DE102020211505B3 - Glasscheibe, Kraftfahrzeug und Verfahren - Google Patents

Glasscheibe, Kraftfahrzeug und Verfahren Download PDF

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    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren und eine Glasscheibe (2), insbesondere Glasdach oder Heckscheibe oder Seitenscheibe oder Frontscheibe, eines Kraftfahrzeugs, mit in der Glasscheibe (2) angeordneter Pixelmatrix (5, 6, 7, 8), in welcher Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) mit einem rheologischen Material (20) mindestens eine Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) erzeugbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Glasscheibe, ein Kraftfahrzeug mit einer Glasscheibe und ein Verfahren.
  • Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung einer Glasscheibe bzw. eines Kraftfahrzeugs/Verfahrens. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Eine Glasscheibe, insbesondere in Form eines Glasdachs eines Kraftfahrzeugs, mit in der Glasscheibe angeordneter Pixelmatrix mit einem magneto- und/oder elektro- rheologischen Material, in welcher Pixelmatrix eine Antennenstruktur durch z.B. Anlegen von elektrischer Spannung erzeugbar ist, ermöglicht effizient eine flexible, adaptive Ausbildung und Anpassung von Antennenstrukturen.
  • Zu den Unteransprüchen:
  • Pixel einer solchen Pixelmatrix können durch miteinander verbundene Zellen mit einem rheologischen Material darin gebildet sein, wobei durch (z.B. elektrische, spannungsbasierte oder magnetische) Ansteuerung jeweils einer der Zellen Flüssigkeit aus ihr in andere (benachbarte und/oder über Flüssigkeitskanäle verbundene) Zellen zur Ausbildung einer Antennenstruktur (durch die Flüssigkeit in mehreren Zellen und ggf. Flüssigkeitskanälen) bewegbar ist. Rheologische (Magneto- rheologische und/oder elektro- rheologische) Flüssigkeiten, insbesondere elektrorheologische flüssige Metalle, sind z.B. bekannt aus:
    • https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrorheologische_FI%C3%BCssigkeit und
    • https://de.qwe.wiki/wiki/Electrorheological fluid und
    • https://www.ims.kit.edu/1410.php .
  • Glasscheiben sind bekannt aus EP 3 224 901 A1 , WO 2016/ 086 017 A1 , JP S63 271 320 A , US 2006 158 715 A1 , EP 3 062 390 A1 und JP 2016 - 134 805 A .
  • Antennen sind bekannt aus US 2010 095 762 A1 , EP 3 062 390 A1 .
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Pixelmatrix der Glasscheibe (insbesondere in einer oder zwei Richtungen nebeneinander angeordnete X*Y) Zellen aufweisen,
    wobei Zellen in der Glasscheibe über Fluidkanäle jeweils in Kommunikation mit einer oder mehreren insbesondere benachbarten Zellen stehen,
    und in den mehreren Zellen rheologische, insbesondere elektrorheologische Flüssigkeit, insbesondere elektrorheologisches Flüssigmetall, vorhanden ist, wobei durch Ansteuerung jeweils einer der Zellen Flüssigkeit aus ihr in andere Zellen zur Ausbildung einer Antennenstruktur bewegbar ist.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    in ein, zwei oder mehr als zwei Randbereichen der Glasscheibe in mindestens einer Pixelmatrix jeweils eine Antennenstruktur durch Anlegen von elektrischer Spannung erzeugbar sein,
    wobei (ggf. abgedunkelte) Randbereiche der Glasscheibe (z.B. die Randnähesten/äußersten maximal 1 oder 5 oder 10 oder 15 Prozent der Glasscheibe) wenig optisch beeinträchtigend derart ausbildbar sind, und wobei bei ggf. zwei oder mehr Antennen eine Antennen-Diversity ermöglicht werden kann.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    in mindestens zwei Randbereichen der Glasscheibe in der mindestens einen Pixelmatrix jeweils eine Antennenstruktur durch Anlegen von elektrischer Spannung oder eines Magnetfelds erzeugbar sein,
    und es können so mehrere Antennen und/oder mindestens eine durch mehrere Randbereiche verlaufende Antenne gebildet werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    in zwei zueinander orthogonalen Randbereichen der Glasscheibe in der mindestens einen Pixelmatrix jeweils eine Antennenstruktur durch z.B. Anlegen von elektrischer Spannung erzeugbar sein,
    und diese beiden Antennenstrukturen können gemeinsam als eine Antenne beschaltet und/oder verwendet werden.
    Damit kann z.B. effizient eine über ein Eck der Glasscheibe verlaufende Antenne ausbildbar sein.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    in mindestens zwei gegenüberliegenden Ecken der Glasscheibe (also z.B. in zwei oder drei oder vier Ecken) jeweils eine von mehreren Antennen gebildet werden, also der Bauraum effizient und mit beabstandeten Antennen genutzt werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    die Glasscheibe aus einem z.B. Natriumsilikat-haltigen Glas oder aus einem Kunststoff bestehen.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    die Glasscheibe zweischichtig, insbesondere mit einem Zwischenraum (z.B. analog zu einem LCD-Display) ausgebildet sein,
    in welchem Zwischenraum mindestens eine elektro- oder magneto-rheologische Pixelmatrix angeordnet sein kann, mittels derer Antennenstrukturen ausbildbar sind.
    Damit kann die Pixelmatrix effizient gegen mechanische Einwirkungen von außen geschätzt sein.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann
    in der mindestens einen Pixelmatrix jeweils mindestens eine Antennenstruktur durch Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder Anlegen eines magnetischen Felds an einer oder mehreren Zellen erzeugbar sein,
  • Weitere Merkmale und Vorteile von einigen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
    • 1 im Längsschnitt ein Kraftfahrzeug mit einer Dachscheibe mit Antennenstrukturen,
    • 2 in Draufsicht ein Glasdach eines Kraftfahrzeuges mit durch mindestens eine Pixelmatrix jeweils erzeugbaren Antennenstrukturen,
    • 3 in Draufsicht ein Glasdach eines Kraftfahrzeuges mit durch eine Pixelmatrix erzeugten, symbolisch als Linien dargestellten Antennenstrukturen und Antennen im Glasdach,
    • 4 im Längsschnitt ein Glasdach eines Kraftfahrzeuges mit durch eine Pixelmatrix erzeugbaren Antennenstrukturen im Glasdach und deren elektrischer Anbindung durch einen Kabelbaum.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glasscheibe 2 (hier in Form eines Glasdachs) aus hier zwei (alternativ einer oder mehr als zwei) Scheiben 3, 4 mit hier mehr als einer Pixelmatrix 5, 6, (7, 8) aus ggf. jeweils sehr vielen (magneto- oder elektro-) rheologischen Zellen 10-20), durch deren Beschaltung mindestens eine Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) zur Bildung mindestens einer Antenne (100 oder 101) ausbildbar ist.
  • Ebenso wie eine erfindungsgemäße Glasscheibe 2 in Form eines Glasdachs kann auch eine Glasscheibe in Form eines Schiebedachs und/oder einer Heckscheibe und/oder einer Seitenscheibe und/oder einer Frontscheibe mit (jeweils) mindestens einer Pixelmatrix 5, 6, 7, 8 aus ggf. sehr vielen (magneto- oder elektro-) rheologischen Zellen 10-20 im Kraftfahrzeug 1 vorgesehen sein.
  • 2 zeigt in Draufsicht auf ein Dach eines Kraftfahrzeuges 1 eine Glasscheibe 2 in Form z.B. eines Glasdachs (das z.B. wie hier in Form eines Schiebedachs ausgebildet und in Richtung y verschiebbar sein kann) mit durch jeweils durch eine Pixelmatrix 5, 6, 7, 8 aus jeweils Zellen 10-19 erzeugbaren Antennenstrukturen (90).
  • Eine Pixelmatrix 5, 6, 7, 8 kann jeweils mehrere Zellen 10-19 (auch viel mehr als hier dargestellt) aufweisen, die jeweils mit einer rheologischen Flüssigkeit 20 gefüllt oder leer sein können, wobei die (in einer Zelle als Punkt angedeutete) rheologische Flüssigkeit 20 aus eine Zelle 10-19 in eine andere der 10-19 durch Anlegen einer Spannung oder eines Magnetfelds im Bereich der Zelle (in an sich bekannter Weise) bewegt werden kann.
    Zellen 10-19 einer Pixelmatrix 5, 6, 7, 8 können z.B. in ein oder zwei oder mehr Reihen (hier in x/y Richtung, ggf. auch in z-Richtung) und/oder nebeneinander angeordnet sein.
  • Die Flüssigkeit 20 kann z.B. ein rheologisches Flüssigmetall sein. Wenn sich die Flüssigkeit 20 z.B. in den Zellen 10, 11, 12, 13, 14 (und ggf. auch in den Kanälen 21, 22, 23 usw. dazwischen) befindet kann sie z.B. eine (durch jeweils einen Balken in 3 angedeutete) linienförmige Antennenstruktur 90 (oder ebenso 91, 92, 93) ausbilden.
  • Eine Antennenstruktur 90, 91, 92, 93 kann jeweils als Antenne 100, 101 verwendet werden, oder es können z.B. (jeweils) zwei Antennenstrukturen 90, 91 (und/oder 92, 93) über Verbindungen 31, 32, 33, 34 miteinander verbunden werden und so zusammen eine Antenne 100, 101 bilden. Eine Antenne 100, 101 kann jeweils mit der Steuerung bzw. dem Connectivity-Modul 50 verbunden sein und z.B. zum Empfang und/oder Senden von Signalen für z.B. /3G/4G/5G/6G Mobilfunk und/oder WiFi und/oder NFC und/oder RKE, DAB und/oder GPS/Glossnass/Galileo usw. verwendet werden.
  • Eine Pixelmatrix 5, 6, 7, 8, kann jeweils über eine Verbindung mit genau einer weiteren Pixelmatrix 5, 6, 7, 8 oder mit mehreren Pixelmatrizen 5, 6, 7, 8 durch jeweils eine elektrisch leitende Verbindung (z.B. Drähte) 31, 32, 33, 34 verbunden sein.
  • Die Pixelmatrix oder Pixelmatrizen 5, 6, 7, 8 können jeweils (zur Verbindung der durch sie gebildeten Antennenbereiche 90, 91, 92, 93) mit einem Connectivity-Modul 50 (z.B. zum Senden/Empfang für 2G/3G/4G/5G/6G Mobilfunk und/oder WiFi und/oder NFC und/oder RKE, DAB und/oder GPS/Glossnass/Galileo usw. und/oder mit einer ECU) verbunden sein, das über eine Funkanbindung und/oder einer Kabelanbindung mit einer weiteren Steuerung und/oder mindestens einem Bussystem des Kraftfahrzeugs 1 verbunden sein kann.
  • 4 zeigt im Längsschnitt ein Glasdach 2 eines Kraftfahrzeuges, den Kraftfahrzeug- Dachhimmel 98 mit durch je eine Pixelmatrix 5, (6, 7,) 8 erzeugbaren Antennenstrukturen im Glasdach 2 und deren (5-8, 90-93) elektrische Anbindung 35 (zum Senden und/oder Empfang und/oder jeweils zur Ansteuerung der rheologischen Zellen) an ein (Connectivity = Verbindungs-) Modul 50, und dessen Anbindung an ein Kraftfahrzeugnetz durch einen Kabelbaum 99.
  • Durch ein Anlegen einer regelbaren Spannung aus der ECU des Connectivity-Moduls 50 an rheologische Zellen im Glas können definierte Bereiche aktiviert und bestimmte Antennenstrukturen im Smart-Glas erzeugt werden. Diese Antennenstrukturen können dann bestimmte Frequenzbereiche für die benötigten Dienste wie z.B. Telefon, WiFi, RKE, DAB usw. abdecken.
  • Eine Spannungsregelung/-steuerung aus der ECU des Connectivity-Moduls 50 heraus ermöglicht ebenfalls anders bereits definierte Antennenstrukturen zu aktivieren, diese dienen dann wieder für weitere Dienste auf anderen Frequenzen. Ein empfangenes Signal kann im Connectivity-Modul verarbeitet und an die Infrastruktur des Fahrzeugs weitergegeben werden.
  • Bereiche, in denen durch Spannungsregelung/-steuerung aus der ECU bestimmte Antennen erzeugt werden, können sich am Rand des Glasdaches z.B. in der Nähe der Klebestellen zur Fahrzeugstruktur befinden. Damit bleibt die Durchsicht durch das Glasdach ohne Einschränkung für Insassen.

Claims (10)

  1. Glasscheibe (2), insbesondere Glasdach oder Heckscheibe oder Seitenscheibe oder Frontscheibe, für ein Kraftfahrzeug (1), mit in der Glasscheibe (2) angeordneter Pixelmatrix (5, 6, 7, 8), in welcher Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) mit einem magneto- und/oder elektrorheologischen Material (20) mindestens eine Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) erzeugbar ist.
  2. Glasscheibe (2) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) der Glasscheibe (2) Zellen (10-19) aufweist, die (10-19) vorzugsweise in einer (X;Y) oder zwei Richtungen (X; Y) nebeneinander angeordnet sind, wobei Zellen (10-19) in der Glasscheibe (2) über Fluidkanäle (21, 22, 23) jeweils in Kommunikation mit einer oder mehreren Zellen (10-19) stehen, wobei in Zellen (10-19) rheologische, insbesondere magneto- und/oder elektro-rheologische Flüssigkeit, insbesondere elektrorheologisches Flüssigmetall, vorhanden ist, wobei zur Ausbildung einer Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) durch Ansteuerung der Zellen (10-19) Flüssigkeit (20) aus jeweils einer Zelle (10-19) in andere Zellen (10-19) bewegbar ist.
  3. Glasscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in ein, zwei oder mehr als zwei Randbereichen der Glasscheibe (2) in mindestens einer Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) jeweils eine Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) erzeugbar ist, insbesondere durch Anlegen von elektrischer Spannung und/oder eines magnetischen Felds.
  4. Glasscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in zwei zueinander orthogonalen Randbereichen der Glasscheibe (2) in der mindestens einen Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) jeweils eine Antennenstruktur (90, 91; 92, 93) erzeugbar ist, und diese beiden Antennenstrukturen (90, 91; 92, 93) gemeinsam als eine Antenne (100; 101) beschaltet und/oder verwendet sind.
  5. Glasscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in mindestens zwei insbesondere gegenüberliegenden Ecken der Glasscheibe (2) jeweils eine von mehreren Antennen (100, 101) gebildet wird.
  6. Glasscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) oder Antennenstrukturen jeweils in einem insbesondere abgedunkelten Randbereich der Glasscheibe (2) angeordnet ist.
  7. Glasscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasscheibe (2) aus einem Glas oder aus einem Kunststoff besteht.
  8. Glasscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasscheibe (2) zweischichtig, insbesondere mit einem Zwischenraum ausgebildet ist, in welchem Zwischenraum mindestens eine elektro- oder magneto-rheologische Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) ausgebildet ist, mittels derer (5, 6, 7, 8) Antennenstrukturen (90, 91, 92, 93) ausbildbar sind.
  9. Kraftfahrzeug mit einer oder mehreren Glasscheibe(n) (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Verfahren zum Ansteuern einer Antennenstruktur (90, 91, 92, 93), wobei in einer Glasscheibe (2), insbesondere Glasdach oder Heckscheibe oder Seitenscheibe oder Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem Randbereich der Glasscheibe (2), in mindestens einer Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) mit einem magneto- und/oder elektro- rheologischen Material (20) eine Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) durch Anlegen von elektrischer Spannung und/oder Anlegen eines magnetischen Felds an einer oder mehreren Zellen (10-19) der Pixelmatrix (5, 6, 7, 8) erzeugt wird, insbesondere indem eine rheologische, insbesondere elektrorheologische Flüssigkeit, insbesondere elektrorheologisches Flüssigmetall durch Ansteuerung jeweils einer der Zellen (10-19) in andere Zellen (10-19) zur Ausbildung einer Antennenstruktur (90, 91, 92, 93) bewegt wird.
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