DE102011016722B4

DE102011016722B4 - Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102011016722B4
Application number: DE102011016722.6A
Authority: DE
Inventors: Markus Olsson; Ulf Gimbergsson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: DE102011016722A1; CN102235441A; CN102235441B; US8224537B2; US20110257838A1

Abstract

Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) für ein Doppelkupplungsgetriebe (120), wobei die Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) umfasst:mindestens ein Kupplungsschlupf-Leistungsmodul (328, 330), das eine erste Kupplungsschlupfleistung (324) einer ersten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes (120) und eine zweite Kupplungsschlupfleistung (326) einer zweiten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes (120) bestimmt; undein Temperaturberechnungsmodul (302), das die erste Kupplungsschlupfleistung (324), die zweite Kupplungsschlupfleistung (326), eine Umgebungslufttemperatur (340), eine Kraftmaschinenöltemperatur (344) und eine Getriebeöltemperatur (342) empfängt und das eine erste Kupplungsscheibentemperatur (304) einer ersten Kupplungsscheibe (206) der ersten Kupplung, eine zweite Kupplungsscheibentemperatur (306) einer zweiten Kupplungsscheibe (208) der zweiten Kupplung und eine Kupplungsgehäusetemperatur (308) eines Kupplungsgehäuses (204) auf der Basis der ersten Kupplungsschlupfleistung (324), der zweiten Kupplungsschlupfleistung (326), der Umgebungslufttemperatur (340), der Kraftmaschinenöltemperatur (344) und der Getriebeöltemperatur (342) unter Verwendung eines linearen zeitinvarianten Modells berechnet,wobei das lineare zeitinvariante Modell ein Modell mit drei Zuständen auf der Basis der ersten Kupplungsscheibe (206), der zweiten Kupplungsscheibe (208) und des Kupplungsgehäuses (204) ist gemäß folgender Gleichung:{dTdt=A⋅T+B⋅uwobei:T=[Tclutch1,Tclutch2,Tclutch_air]Tu=[Pclutch1,Pclutch2,Ttransoil,Tengcool,Tairamb]Twobei Tclutch1die erste Kupplungsscheibentemperatur (304), Tclutch2die zweite Kupplungsscheibentemperatur (306), Tclutch_airdie Kupplungsgehäusetemperatur (308), Pclutch1die erste Kupplungsschlupfleistung (324), Pclutch2die zweite Kupplungsschlupfleistung (326), Tairambdie Umgebungslufttemperatur (340), Tengcooldie Kraftmaschinenöltemperatur (344) und Ttransoildie Getriebeöltemperatur (342) sind und wobei A eine Matrix mit der Dimension 3x3 und B eine Matrix mit der Dimension 3x5 sind.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Doppelkupplungsgetriebe und insbesondere eine Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe.
HINTERGRUND
Die hier gegebene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der derzeit benannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die ansonsten zum Zeitpunkt der Einreichung nicht als Stand der Technik gelten, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) für ein Fahrzeug umfasst eine erste und eine zweite Kupplung, die innerhalb eines Kupplungsgehäuses angeordnet sind. Das DCT kann ein Nass-DCT oder ein Trocken-DCT sein. Ein Nass-DCT umfasst Nasskupplungen und taucht Komponenten in Schmierfluid ein, um Reibung und Wärme zu verringern. Ein Trocken-DCT umfasst keine Fluidladung und umfasst folglich Trockenkupplungen. In einem Trocken-DCT nimmt der Schlupf ab, und die Kraftstoffsparsamkeit wird verbessert. Trockenkupplungen erfahren jedoch eine größere thermische Schwankung.
Das Kupplungsgehäuse koppelt eine Kraftmaschine des Fahrzeugs mit einer ersten Getriebewelle über die erste Kupplung. Nur als Beispiel kann die erste Getriebewelle einer ersten Teilmenge von Gängen (z. B. ungeraden Gängen) des DCT entsprechen. Die erste Teilmenge von Gängen kann den ersten, dritten, fünften und Rückwärtsgang umfassen. Das Kupplungsgehäuse koppelt die Kraftmaschine mit einer zweiten Getriebewelle über die zweite Kupplung. Nur als Beispiel kann die zweite Getriebewelle einer zweiten Teilmenge von Gängen (z. B. geraden Gängen) des DCT entsprechen. Die zweite Teilmenge von Gängen kann den zweiten, vierten und sechsten Gang umfassen.
Die Kupplungen übertragen ein Drehmoment von der Kraftmaschine auf die Getriebewellen. Die Reibung zwischen den Kupplungen und dem Kupplungsgehäuse bestimmt eine Menge an übertragenem Drehmoment. Das Steuern von jeweiligen Positionen (d. h. der Verschiebung) der Kupplungen steuert die Reibung zwischen den Kupplungen und dem Kupplungsgehäuse, wodurch die Menge an Drehmoment, das auf die Getriebewellen übertragen wird, gesteuert wird.
Die Druckschrift DE 197 02 449 A1 beschreibt eine Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung für ein Getriebe in einem Fahrzeug. Die Druckschrift DE 41 24 722 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum Schutz einer Reibungskupplung vor thermischer Überlastung. Die Druckschrift US 2009 / 0 249 907 A1 beschreibt ein herkömmliches Doppelkupplungsgetrie be.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine erfindungsgemäße Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe umfasst mindestens ein Kupplungsschlupf-Leistungsmodul, das eine erste Kupplungsschlupfleistung einer ersten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes und eine zweite Kupplungsschlupfleistung einer zweiten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes bestimmt. Ferner umfasst die Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung ein Temperaturberechnungsmodul, das die erste Kupplungsschlupfleistung, die zweite Kupplungsschlupfleistung, eine Umgebungslufttemperatur, eine Kraftmaschinenöltemperatur und eine Getriebeöltemperatur empfängt und das eine erste Kupplungsscheibentemperatur einer ersten Kupplungsscheibe der ersten Kupplung, eine zweite Kupplungsscheibentemperatur einer zweiten Kupplungsscheibe der zweiten Kupplung und eine Kupplungsgehäusetemperatur eines Kupplungsgehäuses auf der Basis der ersten Kupplungsschlupfleistung, der zweiten Kupplungsschlupfleistung, der Umgebungslufttemperatur, der Kraftmaschinenöltemperatur und der Getriebeöltemperatur unter Verwendung eines linearen zeitinvarianten Modells (LTI-Modells) berechnet. Das LTI-Modell ist ein Modell mit drei Zuständen auf der Basis der ersten Kupplungsscheibe, der zweiten Kupplungsscheibe und des Kupplungsgehäuses gemäß folgender Gleichung: ${\frac{d T}{d t} = A \cdot T + B \cdot u$
wobei: $T = {[T_{c l u t c h 1}, T_{c l u t c h 2}, T_{c l u t c h_a i r}]}^{T}$
$u = {[P_{c l u t c h 1}, P_{c l u t c h 2}, T_{t r a n s o i l}, T_{e n g c o o l}, T_{a i r a m b}]}^{T}$
wobei T_clutch1 die erste Kupplungsscheibentemperatur, T_clutch2 die zweite Kupplungsscheibentemperatur, T_{clutch_air} die Kupplungsgehäusetemperatur, P_clutch1 die erste Kupplungsschlupfleistung, P_clutch2 die zweite Kupplungsschlupfleistung, T_airamb die Umgebungslufttemperatur, T_engcool die Kraftmaschinenöltemperatur und Ttransoü die Getriebeöltemperatur sind und wobei A eine Matrix mit der Dimension 3x3 und B eine Matrix mit der Dimension 3x5 sind.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur für Erläuterungszwecke bestimmt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht begrenzen.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich, in denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Diagramm einer beispielhaften Implementierung eines Doppelkupplungsgetriebes (DCT) gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines Getriebesteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Ablaufdiagramm ist, das Schritte eines Kupplungstemperatur-Vorhersageverfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen keineswegs begrenzen. Für die Zwecke der Deutlichkeit werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck A, B und/oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Selbstverständlich können Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Eine erste und eine zweite Trockenkupplung in einem Trockendoppelkupplungsgetriebe (DCT) werden über Reibungsplatten selektiv mit einem Kupplungsgehäuse gekoppelt. Eine Menge an Drehmoment, das vom Kupplungsgehäuse auf jeweilige Getriebewellen übertragen wird, basiert auf der Reibung zwischen den Reibungsplatten und den Kupplungen. Jeweilige Positionen (d. h. eine Verschiebung) der Kupplungen werden auf der Basis der Reibung und eines gewünschten Drehmoments gesteuert. Die Reibung kann auf der Basis von Temperaturen der Kupplungen variieren. Folglich können sich die Temperaturen der Kupplungen sowie die Positionen der Kupplungen auf das gesteuerte Drehmoment auswirken.
Mit Bezug auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangsystems 100 eines Fahrzeugs gezeigt. Eine Kraftmaschine 102 erzeugt ein Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug. Einer oder mehrere Elektromotoren (oder Motor-Generatoren) können außerdem oder alternativ ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Obwohl die Kraftmaschine 102 als Brennkraftmaschine (ICE) mit Funkenverbrennung erörtert wird, kann die Kraftmaschine 102 einen anderen geeigneten Typ von Kraftmaschine umfassen, wie z. B. eine Kraftmaschine vom Kompressionsverbrennungstyp, eine Kraftmaschine vom elektrischen Typ oder eine Kraftmaschine vom Hybridtyp.
Luft wird in die Kraftmaschine 102 durch einen Einlasskrümmer 104 gesaugt. Die Luftströmung in die Kraftmaschine 102 kann unter Verwendung eines Drosselventils 106 verändert werden. Eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 108 vermischen den Kraftstoff mit der Luft, um ein verbrennbares Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in den Zylindern der Kraftmaschine 102 wie z. B. im Zylinder 110 verbrannt. Obwohl die Kraftmaschine 102 derart dargestellt ist, dass sie einen Zylinder aufweist, kann die Kraftmaschine 102 mehr oder weniger Zylinder aufweisen.
Der Zylinder 110 umfasst einen Kolben (nicht dargestellt), der mechanisch mit einer Kurbelwelle 112 verbunden ist. Ein Verbrennungsereignis innerhalb des Zylinders 110 kann in vier Phasen beschrieben werden: einer Einlassphase, einer Kompressionsphase, einer Verbrennungsphase (oder Expansionsphase) und einer Auslassphase. Während der Einlassphase bewegt sich der Kolben in Richtung einer untersten Position und saugt Luft in den Zylinder 110 ein. Während der Kompressionsphase bewegt sich der Kolben in Richtung einer obersten Position und komprimiert die Luft oder das Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 110.
Die Verbrennungsphase beginnt, wenn beispielsweise ein Zündfunken von einer Zündkerze 114 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches treibt den Kolben wieder in Richtung der untersten Position, und der Kolben treibt die Kurbelwelle 112 drehend an. Resultierendes Abgas wird aus dem Zylinder 110 ausgestoßen, um die Auslassphase und das Verbrennungsereignis abzuschließen. Ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) 116 steuert das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 102.
Die Kraftmaschine 102 gibt das Drehmoment über die Kurbelwelle 112 an ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) 120 aus. Das DCT 120 empfängt das durch die Kraftmaschine 102 ausgegebene Drehmoment und überträgt das Drehmoment selektiv auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs (nicht dargestellt). Insbesondere wird das in das DCT 120 über die Kurbelwelle 112 eingegebene Drehmoment selektiv an eine Getriebeausgangswelle 122 auf der Basis eines im DCT 120 eingelegten Gangübersetzungsverhältnisses übertragen. Die Getriebeausgangswelle 122 überträgt das Drehmoment an ein Differential 124 und das Differential 124 überträgt das Drehmoment über einen Endantrieb 126 an ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs.
Ein Übersetzungsverhältnis (oder Antriebsverhältnis) kann als Verhältnis einer Eingangsdrehzahl des DCT 120 zu einer Ausgangsdrehzahl des DCT 120 definiert sein. Die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl des DCT 120 können unter Verwendung von einem oder mehreren Sensoren gemessen werden. In einigen Implementierungen kann die Eingangsdrehzahl auf der Ausgangsdrehzahl der Kraftmaschine 102 (d. h. der Drehzahl der Kurbelwelle 112 oder eines Schwungrades) oder eines anderen geeigneten Maßes der Eingangsdrehzahl basieren. Die Ausgangsdrehzahl des DCT 120 kann unter Verwendung von einem oder mehreren Sensoren auf der Basis der Drehung der Getriebeausgangswelle 122 gemessen werden.
Ein Getriebesteuermodul (TCM) 130 steuert das Übersetzungsverhältnis, indem gesteuert wird, welche Kupplung, welche Eingangswelle und welcher Zahnradsatz das Antriebsdrehmoment empfangen und welcher Zahnradsatz mit der Getriebeausgangswelle 122 gekoppelt ist. Das TCM 130 kann das Übersetzungsverhältnis auf der Basis von verschiedenen Schaltungsabbildungen, gemessenen Parametern (z. B. Drosselklappenöffnung und Fahrzeuggeschwindigkeit) und/oder Eingaben von einem Fahrer (z. B. Hochschaltvorgängen und Herunterschaltvorgängen) steuern. Das ECM 116 und das TCM 130 können über ein Controllerbereichsnetz (CAN) miteinander kommunizieren, beispielsweise um Schaltvorgänge innerhalb des DCT 120 zu koordinieren und verschiedene Parameter füreinander zur Verfügung zu stellen.
Das TCM 130 gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt gegenwärtige Temperaturen von Kupplungen des DCT 120. Das TCM 130 speichert beispielsweise vorherige Kupplungstemperaturen und ein thermisches Kupplungsmodell. Das thermische Kupplungsmodell sagt die gegenwärtigen Kupplungstemperaturen auf der Basis der vorherigen Kupplungstemperaturen, des Eingangskupplungsdrehmoments, des Kupplungsschlupfs und von einer oder mehreren Umgebungstemperaturen vorher.
Mit Bezug auf 2 umfasst das DCT 120 einen Kupplungsabschnitt 200 und einen Verzahnungsabschnitt 202. Der Kupplungsabschnitt 200 umfasst ein Kupplungsgehäuse 204. Das Kupplungsgehäuse 204 ist für eine gemeinsame Drehung mit der Kurbelwelle 112 verbunden. Das Kupplungsgehäuse 204 umfasst eine erste Trockenkupplungsscheibe 206 und eine zweite Trockenkupplungsscheibe 208. Reibungsplatten 210 sind am Kupplungsgehäuse 204 und an jeder der Kupplungsscheiben 206, 208 angebracht, um eine Reibungskupplungsanordnung zu bilden.
Die erste Kupplungsscheibe 206 ist für eine gemeinsame Drehung mit einer ersten Getriebewelle 212 verbunden. Die zweite Kupplungsscheibe 208 ist für eine gemeinsame Drehung mit einer zweiten Getriebewelle 214 verbunden. Die erste Kupplungsscheibe 206 wird mit dem Kupplungsgehäuse 204 über die Reibungsplatten 210 selektiv in Eingriff gebracht, um die Drehung der Kurbelwelle 112 auf die erste Getriebewelle 212 zu übertragen. Die zweite Kupplungsscheibe 208 wird mit dem Kupplungsgehäuse 204 über die Reibungsplatten 210 selektiv in Eingriff gebracht, um die Drehung der Kurbelwelle 112 auf die zweite Getriebewelle 214 zu übertragen. Der Eingriff der ersten Kupplungsscheibe 206 mit dem Kupplungsgehäuse 204 dreht folglich einen ersten Satz von Zahnrädern innerhalb des Verzahnungsabschnitts 202. Dagegen dreht der Eingriff der zweiten Kupplungsscheibe 208 mit dem Kupplungsgehäuse 204 einen zweiten Satz von Zahnrädern innerhalb des Verzahnungsabschnitts 202.
Mit Bezug auf 3 umfasst das TCM 130 eine Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung 300. Die Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung 300 bestimmt die gegenwärtigen Kupplungstemperaturen (d. h. die Temperaturen des Kupplungsgehäuses 204 und der ersten und der zweiten Kupplungsscheibe 206, 208) auf der Basis von vorherigen Kupplungstemperaturen und eines thermischen Kupplungsmodells. Das thermische Kupplungsmodell sagt gegenwärtige Kupplungstemperaturen auf der Basis der vorherigen Kupplungstemperaturen, des Eingangskupplungsdrehmoments, des Kupplungsschlupfs und von einer oder mehreren Umgebungstemperaturen vorher.
Die Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung 300 umfasst ein Temperaturberechnungsmodul 302, das eine erste Kupplungsscheibentemperatur 304, eine zweite Kupplungsscheibentemperatur 306 und eine Kupplungsgehäusetemperatur 308 auf der Basis des thermischen Kupplungsmodells der vorliegenden Offenbarung berechnet und ausgibt, die gemeinsam als Kupplungstemperatursignale 310 bezeichnet werden. Das Temperaturberechnungsmodul 302 kann ferner ein erstes und ein zweites Kupplungstemperatur-Anstiegssignal 312 und 314 ausgeben. Das erste und das zweite Kupplungstemperatur-Anstiegssignal 312 und 314 geben beispielsweise an, ob jeweilige Temperaturen der ersten Kupplungsscheibe 208 und der zweiten Kupplungsscheibe 210 ansteigen.
Das Temperaturberechnungsmodul 302 empfängt ein erstes und ein zweites Kupplungsschlupf-Leistungssignal 324 und 326 vom ersten bzw. vom zweiten Kupplungsschlupf-Leistungsmodul 328 und 330. Das erste Kupplungsschlupf-Leistungsmodul 328 kann beispielsweise das erste Kupplungsschlupf-Leistungssignal 324 auf der Basis des Kupplungsdrehmoments 332 und der Kupplungsschlupfdrehzahl 334, die der ersten Kupplungsscheibe 206 zugeordnet sind, berechnen. Das zweite Kupplungsschlupf-Leistungsmodul 330 kann das zweite Kupplungsschlupf-Leistungssignal 326 auf der Basis des Kupplungsdrehmoments 336 und der Kupplungsschlupfdrehzahl 338, die der zweiten Kupplungsscheibe 208 zugeordnet sind, berechnen. Das erste und das zweite Kupplungsschlupf-Leistungssignal 324 und 326 stellen die Wärme dar, die in den jeweiligen Kupplungsscheiben 306, 308 infolge des Kupplungsdrehmoments und der Kupplungsschlupfdrehzahl erzeugt wird.
Das Temperaturberechnungsmodul 302 empfängt ferner eine Umgebungslufttemperatur 340, eine Getriebeöltemperatur 342 und eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur 344. Das Temperaturberechnungsmodul 302 berechnet die Kupplungstemperatursignale 310 unter Verwendung des thermischen Kupplungsmodells auf der Basis des ersten und des zweiten Kupplungsschlupf-Leistungssignals 324 und 326, der Umgebungslufttemperatur 340, der Getriebeöltemperatur 342 und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur 344.
Das thermische Kupplungsmodell der vorliegenden Offenbarung basiert beispielsweise auf der Wärmeübertragung zwischen der ersten Kupplungsscheibe 206, der zweiten Kupplungsscheibe 208 und der Luft innerhalb des Kupplungsgehäuses 204. Ferner verursacht der Kupplungsschlupf eine Wärmeübertragung auf die Umgebungsluft, das Kraftmaschinenkühlmittel und das Getriebeöl. Folglich basiert das thermische Kupplungsmodell auf dem ersten und dem zweiten Kupplungsschlupf-Leistungssignal 324 und 326, der Umgebungslufttemperatur 340, der Getriebeöltemperatur 342 und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur 344.
Das thermische Kupplungsmodell umfasst ein lineares zeitinvariantes Raummodell (LTI-Raummodell) mit drei Zuständen gemäß einer ersten Gleichung EQ1: ${\frac{d T}{d t} = A \cdot T + B \cdot u$
wobei: $T = {[T_{c l u t c h 1}, T_{c l u t c h 2}, T_{c l u t c h_a i r}]}^{T}$
$u = {[P_{c l u t c h 1}, P_{c l u t c h 2}, T_{t r a n s o i l}, T_{e n g c o o l}, T_{a i r a m b}]}^{T}$
In der ersten Gleichung EQ1 umfassen interne Zustände des thermischen Kupplungsmodells eine erste Kupplungsscheibentemperatur, eine zweite Kupplungsscheibentemperatur und eine Kupplungsgehäusetemperatur. Das erste und das zweite Kupplungsschlupf-Leistungssignal 324 und 326 (d. h. P_clutch1 und P_clutch2), die Umgebungslufttemperatur 340 (d. h. T_airamb), die Getriebeöltemperatur 342 (d. h. T_transoil) und die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur 344 (d. h. T_engcool) sind Eingaben in die erste Gleichung EQ 1. Kupplungstemperaturen (z. B. Temperaturen der Kupplungsscheiben 206, 208 und der Luft innerhalb des Kupplungsgehäuses 204) sind Ausgaben aus der ersten Gleichung EQ1. Die Matrizes A und B weisen die Dimensionen 3x3 bzw. 3x5 auf.
Mit Bezug auf 4 beginnt ein Kupplungstemperatur-Vorhersageverfahren 400 in Schritt 402. In Schritt 404 wird das thermische Kupplungsmodell kalibriert. Die erste Gleichung EQ1 des thermischen Kupplungsmodells basiert beispielsweise auf den folgenden Wärmebilanzgleichungen EQ2: ${\begin{matrix} M_{P c l 1} {\dot{T}}_{c l 1} = k_{c l 1_c l 2} \cdot (T_{c l 2} - T_{c l 1}) + k_{c l 1_c h a} \cdot (T_{c h a} - T_{c l 1}) + k_{c l 1_t r o i l} \cdot (T_{c l 1} - T_{t r o i l}) \\ + k_{c l 1_e n g c o o l} \cdot (T_{c l 2} - T_{\dot{e} n g c o o l}) + k_{c l 1_a i r a m b} \cdot (T_{c l 1} - T_{a i r a m b}) + u_{1} \cdot P_{c l 1} \\ M_{P c l 2} {\dot{T}}_{c l 2} = k_{c l 1_c l 2} \cdot (T_{c l 1} - T_{c l 2}) + k_{c l 2_c h a} \cdot (T_{c h a} - T_{c l 2}) + k_{c l 1_t r o i l} \cdot (T_{c l 1} - T_{t r o i l}) \\ + k_{c l 2_e n g c o o l} \cdot (T_{c l 2} - T_{\dot{e} n g c o o l}) + k_{c l 21_a i r a m b} \cdot (T_{c l 1} - T_{a i r a m b}) + u_{2} \cdot P_{c l 2} \\ M_{P c h a} {\dot{T}}_{c h a} = k_{c l 1_c h a} \cdot (T_{c l 1} - T_{c h a}) + k_{c l 2_c h a} \cdot (T_{c l 2} - T_{c h a}) + k_{c h a_t r o i l} \cdot (T_{c l 1} - T_{t r o i l}) \\ + k_{c h a_e n g c o o l} \cdot (T_{c l 1} - T_{\dot{e} n g c o o l}) + k_{c h a_a i r a m b} \cdot (T_{c l 1} - T_{a i r a m b}) + (1 - u_{1}) \cdot P_{c l 1} + (1 - u_{2}) \cdot P_{c l 2} \end{matrix}$
Dabei ist M ein Koeffizient, der einer Komponentenmasse * Komponentenwärmekapazität entspricht, und K ist ein Koeffizient, der einem Komponenten-Wärmeübertragungskoeffizienten * einer Komponenten-Wärmeübertragungsfläche entspricht. Die Wärmebilanzgleichungen EQ2 umfassen Koeffizienten, die Wärmebilanzen zwischen den folgenden Komponenten entsprechen: einer ersten Kupplungsscheibe (cl1), einer zweiten Kupplungsscheibe (cl2), dem Kupplungsgehäuse (cha), dem Getriebeöl (troil), dem Kraftmaschinenkühlmittel (engcool) und der Umgebungslufttemperatur (airamb). Das Kalibrieren des thermischen Kupplungsmodells umfasst das Einstellen der Koeffizienten des Modells derart, dass die Ausgaben des Modells aktuellen gemessenen Testaten entsprechen. Das Modell verwendet die kalibrierten Koeffizienten sowie die Eingaben der gegenwärtigen mechanischen und thermischen Bedingungen (d. h. des ersten und des zweiten Kupplungsschlupf-Leistungssignals 324 und 326, der Umgebungslufttemperatur 340, der Getriebeöltemperatur 342 und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur 344), um die Temperaturen des Kupplungsgehäuses 204 und der Kupplungsscheiben 206, 208 genau vorherzusagen.
In Schritt 406 wird das Fahrzeug eingeschaltet. In Schritt 408 bestimmt das Verfahren 400 Umgebungsbedingungen. Beispielsweise empfängt das thermische Kupplungsmodell die Umgebungslufttemperatur 340, die Getriebeöltemperatur 342 und die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur 344. Das thermische Kupplungsmodell kann die Umgebungsbedingungen von einem oder mehreren Sensoren empfangen, die entsprechenden Orten innerhalb des Fahrzeugs zugeordnet sind.
In Schritt 410 bestimmt das Verfahren 400 die Temperaturen des Kupplungsgehäuses 204 und der Kupplungsscheiben 206, 208. Wenn beispielsweise das Fahrzeug für eine vorbestimmte Periode ausgeschaltet war, können die Temperaturen des Kupplungsgehäuses 204 und der Kupplungsscheiben 206, 208 als äquivalent der Umgebungslufttemperatur 340 bestimmt werden. Wenn das Fahrzeug für die vorbestimmte Periode nicht ausgeschaltet war, können die Temperaturen des Kupplungsgehäuses 204 und der Kupplungsscheiben 206, 208 auf der Basis von vorher gespeicherten Temperaturen des Kupplungsgehäuses 204 und der Kupplungsscheiben 206, 208 und einer Differenz zwischen einem letzten Ausschaltzeitpunkt und einem gegenwärtigen Zeitpunkt bestimmt werden.
In Schritt 412 bestimmt das Verfahren 400 die Kupplungsschlupfdrehzahl und das Kupplungsdrehmoment. Nur als Beispiel kann das Verfahren 400 die Kupplungsschlupfdrehzahl und das Kupplungsdrehmoment von einem oder mehreren Sensoren und/oder Abschätzungen, die vom ECM 116 empfangen werden, bestimmen. Wenn dies die erste Iteration des Verfahrens 400 beim Start des Fahrzeugs ist, sind die Kupplungsschlupfdrehzahl und das Kupplungsdrehmoment null.
In Schritt 414 berechnet das thermische Kupplungsmodell die erste Kupplungsscheibentemperatur 304, die zweite Kupplungsscheibentemperatur 306, die Kupplungsgehäusetemperatur 308 und das erste und das zweite Kupplungstemperatur-Anstiegssignal 312 und 314 und gibt diese aus. In Schritt 416 speichert das Verfahren 400 die Ausgaben des thermischen Kupplungsmodells. In Schritt 418 stellt das Verfahren 400 fest, ob das Fahrzeug noch eingeschaltet ist. Wenn dies gilt, fährt das Verfahren 400 zu Schritt 408 fort, um die Schritte 408 bis 418 zu wiederholen. Falls dies falsch ist, fährt das Verfahren 400 zu Schritt 420 fort. In Schritt 420 speichert das Verfahren 400 den Ausschaltzeitpunkt für die Verwendung in Schritt 410 von anschließenden Iterationen des Verfahrens 400. Das Verfahren 400 endet in Schritt 422.

Claims

Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) für ein Doppelkupplungsgetriebe (120), wobei die Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) umfasst: mindestens ein Kupplungsschlupf-Leistungsmodul (328, 330), das eine erste Kupplungsschlupfleistung (324) einer ersten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes (120) und eine zweite Kupplungsschlupfleistung (326) einer zweiten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes (120) bestimmt; und ein Temperaturberechnungsmodul (302), das die erste Kupplungsschlupfleistung (324), die zweite Kupplungsschlupfleistung (326), eine Umgebungslufttemperatur (340), eine Kraftmaschinenöltemperatur (344) und eine Getriebeöltemperatur (342) empfängt und das eine erste Kupplungsscheibentemperatur (304) einer ersten Kupplungsscheibe (206) der ersten Kupplung, eine zweite Kupplungsscheibentemperatur (306) einer zweiten Kupplungsscheibe (208) der zweiten Kupplung und eine Kupplungsgehäusetemperatur (308) eines Kupplungsgehäuses (204) auf der Basis der ersten Kupplungsschlupfleistung (324), der zweiten Kupplungsschlupfleistung (326), der Umgebungslufttemperatur (340), der Kraftmaschinenöltemperatur (344) und der Getriebeöltemperatur (342) unter Verwendung eines linearen zeitinvarianten Modells berechnet, wobei das lineare zeitinvariante Modell ein Modell mit drei Zuständen auf der Basis der ersten Kupplungsscheibe (206), der zweiten Kupplungsscheibe (208) und des Kupplungsgehäuses (204) ist gemäß folgender Gleichung: ${\frac{d T}{d t} = A \cdot T + B \cdot u$
wobei: $T = {[T_{c l u t c h 1}, T_{c l u t c h 2}, T_{c l u t c h_a i r}]}^{T}$
$u = {[P_{c l u t c h 1}, P_{c l u t c h 2}, T_{t r a n s o i l}, T_{e n g c o o l}, T_{a i r a m b}]}^{T}$
wobei T_clutch1 die erste Kupplungsscheibentemperatur (304), T_clutch2 die zweite Kupplungsscheibentemperatur (306), T_{clutch_air} die Kupplungsgehäusetemperatur (308), P_clutch1 die erste Kupplungsschlupfleistung (324), P_clutch2 die zweite Kupplungsschlupfleistung (326), T_airamb die Umgebungslufttemperatur (340), T_engcool die Kraftmaschinenöltemperatur (344) und T_transoil die Getriebeöltemperatur (342) sind und wobei A eine Matrix mit der Dimension 3x3 und B eine Matrix mit der Dimension 3x5 sind.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei das Temperaturberechnungsmodul (302) vorher berechnete erste und zweite Kupplungsscheibentemperaturen (304, 306) und Kupplungsgehäusetemperaturen (308) speichert.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 2, wobei das Temperaturberechnungsmodul (302) die erste Kupplungsscheibentemperatur (304), die zweite Kupplungsscheibentemperatur (306) und die Kupplungsgehäusetemperatur (308) ferner auf der Basis der vorher berechneten ersten und zweiten Kupplungsscheibentemperaturen (304, 306) und Kupplungsgehäusetemperaturen (308) berechnet.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Kupplungsschlupf-Leistungsmodul (328, 330) die erste Kupplungsschlupfleistung (324) auf der Basis eines ersten Kupplungsdrehmoments (332) und einer ersten Kupplungsschlupfdrehzahl (334) bestimmt und die zweite Kupplungsschlupfleistung (326) auf der Basis eines zweiten Kupplungsdrehmoments (336) und einer zweiten Kupplungsschlupfdrehzahl (338) bestimmt.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei das Temperaturberechnungsmodul (302) mindestens ein Signal (312, 314) ausgibt, das angibt, ob die erste oder zweite Kupplungsscheibentemperatur (304, 306) zunimmt.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei das Temperaturberechnungsmodul (302) die erste Kupplungsscheibentemperatur (304), die zweite Kupplungsscheibentemperatur (306) und die Kupplungsgehäusetemperatur (308) ferner auf der Basis dessen berechnet, ob ein Fahrzeug mit dem Doppelkupplungsgetriebe (120) für zumindest eine vorbestimmte Periode ausgeschaltet ist.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei das Temperaturberechnungsmodul (302) die erste Kupplungsscheibentemperatur (304), die zweite Kupplungsscheibentemperatur (306) und die Kupplungsgehäusetemperatur (308) ferner auf der Basis einer Differenz zwischen einem letzten Ausschaltzeitpunkt und einem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet.
Kupplungstemperatur-Vorhersagevorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei das lineare zeitinvariante Modell auf mindestens einer Wärmebilanzgleichung basiert, die dem Doppelkupplungsgetriebe (120) zugeordnet ist.