CN103163706A - 光电致变色窗户着色器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光电致变色窗户着色器。电可调整的光透射装置响应于电信号来改变它的光透射率。通过将电可调整的光透射装置应用于窗户并在此之后改变对其的电信号，窗户可以被着色和被不着色。在数据库中列出了禁止着色的车窗的管辖区域。由GPS所确定的当前位置与数据库条目相比较。如果该位置在禁止着色的窗户的区域内，则控制器自动使该窗户不着色，或减少该窗户着色，以遵守可适用的本地法律。

Description

光电致变色窗户着色器

技术领域

本发明涉及一种窗户、一种地理位置响应着色窗户以及一种响应于地理位置来调整窗户着色的方法和一种电驱动的车辆。

背景技术

着色的（tinted）车窗对于减少车辆的太阳能加热是众所周知的。因为这些着色的车窗减少了进入车辆内部的紫外线和红外线的量，所以这些着色的车窗还倾向于保护用来制造仪表板和内表面的材料。不幸的是，窗户着色可能模糊或减少驾驶员查看的能力，并且通过执法了解到它们隐藏车辆的内部。一些州、郡和自治区禁止任何种类的着色窗户，而其它管辖区域指定或限定了车窗玻璃可以具有的最大着色或不透明度。如果车辆所有者对车辆施加了本地条例允许但被周围的管辖区域的条例禁止的窗户着色，则该车辆所有者有被在禁止车窗着色的管辖区域中的执法机构传讯的风险。

发明内容

根据本发明，提供了一种窗户，其包括：a.电可调整的光透射装置（light transmitter），所述电可调整的光透射装置被配置为响应于电信号来改变光透射率，其中被提供到该电可调整的光透射装置的信号响应于地理位置；以及b.控制器，所述控制器被耦合到该电可调整的光透射装置并且被配置为响应于该地理位置来控制提供到该电可调整的光透射装置的电荷（electric charge）。

根据本发明，提供了一种地理位置响应着色窗户，其包括：a.导航系统，所述导航系统被配置来确定地理位置；b.控制器，所述控制器被耦合到所述导航系统；c.电可调整的光透射装置，所述电可调整的光透射装置被配置为响应于从该控制器接收到的电信号来改变光透射率，其中被提供到该电可调整的光透射装置的信号响应于由该控制器所接收到的地理位置；以及d.针对多个管辖区域的窗户着色规则的数据库，其中该数据库对于该控制器是可访问的（accessible）；其中，该控制器被配置来从该导航系统接收位置，确定该位置是否处于具有窗户着色规则的管辖区域内，以及如果针对该管辖区域的窗户着色规则位于该数据库中，则响应于针对该管辖区域的窗户着色规则来调整提供到该电可调整的光透射装置的电信号。

根据本发明，提供了一种响应于地理位置来调整窗户着色的方法，该方法包括：a.获得地理位置；b.将第一电信号提供到电可调整的光透射装置，该电可调整的光透射装置被配置为响应于所提供的电信号来改变光透射率，其中该电信号从控制器接收到，该控制器接收与该地理位置相对应的数据；c.从针对多个管辖区域的窗户着色规则的数据库中获得窗户着色规则，其中该数据库对于该控制器是可访问的。

根据本发明，提供了一种电驱动的车辆，其包括：a.电可调整的光透射装置，所述电可调整的光透射装置被配置为响应于电信号来改变光透射率，其中被提供到所述电可调整的光透射装置的信号响应于地理位置；以及b.控制器，所述控制器被耦合到所述电可调整的光透射装置并且被配置为控制提供到所述电可调整的光透射装置的电荷。

附图说明

图1描绘了具有着色的窗户的机动车辆，该机动车辆离开这样的窗户是合法的管辖区域并进入禁止这样的窗户的第二管辖区域；

图2A和2B描绘了电可调整的光透射装置，所述电可调整的光透射装置可以被应用于窗户玻璃；

图3描绘了地理位置响应的窗户着色系统的框图；

图4是响应于地理位置来调整窗户着色的方法的流程图；以及

图5描绘了电可控制的窗户着色机构在全电气化车辆（all-electric vehicle）中的使用。

具体实施方式

图1是在第一管辖区域104中的具有着色的窗户102的机动车辆100的图形描绘，并且该机动车辆100将要跨越境界线106到第二管辖区域108中。着色的窗户在第一管辖区域104中是法律许可的；这些着色的窗户在第二管辖区域108中被禁止。现有技术的窗户着色方法使如下情况是不切实际的乃至不可能的：对窗户进行着色和不着色，以在它们未被禁止之处提供着色的窗户102的有益效果又避免与禁止它们的州或本地法律相冲突。

图2A和2B是通常被称为电致变色设备200的电可调整的光透射装置的横截面。该电可调整的光透射装置包括多层，这些层可以被一致地附着到玻璃板的任一侧，或被夹在如在图2A和2B中所描绘的两层之间。

图2A和2B中的结构包括两个玻璃面板（glass panel）。夹在这两个玻璃面板之间的层提供了电可调整的透射率或“着色”。 施加到电致变色层的控制电压确定了可以穿过该电致变色层的光的量。

外玻璃面板204具有第一和第二相对表面208和210。光学透明的导体层206被施加到该外面板204的内表面208。

电致变色层212被施加在该透明导体层206之上。该电致变色层212的特征在于它响应于施加电压或没有电压来使可见光通过或阻挡可见光的能力。换言之，当电势被施加到该层两端时，该电致变色层将阻挡光。

电解质/离子导体层214被施加在该电致变色层212之上。离子存储层216被施加在该电解质／离子导体层214之上。第二透明导体层218接着被施加在该离子存储层216之上。这些内层206-218接着被面向该车辆的内部的第二玻璃面板220夹在中间。重要的是注意：电致发光层212相对于该电解质/离子导体层214的位置可以是相反的并且该设备200保持可操作。对这样的替代实施例的描绘（即，其中层214和216的位置彼此互换）为简洁起见而被省略。

电能量源222可以由常规的开关机构224选择性地被施加到两个导体206和218并且从该两个导体206和218被移除。在另一实施例中，穿过该层212的场的强度和/或电流的量可以分别由常规的电压源或电流源来控制。

在图2A中，该电致变色设备不被激励。光线226因此自由穿过该电致变色层。

图2B描绘了处于激励状态下的电致变色设备。通过闭合常规开关224来将电压施加到该电致变色层。当光226穿过外面板204和第一导体层206时，光被经偏置的电致变色层212阻挡。设备200的不透明度和着色因此可以由施加到该电致变色层的电信号或电压来电调整。

图3是在此也被称为电可操作的窗户着色系统300的光电致变色窗户着色器的框图。系统300包括电致变色设备200，诸如图2中所描绘的电致变色设备200。响应于存储在相关联的存储设备306中的程序指令和由附着到所存储的程序控制器302的各种传感器所检测到的各种事件和状况，该控制器302将控制电压304提供到该电致变色设备200。该控制器302经由常规的输入/输出（I/O）总线310被耦合到各种传感器。该控制器302和该存储设备306经由常规的存储器总线被彼此耦合。

该控制器被描绘为被耦合到保持窗户着色规则数据库314的单独的存储设备314。该数据库314是地理区域的列表，每个地理区域都由纬度和经度坐标来限定，在所述地理区域内，存在指导（govern）车窗着色的至少一个法规或法律、规则、条例。

该控制器还被耦合到环境光传感器（ambient light sensor）316、外部环境温度传感器318和车辆内部温度传感器320，这些传感器在光电致变色窗户着色器的其他应用中是有用的。

在光电致变色窗户着色器300的第一实施例中，控制器302针对地理坐标（即，车辆所位于的位置）查询GPS接收器312。该着色器或其所附着到的车辆的位置以纬度和经度坐标被提供给该控制器。控制器302在此之后查询窗户着色规则数据库314，以确定该车辆的当前位置是否在禁止着色的窗户的管辖区域之内，或者是否存在需要被遵守的着色的窗户不透明度规范、即指示了窗户着色使光通过的暗度或程度的规则或法律。

在对于所有车辆有用但尤其对于电动车辆有用的第二实施例中，该控制器302查询环境光传感器、环境温度传感器和/或内部温度传感器320，以响应于内部和外部状况来调整电致变色设备200上的着色，以优化内部温度。

图4描绘了响应于地理位置来调整窗户着色的方法400。方法由诸如在图3中所描绘的且在以上所描述的控制器302之类的控制器或计算机来执行。

在步骤402处，该控制器从诸如在图3中所描绘的GPS系统312之类的导航系统获得其当前位置。一旦从该GPS获得该位置，就在步骤404处咨询数据库，以确定或定位应用于车辆所位于之处的窗户着色规则。如在此所使用的那样，窗户着色规则是限定了可被施加到车窗的着色（包括是否禁止着色）的法规或条例或其他法律或规章。

在步骤406处，该方法首先检查来确定该控制器302是否已经从手动用户接口303接收到手动着色输入命令。如果已经接收到手动着色调整命令，则该方法进行到步骤410，在那里由该控制器手动调整窗户着色，从而将适当的电压提供到电可调整的透光设备（诸如图2中所描绘的电致变色设备）。该方法在步骤412处停留在手动着色模式中，直到用户将命令输入到该用户接口，以允许系统恢复自动着色功能，于是该方法返回到步骤402。

如果在步骤406处还没有接收到手动着色调整命令，则该方法进行到步骤408，在那里该控制器将适当的电信号发布给该电可调整的光透射装置，以遵守在步骤408处从数据库获得的着色规则。在着色被调整来符合任何可适用的规则之后，该方法返回到步骤402。调整窗户着色的方法400因此连续地检查该车辆位于何处，以及是否存在任何可适用的着色规则，并相应地调整该窗户着色。图3中所描绘的系统300具有如下传感器：所述传感器可以被监控来确定如何以及何时响应于其他外部事件或状况来调整窗户的不透明度或透射率。图4中所描绘的方法可因此包括读取环境光传感器、外部环境温度传感器或内部温度传感器并电调整窗户着色的步骤，以便提供期望的内部温度，或减少全电气化车辆的电源上的加热和冷却负荷。

图5是电动车辆500的框图。该车辆被认为是“电动的”。该车辆500包括电动机502，该电动机502由逆变器504来供电。该逆变器504将其从电池、燃料电池或其他电能量源506接收到的电力提供给该电机。来自该电动机504的动力通过传动轴508被递送到位于前部或位于后部的差速器（differential）510，该差速器510被耦合到驱动轮512。

因为该车辆500是全电气化的，所以也通过使用来自能量存储系统506的电能来控制舱室环境状况。本领域普通技术人员将认识到，需要大量的能量来给车辆的内部提供热量和冷却车辆的内部。在全电气化车辆中，降低对提供热量或驱动制冷系统所需的电力是重要的。

在图5中，舱室环境控制器514从逆变器504和能量存储系统506接收信号516，以便确定保留在该能量存储系统506中的能量容量。该舱室环境控制器514还经由常规控制总线522被耦合到电操作的舱室空调器（A/C）518以及被耦合到电操作的舱室加热器520。当舱室内部温度变得过高时，舱室环境控制器514将信号发送到电驱动的空调器518，以将该电驱动的空调器518接通，从而引起该A/C 518在该过程中从该能量存储系统506汲取电能。相反地，当该舱室内部温度过低时，该环境控制器514电激励舱室加热器520中的电阻加热元件，该电阻加热元件也从该能量存储系统506汲取电力。

图5中所描绘的全电气化车辆的有利特征是提供了图3中所描绘的电致变色窗户着色器200和光电致变色系统300。当内部舱室温度需要该空调系统518被激励时，该舱室环境控制器514将命令发布给电致变色窗户着色器200本身或发布给单独的光电致变色系统300，这两者中的任一使窗户着色不透明度最大化，以便最小化从太阳112进入该车辆的红外能量的量。类似地，当该舱室温度需要增加热量时，即，需要舱室加热时，该舱室环境控制器514将命令发布给电致变色窗户着色器200本身或发布给单独的光电致变色系统300，这两者中的任一使窗户着色不透明度最小化，以便最大化从太阳112进入车辆的红外能量的量。该电致变色窗户着色器200可以因此显著地减少从全电气化车辆中的电池或其他有限的电源所需要的能量。

在以上所描述的实施例中，电可调整的光透射装置是如图2中所描绘的电致变色设备。替代的实施例可以使用诸如PLZT之类的其他电致动的光透射材料，这些材料能够在小于150微秒内变成不透明的。可以与以上所描述的设备和方法一起使用并且在此被认为与电致变色设备至少在功能上等效的其他技术包括悬浮粒子设备、液晶和反射氢化物设备。术语“电可调整的光透射装置”应当因此被解释成包括电致变色设备、悬浮粒子设备、液晶设备、反射氢化物和PLZT。

被用在优选实施例中的该导航系统是全球定位系统或GPS。替代的实施例可以使用诸如GLONASS（全球导航卫星系统）系统之类的其他导航系统，或通过对接收到的射频信号（诸如来自本地蜂窝塔台的那些广播）的三角测量来进行。

前述描述仅是出于说明的目的。本发明的真正的范围在附属的权利要求书中被阐述。

Claims (22)

1.一种窗户，其包括：

a.电可调整的光透射装置，所述电可调整的光透射装置被配置为响应于电信号而改变光透射率，其中被提供到该电可调整的光透射装置的信号响应于地理位置；以及

b.控制器，所述控制器被耦合到该电可调整的光透射装置并且被配置为响应于该地理位置而控制提供到该电可调整的光透射装置的电荷。

2.根据权利要求1所述的窗户，其中，所述电可调整的光透射装置是电致变色设备。

3.根据权利要求1所述的窗户，进一步包括：

a.导航系统，所述导航系统被配置为将所确定的地理位置提供给控制器。

4.根据权利要求2所述的窗户，其中，所述导航系统是卫星定位系统。

5.根据权利要求2所述的窗户，其中，所述导航系统被配置来通过对接收到的射频信号的三角测量来确定位置。

6.根据权利要求1所述的窗户，进一步包括：

a.窗户着色规则的数据库，其中该数据库对于该控制器是可访问的。

7.根据权利要求1所述的窗户，进一步包括：

a.其中所述控制器被配置为：

       i.从所述导航系统获得位置；

       ii.在所述数据库中定位规则，从而针对从导航系统获得的地理位置指导窗户着色；以及

       iii.响应于所标识的规则来调整提供到所述电可调整的光透射装置的电荷源，使得所述电可调整的光透射装置的透射率实现至少基本上符合所定位的规则的窗户着色。

8.根据权利要求1所述的窗户，进一步包括：

a.光电传感器，所述光电传感器被耦合到该控制器并且被配置来确定环境光水平；以及

b.其中所述控制器被配置为：

       i.响应于所确定的环境光水平来调整提供到所述电可调整的光透射装置的电荷源。

9.根据权利要求1所述的窗户，进一步包括：

a.温度传感器，所述温度传感器被耦合到所述控制器并且被配置来确定环境温度；以及

b.其中所述控制器被配置为响应于该环境温度来调整提供到该电可调整的光透射装置的电荷源。

10.根据权利要求1所述的窗户，其中，所述控制器被配置为接收用户输入信号并响应于接收到的输入来调整电荷源。

11.一种地理位置响应着色窗户，其包括：

a.导航系统，所述导航系统被配置来确定地理位置；

b.控制器，所述控制器被耦合到所述导航系统；

c.电可调整的光透射装置，所述电可调整的光透射装置被配置为响应于从该控制器接收到的电信号来改变光透射率，其中被提供到该电可调整的光透射装置的信号响应于由该控制器接收到的地理位置；以及

d.针对多个管辖区域的窗户着色规则的数据库，其中该数据库对于该控制器是可访问的；

其中，该控制器被配置来从该导航系统接收位置，确定该位置是否处于具有窗户着色规则的管辖区域内，以及如果针对该管辖区域的窗户着色规则位于该数据库中，则响应于针对该管辖区域的窗户着色规则来调整提供到该电可调整的光透射装置的电信号。

12.根据权利要求11所述的窗户，其中，所述电可调整的光透射装置是电致变色设备。

13.根据权利要求11所述的窗户，其中，所述导航系统是卫星定位系统。

14.根据权利要求11所述的窗户，其中，所述导航系统被配置来通过对接收到的射频信号的三角测量来确定位置。

15.根据权利要求11所述的窗户，其中，所述控制器被配置来接收用户输入信号，并响应于接收到的输入来调整电荷源。

16.根据权利要求11所述的窗户，进一步包括：

a.光电传感器，所述光电传感器被耦合到所述控制器并且被配置来确定环境光水平；以及

b.其中所述控制器被配置为：

       i.响应于该环境光水平来调整提供到所述电可调整的光透射装置的电荷源。

17.一种响应于地理位置来调整窗户着色的方法，该方法包括：

a.获得地理位置；

b.将第一电信号提供到电可调整的光透射装置，该电可调整的光透射装置被配置为响应于所提供的电信号而改变光透射率，其中该电信号从控制器接收到，该控制器接收与该地理位置相对应的数据；

c.从针对多个管辖区域的窗户着色规则的数据库中获得窗户着色规则，其中该数据库对于该控制器是可访问的。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，提供电信号的步骤包括将电信号提供到电致变色设备。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，获得地理位置的步骤包括以下中的至少一个：

a.从卫星定位系统接收位置；以及

b.对接收到的射频信号的三角测量。

20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：

a.响应于由用户向该控制器进行的输入，将第二电信号提供到所述电可调整的光透射装置。

21.根据权利要求17所述的窗户，进一步包括以下步骤：

a.从光电传感器接收信号，并且该信号与由该光电传感器所测量的环境光水平相对应；以及

b.响应于来自该光电传感器的信号来调整提供到所述电可调整的光透射装置的电荷源。

22.一种电驱动的车辆，其包括：

a.电可调整的光透射装置，所述电可调整的光透射装置被配置为响应于电信号来改变光透射率，其中被提供到所述电可调整的光透射装置的信号响应于地理位置；以及

b.控制器，所述控制器被耦合到所述电可调整的光透射装置并且被配置来控制提供到所述电可调整的光透射装置的电荷。

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