DE102019204438B3 - Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungseinheit eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement der Kupplungseinheit umfasst, wobei die Kupplungseinheit ein Öl zum Kühlen der Reibungskupplung umfasst, wobei Wärmeeinträge, die zu einer Erwärmung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, berechnet werden (1), Wärmeabgänge, die zu einer Abkühlung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, berechnet werden (2), abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen ein maximal zulässiges Kupplungsmoment berechnet wird (3), und wobei das aktuelle Kupplungsmoment der Reibungskupplung auf das maximal zulässige Kupplungsmoment begrenzt wird (4).

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und eine Drehmomentübertragungsanordnung, die ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine Steuereinrichtung und eine Kupplungseinheit aufweist.
  • Stand der Technik
  • Kupplungseinheiten für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungseinheit eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement der Kupplungseinheit umfasst, sind an sich bekannt.
  • Eine derartige Kupplungseinheit dient beispielsweise in einem Verteilergetriebe eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb zum steuerbaren Übertragen eines Antriebsmoments auf eine Primärachse und/oder eine Sekundärachse des Kraftfahrzeugs. Bei einem so genannten „torque on demand“-Verteilergetriebe sind die Räder der Primärachse permanent angetrieben, während mittels der genannten Kupplungseinheit ein Teil des Antriebsmoments wahlweise auf die Räder der Sekundärachse übertragen werden kann. Das Verteilergetriebe kann beispielsweise auch als steuerbares Mittendifferential ausgebildet sein, bei dem die Kupplungseinheit einer Differentialsperre zugeordnet ist, um die Verteilung des Antriebsmoments in Längsrichtung des Fahrzeugs einzustellen. Eine Kupplungseinheit der genannten Art kann auch in einer Drehmomentübertragungsanordnung Anwendung finden, die in einem Kraftfahrzeug mit permanent angetriebener Vorderachse die Übertragung eines Teils des Antriebsmoments auf die Hinterachse erlaubt, wobei die Einheit beispielsweise am Vorderachsdifferential oder am Hinterachsdifferential angeordnet ist.
  • Eine Kupplungseinheit der eingangs genannten Art kann auch in Querrichtung des Kraftfahrzeugs wirken, beispielsweise für eine Differentialsperre eines Achsdifferentials oder in einer Drehmomentüberlagerungsanordnung eines Achsdifferentials (so genanntes „torque vectoring“).
  • In allen vorgenannten Fällen kann die Kupplungseinheit ein rotierendes Eingangselement, insbesondere eine Eingangswelle, und ein rotierendes Ausgangselement, insbesondere eine Ausgangswelle, reibschlüssig miteinander verbinden, um ein Antriebsmoment zu übertragen.
  • Für derartige Kupplungseinheiten ist im Betrieb üblicherweise nicht nur ein gesteuertes Einrücken der Reibungskupplung erforderlich, sondern oft auch ein längerer Betrieb mit genau eingestelltem Kupplungsmoment, weshalb die Reibungskupplung bei den vorgenannten Anwendungen üblicherweise als nasslaufende Lamellenkupplung ausgebildet ist. Typischerweise ist die Reibungskupplung in ein Gehäuse integriert, welches Öl zum Kühlen und Schmieren der reibenden Komponenten enthält. Beispielsweise ist am Boden des Gehäuses ein Ölsumpf vorgesehen, aus dem eine Ölpumpe während des Kupplungsbetriebs stetig Öl fördert und auf die Reibungsoberflächen träufelt. Von den Reibungsoberflächen gelangt das Öl wieder zurück in den Ölsumpf.
  • Beim Betrieb einer solchen Kupplungseinheit kommt es bekannterweise dazu, dass das Öl sich erwärmt. Bei zu großer Erwärmung des Öls, insbesondere bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs mit höherer Geschwindigkeit, wird daher üblicherweise der Allradbetrieb beendet. Hierdurch reduziert sich jedoch die Fahrperformance des Kraftfahrzeugs in Situationen, in welchen aus fahrdynamischer Sicht ein Allradbetrieb wünschenswert wäre.
  • Aus der DE 10 2008 026 553 A1 ist eine Kupplungseinheit bekannt, umfassend eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement, ein Gehäuse, das die Reibungskupplung und Öl zum Kühlen der Reibungskupplung enthält, und einen Aktuator zum Betätigen der Reibungskupplung. Der Aktuator ist wärmeleitend mit dem Gehäuse verbunden und weist einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Aktuators auf. Zum rechnerischen Ermitteln der Öltemperatur in der Kupplungseinheit wird eine Wärmeeingangsleistung der Kupplungseinheit in Abhängigkeit zumindest von einer Drehzahl des Eingangselements und/oder des Ausgangselements ermittelt. In Abhängigkeit zumindest von der Aktuatortemperatur wird eine Wärmeausgangsleistung der Kupplungseinheit ermittelt. Die Differenz zwischen der Wärmeeingangsleistung und der Wärmeausgangsleistung wird ermittelt und die Öltemperatur wird in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz bestimmt.
  • Die DE 10 2015 116 567 A1 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats eines Antriebstrangs eines Fahrzeugs, wobei das Kupplungsaggregat mindestens eine Kupplung mit mindestens einer Kupplungskomponente aufweist, die zumindest mittelbar in einem Wärmeaustausch mit einem zumindest teilweise in der Kupplung geführten Medium steht, wobei das Verfahren zumindest die folgenden iterativ ablaufenden Schritte umfasst:
    1. a) Ermitteln mindestens eines Betriebspunktparameters, der für einen aktuell vorliegenden Betriebszustand der Kupplung repräsentativ ist,
    2. b) Ermitteln mindestens eines thermischen Eigenschaftsparameters, der dem Medium zugeordnet ist, in Abhängigkeit des ermittelten Betriebspunktparameters,
    3. c) Ermitteln mindestens eines thermischen Eigenschaftsparameters, der der mindestens einen Kupplungskomponente zugeordnet ist,
    4. d) Berechnen mindestens einer Komponententemperatur der mindestens einen Kupplungskomponente in Abhängigkeit von zumindest den folgenden drei Werten:
      • - mindestens einer weiteren Komponententemperatur einer weiteren Kupplungskomponente,
      • - des in Schritt b) ermittelten thermischen Eigenschaftsparameters des Mediums,
      • - des in Schritt c) ermittelten thermischen Eigenschaftsparameters der mindestens einen Kupplungskomponente,
    5. e) Anpassen einer Betätigung der Kupplung in Abhängigkeit der berechneten Komponententemperatur.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei welchem das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs bei einer höheren Belastung der Kupplungseinheit, insbesondere bei einer höheren Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, verbessert wird. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Drehmomentübertragungsanordnung mit einer solchen Kupplungseinheit und einer Steuereinrichtung anzugeben, wobei wiederum das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs bei einer höheren Belastung der Kupplungseinheit, insbesondere bei einer höheren Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, verbessert wird.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungseinheit eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement der Kupplungseinheit umfasst, wobei die Kupplungseinheit ein Öl zum Kühlen der Reibungskupplung umfasst, wobei Wärmeeinträge, die zu einer Erwärmung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, berechnet werden, Wärmeabgänge, die zu einer Abkühlung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, berechnet werden, abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen ein maximal zulässiges Kupplungsmoment berechnet wird, und wobei das aktuelle Kupplungsmoment der Reibungskupplung auf das maximal zulässige Kupplungsmoment begrenzt wird.
  • Erfindungsgemäß wird eine Wärmebilanz für das Öl einer Kupplungseinheit erstellt, in dem einerseits Wärmeeinträge auf das Öl der Kupplungseinheit bestimmt werden, die üblicherweise von der an der Kupplung übertragenen Leistung abhängen, also eine Wärmeeingangsleistung, und andererseits Wärmeabgänge bestimmt werden, insbesondere Wärmeabgaben an die Umgebung der Kupplungseinheit, also eine Wärmeausgangsleistung. Aus der Summe der zugeführten und abgegebenen Wärmen ergibt sich ein genaues Bild der Temperatursituation, insbesondere auch der aktuellen Temperatur, für das Öl der Kupplungseinheit. Durch eine Integration von Temperaturänderungen über die Zeit kann beispielsweise auch auf die Öltemperatur in der Kupplungseinheit für einen späteren Zeitabschnitt geschlossen werden. Für den späteren Zeitabschnitt können dann wiederum Wärmeeinträge und Wärmeabgaben bestimmt werden.
  • Hieraus kann die Öltemperatur für verschiedene spätere Zeitpunkte bestimmt werden.
  • Erfindungsgemäß wird das Wissen über die Wärmebilanz des Öls genutzt, um auf dieser Basis das aktuelle Kupplungsmoment der Reibungskupplung zu beeinflussen. Das tatsächliche Kupplungsmoment wird erfindungsgemäß begrenzt, um eine unerwünscht hohe oder lange Zunahme der Öltemperatur auszuschließen. Auf Basis der Wärmebilanz wird daher ein maximal zulässiges Kupplungsmoment bestimmt, das beispielsweise zu keiner weiteren Erwärmung des Öls mehr führt oder lediglich zu einer tolerierten weiteren Erwärmung des Öls, so dass eine Maximaltemperatur nicht überschritten wird.
  • Somit wird insbesondere ein Allradbetrieb erfindungsgemäß nicht einfach beendet, um eine Überhitzung des Öls in der Kupplungseinheit zu vermeiden, sondern ein Allradbetrieb, beziehungsweise sonstiger Betrieb eines Getriebes mit erforderlichem Kupplungsmoment, bleibt auf kontrollierte Weise weiterhin möglich, wodurch die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Betriebsverfahren verbessert ist.
  • Die Berechnung der Wärmeeinträge, die zu einer Erwärmung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, umfasst momentenabhängige Wärmeeinträge, insbesondere das aktuelle Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements, besonders bevorzugt ein Drehmoment einer Kardanwelle.
  • Die Berechnung der Wärmeeinträge, die zu einer Erwärmung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, umfasst vorzugsweise drehzahlabhängige Wärmeeinträge, insbesondere die aktuelle Drehzahl des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements umfassen, besonders bevorzugt eine Drehzahl einer Kardanwelle.
  • Die Berechnung der Wärmeabgänge, die zu einer Abkühlung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, umfasst bevorzugt Wärmeabgänge zu benachbarten Bauteilen und/oder Wärmeabgänge an die Umgebungsluft. Insbesondere kann eine gemessene Umgebungstemperatur und/oder eine gemessene Temperatur im Ölsumpf der Kupplungseinheit zur Berechnung der Wärmeabgabe verwenden.
  • Abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen wird bevorzugt ein Grenz-Kupplungsmoment berechnet, wobei das Grenz-Kupplungsmoment darin besteht, dass bei einem Aufbringen des Grenz-Kupplungsmoments auf die Reibungskupplung das Öl der Kupplungseinheit nicht weiter erwärmt wird. Beim Aufbringen des Grenz-Kupplungsmoments auf die Reibungskupplung kühlt das Öl der Kupplungseinheit bevorzugt auch nicht weiter ab, so dass die Temperatur des Öls der Kupplungseinheit konstant bleibt. Wärmeeinträge und Wärmeabgänge halten sich bei Anwendung des Grenz-Kupplungsmoments daher die Waage.
  • Abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen kann bevorzugt die aktuelle Temperatur des Öls der Kupplungseinheit berechnet werden.
  • Bevorzugt wird das maximal zulässige Kupplungsmoment, das zur Begrenzung des aktuellen Kupplungsmoments verwendet wird, abhängig vom Grenz-Kupplungsmoment und/oder abhängig von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit berechnet, insbesondere abhängig vom Grenz-Kupplungsmoment und von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit.
  • Besonders bevorzugt wird das maximal zulässige Kupplungsmoment durch eine Interpolation zwischen dem Grenz-Kupplungsmoment und einem Maximal-Kupplungsmoment berechnet, wobei der Interpolationsfaktor von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit abhängig ist. Das zulässige Moment ergibt sich bevorzugt aus einer linearen Interpolation zwischen einem maximalen Kupplungsmoment und dem Grenz-Kupplungsmoment, und somit insbesondere demjenigen Kardanwellenmoment, bei welchem keine weitere Erwärmung des Kupplungsöls mehr eintritt. Wenn das Öl bzw. die Kupplungseinheit noch gar nicht belastet ist (0 Prozent thermische Belastung) kann das aktuelle Kupplungsmoment dem Maximal-Kupplungsmoment entsprechen und wird das Kupplungsmoment somit nicht begrenzt. Wenn das Öl bzw. die Kupplungseinheit vollständig belastet ist (100 Prozent thermische Belastung) kann das aktuelle Kupplungsmoment auf das Grenz-Kupplungsmoment begrenzt werden. Das maximal zulässige Kupplungsmoment ist dann das Grenz-Kupplungsmoment, bei welchem keine zusätzliche Erwärmung des Öls mehr eintritt.
  • Das aktuelle Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements, das zur Berechnung der Wärmeeinträge verwendet wird, wird bevorzugt aus dem aktuellen Kupplungsmoment berechnet.
  • Bevorzugt ist das Ausgangselement der Kupplungseinheit eine Kardanwelle oder ist das Ausgangselement mit einer Kardanwelle drehfest verbunden. Vorzugsweise ist durch die Kupplungseinheit ein Drehmoment steuerbar auf eine Sekundärachse, insbesondere eine Hinterachse, des Kraftfahrzeugs übertragbar.
  • Eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsanordnung umfasst ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine Kupplungseinheit und eine Steuereinrichtung, wobei die Kupplungseinheit zumindest eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von dem Eingangselement auf das Ausgangselement umfasst, sowie ein Gehäuse, das die Reibungskupplung und Öl zum Kühlen der Reibungskupplung enthält, umfasst. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, ein Verfahren wie zuvor beschrieben auszuführen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
    • Fig. ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • In Fig. ist ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt.
  • Die von diesem Verfahren gesteuerte Kupplungseinheit umfasst eine ölgekühlte Reibungskupplung zum variablen Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement der Kupplungseinheit. Das Ausgangselement der Kupplungseinheit ist dabei mit einer Kardanwelle drehfest verbunden, so dass durch die Kupplungseinheit ein Drehmoment variabel steuerbar auf eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs übertragbar ist.
  • Gemäß dem Verfahren werden zuerst, in einem Schritt 1, Wärmeeinträge, die zu einer Erwärmung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, berechnet. Die Berechnung umfasst die Bestimmung von momentenabhängigen Wärmeeinträgen, als Teilschritt 1.1 des Schritts 1, unter Berücksichtigung von Wärmeeinträgen aus dem aktuellen Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements 7. Ferner werden in der Berechnung drehzahlabhängige Wärmeeinträge berücksichtigt, 1.2, die die aktuelle Drehzahl des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements 8 als Eingangsgröße verwenden.
  • In einem Schritt 2, der parallel zu Schritt 1 erfolgen kann, werden Wärmeabgänge, die zu einer Abkühlung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, berechnet. Die Berechnung der Wärmeabgänge 2, die zu einer Abkühlung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, umfasst eine Berücksichtigung der Wärmeabgänge zu benachbarten Bauteilen 2.1 und eine Berücksichtigung der Wärmeabgänge an die Umgebungsluft 2.2. Eingangsgrößen für die Berechnung der Wärmeabgänge sind daher die Umgebungslufttemperatur 9, sowie eventuell die Bauteiltemperatur benachbarte Bauteile 10.
  • Abhängig von den Wärmeeinträgen 1 und den Wärmeabgängen 2 wird in Schritt 6 eine aktuelle Temperatur des Öls der Kupplungseinheit berechnet.
  • Aus der aktuellen Temperatur des Öls 6 kann auf die aktuelle thermische Belastung 11 geschlossen werden.
  • Abhängig von den Wärmeeinträgen 1 und den Wärmeabgängen 2 wird zusätzlich ein Grenz-Kupplungsmoment berechnet, in Schritt 5, wobei das Grenz-Kupplungsmoment dasjenige Kupplungsmoment angibt, bei welchem das Öl der Kupplungseinheit nicht weiter erwärmt wird. Die Summe der Wärmeflüsse ist daher beim Grenz-Kupplungsmoment gleich Null.
  • Abhängig vom Grenz-Kupplungsmoment 5 und abhängig von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit 6 oder der daraus bestimmten thermischen Belastung 11 wird nun ein maximal zulässiges Kupplungsmoment in einem Schritt 3 berechnet.
  • Das maximal zulässige Kupplungsmoment 3 wird insbesondere durch eine Interpolation zwischen dem berechneten Grenz-Kupplungsmoment 5 und einem Maximal-Kupplungsmoment berechnet, wobei der Interpolationsfaktor von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit 6 oder der daraus bestimmten thermischen Belastung 11 abhängig ist.
  • Das maximal zulässige Kupplungsmoment 3 wird daher abhängig von den Wärmeeinträgen 1 und den Wärmeabgängen 2 berechnet.
  • Das aktuelle Kupplungsmoment der Reibungskupplung, also das tatsächlich auf die Reibungskupplung aufgebrachte Moment, wird sodann im weiteren Betrieb auf das hierdurch bestimmte maximal zulässige Kupplungsmoment begrenzt, Schritt 4.
  • Das aktuelle Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements 7, das zur nächsten Berechnung der Wärmeeinträge 1 verwendet wird, wird, in Schritt 12, aus dem aktuellen - inzwischen begrenzten - Kupplungsmoment des Schritts 4 berechnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Berechnung der Wärmeeinträge
    1.1
    momentenabhängige Wärmeeinträge
    1.2
    drehzahlabhängige Wärmeeinträge
    2
    Berechnung der Wärmeabgänge
    2.1
    Wärmeabgänge zu benachbarten Bauteilen
    2.2
    Wärmeabgänge an die Umgebungsluft
    3
    Berechnung maximal zulässiges Kupplungsmoment
    4
    Begrenzung aktuelles Kupplungsmoment
    5
    Berechnung des Grenz-Kupplungsmoments
    6
    Berechnung aktuelle Temperatur des Öls der Kupplungseinheit
    7
    aktuelles Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements
    8
    aktuelle Drehzahl des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements
    9
    Umgebungslufttemperatur
    10
    Bauteiltemperatur benachbarte Bauteile
    11
    Berechnung aktuelle thermische Belastung
    12
    Berechnung des aktuellen Drehmoments des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements

Claims (6)

  1. Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplungseinheit eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement der Kupplungseinheit umfasst, wobei die Kupplungseinheit ein Öl zum Kühlen der Reibungskupplung umfasst, wobei die Berechnung der Wärmeeinträge (1), die zu einer Erwärmung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, momentenabhängige Wärmeeinträge (1.1) umfasst, die das aktuelle Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements umfassen und/oder drehzahlabhängige Wärmeeinträge (1.2) umfasst, die die aktuelle Drehzahl des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements umfassen, und die Berechnung der Wärmeabgänge (2), die zu einer Abkühlung des Öls der Kupplungseinheit beitragen, Wärmeabgänge zu benachbarten Bauteilen (2.1) umfasst und/oder Wärmeabgänge an die Umgebungsluft (2.2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen ein maximal zulässiges Kupplungsmoment berechnet wird (3), und dass das aktuelle Kupplungsmoment der Reibungskupplung auf das maximal zulässige Kupplungsmoment begrenzt wird (4), wobei abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen ein Grenz-Kupplungsmoment berechnet wird (5), so dass bei einem Aufbringen des Grenz-Kupplungsmoments auf die Reibungskupplung das Öl der Kupplungseinheit nicht weiter erwärmt wird und abhängig von den Wärmeeinträgen und den Wärmeabgängen eine aktuelle Temperatur des Öls der Kupplungseinheit berechnet wird (6).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das maximal zulässige Kupplungsmoment (3) abhängig vom Grenz-Kupplungsmoment (5) und/oder abhängig von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit (6) berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass das maximal zulässige Kupplungsmoment (3) durch eine Interpolation zwischen dem Grenz-Kupplungsmoment (5) und einem Maximal-Kupplungsmoment berechnet wird, wobei der Interpolationsfaktor von der aktuellen Temperatur des Öls der Kupplungseinheit (6) abhängig ist.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das aktuelle Drehmoment des Antriebsstrangs auf Seiten des Ausgangselements (7), das zur Berechnung der Wärmeeinträge (1) verwendet wird, aus dem aktuellen Kupplungsmoment berechnet wird (12).
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Ausgangselement der Kupplungseinheit eine Kardanwelle ist oder mit einer Kardanwelle drehfest verbunden ist und durch die Kupplungseinheit ein Drehmoment steuerbar auf eine Sekundärachse des Kraftfahrzeugs übertragbar ist.
  6. Drehmomentübertragungsanordnung mit einem Eingangselement, einem Ausgangselement, einer Kupplungseinheit und einer Steuereinrichtung, wobei die Kupplungseinheit zumindest eine nasslaufende Reibungskupplung zum steuerbaren Übertragen eines Drehmoments von dem Eingangselement auf das Ausgangselement umfasst, sowie ein Gehäuse, das die Reibungskupplung und Öl zum Kühlen der Reibungskupplung enthält, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008026553A1 (de) 2008-06-03 2009-12-10 Magna Powertrain Ag & Co Kg Verfahren zum rechnerischen Ermitteln der Öltemperatur in einer Kupplungseinheit
DE102015116567A1 (de) 2015-09-30 2017-03-30 Gkn Driveline International Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Kupplung

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10045758A1 (de) * 2000-09-15 2002-03-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Kupplung
CN100538103C (zh) * 2004-11-03 2009-09-09 博格华纳公司 动力输出离合器控制系统
DE102008026554B4 (de) 2008-06-03 2022-12-15 Magna powertrain gmbh & co kg Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit, sowie Drehmomentübertragungsanordnung
DE102008032476B4 (de) 2008-07-10 2022-04-28 Magna powertrain gmbh & co kg Verfahren zum Steuern einer Kupplungseinheit und Drehmomentübertragungsanordnung
DE102008042639A1 (de) * 2008-10-07 2010-04-08 Robert Bosch Gmbh Bestimmung einer Kupplungstemperatur einer Reibkupplung in einem Kraftfahrzeug
DE102008043963B4 (de) * 2008-11-21 2021-08-12 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs
US8234050B2 (en) * 2009-09-02 2012-07-31 Magna Powertrain Usa, Inc. Torque limiting clutch with engine torque management for thermal protection
US8224537B2 (en) * 2010-04-20 2012-07-17 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for dry clutch temperature prediction in a DCT
CN103260986B (zh) 2010-10-21 2015-12-09 日产自动车株式会社 车辆的驱动力控制装置
DE102011089676A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Adaption des Kupplungsmomentes einer Trennkupplung eines Parallelhybrid-Antriebsstrangs eines Fahrzeugs
JP5892900B2 (ja) * 2012-09-11 2016-03-23 アイシン精機株式会社 ハイブリッド駆動装置
US10328797B2 (en) * 2015-02-17 2019-06-25 Honda Motor Co., Ltd. Hydraulic control device for drive power distribution device
CN106369073B (zh) * 2015-07-24 2020-06-30 株式会社捷太格特 离合器装置以及离合器装置的控制方法
CN105840686B (zh) 2016-05-04 2018-02-27 中国第一汽车股份有限公司 湿式双离合器表面温度计算方法
CN106678213B (zh) * 2016-11-10 2019-08-02 广州汽车集团股份有限公司 用于湿式双离合变速器的温度实时监测方法和装置
JP2018115683A (ja) 2017-01-16 2018-07-26 いすゞ自動車株式会社 クラッチフェーシング温度推定方法およびクラッチフェーシング温度推定装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008026553A1 (de) 2008-06-03 2009-12-10 Magna Powertrain Ag & Co Kg Verfahren zum rechnerischen Ermitteln der Öltemperatur in einer Kupplungseinheit
DE102015116567A1 (de) 2015-09-30 2017-03-30 Gkn Driveline International Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Kupplung

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