通过功率限制保护电池组的方法.pdf

本发明公开了用于车辆的通过功率限制保护电池组的方法。所述方法包括：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；以及当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_Pack，并根据P_Pack调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。

1.  一种通过功率限制保护电池组的方法，所述电池组包含多个串联的电池单元，所述方法包括：
a.实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；
b.将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；以及
c.当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和所述通过所述电池组的电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack}，并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c中使用所述电流和所述电压计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack}来作为对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，步骤c中按照下式(1)计算实时功率值P_{_Pack}：
P_{_Pack}＝ΣP_{_Cell,i＝}ΣI_{_BAT}×V_{_Cell_X,i}  (1)；
其中I_{_BAT}为通过所述电池组的电流，V_{_Cell_X,i}为所述电池组中各电池单元的电压。

4.  根据权利要求2所述的方法，其中，步骤c中按照下式(2)计算实时功率值P_{_Pack}：
P_{_Pack}＝I_{_BAT}×V_{_Cell_X,I}×X  (2)；
其中I_{_BAT}为通过所述电池组的电流，V_{_Cell_X,I}为所述电池组中电压等于或小于所述预设电压阈值的电池单元的电压，X为电池组中电池的个数且为大于零的整数。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，将所述实时功率值P_{_Pack}作为所述电池组在步骤a中监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的绝对最大允许输出功率。

6.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述电池组的起始寿命时的最大允许输出功率为所述电池组的初始最大允许输出功率。

7.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，当所述电池组中的各个电池单元处于不同温度时，以具有最小电压的电池单元的温度作为所述电池组的温度。

8.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，步骤c中设定一校准值；所计算的实时功率乘以校准值以获得相对最大允许输出功率。

9.  根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，步骤c通过基于所监测到的所述电压和电流调整电池组功率表的方法来调整监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。

通过功率限制保护电池组的方法
技术领域
本发明大体涉及车辆电气领域，更具体地涉及一种用于车辆的通过功率限制保护电池组的方法。
背景技术
混合动力汽车(HEV)，插电式混合动力汽车(PHEV)或再生能源汽车(REV)中的高压装置例如高压电池等，是对安全性要求非常高的装置。
现如今，电池领域中最重要的组成部分是基于锂离子技术的储能电池。取决于电池的化学组成以及充电状态，电池具有不同的开路电压范围。一般意义上说，当电池完全充电时，充电状态为100％，当完全放电时，充电状态为0％。开路电压在充电状态100％(完全充电)和充电状态0％(完全放电)之间单调增加，但并不一定是线性增加。
对于完全放电的电池，处于电池安全性考虑，需要设置电池开路电压阈值，电池不能在低于该阈值的电压下运行。设置这一电池电压最小值的一个主要原因在于，当电池低于特定电压继续工作时，来自电极或其他电池内部组件的金属能够溶解于电解液，而当电池电压在充电过程中再次升高时，这些金属可以在电池内的任何部位固化，从而很可能导致电路故障。因此在电池充电/放电过程中需要根据电池的动态条件设置电池电压限制/阈值。
每个电池都具有真实并且有限的内部电压，每次放电都将导致电池内部电压降低，并且电池内部电压的这一下降通常为电池内电阻和通过电池的电流的函数。
电池的内电阻与很多因素有关，例如充电状态、电容量、温度以及其他很多会随着时间变化的参数。对于充电状态和温度这样的常数参数，电池内电阻会因为电池的老化而随着时间逐渐增加，电池的这一老化主要是电池存储和使用温度、时间、静电应力例如电流和充电循环数等等的函数。尽管电池很少彻底失效，但还是将其使用寿命定义为电池主要性能参数劣化的范 围，常用参数包括电容量、内电阻以及电功率输出等。通常，如果内电阻与其相同条件(例如相同的充电状态和温度)下的初始值(起始寿命时)相比增加超过25％，则定义该电池达到了其使用寿命的终点(终点寿命)。因此，许多电池系统基于终点寿命条件来设计并且校准。也就是说电池的目标性能必须基于终点寿命条件来确定。在起始寿命时，许多组成部分，包括电池单元，都比终点寿命时状态更好。此外，电池系统并不是在终点寿命时瞬间停止工作，而用户也可以接受电池性能逐步降低并继续使用电池。
因此对电池组成部分的稳健的电-热设计应当考虑更多因素，例如与老化有关的环境或者用户的情况，电阻特性的统计学分布等。而且，这一设计还应当以假定的最坏情况下的用户情况为基础来定义何时达到终点寿命。然而，基于上述考量的设计可能会导致电池比车辆的设计寿命更早到达终点寿命。为了确保终点寿命之后电池还能够安全使用，对电池的使用进行了严格的限制，例如将电池完全失效，或者使得电池的某些性能固定的程序化显著降低，例如可使用的充电状态或功率输出。
电池的输出功率允许值通常以电池管理系统中的查找表的形式来编程。这一表格将最大允许输出功率(或者充电功率)定义为充电状态和温度的函数。考虑到老化引起电池电阻增加，这一限定通常以保守的终点寿命条件为基础。这种方法有缺点，例如在终点寿命之前，电池可能的功率输出潜能并未被充分利用，原因在于这一限定基于的是假定的终点寿命条件；相反当超过终点寿命时，又使得电池具有负荷过重的危险，原因在于电池实际上的老化可能明显比预计的更快。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种通过功率限制保护电池组的方法，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种通过功率限制保护电池组的方法，所述电池组包含多个串联的电池单元，所述方法包括：
a.实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和 所述电池组中每一电池单元的电压；
b.将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；以及
c.当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和所述通过所述电池组的电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack}，并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述方法的步骤c中使用所述电流和所述电压计算所述电池组的实时功率来作为对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述方法的步骤c中按照下式(1)计算实时功率值P_{_Pack}：
P_{_Pack}＝ΣP_{_Cell,i}＝ΣI_{_BAT}×V_{_Cell_X,i}   (1)；
其中I_{_BAT}为通过所述电池组的电流，V_{_Cell_X,i}为所述电池组中各电池单元的电压。
根据本发明的一实施方式，所述方法的步骤c中按照下式(2)计算实时功率值P_{_Pack}：
P_{_Pack}＝I_{_BAT}×V_{_Cell_X,I}×X  (2)；
其中I_{_BAT}为通过所述电池组的电流，V_{_Cell_X,I}为所述电池组中电压等于或小于所述预设电压阈值的电池单元的电压，X为电池组中电池的个数且为大于零的整数。
根据本发明的一实施方式，所述方法中将所述实时功率值P_{_Pack}作为所述电池组在步骤a中监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的绝对最大允许输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述方法中所述电池组的起始寿命时的最大允许输出功率为所述电池组的初始最大允许输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述方法中当所述电池组中的各个电池单元处于不同温度时，以具有最小电压的电池单元的温度作为所述电池组功率表中所述最大允许输出功率的对应温度。
根据本发明的一实施方式，所述方法的步骤c中设定一校准值；所计算的实时功率乘以校准值以获得相对最大允许输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述方法的步骤c通过基于所监测到的所述电压和电流调整电池组功率表的方法来调整监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法100的流程图；
图2是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法200的流程图；以及
图3是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法300的流程图；
图4是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法400的流程图；
图5是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法500的流程图；
图6是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法600的流程图；
图7是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法700的流程图；
图8是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法800的流程图；以及
图9是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法900的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应当理解，本领域技术人员能够设想出尽管没有在本说明书中明确描述或者记载、但是实现了本发明并且包含在本发明精神、原理与范围内的各种结构。本说明书中引述的所有例子与条件性语言都是出于说明和教导的目的，以帮助读者理解发明人对现有技术做出贡献的原理与概念，并且应该被理解为不限于这些具体引述的例子与条件。此外，为了更清楚地说明，省略了对于已知装置、电路和方法的详细描述，以不混淆本发明的描述。应理解，除非特别说明，此处描述的各实施方式中的特征可以互相组合。
本领域技术人员应理解，本发明的示例性的实施方式中所列举的各参数的数值范围仅是为了说明的目的，而不应当理解为对本发明的限制。本发明中各参数可以具有其他的数值范围，而不偏离本发明的范围。
实施方式一
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法100。
图1是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法100的流程图。所述方法100包括步骤S101：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S102：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S103：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算 所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。在步骤S101中，对于电池组温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压可以是通过电池管理系统(BMS)进行监测，也可以通过设置单独的监测装置实现。在步骤S102中，所述预设的电压阈值可以是一电池电压变化较为稳定区间的一个最低值，例如电池的膝点(Knee Point)，当电池的电压低于该膝点时，电池电压会急速下降，从而影响电动设备的正常工作。诚然，为保证电池更高效的工作，所述预设的电压阈值也可以是高于该膝点的值，同样，也可以是低于该膝点的值。在步骤S103中，实时功率值P_{_Pack,}可以通过在步骤S101中电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压通过计算获得，例如，可以通过计算各个电池单元功率的总和，或者通过电压最低的电池单元的功率乘以电池单元数量，或者通过选取特定电池单元，如电压最低、电压居中、电压最高的电池单元电压加权获得，在此不作限制。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法100，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的裂化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行。
实施方式二
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法200。
图2是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法200的流程图。所述方法200包括步骤S201：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S202：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S203：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack}，并使用实时功率值P_{_Pack}来作为对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法200，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行。
实施方式三
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法300。
图3是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法300的流程图。所述方法300包括步骤S301：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S302：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S303：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack}，并使用实时功率值P_{_Pack}来作为对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中按照下式(1)功率值P_{_Pack}：
P_{_Pack}＝ΣP_{_Cell,i}＝ΣI_{_BAT}×V_{_Cell_X,i}  (1)；
其中I_{_BAT}为通过所述电池组的电流，V_{_Cell_X,i}为所述电池组中各电池单元的电压。该方式对各个电池单元的功率值求和获得所述电池组的最大允许输出功率，通过该方式获得的P_{_Pack}是电池实际可提供的最大输出功率，保证电池可以在不损害电压低于预设的电压阈值的电池单元的情况下最高效工作。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法300，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行。
实施方式四
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法400。
图4是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法400的流程图。所述方法400包括步骤S401：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S402：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S403：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中按照下式(2)功率值P_{_Pack}：
P_{_Pack}＝I_{_BAT}×V_{_Cell_X,I}×X  (2)；
其中I_{_BAT}为通过所述电池组的电流，V_{_Cell_X,I}为所述电池组中电压等于或小于所述预设电压阈值的电池单元的电压，X为电池组中电池的个数且为大于零的整数。该方式获得的P_{_Pack}基于电压等于或小于所述预设电压阈值的电池单元可提供的功率获得，该较为保守的设计可以更好地保护电池单元。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法400，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行。
实施方式五
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法500。
图5是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法500的流程图。所述方法500包括步骤S501：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S502：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S503：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算 所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中将所述电池组的起始寿命时的最大允许输出功率为所述电池组的初始最大允许输出功率。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法500，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行；该方法将电池组的起始寿命时的最大允许输出功率为电池组的初始最大允许输出功率意味着用户能够利用电池的最大可能功率；与使用终点寿命时的最大功率值作为电池的最大可能功率的现有方法相比，该方法在电池并未达到终点寿命时提供了更大的最大允许输出功率。
实施方式六
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法600。
图6是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法600的流程图。所述方法600包括步骤S601：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S602：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S603：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中将所述实时功率值P_{_Pack}作为所述电池组在步骤a中监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的绝对最大允许输出功率。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法600，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以 其在某个具体条件下的最大可能功率运行；该方法在电池并未达到终点寿命时提供了更大的最大允许输出功率。
实施方式七
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法700。
图7是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法700的流程图。所述方法700包括步骤S701：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S702：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S703：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中当所述电池组中的各个电池单元处于不同温度时，以具有最小电压的电池单元的温度作为所述电池组的温度。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法700，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行；该方法在电池并未达到终点寿命时提供了更大的最大允许输出功率。
实施方式八
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法800。
图8是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法800的流程图。所述方法800包括步骤S801：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S802：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S803：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述 预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中步骤c中所计算的实时功率乘以校准值以获得相对最大允许输出功率。
总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法800，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行；该方法在电池并未达到终点寿命时提供了更大的最大允许输出功率。
实施方式九
根据本发明，提供了通过功率限制保护电池组的方法900。
图9是根据本发明一实施方式的通过功率限制保护电池组的方法900的流程图。所述方法900包括步骤S901：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；S902：将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；和S903：当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P_{_Pack,}并根据P_{_Pack}调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率，其中步骤c通过基于所监测到的所述电压和电流调整电池组功率表(示例见下文表1)的方法来调整监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。具体地，步骤S903中，在计算出P_{_Pack}后，更新电池组功率表中通过步骤a获得的温度和充电状态下的P_{_Pack}的数值，电池管理系统(BMS)通过读取表中的数据更新设定电池组最大允许输出功率。诚然，也可以通过其他现有的方式来实现。
表1：电池组功率表的示例

总之，本发明的实施方式提供的通过功率限制保护电池组的方法900，提供了一种可靠和安全的方案。通过本发明的方法，整个电池功率图基于电池组中最弱的电池单元的劣化或老化而不断调整，这一动态的电池功率限制调整方法将使得电池能够被安全使用并且同时允许电池以其在某个具体条件下的最大可能功率运行；该方法在电池并未达到终点寿命时提供了更大的最大允许输出功率。
在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。
应当注意，上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的组成部分。位于组成部分或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。