CN114883609A - 一种燃料电池系统的稳态误差计算方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池系统的稳态误差计算方法和装置，所述方法包括：获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，流量误差区间为空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限；根据流量误差区间，在空气流量曲线中确定燃料电池系统的稳态时间段；根据稳态时间段的稳态空气流量和目标空气流量，获得燃料电池系统的稳态误差。本发明的计算方法，准确确定出燃料电池系统的稳态时间段，进而可以准确计算出燃料电池系统的稳态误差。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池系统性能评价的技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统的稳态误差计算方法和装置。
背景技术
随着燃料电池汽车行业的发展，技术上的难题正一个个被突破，全产业链开始走向成熟，建设高效、环保、绿色的节能社会正在成为现实。
以氢燃料电池为例，在氢燃料电池工作的过程中，质子交换膜氢燃料电池对于反映温度、压力、湿度、转速均有较高要求，如：氢气处理系统的喷氢阀的压力调节、氢气循环泵的转速控制、空气处理系统的空气流量控制、空压机的转速控制、背压阀开度控制，以及热管理系统电堆冷却的温度控制和风扇的转速控制、中冷器冷却的温度控制和水泵转速控制。以上的温度、压力、开度、转速等物理量是氢燃料电池控制的关键要素，直接影响燃料电池输出的电性能的效率及稳定性，这些控制要素控制响应越快、越早达到稳定状态，越有利于氢燃料电池各种性能指标的提升。氢燃电系统空气回路流量闭环控制稳态误差是氢燃电系统性能确定的一项重要指标；稳态误差是控制系统精度或抗干扰能力的一种度量。由于燃料电池行业里没有统一的标准和计算方法，导致针对燃料电池系统无法准确获得其稳态误差。
因此，如何对燃料电池系统的稳态误差进行准确计算，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的一种燃料电池系统的稳态误差计算方法和装置，能够对燃料电池系统的稳态误差进行准确计算。
本发明实施例提供了以下方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池系统的稳态误差计算方法，所述方法包括：
获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，所述空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，所述流量误差区间为所述空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限；
根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段；
根据所述稳态时间段的稳态空气流量和所述目标空气流量，获得所述燃料电池系统的稳态误差。
在一种可选的实施例中，所述根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池的稳态时间段之前，还包括：
判断所述空气流量曲线中任一点的空气实际流量是否大于对应的流量偏差限值；
若否，则确定所述空气流量曲线为单调上升曲线；
若是，则确定所述空气流量曲线为衰减震荡曲线。
在一种可选的实施例中，所述空气流量曲线为衰减震荡曲线，所述根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段，包括：
根据所述衰减震荡曲线的目标曲线、所述目标曲线的当前空气流量和所述流量误差区间，从所述衰减震荡曲线中确定出所述燃料电池系统的稳态时刻，其中，所述目标曲线为所述衰减震荡曲线中振幅最小的曲线；
根据所述稳态时刻至所述衰减震荡曲线结束位置对应的时间，确定为所述稳态时间段。
在一种可选的实施例中，根据所述衰减震荡曲线的目标曲线、所述目标曲线的当前空气流量和所述流量误差区间，从所述衰减震荡曲线中确定出所述燃料电池系统的稳态时刻，包括：
根据所述目标曲线的递减曲线和所述流量误差区间的上限偏差值，确定对应当前空气流量的第一时刻，其中，所述递减曲线为所述目标曲线中单调区间的单调性为递减的曲线；
根据所述目标曲线的递增曲线和所述流量误差区间的下限偏差值，确定对应当前空气流量的第二时刻，其中，所述递增曲线为所述目标曲线中单调区间的单调性为递增的曲线；
根据所述第一时刻和所述第二时刻中的最大值，确定所述稳态时刻。
在一种可选的实施例中，所述空气流量曲线为单调上升曲线，根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段，包括：
获取所述单调上升曲线的当前空气流量；
若所述当前空气流量等于所述流量误差区间的下限偏差值，则确定所述当前空气流量对应的当前时刻为稳态时刻；
根据所述稳态时刻至所述单调上升曲线结束位置对应的时间，确定所述稳态时间段。
在一种可选的实施例中，所述根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段之后，还包括：
根据预设的流量标定容差，更新所述稳态时间段。
在一种可选的实施例中，所述获取空气流量曲线，包括：
获取所述燃料电池系统在功率上升过程中空气流量和对应时间的电池加载数据；
根据预设的分析模型和所述电池加载数据，获得所述燃料电池系统在功率上升过程中的起始加载点和结束加载点；
根据所述起始加载点和所述结束加载点之间的所有电池加载数据，获得所述空气流量曲线。
第二方面，本发明实施例还提供了一种燃料电池系统的稳态误差计算装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，所述空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，所述流量误差区间为所述空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限；
第一确定模块，用于根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段；
获得模块，用于根据所述稳态时间段的稳态空气流量和所述目标空气流量，获得所述燃料电池系统的稳态误差。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器耦接到所述处理器，所述存储器存储指令，当所述指令由所述处理器执行时使所述电子设备执行第一方面中任一项所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
本发明提供的一种燃料电池系统的稳态误差计算方法和装置与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过加载燃料电池系统的功率上升过程中获取空气流量曲线，通过燃料电池系统的自身性能获取预设的流量误差区间，在空气流量曲线中，若对应的当前空气流量达到目标空气流量的上限或下限，说明燃料电池系统运行进入稳定状态，以确定出燃料电池系统的稳态时间段，再根据稳态时间段的稳态空气流量和目标空气流量，进而能够准确计算出燃料电池系统的稳态误差，通过稳态误差可以对燃料电池系统的性能进行评价确定。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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说明书的一些实施例，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。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池系统的稳态误差计算方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的燃料电池加载时间与功率的变化曲线；
图3为本发明实施例提供的衰减震荡曲线的示意图；
图4为本发明实施例提供的单调上升曲线的示意图；
图5为本发明实施例提供的分析曲线中确定出S1点的示意图；
图6为本发明实施例提供的分析曲线中确定出S4点的示意图；
图7为本发明实施例提供的分析曲线中确定出S3点的示意图；
图8为本发明实施例提供的分析曲线中确定出S1-S4点的示意图；
图9为本发明实施例提供的单调上升曲线的另一示意图；
图10为本发明实施例提供的衰减震荡曲线的另一示意图；
图11为本发明实施例提供的一种燃料电池系统的稳态误差计算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种燃料电池系统的稳态误差计算方法的流程图，所述方法包括：
S11、获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，所述空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，所述流量误差区间为所述空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限。
具体的，燃料电池系统的功率控制是通过通入燃料电池空气和氢气流量调控的，可以使用流量阀进行闭环控制，流量越大，对应加载的功率越大；反之，功率越小。以空气流量控制为例，空气流量曲线的功率上升阶段可以根据实际情况进行设定。在额定功率80kW的氢燃电系统中，空气流量曲线可以设定为燃料电池功率由额定功率的10％，拉载到额定功率的90％阶段空气流量随时间变化的曲线，即氢燃电系统的功率阶跃为：8-72kW。在加载过程中，可以通过CANOE软件对报文信号进行采集，按预设频率采集各变量，以拟合计算出空气流量曲线，其中，预设频率可以设定为10ms，采集信号不少于以下变量：时间(Time)、状态机状态(FCState_st)、空气实际进堆入口流量(Air_fStkIn)、空气目标进堆入口流量(Air_pStkDmd)、整车功率需求(VCU_PwrCorrection)、氢燃料电池输出功率(System_Output Power)等，但不限于这些变量；另外还包含用于数据采集出现异常时的故障判断或便于辅助相关数据分析的其它采集变量，可以根据氢燃电系统的特性自行定义。
需要说明的是，对燃料电池系统功率拉载过程中进行数据采集时，确保燃料电池功率由8kW拉升到72kW的瞬态到稳态过程数据全部采集到，可以在氢燃电系统功率拉载的前后分别多采集一段时间的数据，此段时间根据具体情况自行定义，例如5-10s。具体加载方式可以参照以下流程：首先将燃料电池系统启动到怠速状态保持100s；接着将功率拉载到8kW，低功率保持100s以上；然后将功率拉载到72kW，保持30s以上；最后再将功率降载到8kW保持。此处的保持时间可视试验情况而增减，并非严格规定，主要为燃料电池系统拉载及数据采集做充分准备。
为确保空气流量曲线的准确性，可以对采集的数据进行数据检测，数据检测的目的在于了解采集数据的整体情况，并进行异常值处理，本领域技术人员可以理解，数据检测方法可以通过图表等对采集数据可视化或可视化分析检测。例如通过df.describle()和df.info()函数查看数据值列的汇总统计，获得缺失值字段及个数；通过函数df.max()和df.min()函数返回列数据的最大和最小值；通过Python(计算机编程语言)的seaborn绘图工具绘制空气流量数据的正太分布图，获得空气流量数据异常点，如果存在异常值、重复数据及含有特殊符号等的数据存在；考虑空气回路流量闭环控制的连续性，部分流量数据缺失，可以通过前一时刻的流量数值进行填充；在空气回路流量刚好阶跃到高点的瞬间，出现空气流量数值的异常上冲，明显高于其它值，也采用前一时刻的流量数据将异常流量数值进行填充。完成数据检测后以xlsx格式导出采集数据，作为数据分析的原始数据。
燃料电池系统的加载时间，可以根据燃料电池系统的具体型号进行定义，例如1000s，请参阅图2，在该时间段内将燃料电池由无输出逐步加载至额定功率的10％、90％，直至停止加载。
流量误差区间表征的是目标空气流量的上限和下限，即流量误差带，误差带宽度Δ常取2或5，误差带宽度大小的选择，取决于氢燃电系统本身特性，如果氢燃电系统性能指标初步估计较好，可取2，否则取5。本发明中误差带宽度Δ取5。
f上＝ftrg+ftrg×Δ％＝ftrg+0.05×ftrg，f下＝ftrg-ftrg×Δ％＝ftrg-0.05×ftrg；
其中，ftrg为当前空气流量对应的目标空气流量；f上为目标空气流量误差带的上限；f下为目标空气流量误差带的下限；流量误差区间则为[f下,f上]。获取空气流量曲线和流量误差区间后进入步骤S12。
S12、根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段。
具体的，稳态时间段表征的是燃料电池系统进入稳定状态的总时间，即加载至达到稳态时刻至加载结束时间的时间。在燃料电池系统功率上升加载过程中，控制输出至燃料电池内的空气流量持续增大，但是燃料电池内部是否能将所有的空气进行反应是不确定的，若当前空气流量达到流量误差区间，说明燃料电池能够接收参与反应的空气流量已达上限，对应的该时刻即为稳态时刻，即可在空气流量曲线中确定出稳态时间段。
在燃料电池系统功率拉载过程中，并不能保证空气回路流量闭环控制中，燃料电池系统直接线性上升至稳态，因此，需要对空气流量波动变化的影响进行考虑。
在一种具体的实施方式中，根据流量误差区间，在空气流量曲线中确定燃料电池的稳态时间段之前，还包括：
判断空气流量曲线中任一点的空气实际流量是否大于对应的流量偏差限值；若否，则确定空气流量曲线为单调上升曲线；若是，则确定空气流量曲线为衰减震荡曲线。
具体的，请参阅图3-4，控制空气流量持续增大输出至燃料电池时，若能够持续反应，则空气流量曲线会呈单调上升曲线；反之，则呈衰减震荡曲线，随着时间变化，震荡的振幅会不断减小，直至达到稳态。流量偏差限值即为对应空气实际流量的目标空气流量上偏差，空气实际流量大于对应的流量偏差限值，说明燃料电池能够接收的空气流量已接近饱和，则确定空气流量曲线为衰减震荡曲线；反之，确定空气流量曲线为单调上升曲线。需要说明的是，空气实际流量大于对应的流量偏差限值大多在加载燃料电池的额定功率位于70％-90％的区间，可以在定位于该区间判断，以减少数据计算量。
在一种具体的实施方式中，空气流量曲线为衰减震荡曲线，根据流量误差区间，在空气流量曲线中确定燃料电池系统的稳态时间段，包括：
根据衰减震荡曲线的目标曲线、目标曲线的当前空气流量和流量误差区间，从衰减震荡曲线中确定出燃料电池系统的稳态时刻，其中，目标曲线为衰减震荡曲线中振幅最小的曲线；根据稳态时刻至衰减震荡曲线结束位置对应的时间，确定为稳态时间段。
具体的，衰减震荡曲线表征的是燃料电池的当前空气流量在波动过程中逐步进入稳态的过程，目标曲线为衰减震荡曲线振幅最小的曲线段，因此，稳态时刻应为位于目标曲线上对应的时间点，衰减震荡曲线结束位置存在燃料电池系统在功率上升结束时对应的时刻，再通过稳态时刻至衰减震荡曲线结束位置对应的时间即可确定出稳态时间段。
在一种具体的实施方式中，根据衰减震荡曲线的目标曲线、目标曲线的当前空气流量和流量误差区间，从衰减震荡曲线中确定出燃料电池系统的稳态时刻，包括：
根据目标曲线的递减曲线和流量误差区间的上限偏差值，确定对应当前空气流量的第一时刻，其中，递减曲线为目标曲线中单调区间的单调性为递减的曲线；根据目标曲线的递增曲线和流量误差区间的下限偏差值，确定对应当前空气流量的第二时刻，其中，递增曲线为目标曲线中单调区间的单调性为递增的曲线；根据第一时刻和第二时刻中的最大值，确定稳态时刻。
具体的，目标曲线可能是正弦函数图像或余弦函数图像，请继续参阅图3，假设以s点所在位置为目标曲线的递减曲线为例，该位置的单调性为递减，递减过程中递减曲线的当前空气流量若与流量误差区间存在交集，当前空气流量等于流量误差区间的上限偏差值对应的时刻，会早于当前空气流量等于流量误差区间的下限偏差值对应的时刻，因此，单调区间的单调性为递减，当前空气流量等于流量误差区间的上限偏差值时，可以确定当前空气流量对应的当前时刻为第一时刻。同理，单调区间的单调性为递增，当前空气流量等于流量误差区间的下限偏差值时，可以确定当前空气流量对应的当前时刻为第二时刻，通过第一时刻和第二时刻中的最大值即可确定出稳态时刻，稳态时刻即s点对应的时刻。
在一种具体的实施方式中，空气流量曲线为单调上升曲线，根据流量误差区间，在空气流量曲线中确定燃料电池系统的稳态时间段，包括：
获取单调上升曲线的当前空气流量；若当前空气流量等于流量误差区间的下限偏差值，则确定当前空气流量对应的当前时刻为稳态时刻；根据稳态时刻至单调上升曲线结束位置对应的时间，确定稳态时间段。
具体的，请继续参阅图4，单调上升曲线的当前空气流量若与流量误差区间存在交集，当前空气流量等于流量误差区间的下限偏差值对应的时刻，会早于流量误差区间中对应的任一时刻。因此，当前空气流量等于流量误差区间的下限偏差值时，可以确定当前空气流量对应的当前时刻为稳态时刻，再通过稳态时刻至单调上升曲线结束位置对应的时间即可确定稳态时间段。
当前空气流量对目标空气流量的跟随是通过PID(Proportion IntegralDifferential，比例积分微分自动控制)和前反馈等控制算法共同实现，而PID算法的P、I、D系数以及前馈补偿量，均需实际标定获得，当前空气流量与目标空气流量不可能恰好相等，导致稳态时间段确定不够准确。
为解决上述问题，在一种具体的实施方式中，根据流量误差区间，在空气流量曲线中确定燃料电池系统的稳态时间段之后，还包括：
根据预设的流量标定容差，更新稳态时间段。
具体的，当前空气流量与目标空气流量产生差异的因素涉及空气温度、湿度等多方面影响，流量标定容差即根据多个因素确定当前空气流量的一补偿值，若当前空气流量与目标空气流量的差值小于流量标定容差ε时，即认为当前空气流量与目标空气流量的跟随达到理想状态；反之，若当前空气流量与目标空气流量的差值不小于流量标定容差ε时，修正流量误差区间，以更新稳态时间段。
在衰减振荡曲线中，在考虑流量标定容差前提下，流量误差区间[f下,f上]可以通过以下公式计算，以进一步更新稳态时间段。
f-ftrg+ε≤f上、f-ftrg-ε≥f下；其中，f—当前空气流量；ftrg—目标空气流量；ε—流量标定容差；f上—流量误差区间上限；f下—流量误差区间下限。
在单调上升曲线中，在考虑流量标定容差前提下，流量误差区间[f下,f上]可以通过以下公式计算，同样进一步更新稳态时间段。
f-ftrg-ε≤f下；其中，f—当前空气流量；ftrg—目标空气流量；ε—标定容差；f上—误差带区间上限；f下—差带区间下限。确定稳态时间段后进入步骤S13。
S13、根据所述稳态时间段的稳态空气流量和所述目标空气流量，获得所述燃料电池系统的稳态误差。
具体的，稳态空气流量为稳态时间段内所有的当前空气流量，稳态误差即稳态空气流量与目标空气流量的差与目标空气流量的比值，可以以百分比形式表示。可以通过以下公式计算出稳态误差ess：
其
(即流量误差区间内的n个时间点)；fi为流量误差区间内的第i个时间点对应的当前空气流量；Fi_trg为流量误差区间内的第i个时间点对应的目标空气流量。
在具体实施时，由于空气流量曲线是通过导出的采集数据拟合生成的，常规方法可能导致采集数据中燃料电池系统加载过程中的起始加载点、稳态加载点和结束加载点确定不够准确，使空气流量曲线存在一定的偏差。
为解决上述问题，在一种具体的实施方式中，获取空气流量曲线，包括：
获取燃料电池系统在功率上升过程中空气流量和对应时间的电池加载数据；根据预设的分析模型和电池加载数据，获得燃料电池系统在功率上升过程中的起始加载点和结束加载点；根据起始加载点和结束加载点之间的所有电池加载数据，获得空气流量曲线。
具体的，电池加载数据可以采用python获取kneed数据库，分析模型采用python中的KneeLocator模块函数，计算各种参数组合下的目标空气流量阶跃前后拐点的计算。引用函数：KneeLocator(x,y,curve＝'convex',direction＝'increasing',online＝True)
其中，x：待检测数据对应的横轴数据序列，如时间点；
y：待检测数据序列，在x条件下对应的值，如空气流量；
S：float型，默认为1，敏感度参数，越小对应拐点被检测出得越快；
curve：str型，指明曲线之上区域是凸集还是凹集，concave代表凹，convex代表凸；
direction：str型，指明曲线初始趋势是增还是减，increasing表示增，decreasing表示减；
online：bool型，用于设置在线/离线识别模式，True表示在线，False表示离线；在线模式下会沿着x轴从右向左识别出每一个局部拐点，并在其中选择最优的拐点；离线模式下会返回从右向左检测到的第一个局部拐点。
参数组合：curve＝'concave'+direction＝'increasing'：表示初始被分析曲线为凹且初始趋势为增加模式；curve＝'concave'+direction＝'decreasing'：表示初始被分析曲线为凹且初始趋势为减少模式；curve＝'convex'+direction＝'increasing'：表示初始被分析曲线为凸，且初始趋势为增加模式；curve＝'convex'+direction＝'decreasing'：表示初始被分析曲线为凸，且初始趋势为减少模式；通过KneeLocator()四种组合参数处理分析燃料电池在初始加载至测试结束，其时间段内的目标空气流量变量计算，获得可能的四个拐点时间及对应的拐点空气目标流量。请参阅图5-8，S1为加载至额定功率的10％的位置点，即起始加载点；S3为加载至额定功率的90％后持续一预设时间的位置点，即结束加载点。根据起始加载点和结束加载点之间的所有电池加载数据即可准确获得空气流量曲线，在额定功率80kW的氢燃电系统中，起始加载点S1对应的时间为865.700s，流量为1109.000sccm；结束加载点S3对应的时间为871.475s，流量为4991.000sccm。需要说明的是，S2为加载至额定功率的90％的位置点，S4为额定功率的90％回落至额定功率的10％的位置点，通过上述分析模型可以同样确定。
一般来说，对于空气流量控制来说，它的响应要慢于压力，通过电池加载数据获得的空气流量曲线为单调上升曲线的类型，请参阅图9。空气压力控制响应较快，在空气压力控制过程中，常伴有超调及回调过程，通过电池加载数据获得的空气流量曲线为衰减振荡曲线，请参阅图10。
正如上述的方案，判断曲线的类型时，获得当前空气流量与目标空气流量误差下限的差小于0的当前空气流量序号集；序号是指电池加载数据(或称数据集)的索引(index)；找到当前空气流量序号集中，连续序号集最大的当前空气流量序号；读取最大的当前空气流量序号对应的时刻及当前空气流量数据。如果当前空气流量中的最大值没有超过目标空气流量的上偏差，即可认为单调上升曲线，否则为衰减震荡曲线。
对于衰减振荡曲线，一定伴有空气流量的超调，因此，通过当前空气流量与当前空气流量上限的差值判断，获得超过当前空气流量上限的当前空气流量序号集；对当前空气流量序号集一阶差分，找到连续的序号集；连续的序号集中最后一个序号对应的时刻即为最早落入流量误差区间的时刻。由于8kW-72kW的升功率工况下的空气流量闭环控制响应曲线是单调上升曲线类型，关于空气流量闭环控制衰减振荡曲线，本发明又采集另一段升功率(70kW-80kW)的CAN数据，进行空气流量闭环控制衰减振荡稳态误差的研究；但8kW-72kW的升功率的控制响应曲线有不排除衰减振荡响应曲线类型的可能。
当前空气流量与当前空气流量上限的差值计算；当前空气流量上限的当前空气流量序号集获取；当前空气流量序号集一阶差分处理，一阶差分，即用下一个数值，减去上一个数值，如果差值相等且均为1，表示当前空气流量序号集是连续的，通过一阶差分处理，可以保证从某时刻开始后的数据均落在误差带区间内，避免再次出现超过误差带区间的空气流量数据发生。
采用Python的Numpy数据库提供的np.diff(myset,1)和函数对空气实际流量序号集进行序号连续性判断。连续当前空气流量序号集中的最大序号获得，当前空气流量上限对应的最大序号对应时刻及当前空气流量获得；重复以上步骤获得当前空气流量下限对应的最大序号对应时刻及当前空气流量获得，图10为当前空气流量和目标空气流量及最早进入误差带流量点运行结果。
需要说明的是，稳态误差是燃料电池系统精度或抗干扰能力的一种度量，也是其性能评价的一项重要指标，获取稳态误差后，即可对应确定出燃料电池系统的性能。
基于与性能确定方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池系统的稳态误差计算装置，请参阅图11，所述装置包括：
获取模块101，用于获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，所述空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，所述流量误差区间为所述空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限；
第一确定模块102，用于根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段；
获得模块103，用于根据所述稳态时间段的稳态空气流量和所述目标空气流量，获得所述燃料电池系统的稳态误差。
在一种可选的实施例中，所述装置，还包括：
判断模块，用于判断所述空气流量曲线中任一点的空气实际流量是否大于对应的流量偏差限值；
第三确定模块，用于在所述空气流量曲线在当前时刻的当前空气流量不大于对应的流量偏差限值时，则确定所述空气流量曲线为单调上升曲线；
第四确定模块，用于在所述空气流量曲线在当前时刻的当前空气流量大于对应的流量偏差限值时，则确定所述空气流量曲线为衰减震荡曲线。
在一种可选的实施例中，所述空气流量曲线为衰减震荡曲线，所述第一确定模块，包括：
第一确定子模块，用于根据所述衰减震荡曲线的目标曲线、所述目标曲线的当前空气流量和所述流量误差区间，从所述衰减震荡曲线中确定出所述燃料电池系统的稳态时刻，其中，所述目标曲线为所述衰减震荡曲线中振幅最小的曲线；
第二确定子模块，用于根据所述稳态时刻至所述衰减震荡曲线结束位置对应的时间，确定为所述稳态时间段。
在一种可选的实施例中，所述第一确定子模块，包括：
第一确定单元，用于根据所述目标曲线的递减曲线和所述流量误差区间的上限偏差值，确定对应当前空气流量的第一时刻，其中，所述递减曲线为所述目标曲线中单调区间的单调性为递减的曲线；
第二确定单元，用于根据所述目标曲线的递增曲线和所述流量误差区间的下限偏差值，确定对应当前空气流量的第二时刻，其中，所述递增曲线为所述目标曲线中单调区间的单调性为递增的曲线；
第三确定单元，用于根据所述第一时刻和所述第二时刻中的最大值，确定所述稳态时刻。
在一种可选的实施例中，所述空气流量曲线为单调上升曲线，所述第一确定模块，包括：
第一获取子模块，用于获取所述单调上升曲线的当前空气流量；
第三确定子模块，用于在所述当前空气流量等于所述流量误差区间的下限偏差值时，则确定所述当前空气流量对应的当前时刻为稳态时刻；
第四确定子模块，用于根据所述稳态时刻至所述单调上升曲线结束位置对应的时间，确定所述稳态时间段。
在一种可选的实施例中，所述装置还包括：
更新模块，用于根据预设的流量标定容差，更新所述稳态时间段。
在一种可选的实施例中，所述获取模块，包括：
第二获取子模块，用于获取所述燃料电池系统在功率上升过程中空气流量和对应时间的电池加载数据；
第一获得子模块，用于根据预设的分析模型和所述电池加载数据，获得所述燃料电池系统在功率上升过程中的起始加载点和结束加载点；
第二获得子模块，用于根据所述起始加载点和所述结束加载点之间的所有电池加载数据，获得所述空气流量曲线。
基于与性能确定方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器耦接到所述处理器，所述存储器存储指令，当所述指令由所述处理器执行时使所述电子设备执行确定方法中任一项所述方法的步骤。
基于与性能确定方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现确定方法中任一项所述方法的步骤。
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.通过加载燃料电池系统的功率上升过程中获取空气流量曲线，通过燃料电池系统的自身性能获取预设的流量误差区间，在空气流量曲线中若对应当前空气流量达到目标空气流量的上限或下限，说明燃料电池系统运行进入稳定状态，以确定出燃料电池系统的稳态时间段，再根据稳态时间段的稳态空气流量和目标空气流量，准确计算出燃料电池系统的稳态误差，可以指导氢燃电系统BOP选型、电堆参数匹配、FCCU控制算法优化等工作。
2.通过真实有效的采集数据，并对数据进行科学地分析处理，最终获得氢燃电系统在上升功率工况下，对可能出现的两种响应类型的空气回路流量闭环控制稳态误差进行分别计算，最终获得空气回路流量闭环控制的稳态误差。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，所述空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，所述流量误差区间为所述空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限；
根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段；
根据所述稳态时间段的稳态空气流量和所述目标空气流量，获得所述燃料电池系统的稳态误差。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，所述根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池的稳态时间段之前，还包括：
判断所述空气流量曲线中任一点的空气实际流量是否大于对应的流量偏差限值；
若否，则确定所述空气流量曲线为单调上升曲线；
若是，则确定所述空气流量曲线为衰减震荡曲线。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，所述空气流量曲线为衰减震荡曲线，所述根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段，包括：
根据所述衰减震荡曲线的目标曲线、所述目标曲线的当前空气流量和所述流量误差区间，从所述衰减震荡曲线中确定出所述燃料电池系统的稳态时刻，其中，所述目标曲线为所述衰减震荡曲线中振幅最小的曲线；
根据所述稳态时刻至所述衰减震荡曲线结束位置对应的时间，确定为所述稳态时间段。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，根据所述衰减震荡曲线的目标曲线、所述目标曲线的当前空气流量和所述流量误差区间，从所述衰减震荡曲线中确定出所述燃料电池系统的稳态时刻，包括：
根据所述目标曲线的递减曲线和所述流量误差区间的上限偏差值，确定对应当前空气流量的第一时刻，其中，所述递减曲线为所述目标曲线中单调区间的单调性为递减的曲线；
根据所述目标曲线的递增曲线和所述流量误差区间的下限偏差值，确定对应当前空气流量的第二时刻，其中，所述递增曲线为所述目标曲线中单调区间的单调性为递增的曲线；
根据所述第一时刻和所述第二时刻中的最大值，确定所述稳态时刻。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，所述空气流量曲线为单调上升曲线，根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段，包括：
获取所述单调上升曲线的当前空气流量；
若所述当前空气流量等于所述流量误差区间的下限偏差值，则确定所述当前空气流量对应的当前时刻为稳态时刻；
根据所述稳态时刻至所述单调上升曲线结束位置对应的时间，确定所述稳态时间段。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，所述根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段之后，还包括：
根据预设的流量标定容差，更新所述稳态时间段。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统的稳态误差计算方法，其特征在于，所述获取空气流量曲线，包括：
获取所述燃料电池系统在功率上升过程中空气流量和对应时间的电池加载数据；
根据预设的分析模型和所述电池加载数据，获得所述燃料电池系统在功率上升过程中的起始加载点和结束加载点；
根据所述起始加载点和所述结束加载点之间的所有电池加载数据，获得所述空气流量曲线。
8.一种燃料电池系统的稳态误差计算装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取空气流量曲线和流量误差区间，其中，所述空气流量曲线为燃料电池系统在功率上升过程中空气流量随时间变化的曲线，所述流量误差区间为所述空气流量曲线中当前空气流量对应目标空气流量的上限和下限；
第一确定模块，用于根据所述流量误差区间，在所述空气流量曲线中确定所述燃料电池系统的稳态时间段；
获得模块，用于根据所述稳态时间段的稳态空气流量和所述目标空气流量，获得所述燃料电池系统的稳态误差。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器耦接到所述处理器，所述存储器存储指令，当所述指令由所述处理器执行时使所述电子设备执行权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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