WO2015131892A2 - Bestimmung einer kupplungstemperatur - Google Patents

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Martin Vornehm
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Definitions

  • the present invention relates to the determination of a temperature of a clutch.
  • the invention relates to the determination of the temperature of a clutch for a hybrid drive.
  • a clutch in a drive train in particular on board a motor vehicle, is adapted to transmit by means of frictional or Haftreib gleich a torque between a drive motor and a further component, in particular a transmission.
  • a temperature of the clutch depends largely on what torque is transmitted through it and how large is the slip between an input side and an output side of the clutch. Since both sides are usually rotatable with respect to a clutch housing, it is difficult to directly measure the temperature of the clutch. In order nevertheless to be able to provide a warning of excessive clutch temperature, it is therefore often attempted to determine the clutch temperature on the basis of other measured variables.
  • DE 10 2005 061080 A1 shows a method and a device for assessing a coupling state on the basis of external measured values.
  • a first and a second prime mover are coupled to a shaft that provides torque for the powertrain.
  • the first, the second or both drive machines can deliver torque to the shaft.
  • situations may arise in which the mathematical determination of the clutch temperature only really follows the actual conditions.
  • a hybrid drive includes a first prime mover coupled to a shaft by a clutch and a second prime mover rigidly coupled to the shaft.
  • An inventive method for determining the temperature of the clutch comprises steps of determining a temperature of the clutch, determining a temperature of a clutch housing, determining a temperature difference between the clutch and the clutch housing, determining a thermal conductivity between the clutch and the clutch housing, wherein the thermal conductivity determining a heat flux between the clutch and the clutch housing based on a product of the thermal conductivity and the temperature difference and adjusting the determined clutch temperature on the basis of the determined heat flux.
  • the clutch when driving the shaft through the second drive machine, the clutch is moved with respect to the clutch housing and consequently improved heat transfer is possible.
  • cooling of the clutch during operation of only the second drive machine can be taken into account in this way in particular.
  • the temperature of the clutch can therefore be determined with improved accuracy.
  • a heat balance of the clutch can be controlled thereby improved.
  • the thermal conductivity is determined by means of a map on the basis of the speeds of both prime movers. For example, empirical values relating to the influences of the speeds of both drive machines can be combined in a two-dimensional characteristic diagram. As a result, the thermal conductivity can be determined quickly and with little effort.
  • the thermal conductivity is determined based on the rotational speed of the first prime mover if the first prime mover is operating, and otherwise based on the rotational speed of the second prime mover.
  • This procedure is particularly advantageous when a preferred embodiment of the hybrid drive is present, in which the first drive machine comprises an internal combustion engine and the second drive machine comprises an electric machine.
  • the modeling of the influences of the rotational speeds of the first and the second drive machine on the thermal conductivity can be so simplified.
  • the process is run through several times to the temperature of the
  • An energy input into the clutch which can raise the temperature of the clutch, can be taken into account.
  • the initial determination of the temperature of the clutch may, for example, be based on an estimate, in particular based on the temperature of the clutch housing.
  • a signal is output if the particular adjusted clutch temperature is above a predetermined threshold.
  • the signal may be provided with improved safety due to the improved determination of the clutch temperature. In particular, it can be avoided that the signal is output incorrectly, although the coupling temperature has already dropped below the threshold. Conversely, a missing signal can be prevented if the actual clutch temperature already exceeds the threshold.
  • the hybrid drive can be hedged improved.
  • a medium between the clutch and the clutch housing is gaseous.
  • a medium between the clutch and the clutch housing is gaseous.
  • the coupling is part of a double clutch.
  • Dual clutch can lead to a dual-clutch transmission having two input shafts, one of which is fixedly coupled to the second drive machine.
  • the other input shaft may be coupled to the first drive machine by means of a second clutch.
  • Both input shafts of the transmission can act on a common output shaft, which provides a torque, for example for driving a motor vehicle.
  • the method can thus be used on an advanced hybrid drive with dual-clutch transmission improved. An improved control of the hybrid drive, the transmission or a transition between the drive by means of the first or even second drive machine can be made possible by the present method.
  • a computer program product comprises program code means for carrying out the method described, when the computer program product is executed on a processing device or stored on a computer-readable data carrier.
  • a device for determining a temperature of the above-described clutch for the hybrid drive comprises a device for determining a temperature of the clutch, means for determining a temperature of a clutch housing, means for determining a rotational speed of the first drive machine, means for determining a rotational speed of the second Drive machine and a processing device.
  • the processing device is set up to determine a temperature difference between the clutch and the clutch housing, to determine a thermal conductivity between the clutch and the clutch housing as a function of a rotational speed of the first drive engine and a rotational speed of the second drive engine, a heat flow between the clutch and the clutch housing on the basis of a product of the thermal conductivity and the temperature difference to determine and adjust the specific coupling temperature on the basis of the determined heat flow.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device for determining a clutch temperature on a hybrid drive for motor vehicle
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for determining the clutch temperature
  • FIG. 4 shows an exemplary temperature diagram of a cooling clutch on the hybrid drive from FIG. 1 represents.
  • FIG. 1 shows a drive train 100, in particular for a motor vehicle.
  • the powertrain 100 includes a hybrid drive 105 having a first prime mover 110, a second prime mover 15, and a clutch 120 having a clutch housing 125.
  • the hybrid drive 105 is configured to provide torque to a shaft 130 that is used to drive the motor vehicle, for example can be.
  • the first drive machine 1 10 usually includes an internal combustion engine, in particular according to the reciprocating piston principle.
  • the second drive machine 15 preferably comprises an electric machine.
  • the first drive machine 1 10 is connected by means of the clutch 120 separable with the shaft 130, while the second drive machine 1 15 is rigidly connected to the shaft 130.
  • the shaft 130 may include an input shaft of a transmission 135, wherein the transmission 135 is configured to appropriately overdrive the torque provided on the shaft 130.
  • the transmission 135 is a dual-clutch transmission with yet another input shaft 140, which is coupled by means of a further clutch 145 to the first drive machine 1 10.
  • the clutch 120 and the further clutch 145 are preferably both enclosed by the clutch housing 125.
  • a device 150 which comprises a processing device 155, which are connected to a plurality of devices.
  • a first device 160 is set up for determining the rotational speed of the first drive machine 110 and a second device 165 for determining the rotational speed of the second drive machine 15.
  • a device 170 serves to determine the temperature of the clutch housing 125.
  • the processing device 155 comprises a device 175 for determining the temperature of the clutch 120. This device 175 may be, in particular, an estimator based on the information of the devices 160 to 170 the temperature of the clutch 120 estimates. In another embodiment, the device 175 is implemented separately from the processing device 155.
  • the processing device 155 is connected to an interface 180 via which parameters relating to the heating of the clutch 120 can be received.
  • these parameters may include an actuation degree of the clutch 120 and a torque transmitted via the clutch 120.
  • an entry of energy into the clutch 120 may be determined, such that one previously determined or estimated temperature of the clutch 120 can be adjusted based on the energy input.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method 200 for determining the temperature of the clutch 120 of the hybrid drive 105 of FIG. 1.
  • the method 200 is set up in particular for running on the processing device 155 of the device 150.
  • the temperature of the clutch 120 is initially determined.
  • the clutch temperature can be determined or estimated, in particular indirectly, for example on the basis of the temperature of the clutch housing 125, which is determined in a step 210.
  • the clutch temperature may correspond to the temperature of the clutch housing 125.
  • the clutch temperature is initially determined or estimated by means 175.
  • the difference between the temperatures of the clutch 120 and the clutch housing 125 is determined.
  • a step 220 the speed of the first drive machine 1 10 and in a step 225, the speed of the second drive machine 1 15 is determined. This can be done in particular by means 160 or 165.
  • a step 230 a first thermal conductivity is determined on the basis of the rotational speed of the first drive engine 110, and a second thermal conductivity is determined in a step 235 on the basis of the rotational speed of the second drive engine 15.
  • the planteleit join each relate to a heat transfer between the clutch 120 and the clutch housing 125th
  • step 240 it is checked in a step 240 whether the first drive machine 1 10 is in operation.
  • the speed determined in step 220 can be compared with a threshold value which is below an idle speed of the first drive machine 110. In a further embodiment, this threshold value is 0. If it has been determined that the first drive machine 1 10 is in operation, then the first thermal conductivity is used, otherwise the second thermal conductivity is used.
  • steps 230 through 240 are replaced by a step 245, in which the thermal conductivity is determined by means of a two-dimensional map on the basis of the speeds determined in steps 220 and 225.
  • the thermal conductivity is a material property of a medium which lies between the coupling 120 and the coupling housing 125 and is preferably gaseous.
  • the thermal conductivity is also influenced by a circulation of the medium, which is particularly improved when the clutch 120 rotates relative to the clutch housing 125. The higher the speed, the better the thermal conductivity.
  • a heat flow between the clutch 120 and the clutch housing 125 is determined in a step 250. This determination is made on the basis of a product of the determined thermal conductivity and the determined temperature difference. Other parameters can also be taken into account. In particular, parameters which are fixed by the type of coupling 120 and coupling housing 125 can be taken into account. For this purpose, a distance between the clutch 120 and the clutch housing 125, an effective exchange surface or heat capacity of the clutch 120 or the clutch housing 125 count. These parameters can also be summarized in a single constant and incorporated into the product of the thermal conductivity and the temperature difference.
  • the temperature of the clutch 120 determined in step 205 is then adjusted based on the determined heat flux. In one embodiment, the adjusted temperature is used in step 205 as an improved output value for the temperature of the clutch 120 when the method 200 is run again.
  • the adjusted clutch temperature provided in step 255 may be compared to a threshold in step 260, wherein a signal may be output if the clutch temperature is above the threshold.
  • a signal may be output if the clutch temperature is above the threshold.
  • Figure 3 shows exemplary relationships between a speed and a thermal conductivity between the clutch 120 and the clutch housing 125. In the horizontal direction, a speed of the clutch 120 and in the vertical direction, a heat conductivity is applied.
  • Curves 305 to 320 relate to an operation of the first drive engine 1 10.
  • Curves 325 to 340 relate to an operation of the hybrid drive 105, in which the first drive machine 1 10 is out of operation and a drive by means of the second drive machine 1 15 takes place. It is clear that the courses 325 to 340 in pairs from the courses 305 to 320 different. Differences between the respective curves correspond to an error that would be incorporated into the determination of the adjusted temperature of the clutch 120, if in an operation of the hybrid drive 105 with the first prime mover 1 10, the rotation of the clutch 120 on the basis of the movement of the second drive machine 15th would not be considered.
  • FIG. 4 illustrates this relationship.
  • a first trace 405 relates to a temperature determination of the clutch 120 during cooling, without regard to its rotation from a temperature of 250 ° C to 150 ° C. This process requires about 1700 seconds.
  • a second course 410 relates to the same cooling, taking into account the rotation according to the method 200 of FIG. 2, for which approximately 1200 seconds are required, ie approximately 500 seconds less than after the first course 405. The results of the second course 410 or Temperature determination according to the method 200 is closer to actually observed temperatures of the clutch 120 than the temperatures of the first path 405. The two curves make it clear that the rotation of the clutch 120 has a significant share of the temperature formation and should not be neglected.
  • the experiment is based on the following boundary conditions: driving a motor vehicle driven by the drive train 100, based only on the second drive machine 15 at a constant speed of about 10 km / h, temperature of the transmission 135: constant 90 ° C; Ambient temperature of clutch housing 125: constant 20 ° C; Temperature of gear housing 125 at time 0: 100 ° C; Rotational speed of the first prime mover 1 10: 0; Shaft speed 130: constant 1750 rpm and second input shaft speed 140: constant 850 rpm.

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Abstract

Ein Hybridantrieb umfasst eine erste Antriebsmaschine, die mittels einer Kupplung mit einer Welle gekoppelt ist, und eine zweite Antriebsmaschine, die starr mit der Welle gekoppelt ist. Ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur der Kupplung umfasst Schritte des Bestimmens einer Temperatur der Kupplung, des Bestimmens einer Temperatur eines Kupplungsgehäuses, des Bestimmens einer Temperaturdifferenz zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse, des Bestimmens einer Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse, wobei die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine und einer Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine bestimmt wird, des Bestimmens eines Wärmestroms zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse auf der Basis eines Produkts aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturdifferenz und des Anpassens der bestimmten Kupplungstemperatur auf der Basis des bestimmten Wärmestroms.

Description

Bestimmung einer Kupplungstemperatur
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung einer Temperatur einer Kupplung.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung der Temperatur einer Kupplung für einen Hybridantrieb.
Eine Kupplung in einem Antriebsstrang, insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs, ist dazu eingerichtet, mittels Reib- oder Haftreibschluss ein Drehmoment zwischen einem Antriebsmotor und einer weiterführenden Komponente, insbesondere einem Getriebe, zu übertragen. Eine Temperatur der Kupplung hängt maßgeblich davon ab, welches Drehmoment über sie übertragen wird und wie der groß der Schlupf zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite der Kupplung ist. Da beide Seiten üblicherweise bezüglich eines Kupplungsgehäuses drehbar angeordnet sind, ist es schwierig, die Temperatur der Kupplung unmittelbar zu messen. Um trotzdem eine Warnung vor übermäßiger Kupplungstemperatur bereitstellen zu können, wird daher häufig versucht, die Kupplungstemperatur auf der Basis anderer Messgrößen zu bestimmen.
DE 10 2005 061080 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beurteilung eines Kupplungszustands auf der Basis externer Messwerte.
In einem Hybridantrieb sind eine erste und eine zweite Antriebsmaschine mit einer Welle gekoppelt, die ein Drehmoment für den Antriebsstrang bereitstellt. In unterschiedlichen Be- triebszuständen können die erste, die zweite oder beide Antriebsmaschinen Drehmoment an die Welle abgeben. Dabei können sich Situationen ergeben, bei denen die rechnerische Bestimmung der Kupplungstemperatur den tatsächlichen Verhältnissen nur noch schlecht folgt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Technik zur Bestimmung der
Temperatur einer Kupplung für einen Hybridantrieb bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Ein Hybridantrieb umfasst eine erste Antriebsmaschine, die mittels einer Kupplung mit einer Welle gekoppelt ist, und eine zweite Antriebsmaschine, die starr mit der Welle gekoppelt ist. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen der Temperatur der Kupplung umfasst Schritte des Bestimmens einer Temperatur der Kupplung, des Bestimmens einer Temperatur eines Kupplungsgehäuses, des Bestimmens einer Temperaturdifferenz zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse, des Bestimmens einer Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse, wobei die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine und einer Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine bestimmt wird, des Bestimmens eines Wärmestroms zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse auf der Basis eines Produkts aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturdifferenz und des Anpassens der bestimmten Kupplungstemperatur auf der Basis des bestimmten Wärmestroms.
Vorteilhafterweise kann berücksichtigt werden, dass beim Antrieb der Welle durch die zweite Antriebsmaschine die Kupplung bezüglich des Kupplungsgehäuses bewegt wird und folglich eine verbesserte Wärmeübertragung möglich ist. Gegenüber einer bekannten Vorgehensweise, bei der lediglich die Drehzahl der ersten Antriebsmaschine berücksichtigt wird, kann so insbesondere ein Auskühlen der Kupplung beim Betrieb nur der zweiten Antriebsmaschine verbessert berücksichtigt werden. Die Temperatur der Kupplung kann daher mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden. Ein Wärmehaushalt der Kupplung kann dadurch verbessert gesteuert werden.
In einer ersten Variante wird die Wärmeleitfähigkeit mittels eines Kennfelds auf der Basis der Drehzahlen beider Antriebsmaschinen bestimmt. Beispielsweise können Erfahrungswerte über die Einflüsse der Drehzahlen beider Antriebsmaschinen in einem zweidimensionalen Kennfeld zusammengefasst sein. Dadurch kann die Wärmeleitfähigkeit rasch und mit geringem Aufwand bestimmt werden.
In einer anderen Variante wird die Wärmeleitfähigkeit auf der Basis der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine bestimmt, falls die erste Antriebsmaschine in Betrieb ist, und ansonsten auf der Basis der Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine bevorzugte Ausführungsform des Hybridantriebs vorliegt, bei der die erste Antriebsmaschine einen Verbrennungsmotor und die zweite Antriebsmaschine eine elektrische Maschine umfasst. Das Modellieren der Einflüsse der Drehzahlen der ersten bzw. der zweiten Antriebsmaschine auf die Wärmeleitfähigkeit kann so vereinfacht gelingen. ln einer Ausführungsform wird bestimmt, dass die erste Antriebsmaschine in Betrieb ist, falls ihre Drehzahl größer als ein vorbestimmter Wert ist. Dieser vorbestimmte Wert liegt üblicherweise unterhalb einer Leerlaufdrehzahl der ersten Antriebsmaschine. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit sicher zwischen der Drehzahl der ersten und der zweiten Antriebsmaschine umgeschaltet wird, wenn die erste Antriebsmaschine abgestellt ist bzw. als abgestellt gelten kann. Ein Abstell- oder ein Anlassvorgang der ersten Antriebsmaschine können so verbessert berücksichtigt werden.
Bevorzugterweise wird das Verfahren mehrfach durchlaufen, um die Temperatur der
Kupplung fortlaufend zu bestimmen. Ein Energieeintrag in die Kupplung, der die Temperatur der Kupplung ansteigen lassen kann, kann dabei berücksichtigt werden. Die initiale Bestimmung der Temperatur der Kupplung kann beispielsweise auf der Basis einer Schätzung erfolgen, insbesondere auf der Basis der Temperatur des Kupplungsgehäuses.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Signal ausgegeben, falls die bestimmte angepasste Kupplungstemperatur über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Das Signal kann aufgrund der verbesserten Bestimmung der Kupplungstemperatur mit verbesserter Sicherheit bereitgestellt werden. Insbesondere kann vermieden werden, dass das Signal fälschlicherweise ausgegeben wird, obwohl die Kupplungstemperatur bereits unter den Schwellenwert abgesunken ist. Umgekehrt kann auch ein ausbleibendes Signal verhindert werden, wenn die tatsächliche Kupplungstemperatur den Schwellenwert bereits übersteigt. Der Hybridantrieb kann dadurch verbessert abgesichert werden.
Bevorzugterweise ist ein Medium zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse gasförmig. Man spricht dabei insbesondere von einer Trockenkupplung. Eigenschaften des Mediums sowie gegebenenfalls unveränderliche, durch die Bauart der Kupplung bestimmte Parameter, die in die Bestimmung des Wärmestroms einfließen können, können durch Konstanten moduliert sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kupplung Teil einer Doppelkupplung. Die
Doppelkupplung kann zu einem Doppelkupplungsgetriebe führen, das zwei Eingangswellen aufweist, von denen eine fest mit der zweiten Antriebsmaschine gekoppelt ist. Die andere Eingangswelle kann mittels einer zweiten Kupplung mit der ersten Antriebsmaschine gekoppelt sein. Beide Eingangswellen des Getriebes können auf eine gemeinsame Ausgangswelle wirken, die ein Drehmoment, beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, bereitstellt. Das Verfahren kann so an einem fortschrittlichen Hybridantrieb mit Doppelkupplungsgetriebe verbessert eingesetzt werden. Eine verbesserte Steuerung des Hybridantriebs, des Getriebes oder eines Übergangs zwischen dem Antrieb mittels der ersten oder gar zweiten Antriebsmaschine kann durch das vorliegende Verfahren ermöglicht sein.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung ausgeführt wird oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Temperatur der oben beschriebenen Kupplung für den Hybridantrieb umfasst eine Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur der Kupplung, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur eines Kupplungsgehäuses, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Temperaturdifferenz zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse zu bestimmen, eine Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse in Abhängigkeit einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine und einer Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine zu bestimmen, einen Wärmestrom zwischen der Kupplung und dem Kupplungsgehäuse auf der Basis eines Produkts aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturdifferenz zu bestimmen und die bestimmte Kupplungstemperatur auf der Basis des bestimmten Wärmestroms anzupassen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Kupplungstemperatur an einem Hybridantrieb für Kraftfahrzeug;
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der Kupplungstemperatur;
Figur 3 beispielhafte Zusammenhänge zwischen Drehzahl und Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung und einem Kupplungsgehäuse und
Figur 4 ein beispielhaftes Temperaturdiagramm einer sich abkühlenden Kupplung am Hybridantrieb aus Figur 1 darstellt.
Figur 1 zeigt einen Antriebsstrang 100, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang 100 umfasst einen Hybridantrieb 105 mit einer ersten Antriebsmaschine 1 10, einer zweiten Antriebsmaschine 1 15 und eine Kupplung 120 mit einem Kupplungsgehäuse 125. Der Hybridantrieb 105 ist dazu eingerichtet, an einer Welle 130 ein Drehmoment bereitzustellen, das beispielsweise zum Antrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann.
Die erste Antriebsmaschine 1 10 umfasst üblicherweise eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere nach dem Hubkolbenprinzip. Die zweite Antriebsmaschine 1 15 umfasst bevorzugterweise eine elektrische Maschine. Die erste Antriebsmaschine 1 10 ist mittels der Kupplung 120 trennbar mit der Welle 130 verbunden, während die zweite Antriebsmaschine 1 15 starr mit der Welle 130 verbunden ist. Die Welle 130 kann eine Eingangswelle eines Getriebes 135 umfassen, wobei das Getriebe 135 dazu eingerichtet ist, das an der Welle 130 bereitgestellte Drehmoment geeignet zu über- bzw. untersetzen. In einer Ausführungsform ist das Getriebe 135 ein Doppelkupplungsgetriebe mit noch einer weiteren Eingangswelle 140, die mittels einer weiteren Kupplung 145 mit der ersten Antriebsmaschine 1 10 gekoppelt ist. In diesem Fall sind die Kupplung 120 und die weitere Kupplung 145 bevorzugterweise beide vom Kupplungsgehäuse 125 umschlossen.
Zur Bestimmung der Temperatur der Kupplung 120 ist eine Vorrichtung 150 vorgesehen, die eine Verarbeitungseinrichtung 155 umfasst, die mit mehreren Einrichtungen verbunden sind. Eine erste Einrichtung 160 ist zur Bestimmung der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine 1 10 und eine zweite Einrichtung 165 zur Bestimmung der Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine 1 15 eingerichtet. Eine Einrichtung 170 dient zur Bestimmung der Temperatur des Kupplungsgehäuses 125. In einer Ausführungsform umfasst die Verarbeitungseinrichtung 155 eine Einrichtung 175 zur Bestimmung der Temperatur der Kupplung 120. Diese Einrichtung 175 kann insbesondere eine Schätzeinrichtung sein, die auf der Basis der Informationen der Einrichtungen 160 bis 170 die Temperatur der Kupplung 120 schätzt. In einer anderen Ausführungsform ist die Einrichtung 175 separat von der Verarbeitungseinrichtung 155 ausgeführt.
Bevorzugterweise ist die Verarbeitungseinrichtung 155 mit einer Schnittstelle 180 verbunden, über die Parameter empfangen werden können, die die Erwärmung der Kupplung 120 betreffen. Diese Parameter können insbesondere einen Betätigungsgrad der Kupplung 120 und ein über die Kupplung 120 übertragenes Drehmoment umfassen. Auf der Basis solcher Informationen kann ein Eintrag von Energie in die Kupplung 120 bestimmt werden, sodass eine zuvor bestimmte oder geschätzte Temperatur der Kupplung 120 auf der Basis des Energieeintrags angepasst werden kann.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Bestimmen der Temperatur der Kupplung 120 des Hybridantriebs 105 von Figur 1. Das Verfahren 200 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Verarbeitungseinrichtung 155 der Vorrichtung 150 eingerichtet.
In einem ersten Schritt 205 wird die Temperatur der Kupplung 120 initial bestimmt. Dazu kann die Kupplungstemperatur insbesondere indirekt bestimmt oder geschätzt werden, beispielsweise auf der Basis der Temperatur des Kupplungsgehäuses 125, die in einem Schritt 210 bestimmt wird. Beispielsweise nach einer vorbestimmten Stillstandsphase des Hybridantriebs 105 kann die Kupplungstemperatur der Temperatur des Kupplungsgehäuses 125 entsprechen. In einer Ausführungsform wird die Kupplungstemperatur initial mittels der Einrichtung 175 bestimmt bzw. geschätzt. In einem nachfolgenden Schritt 215 wird die Differenz zwischen den Temperaturen der Kupplung 120 und des Kupplungsgehäuses 125 bestimmt.
In einem Schritt 220 wird die Drehzahl der ersten Antriebsmaschine 1 10 und in einem Schritt 225 die Drehzahl zweiten Antriebsmaschine 1 15 bestimmt. Dies kann insbesondere mittels der Einrichtungen 160 bzw. 165 erfolgen. In einem Schritt 230 wird auf der Basis der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine 1 10 eine erste Wärmeleitfähigkeit und in einem Schritt 235 auf der Basis der Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine 1 15 eine zweite Wärmeleitfähigkeit bestimmt. Die Wärmeleitfähigkeiten beziehen sich jeweils auf einen Wärmeübergang zwischen der Kupplung 120 und dem Kupplungsgehäuse 125.
Zur Auswahl der zu verwendenden Wärmeleitfähigkeit wird in einem Schritt 240 überprüft, ob die erste Antriebsmaschine 1 10 in Betrieb ist. Dazu kann insbesondere die im Schritt 220 bestimmte Drehzahl mit einem Schwellenwert verglichen werden, der unterhalb einer Leerlaufdrehzahl der ersten Antriebsmaschine 1 10 liegt. In einer weiteren Ausführungsform beträgt dieser Schwellenwert 0. Wurde bestimmt, dass die erste Antriebsmaschine 1 10 in Betrieb ist, so wird die erste Wärmeleitfähigkeit verwendet, andernfalls die zweite Wärmeleitfähigkeit.
In einer anderen Ausführungsform, die durch unterbrochene Linien angedeutet ist, sind die Schritte 230 bis 240 ersetzt durch einen Schritt 245, in welchem die Wärmeleitfähigkeit mittels eines zweidimensionalen Kennfelds auf der Basis der in den Schritten 220 und 225 bestimmten Drehzahlen bestimmt wird. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Stoffeigenschaft eines Mediums, das zwischen der Kupplung 120 und dem Kupplungsgehäuse 125 liegt und bevorzugterweise gasförmig ist. Die Wärmeleitfähigkeit wird jedoch auch beeinflusst durch eine Umwälzung des Mediums, die insbesondere dann verbessert erfolgt, wenn sich die Kupplung 120 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 125 dreht. Je höher die Drehzahl ist, desto besser ist auch die Wärmeleitfähigkeit.
Auf der Basis der bestimmten Wärmeleitfähigkeit wird in einem Schritt 250 ein Wärmestrom zwischen der Kupplung 120 und dem Kupplungsgehäuse 125 bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt auf der Basis eines Produkts der bestimmten Wärmeleitfähigkeit und der bestimmten Temperaturdifferenz. Weitere Parameter können ebenfalls berücksichtigt werden. Insbesondere können Parameter, die durch die Bauart der Kupplung 120 und des Kupplungsgehäuses 125 unveränderlich vorgegeben sind, berücksichtigt werden. Dazu können ein Abstand zwischen der Kupplung 120 und dem Kupplungsgehäuse 125, eine wirksame Austauschoberfläche oder Wärmekapazitäten der Kupplung 120 oder des Kupplungsgehäuses 125 zählen. Diese Parameter können auch in einer einzigen Konstante zusammengefasst werden und in das Produkt aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturdifferenz einfließen. In einem Schritt 255 wird dann die im Schritt 205 bestimmte Temperatur der Kupplung 120 auf der Basis des bestimmten Wärmestroms angepasst. In einer Ausführungsform wird die angepasste Temperatur im Schritt 205 als verbesserter Ausgangswert für die Temperatur der Kupplung 120 verwendet, wenn das Verfahren 200 erneut durchläuft.
Die im Schritt 255 bereitgestellte, angepasste Kupplungstemperatur kann in einem Schritt 260 mit einem Schwellenwert verglichen werden, wobei ein Signal ausgegeben werden kann, falls die Kupplungstemperatur oberhalb des Schwellenwerts liegt. So kann auf eine überhitzte Kupplung 120 hingewiesen werden.
Figur 3 zeigt beispielhafte Zusammenhänge zwischen einer Drehzahl und einer Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung 120 und dem Kupplungsgehäuse 125. In horizontaler Richtung ist eine Drehzahl der Kupplung 120 und in vertikaler Richtung eine Wärmeleitfähigkeit angetragen.
Verläufe 305 bis 320 beziehen sich auf einen Betrieb der ersten Antriebsmaschine 1 10. Verläufe 325 bis 340 betreffen einen Betrieb des Hybridantriebs 105, bei der die erste Antriebsmaschine 1 10 außer Betrieb ist und ein Antrieb mittels der zweiten Antriebsmaschine 1 15 erfolgt. Es ist deutlich, dass sich die Verläufe 325 bis 340 paarweise von den Verläufen 305 bis 320 unterscheiden. Unterschiede zwischen den jeweiligen Verläufen entsprechen einem Fehler, der in die Bestimmung der angepassten Temperatur der Kupplung 120 einfließen würde, falls bei einem Betrieb des Hybridantriebs 105 bei stehender erster Antriebsmaschine 1 10 die Drehung der Kupplung 120 auf der Basis der Bewegung der zweiten Antriebsmaschine 1 15 nicht berücksichtigt würde.
Figur 4 verdeutlicht diesen Zusammenhang. In horizontaler Richtung ist eine Zeit und in vertikaler Richtung eine Temperatur der Kupplung 120 angetragen. Ein erster Verlauf 405 betrifft eine Temperaturbestimmung der Kupplung 120 während des Abkühlens ohne Berücksichtigung ihrer Drehung von einer Temperatur von 250 °C auf 150 °C. Dieser Vorgang erfordert ca. 1700 Sekunden. Ein zweiter Verlauf 410 betrifft die gleiche Abkühlung unter Berücksichtigung der Drehung nach dem Verfahren 200 von Figur 2, wofür ca. 1200 Sekunden benötigt werden, also ca. 500 Sekunden weniger als nach dem ersten Verlauf 405. Die Ergebnisse des zweiten Verlaufs 410 bzw. der Temperaturbestimmung nach dem Verfahren 200 liegen näher an tatsächlich beobachteten Temperaturen der Kupplung 120 als die Temperaturen des ersten Verlaufs 405. Die beiden Verläufe machen deutlich, dass die Drehung der Kupplung 120 einen signifikanten Anteil an der Temperaturbildung hat und nicht vernachlässigt werden sollte.
Dem Versuch liegen folgende Randbedingungen zugrunde: Fahrt eines Kraftfahrzeugs, das durch den Antriebsstrang 100 angetrieben wird, nur auf Basis der zweiten Antriebsmaschine 1 15 mit konstanter Geschwindigkeit von ca. 10 km/h, Temperatur des Getriebes 135: konstant 90 °C; Temperatur der Umgebung des Kupplungsgehäuses 125: konstant 20 °C; Temperatur des Getriebegehäuses 125 zum Zeitpunkt 0: 100 °C; Drehzahl der ersten Antriebsmaschine 1 10: 0; Drehzahl der Welle 130: konstant 1750 Umdrehungen pro Minute und Drehzahl der zweiten Eingangswelle 140: konstant 850 Umdrehungen pro Minute.
Bezugszeichenliste
100 Antriebsstrang
105 Hybridantrieb
1 10 erste Antriebsmaschine
1 15 zweite Antriebsmaschine
120 Kupplung
125 Kupplungsgehäuse
130 Welle
135 Getriebe
140 weitere Eingangswelle
145 weitere Kupplung
150 Vorrichtung
155 Verarbeitungseinrichtung
160 Einrichtung zur Bestimmung der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine
165 Einrichtung zur Bestimmung der Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine
170 Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Kupplungsgehäuses
175 Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur der Kupplung
180 Schnittstelle
200 Verfahren
205 initiales Bestimmen der Kupplungstemperatur
210 Bestimmen Gehäusetemperatur
215 Bestimmen Differenz
220 Bestimmen Drehzahl erste Antriebsmaschine
225 Bestimmen Drehzahl zweite Antriebsmaschine
230 Bestimmen Wärmeleitfähigkeit bzgl. Drehzahl erste Antriebsmaschine
235 Bestimmen Wärmeleitfähigkeit bzgl. Drehzahl zweite Antriebsmaschine
240 Bestimmen: erste Antriebsmaschine in Betrieb?
245 Bestimmen Wärmeleitfähigkeit auf Basis zweidimensionalem
Kennfeld
250 Bestimmen Wärmestrom
255 Anpassen bestimmte Kupplungstemperatur
260 Vergleichen Kupplungstemperatur mit Schwellenwert
305-320 Verläufe mit erster Antriebsmaschine in Betrieb 325-340 Verläufe mit erster Antriebsmaschine außer Betrieb
405 erster Verlauf
410 zweiter Verlauf

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (200) zum Bestimmen einer Temperatur einer Kupplung (120) für einen Hybridantrieb (105), wobei der Hybridantrieb (105) eine erste Antriebsmaschine (1 10) um- fasst, die mittels der Kupplung (120) mit einer Welle (130) gekoppelt ist, und eine zweite Antriebsmaschine (1 15), die starr mit der Welle (130) gekoppelt ist, und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bestimmen (205) einer Temperatur der Kupplung (120);
Bestimmen (210) einer Temperatur eines Kupplungsgehäuses (125);
Bestimmen (215) einer Temperaturdifferenz zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125);
Bestimmen (230-245) einer Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125);
wobei die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine (1 10) und einer Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine (1 15) bestimmt wird; Bestimmen (250) eines Wärmestroms zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125) auf der Basis eines Produkts aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturdifferenz,
Anpassen (255) der bestimmten Kupplungstemperatur auf der Basis des bestimmten Wärmestroms.
2. Verfahren (200) nach Anspruch 1 , wobei die Wärmeleitfähigkeit mittels eines Kennfelds auf der Basis der Drehzahlen beider Antriebsmaschinen bestimmt (245) wird.
3. Verfahren (200) nach Anspruch 1 , wobei die Wärmeleitfähigkeit auf der Basis der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine bestimmt (230) wird, falls die erste Antriebsmaschine in Betrieb ist, und ansonsten (235) auf der Basis der Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine.
4. Verfahren (200) nach Anspruch 2 oder 3, wobei bestimmt (240) wird, dass die erste Antriebsmaschine in Betrieb ist, falls ihre Drehzahl größer als ein vorbestimmter Wert ist.
5. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (200) mehrfach durchlaufen wird, um die Temperatur der Kupplung (120) fortlaufend zu bestimmen.
6. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Signal ausgegeben (260) wird, falls die bestimmte angepasste Kupplungstemperatur über einem vorbe- stimmten Schwellenwert liegt.
7. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Medium zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125) gasförmig ist.
8. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kupplung (120) Teil einer Doppelkupplung (120, 145) ist.
9. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung (155, 175) ausgeführt wird oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
10. Vorrichtung (150) zur Bestimmung einer Temperatur einer Kupplung (120) für einen Hybridantrieb (105), wobei der Hybridantrieb (105) eine erste Antriebsmaschine (1 10) umfasst, die mittels der Kupplung (120) mit einer Welle (130) gekoppelt ist, und eine zweite Antriebsmaschine (1 15), die starr mit der Welle (130) gekoppelt ist, und die Vorrichtung folgende Elemente umfasst:
eine Einrichtung (175) zur Bestimmung einer Temperatur der Kupplung (120);
eine Einrichtung (170) zur Bestimmung einer Temperatur eines Kupplungsgehäuses
(125);
eine Einrichtung (160) zur Bestimmung einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine (1 10);
eine Einrichtung (165) zur Bestimmung einer Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine (1 15);
eine Verarbeitungseinrichtung (155), die dazu eingerichtet ist,
o eine Temperaturdifferenz zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125) zu bestimmen (215);
o eine Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125) in Abhängigkeit der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine (1 10) und der Drehzahl der zweiten Antriebsmaschine (1 15) zu bestimmen (230-245); o einen Wärmestrom zwischen der Kupplung (120) und dem Kupplungsgehäuse (125) auf der Basis eines Produkts aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturdifferenz zu bestimmen (250) und
o die bestimmte Kupplungstemperatur auf der Basis des bestimmten Wärmestroms anzupassen (255).
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