CN113497490A - 智能玻璃的无线供电装置和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能玻璃的无线供电装置，包括：无线发射单元，其设置在车体固定结构上，并且配置为基于由智能玻璃控制单元提供的控制信号发射相应的电磁信号；和无线接收单元，其设置在所述智能玻璃上，并且配置为接收从所述无线发射单元发射的电磁信号并将所接收的电磁信号转换为用于调节智能玻璃的透光率的交流电信号。本发明还公开了一种智能玻璃控制系统，包括：智能玻璃，该智能玻璃设置为能够相对于车体固定结构移动；智能玻璃控制单元，所述智能玻璃控制单元配置为根据用户请求输出相应的控制信号以将智能玻璃的透光率调节至目标值；以及根据如上所述的无线供电装置。

Description

智能玻璃的无线供电装置和控制系统

技术领域

本发明涉及智能玻璃领域，更具体而言，本发明涉及一种用于智能玻璃的无线供电装置，和包括该无线供电装置的控制系统。

背景技术

智能调光玻璃是一种电致调光玻璃，它可利用电压来控制聚脂膜或夹层中的功能材料的状态，从而达到调节玻璃透光率的目的，电致调光玻璃的透光率可通过改变输入的电信号来控制。

传统的智能玻璃供电系统(也可称为“智能玻璃驱动系统”或“智能玻璃控制系统”)通常采用有线连接的方式向智能玻璃输出目标电信号，从而使智能玻璃呈现出期望的透光率。

然而，这种有线连接的供电方式不仅线路复杂，而且无法在可移动的玻璃——例如可移动天窗玻璃和门窗玻璃——上应用智能调光功能。将有线供电方式应用在可移动的调光玻璃上会引入较大的工程风险，因为连接线束会跟随调光玻璃移动，这对调光玻璃的可靠性、稳定性和安全性都带来了不利影响。

发明内容

本发明提出了一种智能玻璃的无线供电装置，其在调光控制器与智能玻璃之间无需物理线束连接，避免了线束在智能玻璃移动时所带来的工程风险，从而可以将智能调光功能无障碍地应用到可移动玻璃上。

具体地，本发明的上述目标通过如下方案实现：在可移动的智能调光玻璃边缘贴装无线接收线圈，并且在对应的车体固定部分(例如智能玻璃的导轨/滑槽内)设置无线发射线圈，使这两部分无线线圈区域在可移动玻璃的整个移动轨迹上重合，这种布置方式不会影响车辆的整体外观。当接收到调光请求并且智能玻璃位于其可移动轨迹上的任一位置时，调光控制器根据请求输出控制电压至车体固定部分的无线发射区域(即，“初级线圈”)，使其产生变化的磁场，该变化的磁场被设置在智能玻璃上的无线接收区域的次级线圈感应到，并由此产生感应交流电，从而实现以无线的方式将发射端的能量传递到接收端。由次级线圈产生的感应交流电在进行转换后被进一步输入至智能玻璃，以用于调节其透光率。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于智能玻璃的无线供电装置，该智能玻璃能够相对于车体固定结构移动，所述智能玻璃的透光率由智能玻璃控制单元输出的控制信号决定，该装置包括：无线发射单元，该无线发射单元设置在车体固定结构上，并且配置为基于由智能玻璃控制单元提供的控制信号发射相应的电磁信号；和无线接收单元，该无线接收单元设置在所述智能玻璃上，并且配置为以无线方式接收从所述无线发射单元发射的电磁信号并将所接收的电磁信号转换为用于调节智能玻璃的透光率的交流电信号。

根据一可选实施例，所述无线发射单元包括能量转换模块和多个初级线圈，并且所述无线接收单元包括次级线圈和能量采集模块，其中，所述能量转换模块配置为将由智能玻璃控制单元提供的控制信号转换为驱动所述多个初级线圈的交流电，所述多个初级线圈配置为基于由能量转换模块提供的交流电发射相应的磁场，所述次级线圈配置为基于由所述多个初级线圈中的至少一者发射的磁场产生感应交流电，所述能量采集模块配置为采集由所述次级线圈产生的感应交流电，并将所采集的感应交流电转换为驱动智能玻璃的交流电信号以调节其透光率。

根据一可选实施例，所述无线接收单元包括第一通讯模块，该第一通讯模块配置为检测与智能玻璃的实际透光率有关的状态信息，并调制出相应的载波信号以将所检测的状态信息发送至所述无线发射单元，所述无线发射单元包括第二通讯模块，该第二通讯模块配置为从所述无线接收单元接收所述载波信号并从该载波信号中读取所述状态信息，所述第二通讯模块进一步配置将所读取的状态信息反馈至智能玻璃控制单元，并且所述智能玻璃控制单元配置为基于所接收的状态信息实时调整其输出的控制信号，以使智能玻璃的实际透光率趋近目标值。

根据一可选实施例，所述第一通讯模块和所述第二通讯模块为基于Qi协议的通讯模块。

根据一可选实施例，所述多个初级线圈一个接一个地设置在智能玻璃的车体导轨或滑槽内，所述次级线圈沿着智能玻璃的移动方向设置在所述智能玻璃的侧边缘上，其中，在所述智能玻璃的移动过程中，所述次级线圈与所述多个初级线圈中的至少一者重合。

根据本发明的第二方面，提供了一种智能玻璃控制系统，该系统包括：智能玻璃，该智能玻璃设置为能够相对于车体固定结构移动；智能玻璃控制单元，所述智能玻璃控制单元配置为根据用户请求输出相应的控制信号以将智能玻璃的透光率调节至目标值；以及根据本发明如上所述的无线供电装置。

本发明的智能玻璃的无线供电装置和控制系统具有如下优点：

–可将调光功能应用到可移动的玻璃上，例如车辆上的可移动天窗玻璃和门窗玻璃；

–避免了有线连接方式的线束复杂性；

–消除了由于有线线束跟随玻璃移动所带来的可靠性、稳定性和安全性问题；以及

–可向调光控制器实时反馈负载信息，如智能玻璃的驱动电流和驱动电压等，从而能够实现对智能玻璃透光率的精准控制。

附图说明

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的系统和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。在附图中：

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的用于智能玻璃的无线供电装置的结构图；

图2示出了根据本发明第二示例性实施例的用于智能玻璃的无线供电装置的结构图；

图3示出了根据本发明的无线供电装置在车窗玻璃中的应用的示意图；

图4示出了根据本发明的无线供电装置在天窗玻璃中的应用的示意图；以及

图5示出了图3和图4中的无线供电装置的局部放大图。

具体实施方式

下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的智能玻璃的无线供电装置和控制系统。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的用于智能玻璃的无线供电装置的结构图，所述智能玻璃可相对于车体固定结构移动，其透光率由智能玻璃控制单元所输出的控制信号决定。

如图1中所示，智能玻璃控制单元可输出相应的控制信号以将智能玻璃的透光率调节至目标值，所述控制信号可选为正弦波形式的交流电信号。

根据该第一实施例的无线供电装置可包括无线发射单元和无线接收单元，其中，无线接收单元与负载(即，“调光玻璃/智能玻璃”)一起设置在可移动的玻璃载体上，可随着载体的移动而变化位置。无线发射单元与智能玻璃控制单元一起设置在车体固定结构上，不会随着玻璃的移动而变化位置。

无线发射单元与智能玻璃控制单元电连接，在接收到控制单元输出的交流电信号后，无线发射单元产生变化的磁场(即，“电磁信号”)，该变化的磁场以无线的方式被无线接收单元接收并被转换为用于调节智能玻璃的透光率的交流电信号。

具体而言，无线发射单元包括能量转换模块和多个初级线圈，而无线接收单元包括次级线圈和能量采集模块。其中，无线发射单元的能量转换模块负责将由控制单元提供的控制信号转换为驱动初级线圈的交流电，初级线圈在接收到由能量转换模块提供的交流电后会产生变化的磁场。

无线接收单元的次级线圈通过感应由多个初级线圈中的至少一者产生的变化磁场产生感应交流电，从而以无线的方式将发射端的能量传递到接收端。无线接收单元的能量采集模块可采集由次级线圈产生的感应交流电，并将所采集的感应交流电转换为驱动智能玻璃的交流电信号，以将玻璃的透光率调节至目标值。

图2示出了根据本发明第二示例性实施例的用于智能玻璃的无线供电装置的结构图。与图1中所示的第一实施例的不同之处在于，在第二实施例中，无线接收单元包括第一通讯模块，并且无线发射单元包括第二通讯模块，该第一和第二通讯模块可选为基于Qi协议的通讯模块。

基于Qi协议的通讯是一种单向的负载调制方式，用以将负载信息反馈给智能玻璃控制单元，从而实现智能玻璃的闭环控制。可以理解的是，除了Qi协议以外，本发明中的通讯模块也可采用其它无线充电协议，例如PMA协议、A4WP协议等。

在该第二实施例中，智能玻璃的闭环控制的具体实现方式是：无线接收单元中的第一通讯模块(即，Qi通讯芯片)可检测负载信息，并通过调制载波信号的方式以Qi通讯协议作为格式标准将负载信息发送至无线发射单元。

无线发射单元中的第二通讯模块可从无线接收单元接收载波信号并读取其中携带的负载信息，并将所读取的负载信息反馈给智能玻璃的控制单元，以实现相应的调节与控制。

例如，由无线接收单元的通讯模块所检测与反馈的负载信息可以是与智能玻璃的实际透光率有关的状态信息，包括智能玻璃的驱动电流和驱动电压等，无线接收单元的通讯模块可以将该状态信息进一步发送至智能玻璃控制单元。随后，智能玻璃控制单元可基于从通讯模块反馈的状态信息实时调整其输出的控制信号，以使智能玻璃的实际透光率无限趋近目标值。

与图1中所示的开环控制方式相比，图2中所示的基于Qi协议的闭环控制方式可向智能玻璃控制单元实时反馈负载信息，如智能玻璃的驱动电流和驱动电压等，以实现对智能玻璃透光率的精准控制。此外，在基于Qi协议的闭环控制的基础上，还可实现更多扩展功能，如异物检测、故障检测、保护功能等。

图3示出了根据本发明的无线供电装置在车窗玻璃中的应用的示意图。如图3中所示，在车窗玻璃的应用中，无线发射模块的多个初级线圈一个接一个地设置在车窗玻璃的车门滑槽内，次级线圈沿着车窗玻璃的移动方向设置在其侧边缘上。在车窗玻璃的移动过程中，所述次级线圈与所述多个初级线圈中的至少一者重合。

图4示出了根据本发明的无线供电装置在天窗玻璃中的应用的示意图。如图4中所示，在天窗玻璃的应用中，无线发射模块的多个初级线圈一个接一个地设置在天窗玻璃的车顶滑槽内，次级线圈沿着天窗玻璃的移动方向设置在其侧边缘上。在天窗玻璃的移动过程中，所述次级线圈与所述多个初级线圈中的至少一者重合。

图5示出了图3和图4中的无线供电装置的局部放大图。可以把设置在车体固定区域的、除了初级线圈以外的部分统称为智能玻璃的调光控制器(包括控制单元、无线发射单元的能量转换模块和通讯模块)。

如图5所示，在可移动的智能调光玻璃边缘贴装无线接收线圈，并且在对应的车体固定部分(例如智能玻璃的导轨/滑槽内)设置多个无线发射线圈，在可移动玻璃的整个移动轨迹上无线接收线圈与多个无线发射线圈中的至少一者重合，由此产生感应电流，这种布置方式不会影响车辆的整体外观。

作为另一备选示例，在可移动的智能调光玻璃边缘贴装多个无线接收线圈，并且在对应的车体固定部分(例如智能玻璃的导轨/滑槽内)设置无线发射线圈，在可移动玻璃的整个移动轨迹上多个无线接收线圈中的至少一者与无线发射线圈重合，由此产生感应电流。

当接收到调光请求时，调光控制器根据请求输出控制电压至车体固定部分的初级线圈，使其产生变化的磁场，该变化的磁场被设置在智能玻璃上的次级线圈感应到并由此产生感应交流电，从而实现以无线的方式将发射端的能量传递到接收端。由次级线圈产生的感应交流电在进行转换后被进一步输入至智能玻璃，以用于调节其透光率。

根据本发明的智能玻璃的无线供电装置和控制系统具有如下优点：

–可将调光功能应用到可移动的玻璃上，例如车辆上的可移动天窗玻璃和门窗玻璃；

–避免了有线连接方式的线束复杂性；

–消除了由于有线线束跟随玻璃移动所带来的可靠性、稳定性和安全性问题；

–可在不改变原有的智能玻璃控制单元的结构的前提下，通过设置额外的无线发射模块和无线接收模块来实现智能玻璃的无线供电，节约了制造成本；以及

–可向调光控制器实时反馈负载信息，如智能玻璃的驱动电流和驱动电压等，从而能够实现对智能玻璃透光率的精准控制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种用于智能玻璃的无线供电装置，该智能玻璃能够相对于车体固定结构移动，所述智能玻璃的透光率由智能玻璃控制单元输出的控制信号决定，其特征在于，该装置包括：

无线发射单元，该无线发射单元设置在车体固定结构上，并且配置为基于由智能玻璃控制单元提供的控制信号发射相应的电磁信号；和

无线接收单元，该无线接收单元设置在所述智能玻璃上，并且配置为以无线方式接收从所述无线发射单元发射的电磁信号并将所接收的电磁信号转换为用于调节智能玻璃的透光率的交流电信号。

2.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，

所述无线发射单元包括能量转换模块和多个初级线圈，并且所述无线接收单元包括次级线圈和能量采集模块，其中，

所述能量转换模块配置为将由智能玻璃控制单元提供的控制信号转换为驱动所述多个初级线圈的交流电，

所述多个初级线圈配置为基于由能量转换模块提供的交流电发射相应的磁场，

所述次级线圈配置为基于由所述多个初级线圈中的至少一者发射的磁场产生感应交流电，

所述能量采集模块配置为采集由所述次级线圈产生的感应交流电，并将所采集的感应交流电转换为驱动智能玻璃的交流电信号以调节其透光率。

3.根据权利要求1或2所述的无线供电装置，其特征在于，

所述无线接收单元包括第一通讯模块，该第一通讯模块配置为检测与智能玻璃的实际透光率有关的状态信息，并调制出相应的载波信号以将所检测的状态信息发送至所述无线发射单元，

所述无线发射单元包括第二通讯模块，该第二通讯模块配置为从所述无线接收单元接收所述载波信号并从该载波信号中读取所述状态信息，所述第二通讯模块进一步配置将所读取的状态信息反馈至智能玻璃控制单元，并且

所述智能玻璃控制单元配置为基于所接收的状态信息实时调整其输出的控制信号，以使智能玻璃的实际透光率趋近目标值。

4.根据权利要求3所述的无线供电装置，其特征在于，

所述第一通讯模块和所述第二通讯模块为基于Qi协议的通讯模块。

5.根据权利要求2所述的无线供电装置，其特征在于，

所述多个初级线圈一个接一个地设置在智能玻璃的车体导轨或滑槽内，所述次级线圈沿着智能玻璃的移动方向设置在所述智能玻璃的侧边缘上，其中，在所述智能玻璃的移动过程中，所述次级线圈与所述多个初级线圈中的至少一者重合。

6.一种智能玻璃控制系统，其特征在于，该系统包括：

智能玻璃，该智能玻璃设置为能够相对于车体固定结构移动；

智能玻璃控制单元，所述智能玻璃控制单元配置为根据用户请求输出相应的控制信号以将智能玻璃的透光率调节至目标值；以及

根据权利要求1至5中任一项所述的无线供电装置。

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