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新能源汽车空调压缩机液击:形成机制与系统控制

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发表于 2026-7-17 15:34:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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从制冷剂汽化、吸气侧缓冲、停车迁移到模式切换,控制液体进入压缩机的全过程新能源汽车空调压缩机发生液击时,机械冲击出现在压缩腔内,但液体通常早已在蒸发器、吸气管路、储液器或停机后的低温区域形成并积聚。当液体真正进入压缩机后,系统能够采取的措施已经非常有限。电流突变、异常声响和内部保护,只能反映压缩过程已经受到影响,不能代替上游液体控制。液击预防需要连续处理五个阶段:
  • 供液与换热失配形成未汽化液体;
  • 吸气侧逐步积聚液体;
  • 停车后制冷剂向低温区域迁移;
  • 启动和模式切换集中释放已有液体;
  • 保护控制限制液体继续进入压缩机。
过热度控制只能反映持续汽化不足,吸气储液器只能缓冲有限的瞬态回液,压缩机过流保护只能限制已经形成的载荷后果。任何单一措施都无法覆盖停车迁移、快速启动、支路切换和局部液塞。因此,液击防护的最终工程目标,不是消除制冷剂回路中的全部液相,而是将压缩机瞬时吸入的液体质量、液相质量流率以及液体连续进入时间限制在相应压缩机可接受范围内


制冷剂经过膨胀阀节流后,本来就会形成气液两相混合物。液态制冷剂进入蒸发器属于正常制冷过程,关键在于液体能否在到达压缩机之前完成汽化或受到有效分离。液态制冷剂回流,是指蒸发器出口或压缩机吸气口仍然存在液滴或气液两相制冷剂。持续回流首先影响润滑和内部液体分布:
  • 润滑油被制冷剂稀释;
  • 摩擦副表面的油膜受到冲刷;
  • 润滑油循环和返回状态发生变化;
  • 压缩机内部累计液体量增加;
  • 排气温度可能随吸气状态变化而下降。
较低的液相质量流率持续较长时间,主要形成润滑退化和内部积液,并不必然立即产生机械液击。当压缩腔在某一时刻吸入的液体质量超过压缩机构可容纳范围时,机械液击随之形成。液体几乎不可压缩,压缩容积继续缩小时,腔内压力、驱动扭矩和结构载荷会迅速升高。持续回液与机械液击之间存在递进关系:
  • 液体持续进入压缩机;
  • 润滑油被稀释,内部积液增加;
  • 某一压缩周期内的瞬时液体质量继续上升;
  • 超过压缩机构允许范围后形成机械冲击。
系统需要限制的是压缩机实际吸入的液体状态,而不是消除制冷剂回路中的全部液相。本文适用于采用电动压缩机的纯电、插电混动和增程车型,包括单冷空调以及带热泵、电池冷却器和多蒸发支路的综合热管理系统。具体保护方式仍需结合压缩机类型和制冷剂回路结构确认。
02.多支路热管理扩大了制冷剂重新分布范围


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传统燃油车空调系统主要承担乘员舱制冷,压缩机转速同时受到发动机运行状态约束。新能源汽车的电动压缩机可以独立运行,也可以在车辆静止、充电、远程预调温和电池热管理期间启动。部分新能源汽车的制冷剂回路同时连接:
  • 乘员舱蒸发器;
  • 舱内冷凝器;
  • 室外换热器;
  • 电池冷却器 Chiller;
  • 多个电子膨胀阀;
  • 方向阀或多通阀。
制冷剂会根据制冷、制热、电池冷却、除霜和余热利用需求,在不同换热器之间重新分配。系统中的主要部件分别承担不同职责:
  • 电动压缩机
建立制冷剂总质量流量和高低压差;
  • 电子膨胀阀
控制进入各蒸发支路的制冷剂流量;
  • 蒸发器、Chiller和室外换热器
提供制冷剂汽化所需热量;
  • 吸气储液器
在配置该部件的系统中分离并暂存未完全汽化的液体;
  • 方向阀和多通阀
改变制冷剂流向及支路连通关系。这里需要区分两个不同物理量:
  • 制冷剂总质量流量
,表示压缩机单位时间吸入或输送的制冷剂总质量;
  • 液相质量流率
,表示总质量流量中以液相形式进入压缩机的部分。正常吸气状态下,压缩机吸入介质应以气相为主,液相部分可以为零或处于压缩机允许范围内。发生持续回液或瞬态液体释放后,液相质量流率才会明显增加。降低压缩机总质量流量,可能降低液体被快速吸入的速率,但液相质量流率还取决于蒸发器出口状态、吸气侧积液量和储液器分离能力,两者不能直接等同。多支路系统增加了制冷剂储存位置和转移路径。压缩机承担最终冲击载荷,液体来源却通常位于膨胀阀、蒸发侧换热器、模式阀以及停车后的低温区域。
03.过热度变化对应汽化终点位置变化

正常制冷循环中,节流前的高压制冷剂经过膨胀阀降压后,进入低压两相蒸发状态。两相制冷剂在蒸发器或 Chiller 中吸收热量,液态部分逐步汽化,最终以低压过热蒸气进入压缩机。这一描述适用于具有节流和蒸发过程的常见新能源汽车制冷及热泵回路。不同制冷剂和循环形式下,节流前的具体相态需要结合相应热力学状态确认。吸气过热度可以表示为:

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过热度是换热器出口状态的测量指标。过热度变化所反映的实际对象,是制冷剂在换热器内部完成汽化的位置。

正常状态下的汽化终点供液量与换热能力匹配时:
  • 汽化终点位于换热器出口之前;
  • 汽化终点之后形成稳定的过热区;
  • 换热器出口以过热蒸气为主;
  • 吸气侧含液风险处于设计范围内。


供液和换热变化后的出口状态供液量增加或蒸发侧热量减少后,单位质量制冷剂获得的热量下降,汽化所需长度增加。汽化终点随后向出口移动,过热区逐渐缩短,出口过热度同步下降。汽化终点移动到换热器出口之后,出口制冷剂便可能进入湿蒸气或气液两相状态。膨胀阀开度和蒸发侧换热能力的调节,实质上是在改变制冷剂汽化长度,使汽化终点保持在换热器内部,并在出口保留必要的干燥区。

过热度信号的适用范围过热度能够反映持续供液过多和汽化不足,但无法覆盖全部瞬态液体风险:
  • 温度传感器存在热惯性;
  • 压力信号存在采样和滤波延迟;
  • 局部液塞可能在管路中快速移动;
  • 支路切换可能直接释放原有积液。
排气温度及其变化速率可以作为辅助趋势量。吸气含液增加时,排气温度可能随吸气焓值变化而下降,但排气温度同时受到压缩比、压缩机转速、冷凝条件和运行模式影响,不能单独证明液体已经进入压缩机。过热度、排气温度和其他运行信号共同用于估算吸气含液风险,不能直接测得压缩机吸入的液体质量。
04.液体超过压缩机容忍范围后同时影响压缩与润滑



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压缩机并非对任何微量液滴都具有相同敏感性。不同结构具有不同的湿吸气和液体容忍边界。当进入压缩机的液体超过相应结构允许范围后,压缩腔受力和润滑状态会同时发生变化。

瞬时液体质量使压缩载荷快速升高气体可以随压缩容积缩小而提高压力,液体几乎不可压缩。压缩机构继续运动时,液体会使腔内压力和驱动载荷快速升高。对于常见电动涡旋压缩机,动静涡旋盘、止推结构和轴承会承受超出正常气体压缩过程的载荷。其他类型电动压缩机的受力位置和损伤方式,需要结合具体压缩机构确认。

持续回液削弱润滑油承载能力液态制冷剂进入油池和轴承区域后,会溶解于润滑油并降低油液黏度。持续回流还会冲刷摩擦副表面的油膜,并将部分润滑油带出压缩机。随着累计液体量和连续回液时间增加,轴承、止推面及其他摩擦副的润滑条件下降,压缩机构抵抗正常载荷和瞬态冲击的能力同步减弱。电流冲击、异常声响和压缩机内部保护,均发生在液体已经影响压缩过程之后。液击预防需要在压缩腔内瞬时液体质量超过允许范围之前完成。
05.停车迁移与模式切换形成主要瞬态风险

新能源汽车热管理系统的液击风险,往往集中在系统状态快速变化期间,而不是只发生在稳定运行工况。

5.1|压力均衡、低温冷凝和油液溶解改变停车分布压缩机停机后,高低压侧失去持续压差,制冷剂通过阀门间隙、管路和换热器逐步流动,系统压力趋于均衡。压力均衡削弱了运行期间对制冷剂分布的限制,各部件温度、内部容积和润滑油状态开始影响制冷剂停留位置。压缩机壳体或吸气管路温度较低时,进入低温区域的制冷剂会发生冷凝。局部冷凝降低气相制冷剂含量,其他区域的制冷剂继续向低温位置移动。制冷剂还会溶解进入润滑油。压缩机温度越低、停机时间越长,油中溶解的制冷剂通常越多。停车后的制冷剂分布主要受到三种作用影响:
  • 压力均衡
改变运行期间形成的压力约束;
  • 温差冷凝
推动制冷剂向低温部件聚集;
  • 润滑油溶解
使部分制冷剂进入压缩机内部油液。再次启动时,吸气压力快速下降,溶解在润滑油中的制冷剂闪蒸,油液起泡并被带出润滑区域。压缩机内部若同时存在冷凝液体,或者吸气管路发生回流,液相质量流率会在短时间内上升。

5.2|支路切换可能集中释放原有积液热泵系统在制冷、制热和除霜之间切换时,需要改变多个阀门的位置。电池冷却支路接入或退出时,Chiller 内的制冷剂也会重新分配。切换前,某个换热器和连接管路中可能储存一定质量的液态制冷剂。阀门动作后,原高压区域若直接与低压吸气侧连通,液体会在压差作用下集中移动。制冷与制热切换、除霜进出、电池冷却支路接入以及停机后的快速重启,都会明显改变液体储存位置和释放速率。阀门动作和支路压差变化通常快于稳态过热度调节。出口温度发生明显变化后再修正膨胀阀开度,可能已经无法及时限制第一批进入吸气侧的液体。
06.供液与换热同步调整决定吸气侧含液程度



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避免液击的首要措施,是使蒸发侧供液量与实际换热能力保持匹配。电子膨胀阀不能只按照压缩机转速或目标制冷量给定开度。相同的压缩机转速,在不同风量、冷却液流量和换热器状态下,对应的制冷剂汽化能力并不相同。

换热能力下降需要提前削减供液乘员舱风机转速下降、风门关闭或蒸发器结霜后,空气侧提供的热量减少。Chiller 冷却液泵降速、电池冷却液温度过低或流量不足时,冷却液侧提供的热量也会下降。换热能力下降后,继续维持原膨胀阀开度,会使第三章所述的出口干燥区持续缩短,吸气侧含液量随之增加。

热源流量和制冷剂流量需要同步变化风量或冷却液流量下降时,膨胀阀需要提前减小开度,首先减少液体来源。压缩机总质量流量是否同步降低,需要结合压力变化、吸气侧积液和回油状态确定。在部分工况中,降低转速可以减缓已有液体被快速吸入;在另一些工况中,过低流量可能影响循环稳定和回油。因此,控制顺序应保持一致:
  • 先削减过量供液;
  • 恢复蒸发侧热量;
  • 再根据压力、过热度和吸气侧积液状态调整压缩机总质量流量。
具体过热度目标、膨胀阀调节速度和压缩机转速变化,需要结合制冷剂、换热器、传感器位置和压缩机允许工况进行标定。
07.吸气储液器通过降速分离和计量回油缓冲液体

供液控制建立后,阀门动作延迟、换热能力突变和管路内制冷剂滞后仍可能造成短时回液。吸气储液器用于处理未被蒸发器完全汽化的瞬态液体。以下机理适用于配置吸气储液器,并采用扩容分离和受控回油结构的系统。

流速降低和惯性差完成气液分离气液混合物进入容积较大的储液器后,流通截面积增加,平均流速下降。气态制冷剂密度较低,能够随主气流改变方向并进入上部出口。液滴密度较高、惯性较大,在流速降低和方向改变时更容易偏离气流,撞击内部结构或向下沉积。储液器内部主要发生以下过程:
  • 入口扩容降低气液混合物流速;
  • 气态制冷剂随主气流进入出口;
  • 高密度液滴因惯性偏离主气流;
  • 液体在重力和内部结构作用下被截留。


回油计量孔限制油液混合物返回速率储液器底部积存的润滑油和少量制冷剂,需要通过内部回油结构返回吸气管路。回油计量孔限制油液混合物的返回速率,使返回量保持在系统可接受范围内,同时保证润滑油持续返回压缩机。返回制冷剂能否在到达压缩机前完全汽化,还取决于吸气管路温度、长度和总质量流量。

容量、姿态和内部结构决定实际分离能力持续过量供液会使储液器内部液位不断升高,气液分离空间逐渐缩小。有效空间被占满后,气液混合物仍会进入压缩机。储液器容量需要覆盖最大可预见瞬态回液量。安装方向、入口位置、内部管路和回油孔尺寸同时决定分离效果与回油能力。车辆纵向和横向加速度、振动以及安装姿态还会改变储液器内部液面位置和二次夹带条件,因此实际分离能力需要在整车动态工况下验证。容积过大也会增加制冷剂充注量、包装空间和压降,并延长润滑油在储液器内部的停留时间。
08.停车阶段通过阀件隔离与预热减少内部积液

停车阶段的控制重点,是减少低温区域与压缩机内部的制冷剂存量,而不再重复解释第五章所述的迁移原因。

阀件密封能力决定停车迁移量停机时将电子膨胀阀置于关闭位置,并隔离大容积蒸发支路,可以减少制冷剂自由移动的通道。电子膨胀阀、截止阀和多通阀在关闭状态下仍可能存在允许内泄漏量。停车迁移评估需要考虑阀件实际密封能力,不能将关闭指令等同于绝对零流量。环境温度、停机时长、压缩机壳体温度、上一次运行模式以及阀件泄漏量,可以用于估算下一次启动前的内部积液程度。

预热降低压缩机成为低温汇集点的可能性高风险条件下,壳体加热、电机绕组加热或受控预热可以提高压缩机温度,减弱制冷剂向压缩机冷凝的趋势,并促使已经溶解或冷凝的制冷剂逐步离开油液。预热主要处理停车期间的缓慢迁移和内部冷凝。模式阀切换引起的大量液体快速释放,仍然需要依靠阀门顺序、支路隔离和吸气侧缓冲控制。停车管理的直接结果,是降低下一次启动前压缩机内部和吸气管路中的累计液体质量。
09.启动顺序先建立汽化条件,再增加吸气流量

电动压缩机能够快速启动和升速,但启动前的制冷剂分布未必适合立即建立较大吸气流量。

停机信息决定启动前的风险等级车辆和热管理控制器唤醒后,停机时长、环境温度、压缩机温度和上一次运行模式用于估算停车期间形成的液体积聚量。压缩机低温停放时间较长,或者上一次运行结束时大容积蒸发支路仍存有较多制冷剂,系统需要进入预热或受控启动。

传感器和阀位确认保证回路状态可信压力和温度信号需要处于可信范围,控制器才能判断当前饱和温度和吸气状态。方向阀、多通阀和截止阀需要处于规定位置,防止高压区域在压缩机启动瞬间与吸气侧形成错误连通。压力与温度信号用于判断制冷剂状态,阀位反馈用于确认实际流路。任何一类信息失真,都会增加启动期间的含液风险。

汽化热源先于大量供液建立风机或 Chiller 冷却液泵先建立流量,为制冷剂汽化提供热量。电子膨胀阀进入启动标定位置,限制启动初期供液,使进入换热器的制冷剂流量与启动阶段较低且波动较大的换热能力相匹配。压缩机随后以受控转速启动。转速和升速率直接影响:
  • 制冷剂总质量流量;
  • 高低压差建立速度;
  • 蒸发器、储液器和吸气管路中液体的移动速率。
升速过快,会使已有积液被集中吸入。在部分系统中,转速过低或升速过慢也可能影响压差建立、稳定循环和回油,具体边界需要结合压缩机及回路标定。启动期间,控制器依据过热度、排气温度、电流、转速和阀位等信号判断供液与换热是否重新匹配,并估算吸气侧含液风险是否下降。只有相关状态持续进入允许区域,系统才进入正常容量调节。
10.模式切换先处理原支路,再建立新支路流量

多支路热泵系统切换模式时,制冷剂流向、压力区域和换热器职责都会发生变化。

压缩机降载降低压差驱动切换开始后,压缩机容量首先降低,使系统总质量流量和高低压差下降,减小原支路液体被快速推向吸气侧的可能性。

原支路停止供液并降低液体存量原蒸发支路膨胀阀随后进入关闭位置,停止继续向原支路供液。原支路压力和温度进入允许范围后,方向阀或多通阀开始动作。实际位置反馈用于确认阀芯已经到位,避免回路尚未完成切换时重新建立较大总质量流量。

新支路先建立换热能力,再逐步增加供液新蒸发支路接入前,风机或冷却液泵先建立流量,为进入的新制冷剂提供汽化热量。新支路膨胀阀从启动标定位置开始接入制冷剂,压缩机转速最后恢复,并依据新模式下的吸气状态逐步增加容量。具体动作顺序、等待时间和恢复条件,需要结合阀门响应、关闭内泄漏量、管路容积、传感器配置和软件版本标定。
11.保护退出以吸气含液风险下降为依据

低压保护无法有效覆盖回液。蒸发器过量供液时,吸气压力不一定下降,部分工况下还可能升高。固定过热度阈值也无法覆盖传感器延迟和瞬态液塞。在具备相应信号的系统中,控制器可以同时观察:
  • 吸气过热度及其变化速度;
  • 排气温度及其变化速度;
  • 高低压差建立速度;
  • 压缩机电流;
  • 转速偏差;
  • 膨胀阀开度;
  • 风机或水泵流量;
  • 阀门实际位置。


回液趋势出现后先减少液体来源回液趋势出现后,控制器优先减小膨胀阀开度、恢复蒸发侧流量,并在必要时限制压缩机运行或关闭异常支路。保护动作执行后,过热度、排气温度、电流和转速用于判断制冷剂状态是否按预期变化。这些信号不能直接测得瞬时液体质量或液相质量流率,只能用于估算:
  • 供液与换热是否重新匹配;
  • 汽化终点是否重新进入换热器内部;
  • 吸气管路中的积液是否正在减少;
  • 压缩机吸入液体的风险是否回到标定允许区间。


保护动作按风险程度递进不同平台可以根据风险程度设置不同数量和名称的保护层级,典型动作包括:
  • 提高出口干燥裕量;
  • 限制膨胀阀开度和压缩机升速;
  • 关闭异常支路;
  • 恢复风机或冷却液流量;
  • 停止压缩机运行;
  • 禁止自动重复重启。
保护退出需要以吸气含液风险持续下降为依据,而不是以某一个温度或电流恢复到阈值内作为唯一条件。
12.压缩机总质量流量必须与供液和换热能力协同



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降低压缩机转速可以减少单位时间输送的制冷剂总质量,并在部分工况下降低已有液体被快速吸入的可能性。但压缩机转速变化也会改变:
  • 高低压差;
  • 蒸发压力;
  • 制冷剂循环稳定性;
  • 润滑油返回条件。
因此,降低总质量流量并不等同于液相质量流率一定同步下降。出现低过热度或回液趋势后,系统首先减少进入蒸发器的液体,并恢复风机或冷却液流量。压缩机转速随后根据压力、过热度、积液状态和回油条件调整。过热度用于判断汽化终点位置,排气温度用于辅助反映吸气状态变化,电流用于判断压缩机载荷。多信号变化共同用于判断转速调整是否降低了液体进入风险。压缩机转速承担的是总制冷剂质量流量调节,无法单独消除上游持续生成的液体。
13.制造与维修偏差会改变原有液体控制范围

系统控制建立在确定的制冷剂充注量、润滑油量、膨胀阀流量特性、管路容积和传感器位置基础上。制造偏差或维修变更会改变原有液体分布、汽化长度和吸气侧缓冲能力。

直接影响液体状态的因素
  • 制冷剂充注量过多;
  • 润滑油加注量变化;
  • 电子膨胀阀型号、流量特性或关闭内泄漏量不匹配;
  • 温度传感器安装位置改变;
  • 吸气管长度、管径、保温和高低点变化;
  • 储液器进出口接反;
  • 储液器安装方向错误;
  • 回油计量孔堵塞。
制冷剂充注量过多,会增加换热器和吸气侧能够积聚的液体质量,并占用储液器缓冲空间。润滑油加注量变化,会影响制冷剂溶解、油循环和回油状态。电子膨胀阀流量特性变化,会使相同控制步数对应不同供液量;关闭内泄漏量变化,则会改变停车期间的制冷剂迁移量。温度传感器位置改变,会使测量温度与真实出口状态之间出现新的偏差和延迟。吸气管路布置变化,则会改变液体滞留位置、液袋容量和液体释放速率。储液器进出口接反、安装方向错误或回油计量孔堵塞,会直接降低气液分离和回油能力。制冷剂和润滑油充注量需要按照规定质量控制,高低压读数不能替代质量基准。维修充注期间,液态制冷剂直接进入压缩机吸气侧,还可能造成油膜冲刷和瞬时液击。压缩机、储液器、阀门、管路和软件标定共同决定系统可接受的吸气含液范围。任一参数变化,都可能使原有控制效果发生偏移。
14.异常现象对应不同控制失效位置



14.1|过热度持续下降异常结果:汽化终点向换热器出口移动,吸气管路中的含液量持续增加。控制目标失效:供液量未能重新匹配实际汽化能力。执行动作或执行器状态:膨胀阀没有及时减小开度,风机或水泵没有恢复规定流量;膨胀阀卡滞、零位丢失、风机或水泵转速不足,也会使控制指令无法转化为实际流量变化。反馈状态:吸气压力偏低、吸气温度偏高或温度响应滞后,会使计算过热度高于真实状态。制冷剂状态:蒸发器结霜、Chiller 流量下降或膨胀阀流量特性变化,使汽化所需长度超过换热器可用长度。最终影响:压缩机吸入液体的液相质量流率和连续进入时间上升。

14.2|测量值正常而吸气侧仍然回液异常结果:控制器维持正常容量调节,但吸气管路仍存在液体。控制目标失效:系统未能识别真实含液状态。控制动作状态:反馈信号没有触发保护决策,执行器可能保持正常,但没有收到供液削减或流量限制请求。反馈状态:传感器偏差、安装位置变化、热惯性、采样周期和滤波延迟,使控制器不能及时识别吸气状态变化。制冷剂状态:吸气管路低点或局部容积形成积液,压差变化后,积液集中向压缩机方向释放。最终影响:未被识别的液体持续或集中进入压缩机。

14.3|模式切换后出现集中回液异常结果:原支路或高压区域中的液体在回路切换后集中进入吸气侧。控制目标失效:原支路液体存量和压差未在切换前降至允许范围。执行动作或执行器状态:原支路膨胀阀未进入关闭位置、压缩机容量未降低,或者方向阀和多通阀未按规定顺序动作。反馈状态:缺少实际阀位反馈、阀位信号错误或反馈延迟,使控制器误判回路已经完成切换。制冷剂状态:阀件内泄漏或原支路内部液体质量高于标定值,使切换后出现超出预期的液体释放。最终影响:压缩机某一时段内的液相质量流率和瞬时吸入液体质量快速上升。

14.4|吸气储液器频繁失去分离作用异常结果:气液混合物持续越过储液器,进入压缩机吸气口。控制目标失效:进入储液器的液体质量超过其分离、暂存和受控返回能力。执行动作或执行器状态:上游膨胀阀未减少供液,风机或水泵流量没有恢复,异常支路也未及时关闭。反馈状态:回液趋势识别过慢,保护动作在储液器有效空间被占满后才开始执行。制冷剂状态:储液器容量不足、安装方向错误、车辆动态姿态超出验证条件、内部结构异常或回油孔堵塞,使实际分离能力低于设计值。最终影响:进入压缩机的液相质量流率和连续进入时间上升。

14.5|保护退出后再次出现回液异常结果:系统恢复运行后,再次出现低过热度、回液或压缩机载荷异常。控制目标失效:吸气侧含液风险并未真正恢复到允许区间。执行动作或执行器状态:膨胀阀、风机、水泵或模式阀未完成规定动作,或者执行状态无法持续保持。反馈状态:传感器和阀位反馈不能反映真实状态,控制器过早作出恢复运行判断。制冷剂状态:制冷剂充注量、管路积液、储液器能力或维修后的系统参数已经偏离原有标定范围。最终影响:受控重启再次建立吸气流量,未被处理的液体重新进入压缩机。第十一章规定保护退出依赖风险估算恢复;本节说明保护退出失败时,问题可能分别出现在执行状态、反馈可信度或实际制冷剂分布。
15.安全裕量在压缩机可靠性与系统性能之间确定

液击防护需要安全裕量,但安全裕量过大同样会影响热管理性能。

过热度裕量影响换热器有效面积提高目标过热度可以增加汽化裕量,但会减少蒸发器有效换热面积,并可能降低制冷或制热能力。过热度过高还会提高压缩机吸气温度和排气温度。

储液器容量影响充注量和回油速度增大吸气储液器能够缓冲更多瞬态液体,但会增加制冷剂充注量、包装空间和压降,并使润滑油返回速度降低。

启停保护影响热响应速度延长启动和模式切换时间可以减少制冷剂状态突变,却会降低乘员舱制冷、制热和电池快速冷却的响应速度。

压缩机预热增加停车能耗压缩机预热能够减少停车迁移,但会增加整车能耗,也不适合在所有停车状态下持续运行。

传感器增加改善识别能力并提高系统复杂度增加温度、压力、流量和阀位传感器,可以改善制冷剂状态识别,同时会增加成本、布置难度和诊断复杂度。液击防护需要在压缩机吸气安全、系统效率、热响应、整车能耗和硬件成本之间确定适当裕量。具体阈值不能脱离压缩机型号、制冷剂回路和控制软件版本单独设定。
16.工程总结

新能源汽车空调压缩机液击,形成于两类结果:蒸发侧持续产生未汽化液体,或者系统内已有液体在停车、启动和模式切换期间集中进入吸气侧。
  • 供液控制限制液体生成
    膨胀阀供液量与蒸发侧换热能力保持匹配,减少离开换热器的未汽化液体。
  • 吸气储液器承接并缓冲吸气侧积液
    吸气储液器分离并暂存瞬态液体,通过回油计量结构限制油液混合物返回速率,降低积液继续向压缩机转移的速度。
  • 停车管理限制制冷剂迁移
    阀件密封能力、支路隔离、迁移风险评估和必要预热,共同降低压缩机侧的停车积液量。
  • 启停和模式切换控制液体释放
    系统先建立汽化热源、降低原支路液体存量并确认阀门位置,再逐步增加总制冷剂质量流量。
  • 异常保护限制液体进入压缩机
控制器利用多信号估算吸气含液风险,并在风险无法下降时限制运行或停止重启。五个部分分别对应液体生成、积聚、迁移、释放和进入压缩机五个阶段,共同控制液体从蒸发侧产生到压缩机吸入的全过程。避免液击的最终工程目标,是将压缩机瞬时吸入的液体质量、液相质量流率和液体连续进入时间限制在相应压缩机可接受范围内。吸气储液器只能吸收短时偏差,压缩机过流保护只能限制已经形成的冲击,稳定工况下过热度正常也不能覆盖停车、启动和模式切换风险。供液、换热、储液、阀门顺序和保护反馈共同作用后,新能源汽车空调系统才能在效率、响应速度和压缩机可靠性之间保持稳定。

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