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电池组 电解质水平监测器、系统和方法

阅读：294发布：2020-05-08

专利汇可以提供电池组电解质水平监测器、系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于监测多电池的电池组的电池中的电解质水平的监测器、系统和方法。该系统可以由穿过电池组的一个或更多个电池附接的引线供电。该系统包括导电探针，该导电探针具有自己的导线，该导线也可以安装在任何电池组的电池中。对探针进行电流采样以提供用于确定探针是否与电解质物理接触 (指示可接受的电解质水平)的一个或更多个信号。可以将探针作为阴极和作为阳极进行采样。可以使用PWM(脉冲宽度调制)对探针进行采样。可以使用电流限制对探针进行采样。，下面是电池组电解质水平监测器、系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种对多电池的电池组中的电池中的电解质的水平进行采样的方法，所述方法包括以下步骤：
将导电探针插入到所述电池中；
将所述探针作为阴极进行电流采样以确定阴极电流信号；
将所述探针作为阳极而使用PWM进行电流采样以确定阳极电流信号；
根据所述阴极电流信号和所述阳极电流信号中的至少一者来确定所述探针是否与所述单元内的电解质接触；以及
对所述探针是否与所述单元中的电解质接触进行指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一次的所述电流采样的步骤包括使用PWM。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
第一次的所述电流采样的步骤包括对通过所述探针的电流进行限制；以及第二次的所述电流采样的步骤包括对通过所述探针的电流进行限制。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，仅在所述阴极电流信号具有预定值的情况下才执行第二次的所述电流采样的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示的步骤包括点亮光源。
6.一种对多电池的电池组中的电池中的电解质的水平进行采样的方法，所述方法包括以下步骤：
将导电探针插入到所述电池中；
将所述探针作为阴极进行电流采样以确定阴极电流信号，所述电流采样包括对通过所述探针的电流进行限制；
根据所述阴极电流信号来确定所述探针是否与所述电池内的电解质接触；以及对所述探针是否与所述单元中的电解质接触进行指示。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电流采样的步骤包括使用PWM。
8.根据权利要求6所述的方法：
还包括将所述探针作为阳极进行第二次电流采样以确定阳极电流信号，所述第二次电流采样的步骤包括对通过所述探针的电流进行限制；以及
其中，所述确定的步骤是根据所述阴极电流信号和所述阳极电流信号中的至少一者来进行的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二次电流采样的步骤包括使用PWM。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，仅在所述阴极电流信号具有预定值的情况下才执行所述第二次电流采样的步骤。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述指示的步骤包括点亮光源。
12.一种对多电池的电池组中的电池中的电解质的水平进行采样的方法，所述方法包括以下步骤：
将导电探针插入到所述电池中；
使用PWM对所述探针进行电流采样以确定电流信号；
根据所述电流信号来确定所述探针是否与所述电池内的电解质接触；以及对所述探针是否与所述电池中的电解质接触进行指示。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中，所述电流采样的步骤包括：
将所述探针作为阴极进行电流采样以确定阴极电流信号；以及
将所述探针作为阳极进行电流采样以确定阳极电流信号；并且
其中，所述确定的步骤是根据所述阴极电流信号和所述阳极电流信号两者来进行的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，仅在所述阴极电流信号具有预定值的情况下才执行第二次的所述电流采样的步骤。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电流采样的步骤包括对通过所述探针的电流进行限制。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述指示的步骤包括点亮光源。

说明书全文

电池组 电解质水平监测器、系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于监测电池组内的电解质水平的监测器、系统和方法，并且更具体地涉及电气监测器、系统和方法。

背景技术

[0002] 用于监测电池组内的电解质水平的监测器、系统和方法是众所周知的。然而，这样的系统在电解质探针如何安装和安装在哪里以及使用方法方面受到限制。最突出的限制是探针必须始终配置为电池组系统中的阴极。

[0003] 有几个原因要求将探针被配置为系统中的阴极。第一个原因是，当探针接触电解质并测量探针上的电压时，探针将始终具有可用于直接驱动LED或输入的正电压。第二个原因是，探针的使用寿命更长。如果探针被配置为阴极，则探针将慢慢被电池组内部的材料镀覆，并且探针可以幸存并且可以使用相当长的时间。另一方面，如果探针被配置为阳极(即，使得电流从探针流入电池组中)，则探针将被氧化并且相对较快地失效。

[0004] 当被配置为阴极时，电流从探针的电池中的电解质流过探针，流到测量装置(或者在某些情况下直接流到LED)，然后流到低电压电位点，其有时是电池组接地。

[0005] 已知的电解质水平监测产品包括密歇根州Byron Center的Flow-Rite Controls出售的“Eagle Eye”产品；北卡罗来纳州Clemmons的Battery Watering Technologies出售的“i-Lite”产品；宾夕法尼亚州Montgomeryville的Philadelphia Scientific出售的“Blinky”和“SmartBlinky”产品；田纳西州Ooltewah的Hawker Powersource出售的“Battery Boss”产品；以及弗吉尼亚州Charlottesville的Aker Wade Power Technologies出售的“DC PowerLogger”产品。

[0006] 已知产品中的一些产品可以被分类为寄生水平监测器。在这些装置中，仅在探针接触电解质时才从内部具有探针的电池组的电池中汲取电力。探针安装的两个至四个电池比装置的接地线更正。该安装确保探针始终被配置为阴极。这些装置的100％的接通时间都是探针与电解质接触，这增加了探针的磨损并增加了电池组的消耗。当探针不与电解质接触时，这些装置将100％关闭。随着探针处电压的增加，装置的电流消耗也将增加。所有这些装置都具有最大电流或电压额定值，其不应被超过，否则这些装置将被损坏。这些产品的示例包括Flow-Rite Controls出售的“Eagle Eye”产品和Philadelphia Scientific出售的“Blinky”产品。

[0007] 已知产品中的一些是电动装置，每个都具有单独的探针，且有时还具有单独的探针接地线。这些装置的电源范围为从4V直至约18V。必须按照与寄生水平监测器相同的安装规则来安装探针和接地线(或单独的探针接地线)。具体来说，探针的两个或更多个电池必须比装置的接地线更正。这些产品的示例包括Battery Watering Technologies出售的“i-Lite”产品、Philadelphia Scientific出售的“SmartBlinky”产品以及Aker Wade出售的“DC PowerLogger”产品。

[0008] 上述所有产品都要求将探针配置为电池组系统中的阴极。这些产品在所需安装位置之外的安装将被损坏或无法运行。使用寄生电源配置(即从电池通过探针为装置汲取电力)的水平监测器对探针与接地线之间的最小和/或最大数量的电池具有限制。如果在探针和接地线之间安装的电池太多，则探针电压过高，装置将被损坏。如果在探针与接地线之间安装的电池太少，则无法准确地检测电压。

[0009] 由于设计和安装的局限性，当前产品中的一些产生了另一个问题。在装置中的一些中，直接由与电解质接触的探针上存在的电压点亮LED。从用户的角度来看，这存在问题。探针或装置电源上的电压越低，则LED点亮得越暗。如果探针与接地线安装在同一电池中，则情况尤其如此(即探针的电位低于1伏)。在这种情况下，LED是“接通”的，但实际上并未点亮以可见。反之亦然。探针上的电压越高，则LED越亮。在极端情况下，会超出LED规格，并且损坏LED。在电池组的正常使用期间以及在电池组充电周期期间，电压也可能会降低或升高，这还会并进一步影响LED强度。

[0010] 在当前可用的电池组电解质水平监测器中存在固有的不准确性，以致于不能确定电解质水平的高度。该不准确性是由于通过测量电压来测量电导率而引起的。这种方法使监测器容易受到(a)在铅酸电池组顶部上呈现的“杂散电压和电流”的影响，以及(b)由于对电池组进行充电和放电的性质而引起的电池组/电池电压变化的影响。

[0011] 当前可用的监测器基于电压阈值来切换接通或断开。电压是通过探针到专用接地基准或监测器的电源接地测量的。探针通过电池组的顶板安装在电池组的电池中。与电池组顶板接触的任何装置或材料都容易受到杂散电压和电流的影响。在水平监测系统中，探针、探针外壳或探针垫圈直接与电池组的顶板接触，并且容易受到杂散电压和电流的影响。水平监测装置的开关电压阈值可低至0.7伏。根据(a)电池组上的测量杂散电压的两个点和(b)电池组的大小，电池组顶板上可能存在零伏至数十(10)伏的杂散电压。如果杂散电压和电流足够大，则电压将通过探针、探针外壳或探针垫圈传导，并且可以在探针上进行测量——即使探针没有接触电解质。当电池组需要额外的水时，这种情况可能会产生假正极，且因此不会正确地警告电池组的用户。允许电池组在水量不足的情况下操作会缩短电池组的有效寿命，可能会损坏电池组，且在极端情况下可能会导致电池组中过热。

[0012] 作为高尔夫球车市场中的另一个问题，已知电池组电解质水平监测器的安装需要修改电池组的顶板，最显著的是通过在顶板上钻一个探针安装孔。然而，修改电池组的顶板通常会使电池组制造商提供的电池组保修失效。因此，高尔夫市场拒绝使用当前提供的任何工业电池组电解质水平监测器，因为这种监测器需要在安装期间在顶板上钻一个孔。在某些工业市场(诸如亚洲的部分，可再生能源市场和备用电池组市场)中也存在此问题。

发明内容

[0013] 本发明解决了上述问题，本发明涉及用于监测多电池的电池组的电池中的电解质水平的监测器、系统和方法。该系统可以由穿过电池组的一个或更多个电池附接的引线供电。该系统包括导电探针，该导电探针具有自己的导线，该导线也可以安装在任何电池组的电池中。对探针进行电流采样以提供用于确定探针是否与电解质物理接触(指示可接受的电解质水平)的一个或更多个信号。可以将探针作为阴极和作为阳极进行采样。可以使用PWM(脉冲宽度调制)对探针进行采样。可以使用电流限制对探针进行采样。

[0014] 本发明提供了一种电池组电解质水平监测器和系统，(a)其可以安装在多电池的电池组的电池的任一电池中；(b)其具有相对长的寿命，并且(c)，其不需要在安装期间修改电池组顶板。

[0015] 第一个特征——即将探针安装在具有完整功能的电池组的电池中的任一电池组的电池中的能力——被称为“探针位置独立性”。

[0016] 第二个特征——即相对长的寿命——是通过使用脉冲宽度调制(PWM)对处于阴极配置的探针进行采样来实现的。这种方法显著减少了探针上的任何镀覆，从而延长了探针的寿命。

[0017] 第三个特征通过测量电流而不是电压来克服由杂散电压和电流产生的假阳极问题。限流器防止探针汲取太多电流而使探针会迅速氧化且变得无法使用。限流器允许通过探针汲取足够的电流，使得来自探针的信号高于电池组的顶板上存在的杂散电压和电流的“噪声”阈值。尽管存在杂散电压和电流，此特征仍提高了关于电解质的水平的判定精度。

[0018] 通过参考当前实施方式的描述和附图，将更加充分地理解和领会本发明的这些和其他目的、优点和特征。

附图说明

[0019] 图1是电池组电解质水平监测系统的框图。

[0020] 图2是探针电路的框图。

[0021] 图3A是安装在多电池的电池组上并由48V供电的系统的示意图。

[0022] 图3B是安装在多电池的电池组上并由12V供电的系统的示意图。

[0023] 图4A是结合本发明经过16+年模拟使用后的探针的图片(与新探针相比)。

[0024] 图4B是在超过600年之后的本发明的阴极配置的探针的图片。

[0025] 图5是用于本发明的阳极配置的探针的“长度损失”数据的图。

[0026] 图6是三个探针的图片——一个是新的，而另外两个是在不同配置下操作而使用的。

[0027] 图7是探针电路内的固件的FSM(有限状态机)流程图。

[0028] 图8是探针控制和采样功能流程图。

[0029] 图9是压力事件流程图。

[0030] 图10是探针事件流程图。

[0031] 图11是时间表事件流程图。

[0032] 图12、图12A和图12B是系统内的固件的FSM组合总体流程图。

具体实施方式

[0033] 在详细解释本发明的实施方式之前，应理解，本发明不限于以下描述中阐述或在附图中示出的操作的细节或部件的构造和布置的细节。本发明可以以各种其他实施方式来实现，并且可以以本文未明确公开的替代方式来实践或执行。同样，应理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目及其等同物。此外，在各种实施方式的描述中可以使用枚举。除非另有明确说明，否则枚举的使用不应解释为将本发明限制为任何特定顺序或部件数量。枚举的使用也不应解释为将可能与所枚举的步骤或部件组合或合并为所枚举的步骤或部件的任何另外的步骤或部件。任何将权利要求元素引用为“X、Y和Z中的至少一者”的意思是单独包括X、Y或Z中的任何一者，以及X、Y和Z的任何组合，例如X、Y、Z；X、Y；X、Z；和Y、Z。

[0034] 使用了方向性术语，例如“竖向”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内部”、“向内”、“外部”和“向外”，以基于图示中所示的实施方式的取向来帮助描述本发明。方向性术语的使用不应解释为将本发明限制为任何特定的(一个或更多个)取向。

[0035] 该描述中包括的数值仅是示例性的，以描述当前实施方式。对于其他实施方式而言，其他合适的数值对于本领域技术人员将是显而易见的。

[0036] 系统

[0037] 本发明的电池组电解质水平监测器和/或系统在图1中示出并且总体上用10表示。系统10包括探针电路12、探针13、MCU(微控制器单元)14、电源16、LED 驱动器18、远程LED
20、和其他传感器22(与本发明无关)。

[0038] 图2中示出了探针电路12。探针电路12包括MCU 43；光电耦合器36；FET(场效应晶体管)44、46和48；限流器34和44；齐纳二极管50和52；以及二极管54和56。

[0039] 探针电路12设计为两个子电路的组合——一个子电路将探针13配置为充当阴极，而另一个子电路将探针配置为充当阳极。

[0040] 图2中的子电路路径30显示了当探针配置为阳极时电流流过的路径。高侧的控制线32将此路径30“接通”。如果当探针被配置为阳极时与电解质接触，则电流从V+通过限流器34和光电耦合器36流入探针电路，且最终流到探针13并进入电池组的电池的电解质(未示出)。探针13表现为接地，并且由于电解而容易受到材料侵蚀。

[0041] 图2中的子电路路径40显示了当探针配置为阴极时电流流过的路径。该路径40由低侧的控制线42“接通”。如果当探针在被配置为阴极时与电解质接触，则电流从电池组的电池中的电解质通过光电耦合器36和限流器44流入探针13且最终流到V-。探针13充当源并且易于电镀。

[0042] 探针电路12的测量策略通过测量通过探针13的电流而不是探针处的电压来使用电导率。

[0043] 由于清洁度、电池组状况和电池组构造材料，“杂散”电压和电流存在于电池组的顶板上。为了使任何传感器都能在电池组顶部有效，传感器的测量结果不受杂散电压和电流的影响。通过测量电流，本发明克服了杂散电压和电流的影响。据信这对于电池组监测行业而言是独特的。

[0044] 控制电路12包括限流器34和44，其例如设置为20mA。噪声阈值设置为16.5mA，且因此控制电路12不受杂散电压和电流的影响。16.5mA阈值比顶板上的杂散电流的被认为是最坏的情况高出约25％。因此，探针信号将高于由杂散电压和电流产生的噪声阈值。相应地，当光电耦合器36接通和/或断开时，对于阳极或阴极配置，到MCU 43的探针输入信号是准确的。

[0045] 作为可能的变化，电流限制装置可以被选择为具有更高的电流限制(例如，从20mA变为30mA)，这将使得更多的电流能够通过探针。这种变化将以杂散电压和电流的形式对电池组顶部的“噪声”产生更高的抵抗力。然而，这种变化会缩短探针的寿命，因为随着更多的电流同过探针材料，探针的氧化或镀覆将被加速。

[0046] 固件(在MCU 43中)所使用的阴极/阳极配置取决于相对于装置10在电池组上的供电位置的探针13放置在电池组中的位置。该特征使得探针13能够被放置在电池组的任何电池中并执行其功能。探针位置独立性的这种特征在本发明中被认是新颖的。基于当前实施方式，探针13的允许安装范围在装置10的正电源线(V+)以下最大80V，并且在装置的负电源线(V-)以上最大80V。

[0047] 图3A和图3B分别示出了当系统10和探针安装在48伏电池组上时，探针13的(a)阳极配置和(b)阴极配置，其中，(a)该装置由48V供电，且(b)该装置由12V供电。各图示出了电池组50，其包括串联连接的24个单独的2伏电池，这对于单体电池组或工业电池组是常规的。

[0048] 在图3A中，装置10跨24个电池供电，因此装置由48V供电。将探针13放置在电池1或2中的任何一者中将导致探针电路12仅以阳极配置操作。将探针13放置在电池3-22中的任何一者中将导致探针电路12以阴极或阳极配置(默认为阴极配置)操作。将探针13放置在电池23或24中的任何一者中将导致探针电路12仅以阴极配置操作。

[0049] 在图3B中，装置10跨5个电池供电，因此装置由12V供电。将探针放置在电池1-11中的任何一者中将导致探针电路12仅以阳极配置操作。将探针放置在电池12或13中的任何一者中将导致探针电路12以阴极或阳极配置(默认为阴极配置)操作。将探针13放置在电池14-24中的任何一者中将导致探针电路12仅以阴极配置操作。

[0050] 探针电路12和控制固件使得能够利用来自MCU 43的数字控制线32和42独立控制高侧和低侧的探针电路。高侧的电路12控制阳极配置，且低侧的电路控制阴极配置。这种方法使得能够将具有占空比“导通时间”的百分比的PWM信号用于控制线32和42，旨在通过减少电解和电镀的影响来优化探针13的寿命。固件将始终默认将电路12首先配置为阴极模式，并且仅当在阴极模式下不存在信号时，才尝试阳极模式。

[0051] 如果在任何一种模式下都不存在信号，则探针未与电解质接触；且装置将正确地警告用户。除了使用PWM 控制信号之外，用于阴极第一和阳极第二操作顺序的逻辑尽可能延长了探针13的寿命。

[0052] 对于PWM控制信号，我们已经观察到占空比导通时间的良好阈值约为采样周期时间的0.01％。例如，如果采样速率为每秒一次，则探针应接通100微秒或更短的时间，以保持等于或低于0.01％的占空比目标。当配置为阳极时，该控制方案延长了物理探针13的使用寿命。使用PWM控制，处于阴极配置的探针的估计寿命约为570年；且处于阳极配置的探针的估计寿命超过16年。

[0053] 阳极配置16年之后的探针(与新探针相比)如图4A所示。阴极配置超过600年后的探针如图4B所示。图4A和图4B以图形方式显示了使用本发明领域技术的探针的可能的长寿命。

[0054] 图5以图形方式呈现了18年工作时段内的阳极探针的数据。线60示出了在该时段期间物理探针长度的损失。大约16.8年是探针随时间积累损失1毫米长度的点。

[0055] 形成鲜明对比的是，在不使用PWM控制的情况下，处于阳极配置的探针将在约48小时内被消耗。图6示出了新探针62、阴极配置探针64(在PWM控制下操作)与阳极配置探针66(在没有PWM控制的情况下操作48小时——即100％的接通时间)之间的比较。

[0056] 探针材料的选择对探针的寿命具有重大影响，而与构造无关。该材料优选地应能够在暴露于硫酸和高温的情况下而在铅酸电池组的电池内幸存。美国哈氏合金国际公司(Haynes International)以商标哈氏合金(Hastelloy)出售的合金因其能够承受极端恶劣的环境条件而被确定为特别理想的材料。然而，使用延长任何探针的寿命的本发明，其他可能合适的材料包括不锈钢、铅、以及导电塑料，诸如PVDF(聚偏二氟乙烯)之类。材料选择的考虑因素包括环境要求和成本。

[0057] 控制

[0058] 例示了系统MCU 14和探针电路MCU 43所使用的架构和固件的图在图7-图12、图12A和图12B中示出。这些图提供了足够的细节，以使本领域技术人员能够准备实现这些图所需的代码。因此，这些图是不言自明的；且无需对图进行详细评论。

[0059] 替代抽样策略

[0060] 到目前为止描述的采样策略是首先在阴极配置下采样，如果我们没有收到正信号，则然后以阳极配置进行采样。如果任何一者返回正信号，则探针13处于流体中并且LED 20被点亮。该方法实际上是逻辑“或”方法。

[0061] 替代采样策略，特别是对于“嘈杂”电池组有用的是，每次以阴极配置进行采样并且以阳极配置进行采样。如果两种采样均返回正信号，则说明探针处于流体中。这实际上是一种逻辑“和”方法。由于需要阴极采样信号与阳极采样信号一致，因此该方法提供了信号是准确的较高的置信度。然而，由于每次都会以阳极配置对探针进行采样，因此这种方法的代价是减少了探针的使用寿命。但是，由于即使在阳极配置(使用PWM)下操作，探针也被认为具有16+年的使用寿命，因此降低的探针寿命对系统寿命只具有很小的(如果有的话)实际不利影响。

[0062] 作为另外的考虑因素，替代方法将探针在电池组中的放置限制到可以在阴极配置和阳极配置两者中操作探针的电池。通常，如图3A和3B所示，仅阴极位置是电池组的前两个电池，且仅阳极位置是电池组的最后两个电池。因此，在(例如)工业48V系统中，探针可以放置在电池3-22中的任何一者中。

[0063] 总之，替代方法(a)增加了对来自探针的信号的置信度，(b)将每个探针的有效寿命限制为与探针以仅阳极模式操作时相同，并且(c)适度限制了探针在电池组中的放置。

[0064] 优点

[0065] 本发明的一个优点是忽略/克服电池组顶部的电噪声(其又被称为“杂散电压和电流”)的能力。本发明的设计不受杂散电压和电流的影响，并且本发明使关于电解质水平的每个判定都能够是准确的。

[0066] 本发明的另一个优点是探针位置独立性。本发明使用户能够将探针安装到电池组中的任何电池中，并且探针将与所选择的电池无关地工作。通过将探针配置为阴极或阳极的能力能够实现此优点。本发明是电池组监测系统的整体的一部分，其可以准确地测量电池组的电池内部的电解质水平，而与放置探针的电池组的电池无关。装置和探针电路的功能和测量也与用于为系统供电的电池组无关。

[0067] 本发明的又一个优点在于测量电池组中任何电池中的电解质水平而不管位置如何的能力。探针可以用作阴极和/或阳极。探针可以安装在电池组中的任何位置而不管用于供电的电池组的电池如何。所公开的实施方式需要12V至48V以供装置操作。然而，探针以其自身的单个导线附接至装置，并且可以安装在电池组中的任何电池中，即，接收在-80V范围至+80V范围内的电力的装置的电池的上方、下方、正上或之间。

[0068] 我们已经能够测量16+年的探针的有效寿命。这是基于我们自己施加的1毫米“长度损失”规格。探针将连续工作超过16+年，但可能超出规格(例如1毫米规格)并且可能无法满足用户的要求。

[0069] 而且，由于该系统是包括微控制器的供电系统，因此(a)测量探针信号的功能和(b)驱动(一个或更多个)LED指示器的功能可以—并且—是分开的。这导致LED强度与探针能够测量的电压无关。LED能够以全强度驱动或被关闭，而无论(a)电池中是否安装有探针以及(b)探针与电解质接触与否。

[0070] 结论

[0071] 上面的描述是本发明当前实施方式。在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的精神和更广泛的方面的情况下，可以做出各种改变和变化，这些变化和改变将根据包括等同原则的专利法的原理来解释。提出本公开内容是出于说明性的目的，并且不应被解释为对本发明的所有实施方式的详尽描述，或者不应将权利要求的范围限制为结合这些实施方式示出或描述的特定元件。例如但不限于，所描述的发明的(一个或更多个)任何单独元件可以由提供基本相似的功能或以其他方式提供适当操作的替代元件代替。例如，这包括当前已知的替代元件，诸如本领域技术人员当前可能了解的那些元件，以及将来可能开发的替代元件，诸如本领域技术人员在开发时可能会想到作为替代的那些元件。此外，所公开的实施方式包括一致描述的、并且可以协作地提供一些益处的多个特征。本发明不仅限于包括所有这些特征或提供所有陈述的益处的那些实施方式，除非在所发布的权利要求书中另有明确规定的范围。例如，使用冠词“一”、“一种”、“该”或“所述”对单数形式的权利要求元素的任何引用均不应被解释为将该要素限制为单数形式。

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