOcean等无线通信来将指令发送至微控制器并且供微控制器将数据发送出至(例如)其他窗控制器和/或建筑物管理系统(BMS)。无线通信可在窗控制器中用于以下各项中的至少一者：编程和/或操作电致变色窗、从传感器收集来自电致变色窗的数据以及使用电致变色窗作为用于无线通信的中继点。控制器可包括用于无线通信的无线通信接收器和/或传输器。从电致变色窗收集的数据还可包括计数数据，诸如已激活(循环)电致变色装置的次数、随时间电致变色装置的效率等。
此外，控制器1101可具有无线电力能力。即，控制器1101可具有一个或多个无线电力接收器，其从一个或多个无线电力传输器接收传输，并且因此控制器1101可通过无线电力传输供电给电致变色窗。无线电力传输包括(例如但不限于)感应、共振感应、射频电力传送、微波电力传送和激光电力传送。在一个实施方案中，电力通过射频传输至接收器，并且所述接收器利用偏振波(例如，圆偏振波、椭圆偏振波和/或双偏振波)和/或各种频率和向量将所述电力转换成电流。在另一实施方案中，电力通过磁场的电感性耦合以无线方式传送。电致变色窗的示例性无线电力功能描述于在2010年12月17日提出申请、标题为“Wireless Powered Electrochromic Windows”并且命名Robert Rozbicki为发明人的美国专利申请序列号12/971,576中，所述申请以引用的方式整体并入本文。
控制器1101还可包括RFID标签和/或存储器，诸如可任选地为可编程存储器的固态串行存储器(例如，I2C或SPI)。射频识别(RFID)涉及询问器(或读取器)和标签(或标记)。RFID标签使用通过电磁波的通信来在终端机与对象之间交换数据(例如，出于对所述对象的识别和追踪的目的)。可从离开读取器几米并且超出读取器的视线之处读取一些RFID标签。
RFID标签可含有至少两个部分。一个部分用于储存和处理信息、调制和解调射频(Rf)信号以及其他专门功能的集成电路。另一部分用于接收和传输所述信号的天线。
存在三种类型的RFID标签：被动式RFID标签，其不具有电源并且需要外部电磁场来起始信号传输；主动式RFID标签，其含有电池并且一旦已成功识别读取器则可传输信号；和电池辅助被动(BAP)RFID标签，其需要外部源来唤醒，但具有提供较大范围的显著较高正向链路能力。RFID具有诸多应用，例如，其用于企业供应链管理中以改良库存追踪和管理的效率。
在一个实施方案中，RFID标签或其他存储器以以下数据中的至少一者编程：保修信息、安装信息、厂商信息、批次/库存信息、EC装置/IGU特性、EC装置循环信息和顾客信息。EC装置和IGU特性的实例包括(例如)窗电压(VW)、窗电流(IW)、EC涂层温度(TEC)、玻璃可视透射(％Tvis)、％着色命令(来自BMS的外部模拟输入)、数字输入状态和控制器状态。这些中的每一者表示可从控制器提供的上游信息。可提供至控制器的下游数据的实例包括窗驱动配置参数、区成员关系(例如，此控制器为什么区的部分)、％着色值、数字输出状态和数字控制(着色、清透、自动、重新启动等)。窗驱动配置参数的实例包括清透至着色转变斜坡率、清透至着色转变电压、初始着色斜坡率、初始着色电压、初始着色电流限制、着色保持电压、着色保持电流限制、着色至清透转变斜坡率、着色至清透转变电压、初始清透斜坡率、初始清透电压、初始清透电流限制、清透保持电压、清透保持电流限制。
在一个实施方案中，在本文中所描述的控制器中使用可编程存储器。此可编程存储器可替代RFID技术或结合RFID技术使用。可编程存储器具有存储与控制器与其匹配的IGU相关的数据的增加的灵活性的优点。
图12示出IGU 1202的实施方案的横截面轴测图，所述IGU 1202包括两个窗窗格或薄片1216和控制器1250。在各种实施方案中，IGU1202可包括一个、两个或更多个基本上透明的(例如，在零施加电压下)薄片1216以及支撑薄片1216的框架1218。例如，图12中所示的IGU 1202被配置为双窗格窗。薄片1216中的一个或多个本身可以是具有两层、三层或更多层或薄片(例如，类似于汽车挡风玻璃的抗震裂玻璃)的层状结构。在IGU 1202中，薄片1216中的至少一个包括电致变色装置或堆叠1220，所述电致变色装置或堆叠1220被设置在薄片的内表面1222或外表面1224中的至少一个上：例如，外薄片1216的内表面1222。
在多窗格配置中，每相邻组薄片1216可具有设置在其间的内部体积1226。一般来说，薄片1216和IGU 1202中的每一个总体上是矩形并且形成长方体。然而，在其他实施方案中，可能需要其他形状(例如，圆形、椭圆形、三角形、曲线型、凸形、凹形)。在一些实施方案中，薄片1216之间的体积1226被抽空空气。在一些实施方案中，IGU 1202是气密的。另外，体积1226可由一种或多种气体填充(至适当压力)，例如像氩(Ar)、氪(Kr)或氙(Xn)。用气体诸如Ar、Kr或Xn填充体积1226可减小通过IGU 1202的热传导转移，因为这些气体具有低热导率。后两种气体由于其增重也可赋予改进的隔音。
在一些实施方案中，框架1218由一个或多个件构造。例如，框架1218可由一种或多种材料诸如乙烯基、PVC、铝(Al)、钢或玻璃纤维构造。框架1218还可包括或保持一个或多个泡沫或其他材料件，所述材料件与框架1218结合工作以便使薄片1216分开并且气密地密封薄片1216之间的体积1226。例如，在典型的IGU实现中，间隔器位于相邻薄片1216之间并且结合可沉积在其间的粘合剂密封剂来与窗格形成气密密封。这被称为主密封，在所述主密封周围可制造次密封，通常具有另外的粘合剂密封剂。在一些此类实施方案中，框架1218可以是支撑IGU构造的单独结构。
每个薄片1216包括基本上透明或半透明衬底1228。一般来说，衬底1228具有第一(例如，内)表面1222和与第一表面1222相对的第二(例如，外)表面1224。在一些实施方案中，衬底1228可以是玻璃衬底。例如，衬底1228可以是基于常规氧化硅(SOx)的玻璃衬底，诸如例如由大致75％二氧化硅(SiO2)加上Na2O、CaO以及若干轻微的添加剂组成的碱石灰玻璃或浮法玻璃。然而，具有合适的光学、电、热和机械性质的任何材料可用作衬底1228。此类衬底也可包括例如其他玻璃材料、塑胶和热塑性材料(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、SAN(苯乙烯丙烯晴共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚酰胺)或镜面材料。如果衬底由例如玻璃形成，则衬底1228可通过例如回火、加热或化学增强来增强。在其他实现中，衬底1228没有被进一步增强，例如所述衬底未经回火。
在一些实施方案中，衬底1228是针对住宅或商业窗应用来设定大小的玻璃窗格。这种玻璃窗格的大小可取决于住所或商业企业的特定需要而广泛地变化。在一些实施方案中，衬底1228可由建筑玻璃形成。建筑玻璃通常用于商业建筑物中，但也可用于住宅建筑物中，且通常但不必将室内环境与室外环境分开。在某些实施方案中，适合的建筑玻璃衬底可以是至少约20英寸乘约20英寸，并且可以大得多，例如约80英寸乘约120英寸，或更大。建筑玻璃通常是至少约2毫米(mm)厚并且可以是6mm厚或更厚。当然，电致变色装置1220可按比例缩放适用于小于或大于建筑玻璃的衬底1228，包括各自长度、宽度或厚度尺寸中的任一个或全部。在一些实施方案中，衬底1228具有大致1mm至大致10mm范围内的厚度。在一些实施方案中，衬底1228可以很薄且柔性，诸如Gorilla
或WillowTM Glass，每一者可从Corning Inc.(Corning,New York)商购获得，这些玻璃可小于1mm厚，薄至0.3mm厚。
电致变色装置1220设置在例如外窗格1216(邻近外部环境的窗格)的衬底1228的内表面1222上。在一些其他实施方案中，诸如在较冷气候或IGU 1202接收较大量直射日光(例如，垂直于电致变色装置1220的表面)的应用中，将电致变色装置1220设置在例如邻近内部环境的内窗格的内表面(作为体积1226的边界的表面)上可以是有利的。在一些实施方案中，电致变色装置1220包括第一传导层(CL)1230(常常为透明的)、阴极上色层1232(常常被称为电致变色层(EC)1232)、离子传导层(IC)1234、阳极上色层1236(常常被称为对电极层(CE)1236)以及第二传导层(CL)1238(常常为透明的)。此外，层1230、1232、1234、1236和1238也统称为电致变色堆叠1220。
电源1240可操作来将电势(V施加)施加到装置并在电致变色堆叠1220的厚度两端产生V有效，并且驱动电致变色装置1220从例如清透或较浅状态(例如，透明、半透明性或半透明状态)转变到着色或较深状态(例如，着色、透明程度低或半透明程度低的状态)。在一些其他实施方案中，层1230、1232、1234、1236和1238的次序可反转或以其他次序相对于衬底1228重新排序或重新布置。
在一些实施方案中，第一传导层1230和第二传导层1238中的一者或两者由无机和固体材料形成。例如，第一传导层1230以及第二传导层1238可由数种不同材料制成，所述材料包括传导氧化物、薄金属涂层、传导金属氮化物以及复合导体、以及其他适合的材料。在一些实施方案中，传导层1230和1238至少在电致变色层1232展现出电致变色的波长范围内是基本上透明的。透明传导氧化物包括金属氧化物和掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。例如，适合用作第一或第二传导层1230和1238的金属氧化物和掺杂的金属氧化物可包括氧化铟、氧化铟锡(ITO)、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌等。如上文所指示，第一传导层230和第二传导层238有时称为“透明传导氧化物”(TCO)层。
在一些实施方案中，商购衬底，诸如玻璃衬底，在购买时已经包含透明传导层涂层。在一些实施方案中，这种产品可共同用于衬底1238和传导层1230。此类玻璃衬底的实例包括由Pilkington(Toledo,Ohio)以商标TEC GlassTM和由PPG Industries(Pittsburgh,Pennsylvania)以商标SUNGATETM300及SUNGATETM500出售的涂布有传导层的玻璃。确切地说，TEC GlassTM是例如涂布有氟化氧化锡传导层的玻璃。
在一些实施方案中，第一传导层1230或第二传导层1238可每个通过物理气相沉积过程(包括例如溅射)来沉积。在一些实施方案中，第一传导层1230和第二传导层1238可每个具有在约0.01μm至约1μm范围内的厚度。在一些实施方案中，大体上可希望第一传导层1230和第二传导层1238的厚度以及下文所述的其他层中的任一个或全部的厚度相对于给定层是各自均匀的；即，给定层的厚度是均匀的并且所述层的表面是光滑的并且基本上不含有缺点或其他离子阱。
第一传导层1230和第二传导层1238的主功能是在电致变色堆叠1220的表面上将由电源1240(诸如电压或电流源)提供的电势从所述堆叠的外表面区域扩展到所述堆叠的内表面区域。如所提及的，由于第一传导层1230和第二传导层1238的薄层电阻，施加到电致变色装置的电压经历从外部区域至内部区域的某一欧姆电势降。在所描绘的实施方案中，母线1242和1244被设置成母线1242与传导层1230接触并且母线1244与传导层1238接触，从而提供电压或电流源1240与传导层1230和1238之间的电连接。例如，母线1242可与电源1240的第一端子1246(例如，正极)电耦接，同时母线1244可与电源1240的第二端子1248(例如，负极)电耦接。
在一些实施方案中，IGU 1202包括插件部件1250。在一些实施方案中，插件部件1250包括第一电输入端1252(例如，插销、插座或其他电连接器或导体)，所述第一电输入端1252通过例如一个或多个线或其他电连接件、部件或装置来与电源端子1246电耦接。类似地，插件部件1250可包括第二电输入端1254，所述第二电输入端1254通过例如一个或多个线或其他电连接件、部件或装置来与电源端子1248电耦接。在一些实施方案中，第一电输入端1252可与母线1242电耦接，并且由此与第一传导层1230电耦接，同时第二电输入端1254可与母线1244电耦接，并且由此与第二传导层1238电耦接。传导层1230和1238也可利用其他常规手段以及根据下文关于窗控制器所述的其他手段来连接到电源1240。例如，如下文关于图13所述，第一电输入端1252可连接到第一电源线，同时第二电输入端1254可连接到第二电源线。另外，在一些实施方案中，第三电输入端1256可耦接到装置、系统或建筑物地面。此外，在一些实施方案中，第四和第五电输入端/输出端1258和1260分别可用于在例如窗控制器或微控制器与网络控制器之间通信。
在一些实施方案中，电输入端1252和电输入端1254接收、携载或传送互补的功率信号。在一些实施方案中，电输入端1252和其互补电输入端1254可分别直接连接到母线1242和1244，并且在另一侧上连接到提供可变DC电压(例如，符号和量值)的外部电源。外部电源可以是窗控制器(参见图13的元件1314)本身，或从建筑物传送到窗控制器或以其他方式耦接到电输入端1252和1254的电力。在这种实施方案中，通过电输入端/输出端1258和1260传送的电信号可以直接连接到存储器装置，从而允许在窗控制器与存储器装置之间的通信。此外，在这种实施方案中，输入到电输入端1256的电信号可以这种方式从内部(在IGU1202内)连接或耦接到任一电输入端1252或1254或母线1242或1244，从而允许远程测量(感测)那些元件中的一个或多个的电势。这可允许窗控制器补偿在连接线上从窗控制器到电致变色装置1220的电压降。
在一些实施方案中，窗控制器可立即附接(例如，在IGU 1202外部但不可由用户分离)或整合在IGU 1202内。例如，以上通过引用并入的美国专利号8,213,074详细描述“机载”控制器的各种实施方案。在这种实施方案中，电输入端1252可连接到外部DC电源的正输出端。类似地，电输入端1254可连接到DC电源的负输出端。如下文所述，然而，电输入端1252和1254或者可连接到外部低压AC电源(例如，HVAC工业常用的典型的24V AC变压器)的输出端。在这种实施方案中，电输入端/输出端1258和1260可连接到窗控制器与网络控制器之间的通信总线。在这个实施方案中，电输入端/输出端1256可最终与系统的接地端(例如，保护接地或欧洲标准的PE)连接(例如，在电源处)。
尽管施加电压可被提供为DC电压，但在一些实施方案中，实际上由外部电源供应的电压是AC电压信号。在一些其他实施方案中，将供应的电压信号转换成脉宽调制电压信号。然而，实际“看见”或施加到母线1242和1244的电压是有效DC电压。通常，施加在端子1246和1248处的电压振荡在约1Hz至1MHz的范围内，并且在特定实施方案中为约100kHz。在各种实施方案中，振荡具有用于时段的变深(例如，着色)和变浅(例如，清透)部分的不对称驻留时间。例如，在一些实施方案中，从第一较不透明状态转变到第二较透明状态比反转需要更多时间；所述反转即，从第二较透明状态转变到第一较不透明状态。如下文将描述，控制器可被设计或配置来施加满足这些要求的驱动电压。
振荡的施加电压控制允许电致变色装置1220在一个或多个状态操作并且在所述一个或多个状态之间转变，而无需对电致变色装置堆叠1220或转变时间进行任何必要的修改。相反，窗控制器可被配置或设计来提供具有适当波形的振荡驱动电压，这将此类因素如频率、占空比、平均电压、振幅、其他可能适合或适当的因素考虑在内。另外，此控制水平准许转变到两个结束状态之间的完全光学状态范围内的任何状态。例如，经适当配置的控制器可提供可调谐至结束状态(例如，不透明和清透结束状态)之间的任何值的连续透射率(％T)范围。
为使用振荡驱动电压将装置驱动至中间状态，控制器可简单地施加适当中间电压。然而，可存在达到中间光学状态的更有效方式。这部分上是因为可施加高驱动电压以达到结束状态、但传统上不施加高电压以达到中间状态。一种用于增加电致变色装置1220达到期望的中间状态的速率的技术是首先施加适合于完全转变(到结束状态)的高电压脉冲并且随后退回至振荡中间状态的电压(刚刚描述)。换句话说，可采用针对期望最终状态选择的量值和持续时间的初始低频率单个脉冲(相比于用以维持中间状态的频率是低的)来使转变加速。在此初始脉冲之后，可采用较高频率电压振荡以使中间状态持续如期望那么长。
在一些实施方案中，每个IGU 1202包括“可插入”或容易从IGU1202移除(例如，以便于维护、制造或替换)的部件1250。在一些特定实施方案中，每个插件部件1250本身包括窗控制器。即，在一些此类实施方案中，每个电致变色装置1220通过位于插件部件1250内的其本身各自的局部窗控制器来控制。在一些其他实施方案中，窗控制器与框架1218的在次密封区域中的玻璃窗格之间或在体积1226内的另一个部分整合。在一些其他实施方案中，窗控制器可位于IGU 1202外部。在各种实施方案中，每个窗控制器可通过一个或多个有线(例如，以太网)网络或无线(例如，WiFi)网络例如通过有线(例如，以太网)接口1263或无线(WiFi)接口1265来与其控制并驱动的IGU 1202通信，以及通信至其他窗控制器、网络控制器、BMS、或其他服务器、系统、或装置(例如，传感器)。参见图13。具有以太网或Wifi能力的实施方案也非常适用于住宅和其他较小规模的非商业应用。另外，所述通信可以是直接或间接的，例如，通过主控制器(诸如网络控制器1312)与IGU 1202之间的中间节点。
图13描绘窗控制器1314，所述窗控制器1314可被部署作为例如部件1250。在一些实施方案中，窗控制器1314通过通信总线1262与网络控制器通信。例如，可根据控制器局域网络(CAN)车辆总线标准来设计通信总线1262。在此类实施方案中，第一电输入端1252可连接到第一电源线1264，同时第二电输入端1254可连接到第二电源线1266。在一些实施方案中，如上所述，通过电源线1264和1266发送的功率信号是互补的；即，其共同表示差分信号(例如，差分电压信号)。在一些实施方案中，线1268耦接到系统或建筑物地面(例如，接地)。在此类实施方案中，根据CANopen通信协议或其他适合的开放、私有或覆盖通信协议，通过CAN总线1262的通信(例如，在微控制器1274与网络控制器1312之间)可分别沿传送通过电输入端/输出端1258和1260的第一通信线1270和第二通信线1272进行。在一些实施方案中，通过通信线1270和1272发送的通信信号是互补的；即，其共同表示差分信号(例如，差分电压信号)。
在一些实施方案中，部件1250将CAN通信总线1262耦接到窗控制器1314中，并且在特定实施方案中将其耦接到微控制器1274中。在一些此类实施方案中，微控制器1274也被配置来实现CANopen通信协议。微控制器1274也被设计或配置(例如，被编程)来结合脉宽调制放大器或脉宽调制器(PWM)1276、智能逻辑1278以及信号调节器1280来实现一个或多个驱动控制算法。在一些实施方案中，微控制器1274被配置来生成例如为电压信号形式的命令信号V命令，随后将所述命令信号传送到PWM 1276。PWM 1276又基于V命令生成脉宽调制功率信号，包括第一(例如，正)分量VPW1和第二(例如，负)分量VPW2。随后通过例如接口1288将功率信号VPW1和VPW2传送到IGU1202，或更具体地说，传送到母线1242和1244以便引起电致变色装置1220中的期望的光学转变。在一些实施方案中，PWM 1276被配置来修改脉宽调制信号的占空比，使得信号VPW1和VPW2中脉冲的持续时间不相等：例如，PWM 1276脉冲VPW1具有第一60％占空比，并且脉冲VPW2具有第二40％占空比。第一占空比的持续时间和第二占空比的持续时间共同表示每个电力循环的持续时间tPWM。在一些实施方案中，PWM 1276可另外地或替代地修改信号脉冲VPW1和VPW2的量值。
在一些实施方案中，微控制器1274被配置来基于一个或多个因素或信号生成V命令，所述一个或多个因素或信号例如像通过CAN总线1262接收的信号中的任一个以及分别由PWM 1276生成的电压或电流反馈信号VFB和IFB中的任一个。在一些实施方案中，微控制器1274基于反馈信号IFB或VFB分别确定电致变色装置1220中的电流或电压水平，并且根据影响功率信号VPW1和VPW2的相对脉冲持续时间(例如，第一占空比和第二占空比的相对持续时间)或振幅的变化的一个或多个规则或算法来调整V命令，从而产生如上所述的电压曲线。另外地或替代地，微控制器1274也可响应于从智能逻辑1278或信号调节器1280接收的信号来调整V命令。例如，响应于来自一个或多个联网或未联网装置或传感器(例如像外部光电传感器或光电检测器1282、内部光电传感器或光电检测器1284、热或温度传感器1286)的反馈或着色命令信号VTC，可通过信号调节器1280生成调节信号VCON。例如，信号调节器1280和VCON的另外实施方案也在以引用方式并入本文的美国专利号8,705,162中描述。
在某些实施方案中，VTC可以是介于0V与10V之间的模拟电压信号，所述模拟电压信号可由用户(诸如居住者或工作者)使用或调整以便动态地调整IGU 1202的着色(例如，用户可使用建筑物的房间或区中的类似于恒温器的控件来微调或修改房间或区中的IGU1202的着色)，进而将动态用户输入引入在微控制器1274内确定V命令的逻辑中。例如，当以0至2.5V范围设置时，VTC可用来引起至5％T状态的转变，而当以2.51V至5V范围设置时，VTC可用来引起至20％T状态的转变，并且对于诸如5.1V至7.5V和7.51V至10V的其他范围来说是类似的，以及其他范围和电压实例。在一些实施方案中，信号调节器1280通过通信总线或接口1290来接收以上提及的信号或其他信号。在一些实施方案中，PWM 1276还基于从智能逻辑1278接收的信号V智能来生成V命令。在一些实施方案中，智能逻辑1278通过例如像内置集成电路(I2C)多主机串行单端计算机总线的通信总线传输V智能。在一些其他实施方案中，智能逻辑1278通过1-WIRE装置通信总线系统协议(Dallas,Texas的Dallas半导体公司的)与存储器装置1292通信。
在一些实施方案中，微控制器1274包括处理器、芯片、卡或板、或这些的组合，其包括用于执行一个或多个控制功能的逻辑。微控制器1274的电力和通信功能可组合于单个芯片中，例如，可编程逻辑装置(PLD)芯片、或现场可编程门阵列(FPGA)或类似逻辑。这些集成电路可将逻辑、控制和电力功能组合于单个可编程芯片中。在一个实施方案中，在一个窗格1216(例如，在相对表面上)具有两个电致变色装置1220的情况下或在IGU 1202包括每个包括电致变色装置1220的两个或更多个窗格1216的情况下，所述逻辑可被配置来独立于另一个控制两个电致变色装置1220中的每一个。然而，在一个实施方案中，以协同方式来控制所述两个电致变色装置1220中的每一个的功能，例如，使得每一装置受控制以便补充另一装置。例如，可通过单独电致变色装置1220中的每一个的状态的组合来控制光透射的期望水平、热绝缘效应或其他性质。例如，可将一个电致变色装置置于着色状态中，而另一个(例如)通过装置的透明电极用于电阻性加热。在另一实例中，两个电致变色装置的光学状态被控制使得经组合透射率为期望结果。
一般来说，可以硬件和/或软件设计或配置用来控制电致变色装置转变的逻辑。换句话说，用于控制驱动电路的指令可被硬编码或提供为软件。可以说是通过“编程”来提供指令。这种编程应理解为包括任何形式的逻辑，包括数字信号处理器和被实现为硬件的具有特定算法的其他装置中的硬编码逻辑。编程也应理解为包括可以在通用处理器上执行的软件或固件指令。在一些实施方案中，用于控制施加到母线的电压的指令被存储在与控制器相关联的存储器装置上或通过网络来提供。适合的存储器装置的实例包括半导体存储器、磁存储器、光学存储器等。用于控制施加电压的计算机程序代码可以任何常规的计算机可读编程语言(诸如汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran等)写入。编译目标代码或脚本被处理器执行来执行程序中所识别的任务。
如上所述，在一些实施方案中，微控制器1274或窗控制器1314大体上也可具有无线能力，诸如无线控制和供电能力。例如，可使用无线控制信号(诸如射频(RF)信号或红外线(IR)信号)以及无线通信协议(诸如WiFi(上文提及的)、蓝牙、Zigbee、EnOcean等)来将指令发送到微控制器1274以及供微控制器1274使用来将数据发送到例如其他窗控制器、网络控制器1312或直接发送到BMS 1310。在各种实施方案中，无线通信可用于编程或操作电致变色装置1220、通常从电致变色装置1220或IGU 1202收集数据或接收输入、从传感器收集数据或接收输入以及使用窗控制器1314作为其他无线通信的中继点中的至少一个。从IGU1202收集的数据还可包括计数数据，诸如已激活(循环)电致变色装置1220的次数、随时间的推移电致变色装置1220的效率、其他有用数据或性能度量。
窗控制器1314还可具有无线供电能力。例如，窗控制器可具有一个或多个无线电力接收器，所述一个或多个无线电力接收器接收来自一个或多个无线电力传输器的传输；以及一个或多个无线电力传输器，所述一个或多个无线电力传输器传送电力传输，从而允许窗控制器1314以无线方式接收电力并且将电力以无线方式分配到电致变色装置1220。无线电力传输包括例如感应、共振感应、RF电力传送、微波电力传送和激光电力传送。例如，命名Rozbicki为发明人、标题为“WIRELESS POWERED ELECTROCHROMIC WINDOWS”并且在2010年12月17日提交的美国专利申请序列号12/971,576详细描述无线供电能力的各种实施方案，所述申请以引用方式在上面并入。
为了实现期望的光学转变，生成脉宽调制功率信号，使得正分量VPW1在电力循环的第一部分期间被供应到例如母线1244，同时负分量VPW2在电力循环的第二部分期间被供应到例如母线1242。
在一些情况下，取决于脉宽调制信号的频率(或持续时间的反比例)，这可导致母线1244基本上以VPW1的量值的一部分浮动，所述部分由第一占空比的持续时间与电力循环的总持续时间tPWM的比率给出。类似地，这可导致母线1242基本上以VPW2的量值的一部分浮动，所述部分由第二占空比的持续时间与电力循环的总持续时间tPWM的比率给出。以此方式，在一些实施方案中，脉宽调制信号分量VPW1和VPW2的量值之间的差值是端子1246和1248的两端(并且因此是电致变色装置1220两端)上的有效DC电压的两倍。也就是说，在一些实施方案中，施加到母线1244的VPW1的一部分(由第一占空比的相对持续时间确定)与施加到母线1242的VPW2的一部分(由第二占空比的相对持续时间确定)之间的差值是施加到电致变色装置1220的有效DC电压V有效。通过负载-电致变色装置1220-的电流I有效大致等于有效电压V有效除以负载的有效电阻或阻抗。
本领域一般技术人员也将理解，本说明书可适用于包括固定电压(固定DC)、固定极性(时变DC)或反转极性(具有DC偏压的AC、MF、RF功率等)的各种类型的驱动机构。
控制器可被配置来监测来自光学可切换装置的电压和/或电流。在一些实施方案中，控制器被配置来通过测量驱动电路中的已知电阻器两端的电压来计算电流。可以采用测量或计算电流的其他模式。这些模式可以是数字或模拟的。
电致变色装置
对于上下文而言，现在将描述电致变色装置设计的实例。图14以截面示意性地描绘电致变色装置1400。电致变色装置1400包括衬底1402、第一传导层(CL)1404、阴极上色电致变色层(EC)1406、离子传导层(IC)1408、阳极上色对电极层(CE)1410以及第二传导层(CL)1414。层1404、1406、1408、1410和1414统称为电致变色堆叠1420。可操作以将电势施加于电致变色堆叠1420两端的电压源1416实现电致变色装置自例如清透状态至着色状态(所描绘)的转变。各层的次序可相对于衬底反转。
如所描述具有相异层的电致变色装置能以低缺陷率来制造为全固态和/或全无机的装置。此类装置和制造它们的方法在以下案中更详细地描述：2009年12月22日申请并且命名Mark Kozlowski等人为发明人的标题为“Fabrication of Low-DefectivityElectrochromic Devices”的美国专利申请序列号12/645,111，以及2009年12月22日提交并且命名Zhongchun Wang等人为发明人的标题为“Electrochromic Devices”的美国专利号8,432,603，两个案以引用的方式出于所有目的并入本文。然而，应理解，堆叠中的各层中的任何一个或多个可含有一定量的有机材料。对于可能少量存在于一个或多个层中的液体，可能也是如此。也应理解，可通过使用液体成分的过程(如使用溶胶-凝胶或化学气相沉积的某些过程)来沉积或以其他方式形成固态材料。
在本文中描述的实施方案中，电致变色装置在清透状态与着色状态之间可逆地循环。在一些情况下，当装置处于清透状态时，将电势施加至电致变色堆叠1420，使得堆叠中的可用离子主要存在于对电极1410中。当使电致变色堆叠上的电势反转时，将离子跨越离子传导层1408输送至电致变色材料1406并且使所述材料转变为着色状态。
再次参考图14，电压源1416可被配置成与辐射和其他环境传感器结合地操作。如本文中所描述，电压源1416与装置控制器(这个图中未展示)对接。此外，电压源1416可与能量管理系统对接，所述能量管理系统根据如当年时间、当天时间和测得环境条件的各种准则来控制电致变色装置。这种能量管理系统结合大面积电致变色装置(例如，电致变色窗)可极大地降低建筑物的能量消耗。
具有合适的光学、电、热和机械性质的任何材料可用作衬底1402。这类衬底包括例如玻璃、塑料和镜面材料。合适的玻璃包括透明的或着色的碱石灰玻璃，其包括碱石灰浮制玻璃。玻璃可经回火或未经回火。
在许多情况下，衬底为针对住宅窗应用来设定大小的玻璃窗格。这种玻璃窗格的大小可取决于住所的特定需要而广泛地变化。在其他情况下，衬底为建筑玻璃。建筑玻璃通常用于商业建筑物中，但也可用于住宅建筑物中，且通常但不必将室内环境与室外环境分开。在某些实施方案中，建筑玻璃为至少20英寸乘20英寸，且可以大得多，例如，约80英寸乘120英寸那么大。建筑玻璃通常为至少约2mm厚。当然，电致变色装置可依据小于或大于建筑玻璃的衬底而按比例缩放。另外，电致变色装置可提供于具有任何大小和形状的镜面上。
传导层1404在衬底1402之上。在某些实施方案中，传导层1404和1414中的一个或两个为无机和/或固体。传导层1404和1414可由数种不同材料制成，所述材料包括传导氧化物、薄金属涂层、传导金属氮化物和复合导体。通常，传导层1404和1414至少在电致变色层展现出电致变色的波长范围内是透明的。透明传导氧化物包括金属氧化物和掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。这类金属氧化物和掺杂金属氧化物的实例包括氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌等等。由于氧化物常常用于这些层，因此有时将这些层称为“透明传导氧化物”(TCO)层。也可使用实质上透明的薄金属涂层。
传导层的功能是将由电压源1416在电致变色堆叠1420的表面上提供的电势以相对小的欧姆电势降散布至堆叠的内部区域。通过接至传导层的电连接件将电势传送至传导层。在一些实施方案中，母线(一个与传导层1404接触且一个与传导层1414接触)提供电压源1416与传导层1404和1414之间的电连接。传导层1404和1414也可利用其他常规装置连接至电压源1416。
电致变色层1406覆盖在传导层1404上。在一些实施方案中，电致变色层1406为无机和/或固体。阴极上色电致变色层可含有数种不同阴极上色电致变色材料中的任何一种或多种，所述材料包括金属氧化物。这些金属氧化物包括氧化钨(WO3)、氧化钼(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(Mn2O3)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(Ni2O3)、氧化钴(Co2O3)等。在操作期间，阴极上色电致变色层1406传送离子至阳极上色对电极层1410且从所述阳极上色对电极层1410接收离子以引起光学转变。
通常，电致变色材料的着色(或任何光学性质的改变，例如，吸收率、反射率和透射率)是由至材料中的可逆离子插入(例如，嵌入)和电荷平衡电子的对应注入引起。通常，负责光学转变的离子的某一小部分不可逆地束缚于电致变色材料中。不可逆地束缚的离子中的一些或全部用来补偿材料中的“盲电荷”。在大多数电致变色材料中，合适的离子包括锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即，质子)。然而，在一些情况下，其他离子将为合适的。在各种实施方案中，锂离子用来产生电致变色现象。锂离子至氧化钨(WO3-y(0<y≤～0.3))中的嵌入引起氧化钨从透明(清透状态)改变至蓝色(着色状态)。
再次参考图14，在电致变色叠堆1420中，离子传导层1408夹在电致变色层1406与对电极层1410之间。在一些实施方案中，对电极层1410为无机和/或固体。对电极层可包括在电致变色装置处于清透状态时充当离子储器的数种不同材料中的一种或多种。在通过例如施加适当电势而发起的电致变色转变期间，阳极上色对电极层将其持有的离子中的一些或全部传送至阴极上色电致变色层，从而将电致变色层变为着色状态。同时，在NiWO的情况下，阳极上色对电极层随着失去离子而着色。
在一些实施方案中，补充WO3的用于对电极的合适阳极上色材料包括氧化镍(NiO)、氧化镍钨(NiWO)、氧化镍钒、氧化镍铬、氧化镍铝、氧化镍锰、氧化镍镁、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(MnO2)、普鲁士蓝。以下美国专利申请中进一步讨论其他合适阳极上色材料，所述申请中的每一个以引用方式整体并入本文：2014年5月2日提交的命名Pradhan等人为发明人的美国临时专利申请号61/998,111以及2014年5月2日提交的并且命名Gillaspie等人为发明人的美国临时专利申请号61/988,107。
当从由氧化镍钨制作的对电极1410移除电荷(即，将离子从对电极1410输送至电致变色层1406)时，对电极层将从透明状态转变至着色状态。
在所描绘的电致变色装置中，在电致变色层1406与对电极层1410之间，存在离子传导层1408。离子传导层1408充当在电致变色装置在清透状态与着色状态之间转变时输送离子(以电解质方式)所穿过的介质。优选地，离子传导层1408对用于电致变色层和对电极层的相关离子具有高传导性，但具有足够低的电子传导性以致于在正常操作期间发生的电子传送可忽略。具有高离子传导性的薄离子传导层准许快速离子传导且因此准许高性能电致变色装置的快速切换。在某些实施方案中，离子传导层1408为无机和/或固体。在其他实施方案中，省略离子传导层1408。
合适的离子传导层(对于具有相异IC层的电致变色装置)的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌和硼酸盐。氧化硅包括氧化硅铝。这些材料可掺杂有包括锂的不同掺杂剂。掺锂氧化硅包括锂硅铝氧化物。在一些实施方案中，离子传导层包括以硅酸盐为主的结构。在一些实施方案中，氧化硅铝(SiAlO)用于离子传导层1408。
电致变色装置1400可包括一个或多个额外层(未示出)，诸如一个或多个钝化层。用来改进某些光学性质的钝化层可包括于电致变色装置1400中。用于提供湿气或刮擦抵抗的钝化层也可包括于电致变色装置1400中。例如，可利用防反射或保护性氧化物或氮化物层来处理传导层。其他钝化层可用以气密地密封电致变色装置1400。
图15是处于清透状态(或转变至清透状态)的电致变色装置的示意截面。根据特定实施方案，电致变色装置1500包括氧化钨阴极上色电致变色层(EC)1506和氧化镍钨阳极上色对电极层(CE)1510。电致变色装置1500还包括衬底1502、传导层(CL)1504、离子传导层(IC)1508以及传导层(CL)1514。
电源1516被配置来通过至传导层1504和1514的合适连接(例如，母线)将电位和/或电流施加至电致变色堆叠1520。在一些实施方案中，电压源被配置成施加约2V的电势，以便驱动装置从一个光学状态至另一光学状态的转变。如图15中所示电势的极性是这样的：使得离子(在此实施方案中为锂离子)主要位于(如由虚线箭头指示)氧化镍钨阳极上色对电极层1510中。
图16是图15中所示但处于着色状态(或转变至着色状态)的电致变色装置1500的示意截面。在图17中，电压源1516的极性反向，使得电致变色层更负以接受另外的锂离子，并且从而转变至着色状态。如虚线箭头所指示，锂离子跨越离子传导层1508输送至氧化钨电致变色层1506。氧化钨电致变色层1506被示出处于着色状态中。氧化镍钨对电极1510也示出处于着色状态中。如所解释，氧化镍钨随着其放出(脱出)锂离子而逐渐变得更不透明。在这个实例中，存在协同效应，其中两个层1506和1510至着色状态的转变有助于减少透射穿过堆叠和衬底的光的量。
如上文所描述，电致变色装置可包括由对于离子为高度传导并且对于电子为高度抵抗的离子传导(IC)层分离的阴极上色层(常常被称为电致变色(EC)电极层(或更简单地电致变色层))以及阳极上色对电极层(常常被称为对电极(CE)层)。如常规所理解，离子传导层防止电致变色层与对电极层之间的短路。离子传导层允许电致变色和对电极持有电荷，并从而维持其清透状态或着色状态。在具有相异层的电致变色装置中，部件形成堆叠，所述堆叠包括夹在电致变色电极层与对电极层之间的离子传导层。这些三个堆叠部件之间的边界由组成和/或微结构上的突然变化来限定。因此，装置具有三个相异层与两个突变界面。
根据某些实施方案，将对电极与电致变色电极形成为彼此紧邻，有时直接接触，而不单独地沉积离子传导层。在一些实施方案中，具有界面区而非相异IC层的电致变色装置与本文中所描述的控制器一同采用。这类装置和其制造方法描述于美国专利号8,300,298、美国专利号8,582,193、美国专利号8,764,950、美国专利号8,764,951中，所述四个专利中的每一个标题为“Electrochromic Devices”，每个命名Zhongchun Wang等人为发明人，并且每个以引用方式整体并入本文中。
图17是处于着色状态的电致变色装置1700的示意截面，其中所述装置具有不含相异IC层的界面区1708。电压源1716、传导层1714和1704以及衬底1702与关于图14和图15所描述的基本上相同。区1710在传导层1714与1704之间，其包括阳极上色对电极层1710、阴极上色电致变色层1706和其之间的界面区1708而非相异IC层。在此实例中，对电极层1710与界面区1708之间并不存在明显界限，电致变色层1706与界面区1708之间也不存在明显界限。而是，CE层1710与界面区1708之间以及界面区1708与EC层1706之间存在扩散过渡。
虽然已以某种详细程度描述了前述发明以促进理解，但应将所描述实施方案视为说明性而非限制性。对本领域一般技术人员将明显的是，在随附权利要求的范围内可实践某些改变和修改。
Claims (16)
1.一种以基本匹配着色速率转变多个电致变色窗的方法，所述方法包括：
(a)确定所述多个电致变色窗将从起始光学状态转变到结束光学状态的转变时间，其中所述转变时间至少部分地基于所述多个电致变色窗中的最慢转变窗从所述起始光学状态转变到所述结束光学状态的最小时间；
(b)向所述多个电致变色窗中的所述窗的每一个施加一个或多个驱动条件，其中所述一个或多个驱动条件包含足以致使相应窗基本上在确定的所述转变时间内从所述起始光学状态转变到所述结束光学状态的驱动电压或驱动电流，其中施加所述一个或多个驱动条件包括：
(i)探测所述多个电致变色窗以确定每个窗的电响应；
(ii)对所述多个电致变色窗的所述确定的电响应进行分析；
(iii)基于所述分析，通过按比例缩放施加到所述多个电致变色窗中的每一个的所述驱动电压或所述驱动电流来调整所述一个或多个驱动条件，以便从而匹配所述多个电致变色窗内的着色速率。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：
基于所述确定的电响应确定所述多个电致变色窗中的至少一个窗将不在所述转变时间内达到所述结束光学状态，并且增加施加到所述多个电致变色窗中的所述至少一个窗的所述驱动电压或所述驱动电流以便从而致使所述多个电致变色窗中的所述至少一个窗在所述转变时间内达到所述结束光学状态。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括：
确定所述多个电致变色窗中的至少一个窗将基本上在所述转变时间之前达到所述结束光学状态，并且减少施加到所述多个电致变色窗中的所述至少一个窗的所述驱动电压或所述驱动电流以便从而致使所述窗在比否则将在不减少所述驱动电压或所述驱动电流的情况下发生的更接近所述转变时间的时间处达到所述结束光学状态。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个电致变色窗包括第一组电致变色窗和第二组电致变色窗，并且其中所述方法还包括：
(I)基于选自由以下项构成的组中的一个或多个准则限定将转变的所述多个电致变色窗：窗的预定义区、窗的即时限定区、窗性质以及用户偏好,其中所述转变时间是第一转变时间，
(II)在(b)中开始施加所述一个或多个驱动条件之后并且在所述第一组电致变色窗达到所述结束光学状态之前，确定所述第二组电致变色窗将转变到第三光学状态的第二转变时间，其中所述第三光学状态是(A)所述起始光学状态、(B)所述结束光学状态或(C)不同光学状态，其中所述第二转变时间至少部分地基于所述第二组电致变色窗中的最慢转变窗转变到所述第三光学状态的最小时间，以及
(III)向所述第二组电致变色窗中的所述窗的每一个施加一个或多个驱动条件，其中施加到每个窗的所述一个或多个驱动条件足以致使每个窗基本上在所述第二转变时间内转变到所述第三光学状态。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个电致变色窗中的每一个窗包括具有那个窗的指定转变时间的存储器部件，并且其中确定转变时间包括将所述多个电致变色窗中的每一个窗的所述指定转变时间进行比较以便从而确定哪个窗是所述多个电致变色窗中的所述最慢转变窗。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述多个电致变色窗中的每一个窗包括(A)母线以及(B)存储指定所述窗的大小和/或所述窗的母线之间的距离的信息的存储器部件，并且其中确定转变时间包括(I)将每个窗的所述大小进行比较和/或(II)将每个窗的所述母线之间的所述距离进行比较以便从而确定哪个窗是所述多个电致变色窗中的所述最慢转变窗。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述多个电致变色窗中的至少两个窗具有不同大小。
8.如权利要求1所述的方法，使用非光学响应反馈来控制进行中的转变。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述非光学响应反馈包含电压反馈或电流反馈。
10.一种控制多个电致变色窗的光学状态的方法，所述方法包括：
(a)接收将所述多个电致变色窗转变到目标光学状态的命令，所述多个电致变色窗包括具有不同大小的至少两个电致变色窗，其中所述命令与所述多个电致变色窗的所述光学状态中的调度变化有关；以及
(b)向所述多个电致变色窗中的所述窗的每一个施加一个或多个驱动条件，其中所述一个或多个驱动条件包含足以致使相应窗转变到所述目标光学状态的驱动电压或驱动电流，并且其中所述一个或多个驱动条件致使所述多个电致变色窗以均匀着色速率转变到所述目标光学状态，其中施加所述一个或多个驱动条件包括：
(i)探测所述多个电致变色窗以确定每个窗的电响应；
(ii)对所述多个电致变色窗的所述确定的电响应进行分析；
(iii)基于所述分析，按比例缩放施加到所述多个电致变色窗中的每一个的所述驱动电压或所述驱动电流，以便从而匹配所述多个电致变色窗中的每一个的均匀着色速率。
11.如权利要求10所述的方法，其中施加到所述多个电致变色窗中的特定电致变色窗的所述驱动电压或所述驱动电流至少基于所述特定电致变色窗的特性被缩放，所述特性选自由以下特性组成的组：所述窗的大小、所述窗上的母线之间的距离、所述窗上的电致变色装置内的锂离子迁移率的程度、所述窗上的所述电致变色装置中的透明传导氧化物层的电阻率、所述窗上的所述电致变色装置上的所述母线处的接触电阻、所述窗的温度及其任意组合。
12.一种控制多个电致变色窗的光学状态的方法，所述方法包括：
(a)接收将所述多个电致变色窗转变到目标光学状态的命令，所述多个电致变色窗包括具有不同大小的至少两个电致变色窗，其中所述命令与所述多个电致变色窗的所述光学状态中的调度变化有关；以及
(b)向所述多个电致变色窗中的所述窗的每一个施加一个或多个驱动条件，其中所述一个或多个驱动条件包含足以致使相应窗转变到所述目标光学状态的驱动电压或驱动电流，并且其中所述一个或多个驱动条件致使所述多个电致变色窗以不均匀着色速率转变到所述目标光学状态，其中施加所述一个或多个驱动条件包括：
(i)探测所述多个电致变色窗以确定每个窗的电响应；
(ii)对所述多个电致变色窗的所述确定的电响应进行分析；
(iii)基于所述分析，通过按比例缩放施加到所述多个电致变色窗中的每一个的所述驱动电压或所述驱动电流来调整所述一个或多个驱动条件，以便从而实现基本上匹配所述多个电致变色窗中的每一个的着色速率。
13.如权利要求12所述的方法，其中(b)中施加的所述一个或多个驱动条件致使所述多个电致变色窗中每一个窗以最大着色速率转变到所述目标光学状态，每个窗的所述最大着色速率基于所述窗的特性。
14.一种用于控制多个电致变色窗的光学状态的系统，所述系统包括：
所述多个电致变色窗；
电源，其用于向所述多个电致变色窗提供电压和/或电流；以及
处理器，其被设计或配置来通过以下各项以基本匹配着色速率转变所述多个电致变色窗：
(a)确定所述多个电致变色窗将从起始光学状态转变到结束光学状态的转变时间，其中所述转变时间至少部分地基于所述多个电致变色窗中的最慢转变窗从所述起始光学状态转变到所述结束光学状态的最小时间；及
(b)向所述多个电致变色窗中的所述窗的每一个施加一个或多个驱动条件，其中所述一个或多个驱动条件包含足以致使相应窗基本上在确定的所述转变时间内从所述起始光学状态转变到所述结束光学状态的驱动电压或驱动电流，其中施加所述一个或多个驱动条件包括：
(i)探测所述多个电致变色窗以确定每个窗的电响应；
(ii)对所述多个电致变色窗的所述确定的电响应进行分析；
(iii)基于所述分析，通过按比例缩放施加到所述多个电致变色窗中的每一个的所述驱动电压或所述驱动电流来调整搜书一个或多个驱动条件，以便从而匹配所述多个电致变色窗内着色速率。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述处理器进一步被设计或配置来：
(I)至少部分基于所述确定的电响应确定所述多个电致变色窗中的至少一个窗将不在所述转变时间内达到所述结束光学状态，并且(II)增加施加到所述多个电致变色窗中的所述至少一个窗的所述驱动电压或所述驱动电流以便从而致使所述窗在所述转变时间内达到所述结束光学状态。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述多个电致变色窗包括第一多个电致变色窗和第二多个电致变色窗，其中所述处理器进一步被设计或配置来：
(I)限定将转变的所述第一多个电致变色窗并且限定将转变的所述第二多个电致变色窗，其中(a)中确定的所述转变时间是所述第一多个电致变色窗将转变的第一转变时间，并且其中所述转变时间是所述第一转变时间；以及
(II)在施加所述一个或多个驱动条件之后并且在所述第一多个电致变色窗达到所述结束光学状态之前，确定所述第二多个电致变色窗将转变到第三光学状态的第二转变时间，其中所述第三光学状态是所述起始光学状态、所述结束光学状态或不同光学状态，其中所述第二转变时间至少部分地基于所述第二多个电致变色窗中的最慢转变窗转变到所述第三光学状态的最小时间，以及
(III)向所述第二多个电致变色窗中的所述窗的每一个施加一个或多个驱动条件，其中施加到每个窗的所述一个或多个驱动条件足以致使所述多个电致变色窗中的每个窗基本上在所述第二转变时间内转变到所述第三光学状态。
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