JP2021065086A - 融雪のための方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの表面の雪を融雪するためのシステム、装置、および方法を提供する。【解決手段】生成面７１０はガラス板または異なる透明材料で覆われた光電池を含み、ＰＶモジュール１０２、１２２の外面７０４の少なくとも一部であり、生成面７１０は支持面７１２によって支持される。筐体６００は生成面７１０に連結され、プリント回路基板５００などの回路を収容する。プリント回路基板５００は加熱要素２０４、例えば、１つ以上のダイオード／トランジスタを含み、熱伝導性材料６０４から作製された筐体６００の熱伝導性部分を介して生成面７１０に熱的に連結される。【選択図】図７Ｃ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１０月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／９１５，１６１号の優先権を主張する。前述の出願の開示全体は、参照によりその全体が組み込まれる。

光起電（ＰＶ）システムは、太陽光を電気に変換することによって太陽光電力を供給するように設計された電力システムである。ＰＶシステムは、通常、ソーラパネルまたは「ＰＶモジュール」（例えば、ソーラパネルまたはソーラシングル）を含む。ＰＶモジュールは、多数の太陽電池を含む。ＰＶシステムは、商業用および住宅用の用途において使用される。ＰＶシステムによって提起される課題の１つは、ＰＶモジュールが部分的または完全に太陽光の受容を遮蔽されている場合、ＰＶモジュールは、それほど効果的に動作しないか、まったく動作しないことがあり得ることである。

以下の概要は、特定の機能の簡略化された概要を提示する。この概要は、広範な大要ではなく、主要または重要な要素を特定することを意図したものではない。

ＰＶシステムの要素上に配置された雪を溶かすためのシステム、装置、および方法が説明される。

いくつかの例では、電源、例えば、ＰＶモジュールの表面上の雪を溶かすために、電力デバイスに含まれる加熱要素が使用され得る。加熱要素は、ＰＶモジュールの表面に熱的に連結され得、融雪動作モードで動作するように構成され得る。加熱要素は、別の外部電源に電気的に接続され得る。いくつかの例では、双方向インバータがシステム電力デバイスとして使用され得、バイパスデバイスを有する一連のＰＶモジュール全体に逆電圧を生成するように構成され得るか、またはバイパスデバイスを有する電力コンバータに連結されて、電流が１つ以上のバイパスデバイスを通って流れるように構成され得る。バイパスデバイスは、ＰＶモジュールに熱的に連結され得、電流を伝導するときに熱を発生させ、それによって融雪し得る。

いくつかの例では、逆電流がＰＶモジュールを通して誘導され得るか、また、ＰＶモジュールの表面上の雪を溶かすために使用され得る。逆電流は、１つ以上のＰＶモジュールの端子間または一連のＰＶモジュールの端子間に接続された双方向電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＡＣまたはＤＣ／ＤＣコンバータ）によって誘導され得る。

いくつかの例では、１つ以上の他の部分的または完全に覆われた、または遮蔽されたＰＶモジュールをクリアにするのを助けるために、１つ以上のクリアにされたＰＶモジュールが使用され得る。

これらおよび他の機能および利点が、以下により詳細に記載される。

いくつかの特徴は、添付の図面において、限定としてではなく、例として示されている。図面において、同様の数字は類似の要素を指す。

本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力デバイスを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を例証する。 本開示の主題の特定の例による、コンバータを例証する。 本開示の主題の特定の例による、コンバータを例証する。 本開示の主題の特定の例による、プリント回路基板を例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力デバイス用の筐体を例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力デバイス用の筐体を例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、加熱要素を備えたＰＶモジュールを例証する。 本開示の主題の特定の例による、熱部品を表す図を例証する。 は、本開示の主題の特定の例による、融雪するための例示的な方法を示すフローチャートを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、融雪するための例示的な方法を示すフローチャートを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、融雪するかどうかを決定するための例示的な方法を示すフローチャートを例証する。 ｉ本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電力システムを例証する。 本開示の主題の特定の例による、グラフを例証する。 本開示の主題の特定の例による、電源を例証する。

本明細書の一部を形成する添付の図面は、本開示の例を示す。図面に示され、かつ／または本明細書で考察される例は非排他的であり、本開示がどのように実施され得るかについて他の例があることを理解されたい。

本開示の主題の教示は、図を参照して説明されている電力システムに拘束されないことに留意されたい。同等および／または変更された機能が、別の方法で統合され得るか、または分割され得、任意の適切な組み合わせで実装され得る。例えば、いくつかの図で電力システム１００の別個のユニットとして示されている電源１０２Ａおよび電力デバイス１０４Ａは、例えば、電力デバイス１０４Ａを電源１０２Ａに統合することによって、単一のユニットに組み合わされたそれらの機能および／または構成要素を有し得る（例えば、電源１０２Ａがジャンクションボックスを有するソーラパネルである場合、電力デバイス１０４Ａは、ジャンクションボックスに統合され得る）。

また、本開示の主題の教示は、図に例証されるフローチャートに拘束されず、例証される動作は、例証される順序から外れて発生し得ることにも留意されたい。例えば、図９の方法９００に連続して示されるステップ９０６および９０８は、実質的に同時に、または逆の順序で実行され得る。フローチャートは、本明細書に例証される電力システムの要素を参照して説明されるが、これは決して拘束力を持たず、動作は、本明細書に記載されるもの以外の要素によって実施され得ることにも留意されたい。

様々な図における同様の参照は、本出願全体で同様の要素を指すことにも留意されたい。

本出願全体で要素を参照して使用される文字「Ｎ」は、要素の任意の適切な数を示し、図に示される対応する要素の数によって制限されないことにも留意されたい。

説明の例に示されているすべての数値は、例証のみを目的として提供されており、決して拘束力を持たないことにも留意されたい。

本明細書で使用される「実質的に」、「約」、「十分」、「効率的に」、および「閾値」という用語は、意図された目的または機能と同等である（例えば、許容される変形範囲内の）変形を含む。特定の範囲は、本明細書において、「実質的に」、「約」、「十分」、および「閾値」という用語が前に付いた数値とともに提示される。「実質的に」、「約」、「十分」、および「閾値」という用語は、本明細書において、その前にある正確な数、ならびにその用語が先行する数に近いまたは近似している数を文字通り補助するために使用される。ある数が具体的に記載された数に近いかまたは近似しているかどうかを決定する際に、一方的な数に近いかまたは近似する数は、それが提示される文脈において、具体的に記載された数と実質的に同等のものを提供する数であり得る。

本明細書で使用される「コントローラ」という用語は、コンピュータおよび／または他の適切なプロセッサ／処理回路およびメモリを含み得る。「コンピュータ」もしくは「プロセッサ」という用語、またはその変形は、非限定的な例として、デジタル処理デバイス（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブル回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）、または１つ以上の処理デバイスを含む、もしくは１つ以上の処理デバイスに動作可能に接続されるデバイス、または制御ロジックを実装するアナログ回路を含む、データ処理機能を備えたあらゆる種類のハードウェアベースの電子デバイスを包括すると広範に解釈されるべきである。本明細書で使用される「メモリ」という用語は、本開示の主題に好適な任意の揮発性または不揮発性のコンピュータメモリを包括するように広範に解釈されるべきである。上記は、非限定的な例として、本出願に開示されたコントローラ１５０６を含み得る。

これに関して、本明細書の教示による動作は、所望の目的のために特別に構築されたコンピュータによって、または非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体に格納されたコンピュータプログラムによって所望の目的のために特別に構成された汎用コンピュータによって実施され得る。

ここで、本主題の例による電力システム１００を例証する図１を参照する。電力システム１００は、複数の電源１０２（例えば、１０２Ａ、１０２Ｂ、・・・、１０２Ｎ）、１２２（例えば、１２２Ａ、１２２Ｂ、・・・、１２２Ｎ）を含み得る。一例として、電力システム１００は、光起電（ＰＶ）電力システムであってもよく、電源１０２、１２２は、各々が直列および／または並列に接続された１つ以上の太陽電池を含むＰＶ発電器／ＰＶモジュールであってもよい。電源は、本明細書ではＰＶ発電機／ＰＶモジュールの文脈で説明されているが、電源という用語は、他の種類の電源、例えば、風力タービン、水力タービン、燃料電池、電池などを含み得ることが理解されよう。

電力システム１００はまた、複数の電力デバイス１０４（例えば、１０４Ａ、１０４Ｂ、・・・、１０４Ｎ）、１２４（例えば、１２４Ａ、１２４Ｂ、・・・、１２４Ｎ）を含む。電力デバイス１０４、１２４は、例えば、直流（ＤＣ）−ＤＣコンバータ（例えば、降圧コンバータ、昇圧コンバータ、降圧／昇圧コンバータ、降圧＋昇圧コンバータ）、ＤＣから交流（ＡＣ）へのコンバータ、マイクロインバータなどであってもよく、またはそれらを含み得る。電力デバイス１０４、１２４は、第１の動作モードで電流の流れを第１の方向に変換し、第２の動作モードで第１の方向とは反対の電流の流れを第２の方向に変換するように構成された双方向コンバータであってもよい。例えば、第１の動作モードでは、コンバータは、第１の方向において、第１のより高い電圧を第２のより低い電圧に減少させるように構成され得、第２の動作モードでは、コンバータは、第１の方向とは反対の第２の方向において、第１のより低い電圧を第２のより高い電圧に増加させるように構成され得る。一例として、コンバータは、少なくとも１つの電源から電流を受け取るか、または少なくとも１つの電源に電流を提供するように構成され得る。

電力デバイス／コンバータが少なくとも１つの電源に電流を提供する場合、この電流は、少なくとも１つの電源への「入力電流」と称され得る。

いくつかの例では、電力デバイス１０４、１２４は、１つ以上のバイパス接続を含み得る。バイパス接続は、１つ以上のバイパスダイオード、バイパススイッチ、バイパストランジスタなどであってもよい。例えば、電力デバイス１０４、１２４がＤＣ−ＡＣコンバータである場合、電力デバイス１０４、１２４は、背面合わせのＭＯＳＦＥＴスイッチを含むバイパス接続を有し得る。

いくつかの例では、電力デバイス１０４、１２４は、コンバータが取り付けられていないジャンクションボックスであってもよい。例えば、ジャンクションボックスは、変換回路のない１つ以上のバイパスダイオードを有するバイパス接続を含み得る。ジャンクションボックスは、監視および／または通信装置、安全装置（例えば、接続切断スイッチおよび／または短絡スイッチ）、ヒューズなどを含み得る。

上記のように、いくつかの例では、電力デバイス１０４、１２４は、多数の動作モードを有し得る。

例えば、電力デバイス１０４、１２４は、電力デバイス１０４、１２４が、電源から提供される電力を変換し、変換された電力を負荷、ストレージデバイス、または電気グリッド／ユーティリティグリッドに提供するように構成される動作モードを有し得る。

多数の動作モードのうちの異なるものの例として、電力デバイス１０４、１２４はまた、例えば、電源が特定の量の電力を生成していないときに、電力デバイス１０４、１２４が電源をバイパスするように構成されて、その結果、生成不足の電源が電力システムの全体的な電力生成に悪影響を与えず、および／または、１つ以上の太陽電池に損傷を与えない、動作モードを有し得る。例えば、電源が誤動作し、潜在的に危険な状態（例えば、アーク放電）を引き起こすか、または電力システムの全体的な電力生成に影響を与え得る方法で性能が低下する場合、電力デバイス１０４、１２４は、電源をバイパスするように動作し得る。

多数の動作モードのうちの異なるものの別の例として、電力デバイス１０４、１２４はまた、電力デバイス１０４、１２４が電源（例えば、電源１０２、１２２）の表面上の雪を溶かすように構成される動作モードを有し得る。

また、多数の動作モードのうちの異なるものの例として、電力デバイス１０４、１２４は、電力デバイス１０４、１２４がオフにされないが、他の異なる動作モードの間のモードにあるスタンバイ動作モードを有し得る。例えば、スタンバイ動作モードでは、電力デバイス１０４、１２４は、後続の動作モードに関して、命令を待つか、または実行するアクションを決定するように構成され得る。

各電源１０２、１２２は、複数の電力デバイス１０４、１２４の中から、少なくとも１つのそれぞれの電力デバイス１０４、１２４に電気的に接続されている。

すべての複数の電力デバイス１０４、１２４のうちの複数の電力デバイス１０４、１２４は、互いに電気的に接続され得る。この複数の電力デバイス１０４、１２４間の接続は、直列接続、並列接続、または並列接続と直列接続との組み合わせであってもよい。一例として、いくつかの電力デバイス１０４、１２４は、直列接続で互いに接続され得、一方で、他の電力デバイス１０４、１２４は、並列接続で互いに接続され得る。電力デバイス１０４、１２４は、バス１０８に接続される。バス１０８は、例えば、ＤＣバス、ＡＣバスなどであってもよい。

図１は、直列接続で接続されて、電力デバイス１０４の第１の直列ストリング１０６Ａを形成する第１の複数の電力デバイス１０４Ａ〜１０４Ｎを例証する。直列ストリング１０６Ａでは、各電力デバイス１０４は、別の電力デバイス１０４の端子に接続された少なくとも１つの端子を有する。直列ストリング１０６Ａの最端にある電力デバイス１０４は、バス１０８に接続される端子を有する。例えば、電力デバイス１０４Ａは、直列ストリング１０６Ａの一方の最端に、バス１０８に接続される第１の端子と、電力デバイス１０４Ｂに接続される第２の端子と、を有する。電力デバイス１０４Ｂは、直列ストリング１０６Ａの別の端部に、電力デバイス１０４Ａに接続される第１の端子と、別の電力デバイス（図示せず）に接続される第２の端子と、を有する。直列ストリング１０６の最端のうちの１つの上にない電力デバイス１０４はまた、別の異なる電力デバイス１０４の端子に接続される別の端子を有する。

電力システム１００は、電力デバイス１０４、１２４の複数の直列ストリング１０６（例えば、１０６Ａ、１０６Ｂ（図示せず）、・・・、１０６Ｎ）を有し得る。例えば、第２の複数の電力デバイス１２４Ａ〜１２４Ｎは、直列に接続されて、電力デバイス１２４の別の直列ストリング１０６Ｎを形成する。

電力システム１００はまた、システム電力デバイス１１０を含む。システム電力デバイス１１０は、第１の方向においてＤＣをＡＣに変換し、第１の方向とは反対の第２の方向においてＡＣをＤＣに変換するように構成された双方向ＤＣ−ＡＣコンバータ（インバータと称されることもある）であってもよい。システム電力デバイス１１０は、バス１０８および電気グリッド１１２に接続される。いくつかのシステムでは、システム電力デバイス１１０は、第１の動作モードにおいて、ＰＶモジュールからの第１のＤＣ電圧を（例えば、ＤＣ／ＡＣインバータの入力に接続され得る）ＤＣ／ＤＣコンバータの出力で第２の電圧に変換し、第２の動作モードにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力からの第１の電圧を、ＰＶモジュール全体の第２の電圧に変換するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

電力システム１００はまた、以下でより詳細に説明される図１５に例証されるように、１つ以上のセンサ（図１には示されていない）および１つ以上のコントローラ（図１には示されていない）を含み得る。

いくつかの例では、電源の表面に熱的に連結された／電源の表面を近接加熱する加熱要素を含む電力デバイスを使用して、電源の表面から雪を溶かす。加熱要素は、熱を発生させることができる任意の適切な電気要素（例えば、ダイオード、抵抗器など）であってもよい。場合によっては、本主題の加熱要素は、熱を生成することとは別に、追加の機能を有し得ることが理解されるであろう。加熱要素は、他の非融雪動作モードのうちの１つ以上において追加の機能（複数可）（例えば、ゲートウェイ、バイパスとして機能する、および／または電気抵抗を提供する）を有する電気要素であってもよい。また、加熱要素は、融雪動作モードで動作するときに熱を生成し、および／または電気的機能を提供するように構成され得る。

本明細書で使用される「熱的に連結された」および「近接加熱」という用語は、意図された目的または機能と同等である（例えば、許容される変形範囲内の）変形を含む。「熱的に連結された」および「近接加熱」という用語は、加熱要素から放射された熱が電源の表面近くに熱を提供し得、その結果、表面に存在する雪が加熱要素の熱で溶ける方式で加熱要素が配設されることを意味すると広範に解釈されるべきである。

一例として、加熱要素は、ＤｉｒｅｃｔＦＥＴ（登録商標）ダイオード、ショットキーダイオード、抵抗器、電流が流れると熱を放出する半導体材料、１つ以上の電源自体（例えば、１つ以上のＰＶモジュール）などのうちの１つ以上であってもよい。いくつかの例では、加熱要素は、電源の表面に熱的に連結されたストレージデバイスを含んでもよく、ストレージデバイスは、融雪するために動作中に十分な熱を生成するための電力を生成するように構成される。例えば、ストレージデバイスは、１つ以上の電池、ストレージコンデンサ、フライホイールなどであってもよい。

一例として、「十分な熱」という用語は、電源の表面および／またはパネルの表面の周り／近くの空気の周囲温度を、表面の雪を溶かすことができる温度にすることができる熱の量を指し得る。例えば、十分な熱は、電源の表面および／またはパネルの表面の周り／近くの空気の周囲温度を華氏約３２度／摂氏０度を超える暖かさにするような温度であってもよい。

いくつかの例では、加熱要素は、ある範囲の温度におけるおよそ特定の温度および／または近似の温度を制御可能に提供するように構成された、制御可能な加熱要素であってもよい。

図２を参照すると、いくつかの例では、電力デバイス１０４、１２４は、コンバータ２０２と、別個の加熱要素２０４と、を含む。他の例では、加熱要素２０４は、コンバータ２０２の一部であってもよい。上記のように、いくつかの例では、電力デバイス１０４、１２４は、コンバータを含まないが、加熱要素２０４を含む（例えば、電力デバイスが、コンバータが取り付けられていないが、１つ以上のバイパスダイオードを備えたジャンクションボックスである場合）。

コンバータ２０２は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、降圧コンバータ、降圧＋昇圧コンバータ、ＤＣ−ＡＣコンバータなど、図１の電力デバイス１０４、１２４の一部である可能性があると説明されているコンバータと同様であってもよく、または同一であってもよい。コンバータ２０２は、双方向コンバータ、すなわち、電力が第１の端子セットから第２の端子セットに変換される第１の動作モードと、電力が第２の端子セットから第１の端子セットに変換される第２の動作モードとを有するコンバータであってもよい。

加熱要素２０４は、例えば、バイパスダイオードなどの１つ以上のダイオードＤ１であってもよい。バイパスダイオードは、電源および／または電力コンバータをバイパスするように構成され得る。例えば、電力デバイスの直列ストリング接続では、電源が特定の量の電力を生成していない場合、生成不足の電源が他の電源によって生成される電力に悪影響を及ぼさないように電源／コンバータをバイパスするためにバイパスダイオードが使用され得る。例えば、電源のバイパスは、１つ以上の電源の発電を追従し、評価するように構成されたモジュール、例えば、最大電力点追従（ＭＰＰＴ）モジュールを使用して実行され得る。バイパスの決定および制御は、例えば、１つ以上のコントローラ（例えば、電源および／または電源モジュール用の中央コントローラおよび／またはローカルコントローラ）を使用して行われ得る。場合によっては、バイパスは受動的に作動され得る（例えば、電流を運ぶ一連の電力デバイスに接続されているなどの外部要因により、ダイオードに順方向電圧が印加された結果としてダイオードが導通し得る）。

いくつかの例では、ダイオードは、比較的大量の熱を放出するダイオードであるように構成され得る。例えば、ダイオードは、不十分な伝導特性（例えば、大きな伝導抵抗および／または順方向電圧）を有し、したがって、電流がダイオードを通って流れるときに比較的大量の熱を生成するように構成されるＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード（例えば、ボディダイオード）であってもよい。

図３Ａは、複数のダイオードＤ１（例えば、バイパスダイオード）を含む加熱要素２０４を例証する。電流が複数のダイオードＤ１を通って流れるとき、熱はそれらの要素のそれぞれによって放散され得ることが理解されよう。複数のダイオードＤ１は、例えば、太陽電池パネルのジャンクションボックス内に配置され得、その結果、電流が複数のダイオードＤ１を通って流れるとき、熱が生成され、太陽電池パネルの表面に向かって伝達される。

加熱要素２０４は、１つ以上の熱放散構成要素／回路を備えた能動的または受動的加熱要素であってもよい。つまり、加熱要素２０４は、例えば、コントローラおよび／または可変抵抗器を使用して、加熱要素２０４が生成する熱を増加させる、維持する、または減少させるように能動的に制御され得る。あるいは、いくつかの例では、加熱要素は、生成される熱の量を直接制御することなく、受動的に熱を生成することができる。

例えば、加熱要素２０４は、負の温度係数（ＮＴＣ）サーミスタであってもよく、またはＮＴＣサーミスタを含み得る。ＮＴＣサーミスタは、一般的な抵抗器よりもさらに温度に依存する抵抗を有する種類の抵抗器である。ＮＴＣサーミスタは、負の温度フィードバックを含み得る。例えば、ＮＴＣサーミスタは、より低い温度（例えば、雪が形成される温度）で、より多く損失し、より多くの熱を放射し得る。したがって、場合によっては、温度が特定の閾値よりも低いとき、ＮＴＣサーミスタは、温度がその閾値よりも高く、かつそれほど多くの熱がＮＴＣサーミスタによって生成されないときよりも、より多くの熱を生成することができ、融雪に使用される。

図３Ｂは、ダイオードＤ１および抵抗器Ｒ（ＮＴＣサーミスタまたは任意の他の適切な抵抗器であってもよい）の両方を含む加熱要素２０４を例証する。電流がダイオードＤ１および抵抗器Ｒの両方を通って流れるとき、熱はそれらの要素の両方によって放散され得ることが理解されよう。

いくつかの例では、加熱要素２０４は、バイパスダイオード／バイパス回路によって生成される熱の温度が制御され得るように構成されたバイパスダイオード／バイパス回路であってもよい。

上記のように、いくつかの例では、加熱要素２０４は、コンバータ２０２の一部であってもよい。例えば、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、追加の例を以下に説明する。

図４Ａを参照すると、いくつかの例では、コンバータ２０２は、降圧コンバータであってもよい。コンバータ２０２は、この特定の例では、第１の複数の端子で電力を受信する降圧コンバータとして示されている。第１の複数の端子は、電源から電圧Ｖ１を受信し得る一対の端子ＡおよびＢであってもよい。降圧コンバータ（ステップダウンコンバータとしても知られる）は、第１の対の端子ＡおよびＢ間の第１の電圧Ｖ１を、第２の複数の端子間の低減された第２の電圧Ｖ２に降圧するＤＣ−ＤＣ電力コンバータである。第２の複数の端子は、一対の端子ＣおよびＤであってもよい。降圧コンバータは、第１の対の端子ＡおよびＢ間を流れる電流を、第２の対の端子ＣおよびＤ間を流れる増加した電流に変換する。

あるいは（またはさらに、降圧＋昇圧コンバータの場合）、昇圧コンバータ（図示せず）をコンバータ２０２（ステップアップコンバータとしても知られる）に使用することができる。昇圧コンバータは、第１の対の端子ＡおよびＢにおける第１の電圧Ｖ１を第２の対の端子ＣおよびＤにおける第２の電圧Ｖ２に昇圧するＤＣ−ＤＣ電力コンバータである。昇圧コンバータは、それに応じて、第１の対の端子ＡおよびＢ間を流れる電流を第２の対の端子ＣおよびＤ間の低減された電流に変換し得る。

コンバータ２０２の降圧実装では、第１の電圧Ｖ１は、第１の複数の端子間に供給され得る。第１の複数の端子は、一対の端子Ａ、Ｂであってもよい。スイッチＱ１のドレイン（ｄ）は端子Ａに接続する。端子Ｂは、スイッチＱ２のソース（ｓ）、コンデンサＣ１の第１の端子、加熱要素２０４の第１の端子、および端子Ｄに接続する。加熱要素２０４はバイパスダイオードであってもよく、加熱要素２０４の第１の端子はバイパスダイオードのアノードであってもよい。スイッチＱ２のドレイン（ｄ）は、スイッチＱ１のソース（ｓ）とインダクタＬの第１端子に接続する。Ｑ１およびＱ２は、アクティブスイッチ（例えば、スイッチＱ１がオフのときにスイッチＱ２がオンになり、その逆もまた成立するように制御されるＭＯＳＦＥＴ）、リレー、および／または同様のものであってもよい。いくつかの実装では、スイッチＱ２は、スイッチＱ２の一部として示される寄生ダイオードに対応するダイオードと交換され得る。インダクタＬの第２の端子は、コンデンサＣ１の第２の端子、加熱要素２０４の第２の端子、および端子Ｃに接続する。加熱要素２０４の第２の端子は、バイパスダイオードのカソードであってもよい。

加熱要素２０４がＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである場合、低損失（例えば、低熱）バイパスが所望されるとき、例えば、電源が生成不足／機能不全であるが、雪で覆われていない場合、スイッチ（例えば、Ｑ１、Ｑ２）を作動するために補助電力が使用され得る。代替的に、加熱要素２０４がＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである場合、１つ以上のＭＯＳＦＥＴを流れるように電流を駆動して、それらを加熱して、融雪するために補助電力が使用され得る。補助電力は、コンバータ２０２の外部の電圧Ｖ１、電圧Ｖ２、および／または外部電源によって提供され得る。例えば、外部電源は、ユーティリティグリッド、ストレージデバイス、異なる電源１０２、１２２（図１に示されている）などからの電力であってもよい。

例えば、外部電源は、電力デバイスをスタンバイ動作モードに維持するための電力を提供するように構成され得、および／または、外部電源はまた、融雪動作モード中に電力デバイス／加熱要素に電力を提供するように構成され得る。例えば、外部電源は、例えば、電源１０２、１２２が雪に覆われているために十分な電力を提供できない場合、電源の状態を監視し、電力デバイス／加熱要素を「ウェイクアップ」して融雪動作モードで動作させ、融雪動作モード中に電力デバイス／加熱要素に電力を提供するために使用するために使用され得る。電力デバイスの「ウェイクアップ」が、一般に、対応する電源が十分な電力を生成できる場合にのみ実行される動作とは異なり、本主題では、電力デバイスの「ウェイクアップ」は、（電源から雪を溶かすために）電力デバイスを融雪動作モードで動作させるために実行され得ることが理解されよう。

例えば、外部電源は、グリッド（グリッドと電力デバイスとの間に接続されたインバータを備える、または備えない）、１つ以上の他のＰＶモジュール、１つ以上の電力ストレージデバイス（例えば、１つ以上の電池）などであってもよい。電力デバイス／加熱要素は、電源の表面で雪を溶かすための熱を生成するために、融雪動作モードでこれらの電源から電力を引き出すように構成され得る。

一例として、外部電源は、複数のＰＶ電源、例えば、雪が除去された一連のＰＶ発電機であってもよく、これらは、融雪動作モードで動作させるために、１つ以上の他の電力デバイスに電力を提供するように構成されている。

図４Ｂを参照すると、いくつかの例では、コンバータ２０２は、降圧＋昇圧コンバータであってもよい。コンバータ２０２は、この特定の例では、第１の複数の端子で電力を受信する降圧＋昇圧コンバータとして示される。第１の複数の端子は、電源１０２、１２２から電圧Ｖ１を受信し得る一対の端子ＡおよびＢであってもよい。コンバータ２０２は、第２の複数の端子間で電圧Ｖ１を第２の電圧Ｖ２に変換する。第２の複数の端子は、一対の端子ＣおよびＤであってもよい。

降圧＋昇圧コンバータ２０２（４スイッチ降圧−昇圧コンバータとしても知られている）は、昇圧（ステップアップ）コンバータと組み合わされた降圧（ステップダウン）コンバータであってもよい。降圧＋昇圧コンバータ２０２は、降圧モード、または昇圧モード、または場合によっては、降圧−昇圧の組み合わせで動作することができる。第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧Ｖ１と同じ極性であってもよい。第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧Ｖ１よりも低いかまたは高い電圧値を有し得る。降圧＋昇圧コンバータ２０２は、降圧インダクタモードと昇圧インダクタモードの両方に使用される単一のインダクタＬを使用し得る。

コンバータ２０２の降圧＋昇圧実装では、第１の電圧Ｖ１は、第１の対の端子ＡおよびＢ間に印加され得る。スイッチＱ１のドレイン（ｄ）は、端子ＡおよびコンデンサＣ２の第１の端子に接続する。端子Ｂは、コンデンサＣ２の第２の端子、スイッチＱ２のソース（ｓ）、スイッチＱ４のソース（ｓ）、コンデンサＣ１の第１の端子、加熱要素２０４の第１の端子、および端子Ｄに接続する。加熱要素２０４はバイパスダイオードであってもよく、加熱要素２０４の第１の端子はダイオードのアノードであってもよい。スイッチＱ２のドレイン（ｄ）は、スイッチＱ１のソース（ｓ）およびインダクタＬの第１の端子に接続する。スイッチＱ１−Ｑ４は、アクティブスイッチ（例えば、スイッチＱ１がオフのときにスイッチＱ２がオンになるように制御され、スイッチＱ３がオフのときにスイッチＱ４がオンになるように制御されるなどのＭＯＳＦＥＴ）、リレー、および／または同様のものであってもよい。インダクタＬの第２の端子は、スイッチＱ３のソース（ｓ）およびスイッチＱ４のドレイン（ｄ）に接続する。スイッチＱ３のドレインは、コンデンサＣ１の第２の端子、加熱要素２０４の第２の端子、および端子Ｃに接続される。加熱要素２０４の第２の端子は、バイパスダイオードのカソードであってもよい。加熱要素２０４／バイパスダイオードは、端子ＣおよびＤの間に接続され得る。

上記のように、場合によっては、補助電力は、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２、および／またはコンバータ２０２の外部の外部電源（図示せず）によって提供され得る。例えば、外部電源は、ユーティリティグリッド、ストレージデバイス、異なる電源１０２、１２２などからの電力であってもよい。

融雪するための熱を提供する加熱要素２０４に加えて、スイッチＱ１〜Ｑ４の１つ以上のバイパスダイオードは、電力デバイスが融雪動作モードにあるときに融雪を補助するために電源の表面に熱的に連結されるように構成され得る。

いくつかの例では、降圧＋昇圧コンバータ２０２は、コンバータ２０２の動作モードをスタンバイモードから融雪モードに変更するのを助けるために、追加の回路（図示せず）を含み得る。この追加の回路は、動作モードに関連する様々な信号を処理するように構成され得る。例えば、第１の信号は、コンバータ２０２の第１の動作モード（例えば、スタンバイモード）を示し得、第２の信号は、コンバータ２０２の第２の動作モード（例えば、融雪モード）を示し得る。

上記のように、場合によっては、電力デバイス１０４、１２４がＤＣ−ＡＣコンバータである場合、電力デバイス１０４、１２４は、背面合わせのＭＯＳＦＥＴを含み得る。場合によっては、加熱要素２０４は、ＭＯＳＦＥＴの１つ以上のボディダイオードであってもよい。例えば、電力デバイスは、第１のＭＯＳＦＥＴがオンのときに、電力デバイスの表面に熱を提供するために、電流が第２のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを通って駆動されるように構成され得る。典型的な配設とは異なり、本主題では、ボディダイオードは、太陽に向かって方向付けられた電力デバイスの表面を加熱し得る熱を生成し、その表面の雪を溶かすように構成されるように、電力デバイス上に配設され得ることが理解されよう。

ここで、本開示の主題の特定の例による、プリント回路基板（ＰＣＢ）５００を例証する図５を参照する。ＰＣＢ５００は、電力デバイス１０４、１２４であってもよく、電力デバイス１０４、１２４の一部であってもよい。ＰＣＢ５００は、例えば、降圧、降圧＋昇圧などのコンバータ２０２、および、例えば、ダイオード、バイパスダイオードなどの加熱要素２０４を含み得る。ＰＣＢ５００は、電力デバイス１０４、１２４を保持し、かつ電力デバイス１０４、１２４を電源１０２、１２２、例えば、ＰＶモジュールに取り付けるために筐体、例えば、プラスチックボックスに機械的に連結されるように構成され得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、電力デバイス１０４、１２４用の筐体６００の内部を例証する図６Ａを参照する。筐体６００は、電源１０２、１２２、例えば、ＰＶモジュールの表面に装着するための、硬質プラスチックの外装であってもよい外装６０２を含み得る。筐体６００はまた、熱伝導性材料６０４の少なくとも一部を含み得る。いくつかの例では、熱伝導性材料６０４は、ヒートスプレッダおよび／またはヒートシンクとして構成され得る。熱伝導性材料は、加熱要素によって生成された熱が適切に拡散される（例えば、過度に集中しない）ことを確実にするのを助けるために、加熱要素の面積と比較して比較的大きな面積を有し得る。

一例として、熱伝導性材料６０４は、熱を伝導するのに比較的良好な材料であり得る。例えば、熱伝導性材料６０４は、金属、熱伝導性プラスチック、グラファイト、材料の組み合わせなどであってもよい。一例として、熱伝導性材料６０４は、ケルビン当たり１メートル当たり約数十ワットからケルビン当たり１メートル当たり数百ワットの熱伝導率の値を有し得る。例えば、熱伝導性材料６０４は、ケルビン当たり１メートル当たり約５０〜１５０ワットの熱伝導率の値を有する金属であってもよい。

筐体６００は、ＰＣＢ５００に含まれる加熱要素２０４などの加熱要素２０４が筐体６００の内部に固定されたときに、加熱要素２０４が熱伝導性材料６０４に隣接して位置するように構成され得る。筐体６００はまた、筐体６００が電源１０２、１２２、例えば、ＰＶモジュールに装着されたときに、熱伝導性材料６０４が電源１０２、１２２の表面に隣接して位置するように構成され得る。この配設は、加熱要素２０４が電源１０２、１２２の表面に熱的に連結されること／電源１０２、１２２の表面を近接加熱することを容易にするのを助け得る。

筐体６００は、１つ以上のダイオード６０６を含み得る。ダイオード６０６は、筐体６００に接続され得、および／または収容され得る。ダイオード６０６は、電源１０２、１２２および／または電力デバイス１０４、１２４をバイパスするためのバイパスダイオードであってもよい。ダイオード６０６は、電力デバイス１０４、１２４、例えば、ＰＣＢ５００の外部にあってもよい。ダイオード６０６は、加熱要素２０４の一部であってもよく、または加熱要素２０４の一部でなくてもよい。ダイオード６０６および／または筐体６００は、ダイオード６０６を電源１０２、１２２および／または電力デバイス１０４、１２４に接続するための１つ以上のワイヤ、端子、または他のコネクタを含み得る。

電源１０２、１２２に取り付けられるように配設された筐体６００の側面上の熱伝導性材料（６０８）の第２の部分は、ダイオード６０６と電源１０２、１２２との間に位置し得る。ダイオード６０６に関連する熱伝導性材料６０８のこの第２の部分は、熱伝導性材料６０４と同じ材料、または異なる熱伝導性材料で作製され得る。例えば、熱伝導性材料６０４は金属であってもよく、熱伝導性材料６０８の第２の部分は熱伝導性プラスチックであってもよい。一例として、熱伝導性材料の第２の部分は、ケルビン当たり１メートル当たり約数十ワットの熱伝導率の値を有し得る。例えば、熱伝導性材料６０８の第２の部分は、ケルビン当たり１メートル当たり約３０〜４０ワットの熱伝導率の値を有するポリマー／プラスチックである。

熱伝導性材料６０４または熱伝導性材料６０８から作製されていない筐体６００の残りの部分は、熱伝導性材料６０４および／または熱伝導性材料６０８よりも低い熱伝導率を有し得る。

いくつかの例では、筐体６００は、筐体６００の内側および／または外側の異なる側（図示せず）に位置する熱伝導性材料６０４の別の部分、例えば、電源１０２、１２２に取り付けられた、筐体６００の側面とは反対にある／平行な筐体の側面を含み得る。これらの例では、電源１０２、１２２から離れて位置する筐体６００の側面に位置する熱伝導性材料６０４の他の部分は、例えば、電力デバイス１０４、１２４が融雪動作モードで動作していないとき、電源１０２、１２２の表面から離れた方向に熱を放散するのを助け得、および／または電力デバイス１０４、１２４が過熱しないように助ける。他の場合において、筐体６００の異なる側は、電源１０２、１２２に取り付けられた筐体６００の側に実質的に垂直であってもよい。いくつかの例では、筐体６００の異なる側に位置する熱伝導性材料のこの他の部分は、熱伝導性材料６０４の第１の部分と同じ熱伝導性材料、または異なる熱伝導性材料であってもよい。

いくつかの例では、追加の加熱要素２０４、例えば、ダイオード６０６およびＰＣＢ上の任意のバイパスダイオード以外の１つ以上のダイオード（図示せず）も、筐体６００内に配置され得る。１つ以上の追加のダイオードは、ダイオード６０６と同様であってもよく、加熱要素２０４として／加熱要素２０４に加えて動作し得る。一例として、１つ以上のダイオードは、比較的「損失が」あってもよく、電力デバイス１０４、１２４が融雪動作モードで動作しているときに比較的大量の熱を生成するように構成され得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、内部にＰＣＢ５００が装着された電力デバイス筐体６００を例証する図６Ｂを参照する。ＰＣＢ５００は、任意の適切な要素／方法を使用して、筐体６００に装着／固定され得る。例えば、ＰＣＢ５００は、ボルト、ねじ、留め金などを使用して筐体６００に装着／固定され得る。

いくつかの例では、加熱要素は、電源の加熱を回避するようにＰＶモジュール上に通常配設される要素であり得るが、本開示の主題では、電源の表面に対する加熱要素の位置は、融雪動作モードのときに加熱要素が電源の表面を加熱するように構成されるように再配設されることが理解されよう。例えば、加熱要素は、一般に、加熱要素がＰＶモジュールの表面から離れて熱放散経路を形成するように位置付けられる、抵抗器、ダイオード、ジャンクションボックスダイオード、バイパスダイオード、電力デバイスダイオードなどであってもよいが、この場合、加熱要素は、熱放散経路がＰＶモジュールの表面に面するように位置付けられる。加熱要素は、加熱要素が電力デバイスのＰＣＢおよび／またはＰＣＢの構成要素を損傷しないように配設され得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、ＰＶモジュール１０２の表面を近接加熱するように熱的に連結された加熱要素２０４を備えたＰＶモジュール１０２、１２２を例証する図７Ａ〜図７Ｂを参照する。図７Ａは、本開示の主題の特定の例による、ＰＶモジュール１０２、１２２の底面の上面図を例証する。図７Ｂは、本開示の主題の特定の例による、ＰＶモジュール１０２、１２２の側面図を例証する。図７Ｂは、空に面するＰＶモジュール１０２、１２２の側面を示すために、太陽の描写を含み、太陽は、例証のみを目的として描かれている。

加熱要素２０４は、ＰＶモジュール１０２、１２２の第１の表面７０２に取り付けられ得る。第１の表面７０２は、太陽に向かって方向付けられず、地面に向かって方向付けられ、地面に面するように構成されたＰＶモジュール１０２、１２２の表面であってもよい。加熱要素２０４は、太陽に向かって方向付けられていない表面７０２上に位置付けられているが、例えば、第２の表面７０４上の融雪が所望されるときに、太陽に向かって方向付けられた、表面７０２とは反対の第２の表面７０４に熱を提供するように構成され得る。加熱要素２０４を表面７０２に配置することで、加熱要素が、ＰＶモジュール１０２、１２２の第２の表面７０４上の太陽電池を覆い隠さないこと、または遮蔽しないことを可能にする。

加熱要素２０４は、ＰＶモジュール１０２、１２２の反対側７０８よりも高くなるように構成されたＰＶモジュール１０２、１２２の一方の側７０６の上またはその近くに配設され得る。ＰＶモジュール１０２、１２２の「頂部分」は、ＰＶモジュール１０２、１２２の反対側の低い側７０８よりも高くなるように配設される、ＰＶモジュール１０２、１２２の高い側７０６の上またはその近くに位置するＰＶモジュール１０２、１２２の上部分であり得る。ＰＶモジュール１０２、１２２の「頂部分」またはその近くに加熱要素２０４を配設することで、ＰＶモジュール１０２、１２２の高い部分で溶けた雪が、ＰＶモジュール１０２、１２２の反対側の低い側７０８またはその近くに位置するＰＶモジュール１０２、１２２の下部分であり得る「底部分」の除雪を支援することを可能にする。これは、ＰＶモジュール１０２、１２２の外面７０４から雪をより容易に除去することを可能にし得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、ＰＶモジュール１０２、１２２の表面を近接加熱するように熱的に連結された加熱要素２０４を備えたＰＶモジュール１０２、１２２の側面断面図を例証する図７Ｃを参照する。本開示の主題の特定の例による、図７ＣのＰＶモジュール１０２、１２２の部分Ａ１の拡大図を例証する図７Ｄも参照する。生成面７１０は、ガラス板または異なる透明材料で覆われた光電池を含み得る。生成面７１０は、ＰＶモジュール１０２、１２２の外面７０４の少なくとも一部であってもよい。生成面は、支持面７１２によって支持され得る。筐体６００は、生成面７１０に連結され、ＰＣＢ５００などの回路を収容する。筐体６００は、任意の適切な結合要素（例えば、ねじ、クリップ、ボルト、接着剤など）を使用して、生成面７１０に連結され得る。ＰＣＢ５００は、加熱要素２０４、例えば、１つ以上のダイオード／トランジスタを含む。加熱要素２０４は、熱伝導性材料６０４から作製された筐体６００の熱伝導性部分を介して生成面７１０に熱的に連結される。

ここで、本開示の主題の特定の例による、ＰＶモジュール１０２、１２２の表面を近接加熱するように熱的に連結された加熱要素２０４を備えたＰＶモジュール１０２、１２２の側面断面図を例証する図７Ｅを参照する。本開示の主題の特定の例による、図７ＥのＰＶモジュール１０２、１２２の部分Ａ２の拡大図を例証する図７Ｆも参照する。図７Ｃおよび図７Ｄの例のように、生成面７１０は、ガラス板または異なる透明材料で覆われた光電池を含み得る。この場合、加熱要素２０４は、連結材料７２０を介して、筐体６００の熱伝導性材料６０４に連結され得る。連結材料７２０は、熱伝導性であってもよい。例えば、連結材料７２０は、熱パテ、熱接着剤などの熱伝導性連結材料であってもよい。上記のように、場合によっては、熱伝導性材料６０４は、加熱要素２０４と比較して比較的大きな面積を有するヒートスプレッダであってもよい。この場合、熱伝導性材料６０４は、電気的隔離／絶縁材料７３０、充填剤７４０、およびヒートシンク７５０を介してＰＶモジュール１０２、１２２に連結される。

電気的隔離／絶縁材料７３０は、装置と接触する人を感電の潜在的な危険から保護し得る。電気的隔離／絶縁材料７３０は、電気を伝導しない／電気の電動が不十分である任意の適切な材料であってもよい。一例として、電気的隔離／絶縁材料７３０は、プラスチック材料から作製された積層層であってもよい。場合によっては、電気的隔離／絶縁材料７３０はまた、熱を伝導しなくてもよい／熱の伝導が不十分であってもよい。そのような場合、加熱要素２０４は、電気的隔離／絶縁材料７３０の不十分な熱伝導性／非熱伝導性にもかかわらず、ＰＶモジュール１０２、１２２の表面に熱的に連結される／近接加熱するように構成される。

充填剤７４０は、電気的隔離／絶縁材料７３０とヒートシンク７５０との間の隙間を埋め得る。充填剤７４０は、電気的隔離／絶縁材料７３０とヒートシンク７５０との間の隙間を埋める任意の適切な材料であってもよい。例えば、充填剤７４０は、サーマルグリース、空気などであってもよい。

ヒートシンク７５０は、ＰＶモジュール１０２、１２２に連結され得る。ヒートシンク７５０は、効率的な方法で熱を分散するように構成され得る。ヒートシンク７５０は、１つ以上の熱拡散要素を含んでもよく、または熱の伝導／拡散に比較的優れた材料から作製され得る。一例として、ヒートシンク７５０は、加熱要素２０４によって生成された熱をＰＶモジュール１０２、１２２の表面に拡散するのを助けるように構成された１つ以上のフィンを含み得る。

上記で詳細に説明された様々な要素は、様々な要素を介して、加熱要素２０４からＰＶモジュール１０２、１２２の表面／ＰＶモジュール１０２、１２２の表面の周りの周囲空気に至る熱放散経路を形成するのを助け得る。

ここで、加熱要素２０４を有するＰＶモジュール１０２、１２２の裏側の鳥瞰図を例証する図７Ｅを参照する。図７Ｅにおいて、装置に存在し得るいくつかの要素は、簡潔性のために例証されていない（例えば、筐体６００、連結材料７２０、充填剤７４０など）。加熱要素２０４は、熱伝導性材料６０４、電気的隔離／絶縁材料７３０、およびヒートシンク７５０を含む熱放散経路を介して、ＰＶモジュール１０２、１２２の表面に熱的に連結される／近接加熱する。上記のように、電気的隔離／絶縁材料７３０は、装置と接触する人に保護を提供し得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、電源の表面の近接加熱における加熱要素２０４の熱的な連結に関係する様々な熱部品を表す図式８００を例証する図８を参照する。

図８は熱部品を示しているが、明確性および簡潔性のために、図８は、熱部品を表すために、電気部品を表すために通常使用される部品を示す。熱抵抗要素Ｒ１〜Ｒ４に対する電源Ｐとの類似性は、電流源と電気抵抗器との間の関係に類似し得る。

電源Ｐは、加熱要素２０４の放散した電力（損失）に関係する熱部品を表す。電源Ｐは、所与のシナリオにおいて所与の時間に加熱要素２０４が生成する熱の量を表し得る。

抵抗器Ｒ１は、加熱要素２０４の内部部分と加熱要素２０４の外部部分との間（例えば、加熱要素２０４を含む筐体の内側と筐体の外側との間）の熱抵抗に関係する熱部品を表す。

抵抗器Ｒ２は、加熱要素２０４の外部部分とヒートスプレッダインターフェースとの間の熱抵抗に関係する熱部品を表す。ヒートスプレッダインターフェースは、加熱要素２０４によって放散される熱を拡散するのを助けるように構成され得る。ヒートスプレッダインターフェースは、熱の放散を支援するために、追加の熱伝導性材料および／または電気的隔離体／絶縁体を含み得る。例えば、ヒートスプレッダインターフェースは、熱伝導性材料６０４から作製された筐体６００の一部であってもよい。

抵抗器Ｒ３は、ヒートスプレッダインターフェースと表面インターフェースとの間の熱抵抗に関係する熱部品を表す。表面インターフェースは、加熱要素２０４が取り付けられている電源の表面であってもよい。表面インターフェースは、追加の熱伝導性材料および／または電気的隔離体／絶縁体を含み得る。

抵抗器Ｒ４は、表面インターフェースと周囲インターフェースの間の熱抵抗に関係する熱部品を表す。周囲インターフェースは、電源の表面の周りの領域であってもよい。例えば、周囲インターフェースは、太陽に向かって方向付けられるように構成され、雪で覆われ得る電源の表面上の領域であってもよい。

融雪動作モードで動作可能であるように加熱要素２０４を設計する／選択するとき、図式８００、または別の同様の図式が、電源の表面の雪を溶かすために、電源の表面に加熱要素が熱的に連結されて十分な熱を生成し／近接加熱し得ることを確実にするのを助けるために考慮され得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、融雪するための例示的な方法９００を示すフローチャートを例証する図９を参照する。

ステップ９０２で、電力デバイスが融雪動作モードで動作を開始するべきかどうかが決定される。例えば、電力デバイスは、複数の動作モード（例えば、スタンバイモード、電源からインバータモード／ＰＶ電力変換モードへの方向への変換、バイパスモード、融雪モードなど）を有し得る。この決定の例は、図１６を参照して以下でより詳細に説明される。一例として、決定は、１つ以上のコントローラを使用して、例えば、電力デバイスおよび／またはインバータで行われ得る。決定は、１つ以上のセンサによって取得された１つ以上のパラメータ／パラメータデータに基づき得、および／または１つ以上のパラメータ／パラメータデータに応答し得る。例えば、動作モードを決定するために、１つ以上のパラメータ／パラメータデータが特定の閾値と比較され得る。

一例として、１つ以上のパラメータ／パラメータデータは、電力システムの１つ以上の要素に関係し得る。例えば、１つ以上のパラメータ／パラメータデータは、電力デバイス、コンバータ、加熱要素、電源、電源の表面、外部電源、インバータなどに関係し得る。

パラメータデータは、（例えば、１つ以上のセンサ／コントローラによって取得される）特定のパラメータおよび／または特定のパラメータに関係するデータを指し得る。あるいは、パラメータデータは、特定のパラメータから導出された（例えば、センサ／コントローラによって導出された）データまたは導出されたデータに関係するデータを指し得る。例えば、パラメータデータは、温度パラメータデータ、電気的（例えば、電圧、電流、電力など）パラメータデータ、時間パラメータデータ、放射照度パラメータデータなどを含み得る。

一例として、温度パラメータデータは、電源の表面の温度、電源の表面の周りの領域の周囲温度、加熱要素の温度などに関係し得る。温度パラメータデータは、例えば、華氏度、摂氏度、ケルビン度などであってもよい。

一例として、電気的パラメータデータは、電流、電圧、電力などに関係し得る。

一例として、時間パラメータデータは、時刻、曜日、日、月などに関係し得る。

一例として、放射照度パラメータデータは、電源の表面の放射照度、電源の表面の予測される放射照度、別の近くの電源の表面の放射照度などに関係し得る。

方法９００を実行するデバイスが、関連する電力デバイスが融雪モードで動作を開始するべきではないと決定した場合、決定するステップは、後で再び実行され得る。例えば、決定するステップは、特定の時間間隔の経過に基づいて、および／もしくは特定の時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいて、および／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、取得された特定のパラメータデータに基づいて、および／または、取得された特定のパラメータデータに応答して引き起こされ得る。

方法９００を実行するデバイスが、関連する電力デバイスが融雪モードで動作することを決定した場合、プロセスはステップ９０４に進む。例えば、図１０Ａを参照すると、すべての電源１０２、１２２の表面が、電源１０２、１２２が全くまたは効率的に電力を生成することができないように雪によって少なくとも部分的に覆われている状況において、（図では、電源１０２、１２２上の十字形の陰影によって表されている雪による遮蔽）、次に、電力デバイス１０４、１２４は、融雪する決定に基づいて、および／または、融雪する決定に応答して、融雪モードで動作し得る。

ステップ９０４において、融雪して電源の表面をクリアにするために、異なるおよび／または別の外部電源を使用して電源の表面を加熱し得る。

例えば、図１０Ａに例証されるように、電力システム１０００（電力システム１００と同じまたは類似であってもよい）において、１つ以上の電力デバイスは、電源に電気的に接続され得、電力デバイスの１つ以上の加熱要素は、電源の表面に熱的に連結され得る。例えば、電力デバイス１０４Ａは、電源１０２Ａに接続され（例えば、電源１０２Ａのジャンクションボックスに統合され）、電力デバイス１０４Ｂは、電源１０２Ｂに接続され、・・・、電力デバイス１０４Ｎは、電源１０２Ｎに接続されるなどである。また、電力デバイス１０４Ａの加熱要素２０４（図１０Ａに示されていない）は、電源１０２Ａの表面に熱的に連結され、電力デバイス１０４Ｂの加熱要素２０４は、電源１０２Ｂの表面に熱的に連結され、・・・、電力デバイス１０４Ｎの加熱要素２０４は、電源１０２Ｎの表面に熱的に連結されるなどである。

この場合、システム電力デバイス１１０は、電源１０２、１２２の表面を加熱して、電源１０２、１２２の動作を妨げる雪を除去するために、グリッド１１２から電力を引き出し、電力デバイス１０４、１２４の加熱要素２０４に電力を提供し得る。電源１０２、１２２の表面をクリアにすることは、電源１０２、１２２（例えば、ＰＶモジュール）が、それ自体で電力を生成することを可能にする。この場合、融雪モードにあるとき、システム電力デバイス１１０からの電流Ｉは、電源１０２、１２２が電力を生成しているかのように、また電力デバイス１０４、１２４が融雪動作モードで動作していないかのように同じ方向に流れ得る。電流Ｉは、電力デバイス１０４、１２４が（図１７を参照して以下に説明する外部電源、例えば、グリッドまたはストレージデバイスから提供される電力とは対照的に）電源１０２、１２２によって生成された電力を変換するバイパス動作モードで動作するときに熱が生成されるのと同様に、１つ以上の加熱要素２０４を使用して熱を生成する電力デバイス１０４、１２４を通って流れ得、特定の電力デバイスは（融雪動作モードにおける加熱要素２０４であるようにも構成され得る）バイパスダイオードを使用してバイパスされている。場合によっては、外部電源によって供給される電圧は、逆電圧（すなわち、電源によって生成される電圧とは反対の極性を有する電圧）であってもよい。このような場合、外部電源から提供される電圧が逆電圧であっても、電源が電力を融雪動作モード以外で生成しているときと同じ方向に電力デバイス／加熱要素における電流が流れ得る（すなわち、インバータ／グリッドが電源／電力デバイスから電力を受信する負荷として動作しているとき、またインバータ／グリッドが電力デバイス／加熱要素に電力を提供する電源として動作しているとき以外であり、両方の場合において、電流は同じ方向であり得る）。

例えば、外部電力がグリッド１１２に接続されたシステム電力デバイス１１０によって提供され、システム電力デバイス１１０がインバータである場合を考える。この場合、１つ以上の電源１０２が電力を生成し、インバータが電力を受信する負荷として動作しているとき、インバータのＤＣ側の電圧は正の電圧であり、電流Ｉは図１０Ａに例証される矢印の方向に流れる。電力を生成する電源１０２（および電力デバイス１０４）が、電圧源ＰＳ１として表されている図１０Ｂを参照されたい。インバータが融雪モードにあるとき、例えば、電源１０２、１２２のいずれも電力を生成していない場合、インバータはもはや負荷として動作しないことがある。むしろ、融雪モードにあるとき、インバータは、１つ以上の電源１０２、１２２の表面をクリアにするために、電力デバイス１０４、１２４の１つ以上の加熱要素２０４に外部電力源を提供する電源として／電源と同様に動作することがある。電力を生成するインバータ（およびグリッド１１２）が電圧源ＰＳ２として表されている図１０Ｃを参照されたい。この場合、インバータのＤＣ側の電圧の極性は、負荷として機能していたときのインバータのＤＣ側の電圧の極性とは反対であり得る（前の事例では、電圧Ｖとして図１０Ｂに例証するように）。つまり、インバータのＤＣ側の電圧は負の電圧であり得る。しかしながら、この「負の電圧源」ＰＳ２は、電源１０２、１２２のうちの１つが電力を生成して／電圧源ＰＳ１として機能 しているかのように同じ極性である電位を生成する。したがって、この場合も、電流Ｉは図１０Ａに例証される方向に流れ得る。

一例として、システム電力デバイス１００は、システム電力デバイス１００の第１の側に少なくとも２つの端子を有し得る。例えば、システム電力デバイス１００がＤＣ−ＡＣインバータであり得る場合、システム電力デバイス１００は、第１の端子および第２の端子を含む、インバータのＤＣ側に２つの端子を有し得る。システム電力デバイス１００がＰＶ電力変換動作モードで動作しているとき、インバータのＤＣ側の２つの端子は、インバータに入力電圧を提供する入力端子と見なされ得る。この場合、電位は第２の端子よりも第１の端子の方が大きくなり得る（すなわち、「正の」電圧があり得る）。一方で、システム電力デバイス１００が融雪動作モードで動作している場合、インバータのＤＣ側の２つの端子は、インバータからの出力電圧を提供する出力端子と見なされ得る。この場合、電位は第１の端子よりも第２の端子の方が大きくなり得る（すなわち、「負の」電圧があり得る）。

図９の考察に戻ると、ステップ９０６で、特定の電源の表面が完全にクリアにされたか、またはそれ自体で十分な電力を生成するのに十分にクリアにされたか否かの決定が行われ得る。一例として、決定は、例えば、電力デバイスおよび／またはインバータにおいて、方法９００を実施する１つ以上のコントローラを使用して行われ得る。決定は、１つ以上のセンサによって取得されたパラメータデータに基づいて、および／またはパラメータデータに応答して行われ得る。例えば、決定は、特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して行われ得る。温度パラメータデータおよび／または電気的パラメータデータは、電源が特定の閾値を超える電力を生成することができるか、または生成していることを示し得る。例えば、取得した１つ以上の時間パラメータが昼間であることを示す場合、または内部時計がそのように示す場合、および１つ以上の電気的パラメータが、電流が最小量を超えてパネルによって生成されていることを示す場合、パネルは「機能している」と見なされ得る。

表面が十分にクリアでないと決定された場合、融雪して電源の表面をクリアにするために、異なる／別の外部電源を使用して電源の表面に熱を加え続け得る（ステップ９０４）。例えば、加熱要素は、上記のように、電源の表面に熱的に連結され／近接加熱する電力デバイスの加熱要素であってもよい。特定の電力デバイスの表面がクリアにされたか否かを決定するステップ（ステップ９０６）は、後で再び実行され得る。例えば、決定するステップは、特定の時間間隔の経過に基づいておよび／もしくは特定の時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいておよび／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、特定の温度パラメータデータに基づいて、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して、ならびに／または取得された特定の電気的パラメータデータに基づいて、および／もしくは取得された特定の電気的パラメータデータに応答して引き起こされ得る。

表面が十分にクリアにされたと決定された場合、プロセスは終了し得、または任意選択的にステップ９０８に進み得る。

ステップ９０８で、電力システム内のすべての電力デバイスの表面が、それ自体で十分な電力を生成するのに完全に／十分にクリアであるか否かの決定が行われ得る。一例として、決定は、１つ以上のコントローラを使用して、例えば、電力デバイスおよび／またはインバータで行われ得る。決定は、１つ以上のセンサによって取得されたパラメータデータに基づいて、および／またはパラメータデータに応答して行われ得る。例えば、決定は、特定の温度パラメータデータおよび／もしくは特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または特定の温度パラメータデータおよび／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して行われ得る。温度パラメータデータおよび／または電気的パラメータデータは、電源が特定の閾値を超える電力を生成できる／生成していることを示し得る。

すべての表面が十分にクリアにされたと決定された場合、電力デバイスはもはや融雪モードで動作しなくなり得る。電力デバイスのうちの１つ以上が、その後融雪モードで動作するべきかどうかの決定は、別の時に再度行われ得る（ステップ９０２）。例えば、決定するステップは、特定の時間間隔の経過に基づいておよび／もしくは特定の時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいておよび／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、取得された特定の温度パラメータデータおよび／または特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または取得されている特定の温度パラメータデータおよび／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して引き起こされ得る。一例として、電力デバイスがもはや融雪動作モードで動作しない場合、電力デバイスは、電力デバイスが電源によって提供される電力を変換するように構成されたＰＶ電力変換動作モードで動作し得、これは、クリアにされた後に電力を生成することができる。

すべての表面が十分にクリアにされていないと決定された場合、プロセスはステップ９１０に進む。

ステップ９１０において、表面が十分に除雪されて、それ自体で電力を生成することができる１つ以上の電源が使用されて、１つ以上の他の電力デバイスの加熱要素に電力を提供する。

例えば、図１１を参照すると、電力システム１１００（電力システム１００、１０００と同じであってもよく、または同様であってもよい）では、電源１０２Ａ、１０２Ｎ、および１２２の外面は、これらの電源１０２Ａ、１０２Ｎ、および１２２が十分な電力を生成することができない程度まで雪で覆われている。しかしながら、電源１０２Ｂの表面は、電力デバイス１０４Ｂの加熱要素２０４（図１１には示されていない）を使用して、十分に除雪されている。これは、電源１０２Ｂが、例えば特定の閾値よりも大きい十分な電力を生成することを可能にする。電力デバイス１０４Ｂの加熱要素２０４は、電源１０２Ｂの表面の雪を溶かすためにもはや必要とされないことがあり、電力デバイス１０４Ｂの加熱要素２０４は、もはや作動していないことがある（すなわち、ＰＶモジュールの表面が雪に遮蔽されず、太陽光に晒されるため、電源が電源自体で十分な電力を生成できるため、電力デバイスのバイパスはもはや必要とされないことがある。）電源１０２Ｂによって生成された電力は、他の電源１０２Ａ、１０２Ｎの表面を覆っている雪を溶かすのを助けるために、電源１０２Ａ、１０２Ｎの加熱要素２０４の電力供給に寄与し得る。

そのような場合、電源１０２Ｂは他の電力デバイスを融雪動作モードで動作させるのに十分な電力を提供できるため、以前に作動状態であった外部電源は、電力デバイス１０４Ｂの加熱要素２０４に電力供給するための補助電力を提供するためにもはや必要とされないことがある。一例として、１つ以上の電源がクリアにされ、融雪モードで他の電力デバイスに電力を提供できるようになると、以前に作動状態であった外部電源は、例えば、電源のすべての表面がクリアになるまでバイパスされ／オフにされ／接続が切断され得る。例えば、以前に作動状態であった外部電源、例えば、グリッドおよびインバータなどから提供される補助電力は、１つ以上の電源が除雪されたときに、１つ以上の電力デバイスを融雪モードで動作させるために必要とされないことがある。そのような場合、融雪モードで他の電力デバイスに電力供給する後続の作動状態の外部電源は、１つ以上のクリアにされた電源であり得る。場合によっては、以前に作動状態であった外部電源（例えば、グリッド）と後続の作動状態の外部電源（例えば、クリアにされた１つ以上のＰＶモジュール）の両方が同時に使用されて、共に融雪モードで動作する１つ以上の電力デバイスに電力を提供し得る。場合によっては、１つ以上の電源がクリアにされ、外部電源として動作するようになると、グリッド／インバータは外部電源から１つ以上の電源から電力を受信する負荷に切り替わり得る。

本主題の例によると、１つ以上の加熱要素２０４は、１つ以上の電力デバイス１０４、１２４の一部であることが理解されよう。

本主題の例によると、１つ以上の他のＰＶモジュールをクリアにするのを助けるために、１つ以上のクリアにされたＰＶモジュールが使用され得ることも理解されよう。

いくつかの例では、１つ以上の電源、例えば、ＰＶモジュールは、雪を溶かすのに十分な熱を生成するように構成される。これらの場合、ＰＶモジュールはダイオードと同様の特性を有し得るため、ＰＶ電源自体が加熱要素２０４であってもよく、および／または他の加熱要素を助け得る。例えば、図４Ａに戻って参照すると、コンバータ２０２が降圧コンバータであり、電源１０２、１２２に電圧Ｖ１が提供され、逆電流が電源１０２、１２２を介して誘導される場合、電源１０２、１２２は加熱要素２０４として動作し得る。

いくつかの例では、１つ以上のコンバータは、それぞれのＰＶ電源内の複数のＰＶセルを通して電流を誘導するように構成され得る。これらの場合、ＰＶ電源は、電源の表面を実質的に均一に加熱するために、ＰＶ電源全体に入力電流を実質的に均等に分配するように構成され得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、融雪するための例示的な方法１２００を示すフローチャートを例証する図１２を参照する。

ステップ１２０２において、電力デバイスが融雪モードで動作を開始するべきかどうかが決定され得る。例えば、電力デバイスは、複数の動作モード（例えば、スタンバイモード、電源からインバータモード／ＰＶ電力変換モードへの方向への変換、バイパスモード、融雪モードなど）を有し得る。この決定の例は、図１６を参照して以下でより詳細に説明される。

一例として、電力デバイスが融雪モードで動作を開始するべきかどうかの決定は、１つ以上のコントローラを使用して、例えば、電力デバイスおよび／またはインバータで行われ得る。決定は、例えば、１つ以上のセンサ／コントローラによって取得されたパラメータデータに基づいて、および／またはパラメータデータに応答して行われ得る。

電力デバイスが融雪モードで動作を開始するべきではないと決定された場合、決定するステップは、後で再度実行され得る。例えば、決定するステップは、特定の時間間隔の経過に基づいておよび／もしくは特定の時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいて、および／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、取得された特定の温度パラメータデータおよび／もしくは取得された電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または取得された特定の温度パラメータデータおよび／もしくは取得された電気的パラメータデータに応答して引き起こされ得る。

融雪モードで動作することが決定された場合、プロセスはステップ１２０４に進む。例えば、すべての電源１０２、１２２の表面が、電源１０２、１２２が全くまたは効率的に電力を生成することができない（例えば、特定の閾値より大きい）ように雪によって少なくとも部分的に覆われている状況での電力システム１３００（電力システム１００と同じまたは同様であり得る）を例証する図１３Ａを参照すると、電力デバイス１０４、１２４は、融雪モードで動作する決定に基づいて、および／または、融雪モードで動作する決定に応答して、融雪モードで動作され得る。

図１２の考察に戻ると、ステップ１２０４で、異なるおよび／または別の外部電源を使用して、負の電流が複数の電力デバイス間に印加され得る。負の電流は、電源（例えば、１０２、１２２）が電力生成モードで電力を生成しているとき／電力デバイスがＰＶ電力変換モードであるときに流れる電流とは反対の方向に流れる電流であり得る。本明細書では、負の電流は、逆電流とも称され得る。一例として、電力デバイス１０４、１２４は、電流が電源から電力デバイス１０４、１２４に第１の方向に流れる、第１の動作モード、例えば、ＰＶ電力変換モードで動作するように構成され得る。この例では、電力デバイス１０４、１２４はまた、電源を加熱し、電源の表面の雪を融かすために負の電流が逆方向に流れ、電力デバイス１０４、１２４から電源を介して誘導される、第２の動作モード、例えば、融雪動作モードで動作するように構成され得る。

例えば、複数の電力デバイスが、複数の電源に電気的に接続され得る。例えば、図１３Ａに例証されるように、電力デバイス１０４Ａは、電源１０２Ａに接続され、電力デバイス１０４Ｂは、電源１０２Ｂに接続され、・・・、電力デバイス１０４Ｎは、電源１０２Ｎに接続されるなどである。一例として、複数の電力デバイスはまた、相互に接続される。例えば、電力デバイス１０４は、直列ストリング接続１０６Ａで接続され得、電力デバイス１２４は、直列ストリング接続１０６Ｎで接続され得る（図１を参照）。直列ストリング１０６Ａおよび１０６Ｎは、互いに並列に、およびシステム電力デバイス１１０に並列に接続され得る。システム電力デバイス１１０の第１の側は、電力デバイス１０４、１２４に接続され、システム電力デバイス１１０の第２の側は、グリッド１１２に接続される。例えば、システム電力デバイス１１０の第１の側は、グリッド１１２に接続されているシステム電力デバイス１１０の第２の側とは反対であってもよい。システム電力デバイス１１０の第１の側は、システム電力デバイス１００のＤＣ側と称され得、システム電力デバイス１１０の第２の側は、システム電力デバイス１１０のＡＣ側と称され得る。

この場合、システム電力デバイス１１０は、グリッド１１２から電力を引き出し、直列ストリング１０６Ａ、１０６Ｎに電力を提供し得る。電力デバイス１０４、１２４に接続されたシステム電力デバイス１１０の第１の側の両端の電圧の電圧値は、直列ストリング１０６Ａ、１０６Ｎの電力デバイス１０４、１２４の間で分割される。この場合、システム電力デバイス１１０からの電流Ｉ＿ｒｅｖｅｒｓｅは、電源１０２、１２２が電力を生成している場合とは反対の方向に、電力デバイス１０４、１２４が融雪動作モードで動作していないかのように流れる。この場合、システム電力デバイス１１０は双方向インバータであり、外部電源からの電流は、電源１０２、１２２が電力生成モードで電力を生成している／電力デバイスがＰＶ電力変換モードであるときの電流Ｉとは反対の方向に流れる逆電流Ｉ＿ｒｅｖｅｒｓｅである。この例によると、システム電力デバイス１１０は、電流の流れを逆にすることができ、電力デバイス１０４、１２４は、電源１０２、１２２／ＰＶモジュールを通して逆電流を誘導することができる。場合によっては、電流が電源１０２、１２２／ＰＶモジュールを介して誘導されると、電源１０２、１２２／ＰＶモジュールは、ダイオードと同様の特性で機能／挙動する。電源１０２、１２２／ＰＶモジュールは、少なくとも部分的に半導体材料から構築されているため、ダイオードのように機能／挙動し得る。このように、電源１０２、１２２は、融雪モードでダイオードのように機能するため、これらの場合、電源１０２、１２２自体が、融雪のための加熱要素２０４である。

一例として、電源１０２、１２２は、ＰＶモジュールであってもよく、電力デバイス１０４、１２４は、ＰＶモジュールからの電圧を降圧する降圧コンバータであってもよい。電流が逆になると、降圧コンバータは、ＰＶモジュールへの電圧を昇圧し、かつＰＶモジュールに電流を誘導する昇圧コンバータとして機能し得る。電流は実質的にＰＶモジュール全体に流れるため、ＰＶモジュールに電流を誘導することは、電力／熱をＰＶモジュールの表面全体に実質的に均等に放散させ得る。この場合、電力デバイスの動作を「ＰＶモジュールからの降圧電力流」から「ＰＶモジュールへの昇圧電力流」に変更するために、比較的低い電圧を生成し、電力デバイス１０４、１２４に印加するために、システム電力デバイス１１０が使用され得る。ＰＶモジュールが「フルシェード」の場合、ＰＶモジュールは、単純なダイオードとして機能し、特定の閾値を超える電圧、例えば、開回路電圧（Ｖｏｃ）を超える電圧を印加することは、各ＰＶセルに電流を流れさせ、ＰＶモジュールの表面全体を加熱させる場合がる。

いくつかの例では、電力デバイスの直列ストリングは、ストリング間の負荷／電圧のバランスを取り、電圧を電力デバイス／電源間で実質的に均等に分配するように構成され得る。

例えば、インバータ、例えば、インバータのＤＣ側の第１の側の両端の電圧が約８０Ｖであり、ストリング１０６Ａが１０個のＰＶモジュールを有する場合、各ＰＶモジュールの電圧は、各電力デバイス１０４当たり約８Ｖに均等に分割され得る。別の例として、インバータのＤＣ側の両端の電圧が約６０Ｖであり、ストリング１０６Ａが１０個のＰＶモジュールを有する場合、各ＰＶモジュール１０４の電圧は、各電力デバイス１０４当たり約６Ｖに均等に分割され得る。この例では、ストリング１０６Ｎが１２個のＰＶモジュールを有する場合、各ＰＶモジュール１２４の電圧は、各電力デバイス１２４当たり約５Ｖに均等に分割され得る。ＰＶモジュールに印加されるこの電圧は、以下に説明するように、ＰＶモジュールの表面上の雪を加熱し、溶かすために使用され得る。

ステップ１２０６で、電力デバイス間のより小さな第１の電圧は、電力デバイスによって（例えば、降圧＋昇圧コンバータの昇圧モード、または双方向降圧コンバータの昇圧方向によって）電源間のより大きな第２の電圧に変換され得る。例えば、電力デバイス１０４Ａ間のより小さな第１の電圧は、電源１０２Ａ間の第２のより大きい電圧に変換され得る。

ここで、図２０Ａおよび図２０Ｂを参照する。図２０Ａにおいて、本開示の主題の特定の例による、ＰＶ電源／ＰＶモジュールのＩ−Ｖ曲線のグラフ２０００が例証される。図２０Ｂにおいて、本開示の主題の特定の例による、電源／ＰＶ電源を通る電流の可能な流れの方向の例が例証される。図２０Ａに例証されるように、ＰＶ電源の電流が「短絡」（Ｉ＝Ｉｓｃ）の場合、電圧は約０Ｖ（Ｖ＝０Ｖ）である。つまり、このような場合、ＰＶ電源は電圧を生成していないことがある。ＰＶ電源が電圧を生成しているとき、可能であれば、ＰＶ電源の電圧は、一般に、ＰＶ電源を流れる電流の値がほぼゼロになるまで、特定の値まで増加する。これが「開回路電圧」である（Ｖ＝Ｖｏｃ、Ｉ＝０Ａ）。一般に、電源の目標は電力を提供すること（つまり、ほぼゼロに等しくない電圧および電流、電力＝電圧ｘ電流）であるため、通常、ＰＶ電源はこの電圧値（Ｖ＝Ｖｏｃ）を超えて動作しない。しかしながら、本主題によると、ＰＶ電源は、例えば、電力システムが融雪動作モードで動作しているとき、（電源ではなく）負荷として動作し得る。このような場合、ＰＶモジュール間にＶｏｃを超える電圧が提供され得る。このような場合（Ｖ＝Ｖｘ＞Ｖｏｃ）、ＰＶモジュールに「負の」電流が誘導され得る（Ｉ＝Ｉｘ＜０）。図２０Ｂにさらに例証されるように、この「負の」電流（負Ｉ）は、例えば、ＰＶモジュールが電源として動作している（すなわち、電力システムが、融雪動作モードではなく、ＰＶ電力生成動作モードで動作している）とき、ＰＶモジュールを流れる「正の」電流（正Ｉ）とは反対の方向に流れ得る。

ここで、図１３Ｂを参照すると、非限定的な数値例が示されている。一例として、システム電力デバイス１１０によって提供される電圧が約６０Ｖであり、電源（例えば、電源１０２Ａ、１０２Ｂ、・・・、１０２Ｎ）の所与のストリング（例えば、ストリング１０６Ａ）に１０個のパネルがある場合、約６Ｖ（６０Ｖ／１０＝６Ｖ）が、所与の電力デバイス（例えば、電力デバイス１０４Ａ）に入力される。電力デバイス１０４Ａは、入力電圧を昇圧し、関連する電源（例えば、電源１０２Ａ）間に約６０Ｖを出力し得る。この例では、電力デバイスは、例えば、融雪モードなど、グリッドから電源への方向の電力変換の動作モードで動作し得る。融雪モードでは、電力デバイス１０４、１２４は、（電力デバイス１０４、１２４が電源１０２、１２２からの電圧入力を降圧する降圧コンバータとして機能する、電源からグリッドへの方向の電力変換モード、例えば、ＰＶ電源変換モードで動作する場合ではなく）電源１０２、１２２への電圧入力を昇圧するための昇圧コンバータとして機能し得る。

図１２に戻って参照すると、ステップ１２０８において、電源の表面の雪を溶かし、クリアにするために、電源の表面が加熱され得、および／または熱が、電源の表面／電源の表面の周りの周囲空気の近くに放射され得る。例えば、電源１０２、１２２間の電圧が第２のより高い電圧に上昇すると、電流は電源１０２、１２２を通って流れ得る。したがって、電源１０２、１２２の表面は、それに応じて加熱され得、したがって、電源１０２、１２２の動作を妨げる雪を除去し得る。一例として、逆電流が電源１０２、１２２（例えば、ＰＶモジュール）を通って流れるとき、電源１０２、１２２は、ダイオードのように機能し、熱は、電源１０２、１２２の表面全体に実質的に均一に分散され、電源１０２、１２２の表面の雪を溶かし得る。例えば、少なくとも１つの電力デバイスは、少なくとも１つのＰＶ電源内の複数のＰＶセルを通して入力電流を誘導するように構成され得る。例えば、ＰＶ電源は、入力電流をＰＶ電源全体に実質的に均等に分配して、電源の表面を実質的に均一に加熱する（ＰＶモジュールの表面全体に熱を比較的均一に分散する）ように構成され得る。電源の表面をクリアにすることにより、電源（例えば、ＰＶモジュール）がそれ自体で電力を生成することが可能になる。

ステップ１２１０で、複数の電力デバイスの表面が、それら自体で十分な電力を生成するために完全に／十分にクリアにされたか否かが決定され得る。一例として、決定は、１つ以上のコントローラを使用して、例えば、電力デバイス（複数可）および／またはインバータで行われ得る。決定は、１つ以上のセンサによって取得されたパラメータデータに基づいて、および／またはパラメータデータに応答して行われ得る。例えば、決定は、特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して行われ得る。温度パラメータデータおよび／または電気的パラメータデータは、電源（複数可）が特定の閾値を超える電力を生成できる／生成していることを示し得る。

表面が十分にクリアにされていないことが決定された場合、雪を溶かして電源の表面をクリアにするために、異なる／別の外部電源を使用して電源の表面を加熱し続け得る（ステップ１２０４〜ステップ１２０８）。例えば、この場合、加熱要素は、上記のように、電源自体であってもよい。決定するステップ（ステップ１２１０）は、後で再び実行され得る。例えば、決定するステップは、特定の時間間隔の経過に基づいておよび／もしくは特定の時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいて、および／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、取得された特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または取得された特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して引き起こされ得る。

複数の表面が十分にクリアにされたと決定された場合、プロセスは終了し得、または任意選択的にステップ１２１２に進み得る。

ステップ１２１２において、電力システム内のすべての電力デバイスの表面が、それら自体で十分な電力を生成するのに完全に／十分にクリアにされたか否かが決定され得る。一例として、決定は、１つ以上のコントローラを使用して、例えば、電力デバイスおよび／またはインバータで行われ得る。決定は、１つ以上のセンサによって取得されたパラメータデータに基づいて、および／または１つ以上のセンサによって取得されたパラメータデータに応答して行われ得る。例えば、決定は、特定の温度パラメータデータおよび／もしくは特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または特定の温度パラメータデータおよび／または特定の電気的パラメータデータに応答して行われ得る。温度パラメータデータおよび／または電気的パラメータデータは、電源が特定の閾値を超える電力を生成できる／生成していることを示し得る。

すべての表面が十分にクリアにされたと決定された場合、電力デバイスはもはや融雪モードで動作しないことがある。電力デバイスのうちの１つ以上がその後融雪モードで動作するべきかどうかの決定は、別の時に再度行われ得る（ステップ１２０２）。例えば、決定するステップは、特定の時間間隔の経過に基づいて、および／もしくは特定の時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいて、および／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、取得された特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに基づいて、ならびに／または取得された特定の温度パラメータデータ、および／もしくは特定の電気的パラメータデータに応答して引き起こされ得る。一例として、電力デバイスがもはや融雪動作モードで動作しない場合、電力デバイスは、電力デバイスが電源によって提供される電力を変換するように構成されたＰＶ電力変換動作モードで動作し得、これは、クリアにされた後に電力を生成することができる。

すべての表面が十分にクリアにされていないと決定された場合、プロセスはステップ１２１４に進む。

ステップ１２１４で、表面が十分に除雪されて、それ自体で電力を生成することができる電源の１つ以上のストリングが使用され、１つ以上の他の一連の電力デバイスの加熱要素に電力を提供する。

例えば、電力システム１４００（電力システム１００、１２００と同じまたは同様であってもよい）を例証する図１４を参照すると、ストリング１０６Ａの電源１０２の外面は、これらの電源１０２が、例えば、特定の閾値を超える十分な電力を生成することができない程度まで、雪で覆われている。しかしながら、ストリング１０６Ｎの電源１２２の表面は、例えば、電力デバイス１２４によって出力されるより大きな第２の電圧を使用して、除雪されている。除雪されていることは、各電源１２２が十分な電力を生成することを可能性にし得る。電源１２２がそれら自体で十分な電力を生成することができるため、外部電源によって提供されるより大きな第２の電圧は、電源１２２の表面の雪を溶かすためにもはや必要とされないことがある。この場合、一例として、外部電源はもはや作動状態ではないことがある。例えば、システム電力デバイス１１０／グリッド１１２は、融雪を助けるためにもはや必要ではないことがあるため、この時点で電源から電気的に接続が切断され得る。この場合、ＰＶモジュール１２２の表面はもはや雪によって遮蔽されず、日光に晒されるので、ストリング１０６Ｎはそれ自体で十分な電力を生成することが可能であり得る。ストリング１０６Ｎの電源１２２によって生成された電力は、ストリング１０６Ａ内の他の電源１０２に寄与／提供され、それらの表面を覆っている雪を溶かすのを助け得る。

上記のように、いくつかの例では、融雪を助けるためにもはや必要とされなくなると、インバータは、オフにされ得／グリッドから接続を切断され得、例えば、システム電力デバイス１１０とグリッド１２２および／またはバス１０８との間の１つ以上のスイッチが開かれ得る。このような場合、残りの雪に覆われた電源をクリアにするための外部電源は、電源／電力デバイスの１つ以上のストリングの雪を溶かすためにグリッド／インバータから電力を引き出す代わりに、クリアにされたために電力を生成しているクリアにされたパネルであってもよい。

一例として、ストリング１０６Ｎによって生成される電圧は、約８０Ｖであり得、この電圧は、ストリング１０６Ａ内の（例として）１０個の電力デバイス１０４の各々に入力される電圧が約８Ｖであるように、ストリング１０６Ａの両端に提供され得る。各電力デバイス１０４は、より低い第１の電圧（すなわち、８Ｖ）を昇圧し、電力デバイス１０４のそれぞれの電源１０２の両端に約８０Ｖのより大きな第２の電圧を出力し得る。これは、電流が電源を通って（電源１０２が電力を生成しているときとは反対／逆方向に）流れることを可能にし、電源１０２をダイオードと同様に機能させて電源１０２の表面を加熱させ、電源の表面の雪を溶かし、それによって表面を除雪し、電源１０２が電力を生成することを可能にする。

場合によっては、共に融雪モードで動作している１つ以上の電力デバイスに電力を提供するために、以前に作動状態であった外部電源（例えば、グリッド）と後続の作動状態の外部電源（例えば、クリアにされた複数のＰＶモジュール）の両方が同時に使用され得る。場合によっては、複数の電源がクリアにされ、他の複数の電力デバイスへの外部電源として動作している場合、グリッド／インバータは、外部電源から、複数のクリアにされた電源から電力を受信する負荷に切り替わり得る。

いくつかの例では、電源を加熱するために、比較的低い電圧（「安全電圧」）が融雪モードで使用され得ることが理解されよう。比較的低い電圧を使用することは、比較的高い電圧を使用するよりも安全であると考えられ得る。例えば、融雪モードでは、比較的低い電流が、システムの要素、例えば電源および電力デバイスを流れ得る。場合によっては、電圧は、加熱要素によって生成されることが所望される熱の量に基づいて制御され得る。

一例として、インバータから複数の電力デバイスに提供される電圧は、例えば、ある所定の電圧、特定の閾値電圧未満、特定の電圧範囲内など、比較的低い安全電圧であり得る。例えば、インバータの安全電圧は、約数十ボルトの範囲内であり得る。場合によっては、インバータの安全電圧は約５０Ｖまたは約８０Ｖであり得る。

例えば、インバータが電力を生成していないとき、入力電圧は安全電圧値（例えば、約数十ボルト）に維持され得る。この安全電圧値は、インバータまたは電力デバイスによって調整され得る。入力電圧は、電力デバイスに入力される電圧を指し得る。

一例として、電力デバイスの両端のより低い第１の電圧は、比較的非常に低い安全電圧であり得る。例えば、電力デバイスの安全電圧は、約１０ボルト未満の範囲、例えば、約１Ｖ、約２．５Ｖ、約６Ｖ、約８Ｖなどであり得る。

いくつかの例では、ＰＶモジュールの１つ以上の他のストリングをクリアにするのを助けるために、クリアにされたＰＶモジュールの１つ以上のストリングが使用され得ることも理解されよう。

いくつかの例では、ストリングが単一のＰＶモジュールのみを有する場合、複数のＰＶモジュールを有する１つ以上のストリングをクリアにすることを助けるために、クリアにされたＰＶモジュールが使用され得、逆もまた成立する。

ここで、本主題の例による電力システム１５００を例証する図１５を参照する。電力システム１５００は、上で詳細に説明した他の電力システムと同じであってもよく、または同様であってもよい。図１５において、電力システム１５００の複数のセンサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８が例証される。図１５はまた、電力デバイス１０４、１２４およびシステム電力デバイス１１０の外部にある中央コントローラ１５０６を例証する。場合によっては、１つ以上のコントローラは、電力デバイス１０４、１２４およびシステム電力デバイス１１０に含まれ得る。一例として、中央コントローラ１５０６の機能は、電力デバイス１０４、１２４およびシステム電力デバイス１１０の一部として含まれる１つ以上のコントローラに含まれ得る。例えば、電力デバイス１０４、１２４は、複数のコントローラを有し得、それらのコントローラのうちの１つ以上は、１つ以上の他のコントローラに命令を提供するマスターコントローラとして指定され得る。場合によっては、中央コントローラ１５０６はマスターコントローラであり得る。いくつかの例では、各電力デバイスは、中央コントローラの有無にかかわらず独自のコントローラを有し得、それらのコントローラのうちの１つ以上は、マスターコントローラとして指定され得る。

電力システム１５００の１つ以上のコントローラは、電力システムの１つ以上の他の要素に、および／または電力システムの１つ以上の他の要素から、信号／指示／コマンドとして命令を受信するように、および／または送信するように構成され得る。上記のように、１つ以上のコントローラは、データにアクセスし、決定／計算／算出を行うように構成された１つ以上のプロセッサ／処理回路およびメモリを含み得る。

簡潔性のために、コントローラ１５０６と電力デバイス１０４、１２４および／またはセンサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８の間の接続は、図１５には例証されていない。いくつかの例では、電力デバイス１０４、１２４および／またはセンサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８は、１つ以上のコントローラ１５０６に通信可能に、および／または動作可能に接続され得ることが理解されよう。例えば、センサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８は、コントローラ１５０６にデータを提供することができる。

センサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８は、電力システム１５００に関係する１つ以上のパラメータ／パラメータデータを取得するように構成され得る。このパラメータは、気温や湿度などの気象に関係するパラメータであってもよい。このパラメータは、放射照度などの光に関係するパラメータであってもよい。このパラメータは、時間、日、月などの時間に関係するパラメータであってもよい。このパラメータは、例えば、電流、電圧、電力などの電気的パラメータであってもよい。

いくつかの例では、１つ以上のセンサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８は、１つ以上の電力デバイス１０４、１２４および／またはシステム電力デバイス１１０の一部であってもよい。例えば、時間センサは、電力デバイス１０４、１２４および／またはシステム電力デバイス１１０の一部である時計であってもよい。

いくつかの例では、１つ以上のコントローラは、ネットワーク、例えば、インターネットに接続され得る。ネットワーク／インターネットはまた、タイムサーバーとしても機能し得る。

いくつかの例では、電力デバイスの直列ストリング全体のストリング電圧のバランスをとるために１つ以上のコントローラが使用され得る。

ここで、本開示の主題の特定の例による、融雪モードで動作するか否かを決定するための例示的な方法１６００を示すフローチャートを例証する図１６を参照する。

ステップ１６０２で、電力システムに関係するデータが取得され得る。例えば、このデータは、気象データ、時間データ、動作データなどを含み得る。このデータは、異なる電力システムに関係するデータも含み得る。例えば、このデータは、本電力システムと同様の気象条件で融雪することを試みるために、融雪モードで動作される同様の電力システムに関係する統計データを含み得る。一例として、このデータの少なくとも一部は、センサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８によって取得され得る。いくつかの例では、電力システム／１つ以上のコントローラは、他の電力システム／コントローラに通信可能に接続され得る。いくつかの例では、電力システム／１つ以上のコントローラは、ネットワーク、例えば、インターネットに通信可能に接続され得る。

ステップ１６０４で、取得されたデータが分析され得る。例えば、取得されたデータは、１つ以上のコントローラ１５０６によって分析され得る。

例えば、気象データ（例えば、現在雪が降っているか）、時間データ（例えば、昼間かまたは夜間か）、気温データ（例えば、融雪モードには寒すぎるか）などのデータを分析するために、ネットワーク上のコントローラおよび／または他のデバイスが使用され得る。

ステップ１６０６で、１つ以上の電力デバイスが融雪モードで動作するべきかどうかの決定が行われ得る。例えば、この決定は、１つ以上のセンサ１５０２、１５２２、１５０４、１５０８によって取得されたデータの分析に基づいて、および／またはデータの分析に応答して、１つ以上のコントローラ１５０６によって行われ得る。

一例として、取得されたデータおよび分析が、電源に関係する温度が特定の閾値を下回っており、加熱要素の能力が、加熱要素が融雪し、およびパネルをクリアにするのに十分な熱を生成しない可能性が高いことを示す場合、電源システムが融雪モードで動作するべきではないことが決定され得る。例えば、温度データが、電源の温度および／または電源の周囲の周囲温度が華氏約−４０度／摂氏−４０度未満であることを示す場合、寒すぎて融雪しない場合があり、パネル／周囲の空気を加熱することを試みても、華氏約３２度／摂氏０度を超えて暖まらない場合があり、したがって（まったく、または十分に効率的に）融雪できないことがあり得るため、融雪モードで動作しないことが決定され得る。

別の例として、取得されたデータおよび分析が、電源に関係する温度が特定の閾値よりも高く、加熱要素の能力が、加熱要素が融雪し、およびパネルをクリアにするのに十分な熱を生成する可能性が高いことを示す場合、融雪するのに寒すぎることはなく、パネル／周囲の空気が加熱される場合、華氏約３２度／摂氏０度を超えて暖まる可能性が高く、したがって融雪できる可能性が高いため、電力システムは融雪モードで動作するべきであることが決定され得る。

例えば、１つ以上の取得されたパラメータが温度に関係し、取得された温度パラメータデータが、温度が特定の閾値よりも高いことを示す場合、１つ以上のコントローラは１つ以上の電力デバイスを制御してそれぞれの電源／加熱要素に入力電流を提供する、すなわち、温度が特定の閾値よりも高い場合、電力デバイスを動作させて、入力電流を電源／加熱要素に提供するように構成され得る。

一例として、決定はまた、時間に基づき得（例えば、時計からの時間データに基づく、および／または時間データに応答する）、および／または放射照度に基づき得る（例えば、十分な日光が存在するか、もしくは十分な日光が存在しないことの決定に基づく、および／またはその決定に応答する）。例えば、温度が特定の閾値を超えている、それが正しい時刻（日中）である、天候がある条件内にある、および／またはあるパラメータに合致する（例えば、吹雪ではない）、外部電源（例えば、電池）が十分な電力を提供できる場合、融雪モードが同様の条件／状況などで他のストリングに有効であったことを示すデータに基づいて、および／またはそのデータに応答して（例えばインターネットなどのネットワークに接続された１つ以上のコントローラによって統計／確率／予測／履歴データが取得され得る）、融雪モードが有効になる可能性が高く、その場合、融雪モードでの動作の正当化を決定するコントローラによって決定が行われ得る。

融雪モードで動作することが決定された場合、方法１６００は、ステップ１６０８に進み得る。融雪モードで電力システムを動作するための方法の例は、図９および図１２を参照して上で詳細に説明した。上記のように、融雪モードで動作した後、引き続き融雪モードで動作するかどうかを決定するための方法は、後で再び実行され得る。例えば、決定するステップは、ある時間間隔の経過に基づいて、および／もしくはある時間間隔の経過に応答して、ならびに／または１つ以上の感知された状態に基づいて、および／もしくは１つ以上の感知された状態に応答して、再び実行され得る。一例として、決定は、取得された特定の温度データに基づいて、および／または取得された特定の温度データに応答して引き起こされ得る。

融雪モードで動作しないことが決定された場合、方法１６００は、ステップ１６１０に進み得る。例えば、決定の結果、電力システムが融雪モードで動作しない場合、電力システムは、スタンバイモードに入ってもよく、またはスタンバイモードを維持し得る。スタンバイモードは、低電力レベルで動作する１つ以上のコントローラなどの電力システムの要素を有し得る。スタンバイモードでは、電力システムの要素は、融雪動作モードが適切であることを後で決定するために、電力システムに関係する状態を引き続き監視し、観察し得る。融雪モードで動作しなかった後、その後融雪モードで動作するかどうかを決定する方法は、後で再び実行され得る。

ここで、本主題の例による電力システム１７００を例証する図１７を参照する。図１７において、電力システム１７００の複数のストレージデバイス１７０２、１７２２が例証されている。ストレージデバイスは、電力を受信し、かつ提供するように構成され得る。例えば、ストレージデバイスは、１つ以上の電池、ストレージコンデンサ、フライホイールなどであってもよい。

ストレージデバイス１７０２（例えば、１７０２Ａ、１７０２Ｂ、・・・、１７０２Ｎ）、１７２２（例えば、１７２２Ａ、１７２２Ｂ、・・・、１７２２Ｎ）の各々は、電力デバイス１０４、１２４に電気的に接続されている。いくつかの例では、電力デバイスがスタンバイ動作モードおよび／または融雪動作モードにあるとき、ストレージデバイス１７０２、１７２２は、電力デバイス１０４、１２４および／または加熱要素２０４に電力、例えば、補助電力を提供するように構成され得る。ストレージデバイス１７０２、１７２２は、（例えば、電力デバイス１０４、１２４および／またはシステム電力デバイス１１０を介して）電源１０２、１２２および／またはグリッド１１２によって充電されるように構成され得る。場合によっては、ストレージデバイス１７０２、１７２２は、グリッド１１２および／または１つ以上の負荷（図示せず）に電力を提供するように構成され得る。ストレージデバイス１７０２、１７２２の充電／放電は、電力システム１７００の１つ以上のコントローラによって制御され得る。

上記のように、いくつかの例では、ストレージデバイス１７０２、１７２２は、加熱要素２０４として動作するように構成され得る。例えば、ストレージデバイス１７０２、１７２２は、電源１０２、１２２の表面に熱的に連結され得る／近接加熱近接し得る。場合によっては、一部の電力デバイス１０４、１２４のみが関連するストレージデバイス１７０２、１７２２を有し得、他の電力デバイス１０４、１２４は関連するストレージデバイス１７０２、１７２２を有しない。場合によっては、複数の電力デバイス１０４、１２４は、同じストレージデバイス１７０２、１７２２のうちの１つ以上に関連付けられ得る。例えば、電力デバイス１０４Ａおよび電力デバイス１０４Ｂは、同じストレージデバイス１７０２Ｘ（図示せず）に関連付けられ得る。

ここで、本主題の例による電力システム１８００を例証する図１８を参照する。図１８では、電源システム１８００の複数のストレージデバイス１８０２（例えば、１８０２Ａ、１８０２Ｂ、・・・、１８０２Ｎ）、１８２２（例えば、１８２２Ａ、１８２２Ｂ、・・・、１８２２Ｎ）は、電源１０２、１２２と電力デバイス１０４、１２４との間に電気的に接続されているように例証されている。この例では、ストレージデバイス１８０２、１８２２は、電源１０２、１２２からの充電／電源１０２、１２２への放電時に、電源１０２、１２２と直接電気的に接触していてもよい。例えば、ストレージデバイス１８０２、１８２２は、融雪動作モードにあるときに、電源１０２、１２２に電力を放出するように構成され得る（例えば、電源が加熱要素２０４として動作するように構成される場合）。

ここで、本主題の例による電力システム１９００を例証する図１９を参照する。図１９において、電力システム１９００の複数のストレージデバイス１９０２（例えば、１９０２Ａ、１９０２Ｂ、・・・、１９０２Ｎ）、１９２２（例えば、１９２２Ａ、１９２２Ｂ、・・・、１９２２Ｎ）は、電力デバイス１０４、１２４とグリッド１１２との間に電気的に接続されているように例証されている。この例では、ストレージデバイス１９０２、１９２２は、電源１０２、１２２への充電／電源１０２、１２２からの放電時に、電力デバイス１０４、１２４を介して電源１０２、１２２と電気的に接触している。例えば、ストレージデバイス１９０２、１９２２は、融雪動作モードにあるときに、電力デバイス１０４、１２４／加熱要素２０４に電力を放出するように構成され得る。

いくつかの例では、１つ以上のストレージデバイスは、電源／コンバータに逆電流を提供するように構成され得る。

一般に、電力ストレージデバイスは、それ自体が電源ではない負荷に電力を提供するように構成されることを理解されたい。しかしながら、本主題では、電力ストレージデバイスは、融雪動作モードにあるときに１つ以上の電源に電力を提供するように構成され得る。

実施例が上述されているが、それらの実施例の特徴および／またはステップは、任意の所望の様式で組み合わせ、分割し、省略し、再配設し、修正し、かつ／または増強することができる。当業者であれば、様々な変更、修正、および改良を容易に思いつくであろう。そのような変更、修正、および改良は、本明細書で明示的に述べられていないが、本明細書の一部であることが意図されており、本開示の趣旨および範囲内にあることが意図されている。したがって、前述の説明は、例示に過ぎず、限定的ではない。

当業者であれば、本明細書に開示される発明の態様が、以下の条項のいずれかにあるような装置、方法またはシステムを含むことを理解するであろう。
条項
条項１．装置であって、少なくとも１つの電源と、少なくとも１つの電源に電気的に接続された少なくとも１つの電力デバイスと、を備え、少なくとも１つの電力デバイスは、少なくとも１つの加熱要素を含み、少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つの電源の表面に熱的に連結されている、装置。
条項２．少なくとも１つの電源は、光起電（ＰＶ）発電機である、条項１に記載の装置。
条項３．少なくとも１つの電力デバイスは、直流（ＤＣ）−ＤＣコンバータである、条項１に記載の装置。
条項４．少なくとも１つの電力デバイスは、直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）コンバータである、条項１に記載の装置。
条項５．少なくとも１つの加熱要素は、ダイオードである、条項１に記載の装置。
条項６．ダイオードは、バイパスダイオードである、条項５に記載の装置。
条項７．ダイオードは、バイパススイッチの本体ダイオードである、条項５に記載の装置。
条項８．少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つの電源の上部分に熱的に連結されている、条項１に記載の装置。
条項９．少なくとも１つの加熱要素は、電流が少なくとも１つの電源によって生成された場合と同じ方向に流れる電流、および電圧が少なくとも１つの電源によって生成された場合とは反対の極性を有する電圧に応答して動作するように構成される、条項１に記載の装置。
条項１０．少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つの外部電源に電気的に接続されている、条項１に記載の装置。
条項１１．少なくとも１つの外部電源は、電気グリッドである、条項１０に記載の装置。
条項１２．少なくとも１つの電力デバイスは、第１の電力デバイスであり、少なくとも１つの電源は、第１の電源であり、少なくとも１つの外部電源は、第２の電力デバイスに直接接続された第２の電源であり、第１の電力デバイスは、第２の電源に直接接続されていない、条項１０に記載の装置。
条項１３．少なくとも１つの外部電源は、インバータに接続されている、条項１０に記載の装置。
条項１４．直列に接続された複数の電力デバイスをさらに備え、複数の電力デバイスは、少なくとも１つの電力デバイスを備える、条項１に記載の装置。
条項１５．複数の電力デバイスは、インバータに接続されている、条項１４に記載の装置。
条項１６．装置であって、少なくとも１つの電力デバイスが、少なくとも１つの電力デバイスに電気的に接続された少なくとも１つの光起電（ＰＶ）電源に入力電流を提供する動作モードで動作するように構成された少なくとも１つの電力デバイスを備え、少なくとも１つの電力デバイスは、少なくとも１つのＰＶ電源ではない少なくとも１つの外部電源に接続されている、装置。
条項１７．少なくとも１つのＰＶ電源に関係する１つ以上のパラメータを決定するように構成された１つ以上のセンサをさらに備える、条項１６に記載の装置。
条項１８．１つ以上のパラメータに応答して少なくとも１つの電力デバイスを制御するように構成された１つ以上のコントローラをさらに備える、条項１７に記載の装置。
条項１９．１つ以上のパラメータは、温度に関係し、１つ以上のコントローラは、温度が閾値よりも高い場合に入力電流を提供するように少なくとも１つの電力デバイスを制御するように構成される、条項１８に記載の装置。
条項２０．少なくとも１つの電力デバイスはＤＣ−ＤＣコンバータである、条項１６に記載の装置。
条項２１．少なくとも１つの電力デバイスは降圧コンバータである、条項１６に記載の装置。
条項２２．少なくとも１つの電力デバイスは降圧＋昇圧コンバータである、条項１６に記載の装置。
条項２３．少なくとも１つのＰＶ電源はＰＶモジュールである、条項１６に記載の装置。
条項２４．少なくとも１つの電力デバイスは、少なくとも１つのＰＶ電源内の複数のＰＶセルを通して入力電流を誘導するように構成される、条項１６に記載の装置。
条項２５．少なくとも１つの電力デバイスは、少なくとも１つのＰＶ電源から電流を受信するか、または少なくとも１つのＰＶ電源に電流を提供するように構成された双方向電力デバイスである、条項１６に記載の装置。
条項２６．少なくとも１つの電力デバイスは、電流が少なくとも１つのＰＶ電源によって生成された場合とは反対の方向に流れる電流に応答して動作モードで動作するように構成される、条項１６に記載の装置。
条項２７．少なくとも１つのＰＶ電源は、入力電流を受信するＰＶ電源に応答して融雪するための熱を生成するように構成される加熱要素として動作するように構成される、条項１６に記載の装置。
条項２８．少なくとも１つの外部電源は、複数のＰＶ電源を備え、複数のＰＶ電源は、少なくとも１つのＰＶ電源を備えない、条項１６に記載の装置。
条項２９．少なくとも１つの外部電源は、電気グリッドである、条項１６に記載の装置。
条項３０．互いに直列に接続された複数の電力デバイスをさらに備え、複数の電力デバイスは、インバータに接続され、少なくとも１つの外部電源は、インバータに接続される、条項１６に記載の装置。
条項３１．装置であって、複数の光起電（ＰＶ）電源と、複数の電力デバイスと、を備え、複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスは、複数のＰＶ電源のそれぞれのＰＶ電源に電気的に接続されており、複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスは双方向コンバータを備え、各電力デバイスは、双方向コンバータが、双方向コンバータの第１の複数の端子間に提供されるより低い電圧をそれぞれのＰＶ電源の両端の第２の複数の端子間のより高い電圧に変換する第１の動作モードで動作して、ＰＶ電源に電流を誘導するように構成され、より高い電圧はより低い電圧よりも大きい値を有し、双方向コンバータが、ＰＶ電源からの電力を第２の複数の端子間で変換し、双方向コンバータの第１の複数の端子間で電力を提供する第２の動作モードで動作するように構成される、装置。
条項３２．第１の複数の端子は、少なくとも１つの他の双方向コンバータと共有される少なくとも１つの端子を備える、条項３１に記載の装置。
条項３３．複数の電源のうちの各ＰＶ電源は、より高い電圧が提供されたときに融雪するために熱を生成するように構成される、条項３１に記載の装置。
条項３４．各双方向コンバータは、それぞれのＰＶ電源から電流を受信するか、またはそれぞれのＰＶ電源に電流を提供するように構成される、条項３１に記載の装置。
条項３５．複数の電力デバイスは、ＤＣ−ＤＣコンバータである、条項３１に記載の装置。
条項３６．複数の電力デバイスは、ＤＣ−ＡＣコンバータである、条項３１に記載の装置。
条項３７．複数の双方向コンバータは、降圧コンバータである、条項３１に記載の装置。
条項３８．複数の双方向コンバータは、降圧＋昇圧コンバータである、条項３１に記載の装置。
条項３９．複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスは、少なくとも１つの外部電源に接続されている、条項３１に記載の装置。
条項４０．少なくとも１つの外部電源は、電気グリッドである、条項３９に記載の装置。
条項４１．複数の電力デバイスは、第１の複数の電力デバイスであり、複数の電源は、第１の複数の電源であり、少なくとも１つの外部電源は、第２の複数の電源であり、第２の複数の電源のうちの各電源は、第２の複数の電力デバイスのそれぞれの電力デバイスに接続されており、第２の複数の電力デバイスは、第１の複数の電力デバイスと並列に接続されている、条項３９に記載の装置。
条項４２．少なくとも１つの外部電源は、ストレージデバイスである、条項３９に記載の装置。
条項４３．複数の電力デバイスは、インバータに接続されており、外部電源は、インバータに接続されており、インバータは、双方向インバータである、条項３９に記載の装置。
条項４４．インバータから複数の電力デバイスに提供される電圧が、閾値を下回る、条項４３に記載の装置。
条項４５．インバータが電力を生成していないとき、入力電圧は、閾値未満に維持される、条項４３に記載の装置。
条項４６．より低い電圧は、閾値を下回る、条項３１に記載の装置。
条項４７．複数の電力デバイスは、直列に接続されている、請求項３１に記載の装置。
条項４８．複数の電力デバイスは、並列に接続されている、条項３１に記載の装置。
条項４９．複数の電力デバイスは、直列接続と並列接続との組み合わせで接続されている、条項３１に記載の装置。
条項５０．複数のＰＶ電源の中から少なくとも１つのＰＶ電源に関係する１つ以上のパラメータを決定するように構成された１つ以上のセンサと、１つ以上のパラメータに応答して、複数の電力デバイスの中から少なくとも１つの電力デバイスを制御するように構成された１つ以上のコントローラと、をさらに備える、条項３１に記載の装置。
条項５１．１つ以上のパラメータは、温度に関係し、温度が温度閾値よりも高い場合、１つ以上のコントローラは、少なくとも１つの電力デバイスがそれぞれのＰＶ電源に入力電流を提供するように少なくとも１つの電力デバイスを制御するように構成される、条項５０に記載の装置。
条項５２．各双方向コンバータは、それぞれのＰＶ電源内の複数のＰＶセルを通して電流を誘導するように構成される、条項３１に記載の装置。
条項５３．方法であって、少なくとも１つの加熱要素を備えた少なくとも１つの電力デバイスを少なくとも１つの電源に電気的に接続することと、電力デバイスの少なくとも１つの加熱要素を、少なくとも１つの電源の表面に熱的に連結することと、を含む、方法。
条項５４．方法であって、加熱要素を備えた電力デバイスを電源に熱的に連結することと、電源の表面を融雪するために、加熱要素を使用して電源の表面を加熱することと、を含む、方法。
条項５５．方法であって、複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスを、複数の電源のそれぞれの電源に電気的に接続することと、各電力デバイスを使用して、それぞれの電源でより低い電圧をより高い電圧に変換することと、を含む、方法。
第５６条．方法であって、複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスを、複数の電源のそれぞれの電源に連結することと、複数の電力デバイスに負の電流を印加することと、負の電流に関係するより低い電圧をより高い電圧に増幅することと、より高い電圧を使用して電源を加熱して、電力デバイス上の雪を融かすことと、を含む、方法。
条項５７．方法であって、融雪モードで電源の表面に熱的に連結された電力デバイスの加熱要素を動作させることであって、電力が外部電源によって加熱要素に提供される、動作させることと、電源が閾値を超える電力を生成するように動作可能であることに応答して、電源を使用して、１つ以上の他の電力デバイスの１つ以上の他の加熱要素に電力供給することと、を含む、方法。
条項５８．方法であって、電源に熱的に連結され、電力デバイスに含まれる加熱要素を、電源の表面に関係する少なくとも１つのパラメータに応答して融雪モードで動作させることであって、電力が外部電源によって前記加熱要素に提供される、動作させることと、電源が閾値を超える電力を生成するように動作可能であることに応答して、電源を使用して、１つ以上の他の電力デバイスの１つ以上の他の加熱要素に電力を提供することと、を含む、方法。
条項５９．方法であって、第１の複数の電力デバイスに電流を印加することであって、第１の複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスはそれぞれ、第１の複数の電源のそれぞれの電源に接続される、印加することと、電流に関係するより低い電圧をより高い電圧に増幅することと、より高い電圧を使用してそれぞれの電源の少なくとも１つを加熱して電力デバイス上の雪を融かすことと、閾値を超える電力を生成するように動作可能な第１の複数の電源に応答して、第１の複数の電源を使用して、第２の複数の電力デバイスに電力を提供することと、を含む、方法。
条項６０．装置であって、少なくとも１つの電力デバイスであって、少なくとも１つの電力デバイスは少なくとも１つの加熱要素を備える、少なくとも１つの電力デバイスと、少なくとも１つの電力デバイス用の筐体であって、筐体は、少なくとも１つの電源に連結されるように構成されており、筐体は、筐体内に配設された熱伝導性材料の少なくとも一部を含み、その結果、筐体が、少なくとも１つの電源に連結されるとき、少なくとも１つの電力デバイスの少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つの電源の表面に連結される、筐体と、を備える、装置。

Claims (15)

1. 装置であって、
   少なくとも１つの電源と、
   前記少なくとも１つの電源に電気的に接続された少なくとも１つの電力デバイスと、を備え、
   前記少なくとも１つの電力デバイスは、少なくとも１つの加熱要素を含み、
   前記少なくとも１つの加熱要素は、前記少なくとも１つの電源の表面に熱的に連結されている、装置。
2. 前記少なくとも１つの電源は、光起電（ＰＶ）発電機である、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの電力デバイスは、コンバータである、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの加熱要素は、ダイオードである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記ダイオードは、バイパスダイオードである、請求項４に記載の装置。
6. 前記ダイオードは、バイパススイッチの本体ダイオードである、請求項４に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの加熱要素は、前記少なくとも１つの電源の上部分に熱的に連結されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの加熱要素は、
   電流が前記少なくとも１つの電源によって生成された場合と同じ方向に流れる前記電流、および
   電圧が前記少なくとも１つの電源によって生成された場合とは反対の極性を有する前記電圧に応答して動作するように構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つの外部電源に電気的に接続されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記少なくとも１つの外部電源は、電気グリッドである、請求項９に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つの電力デバイスは、第１の電力デバイスであり、
    前記少なくとも１つの電源は、第１の電源であり、
    前記少なくとも１つの外部電源は、第２の電力デバイスに直接接続された第２の電源であり、
    前記第１の電力デバイスは、前記第２の電源に直接接続されていない、請求項９に記載の装置。
12. 前記少なくとも１つの外部電源は、インバータに接続されている、請求項９に記載の装置。
13. 直列に接続された複数の電力デバイスをさらに備え、前記複数の電力デバイスは、前記少なくとも１つの電力デバイスを備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記複数の電力デバイスは、インバータに接続されている、請求項１３に記載の装置。
15. システムであって、
    複数の光起電（ＰＶ）電源と、
    複数の電力デバイスであって、前記複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスは、前記複数のＰＶ電源のそれぞれのＰＶ電源に電気的に接続されている、複数の電力デバイスと、を備え、
    前記複数の電力デバイスのうちの各電力デバイスは、双方向コンバータを備え、各電力デバイスは、
    前記双方向コンバータが、前記双方向コンバータの第１の複数の端子間に提供されるより低い電圧を、前記それぞれのＰＶ電源間の第２の複数の端子間の、より高い電圧に変換して、前記ＰＶ電源を介して電流を誘導し、前記より高い電圧は、より低い電圧よりも大きい値を有する、第１の動作モードで動作するように、かつ
    前記双方向コンバータが、前記第２の複数の端子間の前記ＰＶ電源からの電力を変換し、前記双方向コンバータの前記第１の複数の端子間に前記電力を提供する第２の動作モードで動作するように構成される、システム。

Images