定位和调整静止车辆燃料电池应用的冷却剂流动的热管理系统和方法
1.相关申请的交叉引用本非临时申请在35 u.s.c. $119(e)和任意其他适当法律或法规下要求于2021年8月5日提交的美国临时专利申请序列号63/229,809和2021年12月1日提交的美国临时专利申请序列号63/284,916的权益和优先权，这些美国临时专利申请的全部公开内容通过引用明确地并入本文。
技术领域
2.本公开涉及在静止应用期间调整和/或反转燃料电池系统的冷却剂流动的热管理系统和方法。
背景技术：
3.燃料电池系统以其高效利用燃料来产生直流（dc）和/或交流（ac）电能来给静止应用（例如工业应用）或移动应用（诸如车辆）供电而闻名。车辆（诸如火车、公共汽车和卡车）中使用的燃料通常跨越长距离行驶。行驶相当长距离的车辆通常将在路程期间经历起动和停止，使车辆从移动燃料电池应用过渡到静止燃料电池应用。
4.现有的燃料电池系统通常具有散热器，其冷却离开燃料电池系统的热的冷却剂。散热器通常包括散热器风扇，在燃料电池或者燃料电池堆的正常操作期间，该风扇在单个方向上排出冷却空气。例如，当燃料电池正移动或可移动（例如，在移动的车辆上）时，散热器风扇将冷却空气排放到散热器中并排出到环境中。然而，当燃料电池静止（例如，在静止车辆上）时，标准散热器或散热器风扇不能够利用环境因素（诸如侧风）提供的能量以便继续其流动功能。
5.本公开涉及当燃料电池系统（尤其是可移动燃料电池系统）是静止时调整冷却剂（例如，流体、空气和/或气体）的流动的热管理系统和方法。本方法和系统包括当燃料电池和/或车辆静止时反转散热器风扇的方向以便最大化从诸如风的环境因素中利用的能量。这个方案允许散热器风扇在反转空气流动通过冷却散热器的情况下连续操作，这最大化了燃料电池系统的热管理系统的效率。
技术实现要素：
6.包括本公开的实施例来满足这些和其他需求。
7.在本公开的在本文描述的一个方面，一种操作车辆中的热管理系统的方法包括如下步骤：操作散热器、一个或更多个风扇和燃料电池系统；将车辆的运动减慢或停止到静止位置；反转所述一个或更多个风扇的方向；在相反方向上将侧风吸入到散热器中；以及在静止位置期间继续散热器和燃料电池系统的操作。散热器和所述一个或更多个风扇位于车辆的顶表面上。
8.在一些实施例中，散热器、所述一个或更多个风扇和燃料电池系统可以位于框架
中。
9.在一些实施例中，静止位置可以包括处于、大约或小于大约15千米/小时的车辆速度。在一些实施例中，静止位置可以包括处于、大约或小于大约20千米/小时的车辆速度。
10.在一些实施例中，在相反的方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到散热器中且其次则通过所述一个或更多个风扇。在一些实施例中，在相反的方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到所述一个或更多个风扇中且其次则通过所述散热器。
11.在一些实施例中，操作步骤可以进一步包括操作第二散热器，第二散热器被耦接到一个或更多个风扇。在一些实施例中，在相反的方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到散热器中、其次通过所述一个或更多个风扇，第三通过被耦接到第二散热器的所述一个或更多个风扇且最后通过第二散热器。
12.在本公开的第二方面，一种用于最佳地冷却静止车辆中的空气的热管理系统包括一个或更多个经调整的风扇、包括侧风的一个或更多个散热器以及框架。经调整的风扇在与正常风扇相反的方向上将空气引导到一个或更多个散热器中。框架将所述一个或更多个散热器定位在静止车辆的顶侧上。系统可以是设备或者实现在设备内。
13.在一些实施例中，静止车辆可以以处于、大约或小于大约20千米/小时的车辆速度行驶。
14.在一些实施例中，所述一个或更多个散热器、所述一个或更多个经调整的风扇和燃料电池系统可以分开地位于静止车辆的顶表面上。在一些实施例中，所述一个或更多个散热器和所述一个或更多个经调整的风扇可以以至少0.5英寸的分开距离与燃料电池系统相邻地定位。在一些实施例中，分开距离可以是在从大约0.5英寸至大约12英寸的范围内。
15.在本公开的第三方面，一种排出静止火车上的热管理系统的空气的方法包括如下步骤：操作至少两个散热器、至少两个风扇和燃料电池系统；将静止火车的运动减慢或停止到静止位置，该静止位置包括大约或小于20千米/小时的速度；在与正常风扇相反的方向上将气流和侧风吸入到所述至少两个散热器中的至少一个中；推动气流和侧风通过所述至少两个散热器中的至少一者；以及在静止火车正处于静止位置的同时将空气排出所述至少两个散热器中的至少一者和燃料电池系统。
16.在一些实施例中，所述至少两个散热器、所述至少两个风扇和燃料电池系统可以位于框架中。
17.在一些实施例中，静止位置可以包括处于、大约或小于大约15千米/小时的速度。
18.在一些实施例中，所述至少两个散热器、所述至少两个风扇和燃料电池系统可以位于静止火车的顶表面上。在一些实施例中，所述至少两个散热器、所述至少两个风扇和燃料电池系统可以分开地位于静止火车的顶表面上。在一些实施例中，所述至少两个散热器和所述至少两个风扇可以以至少0.5英寸的分开距离与燃料电池系统相邻地定位。在一些实施例中，分开距离可以是在从大约0.5英寸至大约12英寸的范围内。
附图说明
19.图1a是燃料电池系统的图释，所述燃料电池系统包括被连接到电厂的辅机设备的一个或更多个燃料电池堆。
20.图1b是具有燃料电池模块的燃料电池系统的图释，每个燃料电池模块具有燃料电池堆和/或燃料电池。
21.图1c是燃料电池堆中的燃料电池的部件的图释。
22.图2a是一种车辆实施例（例如，火车）的示意图，其示出了位于火车的顶表面上的燃料电池、燃料箱和散热器。
23.图2b是示出位于火车的顶表面上的燃料电池、燃料箱和散热器的图。
24.图2c是示出相对于位于火车车厢内的燃料电池而言位于火车的顶表面上的燃料箱和散热器的示意图。
25.图3a是示出包括燃料电池系统的燃料电池发电系统的实施例的示意图。
26.图3b是示出包括带风扇的散热器的热管理系统的实施例的示意图。
27.图4是包括两个（2）散热器且每个散热器具有三个（3）风扇的燃料电池组件的一种实施例的示意图。
28.图5是示出通过当前本领域中的燃料电池组件的散热器的标准空气流动的示意图。
29.图6是示出通过本公开的燃料电池组件的散热器的经调整空气流动的一种实施例的示意图。
30.图7是示出通过位于车辆的驾驶室端的散热器的冷却系统的经调整空气流动的第二实施例的示意图。
31.图8是示出通过本公开的燃料电池组件的单个散热器的经调整空气流动的第三实施例的示意图。
32.图9是示出热管理系统的另一实施例的示意图，所述热管理系统具有被连接到车辆的燃料电池系统的冷却系统。
33.图10是示出本公开的燃料电池组件的另一实施例的示意图，其中冷却系统部件明显与燃料电池系统部件分离。
34.当参考本文描述的附图阅读下文的具体实施方式时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好地被理解。还参考附图，附图形成本公开的一部分并且通过图释特定实施例来示出本发明可以实践的方式。这些实施例得到足够详细的描述，以使得本领域技术人员能够实践所要求保护且非限制性的内容。而是，应理解可以采用其他实施例，并可进行逻辑上的机械和电气改变，而不背离本发明和/或权利要求的精神和范围。
具体实施方式
35.本公开涉及用于调整燃料电池系统10的冷却剂36流动的热管理系统120和方法。调整冷却剂36流动包括改变、推进、停止、反转、修改和/或影响通过燃料电池系统10的冷却剂36的流动。燃料电池系统10的反应物32、34包括但不限于燃料32和氧化剂34（例如，空气或者氧气）。
36.如图1a中所示，燃料电池系统10通常包括连接到电厂辅机设备（bop）16（包括各种部件）的一个或更多个燃料电池堆12或燃料电池模块14，以便生成、产生和/或分配电动力以便以环境友好的方式满足现代化日间工业和商业需求。如图1b和图1c中所示，燃料电池系统10可以包括燃料电池堆12，其包括多个单独的燃料电池20。每个燃料电池堆12可以装
纳被串联和/或并联连接在一起的多个燃料电池20。燃料电池系统10可以包括一个或更多个燃料电池模块14，如图1a和图1b中所示。
37.每个燃料电池模块14可以包括多个燃料电池堆12和/或多个燃料电池20。燃料电池模块14也可以包括相关联的结构元件、机械系统、硬件、固件和/或软件（其被用于支持燃料电池模块14的功能和操作）的适当组合。这样的物品包括但不限于管道、传感器、调节器、集流器、密封件和绝缘件。
38.在燃料电池堆12中的燃料电池20可以被堆叠在一起以倍增和增加单个燃料电池堆12的电压输出。在燃料电池系统10中的燃料电池堆12的数量能够根据操作燃料电池系统10并满足任意负荷的功率需求所需的功率量而变化。在燃料电池堆12中的燃料电池20的数量能够根据操作包括燃料电池堆12的燃料电池系统10所需的电量而变化。
39.在每个燃料电池堆12或燃料电池系统10中的燃料电池20的数量能够是任意数字。例如，在每个燃料电池堆12中的燃料电池20的数量可以是从大约100个燃料电池至大约1000个燃料电池的范围，包括其中所包含的任意特定数量或者数量范围的燃料电池20（例如，大约200个至大约800个）。在实施例中，燃料电池系统10可以包括大约20个至大约1000个燃料电池堆12，包括其中所包含的任意特定数量或者数量范围的燃料电池堆12（例如，大约200个至大约800个）。在燃料电池模块14内的燃料电池堆12中的燃料电池20可以以任意方向定向以优化燃料电池系统10的操作效率和功能。
40.在燃料电池堆12中的燃料电池20可以是任意类型的燃料电池20。燃料电池20可以是是聚合物电解质膜或质子交换膜（pem）燃料电池、阴离子交换膜燃料电池（aemfc）、碱性燃料电池（afc）、熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）、直接甲醇燃料电池（dmfc）、再生燃料电池（rfc）、磷酸燃料电池（pafc）或固体氧化物燃料电池（sofc）。在示例性实施例中，燃料电池20可以是聚合物电解质膜或质子交换膜（pem）燃料电池或固体氧化物燃料电池（sofc）。
41.在图1c中所示的实施例中，燃料电池堆12包括多个质子交换膜（pem）燃料电池20。每个燃料电池20包括单个膜电极组件（mea）22和在膜电极组件（mea）22的任一侧或两侧上的气体扩散层（gdl）24、26（见图1c）。燃料电池20进一步包括在每个气体扩散层（gdl）24、26的外侧上的双极板（bpp）28、30。上述部件22、24、26、30包括单个重复单元50。
42.双极板（bpp）28、30负责运输在燃料电池20中的反应物（诸如燃料32（例如，氢气）或氧化剂34（例如，氧气、空气））和冷却流体36（例如，冷却剂和/或水）。双极板（bpp）28、30能够使得反应物32、34通过氧化剂流场42和/或燃料流场44均匀地分布到每个燃料电池20的活性区域40。活性区域40（在此发生电化学反应以便由燃料电池20产生电力）居中在膜电极组件（mea）22处的气体扩散层（gdl）24、26和双极板（bpp）28、30内。双极板（bpp）28、30被压缩在一起以便将一种或更多种反应物32隔离和/或密封在其相应路径、通道和/或流场42、44中以维持导电性，这是在燃料电池20操作期间保持稳健所需的。
43.本文描述的燃料电池系统10可以被用在静止和/或固定的功率系统中，诸如工业应用和发电厂。燃料电池系统10也可以与电解槽18和/或其他电解系统18一起实施。在一种实施例中，燃料电池系统10被串联或并联地连接和/或附接到电解系统18，诸如在bop 16中的一个或更多个电解槽18（见图1a）。在另一实施例中，燃料电池系统10没有被串联或并联地连接和/或附接到电解系统18，诸如在bop 16中的一个或更多个电解槽18。
44.本燃料电池系统10也可以被包括在可移动应用中。在示例性实施例中，燃料电池
系统10是在车辆和/或动力传动系100中。包括本燃料电池系统10的车辆100可以是汽车、通行车、公共汽车、卡车、火车、机车、飞行器、轻型车辆、中型车辆或重型车辆。
45.车辆和/或动力传动系100可以在公路、高速公路、铁路、航道和/或水道上使用。车辆100可以在包括但不限于非公路运输、空牵引车（bobtails）和/或采矿设备的应用中使用。例如，采矿设备车辆100的示例性实施例是采矿卡车或矿山运输卡车。
46.参考图2a和图2b，动力传动系或车辆100被示意性实施成火车100。火车100被示为具有顶部外表面112，其在内部区域15之上（例如，在火车车厢之上）。包括燃料32的燃料电池系统10和燃料箱114可以被安装、定位和/或放置在顶部外表面112和内部区域15中的任一者或二者上，如图2a和图2b中所示。在一些实施例中，燃料电池系统10和燃料箱114仅被安装、定位和/或放置在车辆100的顶部外表面112上。
47.燃料箱114通常被连接到一个或更多个电源116。在一种实施例中，动力传动系或车辆100可以被一个或更多个（且通常一个以上的）任意类型的电源116供电。本方法或系统的电源116可以包括但不限于发动机（例如，内燃发动机（ice）、柴油发动机，氢动力发动机等）（未示出）、燃料电池系统10和/或蓄电池系统160。典型的混合动力传动系或车辆100可以包括至少两个不同类型的电源116（例如，发动机、燃料电池系统10、蓄电池系统160等）。
48.在示意性实施例中，混合动力传动系或车辆100可以包括燃料电池系统10和蓄电池系统160。示例性蓄电池系统160是具有从大约80 kwh至150 kwh范围的能量容量的高功率蓄电池系统。示例性动力传动系或车辆100可以包括至少一个燃料电池系统10和至少一个高电压蓄电池系统160，如图2a中所示。在另外的实施例中，除了燃料电池系统10和/或高电压蓄电池系统160之外，动力传动系或车辆100还可以包括附加的电源116，诸如柴油发动机和/或氢动力发动机（未示出）。
49.在一种实施例中，动力传动系或车辆100可以包括一个燃料电池系统10。在其他实施例中，诸如如图2a中所示的，动力传动系或车辆100可以包括一个以上的燃料电池系统10。在一些实施例中，燃料电池系统10可以包括大约2个至20个燃料电池系统10，包括其内包含的任意特定数量或范围。动力传动系或车辆100的一些实施例可以包括大约2个至3个燃料电池系统10、大约4个至8个燃料电池系统10或者大约8个至10个燃料电池系统10。
50.在一种实施例中，动力传动系或车辆100可以包括一个或更多个蓄电池系统160（例如，高电压蓄电池系统160）。在一种实施例中，动力传动系统或车辆100可以包括大约1个至10个蓄电池系统160，包括其内包含的任意数量或范围（例如，1、2、3、4、5等），诸如在图2a中所示。在一种示意性实施例中，动力传动系或车辆100可以仅包括一个高电压蓄电池系统160。在另一示意性实施例中，动力传动系或车辆100可以包括更多一个以上的高电压蓄电池系统160。
51.在一些实施例中，动力传动系或车辆100可以包括附加部件。在一些实施例中，动力传动系或车辆100可以包括变流器124、126。例如，动力传动系或车辆100可以包括辅助变流器124或者牵引变流器126。在另一些实施例中，动力传动系或车辆100可以包括马达128（例如，牵引马达128）。
52.参考图3a和图3b，除了燃料电池系统10、蓄电池系统160和任何附加部件之外，动力传动系或车辆100还可以进一步包括热管理系统120。本公开的热管理系统120管理由燃料电池系统10生成的热35、空气39和/或气体，以便有效且高效地移除热35并冷却燃料电池
系统10，以便维持可接受的操作温度。热管理系统120可以自动地、电子地、手动地测量、采样或以其他方式控制和管理由散热器118和/或排气117耗散的热35。
53.如图3b-图8所示，动力传动系或车辆100的热管理系统120包括、被构造成被连接到一个或更多个燃料电池系统10、一个或更多个散热器118、泵19、马达220、一个或更多个散热器风扇122和/或排气系统117或者被构造成与一个或更多个燃料电池系统10、一个或更多个散热器118、泵19、马达220、一个或更多个散热器风扇122和/或排气系统117通信（单独地或彼此结合地）。在示例性实施例中，针对每个燃料电池系统10，热管理系统120包括至少两个散热器118。此外，热管理系统120也可以包括一个或更多个外部冷却剂流动通路、端口、喷嘴、雾化器、传感器和/或其他部件来提供足够的热35、空气39或冷却剂36耗散，以便将燃料电池系统10保持在所需操作温度规格内。
54.参考图2b、图3b和图4，热管理系统120的部件可以在结构上和/或物理上被构造成或连接到在框架或支柱132中的燃料电池系统10。在另一些实施例中，热管理系统120的部件可能在结构上和/或物理上根本没有被构造成或连接到在框架或支柱132中的燃料电池系统10。在一些实施例中，框架或支柱132物理上装纳热管理系统120和/或燃料电池系统10以便为那些系统的部件提供结构稳定性和操作保护。
55.参考图2b至图6，在一些实施例中，框架或支柱132包括闭合底部结构134，其封装热管理系统120的部件以便获得更多的结构和振动稳定性。在一些实施例中，框架或支柱132的闭合底部134可以将热管理系统120及其部件与燃料电池系统10及其部件分离开，以便提供那些系统的部件的更多结构稳定性和操作保护。框架或支柱132可以由本领域公知的向燃料电池系统10提供结构稳定性的任意材料制成，所述材料诸如金属、钢、不锈钢或其组合。
56.重要的是，框架或支柱132将所述一个或更多个散热器118定位、放置和/或连接到车辆或火车100。具体地，在一种实施例中，散热器118被放置在火车100的顶表面112上。在另一实施例中，散热器118不面向火车100的前部113。在另一实施例中，散热器118被放置在火车100的顶部侧表面38上，使得散热器118不会直接地遭遇和/或获益于顶头风（见图2b）。
57.在本热管理系统120的一种实施例中，如图4和图6-图8中所示，散热器118可以不被放置在燃料电池系统10下方或与燃料电池系统10一样低的平面内。替代地，散热器118可以位于燃料电池系统10之上或比燃料电池系统10更高的平面内。例如，如图3b-图8中所示，热管理系统120包括散热器118，并且风扇122被放置在车辆或火车100的顶表面112上，而燃料电池系统10被放置在火车100的内部区域15内部、在散热器118之下。
58.马达220被用于给热管理系统120的风扇122和/或散热器118供电。在一些实施例中，热管理系统120的马达220可以由燃料电池系统10供电。在一些实施例中，热管理系统120可以包括泵19以便循环冷却剂36（例如，主要或辅助流体）和/或抵抗重力将水36驱动到位于燃料电池系统10之上的散热器118。
59.如图3b-图8所示，示例性热管理系统120可以通过使用散热器118管理由燃料电池系统10产生的热35、空气39、冷却剂36和/或气体。反应物32、34（例如，燃料和空气）和冷却剂36（水、空气和/或流体）30可以被置于、流动通过和/或离开燃料电池系统10或从其排出。例如，主要流体（例如，冷却剂）36可以以高温离开燃料电池系统10、从燃料电池系统10移除热35和/或到达散热器160，同时穿过热管理系统120。
60.热管理系统120的冷却剂36可以包括能够从燃料电池系统10移除热35的任意材料。冷却剂36是有用的，以便降低由于燃料电池系统10的操作而生成的温度。通常，冷却剂36从燃料电池系统10移除热35并将其传递到一个或更多个散热器118。
61.在一种实施例中，冷却剂36可以是气体（例如，氢气、氮气、二氧化碳等）、固体和/或液体。在示例性实施例中，冷却剂36可以是液体，诸如水、氟利昂或其他热传递液体。冷却剂36也可以是热管理系统120的主要流体36，该热管理系统120可以进一步包括辅助流体37。离开热管理系统120的经冷却冷却剂36可以被循环回燃料电池系统10以便吸收更多的热35，从而冷却燃料电池系统10。
62.热管理系统120的辅助流体37可以从主要流体36（例如，冷却剂36）移除热35。热管理系统120的辅助流体37通常从位于散热器118处的主要流体36（例如，冷却剂）移除热35并且将热35排放到大气。在一种实施例中，热管理系统120的示例性辅助流体37可以是氧化剂34，诸如空气或者氧气。在另一实施例中，辅助流体性空气37是环境空气或风，其从散热器118处的冷却剂30移除热35并且将热35传递到大气，以便冷却燃料电池系统10。
63.在一些实施例中，为了有助于热35耗散，本热管理系统120可以进一步包括一个或更多个风扇122。风扇122提供气流以分别并共同地加速从散热器118和燃料电池系统10耗散热35、空气39和/或气体。在另一些实施例中，可以提供风扇122以有助于从热管理系统120的散热器118耗散热35。风扇122也使得能够实现从燃料电池系统10或热管理系统120移除碎屑的附加优点。这种风扇122可以被额定为供应所需空气速度（例如，处于或大约50 mph），以便冷却在动力传动系或车辆100的热管理系统120和燃料电池系统10中的热35、空气39和/或冷却剂36。
64.如图4中所示，一个或更多个风扇122可以被布置成接近散热器118、挨着散热器118或被散热器118所包括。在一些实施例中，可以有一个或更多个风扇122，所述风扇被构造成或连接到每个散热器118。在示意性实施例中，大约一个（1）至大约五个（5）风扇122可以与每个散热器118相关联，包括其中包含的任意数量或范围的风扇。在示例性实施例中，大约三个（3）风扇122可以被关联于一个散热器118、连接到一个散热器118和/或被构造成从一个散热器118耗散热35（见图4）。
65.在热管理系统120的标准气流流型中，周围空气39可以通过在框架或支柱132的中间通道处的空气入口131进入系统120。单个风扇122可以将气流从右向左或在从东向西的方向引导到散热器118。在一些实施例中，单个风扇122可以将气流从左向右或在从西向东的方向引导到散热器118。在一些另外的实施例中，一个以上的风扇122可以从两个方向将气流引导到散热器118。
66.图5展示了诸如当车辆或火车100正移动时热管理系统120的标准气流流型，该热管理系统120包括两个（2）散热器118、119（每个散热器具有例如三个（3）风扇122）。周围空气39也可以通过在框架或支柱132的中间通道处的空气入口131进入该系统120。不过，用于第一散热器118的风扇122可以将气流引导到第一散热器118，诸如从左向右或在从西向东的方向上。类似地，用于第二散热器119的风扇122可以将气流引导到第二散热器119，诸如从右向左或在从东向西的方向上。在一些实施例中，热管理系统120可以沿着火车的顶表面112的长度跨越大约1910毫米。在另一些实施例中，热管理系统120可以比大约1910毫米更长或更短。
67.在这种标准实施例中，热空气133从所述两个散热器118、119、燃料电池系统10和热管理系统120被排出或被推出到环境中。通常，当动力传动系或车辆100正移动时，热空气133从位于车辆100中间的散热器118、119被排放到风中。当火车或车辆100的运动期间经历的顶头风有助于燃料电池系统10的排放和热管理时，从热管理系统120排出空气是相对容易的。
68.更具体地，顶头风提供流动通过散热器118的快速移动的空气。通常，顶头风从散热器118的前面向后面流动且/或在与车辆或火车100相反的方向上流动。当车辆或火车100处于运动时，顶头风能够经由热管理系统120显著地辅助空气和/或冷却剂的冷却。顶头风在火车100正以高速（例如，大约或大于15至160千米每小时）移动时特别有利。
69.当车辆或火车100静止时，顶头风不容易获得并且不会显著影响或有助于燃料电池系统10的热管理。在一种实施例中，静止指的是当风速（例如，顶头风）下降到热管理系统120的排放速度之下时。在一种实施例中，当热管理系统120的散热器118、119的排放速度下降到大约6米/秒以下时，则车辆和/或火车100被认为是静止的。
70.在另一实施例中，静止指的是当车辆或火车100根本没有移动时以及当车辆或火车100正以低速或极小速度移动时。低速包括小于大约15至大约20千米/小时的速度，包括其内包含的任意特定或范围的速度，其代表普通一天的正常平均风速（例如，针对任何地理区域所规定的）。在低速下或当车辆或火车100静止时，存在利用垂直于散热器118、119流动的侧风来辅助热管理系统120的效率和性能实现的显著优势。
71.因此，本热管理系统120和方法涉及当车辆或火车100静止时冷却空气或其他冷却剂。更具体地，热管理系统120和方法反转通过热管理系统100的散热器118的气流的方向，以便使得能够在静止时实现燃料电池系统10的连续冷却操作。
72.例如在一种实施例中，系统120和方法利用侧风来反转通过散热器118、119的气流的方向。在另一实施例中，系统120和方法包括风扇122来反转通过散热器118、119的气流的方向。在又一些实施例中，系统120和方法包括侧风、风扇和/或任意其他手段来反转通过散热器118、119的气流的方向。
73.参考图6，本热管理系统120和方法利用通常具有大于散热器118、119的空气和/或冷却剂排放速度（例如，大约6米/秒）的速度的侧风。因此，散热器风扇122可以吸入周围侧风并增强冷却效果。特别地，散热器风扇122方向可以被反转以吸入周围侧风气流而不是吹出热空气，这会更有效地冷却散热器118、119中的空气。
74.在图6和图7中所示的一种实施例中，第一散热器118的风扇122的方向已经被反转。更具体地，第一散热器118的风扇的方向已经被改变或切换成引入或吸入空气而不是推出空气。具体地，图6的第一散热器118的风扇122利用可以在从东向西方向上流动（如箭头所示）、诸如从大气流入热管理系统120的第一散热器118中的侧风空气。因为第二散热器119的风扇122的方向保持不变，所以第一散热器118的经反转风扇122的气流可以继续横过和/或通过第二散热器119到环境。在单独的实施例中，空气也可以在图6所示的相反方向上（诸如在从西向东的方向上）流动到第二散热器119中且流出第一散热器118。
75.在图5-图7中所示的热管理系统120的又一实施例中，两个风扇122（诸如第一散热器118和第二散热器119）的方向可以被反转。更具体地，第一散热器118的风扇122的方向可以改变或切换成在从东向西的方向上而不是在如图5中所示的从西向东的方向上引入或吸
入空气并推出空气。此外，第二散热器119的风扇122的方向可以改变或切换成在从西向东的方向上而不是在如图5中所示的从东向西的方向上引入或吸入空气并推出空气。此外，第一散热器118和第二散热器119的风扇122可以利用与图5中箭头所示方向相反地流动的侧风空气。
76.图7展示了当位于车辆或火车100的驾驶员端处时本热管理系统120的实施例。类似于图5，图7的实线箭头指示车辆或火车100的空气或冷却剂的标准流动。虚线箭头指示通过使用本热管理系统120的车辆或火车100的经反转空气或冷却剂流动，其包括在从东向西的方向上流入第一散热器118中和流出第二散热器119的气流。
77.图8展示了当散热器118仅包括一个风扇122时本热管理系统120的一个实施例。在这种实施例中，散热器118的单个风扇122的方向可以被反转。更具体地，散热器118的风扇122的方向可以改变或切换成吸入可以在从东向西的方向上流动（如虚线箭头所指）的侧风空气，诸如从大气吸入到散热器118中、横穿和/或通过另一侧到环境（例如，通过网孔）。在另一实施例中，单个风扇122可以在图7中所示的相反方向（诸如在从西向东的方向上）上将气流推入到底部并推出单个散热器118的顶部。
78.在一种实施例中，本车辆或火车100（包括其热管理系统120和/或燃料电池系统10）包括一个或更多个传感器（未示出）。在一种实施例中，传感器可以检测燃料电池系统10（例如，散热器118和/或冷却剂系统400）的操作或功能参数以及这些参数何时漂移到适当的或制造商的操作规范之外。在一种实施例中，传感器可以包括空气、风、传感器和/或温度传感器。在一种实施例中，所示一个或更多个传感器可以被连接、附接、安装在热管理系统120（例如，散热器118和风扇 122）和/或燃料电池系统10（例如燃料电池20）上和/或被构造成与热管理系统120（例如，散热器118和风扇 122）和/或燃料电池系统10（例如燃料电池20）通信。
79.在一种实施例中，传感器与散热器风扇122通信以开启、关停、在一个方向上转动、在不同方向上转动、减速、加速等等。传感器与热管理系统120中的散热器风扇通信，以便将燃料电池操作温度和空气流量维持在可接受的操作阈值内。
80.在一些实施例中，反转气流方向的方法步骤可以通过人、通过机器人、通过仪器或使用设备被手动地、自动地、电子地执行，所述方法步骤包括1）使用传感器检测冷却剂流量或温度，2）利用环境侧风，和3）反转散热器风扇122的方向。在示意性实施例中，方法可以被人（诸如火车操作者、维修技工和/或列车长）手动执行。在另一实施例中，方法可以通过机器人、机器或计算机被电子地和/或自动地执行。
81.替代性地或另外地，如图9中所示，热管理系统120包括空气处理系统（其是如上所述的热管理系统120）并且进一步包括冷却系统400。冷却系统400使用冷却剂36热管理燃料电池系统10，并且包括、被构造成连接到一个或更多个燃料电池系统10、一个或更多个散热器118、泵19、马达220、冷却剂加热器402和泵马达速度控制器404（单独地或彼此结合地）或者被构造成与一个或更多个燃料电池系统10、一个或更多个散热器118、泵19、马达220、冷却剂加热器402和泵马达速度控制器404（单独地或彼此结合地）通信。空气处理系统120（热管理系统120）、燃料电池系统10、冷却剂36、散热器118、泵19和马达220的公开通过引用被结合到冷却系统400，除了以下明确描述的区别之外。
82.在说明性实施例中，冷却系统400被连接到空气处理系统120的散热器118以及燃
料电池系统10。冷却系统400包括泵19、马达220、冷却剂加热器402和泵马达速度控制器404。在一些实施例中，冷却系统400可以包括一个以上的泵19、一个以上的马达220、一个以上的冷却剂加热器402和/或一个以上的泵马达速度控制器404。在一些实施例中，泵马达速度控制器404可以被电连接到空气处理系统120和/或车辆或火车100。
83.由马达220控制的泵19驱动冷却剂36通过冷却系统400和燃料电池系统10。冷却剂36可以是液体，诸如水、氟利昂或其他热传递液体。泵马达速度控制器404被电耦接到马达220并且调整马达220的速度以操控冷却剂36的流率。在一些实施例中，马达220的速度可以在从大约2500转/分钟（rpm）到大约3000 rpm的范围内。马达220的速度可以小于大约2500 rpm和/或大于大约3000 rpm。例如，燃料电池系统10的一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14的寿命开始时或之后立刻，马达220的速度可以小于大约3000 rpm，然后增加到3000 rpm，并且然后减慢到大约2500 rpm。随着所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14老化，马达220的速度可以从大约2500 rpm增加以操控冷却剂36的流率来补偿燃料电池系统10的所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14的效率降低。冷却剂36的流率从马达220和/或泵19的速度导出，并且也可以使用冷却剂流量传感器416进行测量。
84.操控冷却剂36的流率会维持燃料电池系统10的操作温度。在一些实施例中，燃料电池系统10的操作温度可以是在从大约65摄氏度到大约67摄氏度的范围内。根据燃料电池系统10的燃料电池20的类型，燃料电池系统10的操作温度可以小于大约65摄氏度和/或大于大约67摄氏度。
85.冷却系统400也包括一个或更多个阀和一个或更多个传感器来控制并监测冷却剂36的温度和流率。所述一个或更多个阀包括第一流量控制阀406、第二流量控制阀407、混合阀408和旁通阀410。所述一个或更多个传感器包括第一温度传感器412、第二温度传感器413、冷却剂压力传感器414和/或冷却剂流量传感器416。
86.在一些实施例中，冷却系统400可以具有比上述更多或更少的阀和/或传感器。所述一个或更多个传感器和所述一个或更多个阀被电耦接到泵马达速度控制器404。在一些实施例中，所述一个或更多个传感器和所述一个或更多个阀可以被电耦接到空气处理系统120和/或车辆或火车100。
87.在示意性实施例中，冷却剂36从泵19流动通过第一流量控制阀406。冷却剂压力传感器414和冷却剂流量传感器416被定位在泵19和第一流量控制阀406之间以检测离开泵19的冷却剂36的压力和流量。之后冷却剂36流到混合阀408，在此混合阀408将冷却剂36分配到冷却剂加热器402和所述一个或更多个散热器118。冷却剂加热器402加热冷却剂36，而所述一个或更多个散热器118冷却冷却剂36。
88.根据所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14是否需要被加热或冷却，热的冷却剂36可以流动通过旁通阀410和/或到所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14。类似地，经冷却的冷却剂36可以流动通过旁通阀410和/或到所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14。
89.第一温度传感器412监测并检测进入所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14的冷却剂36的温度。第二温度传感器413监测并检测离开所述一个或更多个燃料电池堆12和/或燃料电池模块14的冷却剂36的温度。随着冷却剂36从所述一个或更多个
燃料电池堆12和/或燃料电池模块14流动通过第二流量控制阀407到泵19，泵马达速度控制器404计算由第一温度传感器412和第二温度传感器413检测的冷却剂的温度之间的差。之后，泵马达速度控制器404增加、减小或维持马达220的速度以增加、减小或维持冷却剂36在其离开泵19时的流率。在一些实施例中，所述一个或更多个阀和所述一个或更多个传感器可以被定位在沿着冷却剂36流动路径的任意位置。
90.最后，图10展示了包括散热器118和风扇122的热管理系统120的并排定位布局，所述热管理系统位于与燃料电池系统10相同的表面和/或相同的平面上。例如，包括散热器118和风扇122的热管理系统120位于车辆或火车100的相同顶表面112上，而燃料电池系统10也位于车辆或火车100的相同顶表面112上。
91.在另一些这种实施例中，热管理系统120的散热器118以及燃料电池系统10可以被定位在或位于相同平面上和在提供燃料电池20的操作效率、评估、维护和/或修理的任意位置或方位处。明显地，图10展示了有利的并排系统布局实施例。
92.在一种这样的实施例中，燃料电池系统10的燃料电池发电部件明显地且分开地位于热管理系统120的主要冷却系统400/120部件附近。包括位于燃料电池系统10附近且与其分开的热管理系统120的这个特定的并排布局设计提供了优于这里描述的其他布局实施例（例如图3b-8）的一些益处。
93.重要的是，图10中所展示的并排布局允许燃料电池20更容易通达以进行检修而不会显著地干扰热管理系统120的冷却400/120和其他子系统。图10的这种并排布局也有助于重新设计、重新定大小和/或重新定位热管理（例如，冷却）系统120以及燃料电池系统10的燃料电池20中的一者或两者，如果需要，它们能够彼此独立地增加或减少。燃料电池系统10和热管理系统120的并排定位的这种附加灵活性会显著减少在任意新系统中将需要重新设计的时间和部件数量。
94.此外，燃料电池系统10和热管理系统120的并排设计所提供的改进的效率和有效性在于燃料电池20保持与冷却系统400/120分开。在一些实施例中，燃料电池系统10和热管理系统120被明确的一致的或不一致成形的分开距离150分开，该距离在宽度上是在从大约0.5英寸到大约12英寸的范围内，包括其内包含的任意和所有特定或范围的距离。在一些实施例中，分开距离150被一致成形，诸如成直线，其具有从大约0.5英寸到大约12英寸厚的范围内的分开距离或厚度150，包括其内包含的所有特定或范围的厚度150。
95.在另一实施例中，在燃料电池系统10和热管理系统120之间的分开距离150可以是在从大约0.5到大约12英寸长的范围内，包括其内包含的所有特定或范围的距离。燃料电池系统10的燃料电池与热管理系统120的散热器118和其他部件并排且明确分开使得能够容易地通达到燃料电池20或燃料电池系统10部件以进行检修。燃料电池系统10和热管理系统120的并排定位也最小化或减少为了到达燃料电池系统10的燃料电池20而拆卸其他部件和干扰其他子系统的重要零部件的量和需求。
96.例如，燃料电池系统10和热管理系统120的本并排布局可以是和/或是图3b-图8所示布局的改进。说明性地，燃料电池系统10和热管理系统120的并排布局优于如下替代性布局，其中散热器118可以被放置在或定位在燃料电池系统10的顶部上方、燃料电池系统10的顶处或在所述燃料电池系统的顶部上，从而在通达到燃料电池系统10部件以进行评估、维护和/或修理之前需要移动或移除冷却或热管理系统120。因此，如图10中所示的燃料电池
系统10和热管理系统120的本并排布局也有助于本发明的其他迭代的设计，因为燃料电池10和冷却系统400/120的范围和大小可以独立地增加或减少。
97.例如，如果由于当前要求保护的系统和方法将部署在世界上环境温度高的地区而需要更多冷却，则本燃料电池系统10和热管理系统120的并排定位将很容易允许或使得冷却系统400/120能够在其不同侧扩展，以包括更长或更大的散热器118。进而，将在不影响其侧面上的燃料电池系统10的部件的情况下进行扩展或扩大散热器118以允许实现高温所需的冷却。分别地且独立地通达燃料电池系统10和热管理系统或冷却系统400/120的独立能力也因此有利地最小化任何重新设计工作，并提高冷却和热管理效率。
98.本发明的以下描述方面是可想到且非限制性的：本发明的第一方面涉及操作车辆中的热管理系统的方法。方法包括如下步骤：操作散热器、一个或更多个风扇和燃料电池系统；将车辆的运动减慢或停止到静止位置；反转所述一个或更多个风扇的方向；在相反方向上将侧风吸入到散热器中；以及在静止位置期间继续散热器和燃料电池系统的操作。散热器和所述一个或更多个风扇位于车辆的顶表面上。
99.本发明的第二方面涉及用于最佳地冷却静止车辆中的空气的热管理系统。系统包括一个或更多个经调整的风扇、包括侧风的一个或更多个散热器以及框架。经调整的风扇在与正常风扇相反的方向上将空气引导到一个或更多个散热器中。框架将所述一个或更多个散热器定位在静止车辆的顶侧上。系统可以是设备或者实现在设备内。
100.本发明的第三方面涉及排出静止火车上的热管理系统的空气的方法。方法包括如下步骤：操作至少两个散热器、至少两个风扇和燃料电池系统；将静止火车的运动减慢或停止到静止位置，该静止位置包括大约或小于20千米/小时的速度；在与正常风扇相反的方向上将气流和侧风吸入到所述至少两个散热器中的至少一者中；推动气流和侧风通过所述至少两个散热器中的至少一者；以及在静止火车正处于静止位置的同时将空气排出所述至少两个散热器中的至少一者和燃料电池系统。
101.本发明的第四方面涉及使用冷却系统热管理和操作车辆中的燃料电池系统。方法包括如下步骤：确定在燃料电池系统的入口和出口之间的冷却剂温度的变化；将冷却剂的温度变化与预定目标冷却剂温度进行比较；调整冷却系统的马达的速度以改变冷却剂的流率；以及使用经调整的流率驱动冷却剂通过冷却系统以维持燃料电池系统的操作温度。马达被耦接到冷却系统的泵。
102.本发明的第五方面涉及用于热管理车辆中的燃料电池系统的冷却系统。系统包括泵、泵马达速度控制器以及被耦接到泵的马达。泵驱动冷却剂通过冷却系统和被耦接到冷却系统的燃料电池系统。泵马达速度控制器被电耦接到马达以驱动泵并调整马达的速度从而操控冷却剂的流率并维持燃料电池系统的操作温度。系统可以是设备或者实现在设备内。
103.在本发明的第一方面，在相反方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到散热器中且其次则通过所述一个或更多个风扇。在本发明的第一方面，在相反方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到所述一个或更多个风扇中且其次则通过所述散热器。
104.在本发明的第一方面，操作步骤可以进一步包括操作第二散热器，第二散热器被
耦接到一个或更多个风扇。在本发明的第一方面，在相反方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到散热器中、其次通过所述一个或更多个风扇、第三通过被耦接到第二散热器的所述一个或更多个风扇且最后通过第二散热器。
105.在本发明的第一方面和第二方面，车辆或静止车辆可以是火车。
106.在本发明的第一方面和第三方面，散热器和/或所述至少两个散热器、所述一个或更多个风扇和/或所述至少两个风扇以及燃料电池系统可以位于框架中。
107.在本发明的第一方面、第二方面和第三方面，静止位置可以包括处于、大约、或小于大约15千米/小时和/或20千米/小时的车辆速度或静止车辆可以行驶在处于、大约、或小于大约15千米/小时和/或20千米/小时的车辆速度。
108.在本发明的第一方面、第二方面和第三方面，散热器和/或一个或更多个散热器和/或至少两个散热器、所述一个或更多个风扇和/或所述一个或更多个经调整的风扇和/或所述至少两个风扇以及燃料电池系统可以被放置在车辆和/或静止车辆和/或静止火车的顶表面和/或顶侧上。在本发明的第一方面、第二方面和第三方面，散热器和/或一个或更多个散热器和/或至少两个散热器、所述一个或更多个风扇和/或所述一个或更多个经调整的风扇和/或所述至少两个风扇以及燃料电池系统可以被分开地放置在车辆和/或静止车辆和/或静止火车的顶表面和/或顶侧上。在本发明的第一方面、第二方面和第三方面，散热器和/或一个或更多个散热器和/或至少两个散热器、所述一个或更多个风扇和/或所述一个或更多个经调整的风扇和/或所述至少两个风扇可以以至少0.5英寸的分开距离与燃料电池系统相邻地定位。在本发明的第一方面、第二方面和第三方面，分开距离可以是在从大约0.5英寸至大约12英寸的范围内。
109.在本发明的第四方面，确定温度变化可以包括检测冷却剂的温度或者计算冷却剂的温度变化。在本发明的第四方面，检测冷却剂的温度可以包括使用第一温度传感器测量燃料电池系统的入口处的冷却剂的温度或者使用第二温度传感器测量燃料电池系统的出口处的冷却剂的温度。
110.在本发明的第四方面，方法可以进一步包括检测冷却剂的压力的步骤。在本发明的第四方面，检测冷却剂的压力可以包括使用压力传感器检测泵的入口处或泵的出口处的冷却剂的压力。
111.在本发明的第四方面，方法可以进一步包括如下步骤：可变地操控通过冷却系统的冷却剂的经调整的流率或温度。
112.在本发明的第四方面和第五方面，马达的速度可以被调整成和/或泵马达速度控制器可以将马达的速度调整成至少大约2,500 rpm。在本发明的第四方面和第五方面，马达的速度可以被调整成和/或泵马达速度控制器可以将马达的速度调整成在大约2,500 rpm和大约3,000 rpm之间。
113.在本发明的第五方面，冷却系统可以进一步包括用于检测在燃料电池系统的入口处的冷却剂的温度的第一温度传感器和用于检测在燃料电池系统的出口处的冷却剂的温度的第二温度传感器。在本发明的第五方面，泵马达速度控制器可以被电耦接到第一温度传感器和第二温度传感器二者以监测在燃料电池系统的入口和燃料电池系统的出口处的冷却剂之间的温度变化。在本发明的第五方面，冷却系统可以进一步包括冷却剂压力传感器以检测在泵的出口和/或入口处的冷却剂的压力。
114.在本发明的第五方面，通过冷却系统的冷却剂的经调整的流率可以被构造成维持燃料电池系统的操作温度。
115.结合一种实施例示出或描述的特征可以与本文描述的任意其他实施例的任意其他特征或元素相结合。这样的修改和变形旨在被包括在本公开的范围内。此外，本领域技术人员将意识到本领域技术人员公知的术语在本文可以互换地使用。
116.对上述实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践所要求的内容，并且应当理解，可以在不脱离权利要求的精神和范围的情况下进行逻辑的机械和电气修改。因此具体实施方式不以限制性的意义来理解。
117.如本文所用的，以单数形式被引用并且被冠以词语“一种”或“一个”的元件或步骤应当被理解为不排除复数个所述元件或步骤，除非这种排除被清楚地声明。此外，提到当前描述主题的“一种实施例”并不旨在解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。单位、测量值和/或值的特定数值范围包括所有数值、单位、测量值和/或范围、基本上由所有数值、单位、测量值和/或范围组成或由所有数值、单位、测量值和/或范围组成，包括这些范围和/或端点或在这些范围和/或端点内，无论这些数值、单位、测量值和/或范围是否在本公开中明确指定。
118.除非另外限定，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。本文中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等并不表示任何顺序或重要性，而是用于将一个元素与另一个元素进行区分。术语“或”和“和/或”表示是包含性的，并且是指所列项目中的任一者、全部或任何组合。此外，术语“连接”和“耦接”不限于物理或机械连接或耦接，并且能够包括电气连接或耦接，无论是直接还是间接的。直接连接和/或耦接能够包括如下这种连接和/或耦接，其中两个端点、部件或项目之间不存在间断性连接或部件。间接连接和/或耦接可以包括在各个端点、部件或项目之间存在一个或更多个间断性或中间连接和/或耦接的情况。
119.此外，除非明确存在相反表述，否则“包括（comprising）”、“包含（including）”或“具有（having）
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带有具体性质的一元件或多个元件的实施例可以包括不具有该性质的附加这种元件。术语“包括（comprising或comprises）”指的是包含且不排除附加元素、成分和/或方法步骤的组合物、化合物、配方或方法。术语“包括（comprising）”还指包括但不排除附加的元素、成分或方法步骤的本公开的组合物、化合物、配方或方法实施例。短语“由...组成（consisting of或consists of）”是指不排除任何附加元素、成分或方法步骤的存在的化合物、组合物、配方或方法。
120.术语“由...组成（consisting of）”还指不排除任意附加的元素、成分或方法步骤的存在的本公开的化合物、组合物、配方或方法。短语“基本上由...组成（consisting essentially of或consists essentially of）”是指包含不会实质性影响组合物、化合物、配方或方法的特性的附加元素、成分或方法步骤的组合物、化合物、配方或方法。短语“基本上由...组成（consisting essentially of）”还指包括不会实质性影响组合物、化合物、制剂或方法步骤的特征的附加元素、成分或方法步骤的本公开的组合物、化合物、配方或方法。
121.如本文在说明书和权利要求书中通篇所使用的近似语言可以应用于修饰任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由诸如“大约”或“基
本上”的一个或多个术语修饰的值不被限制成所列出的精确值。在一些情形中，近似语言可以对应于测量该值的仪器的精度。在这里以及说明书和权利要求通篇中，可以组合和/或互换范围限制。除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并包括其中包含的所有子范围。
122.如本文所用的，术语“可以”和“可以是”表示在一组情况下发生的可能性；对特定性质、特征或功能的占有；和/或通过表达与另一动词相关的性能、能力或可能性中的一者或更多者来限定该限定的动词。因此，因此，使用“可以”和“可以是”表示修改后的术语显然恰当、能够或适于所指示的能力、功能或用法，同时考虑到在某些情况下，修改后的术语有时可能不恰当、不能够或不合适的。
123.应该理解，上述描述仅旨在是说明性的并不是限制性的。例如，前面描述的实施例（和/或其方面）可以单独地、共同地或彼此组合地使用。此外，在不背离其范围的情况下可以对本文所阐述的主题的教导做出许多修改以便适应具体情况或材料。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在定义所公开主题的参数，但它们绝不是限制性的，并且是示例性实施例。在回顾上述描述后，许多其他实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本文所述主题的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求有权获得的等效物的全部范围来确定。
124.本书面描述使用示例来公开本文所阐述的主题的多个实施例，包括最佳模式，并使本领域的普通技术人员能够实践所公开主题的实施例，包括制造和使用装置或系统以及执行方法。本文所描述的主题的专利性范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或者如果其包括与权利要求的书面语言无实质性不同的等效结构元件，则这样的其他示例旨在落入权利要求的范围内。
125.虽然本文已经示出和描述了本发明的仅仅某些特征，但本领域技术人员将想到许多修改和变化。因此，应当理解的是，所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这种修改和变化。