JP2011510851A - フロントガラス除氷システムおよびその方法 - Google Patents
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Abstract
コスト効率が高く、軽量、かつ高速フロントガラス除氷システムおよび方法が開示される。本システムは、ステップアップコンバータまたはインバータ、あるいはデュアルボルテージバッテリを利用して、30秒未満でフロントガラスを除氷するために十分な高電圧を提供する。上記システムは、低圧電力を提供するための低圧電源と、該低圧電力を高圧電力に変換するために、DC−DCコンバータおよびDC−ACインバータから成る群から選択される、ステップアップコンバータと、該ステップアップコンバータを有効化するための装置と、フロントガラスヒータであって、該コンバータが有効化され、該高圧電力が該フロントガラスヒータを通して伝導されると、抵抗加熱される、フロントガラスヒータとを備える。
Description
(背景)
自動車、列車、路面電車、および機関車を含む鉄道車両、雪上車、飛行機、ヘリコプター、および船舶等の種々の車両のための透明フロントガラスは、利用可能な搭載電源を使用して、除氷または除霜されなければならない。典型的には、除氷および除霜するステップは、車両のエンジンによって加熱された空気をフロントガラス上に吹送することによって達成される。しかしながら、特に、起動時、エンジンが最初は冷たいため、除氷および除霜するステップは、相当な時間がかかる。
自動車、列車、路面電車、および機関車を含む鉄道車両、雪上車、飛行機、ヘリコプター、および船舶等の種々の車両のための透明フロントガラスは、利用可能な搭載電源を使用して、除氷または除霜されなければならない。典型的には、除氷および除霜するステップは、車両のエンジンによって加熱された空気をフロントガラス上に吹送することによって達成される。しかしながら、特に、起動時、エンジンが最初は冷たいため、除氷および除霜するステップは、相当な時間がかかる。
30秒未満でフロントガラスを除氷するためには、高電圧(典型的には、100Vを上回る)および高電力(典型的には、3kWを超える)が、電気的に加熱されるフロントガラスに印加されなければならない。ほとんどの商用車および乗用車に見られる一般的12V DC電源は、最大10kWの電力であるが、0.01オーム等の極端に低抵抗負荷にのみ送達可能である。伝導性薄膜フロントガラスヒータは、十分に透明であるためには、1オームを上回る抵抗を有していなければならない。したがって、従来の12V電源は、透明なフロントガラスヒータを有する高速フロントガラス除氷システムの要件を満たすことはできない。
搭載電圧を上昇させる以前の試みは、交流発電機をバッテリから切断し、アイドル回転速度を増加させるステップ(例えば、特許文献1参照)、または交流発電機からステップアップ変圧器に非整流AC電流を供給するステップ(例えば、特許文献2参照)を伴った。いずれの場合も、高速フロントガラス除氷のために必要な電圧が、交流発電機のサイズを大幅に変更せずには達成され得ないように、出力電力は、交流発電機のサイズによって制限されていた。さらに、交流発電機は、低周波数電力を発生するため、十分な出力電力のステップアップ変圧器は、重厚かつ製造コストがかかるものであった。
(概要)
開示される手段は、コスト効率が高く、軽量、かつ高速フロントガラス除氷システムおよび方法を提供することによって、技術を進歩させる。
開示される手段は、コスト効率が高く、軽量、かつ高速フロントガラス除氷システムおよび方法を提供することによって、技術を進歩させる。
一実施形態では、フロントガラス除氷システムは、低圧電力を提供するための低圧電源と、低圧電力を高電圧DC電力に変換するためのステップアップDC−DCコンバータと、ステップアップDC−DCコンバータを有効化する活性化デバイスと、フロントガラスヒータと、ステップアップDC−DCコンバータとフロントガラスヒータとの間のスイッチと、を含み、フロントガラスヒータは、スイッチが閉鎖され、高電圧DC電力がフロントガラスヒータを通して伝導されると、抵抗加熱される。
一実施形態では、フロントガラス除氷システムは、低電圧DC電力を提供するための低圧電源と、低電圧DC電力を高電圧AC電力に変換するためのステップアップDC−ACインバータと、ステップアップDC−ACインバータのための活性化デバイスと、フロントガラスヒータと、ステップアップDC−ACインバータとフロントガラスヒータとの間のスイッチと、を含み、フロントガラスヒータは、DC−ACインバータが有効であって、スイッチが閉鎖され、高電圧AC電力がフロントガラスヒータを通して伝導されると、抵抗加熱される。
一実施形態では、フロントガラス除氷システムは、低電圧モードでは、低電圧DC電力を、高電圧モードでは、高電圧DC電力を提供するためのデュアルボルテージバッテリと、車両のデュアルボルテージバッテリと付加的電気構成要素との間に配置され、デュアルボルテージバッテリが低電圧モードにある場合は閉鎖される第1のスイッチと、デュアルボルテージバッテリとフロントガラスヒータとの間に配置される第2のスイッチと、を含み、デュアルボルテージバッテリが高電圧モードにある場合、第2のスイッチは閉鎖され、第1のスイッチは開放される。デュアルボルテージバッテリの代替実施形態は、12ボルト等の複数の低電圧区分を有する。これらの区分は、車両起動等の高電流低電圧用途のために並列に連結される。高電圧が必要とされる場合、バッテリの区分は、並列に連結されるが、1区分は、低電圧負荷に連結されたまま、交流発電機のサージを緩衝し、電子エンジン制御等の低電流負荷に電力を供給する。
一実施形態では、フロントガラスを除氷する方法は、低圧電力を車両の電気構成要素に提供するステップと、低圧電力を高圧電力に変換するステップと、高圧電力をフロントガラスヒータに提供し、フロントガラスヒータを抵抗加熱し、フロントガラスの表面を除氷するステップと、を含む。
(図面の詳細な説明)
本明細書で使用されるように、除氷および除霜とは、ほとんど同じ意味で使用され、凍結水を表面から除去するプロセスを指すものとする。凍結水は、任意の形態であってもよい。例えば、凍結水は、表面に付着する氷または氷の結晶の固体層として存在してもよい。
本明細書で使用されるように、除氷および除霜とは、ほとんど同じ意味で使用され、凍結水を表面から除去するプロセスを指すものとする。凍結水は、任意の形態であってもよい。例えば、凍結水は、表面に付着する氷または氷の結晶の固体層として存在してもよい。
本明細書に開示されるフロントガラス除氷システムは、高密度の加熱電力(W/m2)を提供し、高速かつエネルギー効率の高い除氷を可能にする。高速加熱は、氷/フロントガラス接触面の氷の薄層(例えば、1cm未満、または0.5cm未満、あるいは1μm〜1mm)のみを融氷点まで加熱することを確実にする。したがって、フロントガラスおよび氷の遠隔部分は、不必要に加熱されず、最小エネルギーが周囲環境に損失される。本概念は、米国特許第6,870,139号および第7,034,257号にさらに記載され、それぞれ参照することによって本明細書に援用される。これらの特許に示されるように、加熱密度が高い程、除氷を達成するために必要とされるエネルギーは少なくなる。
図1は、交流発電機10と、バッテリ12と、ステップアップDC−DCコンバータ15と、フロントガラスヒータ17と、スイッチ13、14および16と、を含む、フロントガラス除氷システム100を示す。正常車両動作では、スイッチ13は、閉鎖され、スイッチ14および16は、開放される。除氷の際、スイッチ13は、開放または閉鎖されてもよく、スイッチ14および16は、閉鎖される。除氷構成では、ステップアップDC−DCコンバータ15は、バッテリ12から、またはバッテリ12および交流発電機10からの低電圧直流(DC)電力(例えば、12V DC)を高電圧DC電力(典型的には、70V〜300V、または40V〜1000V)に変換する。高電圧は、フロントガラスヒータ17に電力を供給するために使用され、電気抵抗Rのため熱を発生する。
代替実施形態では、スイッチ14は、大電流ヒューズと置換される。スイッチ14を有する実施形態では、スイッチ14の閉鎖は、DC−DCコンバータを活性化する。スイッチ14のない実施形態では、制御入力がDC−DCコンバータ15に提供され、ある状態では、DC−DCコンバータを有効化し、別の状態では、DC−DCコンバータの入力DC−AC区分の内部切り替えトランジスタを無効化し、それによって、DC−DCコンバータがバッテリから電力を引き出すのを防止する。
システム100の利点の1つは、バッテリ12単独で、または交流発電機10とともに、交流発電機10単独よりもヒータ17に電力を供給可能なことである。例えば、自動車内に適合される典型的12Vバッテリは、損傷されずに、最大約30秒間、7kW〜10kWを供給可能である。30秒間の7kW電力は、フロントガラスを除氷するのに十分であって、バッテリ12は、そのような除氷イベント間に、交流発電機10によって再充電されてもよい。
システム100の別の利点は、高電圧および高電力を使用するため、最近の従来技術の除氷システムと比較して、除氷の持続時間が短いことである(例えば、T≧−10°Cで30秒未満)。したがって、ステップアップDC−DCコンバータ15は、同一電力レベルで継続的動作のために設計される類似コンバータよりも小型サイズおよび低コストであってもよい。例えば、ステップアップDC−DCコンバータ15内の変圧器およびその巻線は、より小型のサイズであってもよく、下級磁性材料を使用してもよく、ステップアップDC−DCコンバータの高電圧電流を整流するために使用されるMOSFETスイッチおよびダイオード等の半導体デバイスにおいてより大きな損失が許容されてもよい。同様に、継続的動作のために必要とされるであろうものよりも小型のヒートシンクおよび冷却ファン等の少数かつ小型の冷却デバイスが、半導体デバイス上で使用されてもよい。
除氷システム100のさらなる利点は、バッテリ12およびDC−DCコンバータ15が、スイッチ13を開放することによって、車両の交流発電機10および他の電気構成要素から電気的に分離されてもよいことである。したがって、スイッチ13を開放するステップは、電力がバッテリ12と、DC−DCコンバータ15によって発生され得る高調波とから引き出される際、車両の電子機器への損傷を防止してもよい。
例証目的のために、図2は、図1のステップアップDC−DCコンバータ15の一例示的回路200を示す。回路200は、フルブリッジDC−DCコンバータであるが、ハーフブリッジDC−DCコンバータ等の他の種類のステップアップDC−DCコンバータが、システム100内で使用されてもよい。
スイッチ13、14、および16は、機械、電磁、固体半導体スイッチ、またはそれらの組み合わせであってもよいことを理解されるであろう。さらに、スイッチ13、14、および16は、本明細書の範囲から逸脱することなく、短絡回路によって置換されてもよい。スイッチ14または16を伴わない場合、加熱パルスを活性化するためのDC−DCコンバータの制御電気回路網への電子制御信号等、DC−DCコンバータを活性化または非活性化するために、他の方法を使用しなければならない。
ある実施形態では、DC−DCコンバータ15、またはDC−ACインバータ35(図3)は、フロントガラスの初期除霜のために全出力で作動する。フロントガラスが除霜されると、DC−DCコンバータ15、またはDC−ACインバータ35は、節電出力モードで作動し、フロントガラスを除霜条件に維持する。この節電出力モードとは、低電圧出力での動作またはパルス動作である。例えば、500ボルトで1キロワットを消耗するフロントガラスヒータは、250ボルトで250ワットのみ消耗し、同様に、1秒の4分の1秒間のみ1キロワットを提供するコンバータによって作動される同一フロントガラスヒータは、平均電力250ワットのみ消耗するであろう。
図3は、交流発電機30と、バッテリ32と、ステップアップDC−ACインバータ35と、フロントガラスヒータ37と、スイッチ33、34、および36とを含む、一例示的フロントガラス除氷システム300を示す。正常車両動作の際、スイッチ33は、閉鎖され、スイッチ34および36は、開放される。除氷の際、スイッチ33は、開放または閉鎖されてもよく、スイッチ34および36は、閉鎖される。除氷動作に対し、ステップアップDC−ACインバータ35は、バッテリ32から、またはバッテリ32および交流発電機30から得た低電圧DC電力(例えば、12V)を高電圧AC電力(典型的には、70V〜300V、または40V〜1000V)に転化し、フロントガラスヒータ37に電力を供給し、電気抵抗Rのため熱を生成する。システム300のAC周波数の典型的範囲は、約50Hz〜約150kHzである。
DC−DCコンバータ15を参照して上述のように、DC−ACインバータ35を有効化するための他の電気回路網が、スイッチ34の代わりに使用されてもよい。
システム300の利点の1つは、バッテリ32単独で、または交流発電機30とともに、交流発電機30単独よりもフロントガラスヒータ37に電力を供給可能なことである。通常の12Vバッテリは、損傷されずに、最大約30秒間、7kW〜10kWを供給可能である。30秒は、フロントガラスを除氷するのに十分であって、バッテリ32は、除氷イベント間に、交流発電機30によって再充電されてもよい。
システム300の別の利点は、高電圧を使用するため、除氷の持続時間が短いことである(例えば、T≧−10°Cで30秒未満)。したがって、ステップアップDC−ACインバータ35は、同一電力レベルで継続的動作のために設計される類似インバータよりも小型サイズおよび低コストであってもよい。例えば、ステップアップDC−ACインバータ35内の変圧器およびその巻線は、より小型のサイズであってもよく、そのステップアップ変圧器のために下級磁性材料を使用してもよく、ステップアップDC−ACインバータの高電圧電流を整流するために使用されるMOSFETスイッチおよびダイオード等の半導体デバイスにおいてより大きな損失が許容されてもよい。
さらに、除氷は、典型的には、冷たいエンジンのアイドリング状態から起こるため、高速氷時間は、燃料を節約し、車両の汚染排気ガスを最小限にする役に立つであろう。
除氷システム300のさらなる別の利点は、バッテリ32およびDC−ACインバータ35が、スイッチ33が開放されると、車両の交流発電機30および他の電気構成要素から電気的に分離されてもよいことである。スイッチ33を開放するステップは、電力がバッテリ32と、DC−ACインバータ35によって発生され得る高調波とから引き出される際、特に、負荷遮断サージ抑圧電気回路網または補助バッテリ38が提供される場合、車両の電子機器への損傷を防止してもよい。高電流でバッテリを充電する交流発電機からの12ボルトバッテリの急切断でさえ、100ボルトを超えるサージを生じさせる可能性があるため、抑圧電気回路網または補助バッテリ38が推奨される。
DC−DCコンバータ15(図2)は、ステップアップ変圧器の補助的巻線とフロントガラスヒータ17、37との間に接続されるブリッジ整流器除去後のステップアップDC−ACインバータ35の実施例であり得ることを理解されるであろう。
スイッチ33、34、および36は、機械、電磁、固体半導体スイッチ、またはそれらの組み合わせであってもよいことをさらに理解されるであろう。さらに、スイッチ33、34、および36は、本明細書の範囲から逸脱することなく、短絡回路によって置換されてもよいが、但し、本システムを有効化するための代替装置が提供され、スイッチ33および36は、いくつかの実施形態では、短絡回路によって置換されてもよい。
図4は、高速フロントガラス除氷のために、高電力/高電圧源として使用されるデュアルボルテージバッテリ42を有する、フロントガラス除氷システム400を示す。システム400は、交流発電機40と、デュアルボルテージバッテリ42と、フロントガラスヒータ47と、スイッチ43および46と、を含む。正常車両動作の際、バッテリ42は、低電圧モード(例えば、12V)に設定され、スイッチ43は、閉鎖され、スイッチ46は、開放される。除氷の際、スイッチ43は、開放され、バッテリ42は、高電圧モード(例えば、70V〜300V、または40V〜1000V)に設定され、スイッチ46は、閉鎖される。
デュアルボルテージバッテリは、例えば、米国特許第3,667,025号および第4,114,082号に開示されており、参照することによって本明細書に援用される。典型的には、デュアルボルテージバッテリは、一塊のより小型のバッテリから形成される。図5は、デュアルボルテージバッテリ42の例示的主電気回路網を示し、例えば、低電圧モードでは12V電力を、高電圧モードでは84V電力を提供してもよい。他の電圧制限が、異なる種類または数のバッテリを一塊として提供することによって達成されてもよいことを理解されるであろう。バッテリが並列に接続される場合、デュアルボルテージバッテリ42は、各個々のバッテリと同一電圧、例えば、12Vを送達し、高電流を送達可能である。高電圧モードでは、バッテリは、直列に接続され、デュアルボルテージバッテリ42は、個々のバッテリの電圧の合計とほぼ等しい高電圧を送達可能である。高電圧と低電圧モードとの切り替えは、スイッチS53−S64を同時にトリガすることによって達成されてもよい。図5に示される接続は、高電圧モードに対応する。
図1、3、および4のシステムは、オフ状態と、低電圧構成と、高電圧構成とを定期的に切り替えることによって、継続的最大未満加熱電力を提供可能であることをさらに理解されるであろう。デューティサイクルに応じて、その平均加熱電力は、0W〜最大電力の任意の望ましい規模に調節可能であって、高電圧構成が提供され得る。例えば、高電力構成が、5kWのピーク電力を供給する場合、10%デューティサイクル使用時(例えば、各1秒周期にわたって、高電圧モードでは0.1秒間、低電圧構成では0.9秒間)、本システムは、0.1*5kW=500W加熱電力をフロントガラスヒータに適用するであろう。
そのような断続的モードが図4のシステムに使用される場合、バッテリは、加熱デューティサイクルの間、交流発電機から再充電されることをさらに理解されたい。
システム400の利点の1つは、デュアルボルテージバッテリ42が、通常の低電圧バッテリとサイズおよび重量が類似するが、フロントガラスヒータ47に高速フロントガラス除氷を行なうための十分な電力を供給可能なことである。
図4および5のスイッチ(43、46、および53−64)は、機械、電磁、固体半導体スイッチ、またはそれらの組み合わせであってもよいことを理解されるであろう。可能なバッテリスイッチの2つの実施例は、図6Aおよび6Bに示される。例えば、図6Aに示されるスイッチは、絶縁高圧側FETドライバに基づく一方、図6Bに示されるスイッチは、光遮断器ドライバに基づく。
フロントガラス除氷システム100、300、および400のバッテリ12、32、および42は、鉛酸バッテリ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、または当技術分野において既知の任意の他の電気化学種類のバッテリであってもよい。
一実施形態では、フロントガラスヒータ17、37、および47は、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化スズから成る連続的薄膜金属酸化物の透明コーティング、または単一金属酸化物またはいくつかの金属酸化物の複合材料から成る任意の他の電気的に伝導性の透明薄膜である。
別の実施形態では、フロントガラスヒータ17、37、および47は、鉄、アルミニウム、金等から成る薄い光学的に透明な金属薄膜、または電気的に伝導性かつ光学的に透明なポリマー材料である。
図7は、フロントガラス700の断面図を示す。フロントガラス700は、2層のガラス704間に積層されるポリビニル・ブチラール(PVB)防砕性プラスチック層702を備える。次いで、フロントガラスヒータ706は、ガラス層704の外側表面708上に配置され、誘電体層710は、フロントガラスヒータ706上に配置される。誘電体層710は、安全性を向上させるとともに、フロントガラスヒータ706のスクラッチ保護を提供する。フロントガラスヒータ706(1)は、フロントガラス700を除氷し、フロントガラスヒータ706(2)は、フロントガラス700を除霜する。
図8は、フロントガラス800の断面図を示す。フロントガラス800は、ポリビニル・ブチラール(PVB)防砕性プラスチック層802とガラス層804との間に配置されるフロントガラスヒータ806を備える。フロントガラスヒータ806(1)は、フロントガラス800を除氷し、フロントガラスヒータ806(2)は、フロントガラス800を除霜する。将来のフロントガラスは、PVB以外のプラスチックの防砕性プラスチック層を組み込む安全ガラスから成ってもよいことを理解されたい。
図9は、フロントガラス700およびフロントガラス800の両方に共通する特徴を有する、フロントガラス900の断面図を示す。フロントガラス900は、ポリビニル・ブチラール(PVB)層902と、第1の対のフロントガラスヒータ906(1)および906(2)と、ガラス層904と、第2の対のフロントガラスヒータ906(3)および906(4)と、誘電体層910と、を含む。フロントガラスヒータ906(2)および906(4)は、電気的に接続され、フロントガラス900を除霜するように作動してもよい一方、フロントガラスヒータ906(1)および906(3)は、電気的に接続されてもよく、フロントガラス900を除氷/除霜するように作動する。
一実施形態では、フロントガラスの面積は、複数の区分に分割されてもよく、各区分は、フロントガラスヒータ(フロントガラスヒータ17、37、47、706、806、906等)を含有し、近傍ヒータ/区分から電気的に絶縁される。フロントガラスの全体面積よりも狭い面積を有するフロントガラスヒータへの電力の印加は、比較的に密集した面積に加熱電力全体の印加を提供する。フロントガラスの全体面積は、1度に1区分除氷されてもよい。
上述のように、従来のシステムを使用する高速フロントガラス除氷の主な障害は、不十分な搭載電圧である。以下の計算は、この点をさらに例証する。
典型的フロントガラスおよび氷パラメータが、表1に示される。
R=R/r=6.67オーム (1)
12V源を利用するフロントガラスの加熱密度は、以下となる。
ITOよりも低い抵抗を有する透明な伝導性コーティング、例えば、シート抵抗率R=2オームを有する薄膜鉄コーティングが使用される場合でさえ、融氷点までガラスを温めるために必要な時間は、以下のように予測される。
現実的に、除氷時間tは、フロントガラス/氷接触面の氷の層を融解するために必要な対流冷却および付加的エネルギーのために、式(4)によって計算されるものよりもさらに長くなるであろう。融解される氷の層の厚さが、わずか100μmである場合、除氷時間tは、さらに400秒増える。したがって、合計除氷時間は、3600秒、すなわち、60分である。
式(4)によると、高速除氷(t≦30秒)は、約100倍だけ加熱電力の増大を必要とするであろう。したがって、増大した電圧の約100Vが、鉄を基材とする透明な伝導体に、約200V〜300Vが、ITO−を基材とする透明な伝導体に必要となるであろう。
本明細書に開示される除氷システムおよび方法は、必要範囲内の電圧を提供可能である。
本明細書に記載される透明な伝導体を駆動させるためのDC−DCまたはDC−ACコンバータは、ヒトの健康に危険を及ぼし得る高電流で電気電圧を生成可能であるため、コンバータは、当技術分野において既知の絶縁埋め込み化合物によって埋め込まれるか、またはそのカバー上に安全連動装置を有することが予測される。さらに、コンバータの出力端子からフロントガラスへの配線中のコネクタは、コネクタのうちの1つ以上が接続または切断条件であるかどうかにかかわらず、いかなる非絶縁金属ピンも曝露したままにしないような種類であるべきである。フロントガラスの外側表面上に抵抗伝導性薄膜を有する実施形態では、また、フロントガラス上の透明な伝導性層上方に薄い絶縁コーティングまたは誘電体層を有し、これらの電圧の指への不慮の接触を防止すべきである。
DC−ACコンバータ、デュアルボルテージバッテリ、またはDC−DCコンバータを有するいくつかの実施形態では、フロントガラスの対向する両側に接着するための対極性のワイヤは、コンバータまたはバッテリから、ヒト等の抵抗短絡回路を通して車両接地に損失され得る地絡電流を検出するための電気回路網を通して、フロントガラスに連結される。そのような損失電流が検出されると、高圧電力は、地絡を遮断するように、直ちに停止または切断される。他の実施形態では、コンバータまたはバッテリの高電圧出力は、車両接地から電気的に絶縁され、ヒトまたは他の経路を通した接地への電流の可能性を低減する。これらの絶縁実施形態の一部では、絶縁監視回路を使用して、絶縁の完全性を検証し、地絡が検出される場合、高電圧を直ちに停止または切断する。いくつかの実施形態では、コンバータまたはデュアルボルテージバッテリはまた、ドアが開放している、またはエンジンがオフの場合等、フロントガラスとのヒト接触が特にあり得る場合の車両条件の間、無効化または切断される。
電流生成自動車で使用されるような12ボルトシステムを参照して本明細書で記述されたものはすべて、トラックおよび最近生産の軽飛行機上で頻繁に使用される24ボルトシステム、ならびに新たな42ボルト自動車用システム等の他のバッテリ電圧を使用するシステムに等しく適用可能である。
上本明細書の範囲から逸脱することなく、述の方法およびシステムに変更が行なわれてもよい。したがって、上述の説明に含有される、または付随の図面に示される事項は、例証として解釈され、制限的意味で解釈されるべきではないことに留意されたい。以下の請求項は、本明細書に記載されるあらゆる包括的および特定の特徴を網羅するものと意図されるとともに、本方法およびシステムの範囲のあらゆる記述は、言葉上の問題として、その範囲内にあると言える。
Claims (25)
- フロントガラス除氷システムであって、
低圧電力を提供するための低圧電源と、
該低圧電力を高圧電力に変換するためのDC−DCコンバータおよびDC−ACインバータから成る群から選択される、ステップアップコンバータと、
該ステップアップコンバータを有効化するための装置と、
フロントガラスヒータであって、該コンバータが有効化され、該高圧電力が該フロントガラスヒータを通して伝導されると、抵抗加熱される、フロントガラスヒータと
を備える、システム。 - 前記低圧電源は、車両バッテリを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記フロントガラスヒータは、前記フロントガラスの外側表面上に配置され、誘電体層は、該フロントガラスヒータ上方に配置される、請求項1に記載のシステム。
- 地絡電流を感知し、地絡電流が検出されると、前記ステップアップコンバータから電流を遮断するための装置をさらに備える、請求項3に記載のシステム。
- 前記ステップアップコンバータからの前記高圧電力は、車両接地から絶縁され、
接地からの該高圧電力の絶縁の完全性を監視するための装置と、
該絶縁の故障が検出されると、該高圧電力を遮断するための装置と
をさらに備える、請求項3に記載のシステム。 - 少なくとも1つのフロントガラスヒータは、防砕性プラスチック層とガラス層との間に配置される、請求項1に記載のシステム。
- 前記フロントガラスは、自動車、トラック、鉄道車両、雪上車、飛行機、ヘリコプター、または船舶から成る群から選択される車両の一部を形成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ステップアップコンバータの出力電圧は、40V DC〜1000Vの範囲である、請求項1に記載のシステム。
- 前記フロントガラスヒータは、光学的に透明な金属薄膜、光学的に透明な金属酸化物、金属酸化物の複合材料、および光学的に透明かつ電気的に伝導性のポリマー材料から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記フロントガラスヒータは、複数の区分を備え、該複数の区分の各々の区分は、近傍区分とは別々に電力供給され得る、請求項1に記載のシステム。
- 前記ステップアップコンバータは、前記フロントガラスが除霜されるまで継続的に動作する全出力モードと、前記ステップアップコンバータの断続的動作および低出力電圧動作から成る群から選択される節電モードと、を有する、請求項1に記載のシステム。
- フロントガラス除氷システムであって、
低電圧モードでは、低電圧DC電力を、高電圧モードでは、高電圧DC電力を提供するためのデュアルボルテージバッテリと、
該デュアルボルテージバッテリとフロントガラスヒータとの間に配置され、該デュアルボルテージバッテリが該高電圧モードにあって、該フロントガラスヒータが有効である場合は閉鎖される、スイッチと
を備え、該フロントガラスは、自動車、トラック、鉄道車両、雪上車、飛行機、ヘリコプターまたは船舶から選択される車両の一部を形成する、システム。 - 前記デュアルボルテージバッテリは、複数のバッテリを備え、該バッテリは、前記低電圧モードと並列に接続され、該バッテリは、前記高電圧モードと直接に接続される、請求項13に記載のシステム。
- 前記フロントガラスヒータは、前記フロントガラスのガラス層の外側表面上に配置され、誘電体層は、該フロントガラスヒータ上方に配置される、請求項13に記載のシステム。
- 地絡電流を感知し、地絡電流が検出されると、前記高電圧DC電力を前記フロントガラスヒータから無効化または切断するための装置をさらに備える、請求項16に記載のシステム。
- 前記高電圧DC電力は、高電圧モードにある場合は車両接地から絶縁される、請求項16に記載のシステム。
- 接地からの前記高電圧DC電力の絶縁の完全性を監視し、絶縁の故障が検出されると、該高電圧DC電力を前記フロントガラスヒータから切断するための装置をさらに備える、請求項16に記載のシステム。
- 少なくとも1つのフロントガラスヒータは、防砕性プラスチック層とガラス層との間に配置される、請求項13に記載のシステム。
- 前記フロントガラスヒータは、光学的に透明な金属薄膜、光学的に透明な金属酸化物、金属酸化物の複合材料、および光学的に透明かつ電気的に伝導性のポリマー材料から選択される、請求項13に記載のシステム。
- 前記フロントガラスヒータは、複数の区分を備え、各区分は、近傍区分から電気的に絶縁され、前記高電圧DC電力は、各区分に別個に印加される、請求項13に記載のシステム。
- フロントガラスを除氷する方法であって、
低圧電力源を提供することと、
該低圧電力を高圧電力に変換することと、
該高圧電力をフロントガラスヒータに提供し、該フロントガラスヒータを抵抗加熱し、該フロントガラスの表面を除氷することと
を包含する、方法。 - 前記低圧電力を高圧電力に変換することは、デュアルボルテージバッテリを並列構成から直列構成に切り替えるステップを包含する、請求項23に記載の方法。
- 前記低圧電力を高圧電力に変換するステップは、DC−DCコンバータおよびDC−ACインバータから成る群から選択されるステップアップコンバータを利用することを包含する、請求項23に記載の方法。
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