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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb eines transparenten
Flächenelements, insbesondere einer Glasfläche,
mit einem veränderlichen Transmissionsgrad, umfassend eine
mit einem Versorgungsstromkreis gekoppelte Kontaktierungsanordnung,
anhand welcher dem Flächenelement elektrische Energie zuführbar
ist.
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Aus
der
US 2006/0158805
A1 sind eine Anordnung und ein Verfahren zur elektrischen
Versorgung eines elektrotropischen Gegenstandes (im Englischen:
suspended-particledevice = SPD) bekannt, wobei ein Transmissionsgrad
des Gegenstandes durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar
ist. Dabei ist dem elektrotropischen Gegenstand eine aus einer Quellenspannung
erzeugte Niederwechselspannung oder Niedergleichspannung zuführbar,
wobei zumindest ein Wandler vorgesehen ist, anhand welchem die Niederwechselspannung oder
Niedergleichspannung in eine Betriebswechselspannung zum Betrieb
des elektrotropischen Gegenstandes umwandelbar ist. Zur Erzeugung
einer Niedergleichspannung ist beispielsweise als Energiequelle
eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, vorgesehen, wobei
die Niedergleichspannung, z. B. mit einer Spannungshöhe
von 12 Volt, anhand einer einzelnen Übertragungsleitung
von der Batterie durch das Fahrzeug zu dem elektrotropischen Gegenstand übertragbar
ist. Bei mehreren elektrisch zu versorgenden elektrotropischen Gegenständen,
insbesondere Fahrzeugscheiben, ist jedem Gegenstand ein Wechselrichter
zur Erzeugung von dessen Betriebswechselspannung zugeordnet, wobei
in jeden Wechselrichter eine Steuerschaltung integriert sein kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem
Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Betrieb eines transparenten
Flächenelements, insbesondere einer Glasfläche,
mit einem veränderlichen Transmissionsgrad anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung
gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Vorrichtung zum Betrieb eines transparenten Flächenelements,
insbesondere einer Glasfläche, mit einem veränderlichen
Transmissionsgrad umfasst eine mit einem Versorgungsstromkreis gekoppelte
Kontaktierungsanordnung, anhand welcher dem Flächenelement
elektrische Energie zuführbar ist.
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Erfindungsgemäß ist
die Kontaktierungsanordnung an dem Flächenelement kraft-,
stoff- und/oder formschlüssig befestigt und mit einem Diagnosestromkreis
zur Überwachung des Versorgungsstromkreises gekoppelt,
wobei bei einer Unterbrechung des Diagnosestromkreises ein Signal
erzeugbar ist, anhand dessen der Versorgungsstromkreis automatisch
abschaltbar ist.
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Durch
die Kombination von Versorgungsstromkreis und Diagnosestromkreis
ist in besonders vorteilhafter Weise ein Lösen der Kontaktierungsanordnung
erfassbar und der Versorgungsstromkreis ist in einfacher, effizienter
und insbesondere schneller Weise abschaltbar. Durch die Überwachung
und Abschaltung werden durch das Lösen der Kontaktierungsanordnung
hervorgerufene elektrische Kurzschlüsse aufgrund einer
Verbindung der Kontaktierungsanordnung zu einem Massepotential,
Verbindungen zu einem Spannungsnetz mit abweichendem Spannungs-Potential
und insbesondere auch Querverbindungen sowie weitere elektrische
Fehler vermieden, so dass eine Spannungsversorgung des Versorgungsstromkreises
bei Auftreten derartiger elektrischer Fehler schnell unterbrochen
wird. Dadurch werden bei einer Verwendung der Vorrichtung in einem
Fahrzeug Beschädigungen desselben und eine Gefährdung
von Personen, beispielsweise durch eine Vermeidung von stabil brennenden
Lichtbögen, vermieden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1A schematisch
ein erstes Ausführungsbeispiel eines transparenten Flächenelements mit
Stiftkontakten,
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1B schematisch
das Flächenelement nach 1A mit
einem darauf angeordneten ersten Steckverbinderelement,
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1C schematisch
das Flächenelement nach 1A mit
einem darauf angeordneten ersten Steckverbinderelement, wobei das
Steckverbinderelement weitere Mittel zum Betrieb des Flächenelements
umfasst,
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2A schematisch
ein zweites Ausführungsbeispiel eines transparenten Flächenelements mit
Stiftkontakten,
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2B schematisch
das Flächenelement nach 2A mit
einem darauf angeordneten ersten Steckverbinderelement,
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2C schematisch
das Flächenelement nach 2A mit
einem darauf angeordneten ersten Steckverbinderelement, wobei das
Steckverbinderelement weitere Mittel zum Betrieb des Flächenelements
umfasst,
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3A schematisch
ein transparentes Flächenelement mit Flachkontakten, und
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3B schematisch
das transparente Flächenelement nach 3A mit
einem ersten und einem zweiten Steckverbinderelement.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1A ist
ein Ausschnitt eines transparenten Flächenelements 1 mit
veränderlichem Transmissionsgrad dargestellt. Bei dem transparenten
Flächenelement 1 handelt es sich insbesondere
um eine Glasfläche zur Verwendung in einem nicht näher
dargestellten Fahrzeug, beispielsweise zur Verwendung als bewegliche
und/oder feststehende Seitenscheibe, Heckscheibe, Frontscheibe oder
als bewegliches und/oder feststehendes Dachelement.
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Das
transparente Flächenelement 1 ist aus einem transparenten
oberen Element 1.1, einem transparenten unteren Element 1.2 und
einem zwischen diesen angeordneten mittleren Element 1.3 mit
veränderlichem Transmissionsgrad gebildet. Das mittlere
Element 1.3 ist insbesondere als Folie ausgebildet, deren
Transmissionsgrad durch Anlegen einer Versorgungsspannung einstellbar
ist. Die Versorgungsspannung ist eine elektrische Wechselspannung,
welche insbesondere eine Spannungshöhe von bis zu ca. 170
Volt aufweisen kann. Bei der Folie handelt es sich um eine so genannte
Suspended-Particle-Device (= SPD), in welche lichtabsorbierende
Partikel eingebracht sind, deren maximale Transparenz bei Anlegen
der Versorgungsspannung und deren minimale Transparenz im spannungslosen Zustand
erzielbar ist.
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Zur
elektrischen Kontaktierung mit einem Versorgungsstromkreis VS ist
eine Kontaktierungsanordnung K vorgesehen, wobei diese im dargestellten
Ausführungsbeispiel als Steckverbindung ausgebildet ist.
Hierzu sind an dem Flächenelement 1 zwei Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 angeordnet,
welche elektrisch mit dem mittleren Element 1.3 verbunden
sind und durch Aussparungen 1.6, 1.7 in dem oberen
Element 1.1 nach außen auf eine Oberseite des
transparenten Flächenelements 1 ragen. Alternativ
können die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 in
nicht näher dargestellter Weise durch in das untere Element 1.2 eingebrachte
Aussparungen auf eine Unterseite des transparenten Flächenelements 1 ragen.
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Zur
elektrischen Verbindung mit dem Versorgungsstromkreis VS ist ein
in 1B näher dargestelltes erstes Steckverbinderelement 2 vorgesehen, welches
zu den Versorgungs-Stiftkontakten 1.4, 1.5 korrespondierende äußere
Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 aufweist,
die mit dem Versorgungsstromkreis VS gekoppelt sind. Die Versorgungs-Stiftkontakten 1.4, 1.5 und
die dazu korrespondierenden äußere Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 bilden dabei
Versorgungs-Kontaktelemente VK.
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Da
aus elektrischen Fehlern im Versorgungsstromkreis VS, beispielsweise
einem Kurzschluss oder einer Querverbindung zu anderen Stromkreisen,
aufgrund der Spannungshöhe der Vorsorgungsspannung starke
Beschädigungen oder eine Zerstörung des Fahrzeugs
oder von Teilen des Fahrzeugs sowie Schädigungen von Personen
resultieren können, ist eine Überwachung des Versorgungsstromkreises
VS erforderlich.
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Zu
diesem Zweck sind auf einer Oberfläche des oberen Elements 1.1 des
Flächenelements 1 Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 angeordnet,
wobei die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 elektrisch
miteinander verbunden sind und somit eine so genannte Leitungsbrücke
bilden.
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Wiederum
sind in dem in 1B näher dargestellten
ersten Steckverbinderelement 2 zu den Diagnose-Stiftkontakten 1.8, 1.9 korrespondierende äußere
Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4 angeordnet, welche
mit einem Diagnosestromkreis DS gekoppelt sind und gemeinsam mit
den Diagnose-Stiftkontakten 1.8, 1.9 Diagnose-Kontaktelemente
DK bilden.
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Die
Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 und Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 sowie
die äußeren Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4 und äußeren
Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 sind jeweils
parallel in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind,
so dass die elektrische Verbindung zwischen dem Flächenelement 1 und
dem Diagnosestromkreis DS sowie dem Versorgungsstromkreis VS in
einfacher und sicherer Weise herstellbar ist.
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Der
Diagnosestromkreis DS ist vorzugsweise mit einer nicht näher
dargestellten Steuereinheit verbunden, mittels welcher der Diagnosestromkreis DS
mit einem Diagnosesignal beaufschlagbar ist.
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Wie
sowohl der 1A als auch der 1B zu
entnehmen ist, ist eine Länge der Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 derart
größer als eine Länge der Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 ausgebildet,
dass die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 an ihrem
freien Ende über die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 hinausragen,
so dass bei einem Lösen des ersten Steckverbinderelements 2 von
dem Flächenelement 1 zunächst der Diagnosestromkreis
DS unterbrochen wird. Da die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 aufgrund
ihrer kleineren Länge beim Lösen des Steckverbinderelements 2 aus
den äußeren Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4 gezogen
werden, bevor die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 aus
den äußeren Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 gezogen werden,
wird die Unterbrechung des Diagnosestromkreises DS zeitlich früher
erfasst, als eine Unterbrechung des Versorgungsstromkreises VS erfolgt.
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Bei
dieser Unterbrechung des Diagnosestromkreises DS steuert die Steuereinheit
ein nicht näher dargestelltes Schaltelement an, welches
den Versorgungsstromkreis VS abschaltet, so dass die äußeren
Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 spannungslos
sind und somit der Versorgungsstromkreis VS sicher vor dessen elektrischer
Unterbrechung abgeschaltet werden kann.
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1C zeigt
das transparente Flächenelement 1 mit einem zweiten
Ausführungsbeispiel des ersten Steckverbinderelements 2.
Dabei umfasst das erste Steckverbinderelement 2 ein Mittel 3 zum
Betrieb des Flächenelements 1. Dabei kann das
Mittel 3 einen Spannungswandler zur Umwandlung einer Quellenspannung,
beispielsweise einer Batterie, in die Versorgungsspannung und/oder
ein Steuergerät umfassen, anhand dessen der Transmissionsgrad des
mittleren Elements 1.3, der Spannungswandler, der Diagnosestromkreis
DS und/oder die Abschaltung des Versorgungsstromkreises VS steuerbar
ist.
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Das
Steckverbinderelement 2 ist kraft-, stoff- und/oder formschlüssig
an dem Flächenelement 1 befestigt. Diese Verbindung
ist beispielsweise durch eine Klemmverbindung zwischen den Versorgungs-Stiftkontakten 1.4, 1.5 und
den äußeren Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 und/oder
den Diagnose-Stiftkontakten 1.8, 1.9 und den äußeren
Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4 oder einen Verguss des
Steckverbinderelements 2 mit dem Flächenelement 1 erzeugbar.
Alternativ oder zusätzlich ist zwischen das Steckverbinderelement 2 und
das Flächenelement 1 ein Dichtmasse, eine Dichtung und/oder
ein Klebstoff eingebracht.
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Die 2A und 2B zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel eines transparenten Flächenelements 1.
Abweichend von dem in den 1A bis 1C dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel sind von dem mittleren Element 1.3 randseitig
Flachkontakte 4, 5 nach außerhalb auf
das obere Element 1.1 geführt. Die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 sind
mit den Flachkontakten 4, 5 elektrisch verbunden,
beispielsweise verlötet, verschweißt und/oder verklebt.
Die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 sind wiederum
auf dem oberen Element 1.1 in unmittelbarer Nähe,
d. h. in kurzem Abstand zu den Versorgungs-Stiftkontakten 1.4, 1.5 angeordnet.
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Das
erste Steckverbinderelement 2 umfasst die zu den Versorgungs-Stiftkontakten 1.4, 1.5 und Diagnose-Stiftkontakten 1.8, 1.9 korrespondierenden äußeren Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 bzw. äußeren
Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4, wobei bei einer
Trennung des Steckverbinderelements 2 von dem Flächenelement 1,
d. h. bei einer Trennung des Diagnosestromkreises DS, der Versorgungsstromkreis
VS automatisch abgeschaltet wird.
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2C zeigt
das zweite Ausführungsbeispiel eines transparenten Flächenelements 1 und das
erste Steckverbinderelement 2, wobei in das Steckverbinderelement 2 das
Mittel 3 zur Steuerung zum Betrieb des Flächenelements 1 gemäß 1C integriert
ist.
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In 3A ist
ein drittes Ausführungsbeispiel eines transparenten Flächenelements 1 dargestellt, wobei
von dem mittleren Element 1.3 randseitig Flachkontakte 4, 5 nach
außerhalb auf das obere Element 1.1 geführt
sind.
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An
den Flachkontakten 4, 5 ist jeweils eine Kontaktierungsfläche 4.1, 5.1 angeordnet.
An dem Flächenelement 1 ist das erste Steckverbinderelement 2,
welches als Adapter ausgebildet ist, das Flächenelement 1 an
einer Randseite umgreifend sowie kraft-, stoff- und/oder formschlüssig
angeordnet, wobei das erste Steckverbinderelement 2 elektrisch
mit den Flachkontakten 4, 5 über die
Kontaktierungsflächen 4.1, 5.1 gekoppelt
ist.
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An
einer Stirnseite des ersten Steckverbinderelements 2 sind
die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 und die
Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 angeordnet, wobei
die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 länger
ausgebildet sind als die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9.
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Zur
elektrischen Verbindung des elektrischen Flächenelements 1 weist
ein zweites Steckverbinderelement 6 die zu den Versorgungs-Stiftkontakten 1.4, 1.5 und
den Diagnose-Stiftkontakten 1.8, 1.9 korrespondierenden äußeren
Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 bzw. äußeren
Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4 auf. Zu dieser
Verbindung werden die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 und
die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 jeweils in
die äußeren Versorgungs-Kontaktbuchsen 2.1, 2.2 bzw. äußeren Diagnose-Kontaktbuchsen 2.3, 2.4 eingeführt
und aufgrund einer Klemmung gehalten. Zusätzlich sind das
erste Steckverbinderelement 2 und das zweite Steckverbinderelement 6 beispielsweise
mittels einer Vergussmasse, Klebstoff, Dichtmittel oder weiteren nicht
dargestellten Befestigungselementen miteinander verbunden.
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Auch
in diesem Ausführungsbeispiel sind die Versorgungs-Stiftkontakte 1.4, 1.5 länger
als die Diagnose-Stiftkontakte 1.8, 1.9 ausgebildet,
so dass bei einer Trennung frühzeitig eine Abschaltung
des Versorgungsstromkreises VS ausführbar ist.
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In
einer nicht näher dargestellten Weiterbildung umfasst das
zweite Steckverbinderelement 6 die Mittel 3 zur
Steuerung des Flächenelements 1.
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- 1
- Flächenelement
- 1.1
- Oberes
Element
- 1.2
- Unteres
Element
- 1.3
- Mittleres
Element
- 1.4
- Versorgungsstiftkontakt
- 1.5
- Versorgungsstiftkontakt
- 1.6
- Aussparung
- 1.7
- Aussparung
- 1.8
- Diagnose-Stiftkontakt
- 1.9
- Diagnose-Stiftkontakt
- 2
- Erstes
Steckverbinderelement
- 2.1
- Äußere
Versorgungs-Kontaktbuchse
- 2.2
- Äußerer
Versorgungs-Kontaktbuchse
- 2.3
- Äußerer
Diagnose-Kontakt
- 2.4
- Äußerer
Diagnose-Kontakt
- 3
- Mittel
- 4
- Flachkontakt
- 4.1
- Kontaktierungsfläche
- 5
- Flachkontakt
- 5.1
- Kontaktierungsfläche
- 6
- Zweites
Steckverbinderelement
- K
- Kontaktierungsanordnung
- DS
- Diagnosestromkreis
- DK
- Diagnose-Kontaktelemente
- VS
- Versorgungsstromkreis
- VK
- Versorgungs-Kontaktelemente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2006/0158805
A1 [0002]