CN116666708B - 一种燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：响应于氢气循环泵故障循环能力下降，但氢气比例阀、排气阀和排水阀无故障，根据氢气循环泵受限转速比例调整排气阀开启频率；响应于排气阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整氢气循环泵转速；响应于排气阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；响应于排水阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，排气阀直接关闭，并调整氢气循环泵转速：响应于排水阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机。

Description

一种燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及一种燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质，属于燃料电池技术领域。
背景技术
氢系统承担燃料电池的燃料供给功能，反应过程中的生成水和氮气都会堆积在阳极，系统中设置了合理的排氢、排水与循环装置，可较好的实现燃料的良好供给，当其中某零件出现故障时，系统工作能力会有不同程度的下降甚至完全丧失，因此有必要设计合适的容错算法，提高系统的故障应对能力。
当前的氢系统错误处理，多基于单个零部件的诊断结果，判定故障等级并执行相应动作，然而这种操作方式下，虽然实现了对电堆的较好保护，却影响了用户的使用体验。
现有技术存在以下缺点：现有技术中并没有基于实际零件故障开展容错策略的设计，未能改善系统的故障状态表现。现有技术对燃料电池的水管理设计了容错方法，但主要侧重于对电堆状态的建模与观测，对执行零部件发生故障后的容错控制没有涉及。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质。
本发明从氢系统入手，对每一个重要执行器进行故障诊断，在确认故障后，除上报故障外，还设计了减小故障对系统影响的容错控制方法，以发生故障的具体部位分类，提出了多种执行策略，可有效避免不必要的系统停机与功率限制，提高系统的使用体验和寿命。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供一种燃料电池的氢系统容错控制方法，所述方法包括：
1.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降，但氢气比例阀、排气阀和排水阀无故障，根据氢气循环泵受限转速比例调整排气阀开启频率；
1.3.1)响应于排气阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整氢气循环泵转速；
1.3.2)响应于排气阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；
1.4.1)响应于排水阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，排气阀直接关闭，并调整氢气循环泵转速；
1.4.2)响应于排水阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机。
2.1.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排气阀故障常开，但氢气比例阀和排水阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
2.1.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排气阀故障常闭，但氢气比例阀和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；
2.2.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排水阀故障常开，但氢气比例阀和排气阀无故障，关闭排气阀，并在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
2.2.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和排气阀无故障，根据公式(1)调节排气阀开启频率，并根据公式(5)计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；
2.3.1)响应于排气阀故障常开且排水阀故障常开，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制；
2.3.2)响应于排气阀故障常开且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；
2.3.3)响应于排气阀故障常闭且排水阀故障常开，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速；
2.3.4)响应于排气阀故障常闭且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，系统正常关机。
3.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常闭且排气阀故障常闭，但氢气比例阀无故障，系统快速关机；
3.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常开且排气阀故障常闭，但氢气比例阀无故障，系统正常关机；
3.3)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常闭且排气阀故障常开，但氢气比例阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
3.4)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常开且排气阀故障常开，但氢气比例阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制。
在一些实施例中，所述方法还包括：
1.1.1)响应于氢气比例阀故障不受控全开，发出指令执行系统快速关机，并切断上游气源；
1.1.2)响应于氢气比例阀故障不受控全关，发出指令执行系统快速关机。
第二方面，本发明提供了一种燃料电池的氢系统容错控制装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面所述的方法。
第三方面，本发明提供了一种燃料电池的氢系统容错控制系统，包括上述的燃料电池的氢系统容错控制装置。
第四方面，本发明提供了一种设备，包括，
存储器；
处理器；
以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现上述第一方面所述的方法。
第五方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
有益效果：本发明提供的燃料电池的氢系统容错控制方法、装置、设备及存储介质，具有以下优点：氢系统内部零部件故障时，通过自动改变有功能关联的正常零部件的控制参数，减小故障部件对系统输出的影响，使系统至少能保持低功率运行，避免出现动力中断的情况。
1.对氢系统范围内的关键执行器设计了容错故障处理逻辑，不再以单个执行器的故障结果作为对系统运行状态切换的判据。
2.对容错故障处理的每条逻辑中，提供了进行数值控制的计算方法，提升了系统在零部件故障状态下运行的精细化。
本发明通过上述不同故障状态下的容错处理机制设计，降功率/停机故障由原来的7个下降至3个，假设原有的单个零部件寿命与故障率数据不变，则可以推断同等使用工况下，系统停机/降功率概率显著降低，因此通过本发明的容错设计可以提高用户的使用体验。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的信号采集处理过程示意图；
图2为根据本发明一实施例的基于对抗样本的卷积神经网络框架；
图3为根据本发明一实施例中燃料电池的氢系统容错控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点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表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1
第一方面，本实施例提供了一种燃料电池的氢系统容错控制方法，包括：
所述氢系统包括氢气比例阀、循环泵、排气阀、排水阀执行器零件，其特征在于，所述方法包括：
1.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降，但氢气比例阀、排气阀和排水阀无故障，根据氢气循环泵受限转速比例调整排气阀开启频率；
1.3.1)响应于排气阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整氢气循环泵转速；
1.3.2)响应于排气阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；
1.4.1)响应于排水阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，排气阀直接关闭，并调整氢气循环泵转速；
1.4.2)响应于排水阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机。
2.1.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排气阀故障常开，但氢气比例阀和排水阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
2.1.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排气阀故障常闭，但氢气比例阀和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；
2.2.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排水阀故障常开，但氢气比例阀和排气阀无故障，关闭排气阀，并在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
2.2.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和排气阀无故障，根据公式(1)调节排气阀开启频率，并根据公式(5)计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；
2.3.1)响应于排气阀故障常开且排水阀故障常开，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制；
2.3.2)响应于排气阀故障常开且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；
2.3.3)响应于排气阀故障常闭且排水阀故障常开，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速；
2.3.4)响应于排气阀故障常闭且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，系统正常关机。
3.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常闭且排气阀故障常闭，但氢气比例阀无故障，系统快速关机；
3.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常开且排气阀故障常闭，但氢气比例阀无故障，系统正常关机；
3.3)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常闭且排气阀故障常开，但氢气比例阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
3.4)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常开且排气阀故障常开，但氢气比例阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制。
在一些实施例中，所述方法还包括：
1.1.1)响应于氢气比例阀故障不受控全开，发出指令执行系统快速关机，并切断上游气源；
1.1.2)响应于氢气比例阀故障不受控全关，发出指令执行系统快速关机。
在一些实施例中，本实施例所提及氢系统包含的零部件有：氢气比例阀、氢气循环泵、排气阀、排水阀，四个执行器零件，氢气中压传感器、氢气入口压力传感器、氢气出口压力传感器，三个传感器零件，其中以氢气比例阀作为压力控制单元，氢气循环泵作为过量系数控制单元，排气阀作为阳极氢浓度控制单元，排水阀作为阳极水管理单元；为保障系统氢压安全，还设立了被动机械式的氢气泄压阀；氢系统结构见图1。氢系统包括：氢气比例阀、循环泵、排气阀、排水阀执行器零件，单零件故障容错如下：
1)当氢气比例阀故障时，考虑到系统、电堆安全性，稳妥为先，进行关机操作；
2)当氢气循环泵故障时，调整排气阀动作频率，兼顾实现过量系数调节功能；
3)当排气阀故障时，则以氢气压力为输入，计算循环泵转速、排水阀开启频率修正系数；
4)当排水阀故障时，则以系统工作的产水速率、水分离器的储水容积，作为计算输入，设计了排气阀的开启时间间隔与开启频率修正系数。
四个零部件共同工作，完成燃料电池系统氢气的过量均匀供给功能，并通过排氢排水阀完成穿膜杂质气体和反应生成水的工作。因此氢系统将作为一个整体，当有零部件发生故障时，虽然以上两个功能会有不同程度的能力下降，但需根据子系统整体的情况进行综合判断，只有当子系统彻底丧失工作能力的情况下才会使系统进入关机流程，首先介绍各零件的故障表现：
1)氢气比例阀，作为氢气压力的控制单元，其可能出现故障有：比例阀不受控全开、不受控全关，这种情况下，供氢系统已无法通过协调其他零件保持氢气压力，因此比例阀故障，统一执行系统关机操作，全开故障时，同步切断上游气源；
2)氢气循环泵，故障表现为循环能力下降，直至完全停转，因此可通过排气、排水阀的配合，维持一定的循环能力；
3)排气阀，故障表现为不受控常开、不受控常闭，排气功能可由排水阀接替实现；
4)排水阀，故障表现为不受控常开、不受控常闭，排水功能丧失后，阳极水会逐渐并填充满水分容积，因此系统进入工作倒计时；
按照零件故障表现，分不同数量零部件出现故障的情况，将具体容错机制
详述如下：
以上各计算方法说明如下：
一、计算方法1.2：
排气/排水阀在按照各自周期开闭的同时，应避免同时开启的情况，造成氢压较大的波动，所以两个电磁阀的控制逻辑中加入了标志位符号，当其中一个阀体开启时，另一阀体将至少延迟若干毫秒后才打开，这种操作会导致两个阀体的开闭周期产生轻微变化，一般情况下，排气/排水阀的开启时间都是固定的，如0.5s-1s，开启频率的调整通过改变阀的关闭时间来实现，其原理见图2。
当循环泵转速受限后，排气阀的关闭时间Tgc，调整如下：
其中，P代表当前工作功率，Pe代表额定功率，n是当前受限的转速，n0表示氢气循环泵的额定转速。
调整排气阀而非排水阀有两个显著的好处：第一是进一步提高了系统内部氢气的浓度，第二是提高后的排气阀工作频率会接近排水阀，两者预期的寿命一致性会更高。
二、计算方法1.3.1
当排气阀故障常开后，系统过量系数会明显增大，且因排气阀没有排水能力，排水阀的频率不能降低，因此排气阀常开的故障现象需要调节循环泵转速进行抵消。气流在管道中的水利损失分为沿程阻力损失和局部损失，排气阀安装在阳极之后，排出的气体直接通向大气，可以认为是管道截面大小发生了巨大改变。因此，管道内压降主要考虑局部损失，排气阀的工作示意见图3。
在已知排气阀直径D的情况下，截面积Apm＝πD2/4，根据连续方程，流经排气阀的气体质量流量由下式得出，因为大气的截面直径可认为是无穷大，所以局部损失系数ζ1实际上可近似为1。
其中，Vpm代表排气管道的气体流速，Apm表示排气管道和大气的截面积大小，管道内流体的压降ΔP，ρpm为排气管道中氢气的密度。
根据算出的排气阀的气体质量流量可知此时过量系数增大为：
其中α为新的过量系数，α0为故障前的过量系数，mreal为实际氢气需求流量，其计算公式如下：
其中，cell表示电堆内单体数量，I表示电堆工作电流，F是法拉地常数。假设循环泵转速与流量间成正比例函数关系，则最终氢气循环泵调整后转速如下：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nmax、nmin表示氢气循环泵的转速最大值与最小值。
三、计算方法1.3.2
当排气阀故障常闭后，氢气浓度控制力会明显下降，通过加快排水阀开启频率，可以在排水之余，一起实现排气的功能，避免氢浓度下降带来的系统性能损失，排水阀的关闭时间Twc调整如下：
其中Tgc为排气阀的关闭时间，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为调整后排水阀的关闭时间。
四、计算方法1.4.1
当排水阀故障常开后，故障现象与1.3.1中排气阀常开相似，系统过量系数会明显增大，但不同点在于排水阀还有排气功能，因此排气阀可直接关闭，并根据功率调整循环泵转速；
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nmax、nmin表示氢气循环泵的转速最大值与最小值；为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，Twc为排水阀的关闭时间。
本式中假设排气/排水阀口径相同。
五、计算方法1.4.2
当排水阀故障常闭后，氢浓度控制不受影响，但系统失去了排水能力，水分离器内的水面液位会不断上升，直至分离失效，因此排水阀故障常闭后，系统变进入了工作倒计时，剩余可运行时间理论上取决于累计功率与水分离器存水容积，在可运行时间归零时，执行系统关机：
其中Tremaining为剩余可运行时间，Vseparator表示水分离器内的可储水容积，σw表示液态水的密度，取值为：1g/ml；F是法拉地常数。
六、计算方法2.1.1
氢气循环泵循环能力下降且排气阀故障常开理论上可以互补对方故障所带来的工况劣化，如排气阀常开后的措施就是降低循环泵转速，因此在1.3.1的基础上，增加氢气循环泵受限值nlimit的综合判断：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nlimit为氢气循环泵转速受限值。
七、计算方法2.1.2
氢气循环泵循环能力下降且排气阀故障常闭故障下，氢气过量系数严重下降，氢气浓度也会上升，排水阀开启的频率调整计算过程，需要叠加循环泵能力下降带来的影响：
其中Tgc为排气阀的关闭时间，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为调整后排水阀的关闭时间，/>为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nlimit为氢气循环泵转速受限值；α为新的过量系数，α0为故障前的过量系数。
八、计算方法2.2.1
氢气循环泵循环能力下降且排水阀故障常开，可关闭排气阀，增加氢气循环泵受限转速的综合判断：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nlimit为氢气循环泵转速受限值。
九、计算方法2.2.2
氢气循环泵循环能力下降且排水阀故障常闭故障下，系统同样失去了排水能力，虽过量系数和氢气浓度还可以依靠排气阀短时间维持，但积水问题同样限制了系统的剩余可运行时间，因此需根据公式(1)同步调节排气阀开启频率，并依据公式(5)计算剩余可运行时间，在可运行时间归零时，执行关系统关机。
十、计算方法2.3.1
排气阀与排水阀同时故障常开，除燃料经济性外，氢系统各项功能均无下降，氢气过量系数、排水强度甚至得到增强，因此使氢气循环泵降低至最小转速nmin即可，考虑到氢气比例阀可通行流量的上限，需要对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制；
其中Pe代表燃料电池系统额定功率，为流经排气阀的气体质量流量，mppv表示比例阀的最大持续通过流量，/>表示系统工作的最大持续流量。
十一、计算方法2.3.2
排气阀故障常开、排水阀故障常闭，排水功能丧失，根据公式(5)计算剩余可运行时间，并调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，在可运行时间归零时，执行系统关机。
排气阀故障常闭、排水阀故障常开，氢气过量系数、氢浓度控制功能、排水功能得到增强，因此根据公式(4)降低循环泵转速即可。
结论
通过上述不同故障状态下的容错处理机制设计，降功率/停机故障由原来的7个下降至3个，假设原有的单个零部件寿命与故障率数据不变，则可以推断同等使用工况下，系统停机/降功率概率显著降低，因此通过本发明的容错设计可以提高用户的使用体验。
实施例2
第二方面，基于实施例1，本实施例提供了一种燃料电池的氢系统容错控制装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1所述的方法。
实施例3
第三方面，基于实施例1，本实施例提供了一种燃料电池的氢系统容错控制系统，包括上述的燃料电池的氢系统容错控制装置。
实施例4
第四方面，基于实施例1，本实施例提供了一种设备，包括，
存储器；
处理器；
以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现实施例1所述的方法。
实施例5
第五方面，基于实施例1，本实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。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、嵌入式处理机或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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种燃料电池的氢系统容错控制方法，所述氢系统包括氢气比例阀、循环泵、排气阀和排水阀，其特征在于，所述方法包括：
1.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降，但氢气比例阀、排气阀和排水阀无故障，根据氢气循环泵受限转速比例调整排气阀开启频率；
1.3.1)响应于排气阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整氢气循环泵转速；
1.3.2)响应于排气阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；
1.4.1)响应于排水阀故障常开，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，排气阀直接关闭，并调整氢气循环泵转速；
1.4.2)响应于排水阀故障常闭，但氢气比例阀、氢气循环泵和排气阀无故障，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；其中，计算剩余可运行时间，包括：
其中Tremaining为剩余可运行时间，Vseparator表示水分离器内的可储水容积，σw表示液态水的密度，F是法拉地常数。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，1.2)中，根据氢气循环泵受限转速比例调整排气阀开启频率，包括：
排气阀开启频率通过改变排气阀的关闭时间来实现；
当氢气循环泵转速受限后，排气阀的关闭时间Tgc调整为：
且Tgc≥2s (1)
其中，P代表燃料电池系统当前工作功率，Pe代表燃料电池系统额定功率，n是氢气循环泵当前受限转速，n0表示氢气循环泵的额定转速。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，1.3.1)中，调整氢气循环泵转速，包括：
且nmax≥n≥nmin (2)
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nmax、nmin表示氢气循环泵的转速最大值与最小值；
为流经排气阀的气体质量流量，ρpm为排气管道中氢气的密度，Vpm代表排气管道的气体流速，Apm表示排气管道和大气接触的截面积大小，ΔP表示排气管道内流体的压降，为前端管道内压力和后端大气压力之差；D为排气阀直径，ζ1为局部损失系数；
mreal为实际氢气需求流量，cell表示电堆内单体数量，I表示电堆工作电流，F是法拉地常数。
4.根据权利要求1所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，1.3.2)中，调整排水阀开启频率，包括：
排水阀的关闭时间从Twc调整为
且/>
其中Tgc为排气阀的关闭时间，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为调整后排水阀的关闭时间。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，1.4.1)中，调整氢气循环泵转速，包括：
且nmax≥n≥nmin (4)
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nmax、nmin表示氢气循环泵的转速最大值与最小值；为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，Twc为排水阀的关闭时间。
6.根据权利要求1所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，所述氢系统包括氢气比例阀、循环泵、排气阀和排水阀，其特征在于，所述方法包括：
2.1.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排气阀故障常开，但氢气比例阀和排水阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
2.1.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排气阀故障常闭，但氢气比例阀和排水阀无故障，调整排水阀开启频率；
2.2.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排水阀故障常开，但氢气比例阀和排气阀无故障，关闭排气阀，并在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
2.2.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和排气阀无故障，调节排气阀开启频率，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；
2.3.1)响应于排气阀故障常开且排水阀故障常开，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制；
2.3.2)响应于排气阀故障常开且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速降低至最小转速nmin，计算剩余可运行时间，并根据剩余可运行时间执行系统关机；
2.3.3)响应于排气阀故障常闭且排水阀故障常开，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，调整氢气循环泵转速；
2.3.4)响应于排气阀故障常闭且排水阀故障常闭，但氢气比例阀和氢气循环泵无故障，系统正常关机；
2.2.2)和2.3.2)中，计算剩余可运行时间，包括：
其中Tremaining为剩余可运行时间，Vseparator表示水分离器内的可储水容积，σw表示液态水的密度，F是法拉地常数。
7.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，2.1.1)中，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速，包括：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nlimit为氢气循环泵转速受限值。
8.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，2.1.2)中，调整排水阀开启频率，包括：
且/>
其中Tgc为排气阀的关闭时间，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为调整后排水阀的关闭时间，/>为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nlimit为氢气循环泵转速受限值；α为新的过量系数，α0为故障前的过量系数。
9.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，2.2.1)中，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速，包括：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nlimit为氢气循环泵转速受限值。
10.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，2.2.2)中，调节排气阀开启频率包括：
排气阀的关闭时间Tgc调整为：
且Tgc≥2s (1)
其中，P代表燃料电池系统当前工作功率，Pe代表燃料电池系统额定功率，n是氢气循环泵当前受限转速，n0表示氢气循环泵的额定转速。
11.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，2.3.1)中，根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制，包括：
其中Pe代表燃料电池系统额定功率，为流经排气阀的气体质量流量，mppv表示比例阀的最大持续通过流量，/>表示系统工作的最大持续流量。
12.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，2.3.3)中，调整氢气循环泵转速包括：
且nmax≥n≥nmin (4)
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，nmax、nmin表示氢气循环泵的转速最大值与最小值；为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，Twc为排水阀的关闭时间。
13.根据权利要求6所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，所述氢系统包括氢气比例阀、循环泵、排气阀和排水阀，其特征在于，所述方法包括：
3.1)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常闭且排气阀故障常闭，但氢气比例阀无故障，系统快速关机；
3.2)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常开且排气阀故障常闭，但氢气比例阀无故障，系统正常关机；
3.3)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常闭且排气阀故障常开，但氢气比例阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速；
3.4)响应于氢气循环泵故障循环能力下降、排水阀故障常开且排气阀故障常开，但氢气比例阀无故障，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制。
14.根据权利要求13所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，3.3)中，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速包括：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nlimit为氢气循环泵转速受限值。
15.根据权利要求13所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，3.4)中，在氢气循环泵转速受限值内调整氢气循环泵转速，并根据氢气比例阀能力对燃料电池系统输出最大功率Plimit进行限制包括：
其中n为调整后的氢气循环泵转速，nset是调整前氢气循环泵的默认转速，Twc为调整前排水阀的关闭时间，为流经排气阀的气体质量流量，mreal为实际氢气需求流量，nlimit为氢气循环泵转速受限值；
其中Pe代表燃料电池系统额定功率，为流经排气阀的气体质量流量，mppv表示比例阀的最大持续通过流量，/>表示系统工作的最大持续流量。
16.根据权利要求1-15任一项所述的燃料电池的氢系统容错控制方法，其特征在于，还包括：
1.1.1)响应于氢气比例阀故障不受控全开，发出指令执行系统快速关机，并切断上游气源；
1.1.2)响应于氢气比例阀故障不受控全关，发出指令执行系统快速关机。
17.一种燃料电池的氢系统容错控制装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1至16任一项所述的方法。
18.一种燃料电池的氢系统容错控制系统，其特征在于，包括权利要求17所述的燃料电池的氢系统容错控制装置。
19.一种设备，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；
以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1至16任一项所述的方法。
20.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至16任一项所述的方法。
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