DE102017129571A1 - Temperature model for hybrid module and method for protecting a hybrid module - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Temperaturmodell für ein Hybridmodul (5) in einem Antriebsstrang (11) eines Kraftfahrzeugs (10) und ein Verfahren zum Schutz des Hybridmoduls (5) mittels des Temperaturmodells des Hybridmoduls (5) offenbart. Das Hybridmodul (5) ist im Wesentlichen aus einer trockenlaufenden Trennkupplung (2), einer trockenlaufenden ersten Teilkupplung (21), einer trockenlaufenden zweiten Teilkupplung (22) und einer elektrischen Maschine (4) aufgebaut. Ein Steuergerät (12) ist vorgesehen, in dem das Temperaturmodell zur Echtzeit-Steuerung des Hybridmoduls (5) des Kraftfahrzeugs (10) installiert ist.A temperature model for a hybrid module (5) in a drive train (11) of a motor vehicle (10) and a method for protecting the hybrid module (5) by means of the temperature model of the hybrid module (5) are disclosed. The hybrid module (5) is essentially composed of a dry-running separating clutch (2), a dry-running first partial clutch (21), a dry-running second partial clutch (22) and an electric machine (4). A control unit (12) is provided, in which the temperature model for real-time control of the hybrid module (5) of the motor vehicle (10) is installed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Temperaturmodell für ein Hybridmodul eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere umfasst das Hybridmodul eine elektrische Maschine, die aus einem Stator und einem Rotor besteht. Der Rotor ist um eine Achse drehbeweglich und besitzt zumindest einen Rotorträger, der an einem Außenumfang mehrere magnetisierbare Elemente trägt, die gegenüber dem Stator angeordnet sind. Ferner gehört zum Hybridmodul eine Trennkupplung, die eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung umfasst Die Trennkupplung, die eine erste Teilkupplung und die eine zweite Teilkupplung werden automatisch und individuell angesteuert.The present invention relates to temperature model for a hybrid module of a motor vehicle. In particular, the hybrid module comprises an electric machine consisting of a stator and a rotor. The rotor is rotatable about an axis and has at least one rotor carrier, which carries on an outer circumference a plurality of magnetizable elements, which are arranged opposite to the stator. Furthermore, the hybrid module includes a disconnect clutch, which includes a first part clutch and a second part clutch The disconnect clutch, a first part clutch and a second part clutch are automatically and individually controlled.
Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zum Schutz des Hybridmoduls eines Kraftfahrzeugs mittels eines Temperaturmodells. Das Hybridmodul umfasst zumindest eine trockenlaufende Trennkupplung, eine trockenlaufende erste Teilkupplung, eine trockenlaufende zweite Teilkupplung und eine elektrische Maschine.Furthermore, the invention relates to methods for protecting the hybrid module of a motor vehicle by means of a temperature model. The hybrid module comprises at least one dry-running separating clutch, a dry-running first partial clutch, a dry-running second partial clutch and an electric machine.
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Wie aus dem oben zitierten Stand der Technik ersichtlich ist, gibt es bereits einige druckschriftliche Dokumente zu Temperaturmodellen von Reibkupplungen. Im Anwendungsbereich von trockenlaufenden Kupplungen sind diese für Einscheiben-Anfahrkupplungen bzw. Doppelkupplungen zu finden. Im Bereich von Lamellenkupplungen sind die Temperaturmodelle für nasslaufende Lamellenkupplungen zu finden.As can be seen from the above cited prior art, there are already some printed documents on temperature models of friction clutches. In the application of dry-running clutches these are to be found for single-disc start-up clutches or double clutches. In the area of multi-disc clutches, the temperature models for wet-running multi-plate clutches can be found.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperaturmodell für ein Hybridmodul im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit dem der Schutz aller Komponenten eines Hybridmoduls vor thermischer Schädigung und somit eine Komfortsteigerung im Fahrbetrieb möglich ist.The invention has for its object to provide a temperature model for a hybrid module in the drive train of a motor vehicle, with the protection of all components of a hybrid module from thermal damage and thus an increase in comfort during driving is possible.
Diese Aufgabe wird durch Temperaturmodell für ein Hybridmodul in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.This object is achieved by temperature model for a hybrid module in a drive train of a motor vehicle, comprising the features of
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Schutz eines Hybridmoduls mittels eines Temperaturmodells gegeben ist, so dass einzelne Komponenten des Hybridmoduls vor thermischer Schädigung im Fahrbetrieb bewahrt werden.Another object of the invention is to provide a method with which the protection of a hybrid module is given by means of a temperature model, so that individual components of the hybrid module are preserved from thermal damage while driving.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Schutz eines Hybridmoduls in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 5 umfasst.This object is achieved by a method for protecting a hybrid module in a drive train of a motor vehicle, comprising the features of
Das erfindungsgemäße Temperaturmodell für ein Hybridmodul in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, wobei der um eine Achse drehbewegliche Rotor zumindest einen Rotorträger besitzt. Der Rotorträger trägt an einem Außenumfang mehrere Dauermagnete, die gegenüber dem Stator angeordnet sind. Ferner umfasst das Hybridmodul eine Trennkupplung und eine Doppelkupplung, die eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung aufweist. Die Trennkupplung, die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung sind Trockenkupplungen. Ein Steuergerät ist vorgesehen, in dem das Temperaturmodell zur Echtzeit-Steuerung der Komponenten des Hybridmoduls des Kraftfahrzeugs installiert ist.The temperature model according to the invention for a hybrid module in a drive train of a motor vehicle comprises an electric machine with a stator and a rotor, wherein the rotor rotatable about an axis has at least one rotor carrier. The rotor carrier carries on an outer circumference a plurality of permanent magnets, which are arranged opposite to the stator. Furthermore, the hybrid module comprises a separating clutch and a double clutch, which has a first partial clutch and a second partial clutch. The separating clutch, the first part clutch and the second part clutch are Dry clutches. A control unit is provided, in which the temperature model for real-time control of the components of the hybrid module of the motor vehicle is installed.
Mit dem entwickelten (berechneten) Temperaturmodell kann der thermische Haushalt eines Hybridmoduls gezielt optimiert bzw. an Zusatzanforderung angepasst werden. Ferner ist es von Vorteil, dass mit dem erfindungsgemäßen Temperaturmodell einzelne Komponenten des Hybridmoduls vor thermischer Schädigung im Fahrbetrieb geschützt werden können. Durch Berechnung des entwickelten Temperaturmodells in Echtzeit in der Fahrzeug-Software können die Trennkupplung und die beiden Teilkupplungen und die elektrische Maschine vor Überhitzung geschützt werden. Bei Erreichen von kritischen Temperaturen (Schwellwerten) können Schutzmaßnahmen eingeleitet werden.With the developed (calculated) temperature model, the thermal budget of a hybrid module can be specifically optimized or adapted to additional requirements. Furthermore, it is advantageous that individual components of the hybrid module can be protected against thermal damage during driving with the temperature model according to the invention. By calculating the developed temperature model in real time in the vehicle software, the separating clutch and the two partial clutches and the electrical machine can be protected against overheating. When critical temperatures (threshold values) are reached, protective measures can be taken.
Das Temperaturmodell für das Hybridmodul umfasst die trockenlaufende Trennkupplung, die trockenlaufende erste Teilkupplung, die trockenlaufende zweite Teilkupplung, einen äußeren Träger des Rotors der elektrischen Maschine, eine erste Restmasse und eine zweite Restmasse.The temperature model for the hybrid module comprises the dry-running separating clutch, the dry-running first partial clutch, the dry-running second partial clutch, an outer carrier of the rotor of the electric machine, a first residual mass and a second residual mass.
Das Temperaturmodell verknüpft die trockenlaufenden drei Reibkupplungen mit dem Trägerbauteil des Rotors der elektrischen Maschine, mit einer ersten Restmasse (diese beschreibt im Mittel die Luft- und Bauteiltemperatur aller nicht separat berücksichtigten Bauteile nahe des Verbrennungsmotors) und mit einer zweiten Restmasse (diese beschreibt im Mittel die Luft- und Bauteiltemperatur aller nicht separat berücksichtigten Bauteilen nahe dem Getriebe). Das Trägerbauteil des Rotors der elektrischen Maschine ist mit der elektrischen Maschine, mit der ersten Restmasse und der zweiten Restmasse verbunden. Die Reibkupplungen könnten Lamellenkupplungen, auch „normale“ Einscheibenkupplungen, sein. Obwohl die nachfolgende Beschreibung nur Lamellenkupplungen erwähnt, soll die nicht als Beschränkung der Erfindung verstanden werden. Für den Fall, dass Einscheibenkupplungen verwendet werden, würde es letztlich nur heißen, dass die Lamellenkupplungen auf zwei Massen reduziert werden. Die Trennkupplung umfasst dann zwei Stahlmassen und nur eine Reiblamelle. Die erste Teilkupplung umfasst zwei Stahlmassen und nur eine Reiblamelle. Die zweite Teilkupplung umfasst zwei Stahlmassen und nur eine Reiblamelle.The temperature model combines the dry-running three friction clutches with the support member of the rotor of the electric machine, with a first residual mass (this describes on average the air and component temperature of all not separately considered components near the engine) and with a second residual mass (this describes on average the Air and component temperature of all components not considered separately near the gearbox). The carrier component of the rotor of the electric machine is connected to the electric machine, with the first residual mass and the second residual mass. The friction clutches could be multi-plate clutches, also "normal" single-disc clutches. Although the following description mentions only multi-plate clutches, it should not be construed as limiting the invention. In the event that single-disc clutches are used, it would ultimately mean only that the multi-plate clutches are reduced to two masses. The separating clutch then comprises two steel masses and only one friction plate. The first part clutch comprises two steel masses and only one friction plate. The second part clutch comprises two steel masses and only one friction plate.
Das Temperaturmodell des Hybridmoduls umfasst ferner ein bestehendes Temperaturmodell für den im Hybridmodul eingesetzten Typ der elektrischen Maschine.The temperature model of the hybrid module further comprises an existing temperature model for the type of electric machine used in the hybrid module.
Die Berechnung des Temperaturmodells sollte mittels einer physikalischen Modellierung (thermische Massen, konduktive und konvektive Wärmeübergänge) aufgebaut werden, um unterschiedliche Anordnungs-Konzepte der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung im Hybridmodul abbilden zu können.The calculation of the temperature model should be based on a physical modeling (thermal masses, conductive and convective heat transfer) to be able to map different layout concepts of the clutch, the first part clutch and the second part clutch in the hybrid module.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es zur Steigerung der thermischen Robustheit der einzelnen Komponenten des Hybridmoduls bei dessen Auslegung beiträgt. Dies erfolgt am Arbeitsplatz durch die gezielte konstruktive Anpassung des thermischen Haushalts des Hybridmoduls im Sinne der Konzeptentwicklung. Die trockenlaufenden Reibkupplungen (Trennkupplung, erste Teilkupplung, zweite Teilkupplung) haben eine maximal ertragbare Temperatur von 350°C. Bei der elektrischen Maschine sind die Dauermagnete im Rotor das kritische Bauteil, welche eine Maximaltemperatur von 150°C nicht überschreiten dürfen. Für den Konflikt der um 200°C unterschiedlichen Maximaltemperaturen kann so mit dem Temperaturmodell des Hybridmoduls eine möglichst gute Lösung gefunden werden. Im Fahrbetrieb trägt das Temperaturmodell bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schutz der Komponenten des Hybridmoduls bei.The method according to the invention has the advantage that it contributes to increasing the thermal robustness of the individual components of the hybrid module in its design. This is done at the workplace through the targeted structural adaptation of the thermal budget of the hybrid module in the sense of concept development. The dry running friction clutches (separating clutch, first partial clutch, second partial clutch) have a maximum tolerable temperature of 350 ° C. In the electric machine, the permanent magnets in the rotor are the critical component, which must not exceed a maximum temperature of 150 ° C. For the conflict of the maximum temperatures, which differ by 200 ° C., the best possible solution can be found with the temperature model of the hybrid module. When driving, the temperature model in the method according to the invention contributes to the protection of the components of the hybrid module.
Das Verfahren zum Schutz des Hybridmoduls verwendet ein Temperaturmodell, das auf den jeweiligen Typ des verbauten Hybridmoduls zugeschnitten ist. Das Hybridmodul weist zumindest eine trockenlaufende Trennkupplung, eine trockenlaufende erste Teilkupplung, eine trockenlaufende zweite Teilkupplung und eine elektrische Maschine auf. Um den Schutz des Hybridmoduls im Fahrbetrieb gewährleisten zu können, wird ein für ein Hybridmodul errechnetes Temperaturmodell in einer Steuereinheit (im elektronischen Speicher) eines Kraftfahrzeugs abgelegt. Im Fahrbetrieb werden vom Steuergerät die Motordrehzahl, die Drehzahlen der beiden Getriebeeingangswellen und das Motormoment erfasst. Daraus wird für die beiden Teilkupplungen eine Differenzdrehzahl berechnet und dann wird aus der Differenzdrehzahl und dem Motormoment die Reibleitung berechnet. Die Reibleistung kann auch als Reibbelastung ausgedrückt werden. Somit kann mit der Steuereinheit die Reibbelastung der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung mit der Steuereinheit erfasst werden. Hierzu wird die Dauer der Belastung der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung erfasst. Die Steuereinheit steuert die einzelnen Kupplungen des Hybridmoduls, so dass sich aus der berechneten in die Lamellen der Kupplungen eingetragene Reibleistung auf einfache Weise die Temperatur der Kupplungen errechnen lässt. Anhand des Temperaturmodells kann somit die Temperatur als Funktion der Zeit für die Trennkupplung, die erste Teilkupplung, die zweite Teilkupplung und der elektrischen Maschine ermittelt werden. Dabei liegt das Hauptaugenmerk besonders auf der Berechnung der Temperatur der Dauermagnete des Rotors. Die Steuereinheit greift in Echtzeit derart ein, dass die Trennkupplung, die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung gesteuert werden, so dass die Temperatur der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung, der zweiten Teilkupplung oder der elektrischen Maschine unter einem jeweils zulässigen Schwellwert gehalten werden.The method of protecting the hybrid module uses a temperature model tailored to the particular type of hybrid module installed. The hybrid module has at least one dry-running separating clutch, a dry-running first partial clutch, a dry-running second partial clutch and an electric machine. In order to be able to ensure the protection of the hybrid module while driving, a temperature model calculated for a hybrid module is stored in a control unit (in the electronic memory) of a motor vehicle. When driving, the control unit records the engine speed, the speeds of the two transmission input shafts and the engine torque. From this, a differential speed is calculated for the two partial clutches and then the friction line is calculated from the differential speed and the engine torque. The friction loss can also be expressed as a friction load. Thus, with the control unit, the frictional load of the clutch, the first part clutch and the second part clutch can be detected with the control unit. For this purpose, the duration of the load of the separating clutch, the first part clutch and the second part clutch is detected. The control unit controls the individual clutches of the hybrid module, so that it is possible to calculate the temperature of the clutches in a simple manner from the calculated friction power registered in the slats of the clutches. On the basis of the temperature model, the temperature can thus be determined as a function of the time for the separating clutch, the first partial clutch, the second partial clutch and the electric machine. The main focus is on the calculation of the Temperature of the permanent magnets of the rotor. The control unit intervenes in real time in such a way that the separating clutch, the first partial clutch and the second partial clutch are controlled such that the temperature of the separating clutch, the first partial clutch, the second partial clutch or the electric machine are kept below a respective permissible threshold value.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine Anpassung von Adaptions- und Kompensationsstrategien im Fahrbetrieb möglich ist, was zu einer Komfortsteigerung beim Fahren mit dem Kraftfahrzeug führt. Der Reibwert einer trockenlaufenden Reibkupplung ist unter anderem abhängig von der Temperatur. Um diesen Effekt, welcher im Fahrbetrieb zu unkomfortablen Anfahrten und/oder Schaltungen führt, ausgleichen zu können, ist eine Temperaturberechnung im Steuergerät des Kraftfahrzeugs in Echtzeit notwendig und von Vorteil.The method according to the invention has the advantage that adaptation of adaptation and compensation strategies during driving operation is possible, which leads to an increase in comfort when driving with the motor vehicle. The coefficient of friction of a dry-running friction clutch depends, among other things, on the temperature. In order to compensate for this effect, which leads to uncomfortable drives and / or circuits when driving, a temperature calculation in the control unit of the motor vehicle in real time is necessary and advantageous.
Für die Berechnung des Temperaturmodells des kompletten Hybridmoduls, das aus der trockenlaufenden Trennkupplung, der trockenlaufenden ersten Teilkupplung, der trockenlaufenden zweiten Teilkupplung und der elektrischen Maschine besteht, werden die konduktive und die konvektive Wärmeleitung entsprechend der Anordnung der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung im Hybridmodul und die konvektive Wärmeleitung mit der Umgebung berücksichtig. In das Temperaturmodell des Hybridmoduls wird ein bereits bestehendes und vom Typ der der elektrischen Maschine abhängiges Temperaturmodell eingebunden.For the calculation of the temperature model of the complete hybrid module, which consists of the dry-running separating clutch, the dry-running first part clutch, the dry running second part clutch and the electric machine, the conductive and the convective heat conduction according to the arrangement of the clutch, the first part clutch and the second part clutch considered in the hybrid module and the convective heat conduction with the environment. In the temperature model of the hybrid module an existing and dependent on the type of the electric machine temperature model is integrated.
Mit dem Temperaturmodell kann die Temperatur aller Außenlamellen und Innenlamellen der Trennkupplung, die Temperatur aller Außenlamellen und Innenlamellen der ersten Teilkupplung und die Temperatur aller Außenlamellen und Innenlamellen der zweiten Teilkupplung im Fahrbetrieb berechnet werden. Hierzu wird die Steuereinheit verwendet, die eine entsprechende Software implementiert hat. Die berechneten Werte werden mit dem im Speicher der Steuereinheit abgelegten Temperaturmodell verglichen.With the temperature model, the temperature of all outer disks and inner disks of the separating clutch, the temperature of all outer disks and inner disks of the first part clutch and the temperature of all outer disks and inner disks of the second part clutch can be calculated while driving. For this purpose, the control unit is used, which has implemented appropriate software. The calculated values are compared with the temperature model stored in the memory of the control unit.
In die Berechnung der Temperatur der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung, der zweiten Teilkupplung und des Rotors der elektrischen Maschine werden eine erste Restmasse und eine zweite Restmasse mit einbezogen. Die Einbeziehung der ersten Restmasse und der zweiten Restmasse ermöglicht, eine Gestaltung des thermischen Haushalts des Hybridmoduls gezielt zu optimieren bzw. auf Zusatzanforderung anzupassen.In the calculation of the temperature of the separating clutch, the first partial clutch, the second partial clutch and the rotor of the electric machine, a first residual mass and a second residual mass are included. The inclusion of the first residual mass and the second residual mass makes it possible to selectively optimize a design of the thermal budget of the hybrid module or to adapt it to additional requirements.
Das Steuergerät ermittelt im Fahrbetrieb aus der Belastung der eingetragenen Reibleistung für die Trennkupplung, die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung bzw. für die elektrische Maschine die Selbsterwärmung der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung. Aus der Dauer der Betätigung der elektrischen Maschine und unter Berücksichtigung der Lage zum Verbrennungsmotor und zum Getriebe wird die Temperatur berechnet, die in der Trennkupplung, der ersten Teilkupplung, der zweiten Teilkupplung und der elektrischen Maschine (insbesondere bei den Dauermagneten) vorherrscht. Für die Berechnung dient das Temperaturmodell des jeweiligen Konzepts des Hybridmoduls.The control unit determines when driving from the load of the registered friction power for the clutch, the first part clutch and the second part clutch or for the electric machine, the self-heating of the clutch, the first part clutch and the second part clutch. From the duration of the operation of the electric machine and taking into account the position of the internal combustion engine and the transmission, the temperature is calculated, which prevails in the separating clutch, the first part clutch, the second part clutch and the electric machine (in particular in the permanent magnet). The temperature model of the respective concept of the hybrid module serves for the calculation.
Das Temperaturmodell für ein Hybridmodul hat den Vorteil, dass es zum Schutz der einzelnen Komponenten des Hybridmoduls vor thermischer Schädigung im Fahrbetrieb beitragen kann. Durch Berechnung des entwickelten Temperaturmodells in Echtzeit in der Fahrzeug-Software können die trockenlaufenden Kupplungen und die elektrische Maschine vor Überhitzung geschützt werden. Hierzu werden bei kritischen Temperaturen vom Steuergerät entsprechende Schutzmaßnahmen eingeleitet.The temperature model for a hybrid module has the advantage that it can contribute to the protection of the individual components of the hybrid module from thermal damage while driving. By calculating the developed temperature model in real time in the vehicle software, the dry running clutches and the electric machine can be protected from overheating. For this purpose, appropriate protective measures are initiated by the control unit at critical temperatures.
Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass eine Anpassung von Adaptions- und Kompensationsstrategien im Fahrbetrieb zu einer Komfortsteigerung beiträgt. Der Reibwert einer Reibkupplung ist unter anderem abhängig von der Temperatur. Um diesen Effekt, welcher im Fahrbetrieb zu unkomfortablen Anfahrten und/oder Schaltungen führt, ausgleichen zu können, ist eine Temperaturberechnung in einem Steuergerät im Fahrzeug in Echtzeit notwendig.Furthermore, the invention offers the advantage that an adaptation of adaptation and compensation strategies while driving contributes to an increase in comfort. The coefficient of friction of a friction clutch depends, among other things, on the temperature. In order to compensate for this effect, which leads to uncomfortable drives and / or circuits during driving, a temperature calculation in a control device in the vehicle in real time is necessary.
Die Erfindung stellt eine Möglichkeit der Steigerung der thermischen Robustheit der einzelnen Komponenten des Hybridmoduls bei dessen Auslegung zur Verfügung. Dies erfolgt am Arbeitsplatz (beim Design des Hybridmoduls) durch die gezielte konstruktive Anpassung des thermischen Haushalts im Sinne der Konzeptentwicklung. Die trockenlaufenden Reibkupplungen haben eine maximal ertragbare Temperatur von 350°C. Bei der elektrischen Maschine sind die Dauermagnete im Rotor das kritische Bauteil, welche eine Maximaltemperatur von 150°C nicht überschreiten dürfen. Die zulässigen Maximaltemperaturen (Schwellwerte) unterscheiden sich um 200°C, so dass hierfür die Erfindung eine möglichst gute Lösung bereitstellt.The invention provides a possibility of increasing the thermal robustness of the individual components of the hybrid module in its design. This takes place at the workplace (in the design of the hybrid module) through the targeted structural adaptation of the thermal household in the sense of concept development. The dry friction clutches have a maximum tolerable temperature of 350 ° C. In the electric machine, the permanent magnets in the rotor are the critical component, which must not exceed a maximum temperature of 150 ° C. The permissible maximum temperatures (threshold values) differ by 200 ° C., so that the invention provides the best possible solution for this purpose.
Ein weiterer Vorteil der gegenwärtigen Erfindung ist, dass eine Berechnung des thermischen Haushalts des kompletten Hybridmoduls möglich ist. Wie bereits erwähnt, besteht das Hybridmodul aus drei trockenlaufenden Kupplungen und einer elektrischen Maschine. Dazu werden die konduktive und konvektive Wärmeleitung berücksichtig und entsprechend der Anordnung der Kupplungen im Hybridmodul modelliert. Für die Berechnung der Temperaturen in der elektrischen Maschine wurde auf ein bereits bestehendes Modell zurückgegriffen, welches in das entwickelte Temperaturmodell eingebunden werden kann. Hier können auch unterschiedliche Modelle der elektrischen Maschine eingebunden werden.Another advantage of the present invention is that a calculation of the thermal budget of the complete hybrid module is possible. As already mentioned, the hybrid module consists of three dry-running clutches and an electric machine. For this purpose, the conductive and convective heat conduction are considered and modeled according to the arrangement of the couplings in the hybrid module. For the calculation of temperatures In the electrical machine, an existing model was used, which can be integrated into the developed temperature model. Here also different models of the electric machine can be integrated.
Das Temperaturmodell berechnet die Temperatur jeder im Modell befindlichen thermischen Masse. Dies ist die Temperatur aller Stahllamellen der Trennkupplung (
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
-
1 einen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs des Standes der Technik mit einem Hybridmodul, das zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist; -
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Hybridmoduls, bei dem die Trennkupplung und die beiden Teilkupplungen axial (in Reihe) angeordnet sind; -
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Hybridmoduls, bei dem die Trennkupplung neben der elektrischen Maschine und die beiden Teilkupplungen axial (in Reihe) angeordnet sind; -
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Hybridmoduls, bei dem die Trennkupplung von der elektrischen Maschine umgeben ist und die Teilkupplungen neben (rechts) der elektrischen Maschine angeordnet sind; -
5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Hybridmoduls, bei dem die Trennkupplung neben der elektrischen Maschine angeordnet ist und die Teilkupplungen axial (in Reihe) angeordnet und von der elektrischen Maschine umgeben sind; -
6 eine schematische Darstellung der thermischen Interaktion der Elemente des Hybridmoduls, die zur Berechnung eines Temperaturmodels für das Hybridmodul berücksichtigt werden; und -
7 eine graphische Darstellung der Temperatur als Funktion der Zeit für die einzelnen Elemente des Hybridmoduls.
-
1 a schematic structure of a powertrain of the prior art with a hybrid module, which is arranged between an internal combustion engine and a transmission; -
2 a schematic representation of an embodiment of the hybrid module, in which the separating clutch and the two partial clutches are arranged axially (in series); -
3 a schematic representation of an embodiment of the hybrid module, in which the separating clutch in addition to the electric machine and the two part clutches are arranged axially (in series); -
4 a schematic representation of an embodiment of the hybrid module, in which the separating clutch is surrounded by the electric machine and the part clutches are arranged next to (right) of the electric machine; -
5 a schematic representation of an embodiment of the hybrid module, in which the separating clutch is arranged adjacent to the electric machine and the partial clutches are arranged axially (in series) and surrounded by the electric machine; -
6 a schematic representation of the thermal interaction of the elements of the hybrid module, which are taken into account for calculating a temperature model for the hybrid module; and -
7 a graphical representation of the temperature as a function of time for the individual elements of the hybrid module.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figuren erforderlich sind.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference numerals in the individual figures are shown, which are required for the description of the respective figures.
In den
Ein Zweimassenschwungrad
Die Trennkupplung
Das Zweimassenschwungrad
Der Aufbau der elektrischen Maschine
Das Trägerbauteil des Rotors
Die trockenlaufende Trennkupplung
Die erste Restmasse
Das Temperaturmodell der elektrischen Maschine
Mit dem erfindungsgemäßen Temperaturmodell kann die Berechnung des thermischen Haushalts des kompletten Hybridmoduls
Mit dem Temperaturmodell kann die Temperatur jeder im Hybridmodul
Ebenso sollte auch ein zweiter Schwellwert
Die Erfindung wurde in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Schutzansprüche zu verlassen.The invention has been described in terms of preferred embodiments. However, it will be understood by those skilled in the art that changes and modifications may be made without departing from the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- DoppelkupplungDouble coupling
- 22
- Trennkupplungseparating clutch
- 2A2A
- Außenlamellenouter disk
- 2121
- Innenlamelleninner disk
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 44
- elektrische Maschineelectric machine
- 55
- Hybridmodulhybrid module
- 66
- Getriebetransmission
- 77
- Antriebswelledrive shaft
- 88th
- Differentialdifferential
- 99
- Radwheel
- 1010
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1111
- Antriebsstrangpowertrain
- 1212
- Steuergerätcontrol unit
- 1313
- Kurbelwellecrankshaft
- 1414
- Statorstator
- 1515
- Rotorrotor
- 1616
- Rotorträgerrotorarm
- 1717
- äußerer Trägerouter carrier
- 1818
- innerer Trägerinner carrier
- 1919
- magnetisierbare Elemente magnetizable elements
- 2020
- Antriebswelledrive shaft
- 2121
- erste Teilkupplungfirst part clutch
- 21A21A
- Außenlamellenouter disk
- 211211
- Innenlamelleninner disk
- 2222
- zweite Teilkupplungsecond part clutch
- 22A22A
- Außenlamellenouter disk
- 221221
- Innenlamelleninner disk
- 2525
- Verbindungconnection
- 2727
- erste Teilgetriebewellefirst partial transmission shaft
- 2828
- zweite Teilgetriebewellesecond partial transmission shaft
- 3535
- konvektiver Pfadconvective path
- 3636
- WärmeübergangHeat transfer
- 3737
- Wärmestromheat flow
- 4040
- Zweimassenschwungrad / SchwungradDual mass flywheel / flywheel
- 4545
- erster Schwellwertfirst threshold
- 4747
- zweiter Schwellwertsecond threshold
- 5050
- Wandwall
- 60 60
- Restmasseresidual mass
- 7070
- Restmasseresidual mass
- AA
- Achseaxis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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-
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