控制光可切換器件的轉(zhuǎn)換的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供用于控制光可切換器件的轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)、方法和裝置。在一個(gè)方面，用于可著色窗口的控制器可包括處理器；輸入，用于接收來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)；和指令，用于使所述處理器確定所述可著色窗口的色調(diào)水平；以及輸出，用于控制所述可著色窗口的色調(diào)水平。所述指令可包括所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系，其中所述關(guān)系采用來(lái)自外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、外部溫度傳感器和透射傳感器的輸出信號(hào)。在一些情況下，所述控制器可接收網(wǎng)絡(luò)上的輸出信號(hào)和/或與網(wǎng)絡(luò)接口，且在一些情況下，所述控制器可以是未與網(wǎng)絡(luò)接口的獨(dú)立控制器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】控制光可切換器件的轉(zhuǎn)換
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案
[0002]本申請(qǐng)主張2012年4月17日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)13/449，235的優(yōu)先權(quán)和利益，其命名Brown等人作為發(fā)明人，題為“CONTROLLING TRANSIT1NS IN OPTICALLYSffITCHABLE DEVICES”(代理人案卷號(hào)SLDMP035)，其以全文引用的方式并入本文中并用于所有目的。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文所揭示的實(shí)施方案一般涉及電致變色器件，更具體地涉及用于電致變色窗的控制器和相關(guān)算法。
[0004]發(fā)明背景
[0005]電致變色是一種現(xiàn)象，即當(dāng)放置在不同的電子狀態(tài)中，典型地通過(guò)經(jīng)受電壓變化時(shí)，材料表現(xiàn)出光學(xué)性質(zhì)的可逆電化學(xué)介導(dǎo)的變化。光學(xué)性質(zhì)通常是顏色、透射率、吸光率和反射率中的一者或多者。一種公知的電致變色材料是氧化鎢(WO3)。氧化鎢是一種陰極電致變色材料，其中通過(guò)電化學(xué)還原發(fā)生透明到藍(lán)色的顯色轉(zhuǎn)換。
[0006]電致變色材料可以并入到例如用于家庭、商業(yè)和其它用途的窗口中。這種窗口的顏色、透射率、吸光率和/或反射率可以通過(guò)誘導(dǎo)電致變色材料的改變而變化，也就是，電致變色窗是可以電子方式變暗或變亮的窗口。施加到窗口的電致變色器件(EC)的小電壓將導(dǎo)致它們變暗；逆轉(zhuǎn)電壓使它們變亮。這種能力允許控制通過(guò)窗口的光的量，并展現(xiàn)電致變色窗被用作節(jié)能器件的機(jī)會(huì)。
[0007]雖然電致變色發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，但是EC器件，特別是EC窗口，還是不幸地遇到各種問(wèn)題，且盡管最近在EC技術(shù)、裝置和制造和/或使用EC器件的相關(guān)方法中有許多進(jìn)步，但還沒(méi)有開(kāi)始實(shí)現(xiàn)其全部的商業(yè)潛力。
發(fā)明概要
[0008]本文公開(kāi)用于控制光學(xué)可切換器件的轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)、方法和裝置。
[0009]在一個(gè)方面，提供一種限制在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的能量消耗的方法。所述可著色窗口中的色調(diào)水平可自動(dòng)地控制。所述方法包括接收來(lái)自任意兩個(gè)或更多個(gè)選自以下組成的群的傳感器的輸出信號(hào):外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、外部溫度傳感器和透射傳感器，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)所述可著色窗口的光。利用所接收到的輸出信號(hào)和所述色調(diào)水平之間的關(guān)系，確定所述可著色窗口的色調(diào)水平。提供指令以將所述可著色窗口的色調(diào)改為所確定的色調(diào)水平。
[0010]在另一個(gè)方面，提供一種用于在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的可著色窗口的控制器。所述控制器包括處理器或控制電路；至少一個(gè)輸入，其用于接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)；和指令，其用于使所述處理器或控制電路通過(guò)利用所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定所述可著色窗口中的色調(diào)水平。所述關(guān)系采用來(lái)自任意兩個(gè)或更多個(gè)選自以下組成的群的傳感器的輸出信號(hào):外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、外部溫度傳感器和透射傳感器，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)所述可著色窗口的光。所述控制器進(jìn)一步包括至少一個(gè)輸出，其用于直接或間接控制所述可著色窗口中的色調(diào)水平。
[0011]在另一個(gè)方面，提供一種用于控制設(shè)施中的能量消耗的系統(tǒng)，所述設(shè)施在所述設(shè)施的內(nèi)部和外部之間包含可著色窗口。所述系統(tǒng)包括建筑物管理系統(tǒng)、照明控制面板、網(wǎng)絡(luò)(所述建筑物管理系統(tǒng)與所述照明控制面板在其上通信)、和用于所述可著色窗口的控制器。所述控制器包括指令，其用于通過(guò)利用所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定所述可著色窗口中的色調(diào)水平。所述關(guān)系采用來(lái)自任意兩個(gè)或更多個(gè)選自以下組成的群的傳感器的輸出信號(hào):外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、夕卜部溫度傳感器和透射傳感器，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)所述可著色窗口的光。所述控制器進(jìn)一步包括至少一個(gè)輸出，其用于直接或間接控制所述可著色窗口中的色調(diào)水平。
[0012]在另一個(gè)方面，提供一種使所述設(shè)施的能量消耗最小化的方法，所述設(shè)施在所述設(shè)施的外部和內(nèi)部之間具有可著色窗口。所述可著色窗口具有可由控制器控制的可調(diào)整色調(diào)水平。所述方法包括接收指示由所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗的信號(hào)，利用指示所述設(shè)施中的器件或系統(tǒng)的能量或功率消耗的信號(hào)來(lái)確定所述可著色窗口的色調(diào)水平，和提供指令以設(shè)置所述可著色窗口中的色調(diào)水平至所確定的色調(diào)水平。
[0013]在另一個(gè)方面，提供一種用于在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的可著色窗口的控制器。所述控制器包括處理器或控制電路；至少一個(gè)輸入，其用于接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)；和指令，其用于使所述處理器或控制電路通過(guò)利用所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定所述可著色窗口中的色調(diào)水平。所述關(guān)系采用來(lái)自外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、外部溫度傳感器和色調(diào)命令的輸出信號(hào)。所述控制器進(jìn)一步包括至少一個(gè)輸出，其用于直接或間接控制所述可著色窗口中的色調(diào)水平。
[0014]在另一個(gè)方面，提供一種限制在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的能量消耗的方法。所述可著色窗口中的色調(diào)水平可自動(dòng)地控制。所述方法包括接收指示在所述可著色窗口處或附近所接收到的外部輻照度水平的信號(hào)，和利用所接收到的輸出信號(hào)和所述色調(diào)水平之間的關(guān)系確定所述可著色窗口的色調(diào)水平。所述關(guān)系需要
(i)當(dāng)所接收到的輻照度水平通過(guò)第一閾值時(shí)，從第一較暗色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第二較亮色調(diào)水平和(ii)當(dāng)所接收到的輻照度水平通過(guò)第二閾值時(shí)，從第二較亮色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第一較暗色調(diào)水平。所述第一和第二閾值不同。所述方法還包括提供指令以將所述可著色窗口的色調(diào)改為所確定的色調(diào)水平。
[0015]這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將參照相關(guān)附圖在下文進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0016]附圖簡(jiǎn)述
[0017]以下詳細(xì)描述當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)能更全面地理解，其中:
[0018]圖1A-1C示出形成在玻璃基板(即，電致變色簡(jiǎn)化物)上的電致變色器件的示意圖。
[0019]圖2A和2B示出集成至I⑶的如關(guān)于圖1A-C所述的電致變色簡(jiǎn)化物的橫截面示意圖。
[0020]圖3A描繪電致變色器件的示意性橫截面。
[0021]圖3B描繪電致變色器件在漂白狀態(tài)(或轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài))的示意性橫截面。
[0022]圖3C描繪在圖3B中所示的電致變色器件的示意性橫截面，但處在著色狀態(tài)(或轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài))。
[0023]圖4描繪窗口控制器的框圖。
[0024]圖5描繪包括電致變色窗和多個(gè)傳感器的房間的示意圖。
[0025]圖6示出可以被用來(lái)確定電致變色窗的色調(diào)水平的函數(shù)。
[0026]圖7示出可以在圖6中所示的函數(shù)中使用的加權(quán)常數(shù)的時(shí)間表。
[0027]圖8示出限制在房間的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的房間的能量消耗的方法的流程圖。
[0028]圖9示出操作安裝在房間的內(nèi)部和外部之間的可著色窗口的方法的流程圖。
[0029]圖10示出外部光傳感器在24小時(shí)內(nèi)的光照度相對(duì)時(shí)間的曲線。
[0030]圖11描繪建筑物管理系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖。
[0031]圖12描繪建筑物網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]本文中所描述的窗口控制器是用于控制可著色窗口，包括電致變色窗。實(shí)際上任何可著色和/或反射式窗或鏡子將與本文所描述的窗口控制器并用。例如，非電致變色光學(xué)可切換器件，例如液晶器件和懸浮顆粒器件可與所描述的窗口控制器并用。
[0033]本文所描述的窗口控制器顯著增強(qiáng)建筑物中的環(huán)境控制，例如，當(dāng)窗口控制器與建筑物管理系統(tǒng)(BMS)集成時(shí)。窗口性能、小氣候傳感和環(huán)境控制之間的相互關(guān)系在下文中更詳細(xì)地描述。
[0034]例如，如圖5、圖6和圖7所示，獨(dú)立的窗口控制器可接收來(lái)自各種傳感器，包括外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、溫度傳感器、內(nèi)部透射傳感器、占用傳感器和功率計(jì)的輸入。這些輸入可通過(guò)窗口控制器進(jìn)行處理，以使用例如函數(shù)(例如，參見(jiàn)圖6)或查找表確定可著色窗口所期望的色調(diào)。函數(shù)或查找表可隨一天中的時(shí)間或一年中的天數(shù)而變化以解釋太陽(yáng)光入射到可著色窗口的變化(例如，參見(jiàn)圖7)。此外，可著色窗口和窗口控制器可以集成到建筑物中，所述建筑物包括建筑物網(wǎng)絡(luò)或BMS (例如，參見(jiàn)圖11和圖12)。窗口控制器可以與建筑物的不同系統(tǒng)接口，來(lái)輔助控制建筑物中的環(huán)境。
[0035]電致變色器件概述
[0036]應(yīng)理解，雖然所公開(kāi)的實(shí)施方案集中于電致變色(EC)窗口(也稱為智能窗)，但是本文所公開(kāi)的概念可應(yīng)用于其它類(lèi)型的可著色窗口。例如，并入液晶器件或懸浮顆粒器件而不是電致變色器件的窗口可以并入任何所公開(kāi)的實(shí)施方案中。
[0037]為了定向讀者到本文所公開(kāi)的系統(tǒng)、窗口控制器和方法的實(shí)施方案中，提供電致變色器件的簡(jiǎn)要討論。電致變色器件的這個(gè)初始討論僅作為背景提供，且隨后描述的系統(tǒng)、窗口控制器和方法的實(shí)施方案并不局限于這個(gè)初始討論的具體特征和制造方法。
[0038]參照?qǐng)D1A-1C描述電致變色簡(jiǎn)化物的一個(gè)具體實(shí)例，以說(shuō)明本文所描述的實(shí)施方案。圖1A是從玻璃板105開(kāi)始制造的電致變色簡(jiǎn)化物100的橫截面示意圖(參見(jiàn)圖1C的切面X-X^ )。圖1B示出EC簡(jiǎn)化物100的端視圖(參見(jiàn)圖1C的透視Y-Y^ )，且圖1C示出EC簡(jiǎn)化物100的俯視圖。圖1A示出在玻璃板105上制造后，邊緣被去除，以產(chǎn)生圍繞簡(jiǎn)化物的周邊的區(qū)域140的電致變色簡(jiǎn)化物。電致變色簡(jiǎn)化物也被激光劃線且已附接匯流條。玻璃簡(jiǎn)化物105具有擴(kuò)散阻擋層110和在擴(kuò)散阻擋層上的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO) 115。在這個(gè)實(shí)例中，邊緣去除工藝去除TCO 115和擴(kuò)散阻擋層110兩者，但在其它實(shí)施方案中僅TCO被去除，留下所述擴(kuò)散阻擋層完好。TCO 115是用于形成制造在玻璃板上的電致變色器件的電極的兩個(gè)導(dǎo)電層中的第一層。在本實(shí)例中，玻璃板包括底層玻璃和擴(kuò)散阻擋層。因此，在本實(shí)例中，形成擴(kuò)散阻擋層，然后形成第一 TCO、EC堆棧125 (例如，具有電致變色層、離子導(dǎo)體層和對(duì)電極層)和第二 TCO 130。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述電致變色器件(EC堆棧和第二 TC0)是在集成沉積系統(tǒng)中進(jìn)行制造，其中在堆棧的制造過(guò)程中的任何時(shí)間，玻璃板不離開(kāi)集成沉積系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，還使用集成沉積系統(tǒng)(其中玻璃板在EC堆棧和(第二)TCO層的沉積過(guò)程中不離開(kāi)集成沉積系統(tǒng))形成第一 TCO層。在一個(gè)實(shí)施方案中，所有的層(擴(kuò)散阻擋層、第一 TCO、EC堆棧和第二 TC0)在集成沉積系統(tǒng)中進(jìn)行沉積，其中玻璃板在沉積過(guò)程中不離開(kāi)集成沉積系統(tǒng)。在本實(shí)例中，在沉積EC堆棧125前，通過(guò)TCO115和擴(kuò)散阻擋層110切割出隔離溝槽120。制造溝槽120，意在電隔離制造完成后將駐留在匯流條I下的TCO 115的區(qū)域(見(jiàn)圖1A)。這樣做是為了避免在匯流條下的EC器件的電荷累積和著色，這是不期望的。
[0039]形成EC器件后，執(zhí)行邊緣去除工藝和額外的激光劃線。圖1A描繪區(qū)域140，其中在本實(shí)例中，所述器件已從圍繞激光劃線溝槽150、155、160和165的周邊區(qū)域被移除。溝槽150、160和165穿過(guò)EC堆棧且還穿過(guò)第一 TCO和擴(kuò)散阻擋層。溝槽155穿過(guò)第二 TC0130和EC堆棧，但不穿過(guò)第一 TCO 115。制造激光劃線溝槽150、155、160和165以隔離EC器件的部分135、145、170和175，其在從可操作EC器件的邊緣去除工藝中可能會(huì)損壞。在本實(shí)例中，激光劃線溝槽150、160和165穿過(guò)第一 TC0，以幫助隔離器件(激光劃線溝槽155不穿過(guò)第一 TC0，否則便切斷匯流條2與第一 TCO且因此與EC堆棧的電通信)。用于激光劃線工藝的激光器通常是但不一定是脈沖式激光器，例如，二極管泵浦固態(tài)激光器。例如，可以使用來(lái)自IPG Photonics公司(牛津，馬薩諸塞州)或來(lái)自Ekspla(維爾紐斯，立陶宛)的合適的激光器來(lái)進(jìn)行激光劃線工藝。劃線也可以機(jī)械地進(jìn)行，例如，用金剛石的尖端劃痕。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，激光劃線工藝可以在不同的深度進(jìn)行和/或在單一工藝中執(zhí)行，由此在圍繞EC器件的周邊的連續(xù)路徑期間激光切割深度是變化的，或不變的。在一個(gè)實(shí)施方案中，邊緣去除是進(jìn)行到第一 TCO的深度。
[0040]激光劃線完成后，匯流條被附接。非穿透匯流條(I)被施加到第二 TC0。非穿透匯流條(2)被施加到所述器件未被沉積(例如，從保護(hù)第一 TCO免于器件沉積的掩模)、與第一 TCO接觸的區(qū)域，或在本實(shí)例中，使用邊緣去除工藝(例如，使用具有XY或XYZ振鏡的裝置的激光燒蝕)以移除材料向下到第一 TCO的區(qū)域。在本實(shí)例中，匯流條I和匯流條2都是非穿透匯流條。穿透匯流條是一種典型地壓入并通過(guò)EC堆棧以在所述堆棧的底部與TCO接觸的匯流條。非穿透匯流條是一種不穿透到EC堆棧層，而是使導(dǎo)電層(例如，TC0)的表面上電和物理接觸的匯流條。
[0041]在TCO層可以使用非傳統(tǒng)的匯流條，例如，用屏幕和光刻圖案化方法制造的匯流條電連接。在一個(gè)實(shí)施方案中，電通信是用器件的透明導(dǎo)電層通過(guò)絲網(wǎng)印刷(或使用另一種圖案化方法)導(dǎo)電性油墨，接著熱固化或燒結(jié)所述油墨而建立。使用上述器件配置的優(yōu)點(diǎn)包括比其中使用穿透匯流條的常規(guī)技術(shù)更簡(jiǎn)單的制造，例如，較少的激光劃線。
[0042]匯流條連接后，所述器件被集成到絕緣玻璃單元(I⑶)，其中包括例如接線匯流條等。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或兩個(gè)匯流條是在成品IGU內(nèi)部，然而在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)匯流條是在IGU的密封件以外和一個(gè)匯流條在IGU內(nèi)部。在前者實(shí)施方案中，區(qū)域140是用來(lái)制造用于形成IGU的間隔件的一面的密封件。因此，到匯流條的布線或其它連接在間隔件與玻璃之間延伸。因?yàn)樵S多間隔件是由導(dǎo)電的金屬例如不銹鋼制成，需要采取措施，以避免由于匯流條和連接于其的連接件和金屬間隔件之間的電連通導(dǎo)致的短路。
[0043]如上所述，匯流條連接后，電致變色簡(jiǎn)化物集成到IGU，其包括，例如，匯流條的布線等。在本文所描述的實(shí)施方案中，兩個(gè)匯流條是在成品IGU的主密封內(nèi)部。圖2A示出集成到IGU 200的如關(guān)于圖1A-C所述的電致變色窗的橫截面不意圖。間隔件205用于將所述電致變色簡(jiǎn)化物與第二簡(jiǎn)化物210分離。在IGU 200中的第二簡(jiǎn)化物210是非電致變色簡(jiǎn)化物，然而，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案并不限于此。例如，簡(jiǎn)化物210可以在其上具有電致變色器件和/或一個(gè)或多個(gè)涂層，如低輻射涂層等。簡(jiǎn)化物201也可以為層疊玻璃，如在圖2B中描繪(簡(jiǎn)化物201通過(guò)樹(shù)脂235被層疊到加強(qiáng)面板230)。間隔件205和電致變色簡(jiǎn)化物的第一 TCO層之間是主密封材料215。這種主密封材料也在間隔件205和第二玻璃簡(jiǎn)化物210之間。圍繞間隔件205的周界的是第二密封220。匯流條布線/引線穿過(guò)密封件以連接到控制器。第二密封件220可以比所描繪的厚得多。這些密封件有助于保持水分從IGU的內(nèi)部空間225出來(lái)。它們還用于防止IGU的內(nèi)部中的氬氣或其它氣體逸出。
[0044]圖3A示意性地描繪電致變色器件300的橫截面。電致變色器件300包括基板302、第一導(dǎo)電層(CL) 304、電致變色層(EC) 306、離子傳導(dǎo)層(IC) 308、一對(duì)電極層(CE) 310和第二導(dǎo)電層(CL) 314。層304、306、308、310和314統(tǒng)稱為電致變色堆棧320?？刹僮鞯厥┘涌珉娭伦兩褩?20的電勢(shì)的電壓源316影響電致變色器件從例如漂白狀態(tài)到著色狀態(tài)(描繪)的轉(zhuǎn)換。層的順序可以相對(duì)于基板反置。
[0045]具有如所述的不同層的電致變色器件可以被制造為具有低缺陷率的全固態(tài)器件和/或全無(wú)機(jī)器件。這樣的器件和制造它們的方法更詳細(xì)地描述于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)12/645，111 中，題為 “Fabricat1n of Low-Defectivity Electrochromic Devices，，，申請(qǐng)日為2009年12月22日且命名Mark Kozlowski等人作為發(fā)明人，和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào) 12/645，159 中，題為 “Electrochromic Devices”，申請(qǐng)日為 2009 年 12 月 22 日和命名Zhongchun Wang等人作為發(fā)明人，這兩者都以引用的方式并入本文中用于所有目的。然而，應(yīng)理解，堆棧中的任何一層或更多層可以含有一些量的有機(jī)材料。對(duì)液體也可以同樣說(shuō)，可以少量存在于一個(gè)或多個(gè)層中。還應(yīng)理解，固態(tài)材料可沉積或以其它方式通過(guò)采用液體組分的工藝，如采用溶膠-凝膠或化學(xué)氣相沉積的某些工藝形成。
[0046]此外，應(yīng)理解，關(guān)于漂白狀態(tài)和著色狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換的參照是非限制性的，并僅建議可以實(shí)施的電致變色轉(zhuǎn)換的許多實(shí)例中的一個(gè)實(shí)例。除非本文(包括前面的討論)另有規(guī)定，否則每當(dāng)提及漂白-著色轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的器件或工藝包括其它光學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，如非反射-反射，透明-不透明等。此外，術(shù)語(yǔ)“漂白”是指一種光學(xué)中性狀態(tài)，例如，未著色，透明或半透明的。更進(jìn)一步，除非本文另有規(guī)定，電致變色轉(zhuǎn)換的“色”不限于任何特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解，合適的電致變色和對(duì)電極材料的選擇支配有關(guān)光學(xué)轉(zhuǎn)換。
[0047]在本文所描述的實(shí)施方案中，電致變色器件可逆地在漂白狀態(tài)和著色狀態(tài)之間循環(huán)。在某些情況下，當(dāng)器件處于漂白狀態(tài)時(shí)，將電勢(shì)施加到電致變色堆棧320，使得堆棧中的可用的離子主要駐留在對(duì)電極310。當(dāng)在電致變色堆棧上的電勢(shì)逆轉(zhuǎn)時(shí)，所述離子穿過(guò)離子傳導(dǎo)層308輸送到電致變色材料306并使材料轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài)。
[0048]再次參照?qǐng)D3A，電壓源316可以被配置為結(jié)合輻射和其它環(huán)境傳感器一起操作。如本文中所述，電壓源316與器件控制器(未在所述圖中示出)接口。此外，電壓源316可與能量管理系統(tǒng)接口，所述系統(tǒng)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，如一年中的時(shí)間、一天中的時(shí)間和測(cè)得的環(huán)境條件控制電致變色器件。這樣的能量管理系統(tǒng)，結(jié)合大面積電致變色器件(例如，電致變色窗)可以顯著地降低建筑物的能量消耗。
[0049]可使用具有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性質(zhì)的任何材料作為基板302。這樣的基板包括例如玻璃、塑料和鏡面材料。合適的玻璃包括透明的或著色的鈉鈣玻璃，包括鈉鈣浮法玻璃。玻璃可為鋼化或未鋼化的。
[0050]在許多情況下，基板是尺寸為住宅窗口應(yīng)用的玻璃面板。這種玻璃面板的尺寸可以變化很大，其取決于住戶的具體需要。在另一些情況下，基板是建筑玻璃。建筑玻璃通常用于商業(yè)建筑，但也可以在住宅建筑中使用，并且通常，盡管不是必須的，分開(kāi)室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境。在某些實(shí)施方案中，建筑玻璃是至少20英寸X20英寸，并且可以大許多，例如，大到約80英寸X 120英寸。建筑玻璃通常為至少約2mm厚,通常為約3mm到約6mm厚。當(dāng)然，電致變色器件是可伸縮的，使基板小于或大于建筑玻璃。此外，電致變色器件可以設(shè)置在任何尺寸和形狀的鏡面上。
[0051]在基板302的頂部上是導(dǎo)電層304。在某些實(shí)施方案中，導(dǎo)電層304和314中的一層或兩層是無(wú)機(jī)和/或固體。導(dǎo)電層304和314可以由多種不同的材料，包括導(dǎo)電氧化物、薄金屬涂層、導(dǎo)電性金屬氮化物和復(fù)合導(dǎo)體制成。典型地，導(dǎo)電層304和314至少在由電致變色層展現(xiàn)電致變色的波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的。透明導(dǎo)電氧化物包括金屬氧化物和摻雜有一種或多種金屬的金屬氧化物。這種金屬氧化物和摻雜的金屬氧化物的實(shí)例包括氧化銦、氧化銦錫、摻雜的氧化銦、氧化錫、摻雜的氧化錫、氧化鋅、氧化鋁鋅、摻雜的氧化鋅、氧化釕、摻雜的氧化釕等。因?yàn)檠趸锿ǔＳ糜谶@些層，所以它們有時(shí)被稱為“透明導(dǎo)電氧化物”(TCO)層。也可使用基本上透明的薄金屬涂層。
[0052]導(dǎo)電層的功能是以相對(duì)較少的歐姆電勢(shì)下降分散在電致變色堆棧320的表面上由電壓源316提供的電勢(shì)到堆棧的內(nèi)部區(qū)域。電勢(shì)通過(guò)到導(dǎo)電層的電連接被轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電層。在一些實(shí)施方案中，匯流條(一個(gè)與導(dǎo)電層304接觸且一個(gè)與導(dǎo)電層314接觸)提供在電壓源316和導(dǎo)電層304和314之間的電連接。導(dǎo)電層304和314也可以以其它常規(guī)手段連接到電壓源316。
[0053]覆蓋導(dǎo)電層304是電致變色層306。在一些實(shí)施方案中，電致變色層306是無(wú)機(jī)和/或固體。所述電致變色層可以包含多種不同的電致變色材料中的任意一種或多種，包括金屬氧化物。這樣的金屬氧化物包括氧化鎢(WO3)、氧化鑰(MoO3)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化鈦(T12)、氧化銅(CuO)、氧化銥(Ir2O3)、氧化鉻(Cr2O3)、氧化猛(Mn2O3)、氧化fL (V2O5)、氧化鎳(Ni2O3)、氧化鈷(Co2O3)等。在操作過(guò)程中，電致變色層306轉(zhuǎn)移離子到對(duì)電極層310并接收來(lái)自其的離子以引起光學(xué)轉(zhuǎn)換。
[0054]一般地，電致變色材料的彩色化(或任何光學(xué)性質(zhì)的改變，例如，吸光度、反射率和透射率)是由可逆離子插入材料(例如，插層)和相應(yīng)的注入電荷平衡電子而引起。通常負(fù)責(zé)光轉(zhuǎn)換的離子的一些部分被不可逆地束縛在電致變色材料中。一些或所有的不可逆結(jié)合的離子被用于補(bǔ)償材料中的“盲電荷”。在大部分電致變色材料中，合適的離子包括鋰離子(Li+)和氫離子(H+)(即，質(zhì)子)。然而，在某些情況下，其它離子將是合適的。在各種實(shí)施方案中，鋰離子被用于產(chǎn)生電致變色現(xiàn)象。鋰離子進(jìn)入氧化鎢的插層(W03_y(0 < y <?0.3))會(huì)導(dǎo)致氧化鎢從透明(漂白狀態(tài))改變?yōu)樗{(lán)(著色狀態(tài))。
[0055]再次參照?qǐng)D3A，在電致變色堆棧320中，離子傳導(dǎo)層308被夾在電致變色層306和對(duì)電極層310之間。在一些實(shí)施方案中，對(duì)電極層310是無(wú)機(jī)和/或固體。對(duì)電極層可以包括當(dāng)電致變色器件在漂白狀態(tài)時(shí)用作離子貯存器的多種不同材料中的一種或多種。通過(guò)例如施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)所引發(fā)的電致變色轉(zhuǎn)換期間，對(duì)電極層傳送其持有的離子中的一部分或全部至電致變色層，從而改變電致變色層到著色狀態(tài)。同時(shí)，在NiWO的情況下，對(duì)電極層以離子損失著色。
[0056]在一些實(shí)施方案中，與WO3互補(bǔ)的對(duì)電極的合適材料包括氧化鎳(N1)、氧化鎳鎢(NiffO)、氧化鎳fL、氧化鎳鉻、氧化鎳招、氧化鎳猛、氧化鎳鎂、氧化鉻(Cr2O3)、氧化猛(MnO2)和普魯士藍(lán)。
[0057]當(dāng)電荷從由氧化鎳鎢制成的對(duì)電極310移除(即，離子從對(duì)電極310傳送到電致變色層306)時(shí)，對(duì)電極層會(huì)從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)換為著色狀態(tài)。
[0058]在所描繪的電致變色器件中，在電致變色層306和對(duì)電極層310之間，存在離子傳導(dǎo)層308。離子傳導(dǎo)層308用作電致變色器件在漂白狀態(tài)和著色狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)離子通過(guò)其被傳送的介質(zhì)(以電解液的方式)。優(yōu)選地，離子傳導(dǎo)層308對(duì)于電致變色和對(duì)電極層的有關(guān)離子是高度導(dǎo)電的，但具有可忽略正常操作期間發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移的足夠低的電子電導(dǎo)率。具有較高的離子電導(dǎo)率的薄離子傳導(dǎo)層允許快速的離子傳導(dǎo)，從而允許高性能電致變色器件的快速切換。在某些實(shí)施方案中，離子傳導(dǎo)層308是無(wú)機(jī)和/或固體。
[0059]合適的離子傳導(dǎo)層(用于具有不同的IC層的電致變色器件)的實(shí)例包括硅酸鹽、氧化硅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鈮和硼酸鹽。這些材料可以摻雜有不同的摻雜劑，包括鋰。鋰摻雜的氧化硅包括鋰硅-鋁-氧化物。在一些實(shí)施方案中，所述離子傳導(dǎo)層包括基于硅酸鹽的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，氧化硅鋁(SiAlO)被用于離子傳導(dǎo)層308。
[0060]電致變色器件300可以包括一個(gè)或多個(gè)附加層(未示出)，例如一個(gè)或多個(gè)無(wú)源層。用于改善某些光學(xué)性質(zhì)的無(wú)源層可以被包括在電致變色器件300中。用于提供耐濕或耐擦傷性的無(wú)源層也可以被包括在電致變色器件300中。例如，可以利用抗反射性或保護(hù)性氧化物或氮化物層處理導(dǎo)電層。其它無(wú)源層可以用來(lái)氣密密封電致變色器件300。
[0061]圖3B是在漂白狀態(tài)(或轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài))的電致變色器件的示意性橫截面。按照具體的實(shí)施方案，電致變色器件400包括氧化鎢電致變色層(EC)406和氧化鎳鎢對(duì)電極層(CE)410。電致變色器件400還包括基板402、導(dǎo)電層(CL)404、離子傳導(dǎo)層(IC)408和導(dǎo)電層(CL) 414。
[0062]功率源416被配置為通過(guò)連接到導(dǎo)電層404和414的合適的連接(例如，匯流條)施加電勢(shì)和/或電流到電致變色堆棧420。在一些實(shí)施方案中，所述電壓源被配置成施加幾伏的電勢(shì)以驅(qū)動(dòng)器件從一個(gè)光學(xué)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。如圖3A所示的電勢(shì)的極性是使得離子(在本實(shí)例中為鋰離子)主要存在(由虛線箭頭所指示)于氧化鎳鎢對(duì)電極層410 中。
[0063]圖3C是在圖3B中所示的電致變色器件400的示意性橫截面，但處于著色狀態(tài)(或轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài))。在圖3C中，電壓源416的極性是逆轉(zhuǎn)的，從而使電致變色層更陰性以接受額外的鋰離子，并由此轉(zhuǎn)換為著色狀態(tài)。如虛線箭頭所示，鋰離子穿過(guò)離子傳導(dǎo)層408傳送到氧化鎢電致變色層406。氧化鎢電致變色層406是以著色狀態(tài)示出。氧化鎳鎢對(duì)電極410也是以著色狀態(tài)示出。如前所述，氧化鎳鎢隨著其交出(脫嵌)鋰離子逐漸變得更加不透明。在這個(gè)實(shí)例中，存在協(xié)同效應(yīng)，其中兩個(gè)層406和410轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài)是朝著減少通過(guò)堆棧和基板透射的光的量相加。
[0064]如上所述，電致變色器件可以包括由離子導(dǎo)電(IC)層分離的電致變色(EC)電極層和對(duì)電極(CE)層，所述離子導(dǎo)電(IC)層為對(duì)離子高導(dǎo)電性和對(duì)電子高電阻性。按常規(guī)理解，離子導(dǎo)電層因此可以防止電致變色層和對(duì)電極層之間的短路。離子導(dǎo)電層可以允許電電致變色和對(duì)電極保持電荷，從而維持它們的漂白或著色狀態(tài)。在具有不同層的電致變色器件中，組件形成包括夾在電致變色電極層和對(duì)電極層之間的離子傳導(dǎo)層的堆棧。這三個(gè)堆棧組件之間的邊界由成分和/或微結(jié)構(gòu)的突然變化來(lái)定義。因此，所述器件具有三個(gè)不同的層，具有兩個(gè)突變界面。
[0065]根據(jù)某些實(shí)施方案，對(duì)電極和電致變色電極形成為彼此直接相鄰，有時(shí)直接接觸，而無(wú)需單獨(dú)地沉積離子傳導(dǎo)層。在一些實(shí)施方案中，采用具有界面區(qū)而非不同的IC層的電致變色器件。這樣的裝置以及制造它們的方法描述于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)12/772,055和12/772，075，其各提交于2010年4月30日，和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)12/814，277和12/814，279，其各提交于2010年6月11日，四個(gè)申請(qǐng)的標(biāo)題是“ElectrochromicDevices”,其各命名Zhongchun Wang等人作為發(fā)明人,并且每個(gè)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
[0066]窗口控制器和控制算法
[0067]窗口控制器用于控制電致變色窗的電致變色器件的狀態(tài)(例如，漂白、中性或一些級(jí)別的著色)。在一些實(shí)施方案中，窗口控制器能夠在兩種狀態(tài)(漂白狀態(tài)和著色狀態(tài))之間轉(zhuǎn)換電致變色窗。在其它實(shí)施方案中，控制器可以另外轉(zhuǎn)換電致變色窗(例如，具有單個(gè)電致變色器件)到中間著色狀態(tài)。某些電致變色窗通過(guò)使用單一 IGU中的兩塊電致變色簡(jiǎn)化物(其中每個(gè)簡(jiǎn)化物是雙狀態(tài)簡(jiǎn)化物)而允許中間著色水平。這將在下文更詳細(xì)地描述。
[0068]如以上關(guān)于圖2A和2B所指出，在一些實(shí)施方案中，電致變色窗可包括在I⑶的一個(gè)簡(jiǎn)化物上的一個(gè)電致變色器件和在IGU的另一簡(jiǎn)化物上的另一電致變色器件。如果窗口控制器能夠在兩個(gè)狀態(tài)(漂白狀態(tài)和著色狀態(tài))之間轉(zhuǎn)換各電致變色器件，則電致變色窗能夠?qū)崿F(xiàn)四種不同的狀態(tài)，兩個(gè)電致變色器件是著色的著色狀態(tài)、其中一個(gè)電致變色器件是著色的第一中間狀態(tài)、其中另一電致變色器件是著色的第二中間狀態(tài)，和其中兩個(gè)電致變色器件是漂白的漂白狀態(tài)。多窗格電致變色窗的實(shí)施方案進(jìn)一步在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào) 12/851，514 中所述，命名 Friedman 等作為發(fā)明人，題為 “MULT1-PANE ELECTROCHROMICWINDOWS”且申請(qǐng)日為2010年8月5日，其以全文引用的方式并入本文中并用于所有目的。
[0069]在一些實(shí)施方案中，窗口控制器能夠轉(zhuǎn)換具有能夠在兩個(gè)或更多狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的電致變色器件的電致變色窗。例如，窗口控制器可以能夠轉(zhuǎn)換電致變色窗到漂白狀態(tài)、中間狀態(tài)和著色狀態(tài)。在一些其它實(shí)施方案中，窗口控制器能夠在漂白狀態(tài)和著色狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換并入任何數(shù)量的狀態(tài)之間的電致變色器件的電致變色窗。用于轉(zhuǎn)換電致變色窗到中間狀態(tài)的方法和控制器的實(shí)施方案進(jìn)一步描述于美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)13/049,623中，命名 Mehtani 等人作為發(fā)明人，題為 “CONTROLLING TRANSIT1NS IN OPTICALLY SffITCHABLEDEVICES”且申請(qǐng)日為2011年3月16日，其以全文引用的方式并入本文中并用于所有目的。
[0070]在一些實(shí)施方案中，窗口控制器可對(duì)電致變色窗中的一個(gè)或多個(gè)電致變色器件供電。通常，窗口控制器的所述功能擴(kuò)充用在下文更詳細(xì)描述的一個(gè)或多個(gè)其它功能。本文中所描述的窗口控制器并不限于那些具有對(duì)與其因控制目的相關(guān)聯(lián)的電致變色器件供電的功能的窗口控制器。即，電致變色窗的電源可以是與窗口控制器分開(kāi)的，其中所述控制器具有其自己的電源，并引導(dǎo)從窗口電源施加到窗口的功率。然而，可以方便地包括電源與窗口控制器并配置控制器以對(duì)窗口直接供電，因?yàn)樗苊庑枰獙?duì)電致變色窗供電的單獨(dú)布線。
[0071]此外，在本節(jié)中描述的窗口控制器被描述為獨(dú)立的控制器，其可以被配置為控制單個(gè)窗口或多個(gè)電致變色窗的功能，無(wú)需將窗口控制器集成到建筑物控制網(wǎng)絡(luò)或建筑物管理系統(tǒng)(BMS)。然而，窗口控制器也可以集成到建筑物控制網(wǎng)絡(luò)或BMS，如在本發(fā)明的建筑物管理系統(tǒng)部分進(jìn)一步描述。
[0072]圖4描繪窗口控制器的框圖。圖4是窗口控制器的簡(jiǎn)化框圖，以及關(guān)于窗口控制器的更多細(xì)節(jié)可以在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)13/449，248中找到，命名Brown作為發(fā)明人，題為 “CONTROLLER FOR OPT ICALLY SffITCHABLE WINDOWS”(代理人案卷號(hào) SLDMP041)，申請(qǐng)于2012年4月17日，和在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)為13/449，251中找到，命名Brown作為發(fā)明人，題為“CONTROLLER FOR OPTIC ALLY-SffITCHABLE WINDOWS”(代理人案卷號(hào) SLDMP042)，申請(qǐng)于2012年4月17日。如圖4所示，窗口控制器450包括微控制器455、功率寬度調(diào)制器(PWM) 460、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465、以及智能邏輯模塊470。
[0073]圖5描繪一個(gè)房間的不意圖,所述房間包括電致變色窗和多個(gè)傳感器。在一些實(shí)施方案中，來(lái)自這些傳感器的輸出可被輸入到窗口控制器450的信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465。在其它一些實(shí)施方案中，來(lái)自這些傳感器的輸出可被輸入到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括建筑物管理系統(tǒng)，如在建筑物管理系統(tǒng)部分進(jìn)一步描述。雖然各種傳感器描繪為例如在房間的垂直表面上，但這是為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，且任何或所有傳感器可以是在天花板或地板上。
[0074]房間500包括電致變色窗505。電致變色窗505是在包括房間500的建筑物的外部和內(nèi)部之間。窗口控制器450被連接到且被配置為控制電致變色窗505的光狀態(tài)。在房間500中的傳感器包括外部光傳感器510、外部溫度傳感器515、內(nèi)部傳感器520、內(nèi)部透射傳感器525、占用傳感器530和功率計(jì)535。這些傳感器中的每一個(gè)簡(jiǎn)要描述如下。
[0075]外部光傳感器510和內(nèi)部光傳感器520是那些能夠檢測(cè)入射到其上的光的照度的器件。入射到光傳感器的光可以是直接來(lái)自光源的光或從表面反射到光反射器的光。外部光傳感器510 —般測(cè)量入射到光傳感器的直接或反射的太陽(yáng)光。由外部光傳感器510檢測(cè)到的光水平隨著一天中的時(shí)間和一年中的時(shí)間而改變，這是因?yàn)樘?yáng)光照射到大地的角度改變。由外部光傳感器510檢測(cè)到的光水平隨著天氣而改變；例如，在陰天，太陽(yáng)光將被云阻擋且由外部光傳感器510檢測(cè)到的光水平會(huì)比晴天低。在一些實(shí)施方案中，可能有一個(gè)或多個(gè)外部光傳感器510。來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)外部光傳感器510的輸出可以被相互比較來(lái)確定，例如，如果外部光傳感器510中的一個(gè)被物體遮住，如被降落在外部光傳感器510上的鳥(niǎo)遮住。
[0076]內(nèi)部光傳感器520 —般測(cè)量房間500中的環(huán)境光。在一些實(shí)施方案中，內(nèi)部光傳感器測(cè)量在觀察內(nèi)部光傳感器520的領(lǐng)域中從表面反射的光。利用房間500的相同的照明，當(dāng)一張白紙?jiān)谟^察內(nèi)部光傳感器520的領(lǐng)域中時(shí)，內(nèi)部光傳感器520將測(cè)量比例如一塊彩色的地毯在觀察內(nèi)部光傳感器520的領(lǐng)域中時(shí)更高的光水平，例如，由于白紙的更高的反射率。因?yàn)檫@一點(diǎn)，如果內(nèi)部光傳感器520被移動(dòng)，或者如果在觀察內(nèi)部光傳感器520的領(lǐng)域中的物體改變時(shí)，內(nèi)部光傳感器520的輸出可能發(fā)生變化。因此，在一些實(shí)施方案中，窗口控制器450可以執(zhí)行校準(zhǔn)例程來(lái)確定內(nèi)部光傳感器520的輸出范圍，而這又取決于觀察內(nèi)部光傳感器520的領(lǐng)域中的物體。這樣的校準(zhǔn)例程可以按設(shè)定的時(shí)間表(如每周一次)執(zhí)行，或者由人(例如，重新安排房間500中家具的維護(hù)人員)觸發(fā)。
[0077]外部光傳感器510和內(nèi)部光傳感器520可以是任何數(shù)量的不同類(lèi)型的光傳感器。例如，外部光傳感器510和內(nèi)部光傳感器520可以是電荷I禹合器件(CCD)、光電二極管、光敏電阻器或光伏電池。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，光電傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展也將適用，因?yàn)樗鼈儨y(cè)量光強(qiáng)度，并提供光水平的電輸出表示。
[0078]外部溫度傳感器515是能夠測(cè)量外部溫度的器件。外部溫度傳感器515可以是任何數(shù)量的不同的溫度傳感器，包括熱電偶、熱敏電阻或電阻式溫度檢測(cè)器。在一些實(shí)施方案中，房間500還包括內(nèi)部溫度傳感器。
[0079]內(nèi)部透射傳感器525是能夠測(cè)量透過(guò)電致變色窗505傳輸?shù)墓饬康钠骷?。在一些?shí)施方案中，內(nèi)部透射傳感器525是光傳感器,其可以類(lèi)似于外部光傳感器510或內(nèi)部光傳感器520，傳感器的視場(chǎng)定向?yàn)槊鎸?duì)電致變色窗505，以便測(cè)量穿過(guò)電致變色窗505的入射光。通過(guò)結(jié)合外部光傳感器510與具有面對(duì)電致變色窗505的內(nèi)部的視場(chǎng)的光傳感器的測(cè)量，可以確定電致變色窗505的透射率。
[0080]占用傳感器530是能夠檢測(cè)到當(dāng)一個(gè)人在房間500的器件。占用傳感器通常是運(yùn)動(dòng)傳感器；當(dāng)占用傳感器530檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，假定一個(gè)人在房間500，且當(dāng)占用傳感器530未檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)沒(méi)有人在房間500。占用傳感器可以被設(shè)置成使得它假定一個(gè)人在一個(gè)房間持續(xù)達(dá)檢測(cè)到最后一個(gè)動(dòng)作后的一段時(shí)間；這可以解釋為一個(gè)人坐在桌子邊且動(dòng)作不大，但仍在房間里。在一些實(shí)施方案中，占用傳感器可以是用于控制照明房間的燈的運(yùn)動(dòng)的傳感器。占用傳感器530可以使用例如紅外(IR)技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)或者是兩者的組合。占用傳感器530的視場(chǎng)可以被選擇/調(diào)整，使其響應(yīng)房間500中的運(yùn)動(dòng)且不響應(yīng)房間500外的運(yùn)動(dòng)(例如，在包括房間500的建筑物外的運(yùn)動(dòng)或在包括房間500的建筑物走廊中的運(yùn)動(dòng))。
[0081]功率計(jì)535是可以測(cè)量房間500的功率消耗的器件。房間500的功率消耗可包括加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAV系統(tǒng))和照明。在一些實(shí)施方案中，功率計(jì)535包括能夠與提供功率到房間500中的電路的導(dǎo)線接口的設(shè)備。如果內(nèi)部照明和HVAC系統(tǒng)是在房間500的不同的電路上，功率計(jì)可以能夠分別測(cè)量由房間500的內(nèi)部照明消耗的功率和由房間500的HVAC系統(tǒng)消耗的功率。
[0082]在一些實(shí)施方案中，當(dāng)窗口控制器450未連接到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，兩個(gè)或多個(gè)傳感器可通過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465提供輸出信號(hào)到窗口控制器450。信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465通過(guò)這些輸出信號(hào)到微控制器455。微控制器455根據(jù)所述輸出確定電致變色窗505的色調(diào)水平，并指示PWM460施加電壓和/或電流到電致變色窗505以轉(zhuǎn)換到所需狀態(tài)。
[0083]在一些實(shí)施方案中,來(lái)自外部光傳感器510、內(nèi)部光傳感器520、溫度傳感器、以及色調(diào)命令的輸出被輸入到信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465。溫度傳感器可以是內(nèi)部溫度傳感器(未示出)或外部溫度傳感器515。色調(diào)命令可以是來(lái)自在房間500的人或居住者的命令，用以達(dá)到由所述人所期望的色調(diào)水平。例如，取決于電致變色窗505，所述人可以指示窗口轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài)、著色狀態(tài)、或中間狀態(tài)。這種色調(diào)命令指令可以例如用無(wú)線遙控器，或與窗口控制器450相關(guān)的面板達(dá)成。如果房間500是臥室，例如在晚上出于隱私，人可能想要電致變色窗505處在著色狀態(tài)。
[0084]在一些實(shí)施方案中，色調(diào)命令輸入可以是約OV到約1V的到信號(hào)調(diào)理模塊465的電壓信號(hào)。OV到4.9V的色調(diào)命令輸入可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài)的命令且約5V到約1V的色調(diào)命令輸入可指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài)的命令。作為另一個(gè)實(shí)例，當(dāng)電致變色窗505有四個(gè)狀態(tài)時(shí)，OV到2.5V的色調(diào)命令輸入可指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài)的命令，2.6V到5V的色調(diào)命令輸入可指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到第一中間狀態(tài)的命令，5.1V到7.5V的色調(diào)命令輸入可指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到第二中間狀態(tài)的命令，且7.6V到約1V的色調(diào)命令輸入可指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài)的命令。
[0085]來(lái)自傳感器和色調(diào)命令的輸出信號(hào)被傳遞給微控制器455。電致變色窗505是否轉(zhuǎn)換到由色調(diào)命令所指示的狀態(tài)，將取決于微控制器455如何被配置以處理與色調(diào)命令相關(guān)的來(lái)自外部光傳感器510、內(nèi)部光傳感器520和溫度傳感器輸出。例如，在一些實(shí)施方案中，所述色調(diào)命令輸入可以重寫(xiě)來(lái)自外部光傳感器510、內(nèi)部光傳感器520、以及溫度傳感器的輸出和電致變色窗505可轉(zhuǎn)換到由色調(diào)命令輸入所指示的狀態(tài)。微控制器455指示PWM 460提供電流和/或電壓，以根據(jù)色調(diào)命令輸入轉(zhuǎn)換電致變色窗505。
[0086]在一些實(shí)施方案中，微控制器455可以米用達(dá)到基于來(lái)自傳感器和/或其它輸入的信號(hào)的色調(diào)決定的各種邏輯函數(shù)或算法的任意一個(gè)或多個(gè)。所述傳感器輸出可作為線性或非線性表達(dá)式、查找表、樹(shù)狀圖等等的自變量。在一些實(shí)施方案中，微控制器455使用函數(shù)來(lái)確定功率寬度調(diào)制器460應(yīng)該發(fā)送到電致變色窗505的電流和/或電壓。一個(gè)函數(shù)的實(shí)例示于圖6中。
[0087]圖6示出使用加權(quán)常數(shù)kp k2、k3和k4以對(duì)來(lái)自不同傳感器/命令的輸出加權(quán)的函數(shù)，其中EP是外部光傳感器輸出，IP是內(nèi)部光傳感器輸出，T是溫度傳感器輸出，且TC是色調(diào)命令輸入。設(shè)定加權(quán)常數(shù)以實(shí)現(xiàn)電致變色窗505所期望的響應(yīng)。使用所述函數(shù)，確定輸出值(OV)。根據(jù)輸出值，微控制器455可以指示PWM 460轉(zhuǎn)換電致變色窗505到所期望狀態(tài)。
[0088]例如，當(dāng)輸出值范圍是從O到15 (例如，16種色調(diào)狀態(tài)，范圍從約67%透射率到4%透射率)和電致變色窗505具有兩種狀態(tài)，在O的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài)，且在15的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài)。作為另一個(gè)實(shí)例，當(dāng)輸出值范圍是從O到15和電致變色窗505具有四個(gè)狀態(tài)，在O至4的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài)，在5到9的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到第一中間狀態(tài)，在10到14的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到第二中間狀態(tài)，和在15的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到著色狀態(tài)。作為又一個(gè)實(shí)例，當(dāng)輸出值范圍是從O到15和電致變色窗505具有無(wú)限數(shù)的中間狀態(tài)，在O的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到漂白狀態(tài)，在15的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)變到著色狀態(tài)，且在O到15之間的輸出值下，窗口控制器450可以指示電致變色窗505轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)于輸出值的色調(diào)水平。
[0089]設(shè)定加權(quán)常數(shù)Iipkyk3和k4，以實(shí)現(xiàn)電致變色窗505所期望的響應(yīng)。例如，如果房間內(nèi)的居住者對(duì)電致變色窗505色調(diào)水平是有控制的，則加權(quán)常數(shù)設(shè)定為Ic1 = 0，k2 = 0，k3=O和k4 = I。如果電致變色窗505是用來(lái)降低在房間500的HVAC能量消耗，則加權(quán)常數(shù)k3(即，對(duì)于外部溫度傳感器輸出)可以給出一個(gè)較大的值。加權(quán)常數(shù)匕和1^2 (即，分別對(duì)于外部光傳感器輸出和內(nèi)部光傳感器輸出)可被給定值以保持房間500的照明相對(duì)恒定?？稍O(shè)定加權(quán)常數(shù)以實(shí)現(xiàn)電致變色窗505的多種不同反應(yīng)中的任一種。
[0090]在一些實(shí)施方案中，加權(quán)常數(shù)匕、1^、1^和k4可以根據(jù)外部影響或時(shí)間表改變?？赡軙?huì)導(dǎo)致常數(shù)變化的外部影響實(shí)例包括天氣變化以及在建筑物內(nèi)的功率消耗的條件的變化或跨地理區(qū)域(其可通過(guò)來(lái)自功率公共設(shè)施公司的通信注意到)。在一些實(shí)施方案中，時(shí)間表可以是每日的時(shí)間表，并且在一些其它實(shí)施方案中，時(shí)間表可以是每年的時(shí)間表。在一些實(shí)施方案中，時(shí)間表可能是包括對(duì)于一年中不同時(shí)期的不同的每天時(shí)間表的時(shí)間表。例如，每天的時(shí)間表可能會(huì)在一年的不同季節(jié)(即冬、春、夏、秋)而發(fā)生變化。
[0091]一個(gè)時(shí)間表的實(shí)例不于圖7中。例如，時(shí)間表I可能是1pm到6am的時(shí)間表，時(shí)間表2可能是1am至Ipm的時(shí)間表,和時(shí)間表3可能是Ipm到1pm的時(shí)間表。當(dāng)房間500是住宅房屋的房間時(shí)，時(shí)間表I可出于隱私對(duì)電致變色窗505著色，時(shí)間表2和時(shí)間表3可平衡房間500中的光和溫度。
[0092]作為另一實(shí)例，時(shí)間表I可能是冬季的時(shí)間表，時(shí)間表2可能是春季和夏季的時(shí)間表,且時(shí)間表3可能是秋季的時(shí)間表。時(shí)間表1、2和3可以平衡房間500中的光和溫度,考慮到不同的季節(jié)，包括例如平均溫度、太陽(yáng)的角度和位置、降水模式等隨之改變。
[0093]圖6和圖7示出窗口控制器450可以使用來(lái)確定色調(diào)水平的關(guān)系的實(shí)施方案。來(lái)自不同傳感器的多個(gè)輸出可以被輸入到信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465且所述函數(shù)和函數(shù)的加權(quán)常數(shù)可以適當(dāng)調(diào)整。此外，較少的輸出可以被輸入到信號(hào)調(diào)節(jié)模塊465。在一些其它實(shí)施方案中，用于確定色調(diào)水平的關(guān)系是查找表，其中色調(diào)水平是針對(duì)輸出信號(hào)值的各種組合指定的。
[0094]圖8示出一種用于限制房間的能量消耗的方法的流程圖，所述房間在房間的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口。色調(diào)水平可以自動(dòng)地控制；即，來(lái)自傳感器的輸出可被輸入到窗口控制器，且窗口控制器可以根據(jù)來(lái)自傳感器的輸出控制所述可著色窗口的色調(diào)狀態(tài)。
[0095]如圖8中所示，在操作805，接收來(lái)自任意兩個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，由窗口控制器接收來(lái)自傳感器的輸出。在一些其它實(shí)施方案中，來(lái)自這些傳感器的輸出是在包括建筑物管理系統(tǒng)或主網(wǎng)絡(luò)控制器的網(wǎng)絡(luò)被接收。再次，建筑物管理系統(tǒng)在以下建筑物管理系統(tǒng)部分中進(jìn)一步描述。所述傳感器可以選自由外部光檢測(cè)器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、外部溫度傳感器和透射傳感器組成的群，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)可著色窗口的光。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)內(nèi)部光傳感器面向可著色窗口時(shí)，來(lái)自外部光傳感器和內(nèi)部光傳感器兩者的輸出可以用于確定從外部通過(guò)可著色窗口的光。
[0096]在一些實(shí)施方案中，也接收指示房間的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗的輸出。在一些實(shí)施方案中，與提供電源給包括可著色窗口的房間的電路布線接口的器件提供能量或功率消耗輸出。
[0097]在操作810，使用所接收的能量輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系，確定可著色窗口的色調(diào)水平。在一些實(shí)施方案中，所述關(guān)系往往最小化房間中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、和/或照明的功率消耗，同時(shí)提供適合占用房間的條件。例如，當(dāng)接收到指示房間的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、和/或照明的能量或功率消耗的輸出時(shí)，這個(gè)輸出可以與其它接收到的輸出信號(hào)一起來(lái)確定可著色窗口的色調(diào)水平，以最小化功率消耗。
[0098]在一些實(shí)施方案中，所述關(guān)系是表達(dá)式，其中色調(diào)水平是因變量且輸出信號(hào)是自變量；這種關(guān)系的一個(gè)實(shí)例示于圖6。窗口控制器接收輸出信號(hào)并基于所述關(guān)系和所述輸出信號(hào)計(jì)算色調(diào)水平。在一些其它實(shí)施方案中，所述關(guān)系是查找表，其中色調(diào)水平對(duì)輸出信號(hào)值的各種組合是指定的。這樣的查找表可以在例如當(dāng)可著色窗口能夠?qū)崿F(xiàn)有限數(shù)量的狀態(tài)(例如，兩個(gè)狀態(tài)，漂白和著色，或四個(gè)狀態(tài))時(shí)使用。
[0099]在方法800的一些實(shí)施方案中，輸出信號(hào)包括來(lái)自外部光傳感器的信號(hào)。當(dāng)來(lái)自外部光傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)第一閾值時(shí)，在操作810中采用的關(guān)系需要從第一較暗色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第二較亮色調(diào)水平。當(dāng)來(lái)自外部光傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)第二閾值時(shí)，在操作810中采用的關(guān)系需要從第二較亮色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第一較暗色調(diào)水平。這些實(shí)施方案參照?qǐng)D9和圖10在下文進(jìn)一步描述。
[0100]再次參考圖8，在操作815，提供指令以將可著色窗口的色調(diào)改變?yōu)樵诓僮?10中確定的色調(diào)水平。在一些實(shí)施方案中，這包括窗口控制器施加電壓或電流給可著色窗口，以驅(qū)動(dòng)根據(jù)所述指令改變色調(diào)。例如，對(duì)于圖4中所示的窗口控制器450，微控制器455提供指令給PWM 460，以施加電壓和/或電流給可著色窗口。
[0101]方法800可在迭代過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，如在操作820決定框所述。例如，作為控制一個(gè)或多個(gè)電致變色窗的自動(dòng)程序的一部分，色調(diào)水平的指令是基于預(yù)設(shè)的定時(shí)功能生成，其中預(yù)設(shè)的時(shí)間已經(jīng)流逝后，控制器從來(lái)自傳感器的輸出采樣，以便生成用于所述窗口的新指令。如果所述時(shí)間段還沒(méi)有流逝，則不需要進(jìn)一步指令且所述方法結(jié)束。一旦所述時(shí)間段已經(jīng)流逝，則重復(fù)操作805到815。決定框820也可以基于任何數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)，其取決于所述一個(gè)或多個(gè)窗口的所期望的控制水平。例如，決定框820可以查詢來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出是否有任何變化。如果答案是否定的，那么所述方法完成；如果答案是肯定的，則重復(fù)操作805到815。
[0102]圖9示出操作安裝在房間的內(nèi)部和外部之間的可著色窗口的方法900的流程圖。色調(diào)水平可以自動(dòng)地控制；即，來(lái)自傳感器的輸出可被輸入到窗口控制器，且窗口控制器可以根據(jù)來(lái)自傳感器的輸出控制所述可著色窗口的色調(diào)狀態(tài)。
[0103]在圖9中所示的方法900的操作905，指示在可著色窗口處或附近接收到的外部輻照度水平的信號(hào)被接收。外部光傳感器測(cè)量入射到光傳感器的光的量，或輻照度。光照度是與輻照度密切相關(guān)的；光照度是表面上光照的強(qiáng)度的量度。然而，輻照度是基于物理功率，以所有波長(zhǎng)進(jìn)行加權(quán)平均，而光照度考慮到人眼的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)某些波長(zhǎng)比其它更敏感，并且因此每一個(gè)波長(zhǎng)被賦予不同的權(quán)重。圖10顯示光照度相對(duì)于時(shí)間的24小時(shí)期間的曲線，隨著時(shí)間從0(即12AM)開(kāi)始，24小時(shí)后結(jié)束。如圖所示，光照度在O處較低，然后隨時(shí)間增加，直到大約中午達(dá)到在中午的最大值，然后在整個(gè)一天中的剩余部分減小。
[0104]在操作910，可著色窗口的色調(diào)水平是使用所接收的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定的。在操作910中采用的關(guān)系需要當(dāng)來(lái)自外部光傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)第一閾值1005時(shí)，從第一較亮色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第二較暗色調(diào)水平。在操作910中采用的關(guān)系還需要當(dāng)來(lái)自外部光傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)第二閾值1010時(shí)，從第二較暗色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第一較亮色調(diào)水平。第一閾值1005和第二閾值1010是不同的輻照度/光照度水平。例如，在一些實(shí)施方案中，在第二閾值1010的輻照度/光照度水平低于在第一閾值1005的輻照度/光照度水平。
[0105]在操作915中，提供指令以將可著色窗口的色調(diào)改變?yōu)樵诓僮?10確定的色調(diào)水平。在一些實(shí)施方案中，操作915類(lèi)似于關(guān)于圖8描述的操作815。
[0106]控制可著色窗口的色調(diào)狀態(tài)的方法900可以最大化包括可著色窗口的房間的節(jié)能。例如，在清晨房間可以由太陽(yáng)光點(diǎn)亮，使照明能源最小化。隨著太陽(yáng)的位置變化和房間中的溫度由于通過(guò)可著色窗口的太陽(yáng)光而開(kāi)始增加，用于冷卻房間的HVAC功率增加，且在第一閾值1005下轉(zhuǎn)換可著色窗口。然后，當(dāng)太陽(yáng)開(kāi)始下落和通過(guò)可著色窗口的太陽(yáng)光減小用于冷卻的HVAC功率時(shí)，在第二閾值1010轉(zhuǎn)換可著色窗口，其可以減少照明能源。
[0107]類(lèi)似于方法800，方法900可包括如方法800中的決定框。例如,重復(fù)操作905到915的決定可以根據(jù)預(yù)設(shè)的定時(shí)事件；例如，在24小時(shí)期間知道預(yù)期的光照，所述光照是根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間表進(jìn)行采樣。在另一個(gè)實(shí)例中，如果如由光傳感器讀出的光照水平的變化滿足特定的閾值時(shí)，則基于光照的所述變化生成新的色調(diào)指令并提供給窗口。
[0108]在圖8和圖9所示的方法是控制可著色窗口的色調(diào)狀態(tài)的兩種方法。使用傳感器的不同組合和利用加權(quán)函數(shù)加權(quán)不同傳感器的輸出，控制可著色窗口的色調(diào)狀態(tài)的許多其它方法是可行的。
[0109]建筑物管理系統(tǒng)
[0110]本文描述的窗口控制器還適合于與BMS集成。BMS系統(tǒng)是安裝在建筑物中的基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)和控制建筑物的機(jī)械和電氣設(shè)備，如通風(fēng)、照明、電力系統(tǒng)、電梯、消防系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。BMS由硬件以及相關(guān)聯(lián)的軟件組成，所述硬件包括通過(guò)通信信道與計(jì)算機(jī)的互連，所述軟件用于根據(jù)由居住者和/或由建筑物管理者設(shè)置的偏好，保持建筑物的狀態(tài)。例如，BMS可以使用局域網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng))來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述軟件可以基于例如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和/或開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。軟件的一個(gè)實(shí)例是來(lái)自Tridium公司(里士滿，弗吉尼亞州)的軟件。與BMS常用的一種通信協(xié)議是BACnet (並宇且動(dòng)化和控制&絡(luò))。
[0111]BMS系統(tǒng)在大型建筑物中最常見(jiàn)，且一般至少能夠控制建筑物內(nèi)的環(huán)境。例如，BMS可以控制建筑物內(nèi)的溫度、二氧化碳含量和濕度。典型地，還有許多由BMS控制的機(jī)械器件，諸如加熱器、空調(diào)、送風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口等。為了控制建筑物環(huán)境，BMS可以在特定條件下打開(kāi)和關(guān)閉這些不同的器件。典型的現(xiàn)代BMS的一個(gè)核心功能是保持建筑物的居住者舒適的環(huán)境，同時(shí)盡量減少加熱和冷卻成本/需求。因此，現(xiàn)代的BMS不僅用于監(jiān)測(cè)和控制，同時(shí)也優(yōu)化各種系統(tǒng)之間的協(xié)同作用，例如，以便節(jié)約能源和降低建筑物的操作成本。在一些實(shí)施方案中，窗口控制器與BMS集成,其中窗口控制器被配置為控制一個(gè)或多個(gè)可著色或電致變色窗。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述一個(gè)或多個(gè)電致變色窗包括至少一種全固態(tài)且無(wú)機(jī)的電致變色器件。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述一個(gè)或多個(gè)電致變色窗只包括全固態(tài)且無(wú)機(jī)窗口。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述電致變色窗是多態(tài)的電致變色窗，如在申請(qǐng)日為2010年8月5日且題為“Multipane Electrochromic Windows”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)12/851，514所述。
[0112]圖11描繪一種BMS 1100的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，BMS 1100用于管理若干建筑物的系統(tǒng)1101，包括安全系統(tǒng)、加熱/通風(fēng)/空氣調(diào)節(jié)(HVAC)、建筑物的照明、電力系統(tǒng)、電梯、消防系統(tǒng)等。安全系統(tǒng)可以包括磁卡訪問(wèn)、轉(zhuǎn)門(mén)、電磁驅(qū)動(dòng)門(mén)鎖、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、防盜報(bào)警器、金屬探測(cè)器等。消防系統(tǒng)可包括火災(zāi)報(bào)警和滅火系統(tǒng)，包括水管道控制。照明系統(tǒng)可包括內(nèi)部照明、外部照明、應(yīng)急警示燈、緊急出口標(biāo)志、和緊急樓道出口照明。電力系統(tǒng)可包括主電源、備用電源發(fā)電機(jī)和不間斷電源(UPS)網(wǎng)絡(luò)。
[0113]此外，BMS 1100管理窗口控制器1102。在本實(shí)例中，窗口控制器1102被描繪為窗口控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)主網(wǎng)絡(luò)控制器1103、中間網(wǎng)絡(luò)控制器1105a和1105b、和端或葉控制器1110。端或葉控制器1110可類(lèi)似于相對(duì)于圖4描述的窗口控制器450。例如，主網(wǎng)絡(luò)控制器1103可以接近BMS，且建筑物1101的每一層可具有一個(gè)或多個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)控制器1105a和1105b,而建筑物的每個(gè)窗口具有自己的端控制器1110。在本實(shí)例中，每個(gè)控制器1110控制建筑物1101的特定電致變色窗。
[0114]每個(gè)控制器1110可以處于距它控制的電致變色窗不同的位置，或者被集成到電致變色窗。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，建筑物1101的僅10個(gè)電致變色窗被描繪為由窗口控制器1102控制。在一個(gè)典型的設(shè)置中，可能會(huì)有大量的由窗口控制器1102控制的建筑物中的電致變色窗。窗口控制器1102不需要是窗口控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)。例如，如上所述，控制單個(gè)電致變色窗的功能的單個(gè)端控制器也落在本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的范圍內(nèi)。并入BMS中的如本文所述的電致變色窗控制器的優(yōu)點(diǎn)和功能將在下文且在適當(dāng)情況下涉及圖11更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0115]所公開(kāi)的實(shí)施方案的一個(gè)方面是一種BMS包括如本文所述的多用途電致變色窗控制器。通過(guò)并入來(lái)自電致變色窗控制器的反饋，BMS可以提供，例如增強(qiáng):1)環(huán)境控制，2)節(jié)能，3)安全，4)控制選項(xiàng)的靈活性，5)其它系統(tǒng)的改善的可靠性和使用壽命，由于較少依賴其，從而減少其維修，6)信息的可用性和診斷，7)有效地利用工作人員，以及它們的各種組合，因?yàn)殡娭伦兩翱梢宰詣?dòng)地控制。
[0116]在一些實(shí)施方案中，BMS系統(tǒng)可能不存在或BMS可能存在，但與主網(wǎng)絡(luò)控制器可能不通信或在一個(gè)較高的水平與主網(wǎng)絡(luò)控制器通信。在一些實(shí)施方案中，主網(wǎng)絡(luò)控制器可以提供，例如增強(qiáng):1)環(huán)境控制，2)節(jié)能，3)控制選項(xiàng)的靈活性，4)其它系統(tǒng)的改善的可靠性和使用壽命，由于較少依賴其，從而減少其維修，5)信息的可用性和診斷，6)有效地利用工作人員，以及它們的各種組合，因?yàn)殡娭伦兩翱梢宰詣?dòng)地控制。在這些實(shí)施方案中，對(duì)BMS的保養(yǎng)不會(huì)中斷電致變色窗的控制。
[0117]圖12描繪用于建筑物的建筑物網(wǎng)絡(luò)1200的一個(gè)實(shí)施方案的框圖。如上所指出，網(wǎng)絡(luò)1200可以采用任何數(shù)量的不同的通信協(xié)議，包括BACnet。如圖所示，建筑物網(wǎng)絡(luò)1200包括主網(wǎng)絡(luò)控制器1205、照明控制面板1210、建筑物管理系統(tǒng)(BMS) 1215、安全控制系統(tǒng)1220和用戶控制臺(tái)1225。建筑物中的這些不同的控制器和系統(tǒng)可以被用于接收來(lái)自以下的輸入和/或控制:建筑物的HVAC系統(tǒng)1230、燈1235、安全傳感器1240、門(mén)鎖1245、攝像機(jī)1250、及可著色窗口 1255。
[0118]主網(wǎng)絡(luò)控制器1205可以類(lèi)似相對(duì)于圖11所述的主網(wǎng)絡(luò)控制器1103的方式起作用。照明控制面板1210可包括控制內(nèi)部照明、外部照明、應(yīng)急警示燈、緊急出口標(biāo)志、以及緊急樓層出口照明的電路。照明控制面板1210也可以包括在建筑物的房間中的占用傳感器。BMS 1215可包括計(jì)算機(jī)服務(wù)器，其接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)1200的其它系統(tǒng)和控制器的數(shù)據(jù)并向其發(fā)出命令。例如，BMS 1215可以接收來(lái)自主網(wǎng)絡(luò)控制器1205、照明控制面板1210和安全控制系統(tǒng)1220中每個(gè)的數(shù)據(jù)并向其發(fā)送命令。安全控制系統(tǒng)1220可包括磁卡訪問(wèn)、轉(zhuǎn)門(mén)、電磁驅(qū)動(dòng)門(mén)鎖、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、防盜報(bào)警器、金屬探測(cè)器等。用戶控制臺(tái)1225可以是計(jì)算機(jī)終端，其可以由建筑物管理人員使用以時(shí)間表控制、監(jiān)測(cè)、優(yōu)化和解決建筑物的不同系統(tǒng)的操作。來(lái)自Tridium公司的軟件可以生成用戶控制臺(tái)1225的來(lái)自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的視覺(jué)表現(xiàn)。
[0119]每一個(gè)不同的控制可以控制個(gè)別器件/裝置。主網(wǎng)絡(luò)控制器1205控制窗口 1255。照明控制面板1210控制燈1235。BMS 1215可以控制HVAC 1230。安全控制系統(tǒng)1220控制安全傳感器1240、門(mén)鎖1245和攝像機(jī)1250。數(shù)據(jù)可以在所有的不同的器件/裝置和是建筑物網(wǎng)絡(luò)1200的一部分的控制器之間交換和/或共享。
[0120]在某些情況下，BMS 1100或建筑物網(wǎng)絡(luò)1200的系統(tǒng)可以根據(jù)每天、每月、每季度或每年的時(shí)間表運(yùn)行。例如，照明控制系統(tǒng)、窗口控制系統(tǒng)、HVAC和安全系統(tǒng)可以說(shuō)明當(dāng)在工作日期間人們處于建筑物中的24小時(shí)時(shí)間表操作。在夜間，建筑物可能會(huì)進(jìn)入節(jié)能模式，且在白天時(shí)，系統(tǒng)可以最小化建筑物的能量消耗同時(shí)為居住者提供舒適的方式操作。作為另一個(gè)實(shí)例，所述系統(tǒng)可以在假期期間關(guān)閉或進(jìn)入節(jié)能模式。
[0121]時(shí)間表信息可以與地理信息相結(jié)合。地理信息可包括建筑物的緯度和經(jīng)度。地理信息也可以包括關(guān)于所述建筑物的每個(gè)側(cè)面的方向的信息。使用這樣的信息，在建筑物的不同側(cè)的不同房間可以用不同方式來(lái)控制。例如，對(duì)于在冬季建筑物的朝東房間，窗口控制器可以指示窗口，在早上沒(méi)有色調(diào)以使房間由于陽(yáng)光照耀房間而暖和起來(lái)，且照明控制面板可指示燈因?yàn)閬?lái)自陽(yáng)光的照明而昏暗。朝西窗口在早上可由房間的居住者可控，因?yàn)槲鱾?cè)窗口的色調(diào)可能對(duì)節(jié)能沒(méi)有影響。然而，朝東窗口和朝西窗口的操作模式可以在晚上進(jìn)行切換(例如，當(dāng)太陽(yáng)落下時(shí)，朝西窗口沒(méi)有色調(diào)，以使太陽(yáng)光射入供加熱和照明用)。
[0122]下文描述建筑物的一個(gè)實(shí)例，例如像圖11的建筑物1101，包括建筑物網(wǎng)絡(luò)或BMS、用于建筑物的外窗(即，分離建筑物內(nèi)部與建筑物外部的窗口)的可著色窗口、和許多不同的傳感器。來(lái)自建筑物外窗的燈一般對(duì)建筑物中距離窗口約20英尺或約30英尺的內(nèi)部照明有效果。也就是說(shuō)，在一個(gè)建筑，在建筑物內(nèi)距離外窗超過(guò)約20英尺或約30英尺的空間接收很少來(lái)自外窗的光。在建筑物中距離外窗的這樣的空間是由建筑物的照明系統(tǒng)照亮。
[0123]此外，在建筑物內(nèi)的溫度可受外部光線和/或外部溫度的影響。例如，在寒冷的日子且建筑物由加熱系統(tǒng)加熱，更接近門(mén)和/或窗的房間將比建筑物的內(nèi)部區(qū)域失去熱量更快，且相比內(nèi)部區(qū)域更冷。
[0124]對(duì)于外部光傳感器，建筑物可以包括在建筑物的屋頂上的外部光傳感器。或者，建筑物可以包括與每個(gè)外窗(例如，如相對(duì)于圖5中所述,房間500)相關(guān)聯(lián)的外部光傳感器，或在建筑物的每一側(cè)上的外部光傳感器。在建筑物的每一側(cè)上的外部光傳感器可以跟蹤隨著太陽(yáng)在一天中改變位置在建筑物的每一側(cè)上的輻照度/光照度。
[0125]對(duì)于外部溫度傳感器，建筑物可以包括在幾個(gè)位置的外部溫度傳感器，以便確定平均外部溫度。對(duì)于內(nèi)部溫度傳感器，有一個(gè)外窗的每個(gè)房間可包括內(nèi)部溫度傳感器?？蛇x地，在建筑物的每一側(cè)上的幾個(gè)房間可包括內(nèi)部溫度傳感器。
[0126]對(duì)于內(nèi)部光傳感器和透射傳感器，建筑物可在有一個(gè)外窗的每個(gè)房間包括內(nèi)部光傳感器和內(nèi)部透射傳感器。可選地，在建筑物的每一側(cè)上的幾個(gè)房間可以包括這些傳感器。
[0127]建筑物的每個(gè)房間可包括占用傳感器，其與房間內(nèi)的燈和/或照明面板相關(guān)聯(lián)。建筑物可包括用于個(gè)別房間或房間的群體(例如，一組在建筑物的一側(cè)有外窗的房間)的功率計(jì)。然而，功率計(jì)設(shè)置會(huì)取決于建筑物的電路設(shè)置。
[0128]關(guān)于相對(duì)于圖8和圖9所描述的方法，當(dāng)窗口控制器被集成到建筑物網(wǎng)絡(luò)或BMS中時(shí)，來(lái)自傳感器的輸出可以被輸入到BMS的網(wǎng)絡(luò),并提供作為到窗口控制器的輸入。例如，在一些實(shí)施方案中，來(lái)自任意兩個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)被接收。在一些實(shí)施方案中，只有一個(gè)輸出信號(hào)被接收，并且在一些其它實(shí)施方案中，三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、或更多個(gè)輸出被接收。這些輸出信號(hào)可以通過(guò)建筑物網(wǎng)絡(luò)或BMS被接收。
[0129]可著色窗口的色調(diào)水平是使用接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定。在一些實(shí)施方案中，確定色調(diào)水平包括使用建筑物的時(shí)間表信息。例如，在一些實(shí)施方案中，時(shí)間表信息包括建筑物的一年中的時(shí)間和/或一天中的時(shí)間信息。在一些實(shí)施方案中，時(shí)間表信息還包括有關(guān)可著色窗口的地理面朝方向與建筑物的緯度的信息。用于確定窗口的色調(diào)水平的查找表或在用于確定窗口的色調(diào)水平時(shí)所使用的加權(quán)常數(shù)可根據(jù)所述時(shí)間表變化。
[0130]控制本文所述的可著色窗口的色調(diào)狀態(tài)的窗口控制器和方法可使用不同的傳感器或傳感器的組合。不同的傳感器或傳感器的組合可以被稱為不同的“傳感器設(shè)置”或“水平”，例如，使用一個(gè)外部光傳感器可被稱為“O級(jí)”，使用一個(gè)外部光傳感器和一個(gè)內(nèi)部光傳感器可被稱為“I級(jí)”，使用一個(gè)外部光傳感器、一個(gè)內(nèi)部光傳感器和一個(gè)占用傳感器可以被稱為“2級(jí)”，且使用一個(gè)外部光傳感器、一個(gè)內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、和指示建筑物中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗的信號(hào)(以下描述)可以被稱為“3級(jí)”。每個(gè)這些不同級(jí)別的實(shí)施方案在下文進(jìn)一步描述。
[0131]在一些實(shí)施方案中，輸出信號(hào)包括來(lái)自外部光傳感器的信號(hào)(即O級(jí))。用于確定色調(diào)水平的關(guān)系可包括表達(dá)式或查找表，其中色調(diào)水平是因變量而來(lái)自外部光傳感器的信號(hào)是自變量。在一些實(shí)施方案中，在操作810中所采用的關(guān)系使用時(shí)間表信息，包括建筑物的一年中的時(shí)間和/或一天中的時(shí)間信息。例如，在一天24小時(shí)中的不同關(guān)系可用于一年的每一日歷天上。
[0132]在一些實(shí)施方案中，輸出信號(hào)包括來(lái)自外部光傳感器的信號(hào)和來(lái)自內(nèi)部光傳感器的信號(hào)(即I級(jí))。用于確定色調(diào)水平的關(guān)系可以包括表達(dá)式或查找表，其中色調(diào)水平是因變量且來(lái)自外部光傳感器和內(nèi)部光傳感器的信號(hào)是自變量。在一些實(shí)施方案中，在操作810中所采用的關(guān)系使用時(shí)間表信息，包括建筑物的一年中的時(shí)間和/或一天中的時(shí)間信息。例如，在一天24小時(shí)中的不同關(guān)系可用于一年的每一日歷天上。
[0133]在一些實(shí)施方案中，所接收的輸出信號(hào)包括來(lái)自外部傳感器的信號(hào)、來(lái)自內(nèi)部傳感器的信號(hào)和來(lái)自占用傳感器的信號(hào)(即2級(jí))。用于確定色調(diào)水平的關(guān)系可以包括表達(dá)式或查找表，其中色調(diào)水平是因變量且來(lái)自外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器和占用傳感器的信號(hào)是自變量。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)占用傳感器指示房間沒(méi)有被占用時(shí)，房間可以進(jìn)入最大節(jié)能模式。
[0134]在一些實(shí)施方案中，所接收到的輸出信號(hào)包括指示建筑物內(nèi)的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、和/或照明的能量或功率消耗的信號(hào)。例如，可以監(jiān)測(cè)建筑物的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、和/或照明的能量或功率消耗，以提供指示能量或功率消耗的信號(hào)。器件可被接口或附連到建筑物的電路和/或布線，以進(jìn)行此監(jiān)測(cè)。可選地，建筑物中的功率系統(tǒng)可以安裝使得可監(jiān)測(cè)對(duì)于建筑物內(nèi)的個(gè)別房間，或建筑物內(nèi)的一組房間的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明所消耗的功率。
[0135]例如，相對(duì)于建筑物中的照明，指示建筑物內(nèi)的燈、一組燈或照明系統(tǒng)的能量或功率消耗的信號(hào)被接收。所述燈、一組燈或照明系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)距可著色窗口約20英尺或約30英尺內(nèi)的燈，在一個(gè)其中改變窗口的色調(diào)會(huì)影響區(qū)域中的照明的區(qū)域。
[0136]作為另一個(gè)實(shí)例，相對(duì)于在建筑物中的加熱和/或冷卻，指示提供在建筑物內(nèi)的溫度控制的加熱或冷卻器件的能量或功率消耗的信號(hào)被接收。所述加熱或冷卻器件可以加熱或冷卻建筑物的距可著色窗口約50英尺內(nèi)的區(qū)域。
[0137]在一些實(shí)施方案中，所接收到的輸出信號(hào)包括來(lái)自外部光傳感器的信號(hào)、來(lái)自內(nèi)部光傳感器的信號(hào)、來(lái)自占用傳感器的信號(hào)、和能量或功率消耗的信號(hào)(即，第3級(jí))。所述能量或功率消耗信號(hào)指示建筑物的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明或建筑物的房間的能量或功率消耗。用于確定色調(diào)水平的關(guān)系降低建筑物中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量消耗，同時(shí)提供適合于占用建筑物的條件。
[0138]然后提供指令以將可著色窗口的色調(diào)改變?yōu)榇_定的色調(diào)水平。例如，參照?qǐng)D11，這可以包括主網(wǎng)絡(luò)控制器1103，其發(fā)出命令到一個(gè)或多個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)控制器1105a和1105b，其進(jìn)而發(fā)出命令到用于控制建筑物的每個(gè)窗口的端控制器1110。端控制器1100可施加電壓和/或電流到窗口來(lái)驅(qū)動(dòng)根據(jù)所述指令改變色調(diào)。
[0139]在一些實(shí)施方案中，包括電致變色窗和BMS的建筑物可介入或參與由提供電力給建筑物的公共設(shè)施運(yùn)行的程序。所述程序可以是其中當(dāng)預(yù)計(jì)峰值負(fù)載發(fā)生時(shí)會(huì)降低所述建筑物的功率消耗的程序。所述公共設(shè)施可以在預(yù)計(jì)峰值負(fù)載發(fā)生前發(fā)送出警告信號(hào)。例如，警告也可以是在預(yù)計(jì)峰值負(fù)載發(fā)生前一天、早晨、或約一小時(shí)前發(fā)送。預(yù)期峰值負(fù)載發(fā)生可以在夏季炎熱的日子出現(xiàn)，例如，當(dāng)冷卻系統(tǒng)/空調(diào)從公共設(shè)施汲取大量功率時(shí)。警告信號(hào)可以通過(guò)建筑物的BMS或通過(guò)配置成控制建筑物的電致變色窗的窗口控制器接收。然后，BMS可以指示窗口控制器轉(zhuǎn)換適當(dāng)電致變色窗到彩色狀態(tài)，以有助于當(dāng)預(yù)期峰值負(fù)載時(shí)降低建筑物中的冷卻系統(tǒng)的電力消耗。
[0140]在一些實(shí)施方案中，用于建筑物的外窗(即分離建筑物內(nèi)部與建筑物外部的窗口)的可著色窗口可分組為區(qū)域，其中在區(qū)域中的可著色窗口以類(lèi)似的方式被指示。例如，在建筑物的不同樓層或建筑物的不同側(cè)的電致變色窗組可以是在不同的區(qū)域。例如，在建筑物的一樓，所有的朝東電致變色窗可以是在I區(qū)，全部朝南電致變色窗可以是在2區(qū)，所有朝西電致變色窗可以是在3區(qū)，且所有朝北電致變色窗可以是在4區(qū)。作為另一個(gè)實(shí)例，所有在建筑物的第一層的電致變色窗可以是在I區(qū)中，所有第二層的電致變色窗可以是在2區(qū)中，且所有第三層的電致變色窗可以是在3區(qū)中。作為另一個(gè)實(shí)例，所有朝東電致變色窗可以是在I區(qū)，全部朝南電致變色窗可以是在2區(qū)，所有朝西電致變色窗可以是在3區(qū)，且所有朝北電致變色窗可以是在4區(qū)。作為另一個(gè)實(shí)例，在一樓的朝東電致變色窗可以分為不同的區(qū)域。任何數(shù)目的在建筑物的同一側(cè)和/或不同側(cè)和/或不同樓層的可著色窗口可以被分配到一個(gè)區(qū)域中。
[0141]在一些實(shí)施方案中，在一個(gè)區(qū)域中的電致變色窗可以由相同的窗口控制器控制。在一些其它實(shí)施方案中，在一個(gè)區(qū)域中的電致變色窗可以由不同的窗口控制器控制，但窗口控制器可以全部接收來(lái)自傳感器的相同輸出信號(hào)，并使用相同的函數(shù)或查找表來(lái)確定在一個(gè)區(qū)域中的窗口的色調(diào)水平。
[0142]在一些實(shí)施方案中，在一個(gè)區(qū)域中的電致變色窗可以由接收來(lái)自透射傳感器的輸出信號(hào)的窗口控制器控制。在一些實(shí)施方案中，透射傳感器可以安裝在靠近在一個(gè)區(qū)域中的窗口。例如，透射傳感器可被安裝在含有所述區(qū)域中所包括的IGU的框中或框上(例如，安裝在豎框(框的水平窗扇)中或其上)。在一些其它實(shí)施方案中，在一個(gè)區(qū)域中的電致變色窗(其包括在建筑物的一個(gè)側(cè)面的窗口)可由接收來(lái)自透射傳感器的輸出信號(hào)的窗口控制器來(lái)控制。
[0143]在一些實(shí)施方案中,透射傳感器可提供輸出信號(hào)給窗口控制器來(lái)控制第一區(qū)(例如，主控制區(qū))的電致變色窗。窗口控制器還可以與第一區(qū)相同的方式控制第二區(qū)中的電致變色窗(例如，從屬控制區(qū))。在一些其它實(shí)施方案中，另一個(gè)窗口控制器可以與第一區(qū)相同的方式控制第二區(qū)中的電致變色窗。
[0144]在一些實(shí)施方案中，建筑物管理人員、在第二區(qū)中房間的居住者、或其它人可以手動(dòng)指示(例如，用色調(diào)或清除命令或來(lái)自BMS的用戶控制臺(tái)的命令)在第二區(qū)(即從屬控制區(qū))的電致變色窗進(jìn)入色調(diào)狀態(tài)或透明狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)在第二區(qū)的窗口的色調(diào)狀態(tài)利用這樣的手動(dòng)命令重寫(xiě)時(shí)，在第一區(qū)(即，主控制區(qū))的電致變色窗仍然在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。第二區(qū)可以保持在手動(dòng)命令模式一段時(shí)間，然后恢復(fù)到在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。例如，在接收重寫(xiě)命令后，第二區(qū)可以停留在手動(dòng)模式一小時(shí)，然后可以恢復(fù)到在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。
[0145]在一些實(shí)施方案中，建筑物管理人員、在第一區(qū)中房間的居住者、或其它人可以手動(dòng)指示(例如，用色調(diào)命令或來(lái)自BMS的用戶控制臺(tái)的命令)在第一區(qū)(即主控制區(qū))的電致變色窗進(jìn)入色調(diào)狀態(tài)或透明狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)在第一區(qū)的窗口的色調(diào)狀態(tài)利用這樣的手動(dòng)命令重寫(xiě)時(shí)，在第二區(qū)(即，從屬控制區(qū))的電致變色窗仍然在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。第一區(qū)可以保持在手動(dòng)命令模式一段時(shí)間，然后恢復(fù)到在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。例如，在接收重寫(xiě)命令后，第一區(qū)可以停留在手動(dòng)模式一小時(shí)，然后可以恢復(fù)到在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。在一些其它實(shí)施方案中，在第二區(qū)的電致變色窗可以保持在著色狀態(tài)，它們?cè)诮邮盏降谝粎^(qū)的手動(dòng)重寫(xiě)時(shí)所處的狀態(tài)。第一區(qū)可以保持在手動(dòng)命令模式一段時(shí)間，然后可將第一區(qū)和第二區(qū)恢復(fù)到在接收來(lái)自透射傳感器的輸出的窗口控制器的控制下。
[0146]不管所述窗口控制器是否是獨(dú)立的窗口控制器或與建筑物網(wǎng)絡(luò)接口，均可使用控制所述可著色窗口的本文所述的任一種方法來(lái)控制可著色窗口的色調(diào)。
[0147]無(wú)線或有線通信
[0148]在一些實(shí)施方案中，本文所述的窗口控制器包括用于在窗口控制器、傳感器和單獨(dú)的通信節(jié)點(diǎn)之間的有線或無(wú)線通信的組件。無(wú)線或有線通信可以用直接與窗口控制器接口的通信接口實(shí)現(xiàn)。這樣的接口可以是微處理器自具的，或通過(guò)實(shí)現(xiàn)這些功能的另外電路提供。
[0149]用于無(wú)線通信的一個(gè)單獨(dú)的通信節(jié)點(diǎn)可以是例如另一無(wú)線窗口控制器、末端、中間或主窗口控制器、遠(yuǎn)程控制設(shè)備或BMS。無(wú)線通信用于窗口控制器以進(jìn)行以下操作中的至少一個(gè):程序設(shè)計(jì)和/或操作EC窗，從本文所描述的各種傳感器和協(xié)議收集來(lái)自EC窗的數(shù)據(jù)，并使用EC窗充當(dāng)無(wú)線通信中的繼點(diǎn)。從EC窗收集的數(shù)據(jù)還可以包括計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，如EC器件已被激活的次數(shù)，EC器件隨時(shí)間的效率，等等。這些無(wú)線通信功能將在下文更詳細(xì)地描述。
[0150]在一個(gè)實(shí)施方案中，無(wú)線通信被用于操作相關(guān)聯(lián)的電致變色窗，例如通過(guò)紅外(IR)和/或射頻(RF)信號(hào)。在某些實(shí)施方案中，控制器將包括無(wú)線協(xié)議芯片，諸如藍(lán)牙、EnOcean、WiF1、紫蜂(Zigbee)等。窗口控制器也可具有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的無(wú)線通信。輸入到窗口控制器可以是由用戶直接或通過(guò)無(wú)線通信手動(dòng)輸入，或輸入可以是來(lái)自建筑物的BMS，其中電致變色窗是BMS的組件。
[0151]在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)窗口控制器是控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)的一部分時(shí)，無(wú)線通信被用于通過(guò)控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)到多個(gè)電致變色窗的每個(gè)和從其傳送數(shù)據(jù)，每個(gè)控制器具有無(wú)線通信組件。例如，再次參照?qǐng)D11，主網(wǎng)絡(luò)控制器1103與中間網(wǎng)絡(luò)控制器1105a和1105b的每個(gè)無(wú)線通信，后者又與端控制器1110無(wú)線通信，每個(gè)控制器都與電致變色窗相關(guān)聯(lián)。主網(wǎng)絡(luò)控制器1103還可以與BMS無(wú)線通信。在一個(gè)實(shí)施方案中，在窗口控制器中通信的至少一個(gè)級(jí)別是以無(wú)線方式進(jìn)行的。
[0152]在一些實(shí)施方案中，一個(gè)以上模式的無(wú)線通信被用于窗口控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)中。例如，主窗口控制器可以通過(guò)WiFi或紫蜂與中間控制器進(jìn)行無(wú)線通信，而中間控制器通過(guò)藍(lán)牙、紫蜂、EnOcean、或其它協(xié)議與端控制器通信。在另一個(gè)實(shí)例中，窗口控制器具有冗余無(wú)線通信系統(tǒng)供最終用戶選擇以用于無(wú)線通信的靈活性。
[0153]例如，主和/或中間窗口控制器和端窗口控制器之間的無(wú)線通信提供避免安裝硬通信線路的優(yōu)點(diǎn)。這對(duì)于窗口控制器和BMS之間的無(wú)線通信也是如此。在一個(gè)方面中，這些作用的無(wú)線通信是用于將數(shù)據(jù)傳送到電致變色窗和從電致變色窗傳送數(shù)據(jù)來(lái)操作所述窗口，并提供數(shù)據(jù)給例如BMS，以優(yōu)化建筑物的環(huán)境和節(jié)能。窗口的位置數(shù)據(jù)以及來(lái)自傳感器的反饋被協(xié)同用于這種優(yōu)化。例如，顆粒級(jí)(逐個(gè)窗口)小氣候信息被反饋到BMS，以優(yōu)化所述建筑物的各種環(huán)境。
[0154]雖然已對(duì)上述公開(kāi)的實(shí)施方案進(jìn)行了相當(dāng)詳細(xì)地描述以便于理解，但是所描述的實(shí)施方案應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)實(shí)施某些變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種限制在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的能量消耗的方法，其中所述可著色窗口中的色調(diào)水平可自動(dòng)地控制，所述方法包括: (a)接收來(lái)自任意兩個(gè)或更多個(gè)選自以下組成的群的傳感器的輸出信號(hào):外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、外部溫度傳感器和透射傳感器，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)所述可著色窗口的光； (b)利用所接收到的輸出信號(hào)和所述色調(diào)水平之間的關(guān)系，確定所述可著色窗口的色調(diào)水平；和 (C)提供指令以將所述可著色窗口的色調(diào)改為(b)中所確定的色調(diào)水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括施加電壓或電流給所述可著色窗口以驅(qū)動(dòng)色調(diào)根據(jù)(c)中所提供的指令變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中(b)中所用的關(guān)系比否則將引起的能量消耗降低由所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明所引起的能量消耗，同時(shí)提供適合于占用所述設(shè)施的條件。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括接收能量或功率消耗信號(hào)，所述信號(hào)指示所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗，且利用所述能量或功率消耗信號(hào)與所接收到的(a)中的輸出信號(hào)一起以確定所述可著色窗口的色調(diào)水平。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定(b)中的色調(diào)水平包括利用所述設(shè)施的時(shí)間表信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中所述時(shí)間表信息包括所述設(shè)施的一年中的時(shí)間和/或一天中的時(shí)間信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述時(shí)間表信息進(jìn)一步包括關(guān)于所述可著色窗口的地理面向方向、所述設(shè)施的一天中的時(shí)間、以及經(jīng)度和緯度的信息。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中(b)中所采用的關(guān)系是一種表達(dá)式，其中色調(diào)水平是因變量且輸出信號(hào)是自變量。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中(b)中所采用的關(guān)系是一種查找表，其中色調(diào)水平對(duì)于輸出信號(hào)值的各種組合是指定的。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中(b)中所采用的關(guān)系部分基于窗口是從較暗色調(diào)轉(zhuǎn)換到較亮色調(diào)還是從較亮色調(diào)轉(zhuǎn)換到較暗色調(diào)來(lái)指定所述可著色窗口的色調(diào)水平。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述輸出信號(hào)包括來(lái)自外部光傳感器的輸出信號(hào)，且其中(b)中所采用的關(guān)系需要⑴當(dāng)來(lái)自所述外部光傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)第一閾值時(shí)，從第一較亮色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第二較暗色調(diào)水平和(ii)當(dāng)來(lái)自所述外部光傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)第二閾值時(shí)，從所述第二較暗色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到所述第一較亮色調(diào)水平，且其中所述第一和第二閾值不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一閾值在第一輻照度值下達(dá)到且所述第二閾值在第二輻照度值下達(dá)到，且所述第一值大于所述第二值。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述輸出信號(hào)包括來(lái)自所述外部光傳感器的信號(hào)和來(lái)自所述內(nèi)部光傳感器的信號(hào)，且其中(b)中所采用的關(guān)系是一種表達(dá)式或查找表，其中色調(diào)水平是因變量且來(lái)自所述外部光傳感器和所述內(nèi)部光傳感器的信號(hào)是自變量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中(b)中所采用的關(guān)系利用包括所述設(shè)施的一年中的時(shí)間和/或一天中的時(shí)間信息的時(shí)間表信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述輸出信號(hào)進(jìn)一步包括來(lái)自所述占用傳感器的信號(hào)，且其中(b)中所采用的關(guān)系進(jìn)一步采用來(lái)自所述占用傳感器的信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中(b)中所采用的關(guān)系進(jìn)一步采用指示所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗的能量或功率消耗信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中(b)中所確定的色調(diào)水平降低所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量消耗，同時(shí)提供適合于占用所述設(shè)施的條件。
18.一種用于在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的可著色窗口的控制器，所述控制器包括: (a)處理器或控制電路； (b)至少一個(gè)輸入，其用于接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)； (c)指令，其用于使所述處理器或控制電路通過(guò)利用所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定所述可著色窗口中的色調(diào)水平，其中所述關(guān)系采用來(lái)自任意兩個(gè)或更多個(gè)選自以下組成的群的傳感器的輸出信號(hào):外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、夕卜部溫度傳感器和透射傳感器，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)所述可著色窗口的光；和 (d)至少一個(gè)輸出，其用于直接或間接控制所述可著色窗口中的色調(diào)水平。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制器，其進(jìn)一步包括施加電壓或電流給所述可著色窗口以驅(qū)動(dòng)色調(diào)變化以達(dá)到由所述指令所確定的色調(diào)水平的電源。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的控制器，其進(jìn)一步包括邏輯，用于接收來(lái)自所述設(shè)施的建筑物管理系統(tǒng)、照明控制面板或安全系統(tǒng)的輸出信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的控制器，其進(jìn)一步包括邏輯，用于提取來(lái)自由所述設(shè)施的建筑物管理系統(tǒng)、照明控制面板或安全系統(tǒng)所提供的信息的輸出信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的控制器，其進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)接口，用于與包含所述設(shè)施的建筑物管理系統(tǒng)、所述設(shè)施的照明控制面板、和/或所述設(shè)施的安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)所述的控制器，其進(jìn)一步包括邏輯，用于接收指示所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗的能量或功率消耗信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制器，其中所述指令進(jìn)一步包括用于利用所述能量或功率消耗信號(hào)與所接收到的輸出信號(hào)一起來(lái)確定所述可著色窗口的色調(diào)水平的指令。
25.一種用于控制設(shè)施中的能量消耗的系統(tǒng)，所述設(shè)施在所述設(shè)施的內(nèi)部和外部之間包含可著色窗口，所述系統(tǒng)包括: (a)建筑物管理系統(tǒng)； (b)照明控制面板； (c)網(wǎng)絡(luò)，所述建筑物管理系統(tǒng)與所述照明控制面板通過(guò)其通信；和 (d)用于所述可著色窗口的控制器，所述控制器包括(i)指令，其用于通過(guò)利用所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定所述可著色窗口中的色調(diào)水平，其中所述關(guān)系采用來(lái)自任意兩個(gè)或更多個(gè)選自以下組成的群的傳感器的輸出信號(hào):外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、占用傳感器、外部溫度傳感器和透射傳感器，所述透射傳感器檢測(cè)從外部通過(guò)所述可著色窗口的光，和(ii)至少一個(gè)輸出，其用于直接或間接控制所述可著色窗口中的色調(diào)水平。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述照明控制面板提供源自所述占用傳感器的占用信息，且其中所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系采用來(lái)自所述照明控制面板的占用信息。
27.一種使設(shè)施的能量消耗最小化的方法，所述設(shè)施在所述設(shè)施的外部和內(nèi)部之間具有可著色窗口，其中所述可著色窗口具有可由控制器控制的可調(diào)整色調(diào)水平，所述方法包括: (a)接收指示所述設(shè)施中的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和/或照明的能量或功率消耗的信號(hào)； (b)利用指示所述設(shè)施中的器件或系統(tǒng)的能量或功率消耗的信號(hào)來(lái)確定所述可著色窗口的色調(diào)水平；和 (C)提供指令以設(shè)置所述可著色窗口中的色調(diào)水平至(b)中所確定的水平。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)所述設(shè)施的所述加熱系統(tǒng)、所述冷卻系統(tǒng)和/或所述照明的能量或功率消耗以提供指示能量或功率消耗的信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中所述設(shè)施中的所述器件或系統(tǒng)包括所述設(shè)施中的燈、一組燈或照明系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述設(shè)施中的器件或系統(tǒng)包括至少一個(gè)位于距所述可著色窗口約20英尺以內(nèi)的燈。
31.根據(jù)權(quán)利要求27至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述設(shè)施中的所述器件或系統(tǒng)包括所述設(shè)施中的加熱或冷卻器件或系統(tǒng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述設(shè)施中的所述器件或系統(tǒng)包括至少一個(gè)位于距所述可著色窗口約50英尺以內(nèi)的加熱或冷卻器件。
33.一種用于在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的可著色窗口的控制器，所述控制器包括: (a)處理器或控制電路； (b)至少一個(gè)輸入，其用于接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)； (C)指令，其用于使所述處理器或控制電路通過(guò)利用所接收到的輸出信號(hào)和色調(diào)水平之間的關(guān)系來(lái)確定所述可著色窗口中的色調(diào)水平，其中所述關(guān)系采用來(lái)自外部光傳感器、內(nèi)部光傳感器、夕卜部溫度傳感器和色調(diào)命令的輸出信號(hào)；和 (d)至少一個(gè)輸出，其用于直接或間接控制所述可著色窗口中的色調(diào)水平。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的控制器，其進(jìn)一步包括施加電壓或電流給所述可著色窗口以驅(qū)動(dòng)色調(diào)變化以達(dá)到由所述指令所確定的色調(diào)水平的電源。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的控制器，其進(jìn)一步包括邏輯，用于接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一項(xiàng)所述的控制器，其中所述色調(diào)命令指示由設(shè)施中的人所輸入的可著色窗口的色調(diào)水平。
37.一種限制在設(shè)施的內(nèi)部和外部之間具有至少一個(gè)可著色窗口的所述設(shè)施的能量消耗的方法，其中所述可著色窗口中的色調(diào)水平可自動(dòng)地控制，所述方法包括: (a)接收指示在所述可著色窗口處或附近所接收到的外部輻照度水平的信號(hào)； (b)利用所接收到的輸出信號(hào)和所述色調(diào)水平之間的關(guān)系，確定所述可著色窗口的色調(diào)水平，其中所述關(guān)系需要(i)當(dāng)所接收到的輻照度水平通過(guò)第一閾值時(shí)，從第一較亮色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到第二較暗色調(diào)水平和(ii)當(dāng)所接收到的輻照度水平通過(guò)第二閾值時(shí)，從所述第二較暗色調(diào)水平轉(zhuǎn)換到所述第一較亮色調(diào)水平，且其中所述第一和第二閾值不同；和 (c)提供指令以將所述可著色窗口的色調(diào)改為(b)中所確定的色調(diào)水平。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第一閾值在第一輻照度值下達(dá)到且所述第二閾值在第二輻照度值下達(dá)到，且所述第一值大于所述第二值。
39.根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在預(yù)設(shè)時(shí)間流逝后，重復(fù)操作(a)到(C)。
40.根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在預(yù)設(shè)時(shí)間流逝后，重復(fù)操作(a);和 當(dāng)指示在所述可著色窗口處或附近所接收到的外部輻照度水平的所接收到的信號(hào)有改變時(shí)，重復(fù)操作(b)和(C)。
【文檔編號(hào)】G02F1/15GK104321497SQ201380026428
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月17日
【發(fā)明者】斯蒂芬·C·布朗, 蒂皮卡·胡瓦爾, 納姆拉塔·沃拉 申請(qǐng)人:唯景公司