Vicor高密度电源模块助力Betterfrost开发电动汽车快速除霜系统

高密度电源模块以二十分之一的能耗实现 60 秒快速除霜

传统除霜方法将内燃机（ICE）产生的大量废热导引至挡风玻璃为其除霜。这种方式效率低下，且热量在玻璃表面分布不均。随着电动汽车日益普及，其依靠电池供电的座舱空调系统也沿用了这种原始的除霜技术。此外，由于电动汽车座舱为降噪而密封更严，车窗内部起雾问题也更加突出。因此，电动汽车需要重新思考除冰除雾方案，因为传统的 HVAC 除霜方法不仅效率低下，而且效果不佳——在严寒天气下，挡风玻璃在行驶过程中会迅速结冰，严重影响视线。

为解决除霜难题，Betterfrost Technology 公司开发了突破性技术。该技术利用专有算法和高密度电源转换模块提供脉冲功率，使轿车和卡车的车窗可以在 60 秒内完成除霜，且能耗仅为现有 HVAC 除霜系统的二十分之一。

图 1：Betterfrost Technology 的突破性技术利用脉冲功率和高密度电源模块，可在 60 秒内融化汽车挡风玻璃上的冰层，而且能耗仅为原来的二十分之一。

更重要的是，随着乘用车和商用车向电动动力系统转型，内燃机产生的“免费”余热将不复存在，电动汽车只能从主电池汲取能量来除霜除雾——这会消耗用于驱动车辆的宝贵电能。

Betterfrost 技术颠覆了传统除霜方式

Betterfrost Technology 公司于 2015 年从达特茅斯学院“冰、气候与环境实验室”（ICE Lab）孵化成立，其技术基于一项突破性发现：要清除挡风玻璃上的冰层，无需将其完全融化；只需削弱冰与玻璃之间“界面层”的粘附力即可。

为此，Betterfrost 向玻璃表面发送短促且可控的脉冲功率，在冰层下方形成一层极薄的准液态层，从而使冰层瞬间从挡风玻璃脱离，而无需加热整个玻璃表面。

专有功率算法实现性能突破

许多挡风玻璃和天窗玻璃都采用银或氧化铟锡等低辐射率（low-E）导电涂层，这些涂层正好作为运行 Betterfrost 专有功率控制算法的电气通路。与传统 HVAC 系统约 25 分钟的除霜时间相比，该算法可在不到一分钟内去除覆盖在挡风玻璃上的冰层，并且其能耗比内燃机车辆的能耗低约 95%。该技术能将热量均匀地分布在玻璃表面，减少可能导致玻璃破裂的应力。在 -20°C 的环境下，它还能将车内供暖需求降低 27%，直接延长电动汽车的续航里程。

此外，该技术省去了嘈杂的鼓风机电机和笨重的通风管道，既提升了乘客舒适度，还为汽车工程师释放了宝贵的空间，可用于其他用途。

Betterfrost 技术也适用于其他行业。它可以取代飞机机翼除霜使用的昂贵的乙二醇喷雾，消除风力涡轮机叶片上危险的积冰，并通过实现更节能的除霜来降低冷藏库的制冷成本。

紧凑型高密度转换器模块为玻璃提供精确的 48V 电源

Betterfrost 解决方案的一个关键部分是以 48V 为核心的供电网络。为此，他们采用高功率密度的车规级 800V/400V 转 48V 固定比率Vicor BCM 母线转换器，为玻璃表面提供安全、高效的高速脉冲。

图 2：Vicor BCM的功能相当于一个 DC-DC 变压器。这种固定比率转换器能以每秒 80 安培的速度响应功率变化。Betterfrost 利用脉冲能量，在不到一分钟（其纪录为 42 秒）的时间内融化极薄的界面冰层，而传统 HVAC 系统则需要 25 分钟。该技术采用专有算法，可均匀地融化冰层，而且能耗仅为传统方法的二十分之一。

Vicor BCM6135提供业界领先的功率密度，达 3.4 kW/in³。它的功能相当于 DC-DC 变压器，其中施加于高压输入端的电压会根据模块的转换比率（K 因子）转换至低压侧。例如，当 K 为 1/16、输入电压为 800V 时，输出电压为 50V。

Vicor BCM 模块在紧凑的外形尺寸下符合严格的爬电距离和电气间隙标准，其尺寸比传统 DC-DC 转换器小 90%。

Betterfrost 首席执行官兼汽车行业资深人士 Derrick Redding 表示：“Vicor 能轻松实现 48V 供电，且没有过大的尺寸或重量限制。在同等效率和功率密度下，其他厂商无法企及。”

未来发展前景广阔

Betterfrost 正积极与汽车制造商、一级供应商和车队运营商接洽，并与商用卡车和高端电动汽车领域的先行采用者开展合作。未来三到五年内，该公司预计将在电动汽车和混合动力汽车平台上扩展汽车应用部署。从一项实验室的洞察，发展为汽车行业的颠覆者，Betterfrost 正携手 Vicor 等合作伙伴，共同构建其生态系统，旨在重新定义车辆如何应对冬季最常见、最危险的一大难题。