CN1980809A - 动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

混合动力电子控制单元(70)设定发动机(22)的运行点和马达(MG1)、(MG2)的转矩指令Tm1*、Tm2*以使得车辆根据所要求的动力来行驶且处于电池(50)的输入输出限制的范围内，并将上述设定的信息与输入输出限制一起发送给发动机ECU(24)和马达ECU(40)。马达ECU(40)在根据转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达(MG1)、(MG2)时检验车辆是否处于输入输出限制的范围内，当处于该范围以外时对转矩指令Tm1*、Tm2*进行再次设定以使得变成输入输出限制的范围内，对马达(MG1)、(MG2)进行驱动控制。由此，即使由于通信延迟而造成电力平衡不同，也能够抑制电池因过大的电力而被充放电。

Description

动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆及其控制方法
技术领域
本发明涉及动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆、以及该动力输出装置的控制方法和控制程序。详细地说，涉及输出动力的动力输出装置、安装有该动力输出装置并将其作为驱动源的车辆、该动力输出装置的控制方法、以及用于控制动力输出装置的控制程序。
背景技术
以往，作为安装有这种动力输出装置的车辆，提出了具有主CPU和驱动马达的马达CPU的类型，所述主CPU进行有关混合动力车辆整体的控制的计算(例如，参照日本专利文献特开2001-320806号公报)。在该车辆中，主CPU计算发动机的运行点或两个马达的转矩指令等，并且向发动机用的电子控制单元发送关于发动机的运行点的信息，向马达控制部发送关于马达的转矩指令的信息。马达控制部的马达CPU根据马达的转矩指令控制逆变器等驱动电路的驱动并由此控制两个马达的驱动。
发明内容
当如上所述由多个CPU分担任务来控制各个驱动装置时，如果要更精确地控制驱动装置，就需要考虑通信所需时间的延迟(通信延迟)。特别是对于类似马达那样可以在短时间内改变驱动状态的驱动装置来说，由于通信延迟而造成对与设想的驱动状态不同的驱动状态进行控制，因此有时电力平衡会与设想的不同。当为了在二次电池等蓄电装置的输入输出限制的范围内的临界值附近进行电力平衡而对马达进行驱动控制时，电力平衡与设想不同的结果是，有时会超出蓄电装置的输入输出限制的范围。
本发明的动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆、该动力输出装置的控制方法以及控制程序的目的之一在于：在由多个CPU分担任务而进行控制的装置中，即使由于通信延迟而造成电力平衡与设想的不同，也可以将电动机的运行控制在二次电池等蓄电装置的输入输出限制的范围内。另外，本发明的动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆、该动力输出装置的控制方法以及控制程序的另一目的在于：抑制由于过大的电力而导致二次电池等蓄电单元被充放电。
本发明的动力输出装置、安装有该动力输出装置的车辆、该动力输出装置的控制方法以及控制程序为了至少实现一部分上述目的而采用了以下方式。
本发明第一方面的用于输出动力的动力输出装置包括：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；要求动力设定单元，设定驱动所要求的要求动力；主控制单元，针对该设定的要求动力，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令；以及运行控制单元，根据从所述主控制单元输入的运行指令，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
在本发明第一方面的动力输出装置中，主控制单元针对驱动所要求的要求动力，在与发电单元和电动机进行电力交换的蓄电单元的输入输出限制的范围内生成发电单元和电动机的运行指令，运行控制单元根据从主控制单元输入的运行指令将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内。因此，即使从主控制单元生成运行指令的时刻开始到运行控制单元控制发电单元和电动机的运行的时刻为止需要通信延迟等时间，由于运行控制单元将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内，故能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
上述本发明第一方面的动力输出装置也可以是：具有根据所述蓄电单元的状态来设定该蓄电单元的输入输出限制的输入输出限制设定单元，所述主控制单元使用由所述输入输出限制设定单元设定的输入输出限制生成所述发电单元和所述电动机的运行指令，并将该生成的运行指令和所述设定的输入输出限制发送给所述运行控制单元。这里，虽然对蓄电单元的输入输出限制也会产生通信延迟等时间延迟，但由于通常由通信而导致的时间延迟不会造成引发问题程度的蓄电单元的输入输出限制的变化，所以不会因此造成蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
另外，对于本发明第一方面的动力输出装置，所述运行控制单元还可以：输入所述发电单元和所述电动机的运行状态并根据该运行状态和所述运行指令来检验该运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行是否处于所述输入输出限制的范围内，当该运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行处于所述输入输出限制的范围之外时，对该运行指令进行修正以使所述发电单元和所述电动机的运行处于该输入输出限制的范围内，并使用该修正后的运行指令来控制所述发电单元和所述电动机的运行。如此一来，可以使发电单元和电动机在蓄电单元的输入输出限制的范围内运行，从而能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
在该修正运行指令方式的本发明第一方面的动力输出装置中，所述运行控制单元还可以是：当所述运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行超出了所述输入输出限制中的输入限制的范围时，所述运行控制单元将所述发电单元的运行指令向接近该输入限制的范围内的方向修正，当所述运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行超出了所述输入输出限制中的输出限制的范围时，将所述电动机的运行指令向接近该输出限制的范围内的方向修正。如此一来，可以容易地使发电单元和电动机的运行处于蓄电单元的输入输出限制的范围内。
在上述将发电单元和电动机的运行指令向接近蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向修正的方式的本发明第一方面的动力输出装置中，所述运行控制单元也可以是：当将所述电动机的运行指令向接近所述输出限制的范围内的方向修正时，所述运行控制单元在该电动机不进行发电的范围内进行修正。这样一来，能够抑制从电动机输出没预计到的反方向的转矩。此时，所述运行控制单元也可以是以下单元：当即使在所述电动机不进行发电的范围内进行修正、所述发电单元和所述电动机的运行也会超出所述输入输出限制中的输出限制的范围时，所述运行控制单元将所述发电单元的运行指令向接近该输出限制的范围内的方向修正。
另外，将发电单元和电动机的运行指令向接近蓄电单元的输入输出限制的范围内的方向修正的方式的本发明第一方面的动力输出装置也可以是：所述发电单元具有内燃机并使用来自该内燃机的动力的至少一部分来进行发电，当所述运行控制单元将所述发电单元的运行指令向接近所述输入限制的范围内的方向修正时，所述主控制单元控制该内燃机的运行，使来自所述内燃机的输出变小。如此一来，可以避免伴随发电单元的运行指令的修正而出现内燃机以没预计到的高转速进行旋转等缺点。
在本发明第一方面的动力输出装置中，所述发电单元也可以是具有内燃机并使用来自该内燃机的动力的至少一部分来进行发电的单元。
在发电单元具有内燃机的方式的本发明第一方面的动力输出装置中，所述发电单元也可以具有电力动力输入输出单元，该电力动力输入输出单元与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接，并且随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴。此时，所述电力动力输入输出单元还可以包括：与所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这三个轴连接，根据向该3个轴中的某2个轴输入输出的动力而向剩余的轴输入输出动力的3轴式动力输入输出单元；和能够向所述旋转轴输入输出动力的发电机。所述电力动力输入输出单元也可以是对转子电动机，该对转子电动机具有与所述内燃机的输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，通过该第一转子和该第二转子的相对旋转而进行旋转。
另外，在本发明的动力输出装置中，所述发电单元也可以是具有燃料电池的燃料电池装置。
本发明第二方面的输出动力的动力输出装置的特征在于，包括：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；要求动力设定单元，设定驱动所要求的要求动力；主控制单元，针对该设定的要求动力，控制所述内燃机的运行并在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述电动机的运行指令；以及运行控制单元，根据从所述主控制单元输入的运行指令，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
在上述本发明第二方面的动力输出装置中，主控制单元针对驱动所要求的要求动力将内燃机的运行控制在与电动机进行电力交换的蓄电单元的输入输出限制的范围内并生成电动机的运行指令，运行控制单元根据来自主控制单元的运行指令将电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内。因此，即使从主控制单元生成运行指令的时刻开始到运行控制单元控制电动机的运行的时刻为止需要通信延迟等时间，由于运行控制单元会将电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内，因此能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
在上述本发明第二方面的动力输出装置中，所述运行控制单元也可以是：输入所述电动机的运行状态并根据该运行状态和所述运行指令检验该运行指令下的所述电动机的运行是否处于所述输入输出限制的范围内，当该运行指令下的所述电动机的运行处于所述输入输出限制的范围以外时，对该运行指令进行修正以使所述电动机的运行变为该输入输出限制的范围以内。这样一来，可以使电动机在蓄电单元的输入输出限制的范围内运行，从而能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
本发明的车辆的特征在于，安装有上述某种方式的本发明第一或第二方面的用于输出动力的动力输出装置，其中，所述本发明第一方面的动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；要求动力设定单元，设定驱动所要求的要求动力；主控制单元，针对该设定的要求动力，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令；以及运行控制单元，根据从所述主控制单元输入的运行指令，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内；所述本发明第二方面的动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力交换；要求动力设定单元，设定驱动所要求的要求动力；主控制单元，针对该设定的要求动力，控制所述内燃机的运行并在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述电动机的运行指令；以及运行控制单元，根据从所述主控制单元输入的运行指令，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
本发明的车辆通过安装有上述某种方式的本发明第一或第二方面的动力输出装置而可以取得与本发明第一或第二方面的动力输出装置相同的效果，例如：运行控制单元可以将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内的效果；以及随之而产生的能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电的效果等。
本发明第一方面的动力输出装置的控制方法是以下动力输出装置的控制方法，该动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述发电单元、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制方法的特征在于，通过所述第一控制部，设定驱动所要求的要求动力，根据该设定的要求动力、和输入到所述第二控制部中的所述发电单元与所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令；通过所述第二控制部，根据由所述第一控制部生成的运行指令、和所述发动单元与所述电动机的运行状态，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
在本发明第一方面的动力输出装置的控制方法中，第二控制部根据第一控制部生成的发电单元和电动机的运行指令、以及输入的发电单元和电动机的运行状态，将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内，因此即使从第一控制部生成运行指令的时刻开始到第二控制部控制发电单元和电动机的运行的时刻为止需要通信延迟等时间，由于第二控制部将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内，所以能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
本发明第二方面的动力输出装置的控制方法是以下动力输出装置的控制方法，该动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制方法的特征在于，通过所述第一控制部，设定驱动所要求的要求动力，根据该设定的要求动力和输入到所述第二控制部中的所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述内燃机的运行指令和所述电动机的运行指令；通过所述第二控制部，根据所述第一控制部生成的所述电动机的运行指令和所述电动机的运行状态，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
在本发明第二方面的动力输出装置的控制方法中，第二控制部根据第一控制部生成的电动机的运行指令和输入的电动机的运行状态，将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内，因此即使从第一控制部生成运行指令的时刻开始到第二控制部控制电动机的运行的时刻为止需要通信延迟等时间，由于第二控制部将电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内，所以能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
本发明第一方面的控制程序是以下动力输出装置中的第一控制部的控制程序，该动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述发电单元、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括以下模块：设定驱动所要求的要求动力的模块；从所述第二控制部输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的模块；根据所述设定的要求动力、以及所述输入的所述发电单元和所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令的模块；以及将所述生成的所述发电单元和所述电动机的运行指令发送给所述第二控制部的模块。
对于本发明第一方面的控制程序，通过将该程序安装在控制动力输出装置的发电单元、电动机、以及蓄电单元的控制单元的第一控制部中并执行该程序，可以设定驱动所要求的要求动力并从第二控制部输入发电单元和电动机的运行状态，根据设定的要求动力和输入的运行状态，在蓄电单元的输入输出限制的范围内生成发电单元和电动机的运行指令，并将生成的发电单元和电动机的运行指令发送给第二控制部。结果，可以根据指令而控制发电单元和电动机的运行并由此更加适当地控制发电单元和电动机。
本发明第二方面的控制程序是以下动力输出装置中的所述第二控制部的控制程序，所述动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括生成所述发电单元和所述电动机的运行指令的第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述发电单元、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括以下模块：从所述第一控制部输入所述发电单元和所述电动机的运行指令的模块；输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的模块；以及根据所述输入的所述发电单元和所述电动机的运行指令、以及所述输入的所述发电单元和所述电动机的运行状态，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的模块。
对于本发明第二方面的控制程序，通过将该程序安装在控制动力输出装置的发电单元、电动机、以及蓄电单元的控制单元的第二控制部中并执行该程序，可以从第一控制部输入发电单元和电动机的运行指令、以及发电单元和电动机的运行状态，并根据输入的运行指令和运行状态，将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内。因此，即使从第一控制部生成运行指令的时刻开始到第二控制部控制发电单元和电动机的运行的时刻为止、由于通信延迟等而需要时间，第二控制部也可以将发电单元和电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内。结果，能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
本发明第三方面的控制程序是以下动力输出装置中的所述第一控制部的控制程序，该动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括以下模块：设定驱动所要求的要求动力的模块；从所述第二控制部输入所述电动机的运行状态的模块；根据所述设定的要求动力和所述输入的所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述内燃机的运行指令和所述电动机的运行指令的模块；以及将所述生成的所述电动机的运行指令发送给所述第二控制部的模块。
对于本发明第三方面的控制程序，通过将该程序安装在控制动力输出装置的内燃机、电动机、以及蓄电单元的控制单元的第一控制部中并执行该程序，可以设定驱动所要求的要求动力并从第二控制部输入电动机的运行状态，根据设定的要求动力和输入的运行状态，在蓄电单元的输入输出限制的范围内生成内燃机的运行指令和电动机的运行指令，并将生成的电动机的运行指令发送给第二控制部。结果，可以根据运行指令来控制内燃机的运行并根据运行指令来控制电动机的运行，从而可以更加适当地控制内燃机和电动机。
本发明第四方面的控制程序是以下动力输出装置中的所述第二控制部的控制程序，该动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括生成所述电动机的运行指令的第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括以下模块：从所述第一控制部输入所述电动机的运行指令的模块；输入所述电动机的运行状态的模块；以及根据所述输入的所述电动机的运行指令和所述输入的所述电动机的运行状态，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的模块。
对于本发明第四方面的控制程序，通过将该程序安装在控制动力输出装置的内燃机、电动机、以及蓄电单元的控制单元的第二控制部中并执行该程序，可以从第一控制部输入电动机的运行指令并输入电动机的运行状态，并根据输入的运行指令和运行状态，将电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内。因此，即使从第一控制部生成运行指令的时刻开始到第二控制部控制电动机的运行的时刻为止、由于通信延迟等而需要时间，第二控制部也可以将电动机的运行控制在蓄电单元的输入输出限制的范围内。结果，能够抑制蓄电单元由于过大的电力而被充放电。
附图说明
图1是简要示出本发明一个实施例的混合动力汽车20的结构的结构示意图；
图2是示出电池50的电池温度Tb与输入输出限制Win、Wout的关系的一个示例的说明图；
图3是示出电池50的剩余容量(SOC)与输入输出限制Win、Wout的校正系数的关系的一个示例的说明图；
图4是示出实施例的混合动力用电子控制单元70所执行的驱动控制程序的一个示例的流程图；
图5是示出要求转矩设定用映射图的一个示例的说明图；
图6是示出发动机22的工作曲线的一个示例、以及设定目标转数Ne*和目标转矩Te*的情况的说明图；
图7是示出共线图的一个示例的说明图，该共线图用于从力学角度说明动力分配合并机构30的旋转构件；
图8是示出马达ECU 40所执行的马达控制程序的一个示例的流程图；
图9是简要示出变形例中的混合动力汽车120的结构的结构图；
图10是简要示出变形例中的混合动力汽车220的结构的结构图；
图11简要示出变形例中的燃料电池车320的结构的结构图。
具体实施方式
接着，使用实施例来说明用于实施本发明的最佳方式。图1是表示安装有作为本发明一个实施例的动力输出装置的混合动力汽车20的大体结构的结构示意图。如图所示，实施例的混合动力汽车20包括：发动机22；3轴式动力分配合并机构30，通过减震器28与作为发动机22的输出轴的曲轴26连接；马达MG1，与动力分配合并机构30连接并且可以发电；减速齿轮35，安装在作为驱动轴的环形齿轮轴32a上，该环形齿轮轴32a与动力分配合并机构30连接；马达MG2，与该减速齿轮35连接；以及混合动力用电子控制单元70，其对动力输出装置整体进行控制。
发动机22是通过汽油或柴油等碳氢化合物类燃料而输出动力的内燃机，接受发动机用电子控制单元(以下，称为发动机ECU)24的燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运行控制，所述发动机用电子控制单元24从检测发动机22的运行状态的各种传感器输入信号。发动机ECU 24与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号控制发动机22的运行，同时根据需要将与发动机22的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。
动力分配合并机构30包括：太阳齿轮31，该太阳齿轮31为外齿轮；与该太阳齿轮31配置在同心圆上的环形齿轮32，该环形齿轮32为内齿轮；与太阳齿轮31啮合并与环形齿轮32啮合的多个行星齿轮33；以及可以自由自转、公转地支承多个行星齿轮33的支架34。由此，构成了将太阳齿轮31、环形齿轮32与托架34作为旋转构件来进行差动作用的行星齿轮传动机构。在动力分配合并机构30中，发动机22的曲轴26与托架34连结，马达MG1与太阳齿轮31连结，减速齿轮35通过环形齿轮轴32a与环形齿轮32连结。当马达MG1作为发电机而发挥作用时，该动力分配合并机构30根据齿轮比、将从托架34输入的来自发动机22的动力分配给太阳齿轮31一侧和环形齿轮32一侧；当马达MG1作为电动机而发挥作用时，该动力分配合并机构30合并从托架34输入的来自发动机22的动力和从太阳齿轮31输入的来自马达MG1的动力，并向环形齿轮32一侧输出。输出给环形齿轮32的动力从环形齿轮轴32a经由齿轮机构60和差速齿轮62而最终被输出给车辆的驱动轮63a、63b。
马达MG1和马达MG2均是不仅可作为发电机进行驱动而且可作为电动机进行驱动的、公知的同步发电电动机，通过逆变器41、42与电池50进行电力的交换。连接逆变器41、42和电池50的电线54构成为各个逆变器41、42共用的正极母线和负极母线，马达MG1、MG2中任一个所发出的电力都可以用另一个来消耗。马达MG1、MG2的均由马达用电子控制单元(以下，称为马达ECU)40进行驱动控制。马达ECU 40构成为以CPU 40a为中心的微处理器，除了CPU 40a以外还包括：存储处理程序的ROM 40b、暂时存储数据的RAM 40c、以及图中未示出的输入输出端口和通信端口。经由输入端口向马达ECU 40输入为了对马达MG1、MG2进行驱动控制所必需的信号，例如来自对马达MG1、MG2的转子的旋转位置进行检测的旋转位置检测传感器43、44的信号和由图中未示出的电流传感器检测的、施加在马达MG1、MG2上的相电流等，从马达ECU40通过输出端口向逆变器41、42输出转换控制信号等。马达ECU40通过通信端口与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号对马达MG1、MG2进行驱动控制，并根据需要将与马达MG1、MG2的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。
电池50由电池用电子控制单元(以下，称为电池ECU)52管理。向电池ECU52输入管理电池50所需的信号，例如：来自设置在电池50的端子之间的、图中未示出的电压传感器的端子间电压；来自安装在与电池50的输出端子连接的电线54上的、图中未示出的电流传感器的充放电电流；以及来自安装在电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等，从而对电池50的剩余容量(SOC)、充放电要求量Pb*、输入输出限制Win、Wout等进行计算。这里，可以根据由电流传感器检测的充放电电流的积分值来计算剩余容量(SOC)。并且，可以根据电池温度Tb来设定电池50的输入输出限制Win、Wout的基本值，根据电池50的剩余量(SOC)来设定输出限制用校正系数和输入限制用校正系数，并通过使设定的输入输出限制Win、Wout的基本值与校正系数相乘来进行计算。图2示出了电池温度Tb与输入输出限制Win、Wout的基本值的关系的一个示例，图3示出了电池50的剩余容量(SOC)与输入输出限制Win、Wout的校正系数的关系的一个示例。电池ECU52与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号，将剩余容量(SOC)、充放电要求量Pb*、输入输出限制Win、Wout等与电池50的状态相关的数据输出给混合动力用电子控制单元70。
混合动力用电子控制单元70构成为以CPU 72为中心的微处理器，除了CPU 72以外还包括：存储处理程序的ROM 74、暂时存储数据的RAM76、以及图中未示出的输入输出端口和通信端口。通过输入端口向混合动力用电子控制单元70输入：来自点火开关80的点火信号、来自对变速杆81的操作位置进行检测的变速位置传感器82的变速位置SP、来自对油门踏板83的踏入量进行检测的油门踏板位置传感器84的油门开度Acc、来自对刹车踏板85的踏入量进行检测的刹车踏板位置传感器86的刹车踏板位置BP、以及来自车速传感器88的车速V等。混合动力用电子控制单元70如前所述通过通信端口与发动机ECU 24、马达ECU 40、电池ECU 52连接，并与发动机ECU 24、马达ECU 40、电池ECU 52进行各种控制信号和数据的交换。
在如上构成的实施例的混合动力汽车20中，根据与驾驶者对油门踏板83的踏入量相对应的油门开度Acc和车速V计算应输出给作为驱动轴的环形齿轮轴32a的要求转矩，并对发动机22、马达MG1和马达MG2进行运行控制以向环形齿轮轴32a输出与该要求转矩相对应的要求动力。对发动机22、马达MG1和马达MG2的运行控制有转矩转换运行模式、充放电运行模式和马达运行模式等，在所述转矩转换运行模式中，对发动机22进行运行控制以从发动机22输出与要求动力相符的动力，并对马达MG1和马达MG2进行驱动控制，使得从发动机22输出的所有动力由动力分配合并机构30和马达MG1、MG2进行转矩转换后输出给环形齿轮轴32a；在充放电运行模式中，对发动机22进行运行控制以从发动机22输出与要求动力和电池50进行充放电所需的电力之和相符的动力，并对马达MG1和马达MG2进行驱动控制，使得伴随电池50的充放电从发动机22输出的全部动力或部分动力由动力分配合并机构30和马达MG1、MG2进行转矩转换并随之输出给环形齿轮轴32a；在马达运行模式中，按照停止发动机22的运行并将与来自马达MG2的要求动力相符的动力输出给环形齿轮轴32a的方式来进行运行控制。
接着，对如上构成的实施例的混合动力汽车20的动作进行说明。图4是示出由混合动力用电子控制单元70执行的驱动控制程序的一个示例的流程图。该程序每隔规定的时间(例如每几毫秒)就重复执行一次。
当驱动控制程序被执行时，混合动力用电子控制单元70的CPU 72首先输入以下控制所需的数据(步骤S100)：来自油门踏板位置传感器84的油门开度Acc、来自刹车踏板位置传感器86的刹车踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V、马达MG1和MG2的转数Nm1和Nm2、充放电要求量Pb*、电池50的输入输出限制Win和Wout等。这里，马达MG1、MG2的转数Nm1、Nm2是通过通信而从马达ECU 40输入的，是根据旋转位置检测传感器43、44所检测的马达MG1、MG2的转子的旋转位置而计算出来的。另外，充放电要求量Pb*和电池50的输入输出限制Win、Wout是通过通信而输入的，是由电池ECU 52设定或计算出来的。
如上所述输入了数据之后，根据输入的油门开度Acc、刹车踏板位置BP、以及车速V来设定作为车辆所要求的转矩而应输出给环形齿轮轴32a的要求转矩Tr*和发动机22所要求的要求功率Pe*(步骤S110)，所述环形齿轮轴32a即为与驱动轮63a、63b连结的驱动轴。在实施例中，通过以下方法来设定要求转矩Tr*：预先确定油门开度Acc、车速V和要求转矩Tr的关系并将其作为要求转矩设定用映射图存储在ROM 74中，当给出了油门开度Acc和车速V时，根据存储的映射图导出对应的要求转矩Tr*。图5示出了要求转矩设定用映射图的一个示例。要求功率Pe*可以作为设定的要求转矩Tr*与环形齿轮轴32a的转数Nr的乘积、电池50所要求的充放电要求功率Pb*、损失Loss之和而计算出来。另外，环形齿轮轴32a的转数Nr可以通过使车速V与换算系数K相乘而求出，也可以通过用减速齿轮35的齿轮比Gr去除马达MG2的转数Nm2而求出。
接着，根据设定的要求功率Pe*来设定发动机22的目标转数Ne*和目标转矩Te*(步骤S120)。在该设定中，根据使发动机22高效工作的工作曲线和要求功率Pe*来设定目标转数Ne*和目标转矩Te*。图6示出了发动机22的工作曲线的一个示例、以及设定目标转数Ne*和目标转矩Te*的情况。如图所示，可以通过工作曲线与要求功率Pe*(Ne*×Te*)为恒定值的曲线的交点而求出目标转数Ne*和目标转矩Te*。
接着，使用设定的目标转数Ne*、环形齿轮轴32a的转数Nr(Nm2/Gr)、以及动力分配合并机构30的齿轮比ρ，根据下式(1)来计算马达MG1的目标转数Nm1*，并且根据计算出的目标转数Nm1*和当前的转数Nm1，通过式(2)来计算马达MG1的转矩指令Tm1*(步骤S130)。这里，式(1)是对动力分配合并机构30的旋转构件的力学关系式。图7示出了表示动力分配合并机构30的旋转构件的转数和转矩的力学关系的共线图。在图中，左边的S轴表示马达MG1的转数Nm1、即太阳齿轮31的转数，C轴表示发动机22的转数Ne、即托架34的转数，R轴表示马达MG2的转数Nm2与减速齿轮35的齿轮比Gr相乘而得到的环形齿轮32的转数Nr。使用该共线图可以容易地导出式(1)。另外，R轴上的两个粗线箭头表示使发动机22在目标转数Ne*和目标转矩Te*的运行点下稳定运行时从发动机22输出的转矩Te*被传至环形齿轮轴32a的转矩、和从马达MG2输出的转矩Tm2*通过减速齿轮35而作用于环形齿轮轴32a的转矩。另外，式(2)是用于使马达MG1以目标转数Nm1*旋转的反馈控制中的关系式，在式(2)中，右边第二项的“k1”是比例项的增益，右边第三项的“k2”是积分项的增益。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ)           (1)
Tm1*＝上次Tm1*+K1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)  (2)
这样计算出马达MG1的目标转数Nm1*和转矩指令Tm1*之后，将从电池的输入输出限制Win、Wout中减去了马达MG1的消耗电力(发电电力)和损失Lset后的值用马达MG2的转数Nm2来除，其中所述马达MG1的消耗电力是将计算出的马达MG1的转矩指令Tm1*与当前的马达MG1的转数Nm1相乘而得到的，根据下式(3)和(4)计算出作为可以从马达MG2输出的转矩的上下限的转矩限制Tmin、Tmax(步骤S140)，同时使用要求转矩Tr*、转矩指令Tm1*、以及动力分配合并机构30的齿轮比ρ并根据式(5)计算作为应从马达MG2输出的转矩的设想转矩Tm2tmp(步骤S150)，然后通过计算出的转矩限制Tmin、Tmax对设想转矩Tm2tmp进行限制，设定马达MG2的转矩指令Tm2*(步骤S160)。这里，损失Lset包括马达MG1的损失Lm1、马达MG2的损失Lm2、辅机损失La、以及电容器充放电电力Pc。通过图中未示出的程序来设定辅机损失La和电容器充放电电力Pc。通过如上所述来设定马达MG2的转矩指令Tm2*，可以将输出给作为驱动轴的环形齿轮轴32a的要求转矩Tr*设定为限制在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内的转矩。另外，可以根据前述的图7的共线图而容易地导出式(5)。
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1-Lset)/Nm2   (3)
Tmax＝(Wout-Tm1*·Nm1-Lset)/Nm2  (4)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr         (5)
这样设定了发动机22的目标转数Ne*、目标转矩Te*、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*之后，将发动机22的目标转数Ne*和目标转矩Te*发送给发动机ECU 24，将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*与电池50的输入输出限制Win、Wout一起发送给马达ECU 40(步骤170)，结束驱动控制程序。接收到目标转数Ne*和目标转矩Te*的发动机ECU 24进行发动机22中的燃料喷射控制或点火控制等控制，以使发动机22在由目标转数Ne*和目标转矩Te*表示的运行点运行。接收到马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*、以及电池50的输入输出限制Win、Wout的马达ECU 40通过执行图8中例示的马达控制程序对马达MG1、MG2进行驱动控制。下面，说明使用由马达ECU 40执行的马达控制程序(图8)而进行的马达控制。另外，马达控制程序由马达ECU 40每隔规定的时间(例如每几毫秒)就重复执行一次。
当执行马达控制程序时，马达ECU 40的CPU 40a首先输入转矩指令Tm1*、Tm2*、马达MG1、MG2的转数Nm1、Nm2、电池50的输入输出限制Win、Wout等进行控制所需的数据(步骤S200)。这里，在实施例中，将接收并读入RAM 40c的规定地址的、由混合动力用电子控制单元70发送的转矩指令Tm1*、Tm2*、电池50的输入输出限制Win、Wout作为输入的转矩指令Tm1*、Tm2*、电池50的输入输出限制Win、Wout。另外，将通过图中未示出的转数计算程序、根据由旋转位置检测传感器43、44检测的马达MG1、MG2的转子的旋转位置计算并写入到RAM 40c中的马达MG1、MG2的转数Nm1、Nm2作为输入的马达MG1、MG2的转数Nm1、Nm2。
如上所述输入了数据之后，使转矩指令Tm1*、Tm2*与转数Nm1、Nm2相乘来计算作为根据转矩指令Tm1*、Tm2*来驱动马达MG1、MG2时由马达MG1、MG2消耗或发出的电力的马达电力Pm1、Pm2(步骤S210)，将计算出的马达电力Pm1、Pm2之和与损失Lset相加而计算出电池50的输入输出电力Pio(步骤S220)，并比较计算出的输入输出电力Pio和电池50的输入输出限制Win、Wout(步骤S230)。这里，由于转矩指令Tm1*、Tm2*被混合动力用电子控制单元70设定在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内，因此如果不考虑马达ECU 40的马达控制程序的启动频率比混合动力用电子控制单元70的驱动控制程序(参照图4)的启动频率多的情况、或混合动力用电子控制单元70和马达ECU 40的通信时间所造成的延迟(通信延迟)，计算出的输入输出电力Poi会处于输入输出限制Win、Wout的范围内。但是，如果考虑马达ECU 40的马达控制程序的启动频率或通信延迟的话，有时由混合动力用电子控制单元70设定转矩指令Tm1*、Tm2*时的马达MG1、MG2的转数Nm1、Nm2会与由马达ECU 40控制马达MG1、MG2时的马达MG1、MG2的转数Nm1、Nm2不同。此时，计算出的电池50的输入输出电力Pio会处于输入输出限制Win、Wout的范围之外。
在步骤S230中，当电池50的输入输出电力Pio处于输入输出限制Win、Wout的范围内、即输入输出电力Pio为输入限制Win以上且输出限制Wout以下时，判断电池50不会由于过大的电力而被充放电，控制逆变器41、42的转换元件的转换，使得从马达MG1、MG2输出由混合动力用电子控制单元70设定的转矩指令Tm1*、Tm2*(步骤S300)，结束本程序。由此，从马达MG1、MG2输出与转矩指令Tm1*、Tm2*相当的转矩。
在步骤S230中，当电池50的输入输出电力Pio比输入限制Win小时，判断电池50会由于过大的电力而被充电，根据下式(6)再次设定马达MG1的转矩指令Tm1*(步骤S240)，使输入输出电力Pio处于电池50的输入限制Win的范围内，并将再次设定的转矩指令Tm1*发送给混合动力用电子控制单元70(步骤S250)。然后，控制逆变器41、42的转换元件的转换(步骤S300)，使得从马达MG1输出再次设定的转矩指令Tm1*并从马达MG2输出由混合动力用电子控制单元70设定的转矩指令Tm2*，结束本程序。由此，能够抑制电池50由于过大的电力而被充电。另外，当改变马达MG1的转矩时，由于马达MG1的转轴通过动力分配合并机构30与发动机22的曲轴26连接，所以发动机22的转数Ne有时会变成没预计到的高转数。在实施例中，将在步骤S250中再次设定的转矩指令Tm1*发送给混合动力用电子控制单元70，以使得发动机22不会以没预计到的高转数进行旋转。在实施例中，接收到该再次设定的转矩指令Tm1*的混合动力用电子控制单元70将改变进气定时的控制信号、改变燃料喷射量的控制信号、改变点火时期的控制信号等发送给发动机ECU24，以使发动机22的转数Ne不会急速增加，发动机ECU 24根据这些控制信号来控制发动机22。由此，能够避免发动机22以没预计到的高转数旋转。
Tm1*＝[Win-(Pm2+Lset)]/Nm1  (6)
在步骤S230中，当电池50的输入输出电力Pio比输出限制Wout大时，判断电池50会由于过大的电力而被放电，根据下式(7)对马达MG2进行再次设定(步骤S260)以使输入输出电力Pio处于电池50的输出限制Wout的范围内，并判断再次设定的转矩指令Tm2*是否为0值以上(步骤S270)。当再次设定的转矩指令Tm2*为0值以上时，控制逆变器41、42的转换元件的转换(步骤S300)，使得从马达MG2输出再次设定的转矩指令Tm2*并从马达MG1输出由混合动力用电子控制单元70设定的转矩指令Tm1*，结束本程序。当再次设定的转换指令Tm2*不足0值时，将转矩指令Tm2*设定为0值(步骤S280)，同时将该0值的转矩指令Tm2*作为从马达MG2输出的转矩指令Tm2*并根据下式(7)对马达MG1的转矩指令Tm1*进行再次设定(步骤S290)，使输入输出电力Pio处于电池50的输出限制Wout的范围内，并且控制逆变器41、42的转换元件的转换以使得从马达MG1、MG2输出再次设定的转矩指令Tm1*、Tm2*(步骤S300)，结束本程序。由此，能够抑制电池50由于过大的电力而被放电。另外，当再次设定的转矩指令Tm2*为0值时，将转矩指令Tm2*设定为0值并对马达MG1的转矩指令Tm1*进行再次设定，由此使输入输出电力Pio处于电池50的输出限制Wout的范围内。这样做的目的在于避免车辆出现没预计到的状况。即，当转矩指令Tm2*不足0值时，在车辆前进时会使马达MG2再生并输出进行制动的转矩，在车辆停止时会从马达MG2输出使车辆后退的转矩，因此根据车辆的状态有时会表现出驾驶者没预计到的状况，所以需要避免这样的情况出现。另外，式(7)中没有出现马达电力Pm2的原因在于将转矩指令Tm2*设定为了0值。
Tm1*＝(Wout-Lset)/Nm1  (7)
根据以上说明的实施例的混合动力汽车20，即使会在混合动力用电子控制单元70和马达ECU 40之间产生通信延迟、或者混合动力用电子控制单元70的驱动控制程序的启动频率与马达ECU 40的马达控制程序的启动频率不同，由于通过马达ECU 40设定马达MG1、MG2的转矩指令Tm1*、Tm2*以使得处于电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内，所以可以在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内驱动马达MG1、MG2。其结果是，能够抑制过大的电力所造成的电池50的充放电。但是，当电池50的输入输出电力Pio比输入限制Win小时，由于对被正常发电(再生)控制的马达MG1的转矩指令Tm1*进行再次设定而使得输入输出电力Pio变为电池50的输入限制Win的范围内，因此可以容易地在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内驱动马达MG1、MG2。此时，将再次设定的转矩指令Tm1*发送给混合动力用电子控制单元70并从混合动力用电子控制单元70向发动机ECU 24发送控制信号以使发动机22的转数Ne不会急速增加，因此能够抑制发动机22的转数Ne随着转矩指令Tm1*的再次设定而变成没预计到的高转数。另外，当电池50的输入输出电力Pio比输出限制Wout大时，对被正常驱动控制(牵引)的马达MG2的转矩指令Tm2*进行再次设定以使得输入输出电力Pio变为电池50的输出限制Wout的范围内，因此可以容易地在电池50的输入输出限制Win、Wout的范围内驱动马达MG1、MG2。此时，当再次设定的转矩指令Tm2*不足0值时，将转矩指令Tm2*设定为0值并再次设定马达MG1的转矩指令Tm1*以使得输入输出电力Pio变为电池50的输出限制Wout的范围内，因此可以避免由于将转矩指令Tm2*设定为不足0的值而可能产生的车辆的没预计到的状况等。
在实施例的混合动力汽车20中，当电池50的输入输出电力Pio比输入限制Win小时，是再次设定马达MG1的转矩指令Tm1*以使得输入输出电力Pio变为电池50的输入限制Win的范围内的，但也可以再次设定马达MG1的转矩指令Tm1*和马达MG2的转矩指令Tm2*以使得输入输出电力Pio变为电池50的输入限制Win的范围内，或者也可以仅对马达MG2的转矩指令Tm2*进行再次设定以使得输入输出电力Pio变为电池50的输入限制Win的范围内。
在实施例的混合动力汽车20中，当电池50的输入输出电力Pio比输出限制Wout大时，是再次设定马达MG2的转矩指令Tm2*以使得输入输出电力Pio变为电池50的输入限制Win的范围内的，但也可以再次设定马达MG1的转矩指令Tm1*和马达MG2的转矩指令Tm2*以使得输入输出电力Pio变为电池50的输出限制Wout的范围内，或者也可以仅对马达MG1的转矩指令Tm1*进行再次设定以使得输入输出电力Pio变为电池50的输出限制Wout的范围内。
在实施例的混合动力汽车20中，当电池50的输入输出电力Pio比输入限制Win小时对马达MG1的转矩指令Tm1*进行再次设定，此时将再次设定的转矩指令Tm1*发送给混合动力用电子控制单元70，但是也可以不进行该发送。
在实施例的混合动力汽车20中，从混合动力用电子控制单元70将电池50的输入输出限制Win、Wout与转矩指令Tm1*、Tm2*一起发送给马达ECU 40，但是马达ECU 40也可以从电池ECU 52输入电池50的输入输出限制Win、Wout。
在实施例的混合动力汽车20中，通过减速齿轮35进行减速而将马达MG2的动力输出给环形齿轮轴32a，但也可以如图9中的变形例的混合动力汽车120所示例的那样，使马达MG2的动力与连接在环形齿轮轴32a上的车轴(驱动轮63a、63b所连接的车轴)以外的车轴(图9中的车轮64a、64b所连接的车轴)连接。
在实施例的混合动力汽车20中，通过动力分配合并机构30将发动机22的动力输出给作为与驱动轮63a、63b连接的驱动轴的环形齿轮轴32a，但也可以如图10的变形例中的混合动力汽车220所例示的那样具有对转子电动机230，该对转子电动机230具有与发动机22的曲轴26连接的内转子232和与将动力输出给驱动轮63a、63b的驱动轴连接的外转子234，并将发动机22的动力的一部分传给驱动轴，将剩余的动力转换为电力。
实施例的混合动力汽车20具有：发动机22、动力分配合并机构30、两个马达MG1和MG2、电池50、控制车辆整体的混合动力用电子控制单元70、以及控制马达MG1和MG2的马达ECU 40，但只要具有发动机、行驶用的马达、电池、控制车辆整体的控制装置、以及控制马达的驱动的控制装置，任意结构都可以。
在实施例中，说明了安装有包括发动机22、两个马达MG1和MG2、电池50、混合动力用电子控制单元70、发动机ECU 24、马达ECU 40、以及电池ECU 52的动力输出装置的混合动力汽车20，但也可以是例如如图11所示的安装有以下动力输出装置的燃料电池车320的形式，该动力输出装置包括：具有图中未示出的固体高分子型燃料电池组的燃料电池***322、可以使用来自燃料电池***322的发电电力并输出驱动用的动力的马达MG、可以与燃料电池***322或马达MG进行电力交换的电池350、相当于设定燃料电池***322的运行指令或马达MG的转矩指令并发送上述指令的混合动力用电子控制单元70的驱动用电子控制单元370、接收燃料电池***322的运行指令并使燃料电池***运行的燃料电池用电子控制单元(燃料电池ECU)324、接收马达MG的转矩指令并控制马达MG的驱动的马达用电子控制单元(马达ECU)340、以及管理电池350的电池用电子控制单元(电池ECU)352。此时，与实施例的混合动力汽车20相同，即使在驱动用电子控制单元370和马达ECU 340之间产生了通信延迟、或者驱动用电子控制单元370的驱动控制程序的启动频率与马达ECU 340的马达控制程序的启动频率不同，也可以由马达ECU 340按照变为电池350的输入输出限制Win、Wout的范围内的方式来设定马达MG的转矩指令并驱动马达MG。其结果是，能够抑制过大的电力所造成的电池350的充放电。
在实施例中说明了将作为本发明一个方式的动力输出装置安装在混合动力汽车20上进行应用的情况，但是该动力输出装置也可以不安装在混合动力汽车上。此时，混合动力装置既可以安装在汽车以外的车辆、船舶、航空器等各种移动体上，也可以组装在建设机械等不进行移动的设备中。
以上使用实施例说明了本发明的实施方式，但勿庸置疑本发明不受上述实施例的任何限制，可以在不脱离本发明主旨的范围内以各种方式进行实施。
工业实用性
可以使用在动力输出装置的制造产业或车辆的制造产业中。

Claims (21)

1.一种动力输出装置，用于输出动力，其特征在于，包括：
发电单元，接受燃料的供应而进行发电；
电动机，可以输出驱动用的动力；
蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；
要求动力设定单元，设定驱动所要求的要求动力；
主控制单元，针对该设定的要求动力，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令；以及
运行控制单元，根据从所述主控制单元输入的运行指令，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
2.如权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，
具有根据所述蓄电单元的状态来设定该蓄电单元的输入输出限制的输入输出限制设定单元，
所述主控制单元使用由所述输入输出限制设定单元设定的输入输出限制生成所述发电单元和所述电动机的运行指令，并将该生成的运行指令和所述设定的输入输出限制发送给所述运行控制单元。
3.如权利要求1或2所述的动力输出装置，其特征在于，
所述运行控制单元输入所述发电单元和所述电动机的运行状态并根据该运行状态和所述运行指令来检验该运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行是否处于所述输入输出限制的范围内，当该运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行处于所述输入输出限制的范围之外时，对该运行指令进行修正以使所述发电单元和所述电动机的运行处于该输入输出限制的范围内，并使用该修正后的运行指令来控制所述发电单元和所述电动机的运行。
4.如权利要求3所述的动力输出装置，其特征在于，
当所述运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行超出了所述输入输出限制中的输入限制的范围时，所述运行控制单元将所述发电单元的运行指令向接近该输入限制的范围内的方向修正，当所述运行指令下的所述发电单元和所述电动机的运行超出了所述输入输出限制中的输出限制的范围时，将所述电动机的运行指令向接近该输出限制的范围内的方向修正。
5.如权利要求4所述的动力输出装置，其特征在于，
当将所述电动机的运行指令向接近所述输出限制的范围内的方向修正时，所述运行控制单元在该电动机不进行发电的范围内进行修正。
6.如权利要求5所述的动力输出装置，其特征在于，
当即使在所述电动机不进行发电的范围内对该电动机的运行指令进行修正、所述发电单元和所述电动机的运行也会超出所述输入输出限制中的输出限制的范围时，所述运行控制单元将所述发电单元的运行指令向接近该输出限制的范围内的方向修正。
7.如权利要求4所述的动力输出装置，其特征在于，
所述发电单元具有内燃机并使用来自该内燃机的动力的至少一部分来进行发电，
当所述运行控制单元将所述发电单元的运行指令向接近所述输入限制的范围内的方向修正时，所述主控制单元控制该内燃机的运行，使来自所述内燃机的输出变小。
8.如权利要求1至6中任一项所述的动力输出装置，其特征在于，
所述发电单元具有内燃机并使用来自该内燃机的动力的至少一部分来进行发电。
9.如权利要求7或8所述的动力输出装置，其特征在于，
所述发电单元具有电力动力输入输出单元，该电力动力输入输出单元与所述内燃机的输出轴和驱动轴连接，并且随着电力和动力的输入输出而将来自所述内燃机的动力的至少一部分输出给所述驱动轴。
10.如权利要求9所述的动力输出装置，其特征在于，
所述电力动力输入输出单元包括：与所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和旋转轴这三个轴连接，根据向该3个轴中的某2个轴输入输出的动力而向剩余的轴输入输出动力的3轴式动力输入输出单元；和能够向所述旋转轴输入输出动力的发电机。
11.如权利要求9所述的动力输出装置，其特征在于，
所述电力动力输入输出单元是对转子电动机，该对转子电动机具有与所述内燃机的输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，通过该第一转子和该第二转子的相对旋转而进行旋转。
12.如权利要求1至6中任一项所述的动力输出装置，其特征在于，所述发电单元是具有燃料电池的燃料电池装置。
13.一种动力输出装置，用于输出动力，其特征在于，包括：
作为动力源的内燃机；
电动机，可以输出驱动用的动力；
蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；
要求动力设定单元，设定驱动所要求的要求动力；
主控制单元，针对该设定的要求动力，控制所述内燃机的运行并在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述电动机的运行指令；以及运行控制单元，根据从所述主控制单元输入的运行指令，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
14.如权利要求13所述的动力输出装置，其特征在于，
所述运行控制单元输入所述电动机的运行状态并根据该运行状态和所述运行指令来检验该运行指令下的所述电动机的运行是否处于所述输入输出限制的范围内，当该运行指令下的所述电动机的运行处于所述输入输出限制的范围以外时，对该运行指令进行修正以使所述电动机的运行变为该输入输出限制的范围以内。
15.一种车辆，其特征在于，安装有作为驱动源的、权利要求1至14中任一项所述的动力输出装置。
16.一种动力输出装置的控制方法，该动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述发电单元、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述动力输出装置的控制方法的特征在于，
通过所述第一控制部，设定驱动所要求的要求动力，根据该设定的要求动力、和输入到所述第二控制部中的所述发电单元与所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令；
通过所述第二控制部，根据由所述第一控制部生成的运行指令、和所述发动单元与所述电动机的运行状态，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
17.一种动力输出装置的控制方法，该动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述动力输出装置的控制方法的特征在于，
通过所述第一控制部，设定驱动所要求的要求动力，根据该设定的要求动力和输入到所述第二控制部中的所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述内燃机的运行指令和所述电动机的运行指令；
通过所述第二控制部，根据由所述第一控制部生成的所述电动机的运行指令和所述电动机的运行状态，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内。
18.一种控制程序，所述控制程序是下述动力输出装置中的第一控制部的控制程序，该动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述发电单元、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括：
设定驱动所要求的要求动力的模块；
从所述第二控制部输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的模块；
根据所述设定的要求动力、以及所述输入的所述发电单元和所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述发电单元和所述电动机的运行指令的模块；以及
将所述生成的所述发电单元和所述电动机的运行指令发送给所述第二控制部的模块。
19.一种控制程序，所述控制程序是下述动力输出装置中的第二控制部的控制程序，该动力输出装置具有：发电单元，接受燃料的供应而进行发电；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述发电单元和所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括生成所述发电单元和所述电动机的运行指令的第一控制部和可以输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述发电单元、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括：
从所述第一控制部输入所述发电单元和所述电动机的运行指令的模块；
输入所述发电单元和所述电动机的运行状态的模块；以及
根据所述输入的所述发电单元和所述电动机的运行指令、以及所述输入的所述发电单元和所述电动机的运行状态，将所述发电单元和所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的模块。
20.一种控制程序，是以下动力输出装置中的第一控制部的控制程序，该动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括：
设定驱动所要求的要求动力的模块；
从所述第二控制部输入所述电动机的运行状态的模块；
根据所述设定的要求动力和所述输入的所述电动机的运行状态，在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内生成所述内燃机的运行指令和所述电动机的运行指令的模块；以及
将所述生成的所述电动机的运行指令发送给所述第二控制部的模块。
21.一种控制程序，所述控制程序是下述动力输出装置中的第二控制部的控制程序，该动力输出装置具有：作为动力源的内燃机；电动机，可以输出驱动用的动力；蓄电单元，可以与所述电动机进行电力的交换；以及控制单元，具有包括生成所述电动机的运行指令的第一控制部和可以输入所述电动机的运行状态的第二控制部的多个控制部，控制所述内燃机、所述电动机、以及所述蓄电单元；所述控制程序的特征在于，包括：
从所述第一控制部输入所述电动机的运行指令的模块；
输入所述电动机的运行状态的模块；以及
根据所述输入的所述电动机的运行指令和所述输入的所述电动机的运行状态，将所述电动机的运行控制在所述蓄电单元的输入输出限制的范围内的模块。
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