CN114531931A

CN114531931A - 用于借助于控制设备操控光电功能层的方法及其装置

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Publication number: CN114531931A
Application number: CN202180003906.7A
Authority: CN
Inventors: R·施特尔策; B·克劳斯; M·蔡斯; D·S·克赖格
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-05-24
Also published as: WO2022058145A1; EP4214828B1; JP7493099B2; EP4214828A1; JP2023539162A; KR20230047431A; US20230318481A1

Abstract

本发明涉及一种用于借助于控制设备（ECU）操控光电功能层（FS1）的方法，其中所述功能层施加在基板（GS1）上，并且其中所述光电功能层（FS1）通过施加电场在其透射和/或反射特性方面能够被改变，其中所述控制设备（ECU）具有供电电压输入端（IN）和馈电输出端（OUT）以及电压测量装置（S）和储能器（C），所述方法包括步骤：•测量（100）在所述供电电压输入端（IN）处实际可用的电压（Vin），•如果（200）所述可用的电压（Vin）大于参考值（Vref），则通过所述馈电输出端（OUT）利用交流电压（VAC）操控（300）所述光电功能层（FS1），其中所述储能器（C）至少部分地被充电，•如果（200）所述可用的电压（Vin）小于或等于参考值（Vref），则通过所述馈电输出端（OUT）利用直流电压（VDC）操控（400）所述光电功能层（FS1）），其中从所述储能器（C）获取能量的至少一部分用于操控，•其中所述直流电压（VDC）小于所述交流电压（VAC）的峰值。本发明此外涉及一种用于执行根据本发明的方法之一的装置。

Description

用于借助于控制设备操控光电功能层的方法及其装置

背景技术

从现有技术中——并且尤其是从汽车制造业中——已知的是，借助于控制设备操控光电功能层。

一般而言，因为直流电压可能导致光电功能层更快速老化，所以使用交流电压用于操控。

但是，如果现在发生振幅电压（Amplitudenspannung）和/或振幅频率的变化，则可以这可能被感知为光学特性的变化。

然而，光学特性的这些变化被认为是干扰性的。

这样的变化可能基于各种各样的原因。

这应该以车辆为例被阐明。

在那里，一般而言电池的低输入直流电压Vin（例如12 V或24 V）借助于调节器被转变为更高的交变电压Vout，例如60V（或更高）。交变电压可以是带有或不带有偏移（Offset）的交流电压。

如果现在接通大的耗电器，则这可能导致输入直流电压的扰动（Einbruch）。例如，这在图1中可以看出。在那里，输入直流电压Vin在时间间隔Δt内扰动。

因为输出侧的交流电压现在不再具有期望的振幅和/或不再具有期望的频率，所以这于是将可以被感知为光学特性的闪烁/不连续性。

为了避免这一点，迄今为止追求以下方案：缓冲输入电压，使得输入电压的这种扰动的时间间隔Δt可以被消除（überbrücken）。

然而，这种方案要求大的容量，所述大的容量一方面需要安装空间，而且是昂贵的。此外，这些元件为了使用必须首先被充电，使得所述元件也需要高（初始）充电电流。该问题不仅从汽车制造业中已知，而且在建筑窗用玻璃的情况下也是已知的。

DE 10 2010 056203 A1公开一种用于运行具有可变透射度的透明表面元件的方法，其中源电压借助于转换器的模拟振荡器电路被转换为第一交流电压。

CN 2740453 Y似乎公开一种具有液晶板的遮阳设备。

WO 2020/152075 A1公开一种具有基于液晶的功能元件的复合玻璃板装置，其中功能元件的光学特性和平面电极的电阻加热通过两个不同的交流电压被控制。

发明内容

以此为出发点，本发明的任务是提供一种方法和一种用于执行该方法的装置，其在低成本下在所定义的时间间隔上避免闪烁效应。

该任务通过一种用于借助于控制设备操控光电功能层的方法来解决，其中所述功能层施加在基板上，并且其中所述光电功能层通过施加电场在其透射和/或反射特性方面能够被改变，其中所述控制设备具有供电电压输入端和馈电输出端以及电压测量装置和储能器。所述方法包括步骤：测量在所述供电电压输入端处实际可用的电压。如果所述可用的电压大于参考值，则通过所述馈电输出端利用交流电压操控所述光电功能层，其中所述储能器至少部分地（abschnittsweise）被充电。而如果所述可用的电压小于或等于参考值，则通过所述馈电输出端利用直流电压操控所述光电功能层，其中从所述储能器获取能量的至少一部分用于操控，其中所述直流电压小于所述交流电压的峰值。

因为现在直流电压施加在光电功能层上，所以由此有利地避免闪烁效应。在此，发生这一点的时间间隔比较小，使得在总使用寿命上的使用寿命损失小。由于光电层在直流电压的情况下不必被再充电，所以储能器可以是小尺寸的，因为所述储能器现在不再必须在待预期的时间间隔Δt上缓冲，而是只必须存储如此多的能量，使得在光电功能层中达到期望的直流电压。光电功能层随后同样表示储能器。

在本发明的一种实施方式中，参考值是预定值，所述预定值至多是指定的电压的一半、例如车载电网的指定的电压的一半。

也就是说，本发明可以根据不同的场景被适配于电压干扰和电压源。

在本发明的另一实施方式中，交流电压的频率优选地为25 Hz或更多。换句话说，频率可以大于或等于25 Hz。

也就是说，通过选择高于（人）眼的感知能力的频率，防止闪烁效应。

在本发明的另一实施方式中，交流电压的频率优选地为100 Hz或更小，即频率可以小于或等于100 Hz。

因为再充电随着频率的增加而变得更加能量耗费，所以通过选择低频率降低能量需求。由此，该方法也能够在不受干扰的情况下高效地工作。

在本发明的另一种实施方式中，测量的步骤需要小于交流电压的半周期。

也就是说，如果在半周期内识别出输入电压扰动，则该方法可以立即变换到直流电压上，并且从而使储能器保持得小。

在本发明的另一实施方式中，储能器在充电状态下使得能够在0.25秒或更多的时间间隔上操控光电功能层。

根据本发明的一种实施方式，储能器在充电状态下使得能够在1秒或更少的时间间隔上操控光电功能层。

也就是说，由此可以容易地补偿典型的电压波动。

该任务还通过一种用于执行根据本发明的方法之一的装置来解决。在此，该装置具有基板、光电功能层和控制设备，其中所述功能层施加在所述基板上，其中所述光电功能层通过施加电场在其透射和/或反射特性方面能够被改变，其中所述控制设备具有供电电压输入端和馈电输出端以及电压测量装置和储能器，其中所述电压测量装置被设立用于测量在供电电压输入端处实际可用的电压，其中如果所述可用的电压大于参考值，则所述控制设备被设立用于通过所述馈电输出端利用交流电压操控所述光电功能层，其中所述储能器至少部分地被充电，其中如果所述可用的电压小于或等于参考值，则所述控制设备被设立用于通过所述馈电输出端利用直流电压操控所述光电功能层，其中从所述储能器获取能量的至少一部分用于操控，其中所述直流电压小于所述交流电压的峰值。

在本发明的另一实施方式中，交流电压的频率优选地为25 Hz或更多。交流电压的频率可以大于或等于25 Hz。

在本发明的另一实施方式中，交流电压的频率优选地为100 Hz或更小。因此，交流电压的频率可以小于或等于100 Hz。

也就是说，由此可以容易地补偿典型的电压波动。

在本发明的一种实施方式中，光电功能层选自包括聚合物分散液晶（PDLC）、悬浮粒子装置（SPD）、液晶或电致变色的组。

也就是说，本发明可以与所有常见的光电功能层一起被使用。

在本发明的一种实施方式中，控制设备是用于操控光电功能层的控制设备。

也就是说，操控可以有利地被集成到现有系统中。只要必要的装置存在，本发明就可以也作为软件升级被提供。

根据本发明的另一实施方式，基板选自包括平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃或透亮塑料、优选刚性透亮塑料、尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物的组。

因此，本发明可以被使用在车辆窗用玻璃的所有领域中以及建筑窗用玻璃的所有领域中。

尤其是，这些实施方式也可以在复合玻璃板中实现，所述复合玻璃板具有基板和光电功能层，其中该基板经由中间层与另一基板连接。

附图说明

下面根据附图和实施例更详细地阐述本发明。附图是示意图并且不是按正确比例的。附图不以任何方式限制本发明。

图1示出根据现有技术的输入电压和可能的输出电压特性曲线的示意性对比，

图2示出根据本发明的实施方式的输入电压和可能的输出电压特性曲线的示意性对比，

图3示出根据本发明的实施方式的单元的示意图，以及

图4示出根据本发明的实施方式的示例性流程图。

具体实施方式

下面将参照图更深入地描绘本发明。在此应该注意的是，描述分别可以单独或组合地使用的不同方面。也就是说，只要未明确示出为纯替代方案，每个方面都可以与本发明的不同实施方式一起被使用。

就下面描述方法而言，只要通过关联未明确得出某些不同内容，方法的各个步骤就可以以任何顺序布置（anordbar）和/或组合。此外，只要未详尽地另外表明，这些方法可以相互组合。

具有数值的说明一般而言不应被理解为精确值，而是还包含+/-1%直至+/-10%的公差。

就在本申请中命名标准、规范等而言，至少总是参考在申请日可应用的标准、规范等。也就是说，如果标准/规范等被更新或被后继者替代，则本发明也可以被应用于此。

在图中示出不同的实施方式。

下面参照图4示出用于借助于控制设备ECU（所谓的“电子控制单元（ElectronicControl Unit）”）操控光电功能层FS1的根据本发明的方法。

在根据本发明的方法或按照图3的根据本发明的装置中，功能层FS1施加在基板GS1上。通过向光电功能层FS1施加电场，光电功能层FS1在其透射和/或反射特性方面能够被改变。控制设备ECU具有至少一个供电电压输入端IN和馈电输出端OUT以及电压测量装置S和储能器C。

根据本发明的方法具有测量100在供电电压输入端IN处实际可用的电压Vin的步骤。在供电电压输入端IN处可用的电压例如可以是直流电压或交流电压。典型的电压是如可以在车辆的车载电网中见到的12 V直流电压或24 V直流电压或48 V直流电压。

根据本发明的方法现在在步骤200中将可用的电压Vin与参考值Vref进行比较。例如，参考值可以与输出电压的预选目标值有关，以便例如提供预定的透射和/或反射。也就是说，参考值可以变化。

如果在步骤200中可用的电压Vin大于参考值Vref，则可以在步骤300中通过馈电输出端OUT利用交流电压VAC操控光电功能层FS1，其中储能器C至少部分地被充电。也就是说，在正常运行的时间间隔中，使小的储能器C基本上保持充电，使得在干扰情况下足够的能量可用。

然而，如果在步骤200中可用的电压Vin小于或等于参考值Vref，则可以在步骤400中通过馈电输出端OUT利用直流电压VDC操控光电功能层FS1，其中现在从储能器C获取能量的至少一部分或者也获取全部能量用于操控。也就是说，在干扰情况的时间间隔中，（根据光电功能层FS1的充电状态）仍然需要能量来将光电功能层FS1充电到直流电压运行中的目标值。

在此，直流电压VDC小于交流电压VAC的峰值。一般而言，直流电压的值将处于交流电压VAC的峰值的50％和80％之间、尤其是为交流电压VAC的峰值的65％至75％。该值可以根据经验被确定并且例如作为简单的计算准则或作为查找表存储在控制设备中。

本发明还提供一种用于执行根据本发明的方法之一的装置。在此，如图3中所示，该装置具有基板GS1、光电功能层FS1、控制设备ECU。功能层FS1施加在基板GS1上。光电功能层FS1可以通过施加电场或电压在其透射和/或反射特性方面被改变。换句话说，功能层FS1通过施加电场或电压在其透射和/或反射特性方面是可改变的。控制设备ECU具有供电电压输入端IN和馈电输出端OUT以及电压测量装置S和储能器C，其中电压测量装置S被设立用于测量100在供电电压输入端IN处实际可用的电压Vin。如果在步骤200中可用的电压Vin大于参考值Vref，则控制设备ECU被设立用于通过馈电输出端OUT利用交流电压VAC操控300光电功能层FS1，其中储能器C至少部分地被充电。如果在步骤200中可用的电压Vin小于或等于参考值Vref，则控制设备ECU被设立用于通过馈电输出端OUT利用直流电压VDC操控400光电功能层FS1，其中从储能器C获取能量的至少一部分用于操控，其中直流电压VDC小于交流电压VAC的峰值。

在此，本发明利用：光电功能层FS1主要像电容器一样起作用，使得电容器只必须被充电。在理想电容器的理论情况下，在所施加的直流电压的情况下，电容器/光电功能层FS1处的电压将会渐近地趋向于所施加的直流电压，并且电流继续减小。实际上，电流快速地下降到可忽略的值。

相应地，现在性能（Verhalten）如图2中所示地相对于图1而不同。当在正常运行的阶段中通过馈电输出端OUT给光电功能层FS1供应交流电压VAC（根据步骤300）之后，在时间点t1在步骤200中识别出输入电压Vin降低到参考值Vref以下。现在通过馈电输出端OUT给光电功能层FS1供应直流电压VDV（根据步骤400）。如果在稍后的时间点t2识别出输入电压Vin返回到参考值Vref以上（再次在步骤200中），则再次通过馈电输出端OUT给光电功能层FS1供应交流电压VAC（根据步骤300）。在根本不再施加电压，也就是说输入电压为Vin=0伏特的情况下，该方法可以可选地结束。

在本发明的一种实施方式中，参考值Vref至多是指定的电压Vspec的一半，在所述参考值时从交流电压运行切换到直流电压运行。也就是说，如果指定的电压Vspec例如是12V，则参考值Vref例如是6伏特或更小，例如5伏特。该参考值Vref可以例如与交流电压的目前目标值有关。

也就是说，本发明可以根据不同场景被适配于电压干扰和电压源。

在本发明的另一实施方式中，交流电压的频率优选地为25 Hz或更多。

也就是说，通过选择高于（人）眼感知能力的频率，防止闪烁效应。

在本发明的另一实施方式中，交流电压的频率优选地为100 Hz或更小。

因为光电功能层FS1的再充电随着频率的增加而变得更加能量耗费，所以通过选择低频率降低能量需求。由此，该方法也能够在不受干扰的情况下高效地工作。

在本发明的另一实施方式中，测量100的步骤需要小于交流电压的半周期。

也就是说，如果在半周期内识别出输入电压Vin扰动，则该方法可以立即变换到直流电压VDC上，并且从而使储能器C保持得小。

在本发明的另一实施方式中，储能器C在充电状态下使得能够在0.25秒或更多的时间间隔上操控光电功能层FS1。

根据本发明的一种实施方式，储能器C在充电状态下使得能够在1秒或更少的时间间隔上操控光电功能层FS1。

也就是说，可以由此容易地补偿如例如在接通渴求功率的耗电器时可能形成的典型的电压波动。

在本发明的一种实施方式中，光电功能层FS1选自包括聚合物分散液晶（PolymerDispersed Liquid Crystal, PDLC）、悬浮粒子装置（suspended particle devices,SPD）、液晶或电致变色的组。

在本发明的一种实施方式中，控制设备ECU是用于操控光电功能层的控制设备。控制设备ECU具有例如（内部）电压测量装置S和微控制器μC。如所示，储能器C可以在控制设备ECU内部和/或在控制单元外部实现。微控制器μC可以执行根据本发明的方法。所述根据本发明的方法可以存放在静态或可变存储器中，并且可以在微控制器μC上被执行。为此，微控制器μC例如可以从电压测量装置S获得或询问数据。在微控制器μC a的影响下，可以操控驱动级PA，以便在馈电输出端OUT处提供直流电压VDC或交流电压VAC。

根据本发明的另一实施方式，基板GS1选自包括平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃或透亮塑料、优选刚性透亮塑料、尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物的组。

因此，本发明可以使用在车辆窗用玻璃的所有领域中以及建筑窗用玻璃的所有领域中。

尤其是，这些实施方式也可以在复合玻璃板中实现，所述复合玻璃板具有基板GS1和光电功能层FS1，其中基板GS1经由至少一个中间层ZS与另一基板GS2连接。中间层可以具有选自包括聚酰亚胺、聚氨酯、聚亚甲基甲基丙烯酸（Polymethylenmetacrylsäure）、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、FR6、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺的组中的至少一种材料。（未示出的）中间层同样可以布置在基板GS1和光电功能层FS1之间。

因此，本发明尤其是使得即使在暂时电压扰动的条件下也能够提供无闪烁运行，其中与在现有技术中不同地，现在可以放弃较大的缓冲器。

附图标记列表

1 装置

μC 微控制器

Vin 输入电压

Vout 输出电压

GS1 基板

GS2 基板

ZS 中间层

FS1 光电功能层

ECU 控制设备

IN 供电电压输入端

OUT 馈电输出端

S 电压测量装置

C 储能器

Vin 可用的电压

PA 驱动级

方法步骤

100 测量在供电电压输入端（IN）处实际可用的电压（Vin），

200 将可用的电压（Vin）与参考值（Vref）进行比较

300 通过馈电输出端（OUT）利用交流电压（VAC）操控光电功能层（FS1），其中储能器（C）至少部分地被充电，

400 通过馈电输出端（OUT）利用直流电压（VDC）操控光电功能层（FS1），其中从储能器（C）获取能量的至少一部分用于操控。

Claims

1.一种用于借助于控制设备（ECU）操控光电功能层（FS1）的方法，其中所述功能层施加在基板（GS1）上，并且其中所述光电功能层（FS1）通过施加电场在其透射和/或反射特性方面能够被改变，其中所述控制设备（ECU）具有供电电压输入端（IN）和馈电输出端（OUT）以及电压测量装置（S）和储能器（C），所述方法包括步骤：

•测量（100）在所述供电电压输入端（IN）处实际可用的电压（Vin），

•如果（200）所述可用的电压（Vin）大于参考值（Vref），则通过所述馈电输出端（OUT）利用交流电压（VAC）操控（300）所述光电功能层（FS1），其中所述储能器（C）至少部分地被充电，

•如果（200）所述可用的电压（Vin）小于或等于参考值（Vref），则通过所述馈电输出端（OUT）利用直流电压（VDC）操控（400）所述光电功能层（FS1）），其中从所述储能器（C）获取能量的至少一部分用于操控，

•其中所述直流电压（VDC）小于所述交流电压（VAC）的峰值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考值（Vref）至多是指定的电压（Vspec）的一半。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述交流电压的频率大于或等于25Hz。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述交流电压的频率小于或等于100 Hz。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量（100）的步骤需要小于所述交流电压的半周期。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述储能器（C）在充电状态下使得能够在0.25秒或更多的时间间隔上操控所述光电功能层（FS1）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述储能器（C）在充电状态下使得能够在1秒或更少的时间间隔上操控所述光电功能层（FS1）。

8.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法之一的装置（1），所述装置包括：

•基板（GS1），

•光电功能层（FS1），

•控制设备（ECU），

•其中所述功能层（FS1）施加在所述基板（GS1）上，并且其中所述光电功能层（FS1）通过施加电场在其透射和/或反射特性方面能够被改变，

•其中所述控制设备（ECU）具有供电电压输入端（IN）和馈电输出端（OUT）以及电压测量装置（S）和储能器（C），

•其中所述电压测量装置（S）被设立用于测量（100）在所述供电电压输入端（IN）处实际可用的电压（Vin），

•其中如果（200）所述可用的电压（Vin）大于参考值（Vref），则所述控制设备（ECU）被设立用于通过所述馈电输出端（OUT）利用交流电压（VAC）操控（300）所述光电功能层（FS1），其中所述储能器（C）至少部分地被充电，

•其中如果（200）所述可用的电压（Vin）小于或等于参考值（Vref），则所述控制设备（ECU）被设立用于通过所述馈电输出端（OUT）利用直流电压（VDC）操控（400）所述光电功能层（FS1）），其中从所述储能器（C）获取能量的至少一部分用于操控，

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，预定值（Vref）至多是指定的电压（Vin）的一半。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述交流电压的频率大于或等于25Hz。

11.根据前述权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述交流电压的频率小于或等于100 Hz。

12.如前述权利要求8至11中任一项所述的装置，其特征在于，用于测量（100）的电压测量装置（S）需要小于所述交流电压的半周期。

13.根据前述权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述储能器（C）在充电状态下使得能够在0.25秒或更多的时间间隔上操控所述光电功能层（FS1）。

14.根据前述权利要求8至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述储能器（C）在充电状态下使得能够在1秒或更少的时间间隔上操控所述光电功能层（FS1）。