DE19706918A1

DE19706918A1 - Verfahren zum Betreiben eines elektrochromen Elementes

Info

Publication number: DE19706918A1
Application number: DE19706918A
Authority: DE
Inventors: Peter Reichmann; Jens Cardinal
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Pilkington Deutschland AG
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-08-27
Also published as: DE59806623D1; ATE229659T1; EP0961949A1; AU6917498A; US6362806B1; EP0961949B1; WO1998037453A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektro chromen Elementes, das aus mindestens den folgenden Schichten be steht:

- einer ersten Elektrodenschicht;
- einer ersten Schicht, in die reversibel Ionen einlagerbar sind;
- einer transparenten Ionenleitschicht;
- einer zweiten Schicht, in die reversibel Ionen einlagerbar sind; und
- einer zweiten Elektrodenschicht;

wobei die erste und/oder die zweite Schicht, in die reversibel Ionen einlagerbar sind, eine elektrochrome Schicht ist und die andere dieser Schichten als Gegenelektrode zu der elektrochromen Schicht arbeitet, und wobei an die Elektrodenschichten eine einen Umfärbevorgang hervorrufende Spannung angelegt wird, die Werte in einem Redoxstabilitätsbereich des elektrochromen Schichtsystems aufweist.

Der Begriff Umfärbevorgang bezeichnet dabei entweder ein willkür liches Einfärben, das heißt eine Minderung des Transmissions- oder Reflexionsgrads des elektrochromen Elements, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich, oder aber ein Entfärben oder Bleichen, also eine Erhöhung des Transmissions- oder Reflexionsgrads. Er kann aber auch primär in einer Änderung des Farbortes der trans mittierten oder reflektierten Strahlung bestehen. Spannungswerte in einem Redoxstabilitätsbereich des elektrochromen Schichtsystems meint Spannungen, bei denen das aus der elektrochromen Schicht, der Ionenleitschicht sowie der als Gegenelektrode arbeitenden Schicht bestehende elektrochrome Schichtsystem keine oder allen falls sehr geringfügige irreversible Veränderungen erfährt.

Das elektrochrome Element weist mindestens eine elektrochrome Schicht auf, die reversibel umgefärbt werden kann. Diese wird als Gegenelektrode entweder mit einer weiteren elektrochromen Schicht oder mit einer transparenten Ionenspeicherschicht, die ihre Trans parenz durch die Einlagerung von Ionen nicht nennenswert ändert, kombiniert. Zur Vereinfachung werden im folgenden beide Schichten, in die reversibel Ionen einlagerbar sind, gemeinsam als elektro chrome Schichten bezeichnet.

Die zuvor aufgeführten Schichten des elektrochromen Elements kön nen gegebenenfalls auch indirekt unter Zwischenschaltung weiterer Schichten, wie z. B. Schutzschichten, Isolierschichten, optisch wirksamer Hilfsschichten, Referenzelektrodenschichten oder der gleichen, aufeinander folgen.

Zumindest eine der Elektrodenschichten ist eine transparente Schicht. Wenn das elektrochrome Element als transparentes Fenster element mit variablem Transmissionsgrad eingesetzt werden soll, so wird auch die zweite Elektrodenschicht transparent sein. Soll hin gegen das elektrochrome Element als Spiegel mit variablem Refle xionsgrad verwendet werden, so wird vorzugsweise eine der beiden Elektrodenschichten als opake Reflexionsschicht aus einem geeig neten Metall, wie Aluminium oder Silber, ausgebildet. Es ist aber auch möglich, mit zwei transparenten Elektrodenschichten zu arbei ten und eine zusätzliche metallische Reflexionsschicht vorzusehen. Im folgenden wird der Einfachheit halber nur von elektrochromen Elementen mit variablem Transmisssionsgrad die Rede sein, ohne daß jedoch die Erfindung hierauf beschränkt ist.

Durch die über die Elektrodenschichten an das elektrochrome Ele ment angelegte Spannung kann dessen Transmissionsgrad verändert werden. Diese Veränderung erfolgt im Regelfall umso schneller, je höher die angelegte Spannung ist. Wird das elektrochrome Element allerdings nicht in optimaler Weise betrieben, ist also insbeson dere die angelegte Spannung zu groß, so kann es dauerhaft geschä digt werden. Es wird dann möglicherweise das elektrochrome Element in seinem Transmissionsgrad nicht mehr veränderbar sein, oder der Unterschied zwischen minimalem und maximalem Transmissionsgrad ist unter ansonsten gleichen Umgebungsbedingungen nicht mehr so groß wie im ungeschädigten Zustand. Auch ist zu befürchten, daß das elektrochrome Element nicht mehr homogen einfärbt, wobei sich mög licherweise irreversibel eingefärbte oder nicht mehr einzufärbende Bereiche bilden.

Vor allem dann, wenn ein Polymerelektrolyt als Ionenleitschicht verwendet wird, besteht außerdem die Gefahr, daß das elektrochrome Element delaminiert, d. h. daß sich die Ionenleitschicht von den elektrochromen Schichten bereichsweise ablöst.

Je nach Einsatzgebiet des elektrochromen Elementes ist dieses mehr oder weniger hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt. So kann bei spielsweise bei einem elektrochromen Element, das in Kraftfahrzeu gen als Fensterscheibe, Dachverglasung oder dergleichen eingesetzt wird, erwartet werden, daß es bei Temperaturen im Bereich von -20°C bis +80°C befriedigend arbeitet. Mit ähnlichen Temperatu ren ist bei Anwendungen in der Außenhaut von Gebäuden, beispiels weise im Bereich von Gebäudefassaden, zu rechnen. Es ist bekannt, daß eine Temperaturerhöhung zu einer Verringerung des spezifischen Widerstandes der Systemkomponenten führt. Insbesondere der Wider stand der Ionenleitschicht kann mit einer Temperaturerhöhung dra stisch abnehmen. Wenn keine geeigneten Maßnahmen getroffen werden, kann dies leicht dazu führen, daß bei höheren Temperaturen der Redoxstabilitätsbereich des elektrochromen Schichtsystems verlas sen wird und irreversible Veränderungen auftreten.

Aus der EP 0 475 847 B1, nach der der Oberbegriff des Patentan spruches gebildet ist, ist ein Verfahren zum Betreiben eines elek trochromen Elementes bekannt, bei dem die an das elektrochrome Element angelegte Spannung temperaturabhängig ist. Die Temperatur wird dabei direkt mit einem Thermometer gemessen oder aber indi rekt, indem vor jedem Umfärbevorgang ein Spannungspuls erzeugt wird, über den bei gleichzeitiger Strommessung der Widerstand der Ionenleitschicht bestimmt und daraus die Temperatur des elektro chromen Elementes ermittelt wird. Entsprechend der ermittelten Temperatur wird für eine vorgegebene Zeit eine Spannung an das elektrochrome Element angelegt. Wenn der gewünschte Transmis sionsgrad erreicht ist, wird die Spannung abgeschaltet.

Die EP 0 718 667 A1 hat ein vom Benutzer beeinflußbares Verfahren zum Betreiben eines elektrochromen Elementes zum Gegenstand, das über eine Schnittstelle an bauartlich unterschiedliche elektro chrome Elemente, an die Umgebungstemperatur und an die Abmessungen des elektrochromen Elementes anpaßbar ist. Dabei soll die Span nung, mit der das elektrochrome Element betrieben wird, auch eine Funktion der Temperatur sein. Nachteilig bei dem bekannten Verfah ren ist es, daß für jedes einzelne elektrochrome Element eine An passung der Steuerparameter an die Scheibenabmessungen erfolgen muß.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrochromen Elementes zur Verfügung zu stellen, das in einem großen Temperaturbereich arbeitet, das weitgehend unabhängig von der Fläche des elektrochromen Elementes ist, das eine Veränderung des Transmissionsgrads über einen großen Bereich zuläßt, das eine ausreichend schnelle Umfärbung ermöglicht, und mit dem eine hohe Lebensdauer des elektrochromen Elementes er reichbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 ge löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der durch das elektrochrome Element fließende Strom I fortlaufend gemessen wird, daß in einer Anlaufphase des Umfärbevorgangs die an das elektrochrome Element angelegte Spannung U stetig bis maximal zu einem temperaturabhän gig vorgegebenen Endwert U_max erhöht bzw. erniedrigt wird, wobei die Temperaturabhängigkeit des Endwertes U_max bauartbedingt, jedoch unabhängig von der umzufärbenden Fläche für das elektrochrome Ele ment festgelegt ist, und daß die Spannung U im Verlauf des Umfär bevorgangs abhängig vom Strom I geführt wird, wobei die Spannung U ihrem Betrage nach den Betrag des Endwertes U_max nicht überschrei tet. Der Endwert U_max kann dabei für einen Einfärbevorgang einen anderen Betrag aufweisen als für einen Entfärbevorgang.

Die Strommessungen erfolgen im Normalfall regelmäßig in immer gleichen, ausreichend kurzen Zeitabständen, typischerweise mehrere Male in der Sekunde. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß zum Beispiel in der Anlaufphase des Umfärbevorgangs Messungen in kürzeren Abständen vorgenommen werden als in späteren Phasen, weil sich in der Anlaufphase der Strom und die Spannung normalerweise am schnellsten ändern.

Für die meisten Anwendungsfälle wird es ausreichend sein, wenn die Temperaturabhängigkeit des Endwertes U_max der Spannung U durch einen linearen Zusammenhang gegeben ist, beispielsweise

U_max = A - B . T, (1)

wobei T die Temperatur des elektrochromen Elementes ist und A und B von der Bauart des elektrochromen Elementes bestimmte Konstanten sind, die empirisch zu ermitteln sind. Wenn T die Temperatur in °C ist, so entspricht A betragsmäßig derjenigen Spannung U, die bei 0°C maximal an das elektrochrome Element angelegt werden darf. Mit der Konstante B wird festgelegt, wie stark der Endwert U_max der Spannung U bei Temperaturänderungen zu modifizieren ist. A und B können für einen Einfärbe- und einen Entfärbevorgang unterschied lich sein. Sie sind charakteristisch für eine bestimmte Bauart eines elektrochromen Elementes, aber unabhängig von dessen Abmes sungen. Sie können ausgehend von cyclovoltammetrischen Vorunter suchungen an den elektrochromen Schichten beispielsweise durch systematische Versuchsreihen ermittelt werden, bei denen elektro chrome Elemente gleicher Bauart und Abmessungen mit verschiedenen Werten für U_max bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden und diejenigen betragsmäßig größten Spannungen ermittelt werden, bei denen die elektrochromen Elemente jeweils über eine große Anzahl (mind. etwa 1000-10 000) von Umfärbezyklen keine nennenswerte Verschlechterung ihrer Umfärbeeigenschaften erfahren.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Regelung der an das elektrochrome Element angelegten Spannung U in Abhängigkeit vom Strom I. Die Erfindung nutzt die überraschende Erkenntnis, daß eine Auswertung von fortlaufenden Messungen des Stroms I eine Kenntnis der genauen Abmessungen des elektrochromen Elements für eine schonende Betriebsweise dieses Elements erübrigt. Dabei kön nen die Meßwerte des Stroms I grundsätzlich auf unterschiedliche Weise zur Regelung der Spannung U verwendet werden. So kann bei spielsweise vorgesehen werden, die Spannung U zunächst in der An laufphase bis auf den Endwert U_max betragsmäßig zu erhöhen und sie danach auf dem erreichten Wert zu halten, bis der Strom I eine - wie weiter unten erläutert - auf den Maximalstrom I_max bezogene, temperaturabhängige erste Schwelle unterschreitet, wonach die Spannung U betragsmäßig stetig oder in mehreren Stufen so ernied rigt wird, bis der Strom I eine ebenfalls auf den Maximalstrom I_max bezogene, temperaturabhängige untere Abschaltschwelle er reicht. Vorteilhafterweise geschieht diese stromgeführte Regelung der Spannung U jedoch unter Zuhilfenahme eines aus Strom- und Spannungsmessungen ermittelten Rechenwertes für den Gesamtwider stand R_ges des elektrochromen Elementes.

Der Gesamtwiderstand R_ges des elektrochromen Elementes kann bevor zugt in der Anlaufphase des Umfärbevorgangs aus der Spannung U und dem Strom I ermittelt werden. Zum Ausgleich eventueller Spannungs- Offsets (Leerlaufspannungen) wird dabei der Gesamtwiderstand R_ges insbesondere aus der ersten Ableitung der Spannung U nach dem Strom I errechnet. Diese ergibt sich in erster Näherung durch die Bildung des Quotienten ΔU/ΔI der Beträge von Spannungsdifferenz und Stromdifferenz zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t_i, t_i+1, ΔU =¦U(t_i+1)-U(t_i)¦, ΔI =¦I(t_i+1)-I(t_i)¦. Die Genauigkeit der Berech nung kann dadurch erhöht werden, daß eine Mittelwertbildung aus mehreren zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Quotienten ΔU/ΔI vorgenommen wird. Durch die Durchführung der Messungen und der Berechnung in der Anlaufphase des Umfärbevorgangs kann eine Ver fälschung der Meßergebnisse durch im Zuge des Umfärbens auftre tende innere Spannungen weitgehend vermieden werden.

Da der Gesamtwiderstand R_ges temperaturabhängig ist, kann aus die sem grundsätzlich auch auf die Temperatur T des elektrochromen Elementes geschlossen werden, wenn aufgesonderte Temperaturfühler verzichtet werden soll. Insbesondere bei großflächigen elektro chromen Elementen ist allerdings eine direkte Temperaturmessung mit Hilfe eines Temperaturfühlers wegen deren höherer Genauigkeit vorzuziehen.

Eine besonders hohe Lebensdauer des elektrochromen Elements kann dadurch erzielt werden, daß aus der Spannung U, dem Strom I sowie dem Gesamtwiderstand R_ges eine Spannung U_eff, die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten wirksam ist, errechnet und die Span nung U so geregelt wird, daß U_eff dem Betrage nach einen vorbestim mten Wert U_eff,max, oberhalb dessen irreversible Veränderungen am elektrochromen Element auftreten können, nicht überschreitet. Dabei wird vorzugsweise die folgende Näherungsgleichung zur Ermitt lung der an den elektrochromen Schichten elektrochemisch wirk samen Spannung U_eff benutzt, deren Zustandekommen weiter unten er läutert wird:

U_eff = U - I . D . R_ges (2)

wobei D eine bedarfsweise zu verwendende, Näherungsfehler ausglei chende Korrekturgröße ist. Es wird in den meisten Fällen aus reichen, für D den Wert 1 zu verwenden. Zur Optimierung der Span nungsregelung im Hinblick auf eine möglichst lange Lebensdauer des elektrochromen Elements kann es aber vorteilhaft sein, mit einer durch orientierende Versuche zu ermittelnden von 1 abweichenden Korrekturgröße D zu arbeiten. Denkbar sind z. B. Fälle, in denen die Messung des Gesamtwiderstands R_ges erst zu einem relativ späten Zeitpunkt eines Umfärbevorgangs vorgenommen wird, in denen die Einzelwiderstände des elektrochromen Schichtsystems besonders stark vom Färbungszustand abhängen oder in denen die elektrochro men Schichten einen ungewöhnlich hohen Ohm'schen Widerstand auf weisen.

Ein schnelles und dennoch schonendes Umfärben wird auf steuerungs technisch besonders einfache Weise erreicht, wenn nach dem Ab schluß der Anlaufphase und solange die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten wirksame Spannung U_eff den maximal zuläs sigen Wert U_eff,max dem Betrage nach nicht erreicht, die Spannung U im wesentlichen konstant auf dem am Ende der Anlaufphase erreich ten Endwert U_max gehalten wird. Es versteht sich, daß auch mit dem Betrage nach unter dem Endwert U_max liegenden Spannungen U gear beitet werden könnte. Ein solches Verfahren hätte aber längere Umfärbezeiten zur Folge, was normalerweise unerwünscht ist.

Ein Abschaltkriterium für die Spannung U kann, insbesondere falls eine vollständige Ein- oder Entfärbung gewünscht ist, erfin dungsgemäß besonders einfach mit Hilfe des maximalen Stromes I_max, der während des Umfärbevorgangs geflossen ist, definiert werden. So kann festgelegt werden, daß die Spannung U dann abgeschaltet wird, wenn das Verhältnis von momentan fließendem Strom I zu maxi malem Strom I_max einen vorgegebenen, von der Bauart, der Art des Umfärbevorgangs sowie in der Regel von der Temperatur T bestimmten Wert unterschreitet.

Ist nur eine Teilumfärbung gewünscht, so kann beispielsweise der Transmissionsgrad oder der Reflexionsgrad des elektrochromen Ele mentes überwacht und die Spannung U abgeschaltet werden, wenn der Transmissionsgrad oder Reflexionsgrad einen vorgegebenen Wert er reicht.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die im elektrochromen Ele ment seit Beginn des Umfärbevorganges geflossene Ladungsmenge zu ermitteln und die Spannung U abzuschalten, wenn die geflossene La dungsmenge einen vorgegebenen Wert erreicht. Die geflossene La dungsmenge kann dabei durch zeitliche Integration des Stromes I ermittelt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, sobald einmal die bauartbedingten Parameter A, B, D, U_eff,max und das Abschaltver hältnis I/I_max festgelegt sind, im wesentlichen unabhängig von der umzufärbenden Fläche des elektrochromen Elementes eine Selbstkali brierung des Steuerungsverfahrens durchzuführen, die ein schonen des Betreiben des elektrochromen Elementes erlaubt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur Verfeinerung und weiteren Optimierung des Steuerverfahrens verschiedene Größenklassen für elektrochrome Elemente zu definieren, innerhalb derer jeweils die gleichen bau artbedingten Parameter angewandt werden, z. B. in Schritten von etwa 0,5-1 m, bezogen auf die kürzeste Elementabmessung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf steuerungstechnisch einfache Weise eine schnelle, reproduzierbare und gleichmäßige Umfärbung von elektrochromen Elementen, wobei für eine Teilumfär bung ergänzende Abschaltkriterien herangezogen werden können. Es ist in der praktischen Ausführung maßgeblich durch seine Anlauf phase bestimmt, in der eine Selbstkalibrierung vorgenommen wird, d. h. in der wesentliche Steuerparameter des Verfahrens festgelegt werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines elektrochromen Ele mentes;

Fig. 2 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für das elek trochrome Element der Fig. 1;

Fig. 3 ein stark schematisiertes Blockschaltbild zur Er läuterung der Meß- und Regelgrößen für das erfin dungsgemäße Betreiben eines elektrochromen Elemen tes;

Fig. 4 den schematischen Verlauf von Strom und Spannung, wenn das elektrochrome Element der Fig. 1 nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens betrieben wird;

Fig. 5 eine Meßkurve für den Strom- und Spannungsverlauf bei einem Einfärbevorgang, der ein bevorzugtes Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung ausnutzt, durchgeführt an einem elektrochromen Element mit den Abmessungen 70 cm . 100 cm; und

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Entfärbevorgang bei einem elektrochromen Element entsprechend Fig. 5.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines beispielhaften elek trochromen Elementes dargestellt. Auf einem Glasträger 10 befindet sich eine erste transparente Elektrodenschicht 12, auf der als erste Schicht, in die reversibel Ionen eingelagert werden können, eine elektrochrome Schicht 14 vorgesehen ist. Eine transparente Ionenleitschicht 16, die als Polymerelektrolyt ausgeführt sein mag, trennt die elektrochrome Schicht 14 von der zweiten Schicht, in die reversibel Ionen eingelagert werden können, hier einer Ionenspeicherschicht 18, die als Gegenelektrode zur elektrochromen Schicht 14 arbeitet. Die Ionenspeicherschicht 18 kann als Schicht mit vom Einlagerungszustand im wesentlichen unabhängigem Transmis sionsgrad ausgeführt sein. Sie kann aber auch über mehr oder weni ger ausgeprägte elektrochrome Eigenschaften verfügen. Die Schich ten 14, 18 werden zur Vereinfachung gemeinsam als elektrochrome Schichten 14, 18 bezeichnet, ohne daß der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens auf elektrochrome Elemente mit zwei einfärbbaren Schichten beschränkt ist.

Der Schichtaufbau ist symmetrisch ergänzt durch eine zweite trans parente Elektrodenschicht 20 und eine Glasplatte 22. Die Elektro denschichten 12 und 20 sind mit elektrischen Anschlüssen 24, 26 versehen, an die über nicht dargestellte Zuleitungen eine Steuer spannung U angelegt werden kann. Die elektrochrome Schicht 14 und die Ionenspeicherschicht 18 bestehen aus für diesen Zweck bekann ten und geeigneten Materialien, wie sie beispielsweise in der EP 0 475 847 B1 aufgeführt sind, die Kationen, insbesondere Proto nen oder Li⁺-Ionen, reversibel einlagern können, wobei die elek trochrome Schicht 14 je nach Einlagerungszustand eine unterschied liche Einfärbung aufweist.

Die an das elektrochrome Element angelegte Spannung U muß während des gesamten Umfärbevorgangs zwei Bedingungen erfüllen:

(I) Der Betrag der Spannung U darf den Betrag eines vor gegebenen, von der Temperatur T abhängigen Endwertes U_max nicht überschreiten. Die Temperaturabhängigkeit dieses End wertes U _max ergibt sich aus der Bauart des elektrochromen Elementes und richtet sich vor allem nach den Materialien für die elektrochromen Schichten 14, 18 und für die Ionen leitschicht 16.
(II) Die Spannung U_eff, die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten 14, 18 wirksam ist, darf einen bestimmten Wert U_eff,max betragsmäßig nicht überschreiten. Da die an den elek trochromen Schichten 14, 18 herrschenden Potentiale nur mittelbar zu beeinflussen und nur mit großem Aufwand meß technisch erfaßbar sind, wird die an das elektrochrome Ele ment angelegte Spannung U vorzugsweise auf Basis des in der Anlaufphase des Umfärbevorgangs ermittelten Gesamtwider stands R_ges und durch die Auswertung der fortlaufenden Mes sungen des Stroms I so geregelt, daß die Bedingung (II) stets eingehalten wird. Der maximal zulässige Betrag U_eff,max der elektrochemisch an den elektrochromen Schichten 14, 18 wirksamen Spannung U_eff hängt im Regelfall von verschiedenen Parametern ab, nämlich beispielsweise von der Temperatur T des elektrochromen Elements, von dessen Bauart und von der Art des Umfärbevorgangs (Einfärbung oder Entfärbung).

Die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten 14, 18 wirk same Spannung U_eff ist betragsmäßig gegenüber der außen an das elektrochrome Element angelegten Spannung U vermindert, und zwar um diejenigen Anteile, die an den Widerständen der verschiedenen anderen stromdurchflossenen Komponenten des elektrochromen Ele ments einschließlich dessen Zuleitungen abfallen. Die Spannung U_eff ist zwar bei einem industriell zu vertretbaren Kosten herstell baren elektrochromen Element einer direkten Messung nicht zugäng lich. Sie kann aber mit ausreichender Genauigkeit näherungsweise berechnet werden, wie im folgenden erläutert wird.

Es zeigt Fig. 2 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des elektro chromen Elementes nach Fig. 1. Dabei ist R₁ der Ohm'sche Wider stand der Elektrodenschicht 12 einschließlich Anschluß 24 sowie etwaiger, nicht dargestellter Zuleitungen, R₂ der Ohm'sche Wider stand der elektrochromen Schicht 14, R₃ der Ohm'sche Widerstand der Ionenleitschicht 16, R₄ der Ohm'sche Widerstand der Ionenspei cherschicht 18 und R₅ der Ohm'sche Widerstand der Elektroden schicht 20 einschließlich Anschluß 26 sowie etwaiger, nicht dar gestellter Zuleitungen.

Der Gesamtwiderstand R_ges des elektrochromen Elements ergibt sich damit als Summe der Widerstände R₁ bis R₅,

R_ges = R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + R₅.

Mit dem durch das elektrochrome Element fließenden Strom I erhält man hieraus die angelegte Spannung U entsprechend der Ohm'schen Gleichung U = I . R_ges, wobei die über den elektrochromen Schich ten 14, 18 abfallenden Spannungsanteile I . R₂ + I . R₄ der zuvor erwähnten elektrochemisch wirksamen Spannung U_eff entsprechen. Es gilt also:

U = U_eff + I . (R₁ + R₃ + R₅)

oder - nach U_eff aufgelöst -:

U_eff = U - I . (R₁ + R₃ + R₅). (3)

Aus dieser Gleichung (3) kann unter der Annahme, daß jedenfalls in der Anlaufphase des Umfärbevorgangs die Widerstände R₂ und R₄ klein gegenüber R₁ + R₃ + R₅ sind, mit R_ges ≈ R₁ + R₃ + R₅ die oben auf geführte Näherungsgleichung (2) abgeleitet werden.

Aus Gleichung (3) bzw. Näherungsgleichung (2) ergibt sich unmit telbar, daß die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten 14, 18 wirksame Spannung U_eff über die Spannung U und mit Hilfe von Messungen des Stromes I geregelt werden kann. Der so berechnete Wert von U_eff kann naturgemäß nur ein Näherungswert sein, da der Spannungsabfall I . R insbesondere bei großflächigen elektrochro men Elementen nicht über die gesamte Fläche des Elementes konstant ist, sondern an den Rändern am größten ist, während er in dessen Mitte ein Minimum annimmt. Physikalisch korrekt wird das Wider standsverhalten eines elektrochromen Elementes über komplexe Größen (Impedanzen) beschrieben. Die Bestimmung komplexer Impedan zen erfordert aber einen vergleichsweise hohen apparativen Auf wand, der wirtschaftlich nicht gerechtfertigt ist. Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis zur Ermittlung der benötigten Betriebs parameter des Steuerverfahrens die Berücksichtigung nur des Ohm'schen Anteils der Impedanzen der Systemkomponenten einen völ lig ausreichenden Näherungswert darstellt.

Aus den beiden obengenannten Bedingungen (I) und (II), die beim Betreiben des elektrochromen Elementes in einem Redoxstabilitäts bereich des elektrochromen Schichtsystems einzuhalten sind, be stimmen sich zusammen mit Näherungsgleichung (2) für jeden Zeit punkt des Umfärbevorganges zwei Obergrenzen für den Betrag der an das elektrochrome Element anzulegenden Spannung U, die beide nicht überschritten werden dürfen:

¦U¦≦¦U_max¦ (4)

¦U¦≦¦U_eff,max + I . D . R_ges¦ (5)

Die Spannung U wird unter Auswertung der fortlaufenden Messungen des Stromes I so geregelt, daß die kleinere der sich aus den Rela tionen (4) und (5) ergebenden Obergrenzen betragsmäßig nicht über schritten wird.

Um einen Umfärbevorgang einzuleiten, wird an die elektrischen An schlüsse 24 und 26 (Fig. 1) des elektrochromen Elementes eine Spannung U angelegt, die von einer im stromlosen Zustand des elek trochromen Elementes meßbaren Leerlaufspannung U_EC ausgeht. Die Spannung U wird nun - je nach Art des gewünschten Vorgangs - er höht oder erniedrigt, wobei die Erhöhung oder Erniedrigung stetig vorgenommen wird, dabei aber nicht notwendigerweise linear ver laufen muß. Es versteht sich, daß je nach dem Vorzeichen der Leer laufspannung U_EC zunächst ein Nulldurchgang der Spannung U erfolgen kann, wobei also der Betrag der Spannung U zunächst abnimmt, bevor letztendlich ein Anstieg des Spannungsbetrages erfolgt. Der An stieg des Spannungsbetrages und damit die Anlaufphase des Umfär bevorgangs wird spätestens dann beendet, wenn die niedrigere der Obergrenzen gemäß Relationen (4) und (5) erreicht wird.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren liefert normalerweise zu nächst Relation (4) die niedrigere Obergrenze, während die Ober grenze gemäß Relation (5) erst im weiteren Verlaufe des Umfär bevorganges zum Tragen kommt. Es kann aber auch vorkommen, daß der Anstieg des Betrags der Spannung U in der Anlaufphase des Umfär bevorganges durch Erreichen der Obergrenze gemäß Relation (5) und damit vor Erreichen des Endwertes U_max beendet wird.

Während der Anlaufphase des Umfärbevorgangs wird erfindungsgemäß aus dem Quotienten ΔU/ΔI wie zuvor definiert der Gesamtwiderstand R_ges des elektrochromen Elementes ermittelt. Dabei wird vorzugswei se ein Mittelwert aus mehreren zu verschiedenen Zeitpunkten be stimmten Einzelwerten des Gesamtwiderstands R_ges gebildet, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen.

Im weiteren Lauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt, solange die Obergrenze gemäß Relation (5) höher ist als diejenige aus Relation (4), die Spannung U auf oder nahe dem Endwert U_max gehalten. Der Strom I durch das elektrochrome Element sinkt in der Regel mit der Zeit ab. Damit verringert sich auch die Obergrenze aus Relation (5). Es ergibt sich dann im Regelfall nach einer ge wissen Zeit die Situation, daß Relation (5) die niedrigere Ober grenze für den Betrag der Spannung U liefert, so daß von da an die Spannung U entsprechend Relation (5) geregelt, das heißt im Regel fall entsprechend der zum Ende des Umfärbevorgangs fort schreiten den Abnahme des Stroms I betragsmäßig reduziert wird.

Der Strom I wird erfindungsgemäß auch nach der Anlaufphase fort laufend gemessen, damit die Einhaltung der Relationen (4) und (5) durch Nachregeln der Spannung U ständig sichergestellt werden kann. Eine Unterschreitung der hierdurch gegebenen Obergrenzen ist dabei durchaus erlaubt, wobei hinsichtlich Größe, zeitlicher Dau er, Häufigkeit der Unterschreitungen und dergleichen grundsätzlich unter Sicherheitsgesichtspunkten keinerlei Einschränkungen beste hen. Es ist jedoch dabei stets zu berücksichtigen, daß eine Unter schreitung der zulässigen Obergrenzen für den Betrag der Spannung U die Zeiten bis zur vollständigen Umfärbung verlängert, was im Regelfall unerwünscht ist.

Fig. 3 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild zur Erläu terung der Meß- und Regelgrößen beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines elektrochromen Elements (ec-element). Die Tem peratur des elektrochromen Elementes wird im Regelfall über einen geeigneten Temperaturfühler (mit T bezeichnet) ermittelt, dessen Meßwerte von dem den Umfärbevorgang überwachenden und steuernden Controller abgefragt werden. Der Temperaturfühler kann an geeig neter Stelle außerhalb oder innerhalb des elektrochromen Elements angeordnet werden. Weiterhin wird der durch das elektrochrome Ele ment fließende Strom von einem mit I bezeichneten Meßgerät gemes sen und werden die Meßwerte dem Controller zugeführt. Der Control ler führt dann die Berechnungen wie oben ausgeführt durch und übermittelt die sich daraus ergebende Regelgröße an eine Span nungsquelle (mit U bezeichnet), die wiederum den eingeregelten Wert an das elektrochrome Element anlegt. Je nach Art der Span nungsquelle kann entweder die an die Spannungsquelle übermittelte Regelgröße direkt als Maß für die an das elektrochrome Element angelegte Spannung verwendet oder diese mit Hilfe eines gesonder ten, nicht dargestellten Meßgerätes ermittelt werden. Der Control ler, die Meßgeräte sowie die Spannungsquelle bilden zusammen eine Steuereinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Controller umfaßt u. a. Mittel zum Durchführen der erforder lichen Berechnungen (z. B. einen Mikroprozessor), zur Ein- und Aus gabe von Meß- und Regelgrößen sowie zur Speicherung der Steue rungsparameter sowie weiterer Größen wie z. B. des maximal geflos senen Stroms I_max.

Das Ende eines vollständigen Umfärbevorgangs ist dann erreicht, wenn der durch das elektrochrome Element fließende Strom I einen vorbestimmten Bruchteil des maximalen seit Beginn des Umfärbevor ganges geflossenen Stromes I_max unterschreitet. Der Wert dieses als Abbruchkriterium dienenden Verhältnisses I/I_max wird bestimmt durch die Temperatur T und die Bauart des elektrochromen Elementes sowie die Art des ablaufenden Vorgangs, also Einfärbung oder Entfärbung. Da während des gesamten Umfärbevorgangs der Strom I fortlaufend gemessen wird, bedeutet es keine Schwierigkeit, einen Maximalwert I_max zu ermitteln und für das Abbruchkriterium zu speichern.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach seiner bevorzugten Ausfüh rungsform kann im Normalfall in drei Phasen unterteilt werden, wie sie in der Fig. 4 dargestellt sind. Der Umfärbevorgang beginnt mit der als Anlaufphase bezeichneten Phase I, in der Spannung U und Strom I unter Vermeidung von Spannungs- oder Stromspitzen ste tig erhöht bzw. erniedrigt werden, bis die Spannung einen vor gegebenen Endwert U_max erreicht. Es schließt sich eine Phase II an, in der die Spannung U auf dem Endwert U_max verharrt. Phase II nimmt im Regelfall die längste Zeit des Umfärbevorgangs in Anspruch. Phase III mit bis zum Erreichen eines Wertes gemäß dem erfin dungsgemäßen Abbruchkriterium absinkendem Strom I und betragsmäßig abnehmender Spannung U schließt sich an, sobald die Obergrenze aus Relation (5) unter U_max fällt. In der Anlaufphase wird der für den Zeitpunkt des Einsetzens der Phase III und für den zeitlichen Ver lauf der in dieser Phase einzustellenden Spannung U wichtige Ge samtwiderstand R_ges bestimmt. Der sanfte, stetige Anstieg des Stro mes I und des Betrages der Spannung U in der Anlaufphase sorgt außerdem überraschenderweise für eine Vergleichmäßigung des Fär bungsgrads über die Fläche des elektrochromen Elements.

Beispiel

Die Erfindung wird in der Anwendung für ein vollständig entfärbtes elektrochromes Element erläutert, bei dem beim Anlegen einer posi tiven Spannung U ein Strom I mit positiver Polarität durch das elektrochrome Element fließt, der zu einer Einfärbung des Elemen tes führt. Ausgehend von einem eingefärbten Zustand des elektro chromen Elementes ruft eine Spannung U negativer Polarität einen Strom I negativer Polarität hervor, der zu einer Entfärbung des elektrochromen Elementes führt.

Eine geeignete Steuereinheit, bestehend aus Controller, Span nungsgeber und Meßgeräten nach dem Schema der Fig. 3 stellt die erforderlichen Spannungen und Ströme zur Verfügung und mißt fort laufend, bevorzugt in regelmäßigen zeitlichen Intervallen, die Spannung U, den Strom I und die Temperatur T. In der Praxis hat es sich bei Umfärbezeiten im Minutenbereich bewährt, den Strom I ei nige Male je Sekunde zu messen.

Das elektrochrome Element befindet sich im gewählten Beispiel zu nächst im entfärbten Zustand. Zwischen den Anschlüssen des elek trochromen Elementes ist eine Leerlaufspannung U_EC im stromlosen Zustand des elektrochromen Elementes meßbar. Ausgehend von dieser Leerlaufspannung U_EC wird eine Spannung U an das elektrochrome Ele ment angelegt, so daß ein Strom I, der zu einer Einfärbung des Elementes führt, fließt. Die Spannung U wird stetig und - abge sehen von einer Startphase mit zunehmender Steigung der Strom- Spannungs-Kurve - bevorzugt im wesentlichen linear mit der Zeit erhöht. Der Strom-Spannungs-Verlauf wird in jedem Falle so gere gelt, daß keine Strom- oder Spannungsspitzen auftreten. Während dieser Phase des Ansteigens der Spannung U werden zu verschiedenen Zeitpunkten t_i, t_i+1 die Werte der an das elektrochrome Element angelegten Spannung U(t_i), U(t_i+1) festgestellt. Zu den gleichen Zeitpunkten wird jeweils der durch das elektrochrome Element flie ßende Strom I(t_i), I(t_i+1) gemessen. Aus den Wertepaaren ΔU =¦U(t_i)-U(t_i+1)¦und ΔI = ¦I(t_i)-I(t_i+1)¦ wird ein Widerstandswert R_ges(t_i, t_i+1) ermittelt. Sobald eine für eine Mittelung ausreichende Anzahl von Widerstandswerten vorliegt, spätestens aber mit dem Erreichen des Endwertes U_max, wird aus den Einzelwerten R_ges(t_i, t_i+1) das arithmetische Mittel gebildet und so der Gesamtwiderstand R_ges errechnet. Der durch das elektrochrome Element fließende Strom I wird vom Beginn des Einfärbevorganges an fortlaufend gemessen, der größte in dieser Zeit gemessene Wert I_max wird gespeichert.

Sobald die Spannung U den Endwert U_max erreicht, ist die Anlaufphase (Phase I in Fig. 4) beendet. Der Endwert U_max ist temperaturabhän gig. Ein einfacher Zusammenhang für die Temperaturabhängigkeit des Endwertes U_max ergibt sich aus der bereits weiter oben aufgeführten Gleichung

U_max = A - B . T (1)

wobei T die Temperatur ist. Die Parameter A und B müssen vorab für jede Bauart eines elektrochromen Elementes festgelegt werden. Sie sind von der Fläche des elektrochromen Elementes im wesentlichen unabhängig.

Mit dem Erreichen des Endwertes U_max für die Spannung U beginnt Phase II (Fig. 4), in der die Spannung U auf oder nahe unter dem Endwert U _max verharrt, wenn eine möglichst rasche Einfärbung ge wünscht ist. Auch während der Phase II wird der Strom I von der Steuereinheit fortlaufend gemessen. Wird zu irgendeinem Zeitpunkt ein größerer Wert für I gemessen, als bisher für I_max gespeichert war, so wird der größere Wert von diesem Zeitpunkt an als I_max ge speichert. Außerdem wird auf der Basis der Meßwerte für den Strom I fortlaufend überprüft, ob die Obergrenze gemäß Relation (5) noch höher ist als der aktuell für die Spannung U eingestellte Endwert U_max. Der in dieser Relation (5) verwendete Wert für die maximal zulässige elektrochemisch an den elektrochromen Schichten 14, 18 wirksame Spannung U_eff,max ist in der Regel keine Konstante, sondern variiert in ähnlicher Weise wie U_max mit der Temperatur T. Ergibt sich aus Relation (5), daß die hiernach ermittelte Obergrenze be tragsmäßig unter den Endwert U_max gesunken ist, so endet die Phase II.

In der sich unmittelbar anschließenden Phase III führt nun die Re lation (5) zu einer betragsmäßigen Begrenzung der an das elektro chrome Element anzulegenden Spannung U. Da die Spannung U_eff, die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten 14, 18 wirksam ist, über die Spannung U beeinflußt werden kann, wird in Phase III die Spannung U so geregelt, daß U_eff den vorgegebenen Wert U_eff,max nicht überschreitet. Die aus der Relation (5) berechenbare Obergrenze für den Betrag der Spannung U ist während der Phase III stets kleiner als der in Phase II als Obergrenze geltende Endwert U_max. Da der U_eff gemäß Näherungsgleichung (2) beeinflussende Strom I sich zeitlich ändert, nämlich zum Ende des Umfärbevorgangs hin im Normalfall ste tig abnimmt, muß U ständig durch die Steuereinheit nachgeregelt werden. Die Spannung U wird dabei bevorzugt auf die entsprechend Relation (5) betragsmäßig stetig abnehmende Obergrenze eingeregelt, um die Umfärbezeit möglichst klein zu halten. Auch während der Phase III wird zu diesem Zwecke der Strom I fortlaufend gemessen. Außerdem können die Meßwerte für den Strom I in dieser Phase ver wendet werden, um festzustellen, wann die vollständige Einfärbung erreicht. Dieser Zeitpunkt ist erfindungsgemäß dann erreicht, wenn der Strom I im Verhältnis zum maximal geflossenen Strom I_max unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Sobald die Steuereinheit feststellt, daß der Schwellenwert für I/I_max und damit das Ende der Phase III erreicht ist, wird die Spannung U abgeschaltet und damit der Stromfluß durch das elektrochrome Element beendet. Der im Re gelfall temperaturabhängige Schwellenwert für I/I_max wird von der Bauart des elektrochromen Elementes und dem ablaufenden Vorgang (Einfärbung, Entfärbung) bestimmt und ist vorab durch einfache ori entierende Versuche ermittelbar.

Der umgekehrte Vorgang des Entfärbens läuft im wesentlichen wie zuvor beschrieben ab. Ausgehend von einer Leerlaufspannung U_EC, die sich von derjenigen zu Beginn des Einfärbevorgangs normalerweise unterscheidet, wird in der Anlaufphase die Spannung U stetig ernie drigt, und zwar maximal bis zu einem in diesem Falle negativen End wert U_max, dessen Betrag sich von demjenigen für den Einfärbevorgang unterscheiden mag. Es schließt sich die Phase II an, in der die Spannung auf dem Endwert U_max solange verharrt, bis die Obergrenze aus Relation (5) betragsmäßig kleiner als U_max wird. In der ab schließenden Phase III nimmt die Spannung U sukzessive zu, d. h. betragsmäßig ab, bis sie wegen des Erreichens des Abschaltkrite riums, das von demjenigen für den Einfärbevorgang abweichen kann, abgeschaltet wird. Der Entfärbevorgang ist abgeschlossen, das elek trochrome Element befindet sich wieder im gleichen Zustand wie zu Beginn des Beispiels.

Die Fig. 5 und 6 zeigen für ein elektrochromes Element mit den Abmessungen 70 cm . 100 cm den Verlauf jeweils eines vollständigen Einfärbe- und Entfärbevorgangs bei Raumtemperatur, wobei die Span nung U und der Strom I jeweils als Funktion der Zeit t aufgetragen sind. Das elektrochrome Element (s. Fig. 1) wies zwei mit transpa renten Elektrodenschichten 12, 20 aus ITO (Indiumzinnoxid) mit ei nem Flächenwiderstand von etwa 10 Ohm versehene Glassubstrate 10, 22 auf. Auf der Elektrodenschicht 12 war eine elektrochrome Schicht 14 aus WO₃ in einer Dicke von etwa 300 nm aufgebracht, während auf der Elektrodenschicht 20 eine ebenfalls etwa 300 nm dicke Ionen speicherschicht 18 aus Certitanoxid angeordnet war. Als Ionenleit schicht 16 wurde ein Polymerelektrolyt entsprechend WO 95/31 746 in einer Dicke von 1 mm verwendet. Die elektrischen Anschlüsse 24, 26 in Form von Metallstreifen wurden entlang der längeren Elementsei ten einander diagonal gegenüberliegend angebracht und leitend mit den jeweiligen Elektrodenschichten 12, 20 verbunden. Die für die erfindungsgemäße Steuerung des Einfärbevorgangs und des Entfärbe vorgangs erforderlichen Parameter wurden in einer Reihe von Vorver suchen (Cyclovoltammetrie, zyklisches Umfärben bei verschiedenen Temperaturen über bis zu 1000 Zyklen an elektrochromen Elementen gleicher Bauart) ermittelt. Für U_eff,max ergaben sich aus cyclovoltam metrischen Untersuchungen für beide Arten von Umfärbevorgängen Be träge von 2 V (20°C) bzw. 1 V (80°C), aus denen Beträge für andere Temperaturen durch lineare Extrapolation ermittelbar sind. Hiervon ausgehend wurde mit Hilfe weiterer systematischer Untersuchungen wie zuvor beschrieben die Beträge von U_max bei 20°C zu 3,5 V und bei 80°C zu 2 V bestimmt. Damit ergaben sich die Beträge der Parameter A und B für Gleichung (1) zu A = 4 V und B = 0,025 V/°C (Temperatur T in °C), also U_max= 4 V - 0,025 V/°C . T für den Einfärbevorgang und U_max = -4 V + 0,025 V/°C . T für den Entfärbevorgang. Den Fig. 5 und 6 ist zu entnehmen, daß die Spannung U jeweils ausgehend von einer Leerlaufspannung von etwa -0,7 V (Einfärben) bzw. +0,7 V Einfärben) stetig erhöht bzw. erniedrigt wurde, wobei die Anlauf phase beim Einfärbevorgang nach etwa 16 s und beim Entfärbevorgang nach etwa 12 s durch Erreichen des Endwertes U_max von + 3,5 V bzw. -3,5 V beendet war. Die Spannung U wurde danach etwa 75 s auf diesem Wert gehalten, bis der Strom I so weit zurückgegangen war, daß die Obergrenze aus Relation (5) betragsmäßig unter U_max fiel. Die Kor rekturgröße D aus Relation (5) hatte dabei den Wert 1. In Phase III wurde die Spannung U auf die betragsmäßig allmählich abnehmende Obergrenze gemäß Relation (5) eingeregelt. Der Strom I hatte seinen Maximalwert I_max = 460 mA jeweils mit dem Ende der Anlaufphase er reicht. Die Phase III wurde in beiden Fällen beendet, wenn I/I_max unter 20% fiel, was beim Einfärbevorgang nach etwa 95 s und beim Entfärbevorgang nach rund 100 s der Fall war. Bei einer Temperatur von 80°C lag das Abschaltverhältnis I/I_max bei 50%.

Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung we sentlich sein.

Bezugszeichenliste

10

Glasträger

12

erste transparente Elektrodenschicht

14

elektrochrome Schicht

16

transparente Ionenleitschicht

18

Ionenspeicherschicht

20

zweite transparente Elektrodenschicht

22

Glasplatte

24

elektrischer Anschluß

26

elektrischer Anschluß

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines elektrochromen Elementes, das aus mindestens den folgenden Schichten besteht:

wobei die erste und/oder die zweite Schicht, in die reversibel Ionen einlagerbar sind, eine elektrochrome Schicht ist und die andere dieser Schichten als Gegenelektrode zu der anderen elektrochromen Schicht arbeitet und wobei an den Elektroden schichten eine den Umfärbevorgang hervorrufende Spannung an gelegt wird, die Werte in einem Redoxstabilitätsbereich des Sy stems aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das elektrochrome Element fließende Strom (I) fortlaufend gemessen wird; daß in einer An laufphase des Umfärbevorgangs die an das elektrochrome Element angelegte Spannung (U) stetig bis maximal zu einem temperaturab hängig vorgegebenen Endwert (U_max) erhöht bzw. erniedrigt wird, wobei die Temperaturabhängigkeit bauartbedingt, jedoch unabhän gig von der umzufärbenden Fläche für das elektrochrome Element festgelegt ist; und daß die Spannung (U) im Verlauf des Umfär bevorgangs abhängig vom Strom (I) geführt wird, wobei die Span nung (U) ihrem Betrage nach den Betrag des Endwertes (U_max) nicht überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabhängigkeit des Endwertes (U_max) der Spannung durch die Gleichung
U_max = A - B . T
gegeben ist, wobei T die Temperatur des elektrochromen Elementes ist und A und B durch die Bauart des elektrochromen Elementes bestimmte Konstanten sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwiderstand (R_ges) des elektrochromen Elementes in der Anlaufphase des Umfärbevorgangs aus der Spannung (U) und dem Strom (I) ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwiderstand (R_ges) des elektrochromen Elementes aus dem Quo tienten ΔU/ΔI von Spannungsdifferenz (ΔU) und Stromdifferenz (ΔI) ermittelt wird, die sich aus den Messungen von Spannung (U) und Strom (I) zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ergeben.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwiderstand (R_ges) des elektrochromen Elementes durch Mit telwertbildung aus mehreren zu verschiedenen Zeitpunkten ermit telten Werten des Quotienten ΔU/ΔI berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Temperatur (T) des elektrochromen Elemen tes aus seinem Gesamtwiderstand (R_ges) ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Spannung (U), dem Strom (I) sowie dem Gesamtwiderstand (R_ges) eine Spannung (U_eff), die elektroche misch an den elektrochromen Schichten wirksam ist, berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten wirksame Span nung (U_eff) nach der Gleichung
U_eff = U - I . D . R_ges
berechnet wird, wobei D eine unter anderem vom Schichtwiderstand des elektrochromen Elementes abhängige Korrekturgröße ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an das elektrochrome Element angelegte Spannung (U) so geregelt wird, daß die elektrochemisch an den elektrochromen Schichten wirksame Spannung (U_eff) dem Betrage nach einen vorbes timmten Wert (U_eff,max) nicht überschreitet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß, solange die an den elektrochromen Schichten wirksame Spannung (U_eff) den maximal zulässigen Wert (U_eff,max) dem Betrage nach nicht erreicht, die Spannung (U) im wesentlichen konstant auf dem End wert (U_max) gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus den während des Umfärbevorgangs ermit telten Meßwerten für den Strom (I) ein maximaler Strom (I_max) ermittelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (U) abgeschaltet wird, wenn das Verhältnis von mo mentan fließendem Strom (I) zu maximalem Strom (I_max) einen zuvor festgelegten Wert unterschreitet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmissionsgrad oder der Reflexions grad des elektrochromen Elementes überwacht wird und daß die Spannung (U) abgeschaltet wird, wenn der Transmissionsgrad oder der Reflexionsgrad einen vorgegebenen Wert erreicht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die durch das elektrochrome Element seit Be ginn des Umfärbevorganges geflossene Ladungsmenge ermittelt wird und daß die Spannung (U) abgeschaltet wird, wenn die geflossene Ladungsmenge einen vorgegebenen Wert erreicht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die geflossene Ladungsmenge durch zeitliche Integration des Stromes (I) ermittelt wird.