CN113219756A - 电致变色装置及窗组件 - Google Patents

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安殊·普拉达
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Abstract

本发明涉及电致变色装置及窗组件。在一个实施例中描述板上电致变色(EC)窗控制器，所述控制器被配置来密切接近于例如IGU内的EC窗。所述控制器可为包括具有一个或多个EC窗格的IGU的窗组件的部分，并且因此不必与EC窗匹配且不必实地安装。本发明所描述的窗控制器具有诸多优点，这是因为其与含有一个或多个EC装置的IGU匹配，并且其与窗的EC窗格的接近性克服了与常规控制器配置相关联的诸多问题。

Description

电致变色装置及窗组件
分案申请的相关信息
本案是分案申请。本分案申请的原申请(母案)为申请日为2012年3月6日、申请号为201280019891.4、发明名称为“电致变色装置及窗组件”的发明专利申请案。针对上述原申请，申请人提出了申请号为201810286586.0、发明名称为“电致变色装置及窗组件”的发明专利申请案(第一次分案申请案)。然而，针对申请号为201810286586.0的第一次分案申请案的第二次审查意见通知书中，指出存在单一性缺陷，据此，申请人提出本分案申请。
相关提交的交叉引用
本申请主张2011年3月16日提交的题为“Onboard Controller for MultistateWindows”的美国专利申请号13/049,750的权利，为了所有目的，所述申请以引用的方式整体并入本文。本申请与以下专利申请相关：2011年3月16日提交的题为“MultipurposeController for Multistate Windows”的美国专利申请号13/049,756；2011年3月16日提交的题为“Controlling Transitions in Optically Switchable Devices”的美国专利申请号13/049,623；以及2011年12月2日提交的题为“Controlling Transitions inOptically Switchable Devices”的美国专利申请号13/309,990，为达所有目的，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本发明总体而言涉及电致变色装置，更具体来说，涉及用于电致变色窗的控制器。
背景技术
电致变色是一种现象，其中材料在被置于不同电子状态下(通常通过经受电压变化)时展现光学性质上的可逆的以电化学为媒介的变化。光学性质通常为色彩、透射率、吸亮度及反射率中的一者或多者。一种熟知的电致变色材料为氧化钨(WO3)。氧化钨为阴极电致变色材料，其中通过电化学还原而发生着色转变(透明转变至蓝色)。
电致变色材料可并入到(例如)用于家庭、商业及其它用途中的窗中。可通过诱导电致变色材料的变化来改变这些窗的色彩、透射率、吸亮度和/或反射率，即，电致变色窗为可以电子方式变暗或变亮的窗。施加至窗的电致变色装置(EC)的小电压将导致其变暗；将电压反转导致其变亮。此能力允许控制穿过窗的光的量，并且提供将电致变色窗用作节能装置的机会。
尽管电致变色发现于20世纪60年代，但EC装置，并且特别是EC窗仍遗憾地遭受各种问题，并且尚未开始实现其充分的商业潜力(尽管在制造和/或使用EC装置的EC技术、装置以及相关方法中取得许多新近进步)。
发明内容
描述了用于EC窗的“本地化”控制器。在一些实施方案中，本地化控制器为“板上”或“就地”控制器，其中窗控制器是窗组件的部分，并且因此不必与窗匹配且不必实地安装。由于窗控制器与含有一个或多个EC装置的IGU匹配，所以其具有诸多优点。本地化控制器消除常规系统中的从EC窗至控制器的导线长度发生变化的棘手问题。在一些实施方案中，在安装之前将就地控制器并入到IGU和/或窗框中。如下文予以更详细论述，尤其在控制器是窗组件的部分的情况下，可通过本地化EC窗控制器实现诸多优点及协同作用。
一个实施方案是一种窗组件，所述窗组件包括：至少一个电致变色(EC)窗格；以及窗控制器，其被配置来控制窗组件的IGU的所述至少一个EC窗格。本文中所描述的窗控制器可控制单一EC窗中的超过一个的EC窗格(包括两个、三个或更多个的EC窗格)。在一个实施方案中，窗控制器未定位于窗组件的IGU的可视区域内。
在一个实施方案中，本文中所描述的窗控制器可包括：电力转换器，其被配置来根据所述至少一个EC窗格的电力要求转换低电压；通信电路，其用于从远程控制器接收命令并将命令发送到远程控制器(例如，经由通信总线和/或无线传输器)以及从微控制器接收输入并将输入发送到微控制器；微控制器，其包括用于至少部分地基于通过从一个或多个传感器接收的输入来控制所述至少一个EC窗格的逻辑；以及驱动电路，其用于对所述至少一个EC装置提供电力。通信电路(即，通信接口)可包括无线能力。窗控制器还可包括冗余驱动电路、一个或多个传感器、射频识别(RFID)标签和/或诸如固态串行存储器(例如，I2C或SPI)的存储器(其可任选地为可编程的存储器)。当EC窗的IGU包括超过一个的EC窗格时，控制器逻辑可被配置来独立地控制两个EC窗格中的每一者。特别有用的EC窗格包括完全固态且无机的EC装置。
另一个实施方案是具有相关联的EC控制器的EC窗格，其中所述相关联的EC控制器安装于所述EC窗格上。所述EC控制器可或可不延伸超过所述EC窗格的外周边。
另一个实施方案是包括如本文中所描述的控制器的IGU。板上控制器可位于IGU的窗格之间。在一个实施方案中，控制器安装于IGU的二级密封件内，并且可或可不延伸越过组成IGU的窗格的外周边。在一个实施方案中，控制器的形状及尺寸被配置来驻留于IGU的窗格之间，并且可在初级密封件的周边周围跨越二级密封件的一个或多个面。关于每个尺寸，本地化控制器可为相对小的(例如，具有6英寸×1英寸×1英寸或更小的尺寸)。在一个实施方案中，关于每个尺寸，控制器具有5英寸×3/4英寸×5/8英寸或更小的尺寸。
另一个实施方案是如本文中所描述的EC窗控制器。
又一个实施方案是EC窗的网络，其包括如本文中所描述的本地化(特别是就地或板上)窗控制器。
另一个实施方案是一种窗单元，其包括：大体透明基板，其具有设置在其上的电致变色装置；以及控制器，其在所述窗单元中与基板集成以用于提供对电致变色装置的光学切换控制。“与基板集成”意思是控制器密切接近于(例如，在1米或更小距离内)承载EC装置的基板或(例如)安装于承载EC装置的基板上。在一个实施方案中，窗单元进一步包括：第二大体透明基板；以及位于第一大体透明基板与第二大体透明基板之间的密封隔件，所述密封隔件与第一大体透明基板和第二大体透明基板一起界定具有隔热性的内部区域。在一个实施方案中，控制器被嵌入在密封隔件中。在一个实施方案中，控制器包括用于引导电致变色装置在三种或更多种的光学状态之间切换的控制逻辑。在一个实施方案中，控制器被配置来防止电致变色装置在反向极性模式下连接到外部电源。在各种实施方案中，控制器被配置来通过递送约2伏与10伏之间的源提供电力。控制器可包括无线通信和/或供电功能。窗单元可进一步包括(例如)容纳于窗框中的传感器，所述传感器与控制器通信。示例性传感器包括热传感器和光学传感器。在一个实施方案中，传感器可检测用于将电力递送到电致变色装置的断开的引线。控制器可包括芯片、卡或板(例如，场可编程门阵列)。
下文将参看相关联的图式来进一步详细描述这些和其它特征与优点。
附图简述
当结合附图考虑时，可更充分地理解以下详细描述，在附图中：
图1A描绘IGU的常规制造，所述IGU包括EC窗格且被并入到窗组件中。
图1B描绘用于EC窗控制器的常规布线方案。
图2A是窗组件的示意图，所述窗组件拥有具有板上控制器的IGU。
图2B为板上窗控制器的示意图。
图3描绘一种布线方案，其包括具有板上窗控制器的EC窗。
图4描绘EC窗控制器的分布式网络，与拥有具有板上控制器的EC窗的分布式网络相比，所述EC窗控制器具有常规端或叶控制器。
图5A为板上窗控制器的示意图。
图5B描绘用于本文中所描述的本地化控制器的用户接口。
图6A和图6B分别描绘EC窗和控制器的自动化与非自动化菊花链配置。
详述
如本文中所描述，“本地化”控制器为与单一EC窗相关联且控制所述单一EC窗的窗控制器。EC窗可包括一个、两个、三个或更多个的单独EC窗格(位于透明基板上的EC装置)。控制器大体被配置来密切接近于EC窗。在某些实施方案中，这意味着当安装控制器时，所述控制器是(例如)在EC窗的1米内、在一个实施方案中是在0.5米内、在又一个实施方案中是在0.25米内。在一些实施方案中，窗控制器为“就地”控制器；即，控制器是窗组件(其包括具有一个或多个EC窗格的IGU)的部分，并且因此不必与EC窗匹配且不必实地安装。控制器可安装于窗单元的窗框中，或可为IGU的部分(例如，安装于IGU的窗格之间)。
应理解，尽管所公开的实施方案集中于电致变色窗，但所述概念可适用于其它类型的可切换型光学装置(诸如液晶装置和悬浮颗粒装置)。
本文中所描述的窗控制器具有诸多优点，这是因为其与含有一个或多个EC装置的IGU匹配。在一个实施方案中，在安装EC窗之前，将控制器并入到IGU和/或窗框中。在一个实施方案中，在离开制造设施之前，将控制器并入到IGU和/或窗框中。在一个实施方案中，将控制器并入到IGU中，基本上位于二级密封件内。在使控制器成为IGU和/或窗组件的部分的情况下，可使用随IGU或窗单元行进的控制器的逻辑和特征来表征IGU。例如，当控制器为IGU组件的部分时，在EC装置的特性随时间推移而变化的情况下，此表征功能可用以(例如)改向至IGU将并入到其中的产品。在另一个实施方案中，如果已经安装于EC窗单元中，则控制器的逻辑和特征可用以校准控制参数以匹配预期的安装，并且(例如)如果已经安装，则可重新校准控制参数以匹配EC窗格的性能特性。
在本申请中，“IGU”包括两个大体透明基板(例如，两个玻璃窗格)，其中至少一个基板包括设置在其上的EC装置，并且所述窗格具有安置于其间的隔件。IGU通常是以气密的方式密封，从而具有与周围环境隔离的内部区域。“窗组件”包括IGU，并且可包括用于将IGU的一个或多个EC装置连接到电压源、开关及其类似者的电引线、以及支撑IGU和相关布线的框架。
对于上下文而言，以下是常规窗控制器技术的论述。图1A描绘EC窗制造和控制方案100。EC窗格105与另一玻璃窗格115匹配，所述EC窗格105具有EC装置(未图示，但(例如)位于表面A上)以及对EC装置提供电力的汇流条110。在IGU 125的制造期间，隔件120夹于基板105与115中间并与之对齐。IGU 125具有由所述基板的接触隔件120的面和隔件的内表面所界定的相关联的内部空间。隔件110通常为密封隔件(即，包括间隔物与位于所述间隔物与每一基板之间的密封件，其中所述间隔物与所述密封件邻接以便以气密的方式密封内部区域，并且因此使内部免受湿气等的影响)。通常，一旦将玻璃窗格密封至隔件，便可在IGU的周边边缘周围应用二级密封以便赋予IGU从周围的进一步密封以及进一步的结构刚性。必须经由导线130而将IGU 125布线至控制器。IGU由框架支撑以产生窗组件135。窗组件135经由导线130而连接到控制器140。控制器140还可经由通信线145而连接到框架中的一个或多个传感器。
如图1A中所描绘，常规EC窗控制器不是窗组件自身的部分，并且因此要求控制器安装于IGU和/或窗组件的外部。另外，常规窗控制器在安装地点被校准至其控制的EC窗，从而给安装人员带来更多负担。因此，存在从制造商运送至安装地点的更多部分，并且这具有相关联的追踪隐患(例如，窗与相关联的控制器的失配)。失配的控制器及窗可引起安装延迟以及对控制器和/或IGU的损坏。所有这些因素促成EC窗的更高成本。另外，由于常规控制器被定位于远程，因此将低电压(例如，小于10v DC)布线的长且相异的长度布线至一个或多个EC窗作为安装EC窗的部分。例如，参看图1B，控制器140各自控制EC窗135。通常，所述控制器被定位成接近于单一位置，并且因此低电压布线130具有变化的长度。即使仅存在控制多个窗的一个控制器，仍为此情况。存在归因于此长布线的相关联的电流下降及损耗。另外，由于控制器被定位于远程，所以安装于窗组件中的任何控制反馈或诊断传感器需要单独的布线延伸至控制器，从而增加了安装的成本及复杂性。另外，IGU上的任何识别号码被框架隐藏且可能不容易存取，这使得检查IGU信息(例如，检查保修或其它厂商信息)是成问题的。
在一个实施方案中，本地化控制器被安装作为其中将安装相关联的窗或IGU的房间壁的部分。即，所述控制器在接近(根据本文中所描述的距离)于将安装有其相关联的窗单元或IGU处而安装于构架和/或壁材料中。这可处于将最终为壁的部分的材料中，其中将安装单独的窗框及IGU(窗单元))，或控制器可安装于将至少部分地充当用于EC窗的框架的构架材料中，其中IGU被安装至构架中以完成IGU及控制器接近匹配。因此，一个实施方案是一种将EC窗及相关联的控制器单元安装至壁中的方法，所述方法包括：(a)将相关联的控制器单元安装至壁中；以及(b)安装包括EC窗的窗框的EC窗单元抑或安装IGU，其中壁构架充当用于EC窗的框架。
在一个实施方案中，本文中所描述的控制器为窗组件的部分。一个实施方案是窗单元，其包括：大体透明基板，其具有设置在其上的电致变色装置；以及控制器，其在窗单元中与基板集成以用于提供对电致变色装置的光学切换。在一个实施方案中，窗单元进一步包括：第二大体透明基板；以及位于第一大体透明基板与第二大体透明基板之间的密封隔件，所述密封隔件与第一大体透明基板及第二大体透明基板一起界定具有隔热性的内部区域。在一个实施方案中，控制器被嵌入在密封隔件中。在一个实施方案中，控制器包括用于引导电致变色装置在三种或更多种的光学状态之间切换的控制逻辑。在一个实施方案中，控制器被配置来防止电致变色装置在反向极性模式下连接到外部电源。在一个实施方案中，控制器被配置来由递送约2伏与10伏之间的源提供电力。可存在被包括于窗组件中的供电线，其用于将电力和通信两者递送到控制器或仅递送电力，其中控制器包括无线通信能力。
在一个实施方案中，窗组件包括：IGU，其具有至少一个EC窗格；以及窗控制器，其被配置来控制窗组件的IGU的至少一个EC窗格。较佳地但并非必要地，窗控制器未定位于IGU的可视区域内。在一个实施方案中，窗控制器定位于IGU的初级密封件外部。控制器可位于窗框中和/或IGU的窗格之间。在一个实施方案中，窗控制器随IGU而被包括进来。即，IGU(其包括具有两个(或更多个)窗格和隔件的“窗单元”)还包括窗控制器。在一个实施方案中，在初级密封件外部，窗控制器至少部分地定位于IGU的单独窗格之间。在一个实施方案中，窗控制器可横越IGU的两个窗格之间的点与超过所述窗格的点之间的距离，(例如)使得延伸超过所述窗格的部分至少部分地驻留于窗组件的框架中。
在一个实施方案中，窗控制器位于中间且不延伸超过IGU的单独窗格。此配置是所要的，这是因为窗控制器可(例如)被布线至IGU的EC窗格的EC装置，并且被包括于IGU的二级密封件中。这将窗控制器并入到二级密封件中；但其可部分地暴露至周围以用于布线目的。在一个实施方案中，控制器可仅需电力插座暴露，并且因此可“插入”至低电压源(例如，24v源)，这是因为控制器另外经由无线技术和/或经由电力线(例如，如经由电力线的以太网)进行通信。从控制器至EC装置的布线(例如，在2v与10v之间)归因于控制器接近于EC装置而得以最小化。
适合于与本文中所描述的控制器一起使用的电致变色窗包括(但不限于)具有一个、两个或更多个的电致变色窗格的EC窗。具有拥有位于其上的EC装置(其均为固态且无机EC装置)的EC窗格的窗归因于其卓越的切换及转变特性以及低缺陷度而特别适合于本文中所描述的控制器。这些窗描述于以下美国专利申请中：在2009年12月22日申请且将MarkKozlowski等指定为发明者的题为“Fabrication of Low-Defectivity ElectrochromicDevices”的号12/645,111；在2009年12月22日申请且将Zhongchun Wang等指定为发明者的题为“Electrochromic Devices”的号12/645,159；各自在2010年4月30日提交的号12/772,055及12/772,075，以及各自在2010年6月11日提交的美国专利申请号12/814,277及12/814,279(后面四个申请中的每一个的题目为“Electrochromic Devices”，并且每一个将Zhongchun Wang等指定为发明者)；在2010年8月5日申请且题为“MultipaneElectrochromic Windows”的号12/851,514，为了所有目的，所述专利申请中的每一者以引用的方式并入本文中。如所提及，本文中所公开的控制器可用于并非为电致变色装置的可切换型光学装置。这些替代性装置包括液晶装置及悬浮颗粒装置。
在某些实施方案中，EC窗的一个或多个EC装置面向IGU的内部区域以使其免受周围环境影响。在一个实施方案中，EC窗包括双态EC装置。在一个实施方案中，EC窗仅具有一个EC窗格，所述窗格可具有双态(光学)EC装置(着色或褪色状态)或具有可变转变的装置。在一个实施方案中，窗包括两个EC窗格，其每一者包括位于其上的双态装置，并且IGU具有两种光学状态，在另一个实施方案中，IGU具有四种光学状态。在一个实施方案中，所述四种光学状态为：i)在约60％与约90％之间的总透射率；ii)在约15％与约30％之间的总透射率；iii)在约5％与约10％之间的总透射率；以及iv)在约0.1％与约5％之间的总透射率。在一个实施方案中，EC窗具有：一个窗格，其拥有具有两种状态的EC装置；以及另一窗格，其拥有具有可变光学状态能力的EC装置。在一个实施方案中，EC窗具有两个EC窗格，其各自具有拥有可变光学状态能力的EC装置。在一个实施方案中，EC窗具有三个或更多个EC窗格。
在某些实施方案中，EC窗为低缺陷度窗。在一个实施方案中，从隔离EC窗的EC装置中的可见短路相关缺陷所产生的可见缺陷、针孔及短路相关针孔的总数小于每平方厘米约0.1个缺陷，在另一个实施方案中小于每平方厘米0.045个缺陷。
图2A描绘一种窗组件200，其包括窗框205。图上指示窗单元的可视区域，其位于框架205的周边内部。如由虚线所指示，IGU 210是位于框架205内部，其包括通过密封隔件215(以灰色画出阴影)而分离的两个玻璃窗格。窗控制器220位于IGU 210的玻璃窗格之间，并且在此实施例中未延伸超过IGU的玻璃窗格的周边。如所描绘，窗控制器无需并入到单一罩壳中，并且无需沿着IGU的单一边缘。例如，在一个实施方案中，控制器沿IGU的两个、三个或四个边缘而驻留，在一些例子中，控制器全部在二级密封区内。在一些实施方案中，窗控制器可延伸超过IGU的周边且进入到窗组件的框架中。
使窗控制器定位于窗组件的框架中(具体来说，定位于IGU的二级密封区中)存在优点，这些优点中的一些优点包括：1)从控制器至IGU窗格的一个或多个EC装置的布线是非常短的，并且对于给定安装而言从窗至窗是一致的；2)可在工厂完配对控制器及IGU的任何定制配对及调谐，而不存在实地错配控制器及窗的机会；3)即使不存在失配，仍存在待运送、追踪及安装的较少部分；4)无需单独容纳及安装控制器，这是因为控制器的部件可并入到IGU的二级密封件中；5)到达窗的布线可为较高电压布线(例如，24V或48V)，并且因此得以排除较低电压线(例如，小于10V DC)中所经历的线损耗；6)此配置允许就地连接以控制反馈及诊断传感器，从而排除对至远程控制器的长布线的需要；以及7)控制器可(例如)使用RFID标签和/或诸如固态串行存储器(例如，I2C或SPI)的存储器(其可任选地为可编程的)来储存关于IGU的永久性信息。所储存的信息可包括(例如)制造日期、批次ID、窗尺寸、保修信息、EC装置循环计数、当前检测窗条件(例如，所施加电压、温度、％Tvis)、窗驱动配置参数、控制器区资格以及类似信息，将在下文进一步描述所述信息。这些益处节省时间、财力及安装停机时间以及提供用于控制和反馈感测的更多设计灵活性。下文描述窗控制器的更多细节。
一个实施方案是一种具有至少一个EC窗格的窗组件(或IGU)，其中所述窗组件(或IGU)包括窗控制器。在一个实施方案中，窗控制器包括：电力转换器，其被配置来根据所述至少一个EC窗格的电力要求(例如，在2V与10V之间)转换低电压(例如，24V)；通信电路，其用于从远程控制器接收命令并将命令发送到远程控制器以及从微控制器接收输入并将输入发送到微控制器；微控制器，其包括用于至少部分地基于通过从一个或多个传感器接收的输入来控制所述至少一个EC窗格的逻辑；以及驱动电路，其用于对所述至少一个EC装置提供电力。
图2B稍微详细地描绘一种实例窗控制器220。控制器220包括电力转换器，所述电力转换器被配置来根据IGU的EC窗格的EC装置的电力要求转换低电压。此电力通常经由驱动电路(电力驱动器)而被馈送至EC装置。在一个实施方案中，控制器220具有冗余电力驱动器，使得在一个电力驱动器出现故障的情况下存在一备用件且无需替换或修复控制器。
控制器220还包括通信电路(图2B中标记为“通信”)，其用于从远程控制器(图2B中描绘为“主控制器”)接收命令并将命令发送到远程控制器。通信电路还用以从微控制器接收输入并将输入发送到微控制器。在一个实施方案中，电力线也用以(例如)经由诸如以太网的协议来发送和接收通信。微控制器包括用于至少部分地基于通过从一个或多个传感器接收的输入来控制所述至少一个EC窗格的逻辑。在此实施例中，传感器1-3(例如)位于控制器220外部，例如，在窗框中或最接近窗框。在一个实施方案中，控制器具有至少一个或多个内部传感器。例如，控制器220还可(或在替代实施例中)具有“板上”传感器4和5。在一个实施方案中，控制器(例如)通过使用经由EC装置来发送一个或多个电脉冲所获得的电流-电压(I/V)数据及分析反馈而将EC装置用作传感器。此类型的感测能力描述于在2011年3月16日申请且将Brown等指定为发明者的题为“Multipurpose Controller for MultistateWindows”的美国专利申请号13/049,756号中，为达所有目的，所述申请以引用的方式并入本文中。
在一个实施方案中，控制器包括芯片、卡或板，所述芯片、卡或板包括适当的逻辑(被编程和/或硬编码)以用于执行一个或多个控制功能。控制器220的电力与通信功能可组合于单一芯片中(例如，可编程逻辑装置(PLD)芯片、场可编程门阵列(FPGA)或类似的装置)。这些集成电路可将逻辑、控制以及电力功能组合于单一可编程的芯片中。在一个实施方案中，在EC窗(或IGU)具有两个EC窗格的情况下，逻辑被配置来独立地控制所述两个EC窗格中的每一者。在一个实施方案中，以协同的方式来控制所述两个EC窗格中的每一者的功能，即，使得每一装置被控制以便补充另一装置。例如，经由单独装置中的每一者的状态的组合来控制所要的光透射级别、隔热效应和/或其它性质。例如，EC装置可具有着色状态，而另一EC装置是用于电阻性加热(例如，经由装置的透明电极)。在另一实施例中，控制两个EC装置的着色状态使得组合的透射比为所要结果。
控制器220还可具有无线能力，诸如控制与供电功能。例如，可使用诸如Rf和/或IR的无线控制以及诸如蓝牙、WiFi、Zigbee、EnOcean及其类似者的无线通信以将指令发送到微控制器以及用于使微控制器将数据发出至(例如)其它窗控制器和/或建筑物管理系统(BMS)。可在窗控制器中将无线通信用于以下各者中的至少一者：程序化和/或操作EC窗、从传感器收集来自EC窗的数据以并将EC窗用作用于无线通信的中继点。从EC窗收集的数据也可包括计数数据，诸如EC装置已被启动(循环)的次数、EC装置随时间推移的效率及其类似者。这些无线通信特征中的每一者描述于在2011年3月16日申请且将Brown等指定为发明者的题为“Multipurpose Controller for Multistate Windows”的美国专利申请号13/049,756中，所述申请在上文是以引用的方式并入。
另外，控制器220可具有无线电力功能。即，控制器220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从一个或多个无线电力传输器接收传输，并且因此控制器220可经由无线电力传输对EC窗提供电力。无线电力传输包括(例如(但不限于))感应、谐振感应、射频电力转移、微波电力转移及激光电力转移。在一个实施方案中，电力经由射频而传输至接收器，并且接收器利用极化波(例如，圆形极化波、椭圆极化波和/或双极化波)和/或各种频率及向量而将电力转换为电流。在另一个实施方案中，电力经由磁场的感应耦合而被无线转移。电致变色窗的示例性无线电力功能描述于在2010年12月17日申请且将Robert Rozbicki指定为发明者的题目为“Wireless Powered ElectrochromicWindows”的美国专利申请号12/971,576中，所述申请以引用的方式整体并入本文。
控制器220还可包括RFID标签和/或诸如固态串行存储器(例如，I2C或SPI)的存储器(其可任选地为可编程的存储器)。射频识别(RFID)涉及询问器(或读取器)及标签(或标记)。RFID标签使用经由电磁波的通信以在端子与物体之间交换数据(例如)以用于识别及追踪物体的目的。可从若干米远以及超过读取器的视线来读取一些RFID标签。
大多数RFID标签含有至少两个部分。一个部分为用于储存及处理信息、调变及解调变射频(Rf)信号及其它专门功能的集成电路。另一部分为用于接收及传输信号的天线。
存在三种类型的RFID标签；被动式RFID标签，其不具有电源且需要外部电磁场以起始信号传输；主动式RFID标签，其含有电池且一旦已成功地识别读取器即可传输信号；以及电池辅助被动式(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之前向链路能力。RFID具有许多应用；例如，其用于企业供应链管理中以改良库存量追踪及管理的效率。
在一个实施方案中，RFID标签或其它存储器被编程为具有以下类型的数据中的至少一者：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装置循环信息及客户信息。EC装置特性及IGU特性的实例包括(例如)窗电压(VW)、窗电流(IW)、EC涂层温度(TEC)、玻璃可见透射(％Tvis)、％调色命令(来自BMS的外部模拟输入)、数字输入状态及控制器状态。这些数据中的每一者表示可从控制器提供至BMS或窗管理系统或其它建筑物装置的上游信息。可直接从位于窗上的传感器来检测窗电压、窗电流、窗温度和/或可见透射级别。可将％调色命令提供至BMS或其它建筑物装置，其指示控制器事实上已采取行动来实施调色(tint)变化，所述变化可已由建筑物装置请求。此可为重要的，因为其它建筑物系统(诸如HVAC系统)可能未认识到正采取调色动作，这是因为窗在调色动作起始之后可能需要几分钟(例如，10分钟)来改变状态。因此，可使HVAC动作推迟适当时间段以确保调色动作具有足够时间来影响建筑物环境。数字输入状态信息可向BMS或其它系统告知已采取与智能窗相关的手动动作。见图5A中的区块504。最后，控制器状态可向BMS或其它系统通知相关控制器是起作用的或不起作用的，或具有与其总功能相关的某一其它状态。
来自BMS或其它建筑物系统的可被提供至控制器的下游数据的实例包括窗驱动配置参数、区资格(例如，建筑物内的何区为此控制器的部分)、％调色值、数字输出状态及数字控制(调色、褪色、自动、重新启动等)。窗驱动参数可界定用于改变窗状态的控制序列(效果上为算法)。窗驱动配置参数的实例包括褪色至着色转变斜线上升率、褪色至着色转变电压、初始着色斜线上升率、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、着色至褪色转变斜线上升率、着色至褪色转变电压、初始褪色斜线上升率、初始褪色电压、初始褪色电流限制、褪色保持电压、褪色保持电流限制。这些窗驱动参数的应用的实例呈现于在2011年3月16日申请且将Pradhan、Mehtani及Jack指定为发明者的题为“Controlling Transitions In Optically Switchable Devices”的美国专利申请号13/049,623中，所述申请以引用的方式整体并入本文。
％调色值可为从BMS或其它管理装置发送的类别或数字信号，其命令板上控制器将其窗置于对应于所述％调色值的状态。数字输出状态是信号，其中控制器指示其已采取行动来开始调色。数字控制信号指示控制器接收到手动命令(诸如将从如图5B中所示的界面504接收)。可由BMS使用此信息以(例如)针对每一窗记录(log)手动动作。
在一个实施方案中，将可编程的存储器用于本文中所描述的控制器中。可代替或结合RFID技术而使用此可编程的存储器。可编程的存储器具有提高与控制器所匹配的IGU相关的数据储存灵活性的优点。
关于图3和图4来进一步描述本文中所描述的“本地化”控制器(具体来说，“就地”或“板上”控制器)的优点。图3描绘一种配置300，其包括EC窗305，所述EC窗305中的每一者具有相关联的本地化或板上窗控制器(未图示)。图3说明：与(例如)如图1B中所描绘的常规布线相对，通过板上控制器，(例如)用于对窗提供电力及控制窗的布线得以极大简化。在此实施例中，可贯穿包括窗305的建筑物来布线单一电源(例如，低电压24V)。无需校准各种控制器以补偿至许多远处窗中的每一者的变化的布线长度和相关联的较低电压(例如，小于10V DC)。由于不存在长段的较低电压布线，所以归因于布线长度的损耗得以减小或避免，并且安装更为容易及模块化。如果窗控制器具有无线通信及控制或使用用于通信功能的电力线(例如，以太网)，则仅需在整个建筑物中拉起单一电压电力布线。如果控制器也具有无线电力传输能力，则布线是不必要的，这是因为每一窗具有其自己的控制器。
图4描绘EC窗控制器的分布式网络400，与分布式网络420(其中EC窗具有板上控制器)相比，所述EC窗控制器具有常规端或叶控制器。这些网络在可包括智能窗的大型商业建筑物中是典型的。
在网络400中，主控制器控制诸多中间控制器405a和405b。所述中间控制器中的每一者又控制诸多端或叶控制器410。控制器410中的每一者控制EC窗。网络400包括从叶控制器410中的每一者至每一窗430的较低DC电压(例如，几伏)布线及通信电缆的长跨距。相比的下，通过使用如本文中所描述的板上控制器，网络420消除每一端控制器与其相应窗之间的大量较低DC电压布线。另外，此节省了原本将容纳叶控制器410的庞大空间量。单一低电压(例如，来自24v源)被提供至建筑物中的所有窗，并且无需额外较低电压布线或许多窗与其相应控制器的校准。另外，如果板上控制器具有无线通信功能或使用电力线的能力(例如，如在以太网技术中)，则无需中间控制器405a及405b与窗之间的额外通信线。
图5A为板上窗控制器配置500的示意性描绘，所述板上窗控制器配置500包括用于将EC窗集成至(例如)住宅系统或建筑物管理系统中的接口。电压调节器接受来自标准24vAC/DC源的电力。所述电压调节器用以对微处理器(μP)以及脉宽调变(PWM)放大器提供电力，其可在高输出水平及低输出水平下产生电流(例如)以对相关联的智慧窗提供电力。通信接口允许(例如)与控制器的微处理器进行无线通信。在一个实施方案中，所述通信接口是基于已制定的接口标准，例如，在一个实施方案中，控制器的通信接口使用串行通信总线，所述串行通信总线可为由Bosch引入且现今被广泛用于汽车及工业应用的CAN 2.0物理层标准。“CAN”为每网络允许64个节点(窗控制器)的线性总线拓扑，其具有10kbps至1Mbps的数据速率及高达2500m的距离。其它硬联机实施方案包括MODBUS、LonWorksTM、以太网供电、BACnet MS/TP等。总线也可使用无线技术(例如，Zigbee、蓝牙等)。
在所描绘的实施方案中，控制器包括离散输入/输出(DIO)功能，其中接收诸多输入(数字和/或模拟)：(例如)调色级别、EC装置的温度、％透射率、装置温度(例如，来自热敏电阻)、光强度(例如，来自LUX传感器)及其类似者。输出包括EC装置的调色级别。图5A中所描绘的配置对自动化系统特别有用(例如，在结合具有如本文中所描述的EC控制器的EC窗来使用先进BMS的情况下)。例如，可将总线用于BMS网关与EC窗控制器通信接口之间的通信。BMS网关也与BMS服务器通信。
现将描述离散I/O的功能中的一些功能。
DI-调色级别0位和DI-调色级别1位：这些两个输入一同产生二进制输入(2个位或22＝4个组合；00、01、10及11)以允许外部装置(开关或中继接点)选择用于IGU的每一EC窗窗格的四种离散调色状态中的一者。换句话说，此实施方案假定位于窗窗格上的EC装置具有可设定的四种单独调色状态。对于含有两个窗窗格的IGU而言(每一窗窗格具有其自己的四状态调色级别)，可存在多达八个二进制输入组合。见2010年8月5日申请且先前以引用的方式并入的美国专利申请号12/851,514。在一些实施方案中，这些输入允许使用者超控BMS控制(例如，即使BMS想要窗被调色以再次减少热，仍不对所述窗调色以用于获得更多光)。
AI-电致变色温度：此模拟输入允许传感器(热电偶、热敏电阻、RTD)直接连接到控制器以用于测定EC涂层的温度的目的。因此，可直接测定温度而不测量窗处的电流和/或电压。这允许控制器将控制器输入的电压及电流参数设定为适合于温度。
AI-透射率：此模拟输入允许控制器直接测量EC涂层的百分比透射率。这对匹配可为彼此邻近的多个窗以确保一致的视觉外观的目的可为有用的，或其可用以测定窗的实际状态(当控制算法需要作出校正或状态改变时)。使用此模拟输入，可直接测量透射率，而无需使用电压及电流反馈来推断透射率。
AI-温度/光强度：此模拟输入连接到内部房间或外部(在建筑物外部)光水平或温度传感器。此输入可用以以包括以下各者的若干方式来控制EC涂层的所要状态：使用外部光水平，对窗调色(例如，外部明亮，则对窗调色，或反之亦然)；使用外部温度传感器，对窗调色(例如，在Minneapolis，白天外部寒冷，则对窗不调色以再次将热诱导至房间或反之亦然；在Phoenix，白天温暖，则对窗调色以再次降低温度及减小空调负载)。
AI-％调色：此模拟输入可用以建立至旧版BMS或其它装置的接口，其使用0-10伏传信以向窗控制器告知其应采取何调色级别。控制器可选择尝试连续地对窗调色(与0-10伏信号成比例的调色阴影，其中零伏为完全未调色，10伏为完全调色)或对信号量化(0-0.99伏意思是对窗未调色；1-2.99伏意思是对窗调色5％；3-4.99伏等于40％调色；且高于5伏为完全调色)。当信号存在于此接口上时，其仍可通过位于串行通信总线上的指示不同值的命令而被超控。
DO-调色级别0位和1位：此数字输入类似于DI-调色级别0位和DI-调色级别1位。上文中，这些为指示窗处于或被命令至四种调色状态中的哪一者的数字输出。例如，如果窗为完全调色且使用者走入房间并想要其明亮，则使用者可按下所提及的开关中的一者，并导致控制器开始对窗不调色。由于此转变并非为瞬间的，所以这些数字输出将被交替地接通及切断(从而传信过程的变化)，并且接着当窗达到其所命令的值时保持处于固定状态。
图5B描绘具有用户接口的板上控制器配置502。例如，在不需要自动化的情况下，EC窗控制器(例如，如图5A中所描绘)可经填入而无PWM部件且充当用于最终使用者的I/O控制器(例如，小键盘504)，或其它用户控制接口可用于最终用户以控制EC窗功能。EC窗控制器及任选地I/O控制器可以菊花链形式连在一起以产生EC窗的网络，以用于自动化与非自动化EC窗应用。
图6A和图6B描绘本文中所描述的EC窗和EC窗控制器的自动化与非自动化菊花链配置。在需要自动化的情况下(见图6A)，例如，总线允许设定及监控单独窗参数，并且经由(例如)以太网网关将所述信息经由网络控制器直接中继至BMS。在一个实施方案中，网络控制器含有用于经由以太网从(例如)PC或智能电话进行本地控制的嵌入式网站服务器。在一个实施方案中，经由控制器的网站服务器及窗调度器来完成网络授权，例如，其中HVAC及照明程序是在控制器上于本端执行。在一个实施方案中，网络控制器可经由(例如)Zigbee网格网络而彼此无线连接，从而允许大量窗的扩展或在使用若干组窗的建筑物内产生控制区。如图6B中所描绘，当不需要自动化时，经由如上文所描述的I/O控制器来实现窗控制。在一个实施方案中，还存在所包括的主超控件。在一个实施方案中，就地建构(现场布线)网络(例如，图6A或图6B中所描绘的菊花链网络)。在另一个实施方案中，使用市售电缆线产品(不需要工具处理)来建构窗控制器的网络，例如，互连件、电缆组件、三通、集线器及其类似者可广泛地从商业供货商获得。
虽然已稍微详细地描述前述发明以促进理解，但所描述的实施方案应视为说明性而非限制性的。本领域一般技术人员将显而易见，在随附权利要求书的范围内，可实践特定变化和修改。

Claims (32)

1.一种网络，其包括：
(a)两个或更多个窗组件，每一窗组件包括：
至少一个电致变色窗格；
窗控制器，其包括：(i)用于处理数字信号的电路，所述数字信号包括从所述网络接收的离散调色级别；以及(ii)存储驱动配置参数的存储器，所述驱动配置参数界定用于改变窗状态的控制序列；
(b)网络控制器，其通信地连接至所述两个或更多个窗组件的每一者的窗控制器且经配置以将输入信号发送至所述窗控制器的每一者，其中所述网络控制器物理地分离于所述窗控制器；以及
其中所述窗控制器以线性总线拓扑连接，其中所述窗组件提供为多个绝缘玻璃单元IGUs，每一IGU包括所述至少一个电致变色窗格、另外窗格、在所述电致变色窗格和所述另外窗格之间的间隔件，其中所述窗控制器至少部分地在所述IGU的所述电致变色窗格和所述另外窗格之间驻留。
2.如权利要求1所述的网络，其中所述驱动配置参数包括选自由以下各项组成的组的一个或多个参数：褪色至着色转变斜线上升率、初始着色斜线上升率、着色至褪色转变斜线上升率以及初始褪色斜线上升率。
3.如权利要求1所述的网络，其中所述驱动配置参数包括选自由以下各项组成的组的一个或多个参数：褪色至着色转变电压、初始着色电压、着色保持电压、着色至褪色转变电压、初始褪色电压以及褪色保持电压。
4.如权利要求1所述的网络，其中所述驱动配置参数包括选自由以下各项组成的组的一个或多个参数：初始着色电流限制、着色保持电流限制、初始褪色电流限制以及褪色保持电流限制。
5.如权利要求1所述的网络，其中所述网络控制器包括嵌入式网站服务器。
6.如权利要求5所述的网络，其中经由所述网络控制器的所述嵌入式网站服务器及窗调度器来完成所述网络的授权。
7.如权利要求6所述的网络，其中所述嵌入式网站服务器经由以太网从PC或智能电话进行控制。
8.如权利要求1所述的网络，进一步包括通信地连接到所述窗控制器的每一者的建筑物管理系统。
9.如权利要求1所述的网络，进一步包括所述网络控制器和每一窗组件之间的直接电路径，所述直接电路径不经过其他窗组件。
10.如权利要求9所述的网络，其中所述电路径传送电力信息和控制信息两者。
11.如权利要求1所述的网络，其中所述窗控制器包括无线电力接收器。
12.如权利要求1所述的网络，其中通过无线通信来分布控制信息。
13.如权利要求1所述的网络，其中所述窗组件进一步包括连接至所述窗控制器的光学传感器和/或热传感器。
14.如权利要求1所述的网络，其中所述窗控制器定位成完全位于所述IGU的所述电致变色窗格和所述另外窗格之间。
15.如权利要求1所述的网络，其中所述窗控制器嵌入提供于所述间隔件周围的次级密封件中。
16.如权利要求1所述的网络，其中所述窗控制器通过控制脉宽调变放大器来直接控制所述窗组件的所述至少一个电致变色窗格，所述脉宽调变放大器在高输出水平及低输出水平下产生电流，以对所述至少一个电致变色窗格提供电力。
17.一种绝缘玻璃单元组件，其包括：
a.第一透明基板，其具有设置在其上的电致变色装置；
b.第二透明基板；
c.介于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的密封隔件；
d.板上控制器，其至少部分地嵌入在所述密封隔件中且经配置以提供对所述电致变色装置的光学切换控制，其中所述板上控制器电连线至所述电致变色装置且所述板上控制器包括被编程为具有关于所述电致变色装置或所述绝缘玻璃单元组件的特性的数据的存储器或RFID标签。
18.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器具有X×Y×Z的尺寸，其中X小于或等于6英寸，Y小于或等于1英寸，且Z小于或等于1英寸。
19.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器具有X×Y×Z的尺寸，其中X小于或等于5英寸，Y小于或等于3/4英寸，且Z小于或等于5/8英寸。
20.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器不在所述绝缘玻璃单元组件的可视区域内。
21.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器包括经配置以允许终端用户控制所述电致变色装置功能的用户接口。
22.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器以以线性总线拓扑配置。
23.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器包括无线通信接口。
24.如权利要求23所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述无线通信接口包括RF、IR、蓝牙、WiFi、Zigbee、或EnOcean电路。
25.如权利要求17所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述板上控制器包括一个或多个传感器。
26.如权利要求25所述的绝缘玻璃单元组件，其中所述一个或多个传感器包括光学传感器。
27.一种将电致变色窗和相关控制器安装至壁内的方法，所述方法包括：
a.将所述相关控制器安装至壁内；以及
b.安装包括电致变色装置的绝缘玻璃单元；其中所述壁的构架充当所述电致变色窗的框且其中所述相关控制器在所述电致变色窗的1米之内或更短的距离之内。
28.如权利要求27所述的方法，其中使用低电压电线为所述相关控制器提供电力。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述低电压电线将24V电力提供给所述相关控制器。
30.如权利要求27所述的方法，其中所述相关控制器由携载48V电力的电线供电。
31.如权利要求28所述的方法，其中所述相关控制器经由电线将2V至10V之间的电力提供给所述电致变色窗。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述相关控制器以线性总线拓扑配置。
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