傳統(tǒng)除霜方法將內(nèi)燃機(jī)(ICE)產(chǎn)生的大量廢熱導(dǎo)引至擋風(fēng)玻璃為其除霜。這種方式效率低下，且熱量在玻璃表面分布不均。隨著電動(dòng)汽車日益普及，其依靠電池供電的座艙空調(diào)系統(tǒng)也沿用了這種原始的除霜技術(shù)。此外，由于電動(dòng)汽車座艙為降噪而密封更嚴(yán)，車窗內(nèi)部起霧問(wèn)題也更加突出。因此，電動(dòng)汽車需要重新思考除冰除霧方案，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的 HVAC 除霜方法不僅效率低下，而且效果不佳——在嚴(yán)寒天氣下，擋風(fēng)玻璃在行駛過(guò)程中會(huì)迅速結(jié)冰，嚴(yán)重影響視線。

為解決除霜難題，Betterfrost Technology 公司開(kāi)發(fā)了突破性技術(shù)。該技術(shù)利用專有算法和高密度電源轉(zhuǎn)換模塊提供脈沖功率，使轎車和卡車的車窗可以在 60 秒內(nèi)完成除霜，且能耗僅為現(xiàn)有 HVAC 除霜系統(tǒng)的二十分之一。

圖 1：Betterfrost Technology 的突破性技術(shù)利用脈沖功率和高密度電源模塊，可在 60 秒內(nèi)融化汽車擋風(fēng)玻璃上的冰層，而且能耗僅為原來(lái)的二十分之一。

更重要的是，隨著乘用車和商用車向電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的“免費(fèi)”余熱將不復(fù)存在，電動(dòng)汽車只能從主電池汲取能量來(lái)除霜除霧——這會(huì)消耗用于驅(qū)動(dòng)車輛的寶貴電能。

Betterfrost 技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)除霜方式

Betterfrost Technology 公司于 2015 年從達(dá)特茅斯學(xué)院“冰、氣候與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室”(ICE Lab)孵化成立，其技術(shù)基于一項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)：要清除擋風(fēng)玻璃上的冰層，無(wú)需將其完全融化;只需削弱冰與玻璃之間“界面層”的粘附力即可。

為此，Betterfrost 向玻璃表面發(fā)送短促且可控的脈沖功率，在冰層下方形成一層極薄的準(zhǔn)液態(tài)層，從而使冰層瞬間從擋風(fēng)玻璃脫離，而無(wú)需加熱整個(gè)玻璃表面。

專有功率算法實(shí)現(xiàn)性能突破

許多擋風(fēng)玻璃和天窗玻璃都采用銀或氧化銦錫等低輻射率(low-E)導(dǎo)電涂層，這些涂層正好作為運(yùn)行 Betterfrost 專有功率控制算法的電氣通路。與傳統(tǒng) HVAC 系統(tǒng)約 25 分鐘的除霜時(shí)間相比，該算法可在不到一分鐘內(nèi)去除覆蓋在擋風(fēng)玻璃上的冰層，并且其能耗比內(nèi)燃機(jī)車輛的能耗低約 95%。該技術(shù)能將熱量均勻地分布在玻璃表面，減少可能導(dǎo)致玻璃破裂的應(yīng)力。在 -20°C 的環(huán)境下，它還能將車內(nèi)供暖需求降低 27%，直接延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

此外，該技術(shù)省去了嘈雜的鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)和笨重的通風(fēng)管道，既提升了乘客舒適度，還為汽車工程師釋放了寶貴的空間，可用于其他用途。

Betterfrost 技術(shù)也適用于其他行業(yè)。它可以取代飛機(jī)機(jī)翼除霜使用的昂貴的乙二醇噴霧，消除風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上危險(xiǎn)的積冰，并通過(guò)實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的除霜來(lái)降低冷藏庫(kù)的制冷成本。

緊湊型高密度轉(zhuǎn)換器模塊為玻璃提供精確的 48V 電源

Betterfrost 解決方案的一個(gè)關(guān)鍵部分是以 48V 為核心的供電網(wǎng)絡(luò)。為此，他們采用高功率密度的車規(guī)級(jí) 800V/400V 轉(zhuǎn) 48V 固定比率 Vicor BCM® 母線轉(zhuǎn)換器，為玻璃表面提供安全、高效的高速脈沖。

圖 2： Vicor BCM 的功能相當(dāng)于一個(gè) DC-DC 變壓器。這種固定比率轉(zhuǎn)換器能以每秒 80 安培的速度響應(yīng)功率變化。Betterfrost 利用脈沖能量，在不到一分鐘(其紀(jì)錄為 42 秒)的時(shí)間內(nèi)融化極薄的界面冰層，而傳統(tǒng) HVAC 系統(tǒng)則需要 25 分鐘。該技術(shù)采用專有算法，可均勻地融化冰層，而且能耗僅為傳統(tǒng)方法的二十分之一。

Vicor BCM6135 提供業(yè)界領(lǐng)先的功率密度，達(dá) 3.4 kW/in3。它的功能相當(dāng)于 DC-DC 變壓器，其中施加于高壓輸入端的電壓會(huì)根據(jù)模塊的轉(zhuǎn)換比率(K 因子)轉(zhuǎn)換至低壓側(cè)。例如，當(dāng) K 為 1/16、輸入電壓為 800V 時(shí)，輸出電壓為 50V。

Vicor BCM 模塊在緊湊的外形尺寸下符合嚴(yán)格的爬電距離和電氣間隙標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸比傳統(tǒng) DC-DC 轉(zhuǎn)換器小90%。

Betterfrost 首席執(zhí)行官兼汽車行業(yè)資深人士 Derrick Redding 表示：“Vicor能輕松實(shí)現(xiàn) 48V 供電，且沒(méi)有過(guò)大的尺寸或重量限制。在同等效率和功率密度下，其他廠商無(wú)法企及?！?

未來(lái)發(fā)展前景廣闊

Betterfrost 正積極與汽車制造商、一級(jí)供應(yīng)商和車隊(duì)運(yùn)營(yíng)商接洽，并與商用卡車和高端電動(dòng)汽車領(lǐng)域的先行采用者開(kāi)展合作。未來(lái)三到五年內(nèi)，該公司預(yù)計(jì)將在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車平臺(tái)上擴(kuò)展汽車應(yīng)用部署。從一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室的洞察，發(fā)展為汽車行業(yè)的顛覆者，Betterfrost 正攜手 Vicor 等合作伙伴，共同構(gòu)建其生態(tài)系統(tǒng)，旨在重新定義車輛如何應(yīng)對(duì)冬季最常見(jiàn)、最危險(xiǎn)的一大難題。