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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb von transparenten
Flächenelementen mit veränderlichem Transmissionsgrad
in einem Fahrzeug, wobei jedem der Flächenelemente ein
Wandler zur Umwandlung einer Übertragungsspannung in eine
Betriebsspannung des jeweiligen Flächenelements zugeordnet
ist.
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Aus
der
US 7 417 785 B2 sind
eine Anordnung und ein Verfahren zur elektrischen Versorgung eines
elektrotropischen Gegenstandes (im Englischen: suspended-particle-device
= 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 ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem
Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Betrieb von transparenten
Flächenelementen in einem Fahrzeug anzugeben, welche besonders
einfach und kostengünstig in einem Fahrzeug implementierbar
ist.
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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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Bei
der Vorrichtung zum Betrieb von transparenten Flächenelementen
mit veränderlichem Transmissionsgrad in einem Fahrzeug
ist jedem der Flächenelemente ein Wandler zur Umwandlung
einer Übertragungsspannung in eine Betriebsspannung des
jeweiligen Flächenelements zugeordnet.
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Erfindungsgemäß ist
das Flächenelement an einem Fahrzeugbauteil angeordnet,
welches eine bauteilbezogene Steuereinheit umfasst, wobei die bauteilbezogene
Steuereinheit mit dem Wandler derart gekoppelt ist, dass dem Wandler
als Übertragungsspannung eine Versorgungsspannung der Steuereinheit
zuführbar ist.
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Daraus
resultiert in besonders vorteilhafter Weise, dass zur elektrischen
Versorgung des Wandlers keine separaten Übertragungsleitungen
von einer Energiequelle, beispielsweise einer Batterie des Fahrzeugs,
erforderlich sind, da zum Betrieb des Wandlers die Versorgungsspannung
der bauteilbezogenen Steuereinheit verwendet wird. Somit ist ein
besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau eines Bordnetzes
des Fahrzeugs realisierbar, wobei ein geringer Aufwand zur Erzeugung
des Bordnetzes erforderlich ist und aufgrund einer verringerten
Anzahl von Übertragungsleitungen das Gewicht des Fahrzeugs verringerbar
ist, woraus wiederum ein geringerer Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß des
Fahrzeugs folgen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betrieb von transparenten
Flächenelementen mit veränderlichem Transmissionsgrad
in einem Fahrzeug.
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In
der einzigen 1 ist eine Vorrichtung 1 zum
Betrieb von transparenten Flächenelementen 2 bis 8 mit
veränderlichem Transmissionsgrad in einem Fahrzeug dargestellt.
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Bei
den transparenten Flächenelementen 2 bis 8 handelt
es sich um Glasflächen, insbesondere um ein erstes und
ein zweites bewegliches Seitenfenster (Flächenelement 2 und
Flächenelement 4), ein erstes und ein zweites
unbewegliches Seitenfenster oder Dreiecksfenster (Flächenelement 3 und Flächenelement 5),
ein bewegliches Glas-Schiebedach (Flächenelement 6),
ein festes Glasdach (Flächenelement 7) sowie um
eine Heckscheibe (Flächenelement 8) des Fahrzeuges.
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Dabei
sind das erste bewegliche Seitenfenster (Flächenelement 2)
und das erste unbewegliche Seitenfenster (Flächenelement 3)
in einer nicht näher dargestellten ersten Tür
des Fahrzeugs, das zweite bewegliche Seitenfenster (Flächenelement 4)
und das zweite unbewegliche Seitenfenster (Flächenelement 5)
in einer ebenfalls nicht näher dargestellten zweiten Tür
des Fahrzeugs und das bewegliche Glas-Schiebedach (Flächenelement 6)
sowie das feste Glasdach (Flächenelement 7) in
einem nicht dargestellten Dach des Fahrzeugs angeordnet.
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Die
transparenten Flächenelemente 2 bis 8 weisen
jeweils Mittel, insbesondere eine in die Flächenelemente 2 bis 8 eingebrachte
oder auf diese aufgebrachte Folie, auf, deren Transmissionsgrad durch
Anlegen einer jeweiligen Betriebsspannung UB2 bis
UB8, welche elektrische Wechselspannungen von
vorzugsweise 120 bis 140 Volt sind, einstellbar ist. Bei den Folien
handelt es sich um eine so genannte Suspended-Particle-Device (=
SPD), in welche lichtabsorbierende Partikel eingebracht sind, deren
maximale Transparenz bei Anlegen der jeweiligen Betriebsspannung
UB2 bis UB8 und
deren minimale Transparenz im spannungslosen Zustand erzielbar ist.
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Zur
Erzeugung dieser Betriebsspannungen UB2 bis
UB8 ist jedem der Flächenelemente 2 bis 8 ein Wandler 9 bis 15 zugeordnet
und mit diesem gekoppelt. Bei den Wandlern 9 bis 15 handelt
es sich um so genannte getaktete elektronische Wandler, die Wechselrichter
zur Erzeugung der Betriebsspannungen UB2 bis
UB8 aus Versorgungsspannungen UV1 bis UV5 sind und vorzugsweise mit einer Taktfrequenz von
100 kHz betrieben werden. Aus der Verwendung der getakteten Wandler
resultiert in besonders vorteilhafter Weise eine Verringerung des
Gewichts und einer Größe des Wandlers insbesondere
gegenüber einer Verwendung von herkömmlichen Eisenkerntransformatoren,
so dass die Wandler 9 bis 15 besonders einfach
im Fachzeug, insbesondere unmittelbar an den Flächenelementen 2 bis 8 mittels
kraft-, stoff- und/oder formschlüssiger Verbindungstechniken anordbar
sind. Weiterhin zeichnen sich die Wandler 9 bis 15 bei
der Verwendung der Taktfrequenz von 100 kHz durch einen besonders
geräuscharmen Betrieb aus.
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Die
Betriebsspannungen UB2 bis UB8 werden aus
einer Übertragungsspannung UU erzeugt,
wobei es sich bei der Übertragungsspannung UU insbesondere
um eine Quellenspannung einer nicht näher dargestellten
Batterie des Fahrzeugs, d. h. um eine Gleichspannung mit einer Spannungsamplitude
von vorzugsweise 12 Volt, handelt.
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Erfindungsgemäß ist
das Flächenelement 2 bis 8 an einem Fahrzeugbauteil,
wie beispielsweise einer Tür oder einem Dach, angeordnet.
Dieses Fahrzeugbauteil umfasst eine bauteilbezogene Steuereinheit 16 bis 18,
insbesondere ein Türsteuergerät oder ein Dachsteuergerät.
Bei der ersten und der zweiten Steuereinheit 16, 17 handelt
es sich um ein Türsteuergerät und bei der dritten
Steuereinheit 18 um ein Dachsteuergerät. Die Türsteuergeräte
sind insbesondere zu einer Steuerung von in den Fahrzeugtüren
angeordneten elektrischen Fensterhebern und das Dachsteuergerät
zur Steuerung der elektrischen Betätigung des Glasschiebedachs
vorgesehen.
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Die
bauteilbezogene Steuereinheit 16 bis 18, d. h.
das Türsteuergerät bzw. das Dachsteuergerät, ist
derart mit dem Wandler 9 bis 15 gekoppelt, dass dem
Wandler 9 bis 15 als Übertragungsspannung
UU eine Versorgungsspannung UV1 bis
UV4 der jeweiligen Steuereinheit 16 bis 18 zuführbar
ist. Aus diesen Versorgungsspannungen UV1 bis
UV4 werden mittels der Wandler 9 bis 14 jeweils
die Betriebsspannungen UB2 bis UB8 der Flächenelemente 2 bis 7.
Aus dieser elektrischen Versorgung der Wandler 9 bis 14 und
der Flächenelemente 2 bis 7 anhand der
Versorgungsspannungen UV1 bis UV4 der
Steuereinheiten 16 bis 18 ergibt sich insbesondere
der Vorteil, dass keine separaten Übertragungsleitungen
und Steuereinheiten zur elektrischen Versorgung der Wandler 9 bis 14 erforderlich
sind, woraus sich ein verringerter Aufwand und verringerte Kosten
ergeben.
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Da
die Versorgungsspannungen UV1 bis UV4 der jeweiligen Übertragungsspannung
UU und somit der Quellenspannung der Batterie
des Fahrzeugs entsprechen, sind Versorgungsspannungen UV1 bis UV4 ebenfalls Gleichspannungen mit einer Spannungsamplitude
von vorzugsweise 12 Volt. Daraus ergibt sich in zweckmäßiger
Weise einer sehr gute elektromagnetische Verträglichkeit.
Auch sind aufgrund der Ausbildung der Versorgungsspannungen UV1 bis UV4 als Gleichspannung
im Niederspannungsbereich keine aufwendigen Hochspannungsvorkehrungen
an Übertragungsleitungen erforderlich und es sind zur elektrischen
Versorgung der Wandler 9 bis 14 keine elektrischen
Hochspannungsversorgungen erforderlich.
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Des
Weiteren ist eine zentrale Steuereinheit 19 vorgesehen,
anhand welcher der Transmissionsgrad der transparenten Flächenelemente 2 bis 8 in Stufen
oder stufenlos steuerbar ist. Weiterhin wird an dieser zentralen
Steuereinheit 19 der der Heckscheibe (Flächenelement 8)
zugeordnete Wandler 15 mit einer elektrischen Versorgungsspannung
UV5 der zentralen Steuereinheit 19 versorgt.
Mittels des Wandlers 15 wird die Versorgungsspannung UV5 derart umgewandelt, dass die Betriebsspannung
UB8 für die Heckscheibe, d. h.
insbesondere die Wechselspannung von vorzugsweise 120 bis 140 Volt,
entsteht.
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Weiterhin
ist die zentrale Steuereinheit 19 vorzugsweise mit einer
nicht dargestellten, im Fahrzeuginnenraum angeordneten Bedieneinheit
gekoppelt, anhand welcher die Wandler 9 bis 15 derart steuerbar
sind, dass der Transmissionsgrad der transparenten Flächenelemente 2 bis 8 steuer-
und einstellbar ist. Zu diesem Zweck ist die Bedieneinheit direkt
oder über einen Datenbus, beispielsweise einen CAN-Bus,
mit der zentralen Steuereinheit 19 verbunden. Auch die
zentrale Steuereinheit 19 ist über einen derartigen
Datenbus mit den Steuergeräten 16 bis 18 und
den Wandlern 9 bis 15 verbunden, wobei zur Steuerung
der Wandler 9 bis 15 mittels der Bedieneinheit
und der zentralen Steuereinheit 19 in die Übertragungsleitungen
nicht näher dargestellte Steuerleitungen eingebracht sind.
Dabei können die Übertragungsleitungen beispielsweise
als zweiadriges Kabel oder koaxial ausgebildet sein.
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Zusätzlich
weisen die Steuereinheiten 16 bis 18 und/oder
die zentrale Steuereinheit 19 nicht näher dargestellte
Mittel zur Diagnose des Betriebs der transparenten Flächenelemente 2 bis 7 auf,
mittels welchen die Flächenelemente 2 bis 7,
insbesondere deren elektrische Daten überwacht werden und
Fehler im Betrieb erfassbar und auswertbar sind.
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Zusammenfassend
ist es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und Weiterbildungen dieser möglich, den Transmissionsgrad
effektiv, d. h. mit geringen Verlusten, und kostengünstig
zu steuern. Weiterhin sind die zu übertragenden Spannungen,
d. h. die Übertragungsspannung UU und
die Versorgungsspannungen UV1 bis UV5 gering, so dass keine aufwändigen
Schutzmaßnahmen erforderlich sind.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
bis 8
- Flächenelement
- 9
bis 15
- Wandler
- 16
bis 18
- Steuereinheit
- 19
- Zentrale
Steuereinheit
- UB2 bis UB8
- Betriebsspannung
- UU
- Übertragungsspannung
- UV1 bis UV5
- Versorgungsspannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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