发动机冷却系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及车辆控制技术领域，特别是涉及一种发动机冷却系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着车辆技术的发展，车辆的数量越来越多，也导致碳排放量日趋增高。车辆的油耗与车辆的碳排放量成正比，通过降低车辆的油耗，能够有效的降低碳排放量。因此，如何降低车辆的油耗，是目前急需解决的问题。
3.传统技术中，通过控制车辆主动格栅的开合度，针对不同的环境温度和车速，来改变主动格栅的开度，达到使用空气的自然流动来为发动机降温的效果，从而降低车辆的油耗。
4.然而，当发动机温度较低时，无需开启主动格栅，此时开启主动格栅反而会增加车辆的油耗；而发动机温度过高时，仅通过主动格栅为车辆散热，又不足以满足车辆的散热要求，无法有效降低车辆的油耗。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够根据车辆当前的温度，来实时调整车辆各电子设备的工作状态，使得车辆的油耗降低的发动机冷却系统及其控制方法。
6.一种发动机冷却系统，所述发动机包括小循环管路和大循环管路，所述大循环管路上设置有散热水箱，其特征在于，所述系统包括：电磁离合水泵，设置在所述小循环管路和所述大循环管路的汇合管路上；电子节温器，设置在所述大循环管路上；主动格栅，设置于所述发动机朝向车辆前进方向的一侧；电控风扇，设置于所述主动格栅与所述发动机之间；控制器，分别与所述电磁离合水泵、所述电子节温器、所述主动格栅、所述电控风扇电连接，用于获取发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，并根据所述发动机水温、所述发动机转速和所述发动机进气温度，控制所述电磁离合水泵的运转速度、所述电子节温器的工作状态、所述主动格栅的开合度、所述电控风扇的转速。
7.在其中一个实施例中，所述系统还包括：冷却模块，包括相互连通的中冷器和散热器，所述冷却模块通过悬置支架固定于所述主动格栅与所述电控风扇之间。
8.在其中一个实施例中，所述系统还包括：机舱导风板，包括第一机舱导风板和第二机舱导风板，所述第一机舱导风板和所述第二机舱导风板分别固定在所述主动格栅的相反两侧上并向所述发动机延伸，所述第一机舱导风板和所述第二机舱导风板之间的距离在延伸方向上逐渐增大。
9.一种发动机冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法包括：
10.获取发动机温度、发送机转速和发动机进气温度；
11.根据所述发动机温度、所述发动机转速和所述发动机进气温度，控制电磁离合水泵的转速、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速；
12.其中，所述发动机包括小循环管路和大循环管路，所述大循环管路上设置有散热
水箱，所述系统包括：电磁离合水泵，设置在所述小循环管路和所述大循环管路的汇合管路上；电子节温器，设置在所述大循环管路上；所述主动格栅，设置于所述发动机朝向车辆前进方向的一侧；所述电控风扇，设置于所述主动格栅与所述发动机之间。
13.在其中一个实施例中，所述根据所述发动机温度、所述发动机转速和所述发动机进气温度，控制电磁离合水泵的转速、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速，包括：当所述发动机水温低于第一发动机水温阈值时，控制所述电磁离合水泵半速运转，控制所述电子节温器的阀门关闭；当所述发动机水温高于所述第一发动机水温阈值，且所述发动机转速低于发动机转速阈值时，控制所述电磁离合水泵全速运转，控制所述电子节温器的阀门关闭；当所述发动机水温高于所述第一发动机水温阈值，且所述发动机转速高于所述发动机转速阈值时，控制所述电子节温器的阀门打开，控制所述电磁离合水泵半速运转；当所述发动机水温高于第二发动机水温阈值时，控制所述电子节温器的阀门打开，控制所述电磁离合水泵全速运转，所述第二发动机水温阈值高于所述第一发动机水温阈值。
14.在其中一个实施例中，所述根据所述发动机温度、所述发动机转速和所述发动机进气温度，控制电磁离合水泵的转速、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速，还包括：在所述电子节温器的阀门打开，且所述电磁离合水泵全速运转之后，当所述发动机水温大于第三发动机水温阈值，或者所述发动机进气温度大于第一发动机进气温度阈值时，根据当前的发动机水温、发动机进气温度、环境温度以及车速，控制所述主动格栅的开合度。
15.在其中一个实施例中，所述根据当前的发动机水温、发动机进气温度、环境温度以及车速，控制所述主动格栅的开合度，包括：
16.采用如下公式确定主动格栅的开合度：
17.a＝k*(arccos(1
‑
3.6*q/(n*ρ*v*l*b)))
18.其中，a为所述主动格栅的开合度，k为修正系数，q为当前的发动机水温、发动机进气温度、环境温度综合对应的空气质量流量，n为所述主动格栅的叶片数量，ρ为当前的环境温度对应的空气密度，v为车速，l为所述主动格栅的叶片长度，b为所述主动格栅的叶片宽度。
19.在其中一个实施例中，所述根据所述发动机温度、所述发动机转速和所述发动机进气温度，控制电磁离合水泵的转速、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速，还包括：在所述主动格栅的开合度达到最大之后，当所述发动机水温大于第四发动机水温阈值，或者所述发动机进气温度大于第二发动机进气温度时，根据当前的发动机水温以及发动机进气温度，控制所述电控风扇的转速。
20.在其中一个实施例中，所述根据当前的发动机水温以及发动机进气温度，控制所述电控风扇的转速，包括：获取当前的发动机水温对应的风扇转速、以及当前的发动机进气温度对应的风扇转速；将当前的发动机水温对应的风扇转速、以及当前的发动机进气温度对应的风扇转速中的较大值，作为所述电控风扇的转速。
21.在其中一个实施例中，所述根据所述发动机温度、所述发动机转速和所述发动机进气温度，控制电磁离合水泵的转速、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速，还包括：当所述发动机水温低于所述第三发动机水温阈值，且所述发动机进气温
度低于所述第一发动机进气温度阈值时，控制所述主动格栅关闭；当所述发动机水温低于所述第四发动机水温阈值，且所述发动机进气温度低于所述第二发动机进气温度阈值时，控制所述电控风扇关闭。
22.上述发动机冷却系统及控制方法，通过电磁离合水泵，使水箱中的冷却液循环流经发动机，为发动机降温。通过设置电子节温器，控制冷却液是否流经散热器，从而控制冷却液的温度。通过设置主动格栅，能够在主动格栅开启时，使外部的空气流过发动机，为发动机降温。通过设置电控风扇，能够在电控风扇开启时，对发动机进行散热降温。通过控制器来根据发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，对电磁离合水泵的运转速度、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速进行调节。通过根据当前的发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，分别选择对应的最节油的电磁离合水泵、电子节温器、主动格栅和电控风扇的工作状态。使得发动机水温和发动机进气温度保持在最佳的温度区间的同时，降低车辆的油耗。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为一个实施例中发动机冷却系统的结构示意图；
25.图2为另一个实施例中发动机冷却系统的结构示意图；
26.图3为一个实施例中发动机冷却系统控制方法的流程示意图；
27.图4为另一个实施例中发动机冷却系统控制方法的流程示意图。
28.附图标记说明：10
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电磁离合水泵，20
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电子节温器，21
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第一出口，22
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第二出口，30
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主动格栅，40
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电控风扇，50
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控制器，60
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发动机，70
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水箱，90
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冷却模块，100
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机舱导风板。
具体实施方式
29.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
31.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
32.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元
件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
33.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
34.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
35.正如背景技术所述，现有技术中的车辆冷却系统存在油耗量较大的问题。经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，现有技术中通过控制主动格栅开合来为发动机散热，但有时发动机温度较低，无需使用主动格栅来进行散热，仅需使用其他耗油量更低的电子设备进行散热即可满足要求，但现有技术中仍使用主动格栅进行散热，使得车辆的耗油量较高。
36.基于以上原因，本发明提供了一种能够根据车辆当前的温度，来实时调整车辆各电子设备的工作状态，使得车辆的油耗降低的发动机冷却系统及其控制方法。
37.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种发动机冷却系统，发动机包括小循环管路和大循环管路，大循环管路上设置有散热水箱70，该系统包括电磁离合水泵10、电子节温器20、主动格栅30、电控风扇40以及控制器50。
38.电磁离合水泵10，设置在小循环管路和大循环管路的汇合管路上。
39.电子节温器20，设置在大循环管路上。
40.主动格栅30，设置于发动机60朝向车辆前进方向的一侧。
41.电控风扇40，设置于主动格栅30与发动机60之间。
42.控制器50，分别与电磁离合水泵10、电子节温器20、主动格栅30、电控风扇40电连接，用于获取发动机60水温、发动机60转速和发动机60进气温度，并根据发动机60水温、发动机60转速和发动机60进气温度，控制电磁离合水泵10的运转速度、电子节温器20的工作状态、主动格栅30的开合度、电控风扇40的转速。
43.示例性地，电磁离合水泵10为离心式水泵。在发动机的缸体内，有多条供冷却液进行循环的管路，并且发动机与水箱之间也有连接的管路，电磁离合水泵10能够使冷却液在管路中循环起来。
44.示例性地，电子节温器20为控制发动机冷却液流动路径的阀门。
45.示例性地，主动格栅30设置在车辆前进方向上的车辆前段，结构类似于百叶窗，能够在关闭时减小车辆前进的风阻，降低油耗，在开启时，使车辆外部的空气流经散热器，加强发动机的散热性能。
46.示例性地，控制器50为整车控制器。
47.在本实施例中，通过电磁离合水泵，使水箱中的冷却液循环流经发动机，为发动机降温。通过设置电子节温器，控制冷却液是否流经散热器，从而控制冷却液的温度。通过设置主动格栅，能够在主动格栅开启时，使外部的空气流过发动机，为发动机降温。通过设置
电控风扇，能够在电控风扇开启时，对发动机进行散热降温。通过控制器来根据发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，对电磁离合水泵的运转速度、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速进行调节。通过根据当前的发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，分别选择对应的最节油的电磁离合水泵、电子节温器、主动格栅和电控风扇的工作状态。使得发动机水温和发动机进气温度保持在最佳的温度区间的同时，降低车辆的油耗。
48.在一个实施例中，如图2所示，发动机冷却系统系统还包括冷却模块90。
49.冷却模块90，通过悬置支架固定于主动格栅30与电控风扇40之间。
50.具体地，冷却模块90包括相互连通的中冷器、散热器，能够降低流经冷却模块90的空气的温度。
51.在本实施例中，通过在主动格栅和电控风扇之间设置冷却模块，使得在主动格栅开启时，外部流入的空气在经过冷却模块时，空气的温度被降低，从而使得发动机的散热效果更好。
52.在一个实施例中，如图2所示，发动机冷却系统系统还包括机舱导风板100。
53.机舱导风板100包括第一机舱导风板和第二机舱导风板，第一机舱导风板和第二机舱导风板分别固定在主动格栅30的相反两侧上并向发动机60延伸，第一机舱导风板和第二机舱导风板之间的距离在延伸方向上逐渐增大。
54.在本实施例中，通过设置机舱导风板，增大主动格栅开启后的内部开口面积，使得进风面积更大，增加发动机舱的进风量，并且通过改变导风板的角度，可以改变进入发动机的空气的流向。从而使得发动机的散热效果更好。
55.在一个实施例中，如图3所示，提供了一种发动机冷却系统控制方法，该方法包括：
56.步骤s100，获取发动机温度、发送机转速和发动机进气温度。
57.具体地，整车控制器通过can总线，从整车can网络处获取发动机温度、发送机转速、发动机进气温度、环境温度和车速。
58.步骤s120，根据发动机温度、发动机转速和发动机进气温度，控制电磁离合水泵的转速、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速。
59.具体地，发动机包括小循环管路和大循环管路，大循环管路上设置有散热水箱，系统包括：电磁离合水泵，设置在小循环管路和大循环管路的汇合管路上；电子节温器，设置在大循环管路上；主动格栅，设置于发动机朝向车辆前进方向的一侧；电控风扇，设置于主动格栅与发动机之间。
60.在本实施例中，通过电磁离合水泵，使水箱中的冷却液循环流经发动机，为发动机降温。通过设置电子节温器，控制冷却液是否流经散热器，从而控制冷却液的温度。通过设置主动格栅，能够在主动格栅开启时，使外部的空气流过发动机，为发动机降温。通过设置电控风扇，能够在电控风扇开启时，对发动机进行散热降温。通过控制器来根据发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，对电磁离合水泵的运转速度、电子节温器的工作状态、主动格栅的开合度、电控风扇的转速进行调节。通过根据当前的发动机水温、发动机转速和发动机进气温度，分别选择对应的最节油的电磁离合水泵、电子节温器、主动格栅和电控风扇的工作状态。使得发动机水温和发动机进气温度保持在最佳的温度区间的同时，降低车辆的油耗。
61.在一个实施例中，如图4所示，提供了另一种发动机冷却系统控制方法，该方法包括：
62.步骤s200，获取发动机温度、发送机转速和发动机进气温度。
63.步骤s202，判断发动机水温是否低于第一发动机水温阈值。若发动机水温低于第一发动机水温阈值，则执行步骤s204；若发动机水温高于第一发动机水温阈值，则执行步骤s206。
64.步骤s204，控制电磁离合水泵半速运转，控制电子节温器的阀门关闭。
65.具体地，电磁离合水泵具有两个工作状态，分别为半速运转和全速运转。当发动机刚启动时，或者发动机低负荷运转时，此时散热量需求较小，因此使用电磁离合水泵半速运转，既能够满足发动机的散热需求，又因为电磁离合水泵消耗的功率小，使得车辆比较节油。
66.步骤s206，判断发动机转速是否低于发动机转速阈值。若发动机转速低于发动机转速阈值，则执行步骤s208；若发动机转速高于发动机转速阈值，则执行步骤s210。
67.步骤s208，控制电磁离合水泵全速运转，控制电子节温器的阀门关闭。
68.具体地，当发动机水温升高，但发动机的转速较低时，优先使用电磁离合水泵全速运转来进行散热，由于电磁离合水泵消耗的功率小，所以在发动机水温升高，但电磁离合水泵的散热还能够满足发动机散热需求时，使用电磁离合水泵进行散热能够降低车辆油耗。并且由于发动机此时转速较低，仅使用电磁离合水泵进行散热，也能使发动机的水温逐渐升高，有利于发动机提高转速。
69.步骤s210，控制电磁离合水泵半速运转，控制电子节温器的阀门打开。
70.具体地，当发动机的水温升高，并且发动机的转速较高时，此时电磁离合水泵不足以满足发动机的散热要求，并且发动机的转速已经高于转速阈值，无需再使发动机保持高温来提高转速。此时打开电子节温器，使冷却液能够进行大循环，形成水箱与发动机之间的冷却液交换循环，为发动机进行散热，同时，调整电磁离合水泵半速运转，减少水泵消耗的功率，降低车辆油耗。
71.步骤s212，判断发动机水温是否低于第二发动机水温阈值。若发动机水温低于第二发动机水温阈值，则执行步骤s202；若发动机水温高于第二发动机水温阈值，则执行步骤s214。
72.具体地，第二发动机水温阈值高于第一发动机水温阈值。
73.步骤s214，控制电磁离合水泵全速运转，控制电子节温器的阀门打开。
74.具体地，当发动机水温继续升高，高于第二发动机水温阈值时，优先使用电子节温器和电磁离合水泵来为发动机进行散热。当散热需求依靠电磁离合水泵、电子节温器即可满足时。不需要大量的自然风，此时主动格栅关闭，主动格栅关闭可降低风阻系数、减少车辆运行空气阻力从而降低油耗。
75.步骤s216，在电子节温器的阀门打开，且电磁离合水泵全速运转之后，判断发动机水温是否大于第三发动机水温阈值，或者发动机进气温度是否大于第一发动机进气温度阈值。若发动机水温大于第三发动机水温阈值，或者发动机进气温度大于第一发动机进气温度阈值时，则执行步骤s218；若发动机水温小于第三发动机水温阈值，并且发动机进气温度小于第一发动机进气温度阈值时，则执行步骤s220。
76.步骤s218，根据当前的发动机水温、发动机进气温度、环境温度以及车速，控制主动格栅的开合度。
77.具体地，采用如下公式确定主动格栅的开合度：
78.a＝k*(arccos(1
‑
3.6*q/(n*ρ*v*l*b)))
79.其中，a为主动格栅的开合度，k为修正系数，q为当前的发动机水温、发动机进气温度、环境温度综合对应的空气质量流量，n为主动格栅的叶片数量，ρ为当前的环境温度对应的空气密度，v为车速，l为主动格栅的叶片长度，b为主动格栅的叶片宽度。
80.具体地，修正系数k通过试验标定确定。空气质量流量q(kg/s)通过试验测得的环境温度、发动机进气温度、发动机水温分别从当前温度到达目标温度所需的空气质量流量的关系表来确定。在实际使用时，分别根据环境温度的变化与空气质量流量的关系、发动机进气温度的变化与空气质量流量的关系、发动机水温的变化与空气质量流量的关系，根据当前温度和目标温度，在关系表中插值得到对应的空气质量流量值，取其中所需的较大的空气质量流量值，作为空气质量流量q。
81.步骤s220，控制主动格栅关闭。
82.具体地，当发动机水温小于第三发动机水温阈值，以及发动机进气温度小于第一发动机进气温度阈值时，无需使用主动格栅来进行散热，此时将主动格栅关闭。主动格栅的关闭可以降低车辆的风阻系数，减少车辆行驶时的空气阻力，从而降低油耗。
83.步骤s222，判断主动格栅的开合度是否达到最大。若主动格栅的开合度未达到最大，则执行步骤s224；若主动格栅的开合度达到最大，则执行步骤s226。
84.步骤s224，控制电控风扇关闭。
85.具体地，由于电控风扇的功率消耗最大可以达到40kw，远高于主动格栅的功率消耗以及其他电子设备的功率消耗。因此，在所有其他的散热电子设备都完全工作，并且主动格栅的开度也达到最大后，再根据散热的需求，控制电控风扇启动，以及电控风扇的转速。
86.步骤s226，判断发动机水温是否高于第四发动机水温阈值，或发动机进气温度是否高于第二发动机进气温度。若发动机水温高于第四发动机水温阈值，或发动机进气温度高于第二发动机进气温度，则执行步骤s228；若发动机水温低于第四发动机水温阈值，并且发动机进气温度低于第二发动机进气温度，则执行步骤s224。
87.步骤s228，根据当前的发动机水温以及发动机进气温度，控制电控风扇的转速。
88.具体地，获取当前的发动机水温对应的风扇转速、以及当前的发动机进气温度对应的风扇转速；将当前的发动机水温对应的风扇转速、以及当前的发动机进气温度对应的风扇转速中的较大值，作为电控风扇的转速。
89.示例性地，通过试验分别获得发动机水温、发动机进气温度与电控风扇的转速之间的对应关系，通过插值的方式，确定当前的发动机水温对应的风扇转速、以及当前的发动机进气温度对应的风扇转速。
90.应该理解的是，虽然图3和图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3和图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次
进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
91.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read
‑
only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
92.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
93.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
94.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。