DE19919750C1 - Steuerverfahren für elektrochrome Verglasungen - Google Patents

Steuerverfahren für elektrochrome Verglasungen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Umfärbevorgangs von mehreren elektrochromen Verglasungen (2). Zur gleichmäßigen Umfärbung aller elektrochromen Verglasungen DOLLAR A - wird die Umfärbung der einzelen elektrochromen Verglasungen (2) innerhalb des Umfärbeintervalls zwischen einem Startwert (T start ) und einem Endwert (T end ) jeweils von einer individuellen Steuereinheit (4) gesteuert; DOLLAR A - werden die individuellen Steuereinheiten (4) von einer zentralen Kontrolleinheit (10) angesteuert; DOLLAR A - wird das Umfärbeintervall zwischen dem Startwert (T start ) und dem Endwert (T end ) in eine Mehrzahl von Teilintervallen unterteilt; DOLLAR A - erfolgt die Umfärbung der einzelnen elektrochromen Verglasungen (2) unter der Kontrolle der individuellen Steuereinheiten (4) schrittweise über diese Teilintervalle; DOLLAR A - startet die zentrale Kontrolleinheit (10) die Umfärbung der elektrochromen Verglasungen (2) über ein neues Teilintervall erst dann, wenn alle fehlerfrei arbeitenden Verglasungen die Umfärbung über das vorhergehende Teilintervall beendet haben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Umfärbevorgangs von mehreren elektro­ chromen Verglasungen.
Elektrochrome Verglasungen werden zunehmend dort eingesetzt, wo ein variabler Sonnenschutz oder eine variable Lichtdurchlässigkeit gewünscht wird. Für die elektrochromen Verglasungen kommen verschiedene Aufbauten zur Anwendung. Meist umfassen die elektrochromen Vergla­ sungen elektrochrome Elemente mit einer elektrochromen Schicht auf Basis von Wolframoxid. Dabei haben sich für großflächige Verglasungen besonders solche elektrochromen Elemente bewährt, bei denen neben den zum Anlegen einer elektrischen Spannung erforderlichen Elektro­ denschichten als Gegenpart zur Wolframoxidschicht eine als Ionenspeicherschicht wirkende transparente oxidische Gegenelektrodenschicht sowie eine zwischen beide angeordnete Polymer- Elektrolytschicht vorhanden sind.
Die Lichtdurchlässigkeit elektrochromer Verglasungen wird üblicherweise durch das Anlegen einer Spannung an die Elektrodenschichten bzw. durch das Aufprägen eines Stroms verändert. Hierbei wird einerseits angestrebt, den Umfärbevorgang möglichst rasch ablaufen zu lassen, wo­ für es grundsätzlich wünschenswert ist, mit möglichst hohen Spannungen bzw. Strömen zu ar­ beiten. Andererseits muß sichergestellt werden, daß das elektrochrome Element der elektro­ chromen Verglasung nicht durch das Anlegen zu hoher Spannungen bzw. das Fließen zu hoher Ströme dauerhaft geschädigt wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die zulässigen Spannungen bzw. Ströme u. a. von der Fläche und der Temperatur der elektrochromen Verglasung abhängig sind. Diese Temperaturabhängigkeit ist besonders ausgeprägt bei elektrochromen Elementen mit Polymer-Elektrolytschichten.
Aus der WO 98/37453 ist ein selbstkalibrierendes Steuerverfahren für elektrochrome Elemente bekannt, bei dem einem elektrochromen Element eine Steuereinheit zugeordnet wird, die die für einen Umfärbevorgang an das elektrochrome Element angelegte Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur, vom fließenden Strom und von einer Reihe vorgegebener formatunabhängiger Parameter regelt. Das vorbekannte Steuerverfahren dient primär der Einstellung der Extrem­ zustände "voll eingefärbt" bzw. "völlig entfärbt". Es erlaubt jedoch auch die Einstellung von Zwischenzuständen. Das so angesteuerte elektrochrome Element kann mit Hilfe einer ihm zuge­ ordneten Steuereinheit individuell auf einen gewünschten Transmissionszustand zwischen den Extremzuständen eingestellt werden.
Es ist aus der Praxis bekannt, mehrere elektrochrome Verglasungen mit Hilfe einer zentralen Kontrolleinheit anzusteuern und auf diese Weise bei mehreren solcher Verglasungen einen Um­ färbevorgang gleichzeitig zu starten. Dabei hat sich herausgestellt, daß aufgrund der unterschied­ lichen Temperatur und unterschiedlicher Größen der einzelnen Verglasungen beachtliche Unter­ schiede in der Umfärbegeschwindigkeit der einzelnen Verglasungen auftreten können, was dazu führt, daß die Lichttransmissionswerte der einzelnen Verglasungen während des Umfärbe­ vorgangs zeitweise erheblich voneinander abweichen. Dies führt zu einem inhomogenen Er­ scheinungsbild der Verglasungen, was allgemein unerwünscht ist.
US-A 4 832 468 offenbart elektrochrome Verglasungen, bei denen jede Verglasung mehrere unabhängig voneinander umfärbbare elektrochrome Elemente umfaßt, wobei eine zentrale Steuereinheit alle einzelnen elektrochromen Elemente überwacht und ansteuert.
US-A 4 512 637 hat ein Verfahren zur Steuerung des Umfärbevorgangs einzelner elektro­ chromer Elemente zum Gegenstand, bei dem zur Einstellung von Zwischenwerten zwischen den Extremzuständen das Umfärbeintervall in mehrere Teilintervalle unterteilt wird, die schrittweise ansteuerbar sind.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Steuerverfahren anzugeben, das eine weitgehend gleichmäßige Umfärbung aller gemeinsam umgefärbten elektrochromen Verglasun­ gen zuläßt, ohne dabei die Dauer des Umfärbevorgangs allzusehr zu verlängern.
Die Lösung dieses Problems ist Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen fin­ den sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zur Steuerung des Umfärbevorgangs von mehreren elektrochromen Verglasungen darin, daß die Umfärbung der einzelnen elektrochromen Vergla­ sungen innerhalb des Umfärbeintervalls zwischen einem Startwert Tstart und einem Endwert Tend jeweils von einer individuellen Steuereinheit gesteuert wird, die individuellen Steuereinheiten von einer zentralen Kontrolleinheit angesteuert werden, und das Umfärbeintervall zwischen dem Startwert Tstart und dem Endwert Tend in eine Mehrzahl von Teilintervallen unterteilt wird. Die Umfär­ bung der einzelnen elektrochromen Verglasungen erfolgt unter der Kontrolle der individuellen Steuereinheiten schrittweise über diese Teilintervalle, wobei die zentrale Kontrolleinheit erst dann die Umfärbung der elektrochromen Verglasungen über ein neues Teilintervall startet, wenn alle fehlerfrei arbeitenden Verglasungen die Umfärbung über das vorhergehende Teilintervall beendet haben.
Es versteht sich, daß die Größe der Teilintervalle so gering zu wählen ist, daß eventuelle Licht­ transmissionsunterschiede zwischen einzelnen elektrochromen Verglasungen für den normalen Betrachter während der Umfärbung über ein Teilintervall nicht sichtbar sind. Es hat sich gezeigt, daß dies z. B. bei elektrochromen Verglasungen mit elektrochromer Schicht auf Basis von Wolf­ ramoxid in der Regel sicher gewährleistet werden kann, wenn die Größe der Teilintervalle so gewählt wird, daß der Lichttransmissionsgrad der einzelnen elektrochromen Verglasungen wäh­ rend der Umfärbung über dieses Teilintervall um maximal 5%, vorzugsweise höchstens 3%, voneinander abweicht. Die Teilintervalle sollten dabei nicht zu klein gewählt werden, da mit abnehmender Größe der Teilintervalle einerseits Meßfehler die Steuergenauigkeit der einzelnen elektrochromen Verglasungen zunehmend beeinträchtigen und andererseits der Steuer- und Kontrollaufwand insgesamt zunimmt. Es hat sich gezeigt, daß ein Wert von etwa 2% für die Veränderung des Lichttransmissionsgrades der elektrochromen Verglasungen innerhalb eines Teilintervalls eine untere Grenze darstellt, die aus den genannten Gründen im Normalfall nicht unterschritten werden sollte.
Die Einhaltung des vorgenannten maximalen Abstands des Lichttransmissionsgrads einzelner Verglasungen von demjenigen der anderen Verglasungen während eines Teilintervalls einer Um­ färbung kann unabhängig von den Abmessungen und von sonstigen die Umfärbegeschwindigkeit bestimmenden Größen dadurch gewährleistet werden, daß die Größe der Teilintervalle so ge­ wählt wird, daß sich der Lichttransmissionsgrad der elektrochromen Verglasungen während der Umfärbung über jedes Teilintervall um nicht mehr als diese maximal zulässige Lichttrans­ missionsgraddifferenz (die, wie bereits gesagt, erfahrungsgemäß bei etwa 5% liegt) ändert. Es ist jedoch auch möglich, bei bekannter Einbausituation und bei bekannter Größenstaffelung der gemeinsam umzufärbenden Verglasungen die Teilintervalle größer zu wählen, solange sicher­ gestellt ist, daß jedenfalls unter normalen Umständen der Lichttransmissionsgrad der einzelnen Verglasungen zu keinem Zeitpunkt mehr als etwa 5% von demjenigen der anderen Verglasun­ gen abweicht. In diesem Zusammenhang ist nämlich zu berücksichtigen, daß auch die am lang­ samsten umfärbende Verglasung zu dem Zeitpunkt, an dem die am schnellsten umfärbende Ver­ glasung ein Teilintervall bereits abgeschlossen hat, ebenfalls zumindest ein Teil des Teilinter­ valls zurückgelegt hat, so daß die tatsächliche Lichttransmissionsgraddifferenz zwischen allen an der gemeinsamen Umfärbung beteiligten Verglasungen zu allen Zeiten während der Umfärbung über ein Teilintervall geringer ist als die Differenz des Lichttransmissionsgrads der elektro­ chromen Verglasungen zu Beginn und zum Ende des betreffenden Teilintervalls.
Die Erfindung ist selbstverständlich in entsprechender Anpassung auch anwendbar auf Anord­ nungen, bei denen den Steuereinheiten von der zentralen Kontrolleinheit nicht nominelle Licht­ transmissionswerte, sondern andere den Einfärbungszustand kennzeichnende Stellgrößen über­ mittelt werden, z. B. "100" für "voll eingefärbt" und "0" für "voll entfärbt". Auch in diesen Fällen sind die Teilintervalle erfindungsgemäß so einzustellen, daß die Unterschiede der einzelnen Ver­ glasungen in ihrem Lichttransmissionsgrad zu jedem Zeitpunkt unmerklich bleiben, insbeson­ dere etwa 5% nicht überschreiten.
Die angegebenen Prozentwerte für die Teilintervalle verstehen sich als Prozentpunkte, nicht als Relativgrößen. So wird erfindungsgemäß etwa bei einer Umfärbung von einem Lichttransmis­ sionsgrad von 50% auf einen Lichttransmissionsgrad von 20% und bei einer vorgegebenen Teilintervallgröße von 5% stufenweise zunächst auf einen Lichttransmissionsgrad von 45%, dann auf 40% usw. bis hinunter auf 25% und zuletzt 20% umgefärbt. Dabei sind die genannten Werte für den Lichttransmissionsgrad nominelle Sollgrößen für die Steuerung der elektro­ chromen Verglasungen, nicht notwendigerweise echte gemessene Lichttransmissionswerte. Es versteht sich, daß die tatsächlichen Werte des Lichttransmissionsgrads der elektrochromen Ver­ glasungen hiervon geringfügig abweichen können, insbesondere dann, wenn der Lichttrans­ missionsgrad der einzelnen Verglasungen nicht unmittelbar gemessen wird, sondern aus anderen Meßgrößen indirekt abgeleitet wird.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, daß das Umfärbeintervall in mehrere Teilinter­ valle gleicher Größe unterteilt wird. Ein anderes bevorzugtes Verfahren sieht vor, daß minde­ stens ein Teilintervall zu Beginn eines Umfärbevorgangs von hell zu dunkel kleiner eingestellt wird als die folgenden Teilintervalle. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß in dem Bereich hoher Lichtdurchlässigkeit, in dem das menschliche Auge besonders empfindlich ist und in dem bei den auf Wolframoxidbasis arbeitenden elektrochromen Elementen ein deutlich er­ kennbarer Farbumschlag stattfindet, nur besonders geringe Abweichungen des Lichttrans­ missionsgrads der einzelnen Verglasungen zugelassen werden. Dabei kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß ausgehend vom völlig entfärbten Zustand der elektrochromen Vergla­ sung die ersten beiden Teilintervalle eine Größe von 2% erhalten, während für die nachfolgen­ den Teilintervalle eine Größe von 4% vorgegeben wird.
Es bedarf keiner besonderen Erläuterung, daß eine Unterteilung des Umfärbeintervalls in meh­ rere Teilintervalle in Ausnahmefällen unterbleiben wird, nämlich dann, wenn nur eine geringe Umfärbung der elektrochromen Verglasungen erwünscht ist, so daß das Umfärbeintervall die Größe der erfindungsgemäß vorgegebenen Teilintervalle nicht überschreitet.
Das erfindungsgemäße Steuerverfahren erlaubt das gemeinsame Umfärben mehrerer elektro­ chromer Glasscheiben mit Hilfe einer zentralen Kontrolleinheit unabhängig von der Art der für die elektrochromen Verglasungen verwendeten elektrochromen Elemente. Die zentrale Kontroll­ einheit gibt nur die jeweils einzustellenden Umfärbungs-Zwischenzustände zwischen Tstart und Tend vor und kontrolliert den Umfärbevorgang durch die Auswertung von Statusmeldungen der einzelnen Steuereinheiten, ohne daß sie mit Informationen über die Art, die Größe, die Tempe­ ratur oder andere Eigenschaften der einzelnen elektrochromen Verglasungen versorgt werden muß. Dabei kann die zentrale Kontrolleinheit beispielsweise manuell bedient werden, indem ein Benutzer über eine Tastatur oder dergleichen den Endwert Tend vorgibt und einen Umfärbevor­ gang startet. Die Erfindung eignet sich aber ganz besonders zur Integration der elektrochromen Verglasungen in ein Energiemanagementsystem eines Gebäudes, bei dem eine Mehrzahl von elektrisch steuerbaren Geräten von einer Gebäudeleitzentrale angesteuert und kontrolliert wird. Das modulartige Konzept der Erfindung erleichtert diese Integration.
In der Praxis wird die Ansteuerung der einzelnen Verglasungen bevorzugt so erfolgen, daß die von der zentralen Kontrolleinheit vorgegebenen Werte für Tend sowie die jeweils zurückzulegen­ den Teilintervalle von den individuellen Steuereinheiten in Ladungsmengen umgerechnet wer­ den. Dabei können grundsätzlich verschiedene Abschaltkriterien verwendet werden. Ein Teil­ intervall kann beispielsweise dann als abgeschlossen bewertet werden, wenn die für dieses Teil­ intervall zuvor errechnete Ladungsmenge geflossen ist. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß ein Teilintervall dann als abgeschlossen bewertet wird, wenn der durch das elektrochrome Element fließende Strom einen vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreitet. Ent­ sprechende Verfahren offenbart z. B. die WO 98/37453. Andere bekannte Steuerverfahren prägen dem elektrochromen Element einen vorgegebenen Strom auf und werten für ein Abschaltkrite­ rium die sich ergebende Spannung aus. Es können auch mehrere dieser Abschaltkriterien parallel ausgewertet werden. Es ist auch möglich, je nach Einfärbungszustand einer elektrochromen Ver­ glasung (voll eingefärbt, voll entfärbt oder Zwischenzustand) unterschiedliche Abschaltkriterien zu verwenden. Die Steuereinheiten sind entweder selbstkalibrierend (WO 98/37453) oder wer­ den vor ihrem Einsatz mit den erforderlichen Parametern gespeist, die eine rasche und sichere Umfärbung der von ihr anzusteuernden elektrochromen Verglasung ermöglichen (z. B. EP 0 718 667). Für das sichere Umfärben von elektrochromen Verglasungen geeignete Steuerverfahren sind dem Fachmann bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung.
Meist werden die Steuereinheiten zusätzlich zu den vorgenannten Abschaltkriterien weitere Sicherheitskriterien überwachen, mit denen Fehlfunktionen, wie z. B. Kurzschlüsse oder Lei­ tungsunterbrechungen im System, Über- oder Unterschreitungen der zulässigen Temperaturen der Verglasungen und der Steuereinheiten etc., feststellbar sind. Wird eine solche Fehlfunktion festgestellt, so sendet die Steuereinheit eine entsprechende Statusmeldung an die zentrale Kon­ trolleinheit, woraufhin diese die entsprechende Verglasung als fehlerbehaftet bewertet und sie je nach Art des Fehlers entweder nur für das laufende Teilintervall und gegebenenfalls eines oder mehrere der folgenden Teilintervalle oder bis zur Fehlerbehebung und zum Neustart des Systems durch den Benutzer aus der Abfrageroutine der zentralen Kontrolleinheit herausnimmt.
Um zu vermeiden, daß der Umfärbevorgang aufgrund einer untypischen Fehlfunktion bei einer elektrochromen Verglasung oder ihrer Steuereinheit, die von der Steuereinheit oder der zentralen Kontrolleinheit nicht als Fehler erkannt wurde, zum Stillstand kommt oder über die Maßen ver­ langsamt wird, ist nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß eine einzelne elektrochrome Verglasung von dem Zeitpunkt an als nicht fehlerfrei arbeitend einge­ stuft wird, zu dem eine für das jeweilige Teilintervall für diese Verglasung vorab festgelegte Zeitobergrenze erreicht wird. Die zentrale Kontrolleinheit nimmt diese als fehlerhaft bewertete elektrochrome Verglasung zumindest für das aktuelle Teilintervall aus der Abfrageroutine heraus und setzt die Umfärbung über das folgende Teilintervall fort, sobald alle anderen fehlerfreien Verglasungen die Umfärbung über das aktuelle Teilintervall beendet haben. Die Zeitobergrenzen werden im Normalfall zu Beginn eines Teilintervalls individuell für jede umzufärbende Vergla­ sung in Abhängigkeit vom Einfärbungszustand, von der Fläche der Verglasung bzw. der für das Teilintervall erforderlichen Ladungsmenge und von der Temperatur mittels geeigneter Nähe­ rungsformeln errechnet. Alternativ kann auch mit Tabellen gearbeitet werden, in denen für alle denkbaren verschiedenen Zustände einer elektrochromen Verglasung Zahlenwerte für die jeweils anzuwendenden Zeitobergrenzen hinterlegt sind. Die Zeitobergrenzen sollten einen ausreichen­ den Abstand von derjenigen Zeitspanne aufweisen, die für eine normal verlaufende Umfärbung für das betreffende Teilintervall für die jeweilige Verglasung rechnerisch abschätzbar ist, so daß dieses Fehlerkriterium nur in Ausnahmefällen zum Tragen kommt.
Das erfindungsgemäße Steuerverfahren ist vergleichsweise wenig störanfällig und vermeidet weitestgehend, daß die Fehlfunktion einzelner elektrochromer Verglasungen oder der ihnen zu­ geordneten Steuereinheiten den Umfärbevorgang der übrigen Verglasungen störend beeinträch­ tigt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe eines Blockschaltbildes erläutert.
Die einzige Figur zeigt mehrere elektrochrome Verglasungen 2 mit den ihnen zugeordneten in­ dividuellen Steuereinheiten 4. Die Steuereinheiten 4 sind mit ihren elektrochromen Verglasun­ gen 2 über Steuer- und Versorgungsleitungen 6 verbunden, über die Meß- und Steuersignale ausgetauscht werden können und über die eine einen Umfärbevorgang bewirkende Spannung an die elektrochromen Verglasungen 2 anlegbar ist. Die Höhe der angelegten Spannung bzw. die Stärke eines aufgeprägten Stromes kann auf verschiedene Weise geregelt werden. Im Rahmen der Erfindung wird für die Ansteuerung der einzelnen Verglasungen bevorzugt nach der Lehre der WO 98/37453 gearbeitet, die ein besonders schonendes Umfärben und damit eine lange Lebensdauer elektrochromer Elemente ermöglicht. Auf die Lehre dieser Veröffentlichung wird zur Vermeidung von Wiederholungen ausdrücklich Bezug genommen.
Die Steuereinheiten 4 sind beispielsweise über eine (nicht dargestellte) Netzleitung mit dem Ge­ bäudestromnetz (z. B. 230 V Wechselspannung) verbunden. Sie umfassen typischerweise ein Netzgerät (AC/DC-Wandler), eine regelbare Strom-/Spannungsquelle für die Ansteuerung der elektrochromen Verglasungen 2, eine Recheneinheit zur Berechnung von Steuerparametern, Meßgeräte für Größen wie Strom, Spannung und/oder Zeit, Signalgeber für das Absenden von Statusmeldungen usw. Um Leitungsverluste, die die Genauigkeit der Steuerung der elektro­ chromen Verglasungen 2 reduzieren würden, gering zu halten, sind die Steuereinheiten 4 bevor­ zugt als Einzelgeräte gestaltet und in unmittelbarer Nähe der von ihnen gesteuerten Verglasung 2 angeordnet. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, mehrere Steuereinheiten 4 in einem ge­ meinsamen Steuergerät zusammenzufassen, wenn die Verglasungen 2 nur einen geringen räum­ lichen Abstand voneinander aufweisen, so daß die Steuer- und Versorgungsleitungen 6 kurz bleiben können. Die Steuer- und Versorgungsleitungen 6 sind in der Regel mindestens vieradrig auszulegen, so daß für die Steuersignal- und/oder die Meßwertübermittlung und für die an die elektrochromen Verglasungen 2 anzulegende Versorgungsspannung jeweils mindestens zwei Adern zur Verfügung stehen.
Die individuellen Steuereinheiten 4 sind über einen Bus 8 untereinander sowie mit einer zen­ tralen Kontrolleinheit 10 verbunden. Sie könnten auch über separate Einzelleitungen einzeln und unmittelbar sternartig mit der zentralen Kontrolleinheit 10 verbunden werden, was aber den Ver­ kabelungsaufwand erhöhen würde.
Die zentrale Kontrolleinheit 10 initiiert und kontrolliert die Umfärbevorgänge der einzelnen elektrochromen Verglasungen 2. Sie sendet dazu über den Bus 8 ihre Steuersignale an die ein­ zelnen Steuereinheiten 4 und erhält über ihn Statusmeldungen der Steuereinheiten 4. Bei einer großen Anzahl von gleichzeitig umzufärbenden elektrochromen Verglasungen 2 oder bei einem großen räumlichen Abstand der Verglasungen 2 voneinander oder von der zentralen Kontroll­ einheit 10 kann es zum Ausgleich von Leitungsverlusten erforderlich sein, im Bus 8 an geeig­ neter Stelle einen Signalverstärker (Repeater) 12 vorzusehen, mit dem die ausgetauschten Signale verstärkt werden. Der Bus 8 kann im einfachsten Falle eine - vorzugsweise verpolungs­ sichere - Zweidrahtleitung sein. Für die Signalübermittlung sind je nach Bedarf unterschiedliche Verfahren einsetzbar (analog, digital, verschiedene Übertragungsprotokolle etc.).
Die zentrale Kontrolleinheit 10 ist zur Gewährleistung einer möglichst universellen Einsetzbar­ keit bevorzugt als separate Baueinheit gestaltet. Es ist jedoch insbesondere bei einer geringen Anzahl von gemeinsam umzufärbenden elektrochromen Verglasungen 2 auch möglich, einzelne oder alle Steuereinheiten 4 und die zentrale Kontrolleinheit 10 in einem Gerät zusammenzufas­ sen.
Die zentrale Kontrolleinheit 10 ist über eine eingebaute standardisierte Schnittstelle, z. B. eine RS-485-Schnittstelle, und eine Verbindungsleitung 11 mit einem Adapter (Gateway) 14 verbun­ den, der für einen Signalübergang in ein Hausbussystem 16, z. B. nach dem LON-Standard, nach dem EIB-Standard oder nach einem anderen gebräuchlichen Standard, sorgt. Hierdurch wird es möglich, die elektrochromen Verglasungen 2 mit einer Gebäudeleitzentrale 18 zu verbinden, über die eine zentrale Ansteuerung von energietechnischen und klimarelevanten Geräten eines Gebäudes erfolgt. Der Adapter 14 könnte auch Teil der zentralen Kontrolleinheit 10 sein. Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, die zentrale Kontrolleinheit 10 unmittelbar von einem Benut­ zer betätigen zu lassen, z. B. über ein Tastenfeld oder dergleichen, und auf eine Integration in ein Hausbussystem zu verzichten. Schließlich können an verschiedenen Stellen des Systems Schnitt­ stellen vorgesehen werden, um Verbindungsmöglichkeiten zu anderen Signalnetzen bereitzu­ stellen oder Eingriffe von außen zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Steuerverfahren bleibt bei allen diesen Varianten unverändert.
Die Erfindung wird am Beispiel einer Umfärbung von einem Startwert Tstart von 50% auf einen Endwert Tend von 20% erläutert. Die angegebenen Zahlen stellen wie die im folgenden genann­ ten Zahlen jeweils Sollwerte (nominell) für den Lichttransmissionsgrad der elektrochromen Ver­ glasungen 2 dar. Der Umfärbevorgang wird gestartet, indem entweder manuell oder über das Hausbussystem 16 der zentralen Kontrolleinheit 10 der angestrebte Endwert der Umfärbung Tend von 20% mitgeteilt und die Umfärbung initiiert wird. Die zentrale Kontrolleinheit 10 errechnet aus dem ihr bekannten aktuellen Startwert Tstart von 50% und dem Zielwert Tend von 20% das komplette Umfärbeintervall von 30% und unterteilt dieses in sechs Teilintervalle von 5%. Die zentrale Kontrolleinheit 10 sendet daraufhin über den Bus 8 ein Steuersignal an die individuellen Steuereinheiten 4 ab, mit dem diese angewiesen werden, den Lichttransmissionsgrad der an sie angeschlossenen elektrochromen Verglasung 2 um 5% auf 45% abzusenken.
Die Steuereinheiten 4 errechnen aus der Vorgabe für den einzustellenden Lichttransmissionsgrad die für die Teilumfärbung der zugeordneten elektrochromen Verglasung 2 erforderliche Ladungsmenge und errechnen außerdem eine für das bevorstehende Teilintervall geltende Zeit­ obergrenze, deren Überschreitung als Fehlerkriterium gelten soll. Sobald eine elektrochrome Verglasung 2 die entsprechende Teilumfärbung abgeschlossen hat, was von der zugeordneten Steuereinheit 4 durch die Auswertung eines vorgegebenen Abschaltkriteriums festgestellt wird, sendet die betreffende Steuereinheit 4 eine entsprechende Statusmeldung über den Bus 8 an die zentrale Kontrolleinheit 10. Wird andererseits die zuvor errechnete Zeitobergrenze erreicht, be­ vor das Abschaltkriterium erfüllt ist, so sendet die Steuereinheit 4 eine Fehlermeldung an die zentrale Kontrolleinheit 10, die dieser die Fortsetzung des Umfärbevorgangs über das folgende Teilintervall ermöglicht, wenn alle anderen fehlerfreien Verglasungen 2 die Teilumfärbung über das aktuelle Teilintervall abgeschlossen haben. Es kann in diesem Falle außerdem vorgesehen werden, daß die entsprechende Verglasung 2 von der zentralen Kontrolleinheit 10 bis zum Ab­ schluß des Umfärbevorgangs als fehlerbehaftet bewertet und dauerhaft aus der Abfrageroutine ausgeschlossen wird, um ein zügiges Umfärben der restlichen Verglasungen 2 zu ermöglichen. Es kann aber auch vorgesehen werden, derartige Verglasungen 2 wieder als fehlerfrei zu bewer­ ten und in die Abfrageroutine der zentralen Kontrolleinheit 10 aufzunehmen, wenn eine der fol­ genden Teilumfärbungen von dieser Verglasung 2 vor dem Erreichen der Zeitobergrenze absol­ viert wurde. Dabei kann zur Vereinfachung des Informationsaustauschs zwischen der zentralen Kontrolleinheit 10 und den Steuereinheiten 4 vorgesehen werden, daß die Steuereinheiten 4 beim Überschreiten der Zeitobergrenze anstelle einer Fehlermeldung eine Statusmeldung "Teilumfär­ bung abgeschlossen" absenden.
Sobald alle Steuereinheiten 4 entweder eine Statusmeldung "Fehler" oder eine Statusmeldung "Teilumfärbung abgeschlossen" an die zentrale Kontrolleinheit 10 abgesandt haben, startet diese durch Absendung entsprechender Steuersignale an die Steuereinheiten 4 die folgende Teilumfär­ bung über das nächste Teilintervall von 5% auf einen Zwischenwert von 40%. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis schließlich der Endwert Tend erreicht und die Umfärbung aller elektro­ chromer Verglasungen 2 abgeschlossen ist.
Bei einem praktischen Versuch wurden 10 elektrochrome Verglasungen benachbart zueinander in einer Gebäudefassade eingebaut. Die elektrochromen Verglasungen umfaßten elektrochrome Elemente mit zwei transparenten Elektrodenschichten, einer elektrochromen Wolframoxid­ schicht, einer transparenten Gegenelektrodenschicht (Ionenspeicherschicht) und einer Polymer- Elektrolytschicht. Die elektrochrome Verglasung mit der größten Fläche war etwa doppelt so groß wie die kleinste Verglasung. Aufgrund von unterschiedlicher Sonneneinstrahlung und von Abschattungseffekten wiesen die elektrochromen Verglasungen zeitweise erhebliche Tempera­ turunterschiede auf. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Teilinter­ vallen von 5% konnte erreicht werden, daß die einzelnen elektrochromen Verglasungen wäh­ rend eines Umfärbevorgangs zwischen den Extremwerten "voll entfärbt" (Tstart = 50%) und "voll eingefärbt" (Tend = 15%) nicht erkennbar in ihrer Lichtdurchlässigkeit voneinander abwichen. Die Fassade wirkte zu jeder Zeit völlig homogen.
Bezugszeichenliste
2
Einzelne elektrochrome Verglasungen
4
Individuelle Steuereinheiten
6
Steuer- und Versorgungsleitungen
8
Bus
10
Zentrale Kontrolleinheit
11
Verbindungsleitung
12
Signalverstärker (Repeater)
14
Adapter (Gateway)
16
Hausbussystem
18
Gebäudeleitzentrale

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung des Umfärbevorgangs von mehreren elektrochromen Verglasungen (2), bei dem
  • - die Umfärbung der einzelnen elektrochromen Verglasungen (2) innerhalb des Umfär­ beintervalls zwischen einem Startwert (Tstart) und einem Endwert (Tend) jeweils von einer individuellen Steuereinheit (4) gesteuert wird,
  • - die individuellen Steuereinheiten (4) von einer zentralen Kontrolleinheit (10) angesteuert werden,
  • - das Umfärbeintervall zwischen dem Startwert (Tstart) und dem Endwert (Tend) in eine Mehrzahl von Teilintervallen unterteilt wird,
  • - die Umfärbung der einzelnen elektrochromen Verglasungen (2) unter der Kontrolle der individuellen Steuereinheiten (4) schrittweise über diese Teilintervalle erfolgt, wobei
  • - die zentrale Kontrolleinheit (10) die Umfärbung der elektrochromen Verglasungen (2) über ein neues Teilintervall erst dann startet, wenn alle fehlerfrei arbeitenden Verglasun­ gen die Umfärbung über das vorhergehende Teilintervall beendet haben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Größe der Teilintervalle so gewählt ist, daß der Lichttransmissionsgrad der einzelnen elektrochromen Verglasungen (2) während der Um­ färbung über dieses Teilintervall um maximal 5%, vorzugsweise höchstens 3%, voneinan­ der abweicht.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Größe der Teilintervalle so gewählt ist, daß sich der Lichttransmissionsgrad der elektrochromen Verglasungen (2) innerhalb eines Teilintervalls um mindestens 2% ändert.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Umfärbeintervall in Teil­ intervalle mit gleicher Größe unterteilt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mindestens ein Teilintervall zu Beginn eines Umfärbevorgangs von hell zu dunkel kleiner eingestellt wird als die folgenden Teil­ intervalle.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine einzelne elektrochrome Verglasung (2) als nicht fehlerfrei arbeitend bewertet wird, wenn eine für das jeweilige Teil­ intervall des Umfärbevorgangs für diese Verglasung (2) errechnete Zeitobergrenze erreicht wird.
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