ES2895181T3 - Método y sistema de controlador autónomo y autoalimentado - Google Patents
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Abstract
Un sistema electrocrómico (700) para su instalación en un edificio con una pluralidad de plantas, comprendiendo el sistema electrocrómico (700) una pluralidad de dispositivos electrocrómicos (401) para su instalación en cada planta, comprendiendo cada dispositivo electrocrómico (401): dos capas de vidrio (101); dos capas adhesivas (102) dispuestas en superficies internas de las dos capas de vidrio (101); una película electrocrómica (103) dispuesta entre las dos capas adhesivas (102), incluyendo la película electrocrómica (103) una capa de material electrocrómico, un electrolito polimérico sólido y una capa de almacenamiento de carga (1318), en donde el electrolito polimérico sólido incluye una estructura polimérica, al menos un plastificante sólido, y al menos una sal de electrolito seleccionada a partir del grupo que consiste en: LiTFSI, LiPF6, LiBF4, LiCIO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiSbFg, LiAsF6, LiN(CF3CF2SO2)2, (C2H5)4NBF4, (C2H5)3CH3NBF4, LiI y combinaciones de los mismos; un controlador (105) que incluye un convertidor de potencia (301), un receptor ZigBee (703) y una salida de potencia (302), el convertidor de potencia (301) configurado para recibir potencia desde una fuente de alimentación, el receptor ZigBee (703) configurado para recibir una señal de control para controlar un estado óptico del dispositivo electrocrómico (401), y la salida de potencia (302) acoplada a la película electrocrómica (103) y configurada para proporcionar potencia a la película electrocrómica (103) para controlar un estado óptico de la película electrocrómica (103), en donde la fuente de alimentación está integrada con el controlador (105) e incluye un almacenamiento de energía; comprendiendo adicionalmente el sistema electrocrómico (700): un coordinador ZigBee (702) para su instalación en cada planta, que incluye un transmisor configurado para transmitir a través de comunicación inalámbrica las señales de control a los receptores ZigBee (703) en la misma planta para cambiar el estado óptico de los dispositivos electrocrómicos (401) en la planta; y una pasarela ZigBee (701), configurada para, a través de comunicación inalámbrica, controlar de manera global y remota los estados ópticos de todos los dispositivos electrocrómicos (401) en el edificio, y en donde los receptores ZigBee (703) y los coordinadores ZigBee (702) forman una red ZigBee, y la pasarela ZigBee está configurada para conectar la red ZigBee a internet.
Description
DESCRIPCIÓN
Método y sistema de controlador autónomo y autoalimentado
Campo técnico
La presente divulgación se refiere en general a películas electrocrómicas, y, en particular, a métodos y sistemas para controlar dispositivos electrocrómicos.
Antecedentes
El electrocromismo es un fenómeno presentado por algunos materiales de propiedades ópticas que cambian reversiblemente usando ráfagas de cargas para provocar reacciones redox (reducción y oxidación) electroquímicas en materiales electrocrómicos. Las propiedades ópticas pueden incluir transmitancia, reflectancia, absortancia y emitancia. En particular, los materiales electrocrómicos muestran un cambio de color reversible.
En una aplicación de ventanas inteligentes, las películas electrocrómicas están integradas con la ventana de vidrio para poder dar servicio. Se usa un controlador eléctrico para controlar las películas electrocrómicas integradas con las ventanas de vidrio (es decir, ventanas inteligentes). Las ventanas inteligentes pueden controlarse local y globalmente. En un edificio con muchas ventanas inteligentes integradas con películas electrocrómicas, un usuario puede controlar cada ventana individual independientemente, así como controlar todas las ventanas simultáneamente mediante una unidad central para sobrescribir el control local. Para simplificar las instalaciones de ventanas inteligentes, podría integrarse una unidad de control en una ventana inteligente como una unidad autónoma y autoalimentada. En tal unidad de control, no es necesaria alimentación externa. Además, la instalación puede simplificarse adicionalmente utilizando carga inalámbrica. El documento WO2017/075059A1 desvela controladores para dispositivos ópticamente conmutables. Los documentos US2017/298682 A1, WO2016/086017 A1, US2016/091769 A1 y US2017/299932 A1 representan la técnica relevante anterior a la presente invención. En la presente divulgación, presentamos diferentes métodos y sistemas para controlar el estado de dispositivos electrocrómicos.
Sumario
La invención se refiere a un sistema electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, siendo el sistema electrocrómi
dispositivos electrocrómicos para su instalación en cada planta.
Otros objetivos, características y ventajas de las realizaciones descritas se harán evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada. Sin embargo, ha de entenderse, que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la presente invención, se proporcionan por medio de ilustración y no de limitación.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones preferidas y no limitantes de la invención pueden entenderse más fácilmente haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 es una presentación gráfica que ilustra un diagrama esquemático simplificado de un dispositivo electrocrómico, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 2 es una vista en despiece de un diagrama esquemático simplificado de un dispositivo electrocrómico que comprende un electrolito polimérico sólido en el mismo, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 3 es una presentación gráfica que ilustra un controlador, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 4 es una presentación gráfica que ilustra un sistema con control local alámbrico y global alámbrico de dispositivo electrocrómico, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 5 es una presentación gráfica que ilustra un sistema con control local inalámbrico y global alámbrico de dispositivos electrocrómicos, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 6 es una presentación gráfica que ilustra un sistema con control local inalámbrico y global inalámbrico, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 7 es una representación gráfica que ilustra un sistema con un control global de múltiples dispositivos electrocrómicos a través de protocolo ZigBee, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 8 es una presentación gráfica que ilustra un sistema con control local alámbrico y control global inalámbrico de dispositivos electrocrómicos, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. La Figura 9 es una presentación gráfica que ilustra un controlador autónomo y autoalimentado, consistente con
realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 10 es una presentación gráfica que ilustra un controlador autónomo y autoalimentado con una célula solar, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
La Figura 11 es una ilustración gráfica que muestra un diagrama esquemático simplificado de una ventana inteligente con una célula solar integrada, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. La Figura 12 es una presentación gráfica que ilustra un controlador de carga inalámbrica 1400 con un receptor de energía y un transmisor de energía, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. La Figura 13 es una ilustración gráfica que muestra un diagrama esquemático simplificado de una ventana inteligente con un receptor de energía, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. La Figura 14 es una ilustración gráfica que muestra un diagrama esquemático simplificado de una ventana inteligente con un receptor de energía y un transmisor de energía, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.
Descripción detallada de las realizaciones preferentes
Se describirán ahora realizaciones no limitantes de la presente invención con referencia a los dibujos. Debería entenderse que pueden usarse características y aspectos particulares de cualquier realización desvelada en el presente documento y/o combinarse con características y aspectos particulares de cualquier otra realización desvelada en el presente documento. Debe entenderse también que tales realizaciones son a modo de ejemplo y son simplemente ilustrativas de un pequeño número de las realizaciones dentro del alcance de la presente invención. El alcance de la invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
A menos que el contexto lo requiera de otra manera, a través de toda la presente memoria descriptiva y las reivindicaciones, la palabra "comprende" y variaciones de la misma, tales como, "comprende" y "que comprende" han de interpretarse en un sentido abierto inclusivo, es decir, como "que incluye, pero sin limitación". Los intervalos numéricos también son inclusivos de los números que definen el intervalo. Adicionalmente, las formas singulares "un", "una" y "el/la" incluyen referentes plurales a menos que el contexto dicte claramente de otra manera.
La referencia a través de toda esta memoria descriptiva a "una realización" o "una realización" significa que un rasgo, estructura o característica particular descrito en conexión con la realización está incluido en al menos una realización de la presente invención. Por lo tanto, las apariciones de las expresiones "en una realización" o "en una realización" en diversos lugares a través de toda esta memoria descriptiva no todas hacen referencia necesariamente a la misma realización, sino que puede ser en algunos casos. Adicionalmente, los rasgos, estructuras o características particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones.
Los materiales electrocrómicos se usan comúnmente en dispositivos electrocrómicos. La Figura 1 es una ilustración gráfica que muestra un diagrama esquemático simplificado de un dispositivo electrocrómico 100 (por ejemplo, una ventana inteligente), consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. El dispositivo electrocrómico 101 incluye dos capas de vidrio 101, dos capas adhesivas 102, una película electrocrómica 103, uno o más cables eléctricos 104 y un controlador 105 (como se muestra en la Figura 3).
La película electrocrómica 103 está rodeada entre las dos capas de vidrio 101. Las capas adhesivas 102 están configuradas para fijarse a la película electrocrómica 103 a las capas de vidrio 101. La integración de la película electrocrómica 103 con la ventana (capas de vidrio 101) se describe en detalle en la Solicitud de Patente de Estados Unidos 15/399852.
Un extremo 104a de los cables eléctricos 104 está conectado eléctricamente a la película electrocrómica 103. El otro extremo 104b de los cables eléctricos 104 está conectado eléctricamente al controlador 105. El controlador 105 está configurado para controlar el estado del dispositivo electrocrómico 100 controlando los estados de la película electrocrómica 103. El controlador 105 puede colocarse fuera del vidrio 101, o laminarse entre las dos capas de vidrio 101 similar a la película electrocrómica 103.
En algunas realizaciones, las capas adhesivas pueden incluir un material polimérico, particularmente un material polimérico termoendurecible. Materiales poliméricos temoendurecibles adecuados pueden incluir, pero sin limitación, polivinil butiral (PVB), etilen-vinil acetato (EVA), poliuretanos, etc. En algunas realizaciones, las dos capas adhesivas pueden comprender un material que no está configurado únicamente para unirse la película electrocrómica misma, sino que también es transparente. Las dos capas adhesivas pueden usar los mismos materiales o diferentes materiales.
La película electrocrómica 103 comprende un electrolito sólido dispuesto en la misma, de acuerdo con la invención. La estructura detallada de la película electrónica 103 se muestra en la Figura 2 y se describe en detalle a continuación.
El dispositivo electrocrómico 100 ilustrativo mostrado en la Figura 1 puede ser los dispositivos electrocrómicos descritos en la memoria descriptiva y mostrados en las otras figuras.
Como se muestra en la Figura 2, la película electrocrómica 103 puede incluir una primera película conductora eléctricamente transparente 1312 y una segunda película conductora eléctricamente transparente 1310. La primera y segunda películas eléctricamente conductoras 1312, 1310 pueden tener las mismas o diferentes dimensiones, comprender el mismo o diferente material, etc. En algunas realizaciones, la primera y segunda películas eléctricamente conductoras transparentes pueden ser películas adhesivas como se muestra en la Figura 1. En algunas otras realizaciones, la primera y segunda películas eléctricamente conductoras transparentes pueden ser películas adicionales. La primera y segunda películas eléctricamente conductoras 1312, 1310 puede cada una también tener independientemente una única capa o una estructura de múltiples capas. El material adecuado para la primera y segunda películas eléctricamente conductoras 1312, 1310 puede incluir, pero sin limitación, óxido de indio dopado con estaño (ITO), óxido de indio dopado con fluoruro, óxido de indio dopado con antimonio, óxido de indio dopado con cinc, óxido de cinc dopado con aluminio, nano cable de plata, malla metálica, combinaciones de los mismos y/u otro material transparente de este tipo que muestre suficiente conductancia eléctrica. En aspectos preferidos, la primera y segunda películas eléctricamente conductoras 1312, 1310 pueden comprender ITO. La salida de potencia 302 puede estar configurada para suministrar potencia entre la primera y segunda películas eléctricamente conductoras 1312, 1310.
Como se muestra adicionalmente en la Figura 2, se deposita una capa 1314 de material electrocrómico en la superficie interior 1316 de la primera película eléctricamente conductora 1312. La capa 1314 de material electrocrómico está configurada para efectuar un cambio de color reversible tras la reducción (ganancia de electrones) u oxidación (pérdida de electrón) provocada por la exposición a una corriente eléctrica. En algunas realizaciones, la capa 1314 de material electrocrómico puede estar configurada para cambiar de un estado transparente a un estado con color, o de un estado con color a otro estado con color, tras la oxidación o reducción. En algunas realizaciones, la capa 1314 de material electrocrómico puede ser un material polielectrocrómico en el que son posibles más de dos estados redox y puede mostrar por lo tanto varios colores.
En algunas realizaciones, la capa 1314 de material electrocrómico puede comprender un material orgánico electrocrómico, un material inorgánico electrocrómico, una mezcla de ambos, etc. La capa 1314 de material electrocrómico puede también ser un material con color de reducción (es decir, un material que se vuelve con color tras la adquisición de electrones), o un material con color de oxidación (es decir, un material que se vuelve con color tras la pérdida de electrones).
En algunas realizaciones, la capa 1314 de material electrocrómico puede incluir un óxido de metal tal como MoO3 , V2O5, Nb2O5, WO3, TiO2 , Ir(OH)x , SrTiO3, ZrO2, La2O3 , CaTiO3, titanato de sodio, niobato de potasio, combinaciones de los mismos, etc. En algunas realizaciones, la capa 1314 de material electrocrómico puede incluir un polímero conductor tal como poli-3,4-etilen dioxi tiofeno (PEDOT), poli-2,2'-bitiofeno, polipirrol, polianilina (PANI), politiofeno, poliisotianafteno, poli(o-aminofenol), polipiridina, poliindol, policarbazol, poliquinona, octacianoftalocianina, combinaciones de los mismos, etc. Además, en algunas realizaciones, la capa 1314 de material electrocrómico puede incluir materiales, tales como viológeno, antraquinona, fenociazina, combinaciones de los mismos, etc. Pueden hallarse ejemplos de materiales electrocrómicos adicionales, particularmente aquellos que incluyen polímeros electrocrómicos de múltiples colores, en la Solicitud de Patente de Estados Unidos N.° 62/331.760, presentada el 4 de mayo de 2016, titulada Multicolored Electrochromic Polymer Compositions and Methods of Making and Using the Same, y en la Solicitud de Patente de Estados Unidos N.° 15/399.839, presentada el 6 de enero de 2017, titulada Multicolored Electrochromic Polymer Compositions and Methods of Making and Using the Same.
Como se muestra adicionalmente en la Figura 2, se deposita una capa de almacenamiento de carga 1318 en la superficie interior 1320 de la segunda película eléctricamente conductora 1310. Los materiales adecuados para la capa de almacenamiento de carga 1318 pueden incluir, pero sin limitación, óxido de vanadio, óxidos binarios (por ejemplo, CoO, IrO2, MnO, NiO y PrOx ), óxidos ternarios (por ejemplo, CexVyOz), etc.
En algunas realizaciones, la capa de almacenamiento de carga 1318 puede sustituirse por una segunda capa opcional de material electrocrómico. Esta segunda capa de material electrocrómico opcional puede tener las mismas o diferentes dimensiones, comprender la misma o diferente composición, etc., que la primera capa 1314 de material electrocrómico.
La película electrocrómica 103 también incluye una capa de electrolito 1322 situada entre la capa 1314 de material electrocrómico y la capa de almacenamiento de carga 1318. De acuerdo con la invención, la capa de electrolito 1322 incluye un electrolito basado en polímero que comprende una sal de electrolito (por ejemplo, LiTFSI, LiPF6, LiBF4 , LiClO4 , UCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiSbFg, LiAsF6, LiN(CF3CF2SO2)2 , (C2H5)4NBF4, (C2H5)3CH3NBF4, LiI, etc.), una matriz polimérica (por ejemplo, óxido de polietileno, poli(fluoruro de vinildeno(PVDF), poli(metacrilato de metilo) (PMMA), óxido de polietileno (PEO), poli(acrilonitrilo) (PAN), polivinil nitrilo, etc.), y uno o más plastificantes (por ejemplo, glutaronitrilo, succinonitrilo, adiponitrilo, fumaronitrilo, etc.).
De acuerdo con la invención, la capa de electrolito 1322 comprende un electrolito polimérico sólido. El electrolito polimérico sólido comprende una estructura polimérica, al menos un plastificante sólido y al menos una sal de
electrolito. En algunas realizaciones, la estructura polimérica puede incluir un material polimérico polar que tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 10.000 Dalton o mayor. En realizaciones particulares, el material polimérico polar puede tener un peso molecular promedio en un intervalo de aproximadamente 10.000 Dalton a aproximadamente 800.000.000 Dalton. En algunas realizaciones, el material polimérico polar puede estar presente en una cantidad que varía de aproximadamente el 15 % en peso a aproximadamente el 80 % en peso basándose en el peso total del electrolito polimérico sólido.
El material polimérico polar anteriormente mencionado puede incluir uno o más polímeros polares, cada uno de los cuales puede incluir uno o más de: C, N, F, O, H, P, F, etc. Polímeros polares adecuados pueden incluir, pero sin limitación, óxido de polietileno, poli(vinilideno fluoruro-hexafluoropropileno, poli(metil metacrilato), polivinil nitrilo, combinaciones de los mismos, etc. En realizaciones donde está presente una pluralidad de polímeros polares, los polímeros pueden reticularse para formar una red que tiene propiedades mecánicas mejoradas.
El material polimérico polar puede tener una amorficidad suficiente para conseguir suficiente conductividad iónica. Los materiales poliméricos amorfos normalmente muestran conductividades iónicas altas. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el material polar desvelado en el presente documento puede tener una microestructura amorfa o una sustancialmente amorfa.
En algunas realizaciones, el material polimérico polar puede tener una microestructura semi-cristalina o cristalina. En tales casos, pueden implementarse diversas modificaciones con respecto al material polimérico para suprimir la cristalinidad del mismo. Por ejemplo, una modificación puede implicar el uso de polímeros polares ramificados, copolímeros aleatorios lineales, polímeros de peine y/o polímeros polares con forma de estrella. Otra modificación puede incluir la incorporación de una cantidad efectiva de sólidos plastificantes en el material polimérico polar, como se analiza en mayor detalle a continuación.
Pueden seleccionarse también diversas propiedades del material polimérico polar y/o modificarse para maximizar la conductividad iónica. Estas propiedades pueden incluir, pero sin limitación, temperatura de transición vítrea, movilidad/flexibilidad segmentaria de la estructura principal polimérica y/o cualquier cadena lateral fijada a la misma, orientación de los polímeros, etc.
Como se ha indicado anteriormente, el electrolito sólido actualmente desvelado incluye al menos un plastificante sólido. El al menos un plastificante sólido puede ser sustancialmente miscible en la estructura polimérica del plastificante sólido. El al menos un plastificante sólido puede incluir un material orgánico (por ejemplo, moléculas inorgánicas sólidas pequeñas) y/o un material polimérico oligomérico, en algunas realizaciones. En diversas realizaciones, el al menos un plastificante sólido puede seleccionarse del grupo que incluye glutaronitrilo, succinonitrilo, adiponitrilo, fumaronitrilo y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, puede estar presente una pluralidad de plastificantes sólidos en la estructura polimérica, donde cada plastificante puede incluir independientemente un material orgánico (por ejemplo, moléculas orgánicas sólidas pequeñas) y/o un material polimérico oligomérico. Particularmente, cada plastificante puede ser independientemente glutaronitrilo, succinonitrilo, adiponitrilo, fumaronitrilo, etc. Además, las dimensiones de al menos dos, alguno, una mayoría o todos los plastificantes pueden ser iguales o diferentes entre sí.
En algunas realizaciones, la cantidad total de plastificante sólido puede encontrarse en un intervalo de aproximadamente el 20 % en peso a aproximadamente el 80 % en peso basándose en el peso total del electrolito sólido.
De acuerdo con la invención, el electrolito polimérico sólido incluye al menos una sal de electrolito. La al menos una sal de electrolito se selecciona a partir del grupo que consiste en: LiTFSI, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiSbFg, LiAsF6, LÍN(c F3CF2SO2)2, (C2Hs)4NBF4, (C2Hs)3CH3NBF4, LiI, combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, la cantidad total de sal de electrolito puede encontrarse en un intervalo de aproximadamente el 10 % en peso a aproximadamente el 50 % en peso basándose en el peso total del electrolito sólido.
El electrolito polimérico sólido es distinguible de los electrolitos líquidos convencionales, así como electrolitos poliméricos de gel que incluyen un líquido iónico en los mismos. En otras palabras, el electrolito polimérico sólido desvelado actualmente puede ser un electrolito polimérico todo sólido, y no incluye ningún componente líquido o gel en el mismo. El electrolito polimérico sólido actualmente desvelado puede también ser transparente en algunos aspectos. Adicionalmente, el electrolito polimérico sólido puede tener una conductividad iónica en un intervalo de aproximadamente 10'7 S/cm a aproximadamente 10'3 S/cm.
Los métodos para fabricar el electrolito polimérico sólido actualmente desvelado pueden incluir síntesis, polimerización, solvatación, etc., procesos conocidos en la técnica. En una realización no limitante particular, un método de fabricación del electrolito polimérico actualmente desvelado puede incluir: (a) combinar la estructura polimérica, el al menos un plastificante y la al menos una sal de electrolito en un solvente apropiado; y (b) retirar el solvente para obtener el electrolito polimérico sólido. Solventes ilustrativos pueden incluir, pero sin limitación,
acetona, metanol, tetrahidrofurano, etc. En algunas realizaciones, uno o más parámetros experimentales pueden optimizarse para facilitar la disolución de la estructura polimérica, el plastificante y la sal de electrolito en el solvente. Estos parámetros experimentales pueden incluir los componentes remanentes en el solvente, la agitación/sacudida del solvente, etc.
En algunas realizaciones, la capa de electrolito 1322 de la Figura 2 comprende un electrolito polimérico sólido, tal como los electrolitos poliméricos sólidos anteriormente descritos, y no incluye ningún líquido o electrolito de gel. Un electrolito polimérico sólido de este tipo (i) tiene suficiente resistencia mecánica pero tiene una forma versátil para permitir la formación fácil en películas delgadas y productos con forma de película delgada; (ii) evita problemas relacionados con el procesamiento de adhesión e impresión que afecta a los electrolitos convencionales; (iii) proporciona un contacto estable entre las interfaces de electrolito/electrodo (aquellas con y sin el revestimiento de material electrocrómico sobre el mismo); (iv) evita el problema de fuga comúnmente asociado con electrolitos líquidos; (v) tiene propiedades no tóxicas y no inflamables deseables; (vi) evita problemas asociados con la evaporación debido a su ausencia de presión de vapor; (vii) muestra conductividades iónicas mejoradas en comparación con los electrolitos poliméricos convencionales; etc.
Pueden hallarse ejemplos adicionales de materiales de electrolito, particularmente aquellos que incluyen electrolitos poliméricos sólidos, en la Solicitud de Patente de Estados Unidos N.° 62/323.407, presentada el 15 de abril de 2016, titulada Solid Polymer Electrolyte for Electrochromic Devices, y en la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N.° 15/487.325, presentada el 13 de abril de 2017, titulada Solid Polymer Electrolyte for Electrochromic Devices.
La película electrocrómica 103 puede usarse en diversas aplicaciones y/o en permutaciones, que pueden indicarse o no en las realizaciones ilustrativas/aspectos descritos en el presente documento. Por ejemplo, la película electrocrómica 103 puede incluir más o menos características/componentes que aquellos mostrados en la Figura 2, en algunas realizaciones. Adicionalmente, a menos que se especifique de otra manera, uno o más componentes de la película electrocrómica 103 pueden ser de un material convencional, diseño y/o estar fabricados usando técnicas conocidas (por ejemplo, pulverización catódica, deposición de vapor químico (CVD), deposición de vapor físico (PVD), deposición de vapor químico potenciada por plasma (PECVD), revestimiento por pulverización, revestimiento por ranura-troquel, revestimiento por inmersión, revestimiento por rotación, impresión, etc.), como se apreciaría por los expertos en la materia tras leer la presente divulgación.
La Figura 3 es una presentación gráfica que ilustra un controlador, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. El controlador 105 incluye un convertidor de potencia 301, un control de salida de potencia 302 y un receptor de señal 303. El convertidor de potencia 301 puede convertir potencia de entrada de una fuente de alimentación a la potencia requerida por el receptor de señal 303 y el control de salida de potencia 302. La fuente de alimentación es una fuente de alimentación integrada con el controlador 105 como una unidad autónoma de autoalimentación. El control de salida de potencia 302 está configurado para suministrar potencia a la película electrocrómica 103 para controlar el estado óptico de la película electrocrómica 103. El estado óptico de una película electrocrómica puede hacer referencia a la luminosidad, transparencia, color, reflectancia, etc. Puesto que el estado de la película electrocrómica 103 se acciona por cargas eléctricas, el control de salida de potencia 302 puede inyectar o extraer una cierta cantidad de cargas eléctricas de la película electrocrómica 103 basándose en las señales que recibe el receptor de señal 303, para cambiar el estado de la película electrocrómica 103. El receptor de señal 303 está configurada para recibir señales enviadas al controlador 105, y transferir las señales al control de salida de potencia 302. De acuerdo con la invención, el receptor de señal 303 está conectado inalámbricamente a un dispositivo de control y a un dispositivo de control central para proporcionar controles tanto local como global del dispositivo electrocrómico 100.
No de acuerdo con la invención, un receptor de señal puede estar conectado a un dispositivo de control y a un dispositivo de control central a través de cables, es decir, control local alámbrico y global alámbrico. La Figura 4 muestra una presentación gráfica que ilustra un sistema 400 con control local alámbrico y global alámbrico de dispositivos electrocrómicos (por ejemplo, ventanas inteligentes) a través de cables, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. El sistema 400 puede incluir uno o más dispositivos electrocrómicos 401, uno o más controladores 402, uno o más dispositivos de control 403, un dispositivo de control central 404, una pluralidad de alambres/cables 405a y una línea de bus 405b. En algunas realizaciones, los dispositivos electrocrómicos 401 pueden ser ventanas inteligentes. Cada dispositivo electrocrómico 401 está instalado con un controlador 402. El controlador 402 puede estar embebido dentro del marco de la ventana inteligente o instalado fuera de la ventana. En algunas realizaciones, el controlador 402 puede estar laminado entre capas de vidrio del dispositivo electrocrómico 401.
Cada controlador 402 incluye un receptor de señal 402a. Cada receptor de señal 402a está conectado independientemente a un dispositivo de control 403 a través de alambres/cables 405a. El dispositivo de control 403 es un dispositivo local instalado cerca del dispositivo electrocrómico 401. Volteando (tocando o presionando un botón) el dispositivo de control 403, las señales de control pueden transferirse al receptor de señal 402a, y el estado del dispositivo electrocrómico puede cambiarse en consecuencia.
Los receptores de señal 402a del uno o más dispositivos electrocrómicos 401 también están agrupados juntos y
conectados a un dispositivo de control central 404 a través de una línea de bus 405b. El dispositivo de control central 404 puede estar configurado para controlar todos los dispositivos electrocrómicos 401 en una habitación, en una planta o en la totalidad de un edificio. El dispositivo de control central 404 puede enviar una señal de control para cambiar de manera colectiva y simultánea todos los dispositivos electrocrómicos 401 a un mismo estado. El dispositivo de control central 404 puede enviar una señal de control a un dispositivo electrocrómico específico 401 para cambiar su estado. El dispositivo de control central 404 puede enviar una señal de control a algunos dispositivos electrocrómicos 401 seleccionados para cambiar sus estados simultáneamente.
El dispositivo de control 403 y/o el dispositivo de control central 404 pueden ser un interruptor de encendidoapagado, que tiene dos estados encendido y apagado. El dispositivo de control 403 y/o el dispositivo de control central 404 pueden tener capacidades de atenuación, que pueden tener múltiples estados, correspondiendo cada uno a un nivel de transmisión de luz. Los múltiples estados pueden ser discretos o continuos y pueden ser estados de luminosidad, transparencia, color y/o reflectancia. Los dispositivos electrocrómicos 401 cambian a diferente color, luminosidad, transparencia o nivel de reflectancia que corresponde a diferente cantidad de cargas eléctricas. El dispositivo de control y/o el dispositivo de control central pueden operarse por toque mecánico, voz, radio, ondas ópticas, etc. No de acuerdo con la invención, los dispositivos electrocrómicos pueden controlarse localmente por un protocolo inalámbrico y controlarse globalmente por un dispositivo de control central alámbrico, es decir, control local inalámbrico y global alámbrico. La Figura 5 muestra una presentación gráfica que ilustra un sistema 500 con control local inalámbrico y global alámbrico de dispositivos electrocrómicos (por ejemplo, ventanas inteligentes). El sistema 500 puede incluir uno o más dispositivos electrocrómicos 501, uno o más controladores 502, uno o más dispositivos de control inalámbrico 503, un dispositivo de control central 504 y una línea de bus 505. Cada dispositivo electrocrómico 501 está instalado con un controlador 502. El controlador 502 puede estar embebido dentro del marco de la ventana inteligente o instalado fuera de la ventana. El controlador 502 puede laminarse entre capas de vidrio del dispositivo electrocrómico 501.
Cada controlador 502 incluye un receptor de señal 502a. Para proporcionar un control local inalámbrico, cada receptor de señal 502a puede recibir señales inalámbricas y operarse por el protocolo de comunicación inalámbrica. Cada receptor de señal 502a está conectado de manera independiente e inalámbrica a un dispositivo de control inalámbrico 503. El dispositivo de control inalámbrico 503 está configurado para controlar el dispositivo electrocrómico 501 mediante el protocolo de comunicación inalámbrica. El protocolo de comunicación inalámbrica podría ser de radiofrecuencia, tal como Bluetooth, Wi-Fi, Z-Wave, ZigBee, etc., u ondas ópticas, tales como radiación infrarroja que se usa de manera conocida en la electrónica de consumo o de ondas sónicas. Para el protocolo de comunicación de radiofrecuencia, el dispositivo de control inalámbrico 503 puede ser una aplicación instalada en un dispositivo terminal habilitado para radiofrecuencia o una unidad autónoma que se opera cerca de la ventana. Para ondas ópticas, el dispositivo de control inalámbrico 503 podría ser un controlador remoto. Para ondas sónicas, el dispositivo electrocrómico 501 puede controlarse por voz. Por ejemplo, el receptor de señal 502a puede incluir un micrófono que recibe la señal de voz y tiene capacidad de reconocimiento de voz para convertir la señal de voz recibida a señal eléctrica. En este ejemplo, el dispositivo electrocrómico 501 puede no necesitar un dispositivo de control. El dispositivo electrocrómico 501 está configurado para responder a su dispositivo de control inalámbrico 503 y cambiar el estado de la película electrocrómica en consecuencia. Cada dispositivo de control inalámbrico 503 puede tener una frecuencia única y el receptor de señal 502a que corresponde al dispositivo de control inalámbrico 503 está configurado para recibir señales con esa frecuencia única. De esta manera, cada dispositivo de control inalámbrico 503 puede enviar señales a un correspondiente receptor de señal 502a. Cada dispositivo de control inalámbrico 503 puede tener un ID, que está incluido en la señal enviada por ese dispositivo de control inalámbrico 503. Cuando el receptor de señal 502a recibe las señales desde un dispositivo de control inalámbrico 503, determinará en primer lugar si reconoce el ID. Si el receptor de señal 502a reconoce el ID, procesará las señales desde el dispositivo de control inalámbrico 503. Los múltiples dispositivos de control inalámbrico 503 pueden implementarse en un dispositivo terminal (por ejemplo, un teléfono inteligente, plantilla, dispositivo llevable u ordenador). El dispositivo terminal puede transmitir señales con diferentes frecuencias o diferentes ID a correspondientes dispositivos electrocrómicos 501.
Además del control local inalámbrico, el receptor de señal 502a del uno o más dispositivos electrocrómicos 501 pueden también agruparse juntos y conectarse a un dispositivo de control central 504 a través de una línea de bus 505. El dispositivo de control central 504 puede estar configurado para controlar todos los dispositivos electrocrómicos 501 en una habitación, en una planta o en la totalidad de un edificio. El dispositivo de control central 504 puede enviar una señal de control para cambiar de manera colectiva y simultánea todos los dispositivos electrocrómicos 501 a un mismo estado. En algunas realizaciones, el dispositivo de control central 504 puede enviar también una señal de control a un dispositivo electrocrómico específico 501 para cambiar su estado. El dispositivo de control central 504 puede enviar una señal de control a algunos dispositivos electrocrómicos 501 seleccionados para cambiar sus estados simultáneamente.
De acuerdo con la invención, los dispositivos electrocrómicos están controlados de manera local y global mediante el protocolo inalámbrico. La Figura 6 muestra una presentación gráfica que ilustra un sistema 600 con control local y global inalámbrico (por ejemplo, ventanas inteligentes), consistente con realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. El sistema 600 incluye dispositivos electrocrómicos 601, controladores 602, uno o más dispositivos de control inalámbrico 603 y un dispositivo de control central inalámbrico 604. En algunas realizaciones, los dispositivos
electrocrómicos 601 pueden ser ventanas inteligentes. Cada dispositivo electrocrómico 601 está instalado con un controlador 602. En algunas realizaciones, el controlador 602 puede embeberse dentro del marco de la ventana inteligente o instalarse fuera de la ventana. En algunas realizaciones, el controlador 602 puede estar laminado entre capas de vidrio del dispositivo electrocrómico 101.
Cada controlador 602 incluye un receptor de señal inalámbrica 602a. Cada receptor de señal 602a puede recibir señales inalámbricas y operarse por un protocolo de comunicación inalámbrica. Cada receptor de señal 602a está conectado de manera independiente e inalámbrica a un dispositivo de control inalámbrico 603. El dispositivo de control inalámbrico 603 está configurado para controlar el dispositivo electrocrómico 601 mediante un protocolo de comunicación inalámbrica. El protocolo de comunicación inalámbrica es, de acuerdo con la invención, Zigbee. Para el protocolo de comunicación de radiofrecuencia, el dispositivo de control inalámbrico 603 puede ser una aplicación instalada en un dispositivo terminal habilitado para radiofrecuencia o una unidad autónoma que se opera cerca de la ventana. El dispositivo electrocrómico 601 está configurado para responder a su dispositivo de control inalámbrico 603 y cambiar el estado de la película electrocrómica en consecuencia.
Además del control local inalámbrico, los receptores de señal 602a del uno o más dispositivos electrocrómicos 601 también están conectados inalámbricamente a un dispositivo de control central inalámbrico 604. Cada receptor de señal 602a está conectado directamente al dispositivo de control central inalámbrico 604. El dispositivo de control central inalámbrico 604 está configurado para controlar los dispositivos electrocrómicos 601 mediante el protocolo de comunicación inalámbrica. El protocolo de comunicación inalámbrica es ZigBee. El dispositivo de control central inalámbrico 604 puede estar configurado para controlar todos los dispositivos electrocrómicos 601 en una habitación, en una planta o en todo un edificio. En algunas realizaciones, el dispositivo de control central inalámbrico 604 puede enviar una señal de control para cambiar de manera colectiva y simultánea todos los dispositivos electrocrómicos 601 a un mismo estado. En algunas realizaciones, el dispositivo de control central inalámbrico 604 puede enviar también una señal de control a un dispositivo electrocrómico específico 601 para cambiar su estado. En algunas realizaciones, el dispositivo de control central inalámbrico 604 puede enviar una señal de control a algunos dispositivos electrocrómicos 601 seleccionados para cambiar sus estados simultáneamente. Similar a otras realizaciones, el dispositivo de control 603 y el dispositivo de control central 604 pueden usar diferentes frecuencias o ID para controlar diferentes dispositivos electrocrómicos 601.
La Figura 7 es una representación gráfica que ilustra un sistema 700 con un control global de múltiples, por ejemplo, 10.000 dispositivos electrocrómicos (por ejemplo, ventanas inteligentes) a través del protocolo ZigBee, consistente con realizaciones ilustrativas de la presente invención. El sistema incluye una pasarela ZigBee 701, una pluralidad de coordinadores ZigBee 702 y una pluralidad de receptores ZigBee 703. El sistema 700 puede instalarse en un edificio con una pluralidad de plantas y cada planta puede incluir una pluralidad de ventanas inteligentes. Cada ventana inteligente está instalada con un receptor ZigBee 703. El receptor ZigBee 703 está configurado para recibir señales de control para controlar el estado de la ventana inteligente. Un coordinador ZigBee 702 está instalado en cada planta y tiene transmisores configurados para transmitir señales a los receptores ZigBee 703 en la misma planta para cambiar el estado de las ventanas inteligentes en la planta. Los receptores ZigBee 703 y los coordinadores ZigBee 702 forman una red ZigBee, y la pasarela ZigBee 701 está configurada para conectar la red ZigBee a Internet, ofreciendo controles centrales y remotos de las ventanas inteligentes en la totalidad del edificio.
En general, las distancias de transmisión de un transmisor ZigBee se encuentran entre 10 a 100 metros, dependiendo de la salida de potencia y de las condiciones ambientales. Dentro de una distancia de transmisión de 100 metros, el protocolo ZigBee es adecuado para controlar todas las ventanas inteligentes en una misma planta en un edificio comercial. En el caso de un edificio grande, los transmisores ZigBee pueden transmitir datos a través de largas distancias pasando datos a través de una red de malla de dispositivos intermedios para alcanzar los más distantes.
Tómese un edificio comercial de gran altura con 100 plantas como un ejemplo (mostrado en la Figura 7). Cada planta puede tener 100 ventanas inteligentes de tamaño grande. En cada planta, un coordinador ZigBee 702 puede estar configurado para coordinar las 100 ventanas inteligentes para que se cambien simultáneamente. Para controlar la totalidad de las ventanas inteligentes del edificio, se requiere un total de 100 coordinadores ZigBee 702. Los 100 coordinadores ZigBee 702 están conectados a una pasarela ZigBee 701 que conecta la red de ZigBee a Internet. Por consiguiente, el estado de las 10.000 ventanas inteligentes en la totalidad del edificio puede controlarse de manera remota mediante un dispositivo de control central.
No de acuerdo con la invención, los dispositivos electrocrómicos pueden controlarse localmente mediante un dispositivo de control alámbrico y controlarse globalmente mediante un protocolo inalámbrico. La Figura 8 muestra una presentación gráfica que ilustra un sistema 800 con control local alámbrico y control global inalámbrico de dispositivos electrocrómicos (por ejemplo, ventanas inteligentes). El sistema 800 puede incluir uno o más dispositivos electrocrómicos 801, uno o más controladores 802, uno o más dispositivos de control 803, un dispositivo de control central inalámbrico 804 y una pluralidad de cables/alambres 805. Los dispositivos electrocrómicos 801 pueden ser ventanas inteligentes. Cada dispositivo electrocrómico 801 está instalado con un controlador 802. El controlador 802 puede estar embebido dentro del marco de la ventana inteligente o instalado fuera de la ventana. El controlador 802 puede laminarse entre capas de vidrio del dispositivo electrocrómico 801.
Cada controlador 802 incluye un receptor de señal 802a. Para proporcionar un control global inalámbrico, cada receptor de señal 802a puede recibir señales inalámbricas, y operarse por el protocolo de comunicación inalámbrica. Los receptores de señal 802a del uno o más dispositivos electrocrómicos 801 están conectados inalámbricamente a un dispositivo de control central inalámbrico 804. Cada receptor de señal 802a puede estar conectado directamente al dispositivo de control central inalámbrico 804 o conectado entre sí en una arquitectura de red de malla. El dispositivo de control central inalámbrico 804 está configurado para controlar los dispositivos electrocrómicos 801 mediante el protocolo de comunicación inalámbrica. El protocolo de comunicación inalámbrica podría ser de frecuencia de radio, tal como Bluetooth, Wi-Fi, Z-Wave, ZigBee, etc., u ondas ópticas, tales como radiaciones infrarrojas que se usan de manera conocida en la electrónica de consumo o de ondas sónicas. Puesto que el control inalámbrico es global, se prefieren los protocolos inalámbricos Wi-Fi, Z-Wave y ZigBee. El dispositivo de control central inalámbrico 804 puede estar configurado para controlar todos los dispositivos electrocrómicos 801 en una habitación, en una planta o en todo un edificio. En algunas realizaciones, el dispositivo de control central inalámbrico 804 puede enviar una señal de control para cambiar de manera colectiva y simultánea todos los dispositivos electrocrómicos 801 a un mismo estado. El dispositivo de control central inalámbrico 804 puede enviar también una señal de control a un dispositivo electrocrómico específico 801 para cambiar su estado. El dispositivo de control central inalámbrico 804 puede enviar una señal de control a algunos dispositivos electrocrómicos 801 seleccionados para cambiar sus estados simultáneamente.
Además, cada receptor de señal 802a está conectado independientemente a un dispositivo de control 803 a través de alambres/cables 805. El dispositivo de control 803 es un interruptor local instalado cerca del dispositivo electrocrómico 801. Volteando (tocando o presionando un botón) el dispositivo de control 803, pueden recibirse señales de control por el receptor de señal 802a, por lo tanto, puede cambiarse en consecuencia el estado del dispositivo electrocrómico.
El controlador puede colocarse fuera del vidrio o laminarse entre las dos capas de vidrio. Un controlador que está integrado en una ventana inteligente o soporte de vidrio o laminado entre capas de vidrio o película electrocrómica puede denominarse como un controlador autónomo. Además, puesto que un controlador autónomo no incluye una potencia externa, el controlador autónomo también está autoalimentado. Sin fuente de alimentación externa alguna, se evita el proceso para conectar la película electrocrómica a la fuente de alimentación externa. También, una instalación de una ventana inteligente es la misma que una instalación de una ventana normal, puesto que el controlador es autónomo y está autoalimentado.
La Figura 9 es una presentación gráfica que ilustra un controlador autónomo y autoalimentado 900. Como se muestra en la Figura 9, el controlador 900 puede incluir un convertidor de potencia 901, un control de salida de potencia 902, un receptor de señal 903 y una fuente de alimentación 904. El convertidor de potencia 901 puede convertir potencia de entrada de la fuente de alimentación 904 a la potencia requerida por el receptor de señal 903 y el control de salida de potencia 902. La fuente de alimentación 904 puede estar integrada con el controlador 900 (dentro o fuera), y puede ser un almacenamiento de energía, por ejemplo, una batería o un generador de energía, por ejemplo, una célula solar. El control de salida de potencia 902 puede estar configurado para suministrar potencia a la película electrocrómica 103. Puesto que el estado de la película electrocrómica 103 se acciona por cargas eléctricas, el control de salida de potencia 902 puede inyectar o extraer una cierta cantidad de cargas eléctricas de la película electrocrómica 103 en señales que recibe el receptor de señal 903, para cambiar el estado de la película electrocrómica 103. El receptor de señal 903 puede estar configurado para recibir señales enviadas al controlador 105 y transferir las señales al control de salida de potencia 902.
Puede usarse un almacenamiento de energía, tal como una batería, como la fuente de alimentación 904 para suministrar la potencia al controlador 900. En general, el tiempo de vida de una batería podría alcanzar 10 años. La batería podría cambiarse a una nueva batería para mantener accionando la película electrocrómica en una ventana inteligente durante mantenimiento.
Puede usarse un generador de energía, tal como una célula solar, como la fuente de alimentación para suministrar la potencia al controlador. La Figura 10 es una presentación gráfica que ilustra un controlador autónomo y autoalimentado 1100 con una célula solar. Como se muestra en la Figura 10, el controlador 1100 puede incluir un convertidor de potencia 1101, un control de salida de potencia 1102, un receptor de señal 1103, una unidad de almacenamiento de potencia 1104 y una célula solar 1105. El convertidor de potencia 1101 puede convertir potencia de entrada de la unidad de almacenamiento de potencia 1104 a la potencia requerida por el receptor de señal 1103 y al control de salida de potencia 1102. La unidad de almacenamiento de potencia 1104 puede ser un almacenamiento de energía, por ejemplo, una batería o un condensador. El control de salida de potencia 1102 puede estar configurado para suministrar potencia a la película electrocrómica. Puesto que el estado de la película electrocrómica se acciona por cargas eléctricas, el control de salida de potencia 1102 puede inyectar o extraer una cierta cantidad de cargas eléctricas de la película electrocrómica en señales que recibe el receptor de señal 1103, para cambiar el estado de la película electrocrómica. El receptor de señal 1103 puede estar configurado para recibir señales enviadas al controlador 1100 y transferir las señales al control de salida de potencia 1102.
La célula solar 1105 puede estar configurada para convertir energía solar a energía eléctrica y cargar la unidad de
almacenamiento de potencia 1104, tal como una batería o un condensador en el controlador. Durante una operación de la película electrocrómica en una ventana inteligente, el controlador 1100 puede drenar la energía de la unidad de almacenamiento de potencia 1104. La energía solar puede convertirse en primer lugar a energía eléctrica cuando está disponible la luz. La energía eléctrica convertida puede almacenarse en la unidad de almacenamiento de potencia 1104. La energía almacenada se suministra al controlador 1100 para operar la película electrocrómica. La célula solar 1105 puede no suministrar directamente energía al controlador 1100 durante la operación de la película electrocrómica, evitando por lo tanto el escenario de que los estados ópticos de una película electrocrómica no puedan cambiarse durante días con nubes o con lluvia.
Ya que la célula solar está configurada para convertir energía solar a energía eléctrica, la célula solar necesita estar mirando a la fuente de luz. La fuente de luz puede ser el sol. Por lo tanto, la célula solar necesita estar colocada en la superficie exterior de una ventana inteligente, mirando al sol. La fuente de luz puede ser iluminación de interiores. Por lo tanto, la célula solar necesita colocarse en la superficie interna de una ventana inteligente, mirando a la iluminación de interiores.
La Figura 11 es una ilustración gráfica que muestra un diagrama esquemático simplificado de una ventana inteligente 1300 con una célula solar integrada. La ventana inteligente 1300 puede incluir dos capas de vidrio 1301, dos capas adhesivas 1302, una película electrocrómica 1303, un controlador 1304, una célula solar 1305 y una pluralidad de cables eléctricos 1306.
La película electrocrómica 1303 está rodeada entre las dos capas de vidrio 1301. Las capas adhesivas 1302 están configuradas para fijarse a la película electrocrómica 1303 a las capas de vidrio 1301. El controlador 1304 puede colocarse fuera del vidrio 1301, y está eléctricamente conectado con la película electrocrómica 1303 con cables eléctricos 1306. El controlador 1303 puede estar configurado para controlar el estado de la ventana inteligente 1300 controlando los estados de la película electrocrómica 1303. La célula solar 1305 puede colocarse en una superficie exterior de vidrio 1301, y está eléctricamente conectada al controlador 1304 con cables eléctricos 1306. La célula solar 1305 está configurada para convertir energía solar a energía eléctrica y suministrar la energía convertida al controlador 1304.
Puede usarse carga inalámbrica para proporcionar energía a las películas electrocrómicas en dispositivos electrocrómicos. La carga inalámbrica, también conocida como carga inductiva, usa campos electromagnéticos para transferir potencia desde una fuente de transmisión a un dispositivo de recepción a través de inducción electromagnética. La fuente de transmisión puede usar una primera bobina de inducción para crear un campo electromagnético alterno. El dispositivo de recepción puede usar una segunda bobina de inducción para recibir potencia desde el campo electromagnético y convertirla en energía eléctrica. La energía transferida a continuación puede usarse para operar el dispositivo. Con carga inalámbrica, puede reducirse y simplificarse el cableado en el dispositivo y en la instalación.
La Figura 12 es una presentación gráfica que ilustra un controlador de carga inalámbrica 1400 con un receptor de energía 1410 y un transmisor de energía 1420. El controlador de carga inalámbrica 1400 puede incluir un receptor de energía 1410 y un transmisor de energía 1420.
El receptor de energía 1410 puede incluir una primera bobina de inducción 1411 y un convertidor de potencia 1412. La primera bobina de inducción 1411 puede estar configurada para recibir energía electromagnética transferida inalámbricamente desde el transmisor de energía 1420. El convertidor de potencia 1412 puede estar configurado para convertir la energía electromagnética recibida (CA) a potencia de CC y emitirla a las películas electrocrómicas en los dispositivos electrocrómicos. El receptor de energía 1410 puede fijarse a la película electrocrómica y verse como parte de la película electrocrómica durante la instalación. El receptor de energía 1410 puede estar integrado en el vidrio.
Se muestra una integración ilustrativa de una ventana inteligente 1500 en la Figura 13. La película electrocrómica 1503 y el receptor de energía 1504 están laminados entre dos capas de vidrio 1501. Como resultado, no hay cables sobresalientes que provengan desde dentro del vidrio al exterior. Tanto la película electrocrómica 1503 como el receptor de energía 1504 están embebidos dentro de la unidad de vidrio 1501, simplificando la instalación del acristalamiento. Los métodos de integración de película electrocrómica podrían aplicarse a la integración de las películas electrocrómicas con el receptor de energía, los detalles se presentan en la Solicitud de Patente de Estados Unidos 15/399 852. El receptor de energía puede instalarse fuera del vidrio, embebido dentro del marco de la ventana o instalado fuera de la ventana.
El transmisor de energía 1420 puede incluir un convertidor de potencia 1421, una segunda bobina de inducción 1422a, un transmisor de potencia 1422b y un receptor de señal 1423, como se muestra en la Figura 12. Un convertidor de potencia es un dispositivo eléctrico para convertir energía eléctrica de una forma a otra, tal como convirtiendo entre CA (corriente alterna) y CC (corriente continua); o convirtiendo a una tensión o frecuencia diferente; o alguna combinación de estas. Un transmisor de potencia en general puede incluir circuitos electrónicos configurados para transmitir electricidad o energía de una fuente de alimentación a una carga eléctrica. Por ejemplo, el transmisor de potencia puede ser un transmisor de potencia convencional disponible en el mercado, y puede
incluir un circuito oscilador electrónico para generar señales, un circuito modulador para modular señales que van a transmitirse, un amplificador para aumentar la potencia de las señales, y un circuito de adaptación de impedancia para adaptar la impedancia del transmisor a la impedancia del receptor y otros circuitos. El convertidor de potencia 1421 puede estar configurado para convertir potencia externa a la potencia requerida por el transmisor de potencia 1422b y el receptor de señal 1423. El transmisor de potencia 1422b y la segunda bobina de inducción 1422a pueden estar configurados para transferir energía electromagnética a un receptor de energía de un dispositivo electrocrómico. El receptor de señal 1423 puede estar configurado para recibir señales para cambiar la película electrocrómica a un estado específico.
Se muestra una integración ilustrativa de una ventana inteligente 1600 en la Figura 14. El transmisor de energía 1605 puede estar configurado para colocarse fuera de una ventana inteligente 1600. Por ejemplo, después de que se instala la ventana inteligente, el transmisor de energía 1605 podría simplemente fijarse al exterior del vidrio para controlar el dispositivo. En algunas realizaciones, el transmisor de energía 1605 puede usar la potencia de un edificio donde está instalada la ventana inteligente para suministrarse la potencia a sí misma.
La descripción anterior de la presente invención se ha proporcionado para fines de ilustración y de descripción. Esta no pretende ser exhaustiva o limitar la invención a las formas precisas divulgadas. La amplitud y el alcance de la presente invención no deberían estar limitados por ninguna de las realizaciones ilustrativas anteriormente descritas; el alcance de la invención se define por las siguientes reivindicaciones.
Claims (4)
1. Un sistema electrocrómico (700) para su instalación en un edificio con una pluralidad de plantas, comprendiendo el sistema electrocrómico (700) una pluralidad de dispositivos electrocrómicos (401) para su instalación en cada planta, comprendiendo cada dispositivo electrocrómico (401):
dos capas de vidrio (101);
dos capas adhesivas (102) dispuestas en superficies internas de las dos capas de vidrio (101);
una película electrocrómica (103) dispuesta entre las dos capas adhesivas (102), incluyendo la película electrocrómica (103) una capa de material electrocrómico, un electrolito polimérico sólido y una capa de almacenamiento de carga (1318), en donde el electrolito polimérico sólido incluye una estructura polimérica, al menos un plastificante sólido, y al menos una sal de electrolito seleccionada a partir del grupo que consiste en: LiTFSI, LiPFa , UBF4 , UCIO4, UCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiSbFg, LiAsFa, LiN(CF3CF2SO2)2, (C2Ha)4NBF4 , (C2H5)3CH3NBF4, Lil y combinaciones de los mismos;
un controlador (105) que incluye un convertidor de potencia (301), un receptor ZigBee (703) y
una salida de potencia (302), el convertidor de potencia (301) configurado para recibir potencia desde una fuente de alimentación, el receptor ZigBee (703) configurado para recibir una señal de control para controlar un estado óptico del dispositivo electrocrómico (401), y la salida de potencia (302) acoplada a la película electrocrómica (103) y configurada para proporcionar potencia a la película electrocrómica (103) para controlar un estado óptico de la película electrocrómica (103), en donde la fuente de alimentación está integrada con el controlador (105) e incluye un almacenamiento de energía;
comprendiendo adicionalmente el sistema electrocrómico (700):
un coordinador ZigBee (702) para su instalación en cada planta, que incluye un transmisor configurado para transmitir a través de comunicación inalámbrica las señales de control a los receptores ZigBee (703) en la misma planta para cambiar el estado óptico de los dispositivos electrocrómicos (401) en la planta; y
una pasarela ZigBee (701), configurada para, a través de comunicación inalámbrica, controlar de manera global y remota los estados ópticos de todos los dispositivos electrocrómicos (401) en el edificio, y
en donde los receptores ZigBee (703) y los coordinadores ZigBee (702) forman una red ZigBee, y la pasarela ZigBee está configurada para conectar la red ZigBee a internet.
2. El sistema electrocrómico (700) de la reivindicación 1, en donde cada dispositivo electrocrómico (401) comprende adicionalmente una célula solar (1105) configurada para convertir energía solar a energía eléctrica para cargar la fuente de alimentación.
3. El sistema electrocrómico (700) de las reivindicaciones 1 o 2, en donde cada dispositivo electrocrómico comprende adicionalmente:
un receptor de energía (1410) que incluye un convertidor de potencia (1412) y una primera bobina de inducción (1411); y
un transmisor de energía (1420) que incluye un transmisor de potencia (1422b) y una segunda bobina de inducción (1422a),
en donde el transmisor de energía (1420) está configurado para transferir inalámbricamente energía electromagnética al receptor de energía (1410), y el receptor de energía (1410) está configurado para recibir la energía electromagnética inalámbricamente, convertir la energía electromagnética a potencia de CC, y emitir la potencia de CC a la película electrocrómica (103) para controlar el estado óptico de la película electrocrómica (103).
4. El sistema electrocrómico (700) de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en donde el al menos un plastificante sólido comprende un material polimérico oligomérico sustancialmente miscible con la estructura polimérica.
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