一种CNG汽车压力能综合利用系统

摘要

本发明公开了一种CNG汽车压力能综合利用系统，该系统包括透平机(a2)，还包括用于与该透平机(a2)相连的永磁同步电机(a3)、涡轮(a4)、空调压缩机(a5)中的至少一者，透平机(a2)用于将CNG中的压力能转化为机械能；永磁同步电机(a3)与透平机(a2)可断开式的相连，还与电池组(a6)相连，用于利用机械能发电并将电能储存于电池组(a6)中，或者用于在电能的作用下将储存的电能转化为机械能。本发明结合现有CNG汽车的工作原理及各个组件设置，通过对关键的天然气物流及能量流进行控制，并对该系统中关键组件的结构及其设置方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决CNG汽车资源利用率不高的问题。

权利要求

1.一种CNG汽车压力能综合利用系统，其特征在于，该系统包括透平机(a2)，还包括永磁同步电机(a3)、涡轮(a4)和空调压缩机(a5)，所述永磁同步电机(a3)、所述涡轮(a4)和所述空调压缩机(a5)中的任意一者均用于与该透平机(a2)可断开式的相连；

所述透平机(a2)的物流输入端用于与CNG储罐(a1)相连，该透平机(a2)用于对原始CNG进行降压，并将所述原始CNG中的压力能转化为机械能，其物流输出端用于输出降压后的CNG；

所述透平机(a2)的动力输出端用于向所述永磁同步电机(a3)输出动力；该永磁同步电机(a3)的输出端还与电池组(a6)的输入端相连，所述电池组(a6)的输出端也与所述永磁同步电机(a3)的输入端相连；所述永磁同步电机(a3)用于利用所述透平机(a2)输出的机械能发电并将电能储存于所述电池组(a6)中，或者用于在所述电池组(a6)输出的电能的作用下将所述电池组(a6)中储存的电能转化为机械能；

所述透平机(a2)的动力输出端还用于向所述涡轮(a4)输出动力；所述涡轮(a4)用于增大汽车发动机(b5)进气量，从而提高所述汽车发动机(b5)的动力性能；

此外，所述透平机(a2)的动力输出端还用于向所述空调压缩机(a5)输出动力；所述空调压缩机(a5)用于对空调循环介质进行加压，从而实现制冷；

所述永磁同步电机(a3)、所述涡轮(a4)和所述空调压缩机(a5)三者的工作优先级顺序从高到低依次为涡轮(a4)、空调压缩机(a5)、永磁同步电机(a3)；

并且，所述CNG汽车压力能综合利用系统还包括冷能综合利用组件，该冷能综合利用组件包括第一换热器(b1)、加热器(b2)、第二换热器(b3)、以及第三换热器(b4)；所述第一换热器(b1)、所述加热器(b2)、所述第二换热器(b3)和所述第三换热器(b4)中均流通有中间介质，并形成循环回路；其中，所述第一换热器(b1)的中间介质输出端与所述加热器(b2)的输入端相连；所述加热器(b2)的输出端分别与第二换热器(b3)和第三换热器(b4)两者的输入端相连；所述第一换热器(b1)的中间介质输入端分别与所述第二换热器(b3)和所述第三换热器(b4)两者的输出端相连；所述加热器(b2)、所述第二换热器(b3)、以及所述第三换热器(b4)三者的工作优先级为先第三换热器(b4)、然后第二换热器(b3)及最后加热器(b2)；

所述第一换热器(b1)的物流输入端与所述透平机(a2)的物流输出端相连，其物流输出端与所述汽车发动机(b5)的输入端相连，所述第一换热器(b1)用于将所述透平机(a2)输出的所述降压后的CNG与中间介质进行换热，并得到升温后的天然气；所述加热器(b2)用于将中间介质与环境进行换热，并用于将多余冷量排放到环境中；所述第二换热器(b3)用于接入汽车冷却液回路中，用于将中间介质与汽车发动机冷却液进行换热；所述第三换热器(b4)用于接入汽车空调循环回路中，用于将中间介质与车内新风进行换热；所述汽车发动机(b5)则用于将所述第一换热器(b1)输出的所述升温后的天然气内能转化为机械能；

当所述永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)相接合时，此时所述永磁同步电机(a3)处于发电状态，并将电能储存于所述电池组(a6)中；当所述电池组(a6)的电量已满时，该永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)两者不接合；当所述电池组(a6)提供电能给所述永磁同步电机(a3)时，该永磁同步电机(a3)处于做功状态、并用于将动能传递给汽车传动系统，该永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)两者不接合；

所述CNG汽车压力能综合利用系统同时包括所述永磁同步电机(a3)、所述涡轮(a4)和所述空调压缩机(a5)三者，并且所述涡轮(a4)、所述空调压缩机(a5)均与所述透平机(a2)可断开式的相连；

当所述涡轮(a4)和所述空调压缩机(a5)均不需要工作时，此时默认将透平机(a2)与永磁同步电机(a3)相接合，利用永磁同步电机(a3)进行发电。

2.如权利要求1所述CNG汽车压力能综合利用系统，其特征在于，所述降压后的CNG其压力值为0.08～0.12MPa。

3.如权利要求2所述CNG汽车压力能综合利用系统，其特征在于，所述降压后的CNG其压力值为0.1MPa。

4.如权利要求1所述CNG汽车压力能综合利用系统，其特征在于，所述加热器(b2)、所述第二换热器(b3)、以及所述第三换热器(b4)三者处于协同工作状态，所述第三换热器(b4)优先进行换热对车内新风进行降温；当中间介质的冷能有余量或者不需要对新风进行制冷时，则第二换热器(b3)开始工作用来降低汽车发动机冷却液的温度；若中间介质的冷能仍有余量或发动机不需要额外散热时，则加热器(b2)开始工作将冷能传递至环境中。

5.如权利要求1所述CNG汽车压力能综合利用系统，其特征在于，所述中间介质同时进入所述第三换热器(b4)和所述第二换热器(b3)进行换热，在满足车内新风冷负荷的前提下对汽车发动机冷却液进行降温；若还有多余的冷能则通过所述加热器(b2)释放到环境中。

说明书

一种CNG汽车压力能综合利用系统

技术领域

[0001] 本发明属于汽车行业技术领域，更具体地，涉及一种CNG汽车压力能综合利用系统，该系统尤其还能够与冷能综合利用组件相配合，实现CNG汽车压力能及冷能的综合利用。

背景技术

[0002] 为了缓解能源和环境压力，世界各国汽车工业纷纷调整汽车燃料结构，研发清洁能源汽车，例如天然气汽车(NGV)、电动汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和混合动力汽车等。其中，以压缩天然气(CNG)汽车为代表的天然气汽车以其低成本、低排放、抑制温室效应和降低对石油依赖度等优点，成为当前世界汽车工业的一个重要发展方向。

[0003] 以天然气代替汽油和柴油等作为汽车新燃料，是有效降低汽车尾气污染的重要方式。CNG汽车的排放比汽油车和柴油车的综合排放污染低约85％，其中碳氧减少约97％，碳氢减少70％～80％，氮氧化物减少30％～40％，颗粒悬浮物减少40％，噪音减少约40％，而且CNG汽车不会产生硫、铅、苯等有害有毒物质。目前，中国正处在工业化进程中，大气污染和环保压力尤其大，在中国发展低污染的CNG汽车，不仅是改善城市大气质量和人们生活条件的迫切需要，更是发展低碳经济、保护生态环境、追求可持续发展的需要。

[0004] 除此之外，混动汽车也是目前的一个发展热点，以发动机为主动力，电动马达作为辅串联混合动力电动汽车原理助动力的“并联方式”。这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃料消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的能耗，提高能源的利用率。

发明内容

[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种CNG汽车压力能综合利用系统，结合现有CNG汽车的工作原理及各个组件设置，通过对该CNG汽车压力能综合利用系统中关键的天然气物流及能量流进行控制，并对该系统中关键组件的结构及其设置方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决CNG汽车资源利用率不高的问题，本发明将CNG汽车与电动马达相结合，同时考虑将CNG的压力能以及冷能进行回收并进行合理利用，在降低汽车能耗的同时也提高了汽车的动力性能，并且本发明还优选设置冷能综合利用组件与CNG汽车压力能综合利用系统相配合，可以实现CNG汽车压力能及冷能的综合利用，进一步提高资源利用率。

[0006] 为实现上述目的，按照本发明，提供了一种CNG汽车压力能综合利用系统，其特征在于，该系统包括透平机(a2)，还包括永磁同步电机(a3)、涡轮(a4)、空调压缩机(a5)中的至少一者，所述永磁同步电机(a3)、所述涡轮(a4)或所述空调压缩机(a5)均用于与该透平机(a2)相连；

[0007] 所述透平机(a2)的物流输入端用于与CNG储罐(a1)相连，该透平机(a2)用于对原始CNG进行降压，并将所述原始CNG中的压力能转化为机械能，其物流输出端用于输出降压后的CNG；

[0008] 当该系统包括所述永磁同步电机(a3)时，该永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)可断开式的相连，即该透平机(a2)的动力输出端与所述永磁同步电机(a3)的输入端可断开式的相连，用于向所述永磁同步电机(a3)输出动力；该永磁同步电机(a3)的输出端还与电池组(a6)的输入端相连，所述电池组(a6)的输出端也与所述永磁同步电机(a3)的输入端相连；所述永磁同步电机(a3)用于利用所述透平机(a2)输出的机械能发电并将电能储存于所述电池组(a6)中，或者用于在所述电池组(a6)输出的电能的作用下将所述电池组(a6)中储存的电能转化为机械能；

[0009] 当该系统包括所述涡轮(a4)时，该涡轮(a4)与所述透平机(a2)相连，即该透平机(a2)的动力输出端与所述涡轮(a4)的输入端相连，用于向所述涡轮(a4)输出动力；所述涡轮(a4)用于增大汽车发动机(b5)进气量，从而提高所述汽车发动机(b5)的动力性能；

[0010] 当该系统包括所述空调压缩机(a5)时，该空调压缩机(a5)与所述透平机(a2)相连，即该透平机(a2)的动力输出端与所述空调压缩机(a5)的输入端相连，用于向所述空调压缩机(a5)输出动力；所述空调压缩机(a5)用于对空调循环介质进行加压，从而实现制冷。

[0011] 作为本发明的进一步优选，所述CNG汽车压力能综合利用系统还包括冷能综合利用组件，该冷能综合利用组件包括第一换热器(b1)、加热器(b2)、第二换热器(b3)、以及第三换热器(b4)；所述第一换热器(b1)、所述加热器(b2)、所述第二换热器(b3)和所述第三换热器(b4)中均流通有中间介质，并形成循环回路；其中，所述第一换热器(b1)的中间介质输出端与所述加热器(b2)的输入端相连；所述加热器(b2)的输出端分别与第二换热器(b3)和第三换热器(b4)两者的输入端相连；所述第一换热器(b1)的中间介质输入端分别与所述第二换热器(b3)和所述第三换热器(b4)两者的输出端相连；

[0012] 所述第一换热器(b1)的物流输入端与所述透平机(a2)的物流输出端相连，其物流输出端与所述汽车发动机(b5)的输入端相连，所述第一换热器(b1)用于将所述透平机(a2)输出的所述降压后的CNG与中间介质进行换热，并得到升温后的天然气；所述加热器(b2)用于将中间介质与环境进行换热，并用于将多余冷量排放到环境中；所述第二换热器(b3)用于接入汽车冷却液回路中，用于将中间介质与汽车发动机冷却液进行换热；所述第三换热器(b4)用于接入汽车空调循环回路中，用于将中间介质与车内新风进行换热；所述汽车发动机(b5)则用于将所述第一换热器(b1)输出的所述升温后的天然气其内能转化为机械能。

[0013] 作为本发明的进一步优选，当所述永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)相接合时，此时所述永磁同步电机(a3)处于发电状态，并将电能储存于所述电池组(a6)中；当所述电池组(a6)的电量已满时，该永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)两者不接合；当所述电池组(a6)提供电能给所述永磁同步电机(a3)时，该永磁同步电机(a3)处于做功状态、并用于将动能传递给汽车传动系统，该永磁同步电机(a3)与所述透平机(a2)两者不接合。

[0014] 作为本发明的进一步优选，所述CNG汽车压力能综合利用系统同时包括所述永磁同步电机(a3)、所述涡轮(a4)和所述空调压缩机(a5)三者，并且所述涡轮(a4)、所述空调压缩机(a5)均与所述透平机(a2)可断开式的相连；

[0015] 当所述涡轮(a4)和所述空调压缩机(a5)均不需要工作时，此时默认将透平机(a2)与永磁同步电机(a3)相接合，利用永磁同步电机(a3)进行发电。

[0016] 作为本发明的进一步优选，所述降压后的CNG其压力值为0.08～0.12MPa，优选为0.1MPa。

[0017] 作为本发明的进一步优选，所述加热器(b2)、所述第二换热器(b3)、以及所述第三换热器(b4)三者处于协同工作状态，工作优先级为先第三换热器(b4)、然后第二换热器(b3)及最后加热器(b2)，即，第三换热器(b4)优先进行换热对车内新风进行降温；当中间介质的冷能有余量或车内不需要新风或者不需要对新风进行制冷时，则第二换热器(b3)开始工作用来降低汽车发动机冷却液的温度；若中间介质的冷能仍有余量或发动机不需要额外散热时，则加热器(b2)开始工作将冷能传递至环境中。

[0018] 作为本发明的进一步优选，所述中间介质同时进入所述第三换热器(b4)和所述第二换热器(b3)进行换热，在满足车内新风冷负荷的前提下对汽车发动机冷却液进行降温；若还有多余的冷能则通过所述加热器(b2)释放到环境中。

[0019] 通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下技术效果：

[0020] 1.本发明将原本未被利用的CNG压力能及冷能进行了合理回收并利用，降低了汽车能耗，并增强了汽车的动力输出；本发明回收了CNG压力能，可用于发电、驱动压缩机、驱动涡轮三种用途，三种功能处于并联状态，各自的开关之间存在一定的逻辑关系(即优先级顺序；例如，当永磁同步电机与透平机相接合时，此时永磁同步电机处于发电状态，并将电能储存于电池组中；当电池组提供电能给永磁同步电机时，永磁同步电机处于做功状态，将动能传递给汽车传动系统，此时永磁同步电机不能与透平机相接合；当涡轮和压缩机均不需要工作时，此时默认将透平机与永磁同步电机相接合，利用永磁同步电机进行发电；若此时电池组电量已满或永磁同步电机处于做功状态，则透平机转轴空转。永磁同步电机、发动机涡轮以及空调压缩机三者各自独立与透平机的转轴相连接，各自可以自由开关，相互之间没有影响；也就是说，优先级顺序从高到低依次为涡轮、压缩机、永磁同步电机，当汽车有更强的动力需求比如急加速爬坡拉货等情况时，涡轮启用，如果在高速巡航等状态时不需要涡轮，则考虑驱动压缩机，如果气温不高不需要压缩机制冷，则考虑永磁同步电机；在同一时刻，透平机不止可以和一个部件相连，例如可以在与涡轮的连接同时与压缩机等相连，在供给的能量超过涡轮或者压缩机所需要的时候则自动开始与下一优先级的部件相连接)；这种设置综合了汽车行驶中工况不断变化的情况，以及回收能量是否过剩的情况，可行度较高。并且，本发明系统完整性较好，释放压力能后的CNG即作为发动机燃料，所有压力能、冷能回收后的用途均可以提高汽车性能或降低汽车能耗，与汽车的契合度高；

[0021] 2.在压力能综合利用系统中，利用透平机(a2)输出的动力驱动永磁同步电机(a3)发电，将电能储存在电池组(a6)中，并在需要的时候释放电池组(a6)中的电能驱动永磁同步电机(a3)做功，为汽车提供额外的动力，增强了汽车的动力特性；可见，本发明中的发电机在发电的同时也可以作为驱动马达，为现有技术中的混合动力汽车提供了一种新的实现途径；

[0022] 3.在压力能综合利用系统中，利用透平机(a2)输出的动力驱动涡轮(a4)，增强发动机(b5)进气，提高了发动机(b5)动力输出；当燃料供给到发动机之前需要在透平机中降压，降压过程驱动透平机产生动力驱动涡轮增强发动机进气，所以在燃料输送到发动机时涡轮已开始工作，更多的空气量可以增强发动机的性能。与现有常规涡轮增压相比，本发明改善了涡轮的迟滞现象；与现有技术中的机械增压相比，本发明中的涡轮由于没有借用发动机(b5)的输出动力因此不会削弱发动机(b5)的动力输出，同时也减小了发动机(b5)的燃料消耗；

[0023] 4.在压力能综合利用系统中，利用透平机(a2)输出的动力驱动空调压缩机(a5)，空调压缩机(a5)不需要借助发动机的输出动力工作，发动机的性能得以加强，同时能耗也会降低；

[0024] 5.基于压力能综合利用组件，本发明还优选设置冷能综合利用组件，实现中间冷却介质的循环，由此构成CNG汽车压力能及冷能综合利用系统，并利用第一换热器(b1)实现天然气升温及介质降温。在冷能综合利用组件中，利用CNG的冷能来给车内降温，降低了空调压缩机(a5)的工作强度，在冷负荷不大时甚至可以避免空调压缩机(a5)的启动，降低了空调的能耗；

[0025] 6.在冷能综合利用系统中，利用CNG的冷能来冷却汽车循环冷却液，改善了发动机(b5)的散热状况，一定程度避免了发动机(b5)过热的情况。

[0026] 在冷能综合利用组件中，同样设置有优先级顺序(即，经第一换热器获得的冷能，首选通过第三换热器应用于车内新风，在满足车内新风冷负荷的前提下其次通过第二换热器应用于汽车发动机冷却液，若还有多余的冷能则通过加热器释放到环境中；例如，在气温不高的时可能车内和发动机都不需要供冷，此时需要利用加热器将多余冷能散发到环境中)，由于发动机本身一般自带冷却循环系统，冷能综合利用系统只是辅助给发动机冷却液降温，而将冷能用于车内降温可直接节省制冷功耗，给车内降温的节能效果好于给发动机降温，这种设置方式能够有效利用冷能，减小汽车发动机负荷。

[0027] 现有技术中也有关于压缩天然气CNG压力能、冷能利用的相关技术，这些现有技术只涉及到CNG压力能冷能的利用，没有结合实际情况，且没有指明利用方式，未涉及任何利用途径及方式；而本发明则是结合目前的CNG汽车，并综合考虑如何将CNG冷能利用于混合动力、涡轮增压、压缩机，实现CNG汽车与CNG压力能、冷能的协同作用。本发明优化了回收压力能及冷能的系统并构建了一种高完成度的、且基于混合动力汽车的CNG压力能及冷能利用系统，该系统能够与涡轮增压、混动汽车、压缩机等相结合，并在功能上实现CNG压力能、冷能与混合动力汽车彼此的相互支持，协同作用效果良好。

[0028] 可见，本发明以CNG汽车为依托，添加了一套将CNG压力能及冷能回收并再利用的系统，在增加汽车性能的同时降低了汽车的能耗，使得汽车的尾气排放减小，减小对环境的影响。在日益严峻的环境问题以及愈发严格的汽车排放法规背景下，具有重大意义。

附图说明

[0029] 图1是本发明系统流程示意图。

[0030] 图中各附图标记的含义如下：a1—CNG储罐，a2—透平机，a3—永磁同步电机，a4—涡轮，a5—空调压缩机，a6—电池组，b1—第一换热器，b2—加热器，b3—第二换热器，b4—第三换热器，b5—发动机。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0032] 实施例1

[0033] 如图1所示，作为本发明的一个实施例，包括压力能综合利用系统和冷能综合利用系统。

[0034] 压力能综合利用系统中的透平机(a2)将CNG的压力能转化为机械能(CNG储罐a1用于供应高压CNG，在透平机a2中释放压力能，透平机a2出口的CNG压力为低压)，分别为永磁同步电机(a3)、发动机涡轮(a4)和空调压缩机(a5)提供动力，其中永磁同步电机(a3)将机械能转化为电能储存在电池组中(a6)，电池组(a6)也可以给永磁同步电机(a3)提供电能使其输出动力；涡轮(a4)用来增大发动机的进气量从而提高发动机的动力性能；空调压缩机(a5)用来将空调循环介质进行加压，达到制冷的目的；

[0035] 冷能综合利用系统通过第一换热器(b1)与压力能综合利用系统相连，在第一换热器(b1)中利用中间循环介质将透平机(a2)输出端天然气的冷能进行回收，多余的冷能通过加热器(b2)释放到环境中，通过第二换热器(b3)将冷能传递给汽车循环冷却液或通过第三换热器(b4)将冷能传递给车载空调新风，达到改善汽车运行工况、降低空调制冷的能耗的目的；同时，第一换热器(b1)输出端的天然气进入发动机(b5)，为发动机(b5)工作提供燃料。

[0036] 在该系统中，共涉及了5个不同的压力能或冷能的利用方式，分别包括了驱动涡轮、发电和动力输出、驱动空调压缩机、冷却液降温、冷却新风。

[0037] 具体如下：

[0038] 驱动涡轮：通过中间传动系统将透平机(a2)的动力传递至涡轮(a4)转轴，涡轮(a4)的工作只适合在畅通路面的行驶，当汽车加速时给发动机(b5)输入扭矩请求，发动机(b5)降档同时转速增加，此时燃料消耗增大，透平机(a2)的动力输出增大，驱动涡轮(a4)为发动机(b5)提供更多的进气，形成一个正增益过程。

[0039] 发电和动力输出：当汽车处于行驶状态且不需要涡轮(a4)以及空调进行工作时，通过中间传动系统将透平机的动力传递至永磁同步电机(a3)进行发电过程，将电能储存于电池组(a6)中，发电过程适用于在较为拥堵的行驶路况中，在汽车起步时，利用储存的电能驱动永磁同步电机(a3)，输出动力辅助汽车起步加速，当汽车达到一定速度后，发动机(b5)已从低效率工作区间转向高效工作区间，此时再将永磁同步电机(a3)由马达转换为发电机。并且，若电池组(a6)电量已满或永磁同步电机(a3)处于利用电池组(a6)的电能进行做功的状态，则透平机(a2)转轴空转。

[0040] 驱动空调压缩机：当汽车内需要降温时，通过中间传动系统将透平机的动力传递至空调压缩机(a5)，用来压缩空调循环介质。

[0041] 冷却液降温：当汽车发动机处于高强度工作状态时，会产生大量热量，此时汽车本身的散热已经不能满足降温需求，循环冷却液温度较高，利用中间循环介质将CNG的冷能置换出来，并通过第二换热器(b3)传递给冷却液，降低冷却液的温度，再由冷却液经过发动机(b5)工作区域，将发动机(b5)产生的热量带走。

[0042] 冷却新风：当汽车内需要降温时，利用中间循环介质将CNG的冷能置换出来，并将冷能通过第三换热器(b4)直接传递给空调新风，降低新风温度从而达到降低车内温度的目的，当车内冷负荷不高时，空调压缩机(a5)可以不启动，直接将车外新风进行过滤并换热后传递至车内，此时车载空调系统处于关闭状态。

[0043] 工作时，所述冷能综合利用系统通过第一换热器(b1)与压力能综合利用系统相连，在第一换热器(b1)中利用中间循环介质将透平机(a2)输出端天然气的冷能进行回收，多余的冷能通过加热器(b2)释放到环境中，通过第二换热器(b3)将冷能传递给汽车循环冷却液和/或通过第三换热器(b4)将冷能传递给车载空调新风，达到改善汽车运行工况、降低空调制冷的能耗的目的；同时，第一换热器(b1)输出端的天然气进入发动机(b5)，为发动机(b5)运转提供燃料。

[0044] 永磁同步电机(a3)、发动机涡轮(a4)以及空调压缩机(a5)三者各自独立与透平机(a2)的转轴相连接，各自可以自由开关，相互之间没有影响。

[0045] 可见，本发明中的CNG汽车压力能综合利用系统，优选是种CNG汽车压力能及冷能综合利用系统，即同时包括压力能利用组件和冷能利用组件。在压力能利用组件中，高压CNG通过透平机后降压，利用压力差驱动透平机做功，带动永磁同步电机发电，将电能储存在电池组中，在电池组电能的驱动下，永磁同步电机也可以作为马达输出扭矩。透平机的输出扭矩除了连接电机发电外也可接入发动机的涡轮或者车载空调压缩机，三者处于并联关系，可以各自随时与透平机接合或断开。在冷能利用组件中，以降压后的CNG作为冷源，通过换热器与中间换热工质进行换热，中间换热工质可与车载空调新风进行换热满足车内冷负荷要求，也可以和汽车水箱中的冷却液进行换热提供冷能，改善发动机的散热。

[0046] 本发明中各个细节组件处于工作状态时，彼此之间的优先级可通过设置开关、阀门等来控制。例如当汽车需要加速，有较大的扭矩请求时，油门被踩下，此时透平机与涡轮连接，为发动机提供更多进气，此时若油门被收回或放缓，则根据是否开启了车载空调决定透平机是否与压缩机相连，当油门变化不大且不需要空调制冷时，将透平机与永磁同步电机连接，进行发电过程，在透平机没有与永磁同步电机连接时，则可以根据电量是否充足给汽车辅助加速，若扭矩请求较大且电量充足则电池组给永磁同步电机提供电能使其输出机械能辅助汽车加速。除此之外，当汽车处于迅速行驶不需要涡轮增加进气，且不需要启动压缩机、电池组电量充满时，透平机输出转轴处于空转状态。在冷能利用系统中，若需要车内制冷则将中间循环冷却介质与空调循环剂进行换热，若车内没有冷能需求时则将其与发动机循环冷却液进行换热，若两者都不需要则开启加热器，将冷能释放到环境中。

[0047] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。