无线受电和供电的电致变色窗户制造技术

描述了通过无线电力传输受电并通过无线电力传输对其它装置进行供电的电致变色窗户以及结合这些电致变色窗户的无线电力传输网络。

Electrochromic windows for wireless power and power supply

This paper describes the electrochromic windows which are electrified by radio power transmission and powered by radio power transmission to other devices, and the radio power transmission network which combines these electrochromic windows.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线受电和供电的电致变色窗户相关申请的交叉引用本申请要求于2017年5月24日提交的并且题为“无线受电和供电的电致变色窗户(WIRELESSLYPOWEREDANDPOWERINGELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国临时申请号62/510,671、于2016年9月30日提交的并且题为“无线受电和供电的电致变色窗户(WIRELESSPOWEREDELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国临时申请号62/402,957以及于2017年5月4日提交的并且题为“无线受电和供电的电致变色窗户(WIRELESSPOWEREDANDPOWERINGELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国临时申请号62/501,554的权益和优先权，所述申请中的每一个特此通过引用以其全部内容并且出于所有目的并入。本申请也是于2015年12月8日提交的并且题为“无线受电的电致变色窗户(WIRELESSPOWEREDELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国专利申请号14/962,975的部分继续申请，其是于2015年6月9日提交的并且题为“无线受电的电致变色窗户(WIRELESSPOWEREDELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国专利申请号14/735,016(现为美国专利号9,664,976)的继续申请，其是于2010年12月17日提交的并且题为“无线受电的电致变色窗户(WIRELESSPOWEREDELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国专利申请号12/971,576(现为美国专利号9,081,246)的继续申请，所述申请中的每一个特此通过引用以其全部内容并且出于所有目的并入。美国专利申请号12/971,576要求于2009年12月22日提交的并且题为“无线受电的电致变色窗户(WIRELESSPOWEREDELECTROCHROMICWINDOWS)”的美国临时申请号61/289,319的权益和优先权，所述申请特此通过引用以其全部内容并且出于所有目的并入。本申请也是于2017年5月4日提交的并且题为“窗户天线(WINDOWANTENNAS)”的国际申请号PCT/US17/31106(指定美国)的部分继续申请，所述申请特此通过引用以其全部内容并且出于所有目的并入。PCT/US17/31106要求于2016年5月6日提交的并且题为“窗户天线(WINDOWANTENNAS)”的美国临时申请号62/333,103；于2016年5月24日提交的并且题为“窗户天线(WINDOWANTENNAS)”的美国临时申请号62/340,936；于2016年6月20日提交的美国临时申请号62/352,508；以及于2016年8月24日提交的并且题为“窗户天线(WINDOWANTENNAS)”的美国临时申请号62/379,163的权益和优先权，所有所述申请特此通过引用以其全部内容并且出于所有目的并入。本申请还要求于2017年5月24日提交的并且题为“窗户天线(WINDOWANTENNAS)”的美国临时申请号62/510,653的权益和优先权，所述临时申请特此通过引用以其全部内容并且出于所有目的并入。
本公开总体上涉及与无线电力传输技术相结合的电致变色(EC)装置领域。更具体地说，本公开涉及被配置成使用无线电力传输技术的EC窗户。
技术介绍
电致变色是材料在被置于不同电子状态下，通常是经受电压变化时，在光学特性方面呈现出可逆电化学介导变化的现象。光学特性通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一种或多种。例如，一种众所周知的EC材料是氧化钨(WO3)。氧化钨是阴极EC材料，其中通过电化学还原发生从透明到蓝色的着色转变。虽然电致变色在20世纪60年代被发现，但是电致变色装置(EC装置)和设备以及含有EC装置的系统还没有开始充分发挥其商业潜力。电致变色材料可以结合到例如窗户中。常规EC窗户的一个缺点是所使用的电力虽然量很小，但需要与建筑物的电源进行硬连线连接。这在建筑者安装例如办公楼中的大量窗户时产生问题。必须处理窗户所需的硬接线只是建筑者构建现代结构所需的一长列项目中必须处理的另一个障碍。此外，尽管EC窗户为现代建筑物中的加热区管理提供了很好的解决方案，例如，当通过自动热和/或能量管理系统控制时，需要硬接线电源的EC窗户产生集成到自动化能量管理系统中的障碍。因此，与导线相关联的另外安装成本和风险可能延迟在新建筑项目中采用EC窗户，并且可能在许多情况下阻止改造应用，因为改造需要为新EC窗户另外安装布线基础设施。
技术实现思路
描述了通过无线电力传输受电的电致变色装置，具体地说，EC窗户中的电致变色装置。低缺陷、高可靠性EC窗户与无线电力传输的组合是本公开的一个方面。描述了可扩展的EC窗户技术，其集成无线电力传输技术以创建无线受电的EC窗户。这种技术可以任选地包含环境传感器、无线控制和/或在一些方面中的光伏电力。本公开使得能够在国家层面上实现EC窗户技术的全部益处，每年节省大量能量并减排数百吨碳。新建筑将从无线受电的EC窗户大大受益，并且在为替换窗户安装导线会产生问题的改造应用中，存在特别优势。一般来说，集成无线电力传输技术的EC窗户可以使EC窗户的安装和/或维修更容易。一个实施例是一种通过无线电力传输受电的电致变色装置(EC装置)。在一个实施例中，所述EC装置是EC窗户。无线电力传输用于向EC窗户中的一个或多个EC装置提供电力。无线电力可以用于直接对窗户中的EC装置进行供电，或者在替代性实施例中，对内部电池进行充电，所述内部电池对窗户中的一个或多个EC装置的EC转变和/或EC状态进行供电。在一个实施例中，无线电力传输由对多于一个EC窗户进行供电的接收器接收。无线电力还可以用于对作为EC窗户的一部分或直接支撑EC窗户的其它有源装置进行供电：例如，运动传感器、光传感器、热传感器、湿度传感器、无线通信传感器等。无线通信技术还可以用于控制无线受电的EC窗户。任何合适类型的无线电力传输可以与EC窗户结合使用。无线电力传输包含例如但不限于磁感应、谐振感应、射频电力传递、微波电力传递和激光电力传递。在一个实施例中，电力通过无线电频率传输到接收器，并且接收器利用例如圆偏振波、椭圆偏振波和/或双偏振波的偏振波和/或各种频率和向量将电力转换成电流。在另一个实施例中，电力通过磁场的感应耦合被无线传递。在具体实施例中，电力通过第一谐振器(将流过线圈的电能，例如AC转换成磁场的线圈)和第二谐振器(耦合到磁场并由此通过感应产生电能的线圈)无线传递，所述第一谐振器从硬连线到第一谐振器的外部供应接收电力，并且所述第二谐振器通过通过第一谐振器和第二谐振器的磁谐振场的耦合产生电流或电势而用作接收器。虽然利用磁感应的实施例不一定需要使用谐振耦合磁场，但是在需要使用谐振耦合磁场的实施例中，来自局部瞬态磁场图案的近场谐振是无线电力传递的相对高效的方法。在一个实施例中，窗户接收器是RF天线。在另一个实施例中，RF天线将RF电力转换成用于使EC装置起作用的电势。在另一个实施例中，接收器是谐振耦合到第一谐振器的第二谐振器，其被配置成使得电力从第一谐振器无线地传输到第二谐振器。第二谐振器将无线传递的电力转换成电流以对EC窗户进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电致变色窗户，其被配置成无线地接收电力，所述电致变色窗户包括：电致变色薄片，其具有安置在透明基板上的电致变色装置；以及板上接收器，其与所述电致变色装置的母排电通信，其中所述板上接收器被配置成从一个或多个远程发射器接收无线电力传输并将所述无线电力传输转换成电能，并且其中所述电能中的一些被施加到所述母排以引起所述电致变色装置的清晰状态与黑暗状态之间的光学转变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.30 US 62/402,957;2017.05.04 US 62/501,554;1.一种电致变色窗户，其被配置成无线地接收电力，所述电致变色窗户包括：电致变色薄片，其具有安置在透明基板上的电致变色装置；以及板上接收器，其与所述电致变色装置的母排电通信，其中所述板上接收器被配置成从一个或多个远程发射器接收无线电力传输并将所述无线电力传输转换成电能，并且其中所述电能中的一些被施加到所述母排以引起所述电致变色装置的清晰状态与黑暗状态之间的光学转变。2.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其进一步包括与所述板上接收器电通信以接收电力的板上发射器，所述板上发射器被配置成将电能转换成传输到远程无线接收器的无线电力传输，其中所述远程无线接收器被配置成将来自所述板上发射器的所述无线电力传输转换成电能以对远程电子装置进行供电。3.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其进一步包括与所述板上接收器电通信以接收电力的板上发射器，所述板上发射器被配置成将电能转换成传输到所述一个或多个远程无线接收器的无线电力传输，其中所述一个或多个远程无线接收器被配置成将无线电力传输转换成电能以对电致变色窗户网络中的其它电致变色窗户进行供电。4.根据权利要求3所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器传输无线电力传输所使用的无线信号的强度比所述板上接收器接收到的无线信号的强度更高。5.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器包括：导电线圈，其被配置成从通过所述导电线圈的时变磁场接收电力，其中交流电由于所述时变磁场而通过所述导电线圈；以及电路系统，其用于根据通过所述导电线圈的所述交流电的电力产生直流电。6.根据权利要求5所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器进一步包括另外的导电线圈，所述另外的导电线圈被配置成从另外的时变磁场接收电力。7.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器选自由以下组成的组：磁感应接收器、静电感应接收器、光伏接收器、超声接收器、磁动力接收器、无线电波接收器和微波接收器。8.根据权利要求7所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器处于所述电致变色窗户的中空玻璃单元中，其中所述板上接收器定位在分隔所述中空玻璃单元的所述电致变色薄片和另一个薄片的间隔件中、至少部分地定位在所述中空玻璃单元的副密封件中或者至少部分地定位在所述中空玻璃单元的主密封件中。9.根据权利要求7所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器处于所述电致变色窗户的所述电致变色薄片或另一个薄片的表面上。10.根据权利要求7所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器与所述电致变色装置一起处于所述电致变色薄片的表面上。11.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其进一步包括与所述板上接收器电通信以接收和储存从所述板上接收器接收的电力的本地能量储存装置。12.根据权利要求11所述的电致变色窗户，其中所接收无线电力用于对所述能量储存装置进行涓流充电。13.根据权利要求11所述的电致变色窗户，其中所述本地能量储存装置选自由以下组成的组：电池、电容器和超级电容器。14.根据权利要求11所述的电致变色窗户，其中所述本地能量储存装置定位在所述电致变色窗户的框架内或与所述电致变色窗户相邻的墙壁中。15.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其中所述电致变色窗户处于可移动框架中，并且所述电致变色窗户是以下之一：可移动窗扇电致变色窗户、滑动电致变色窗户、滑动电致变色门或向外倾斜电致变色窗户。16.根据权利要求1所述的电致变色窗户，其中所述板上接收器包括所述电致变色薄片的表面上用于从所述远程发射器接收时变电磁传输的天线。17.一种电致变色窗户，其被配置成无线地传输电力，所述电致变色窗户包括：电致变色薄片，其具有安置在透明基板上的电致变色装置；以及发射器，其通过导线与电源电通信以接收电力，所述板上发射器被配置成将电能转换成传输到一个或多个无线接收器的无线电力传输，其中所述一个或多个无线接收器中的每一个被配置成将所述无线电力传输转换成电能以对远程电子装置进行供电。18.根据权利要求17所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器包括所述电致变色薄片的表面上的天线阵列，所述天线阵列被配置成通过射频传输无线电力传输。19.根据权利要求18所述的电致变色窗户，其中所述天线阵列传输的射频传输的范围为以下之一：距所述板上发射器100英尺、距所述板上发射器75英尺、距所述板上发射器50英尺、距所述板上发射器20英尺以及距所述板上发射器15英尺。20.根据权利要求17所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器是以下之一：磁感应发射器、静电感应发射器、激光发射器、无线电波发射器和微波发射器。21.根据权利要求17所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器处于所述电致变色窗户的中空玻璃单元中，其中所述板上发射器定位在分隔所述中空玻璃单元的所述电致变色薄片和另一个薄片的间隔件中、至少部分地定位在所述中空玻璃单元的副密封件中或者至少部分地定位在所述中空玻璃单元的主密封件中。22.根据权利要求17所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器处于所述电致变色窗户的所述电致变色薄片或另一个薄片的表面上。23.根据权利要求17所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器与所述电致变色装置一起处于所述电致变色薄片的表面上。24.根据权利要求17所述的电致变色窗户，其中所述板上发射器包括：导电线圈，其被配置成产生时变磁场，其中所述时变磁场是通过使交流电通过所述导电线圈来控制的；以及电路系统，其用于控制通过所述导电线圈的所述交流电。25.一种用于向建筑物中的一个或多个电致变色窗户的网络递送电力的电力传输网络，所述电力传输网络包括：一个或多个发射器，其被配置成根据电能产生无线电力传输；以及一个或多个板上接收器，其中所述板上接收器中的每一个定位在所述电致变色窗户之一处，并且其中板上接收器中的每一个被配置成将从所述一个或多个发射器中的至少一个接收到的无线电力传输转换成电能。26.根据权利要求25所述的电力传输网络，其中所述一个或多个发射器中的至少一个定位在中心地定位在所述网络中的所述一个或多个电致变色窗户附近的天花板或墙壁上。27.根据权利要求25所述的电力传输网络，其中所述网络的所述电致变色窗户定位在所述一个或多个发射器中的每一个的范围内，其中所述一个或多个发射器中的每一个的所述范围是约100英尺、约75英尺、约25英尺、约20英尺或约15英尺。28.根据权利要求25所述的电力传输网络，其中所述一个或多个发射器中的至少一个定位在所述一个或多个电致变色窗户之一处。29.根据权利要求25所述的电力传输网络，其中所述一个或多个发射器中的至少一个从所述建筑物的电气基础设施接收电能。30.根据权利要求25所述的配电网络，其中：所述一个或多个发射器中的至少一个包括发射线圈；并且所述一个或多个板上接收器中的至少一个包括接收线圈，其中所述接收线圈被定位成紧邻所述发射线圈，并且其中电力通过磁感应在所述发射线圈与所述接收线圈之间无线地传递。31.根据权利要求30所述的电力传输网络，其中所述发送线圈定位在所述网络中的电致变色窗户处。32.根据权利要求30所述的配电网络，其中所述发射线圈的直径大于所述接收线圈。33.根据权利要求30所述的配电网络，其中所述发射线圈的直径小于所述接收线圈。34.根据权利要求25所述的配电网络，其中由所述发射线圈产生的时变磁场通过所述网络中的所述电致变色窗户的窗户框架中的键传输。35.根据权利要求25所述的配电网络，其中所述一个或多个板上接收器中的至少一个是所述网络中的电致变色窗户处的无线电波接收器，并且其中所述无线电波接收器接收到的能量通过磁感应无线地传递到与所述网络中的所述电致变色窗户的母排电通信的磁感应接收器。36.根据权利要求25所述的配电网络，其中所述发射器中的至少一个处于中空玻璃单元中，其中所述至少一个发射器定位在以下之一中：所述中空玻璃单元的副密封件、所述中空玻璃单元的主密封件或所述中空玻璃单元的间隔件。37.根据权利要求25所述的配电网络，其中所述发射器中的至少一个处于所述网络中的窗户的框架中、处于所述电致变色窗户附近的墙壁中、处于围绕所述电致变色窗户的玻璃装配袋内的定位块中、处于所述电致变色窗户附近的纵槽中或处于所述电致变色窗户附近的天花板或墙壁上。38.根据权利要求25所述的配电网络，其中所述发射器中的至少一个处于所述建筑物的窗户的薄片的表面上。39.根据权利要求25所述的配电网络，其中所述发射器中的至少一个定位在用于控制所述网络中的一个或多个电致变色窗户的窗户控制器中，其中所述窗户控制器是主控制器、网络控制器或本地窗户控制器中的一个。40.根据权利要求39所述的配电网络，其中所述至少一个发射器定位在所述网络中的所述电致变色窗户之一的板上控制器中。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·T·罗兹比金，扎伊里亚·什里瓦斯塔瓦，埃里希·R·克拉文，史蒂芬·克拉克·布朗，应宇阳，
申请(专利权)人：唯景公司，
类型：发明
国别省市：美国,US