WO2010040624A1

WO2010040624A1 - Bestimmung einer kupplungstemperatur einer reibkupplung in einem kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2010040624A1
Application number: PCT/EP2009/062063
Authority: WO
Inventors: Ralf Schuler; Werner Urban; Kaspar Schmoll Genannt Eisenwerth
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2010-04-15
Also published as: DE102008042639A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kupplungstemperatur einer Reibkupplung (2) eines Kraftfahrzeugs mit folgender Schrittfolge: Bestimmen mindestens einer Wärmezufuhr (24) in die Reibkupplung (2) mittels eines Wärmezufuhrberechnungsverfahrens, Bestimmen mindestens einer Wärmeabfuhr (29) aus der Reibkupplung mittels eines Wärmeabfuhrberechnungsverfahrens und Bestimmen der momentanen Kupplungstemperatur unter Berücksichtigung folgender Parameter: mindestens einer die Wärmezufuhr (24) und die Wärmeabfuhr (29) enthaltende Wärmebilanz (21) der Reibkupplung (2), mindestens einer Wärmekapazität der Reibkupplung (2) und mindestens einer Anfangstemperatur der Reibkupplung (2). Es ist vorgesehen, dass das Bestimmen der Anfangstemperatur der Reibkupplung (2) mittels eines Temperaturschätzverfahrens erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Steuergerät.

Description

Beschreibung

Titel Bestimmung einer Kupplungstemperatur einer Reibkupplung in einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kupplungstemperatur einer Reibkupplung eines Kraftfahrzeugs mit folgender Schrittfolge:

- Bestimmen mindestens einer Wärmezufuhr in der Reibkupplung mittels eines Wärmezufuhrberechnungsverfahrens,

- Bestimmen mindestens einer Wärmeabfuhr aus der Reibkupplung mittels eines Wärmeabfuhrberechnungsverfahrens und

- Bestimmen der momentanen Kupplungstemperatur unter Berücksichtigung folgender Parameter:

o mindestens einer die Wärmezufuhr und die Wärmeabfuhr enthaltende Wärmebilanz der Reibkupplung,

o mindestens einer Wärmekapazität der Reibkupplung und

o mindestens einer Anfangstemperatur der Reibkupplung.

Stand der Technik

Es ist bekannt, die Kupplungstemperatur der Reibkupplung des Kraftfahrzeugs zu ermitteln.

Die DE 103 16 454 beschreibt die Möglichkeit, dass die Kupplungstemperatur durch ein Temperatur-Modell berechnet wird. Dies kann anhand einer Reibenergie an einer Kupplungsscheibe und vorliegenden Kühleffekten in der Reibkupplung geschehen. Derartige Temperaturmodelle benötigen die Vorgabe eines Anfangswerts. Es wird ein Verfahren benötigt, welches eine derartige Vorgabe automatisch vornimmt.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bestimmen der Anfangstemperatur der Reibkupplung mittels eines Temperaturschätzverfahrens erfolgt. Auf diese Weise kann einem Temperaturmodell mit den Eigenschaften aus dem Oberbegriff die Anfangstemperatur automatisch vorgegeben werden. Eine Bestimmung der Kupplungstemperatur ist maßgeblich abhängig von der verwendeten Anfangstemperatur. Das Temperaturabschätzverfahren ermöglicht es, die Anfangstemperatur ohne die Verwendung eines Temperatursensors mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Somit besteht die Möglichkeit, sofern sämtliche anderen Schritte der Schrittfolge ebenfalls sensorlos ausgestaltet sind, die gesamte Bestimmung der Kupplungstemperatur sensorlos durchzuführen. Dies führt zu einer Vereinfachung einer entsprechenden benötigten Vorrichtung durch den Wegfall von Sensoren sowie einer Erhöhung der Portabilität des Verfahrens zwischen verschiedenen Kraftfahrzeugen. Das Verfahren eignet sich, durch einfache Abwandlung der Schritte anhand fahrzeugspezifischer Eigenschaften in verschiedensten Kraftfahrzeugen eingesetzt zu werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Temperaturschätzverfahren einmalig zu Beginn des Verfahrens durchgeführt wird. Dieser Beginn ist meist mit dem Anschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs gleichzusetzen, woraus sich ebenfalls das Ende durch Abschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs ergeben kann. Es ist insbesondere sinnvoll, die Kupplungstemperatur zu speichern und zu analysieren, um die mittels des Verfahrens bestimmten Werte der Kupplungstemperatur auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen. Die Überwachung der Kupplungstemperatur ermöglicht, die Lebensdauer der Reibkupplung zu erhöhen, da diese vor einer Überlastung geschützt werden kann. Dies ist insbesondere in Kraftfahrzeugen von Vorteil, welche einen Hybridantrieb aufweisen, der zwei Antriebsaggregate besitzt, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine. In derartigen Hybridantrieben wird die Reibkupplung beispielsweise zum Starten der Brennkraftmaschine durch die elektrische Maschine verwendet. Zu diesem Zweck wird bei Öffnungs- und Schließvorgängen ein definiertes Schlupfmoment vorgegeben, wodurch die Reibkupplung stark belastet wird und aufgrund interner Reibung stark erhitzt wird. Die Bestimmung der Kupplungstemperatur ermöglicht dann, die Kupplung über ein zulässiges Maß hinaus nicht zu belasten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Kupplungstemperatur eine Temperatur einer Reibscheibe der Reibkupplung und/oder eine Temperatur eines Ausrückers der Reibkupplung verwendet wird/werden. Die Reibkupplung besitzt typischerweise zwei hochbelastete Komponenten, die Reibscheiben und den Ausrücker. Der Ausrücker ist ein Zylinder - Nehmerzylinder - welcher auf eine sich mit einer Drehzahl der Reibkupplung drehenden Tellerfeder wirkt. Die Tellerfeder beaufschlagt eine der Reibscheiben mit einer Kraft, welche die Reibscheiben aufeinanderpresst, wodurch ein Drehmomentenübertrag von einer der sich drehenden Reibscheiben zu einer anderen der Reibscheiben in Abhängigkeit der Kraft der Tellerfeder ermöglicht wird. Somit ergeben sich zwei Stellen, an denen besonders viel Wärme erzeugt wird, nämlich zum Einen an der Reibscheibe, welche sich an der weiteren Reibscheibe reibt, und an dem Ausrücker, insbesondere an einem Lager des Ausrückers, um welches sich die Tellerfeder dreht, aufgrund einer Lagerreibung. Dies bedeutet, dass an der Reibscheibe insbesondere dann Wärme erzeugt wird, wenn die Reibkupplung teilweise geschlossen ist, wohingegen am Ausrücker bei sich drehender Reibscheibe Wärme erzeugt wird. Üblicherweise ist der Ausrücker an einer Welle angebracht, welche mit einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs verbunden ist, woraus sich ergibt, dass im Lager des Ausrückers stetig Wärme erzeugt wird. Es ergibt sich, dass die Verwendung der Temperatur der Reibscheibe sowie die Temperatur des Ausrückers vorzugsweise als Paar vorteilhaft ist, da diese beiden Stellen innerhalb der Reibkupplung Schlüsselstellen für eine Wärmeentwicklung darstellen. Ferner ist es möglich, die Temperatur der Reibscheibe mit der Temperatur des Ausrückers zu einer einzigen Kupplungstemperatur zusammenzunehmen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Anfangstemperatur eine Anfangstemperatur der Reibscheibe, der Reibkupplung und/oder eine Anfangstemperatur des Ausrückers der Reibkupplung verwendet wird/werden. Die Verwendung der Anfangstemperaturen der Reibscheibe sowie des Ausrückers ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Kupplungstemperatur die Temperatur der Reibscheibe und die Temperatur des Ausrückers verwendet werden. Entsprechend der Ausgestaltungen der Kupplungstemperatur gestaltet sich die Anfangstemperatur. Somit ergibt sich, dass das Temperaturschätzverfahren in diesem Fall als Anfangstemperatur zwei Temperaturen, die der Reibscheibe und die des Ausrückers, schätzen muss.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchführung des Temperaturschätzverfahrens eine vorbestimmte Kupplungstemperatur, eine Kupplungsabkühlungskennlinie, eine Abkühlzeit der Reibkupplung und eine Stationärtemperatur für einen stationären Betrieb der Reibkupplung verwendet werden. Dies ist deshalb von Vorteil, da es sich bei den genannten Parametern um vorbestimmte Parameter handelt, sodass diese in einem Speicher abgespeichert sein können. Daraus ergibt sich, dass das gesamte

Temperaturschätzverfahren innerhalb einer Berechnungseinheit ohne externe Sensorik durchführbar ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als vorbestimmte Kupplungstemperatur eine vorher bestimmte Kupplungstemperatur, insbesondere die zuletzt bestimmte Kupplungstemperatur verwendet wird. Auf diese Weise kann ein direkter Zusammenhang zwischen dem bisherigen Zustand der Reibkupplung und dem aktuellen Zustand der Reibkupplung hergestellt werden. Insbesondere die zuletzt bestimmte Kupplungstemperatur, also die Temperatur, die als letztes vor der Temperaturabschätzung beispielsweise vor einem Abschalten der Zündung, bestimmt worden ist, lässt eine sehr genaue Durchführung des Temperaturschätzverfahrens zu. Zu diesem Zweck ist die vorbestimmte Kupplungstemperatur vorzugweise zu speichern, um diese für die Durchführung des Temperaturschätzverfahrens verwenden zu können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Kupplungsabkühlungskennlinie mindestens eine vorbestimmte, vorzugsweise gemessene Reibscheibenabkühlungskennlinie und/oder Ausrückerabkühlungskennlinie verwendet wird/werden. Dies ermöglicht, das Temperaturschätzverfahren auch dann anzuwenden, wenn die Kupplungstemperatur aus der Temperatur der Reibscheibe und/oder der Temperatur des Ausrückers besteht. Sowohl eine einzelne Kupplungsabkühlungskennlinie als auch die Reibscheibenabkühlungskennlinie und die Ausrückerabkühlungskennlinie sind vorzugsweise durch

Prüfstandsmessungen zu ermitteln. Diese können dann in wirtschaftlicher weise für baugleiche Reibkupplungen, Reibscheiben oder Ausrücker einmalig exemplarisch ermittelt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Stationärtemperatur anhand mindestens einer Antriebsaggregatstemperatur mindestens einer Umgebungstemperatur im Bereich der Reibkupplung und mindestens eines kupplungsspezifischen Parameters abgeschätzt wird. Die Stationärtemperatur ist diejenige Temperatur, welche sich einstellt, sofern ein Betriebszustand des gesamten Kraftfahrzeugs über lange Zeit beibehalten wird. Das bedeutet, dass im Fall der Stationärtemperatur sämtliche thermische Zustände an der Reibkupplung im Gleichgewicht sind. Die Verwendung der Antriebsaggregatstemperatur ist deshalb vorteilhaft, da das Antriebsaggregat, sowohl elektrisch als auch in Form einer Brennkraftmaschine, eine Wärmequelle darstellt, welche die Reibkupplung erhitzt. Die Umgebungstemperatur wirkt in Abhängigkeit ihres Werts entweder als Kühlung oder als Wärmequelle. Ferner wird ein kupplungsspezifischer Parameter verwendet, insbesondere eine spezifische Wärmekapazität der Reibkupplung, um thermische Zustandsgieichungen aufzustellen und zu berechnen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Stationärtemperatur eine Reibscheibenstationärtemperatur und/oder eine Ausrückerstationärtemperatur verwendet wird/werden. Diese mögliche Aufteilung der Stationärtemperatur ermöglicht die bereits genannte Aufteilung der Kupplungstemperatur in eine Temperatur der Reibscheibe und/oder eine Temperatur des Ausrückers. Sowohl die Stationärtemperatur als auch die Reibscheibenstationärtemperatur und/oder die Ausrückerstationärtemperatur können anhand der reibkupplungsspezifischen, thermischen Zustandsgieichungen ermittelt werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die Durchführung des Temperaturschätzverfahrens eine Abkühlungsberechnungsfunktion in Abhängigkeit der vorbestimmten Kupplungstemperatur, der Stationärtemperatur, der Abkühlzeit und einer Kupplungsabkühlungszeitkonstante verwendet wird. Diese Durchführungsart stellt eine alternative Durchführungsart des Temperaturschätzverfahrens gegenüber den bereits genannten Durchführungsarten dar. Die Abkühlungsfunktion kann anhand im Vorfeld bestimmter Messwerte festgelegt werden, so dass sie mit geringem oder gar keinem Fehler die Kupplungstemperatur berechnet. Zu diesem Zweck muss die

Kupplungsabkühlungszeitkonstante, welche ein kupplungsspezifischer Parameter ist, im Vorfeld ermittelt werden. Diese

Kupplungsabkühlungszeitkonstante kann einmalig experimentell bestimmt werden. Sie kann auch auf baugleiche Reibkupplungen angewendet werden. Bei der Anwendung der Abkühlungsberechnungsfunktion ist es denkbar, eine Abkühlungsberechnungsfunktion für die Reibscheibe und eine weitere Abkühlungsberechnungsfunktion für den Ausdrücker zu verwenden, so dass das Temperaturschätzverfahren auf diese Weise als Anfangstemperatur die zwei entsprechenden Temperaturen abschätzen kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die Durchführung des Wärmezufuhrberechnungsverfahrens ein Wärmeeintrag an der Reibscheibe und ein Wärmeeintrag an dem Ausdrücker berechnet werden. Die Berechnung der Wärmeeinträge an beiden wärmetechnisch besonders relevanten Komponenten der Reibkupplung ermöglicht, die Temperaturen und insbesondere deren Verlauf getrennt zu berechnen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmeeintrag an der Reibscheibe mittels eines an der Reibscheibe aufgebrachten Drehmoments und einer zwischen zwei Reibscheiben aufgebrachten

Drehzahldifferenz sowie eines Wärmeeintrags von dem Ausdrücker berechnet wird. Das Drehmoment und die Drehzahldifferenz sind Parameter, welche typischerweise innerhalb von Kraftfahrzeugen ermittelt werden, sodass sie für die Berechnung des Wärmeeintrags in einfacher Weise zur Verfügung stehen. Der Wärmeeintrag des Ausdrückers ist insbesondere dann relevant, wenn die Temperatur der Reibscheibe und die Temperatur des Ausdrückers getrennt betrachtet werden sollen. Sollen beide Temperaturen zu einer gemeinsamen Kupplungstemperatur zusammengeführt werden, so ist zum Zwecke der Vereinfachung der Wärmeeintrag von dem Ausdrücker in die Reibscheibe vernachlässigbar, da eine entsprechende thermische Wärmebilanz im Gesamten der Reibkupplung erhalten bleibt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmeeintrag am Ausdrücker mittels eines Lagerreibmoments am Ausdrücker und einer Drehzahl eines der Antriebsaggregate sowie eines Wärmeeintrags von der Reibscheibe berechnet wird. Der Wärmeeintrag von der Reibscheibe zum Ausdrücker ist in gleicher Weise zu behandeln wie der Wärmeeintrag des Ausdrückers an die Reibscheibe.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die

Durchführung des Wärmeabfuhrberechnungsverfahrens eine Wärmeabgabe an der Reibscheibe und eine Wärmeabgabe am Ausdrücker berechnet werden. Die Verwendung der Wärmebilanz bedarf der Festlegung der Wärmeabgabe. Bei Verwendung einer Temperatur an der Reibscheibe und einer Temperatur am Ausdrücker als Kupplungstemperatur müssen entsprechende Wärmeabgaben an beiden Komponenten der Reibkupplung bestimmt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmeabgabe an der Reibscheibe anhand einer Wärmeabgabe zu einem der Antriebsaggregate, einer Wärmeabgabe an die Umwelt aufgrund

Wärmestrahlung und einer Wärmeabgabe an die Umwelt aufgrund thermischer Konvektion berechnet wird. Somit kann die Wärmeabgabe als Summe mehrerer Wärmeabgabe mit unterschiedlichen Ursachen berechnet werden. Die Wärmeabgaben zu den Antriebsaggregaten ist in Abhängigkeit der Antriebsaggregattemperatur zu berechnen. Es handelt sich somit bei der

Wärmeabgabe zu dem Antriebsaggregat um einen stetig zu berechnenden Wert. Die Wärmeabgabe an die Umwelt aufgrund Wärmestrahlung ist insbesondere von der Umgebungstemperatur, der Geometrie der Reibscheiben sowie verwendeten Materialien abhängig. Die Wärmeabgabe an die Umwelt aufgrund thermischer Konvektion hingegen ist insbesondere von der Geometrie der Reibscheibe sowie der Drehzahl und der spezifischen Wärmekapazität der Reibkupplung abhängig.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmeabgabe am Ausdrücker mittels einer Wärmeabgabe an ein Antriebsaggregat, einer

Wärmeabgabe aufgrund von thermischer Konvektion und eine Wärmeabgabe an die Umwelt aufgrund thermischer Wärmestrahlung berechnet werden. Für die Wärmeabgabe am Ausdrücker gilt in entsprechender Weise das Gleiche wie für die Wärmeabgabe an der Reibscheibe.

Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens verwendet wird, welches eine Wärmezufuhrberechnungseinrichtung, eine Wärmeabfuhrberechnungseinrichtung und eine Wärmebilanzierungseinrichtung zur Berechnung einer Kupplungstemperatur aufweist, wobei erfindungsgemäß eine Anfangstemperaturschätzvorrichtung vorgesehen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Figuren verdeutlichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Und zwar zeigt:

Figur 1 eine Anordnung mit einer Reibkupplung,

Figur 2 eine Wärmebilanz an der Reibkupplung in schematischer

Darstellung,

Figur 3 eine allgemeine Abkühlungskennlinie,

Figur 4 einen ersten Schritt des Temperaturabschätzverfahrens,

Figur 5 einen zweiten Schritt des Temperaturabschätzverfahrens,

Figur 6 einen dritten Schritt des Temperaturabschätzverfahrens, Figur 7 einen vierten Schritt des Temperaturabschätzverfahrens und

Figur 8 eine Temperaturänderung der Temperatur der Reibscheibe aufgrund einer umgesetzten Reibleistung.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine Anordnung 1 in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug mit einer Reibkupplung 2. Die Reibkupplung 2 weist zwei Reibscheiben 3 auf, welchen eine Tellerfeder 4 zugeordnet ist. Auf die Tellerfeder 4 wirkt ein

Ausdrücker 5, welcher als Nehmerzylinder 6 ausgebildet ist, indem ein Kolben 7 des Ausdrückers 5 auf die Tellerfeder 4 drückt. Da sich die Tellerfeder 4 gegenüber dem Kolben 7 verdrehen kann, sind Kolben 7 und Tellerfeder 4 über ein Ausdrückerlager 20 miteinander verbunden. Die Reibscheiben 3 sowie die Tellerfeder 4 drehen sich um eine Längsachse 8 in die mittels des Pfeils 9 dargestellte Richtung. Der Ausdrücker 5 ist über eine Hydraulikverbindung 10 mit einem Geberzylinder 11 wirkverbunden. Dem Geberzylinder 11 ist ein Ausgleichsgefäß 12 zugeordnet, wobei Geberzylinder 11 und Ausgleichsgefäß 12 mittels einer Ausgleichsleitung 13 verbunden sind. Der Geberzylinder 11 weist einen Kolben 14 auf, welcher von einem Spindelaktuator 15 verlagerbar ist. Innerhalb des Nehmerzylinders 6, der Hydraulikverbindung 10, dem Geberzylinder 11 , der Ausgleichsleitung 13 und dem Ausgleichsgefäß 12 ist ein Medium 16 enthalten.

Somit ergibt sich die Betätigung der Reibkupplung 2 in der Art, dass bei einer Verdrehung des Spindelaktuators 15 der Kolben 14 des Geberzylinders 11 verlagert wird, sodass ein innerhalb der Hydraulikverbindung und innerhalb des Nehmer- und Geberzylinders 6, 11 vorhandene Medium 16 verlagert wird. Dies bewirkt eine der Verlagerung des Kolbens 14 entsprechende Verlagerung des Kolbens 7. Aufgrund der Verlagerung des Kolbens 7 wird die Tellerfeder 4 mit Druck beaufschlagt, wodurch die Reibscheiben 3 aneinander gepresst werden. Die Reibscheiben 3 sind jeweils einem Getriebeeingang 18 und einem Getriebeausgang 19 zugeordnet, welche sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen können. Sind die Drehzahlen unterschiedlich, so ergibt sich eine Drehzahldifferenz an den Reibscheiben 3. Aufgrund dieser Drehzahldifferenz und des vom Kolben 7 erzeugten Drucks auf die Tellerfeder 4 entsteht Reibung zwischen den Reibscheiben 3 und damit eine Erhitzung derselben. Zudem ergibt sich auf der Seite des Getriebeeingangs 18 durch eine von einem Antriebsaggregat bewirkte stetige Drehung in Verbindung mit einer Lagerreibung am Ausdrückerlager 20, zusätzlich Wärme am Ausdrücker 5. Der

Getriebeeingang 18 ist einem nicht dargestellten Antriebsaggregat wie einer elektrischen Maschine oder eine Brennkraftmaschine zugeordnet und mit diesem wirkverbunden, sodass sich der Getriebeeingang 18 dann dreht, wenn das Antriebsaggregat ein Drehmoment erzeugt oder erhält. Die Verwendung des Spindelaktuators 15 ermöglicht, einen Zusammenhang zwischen einem Verfahrweg des Spindelaktuators 15 und dem von der Reibkupplung 2 übertragenen Drehmoments in einer Kennlinie festzulegen. Um die Reibkupplung 2 vor einer Überhitzung zu schützen, wird über das Bestimmen einer Kupplungstemperatur ermöglicht die Temperatur der Reibkupplung 2 zu überwachen und gegebenenfalls einen Einsatz der Reibkupplung 2 an ihre aktuelle Temperatur anzupassen. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, als Kupplungstemperatur die Temperaturen zu verwenden, die an den beiden thermisch am höchsten belasteten Stellen der Reibkupplung 2, an den Reibscheiben 3 und an dem Ausdrücker 5, vorliegen. Mit der abgeschätzten Temperatur am Ausdrücker 5 ist es zudem möglich, eine Volumenänderung des Mediums 16 zu bestimmen und damit eine Anpassung der Kennlinie entsprechend der Temperatur am Ausdrücker 5 vorzunehmen.

Die Figur 2 zeigt eine Wärmebilanz 21. Die Wärmebilanz 21 zeigt schematisch die Reibkupplung 2 als Rechteck mit gestrichelten Linien, welche die

Reibscheibe 3 in schematischer Form als Ellipse und den Ausdrücker 5 ebenfalls in schematischer Form als Ellipse enthält. Das Verfahren verwendet im Gesamten ein Temperaturmodell, welches die Reibscheibe 3, und den Ausdrücker 5 als thermischer Massen betrachtet, woraus ein Zweimassenmodell entsteht. Die Pfeile 22 und 23 bilden eine Wärmezufuhr 24, wohingegen Pfeile 25, 26, 27 und 28 vorgesehen sind, welche eine Wärmeabfuhr 29 bilden. Ferner ist ein Pfeil 30 vorgesehen, welcher eine Wechselwirkung in Form von Wärmeeinträgen 30' aus dem Ausdrücker 5 in die Reibscheibe 3 und 30" aus der Reibscheibe 3 in den Ausdrücker 5 darstellt. Der Pfeil 22 stellt einen Wärmeeintrag 32 dar, welcher als Wärmestrom Q_{Dιss Clth} durch an der Reibscheibe 3 umgesetzte Reibleistung entsteht. Der Pfeil 23 stellt einen Wärmeeintrag 33 an dem Ausdrücker 5 dar. Dieser Wärmeeintrag 33 ergibt sich aus einem Wärmestrom Q_ΩιssMg aufgrund einer am Ausdrücker 5 umgesetzten Lagerreibleistung. Die Pfeile 25, 26 und 30 bilden gemeinsam eine Wärmeabgabe 34 an der Reibscheibe 3. Die Pfeile 27, 28 und 30 ergeben dagegen eine Wärmeabgabe 35 an dem Ausdrücker 5. Dabei ist der Wärmeeintrag 30" in der Wärmeabgabe 34 und der Wärmeeintrag 30' in der Wärmeabgabe 35 enthalten. Der Pfeil 25 ist als Wärmeabgabe 36 der Reibscheibe 3 an ein nicht dargestelltes Antriebsaggregat in Form einer Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Pfeil 26 ist als Wärmeabgabe 37 aufgrund thermischer Konvektion und Wärmestrahlung ausgebildet. Der Pfeil 27 ist als Wärmeabgabe 38 des Ausdrückers 5 aufgrund Wärmestrahlung an die Umwelt und thermischer Konvektion ausgebildet. Der Pfeil 28 ist als Wärmeabgabe 40 des Ausdrückers 5 an ein weiteres nicht dargestelltes Antriebsaggregat in Form einer elektrischen Maschine ausgebildet. Die Wärmeabgabe 36 ergibt sich aus einem Wärmestrom Q_{Cond VM} aufgrund thermischer Ableitung zwischen der Reibscheibe 3 und dem Antriebsaggregat. Die Wärmeabgabe 37 ergibt sich zum Einen aus einem Wärmestrom Q_Convfilth als auch aus einem Wärmestrom Q_RadhCkh , wobei der Wärmestrom Q_Convfilth aufgrund thermischer Konvektion und der Wärmestrom Q_{Radι Clth} aufgrund thermischer Wärmestrahlung an der Reibscheibe 3 auftritt. Die Wärmeabgabe 38 ergibt sich aufgrund eines Wärmestroms Q_ConvMg und eines Wärmestroms Q_RadhBrg . Die beiden Wärmeströme entsprechen, entsprechend zu der Reibscheibe 3, Wärmeströmen aufgrund thermischer Konvektion und aufgrund thermischer Wärmestrahlung am Ausdrücker 5. Die Wärmeabgabe 40 ergibt sich aus einem Wärmestrom Q_{Cond EM} aufgrund der Wärmeableitung von dem Ausdrücker 5 an das Antriebsaggregat. Die Wechselwirkung am Pfeil 30 entspricht einem Wärmestrom Q_CondfilthBrg , welcher auf Wärmeleitung zwischen Reibscheibe 3 und Ausdrücker 5 basiert. Die Reibscheibe 3 besitzt ferner als Größen für die Berechnung eine thermische Masse m_Ckh und die aktuelle Temperatur an der Reibscheibe T_Oth . Der

Ausdrücker 5 besitzt als weitere für das Verfahren benötigte physikalische Größe eine thermische Masse m_Brg und eine aktuelle Temperatur T_Brg . Somit werden mittels der Wärmeströme folgende Effekte berücksichtigt: In Wärme umgesetzte Reibleistung an Reibscheibe 3 und am Ausdrücker 5, thermische Konvektion, thermische Ableitung und thermische Wärmestrahlung, welche auch als elektromagnetische Abstrahlung vorliegen kann.

Die Zuordnung einzelner Formelzeichen zu einem Teil der Reibkupplung 1 oder zu einem der Antriebsaggregate erfolgt über die Indizes oder über Teile der Indizes. Der Ausdruck „Clth" in Indizes ordnet die Reibscheibe 3, der Ausdruck „Brg" in Indizes ordnet den Ausdrücker 5, der Ausdruck „VM" in Indizes ordnet die Brennkraftmaschine und der Ausdruck „EM" in Indizes ordnet die elektrische Maschine zu. Sind mehrere dieser Ausdrücke innerhalb eines Index vorhanden, so wird auch eine Wirkungsrichtung des entsprechenden Parameters vorgegeben. Steht z. B. der Ausdruck „ClthBrg" in einem Index, so bedeutet dies eine Wirkungsrichtung von der Reibkupplung 1 zum Ausdrücker 5 für den Parameter.

Die einzelnen Wärmeabgaben 36, 37, 38 und 40 werden über ihre zugehörigen Wärmeströme wie folgt berechnet:

Der Wärmestrom Q_{Dιss Clth} hängt von der umgesetzten Reibleistung an der Reibscheibe 3 ab und wird durch das an der Reibkupplung 1 übertragene Drehmoment M_clthÄct und einer Drehzahldifferenz Δn = n_EM -n_VM der beiden Reibscheiben 3 bestimmt. Es gilt:

Qüissfilth ⁼ M ClthAct ^' V¹EM ^{~ H}VM )

Der Wärmestrom Q_ΩιssMg entsteht aufgrund der umgesetzten Lagerreibleistung am Ausdrücker 5 und wird mittels des Lagerreibmoments M_Brg und einer Kurbelwellendrehzahl n_VM bestimmt, sofern der Ausdrücker 5 direkt mit der Kurbelwelle verbunden ist. Es gilt:

VM

Die Wärmeströme ß_CθBd;Cω und Q_Cond>Brg aufgrund thermischer Wärmeableitung sind von reibkupplungsspezifischen Parametern abhängig. Sie hängen ab von Ableitungsoberflächen A_Cond , Wärmeableitungskoeffizienten λ , Materialdicken d, sowie den Temperaturen 7 der Antriebsaggregate und der Temperatur 7 der entsprechend betrachteten Komponente, also der Reibscheibe 3 oder dem Ausdrücker 5. Es gelten entsprechend folgende Gleichungen:

KM _(T _ _T \ , A KlthBrg j K¹ CUh ¹ VM J ^ ^{' Α}Cond,CUhBrg , K* Clth

⁶¹CUh ^^r ) + ( K¹TBFg - ¹TCUh Λ)

Die Wärmeströme Q_Convfilth und Q_Convßrg aufgrund thermischer Konvektion bestimmen sich ebenfalls anhand reibkupplungsspezifischer Parameter. Diese sind wirksame Oberflächen A_Eff , Konvektionskoeffizienten α _Cθnv , eine Umgebungstemperatur T_Ämb und die Temperaturen T_Oth und T_Brg der Komponenten der Reibkupplung 2. Es gelten für die Wärmeströme folgende Gleichungen:

-

^{~ Λ}4Eff,Chh n ^κtjConv,Clth

ή MConv,Brg - ^~ ^ A¹Ef/, Brg a ^Convßrg

Die Wärmeströme Q_Radιfilth und Q_RadhBrg basieren auf thermischer Wärmestrahlung und hängen von reibkupplungsspezifischen Parametern wie der wirksamen Oberfläche A_Eff , einer Emissionsrate ε , einer Strahlungskonstante σ und den Temperaturen T_clth , T_Brg und T_Ämb ab. Für die Wärmestrahlung gelten folgende Gleichungen:

icRadι,ath ^~ A_Eff cith ^' ^ ^' G ^' K¹ CUh ^~ * Ämb ) iϊRadι,Brg ^~ ^Ef/ , Brg ^' £ ^' G ^' K¹ Brg ^~ * Ämb )

Um eine Änderung der Temperaturen T_clth an der Reibscheibe 3 und T_Brg an dem Ausdrücker 5 abschätzen zu können, wird die Wärmebilanz 21 durch die folgenden Gleichungen, eine für die Reibscheibe 3 und eine für den Ausdrücker 5, ersetzt: dT_r k - Clth _ ii Diss, Clth iέ< Condfilth Convfilth - Q Radi; ,CÜh dt -ß,

"^{■ ~}T ^"" izDιss,Brg ^~ ücond,Brg ^~ üconv,Brg ^~ icRadι,Brg

Hierbei ist zu beachten, dass k eine Wärmekapazität der Reibscheibe 3 und k^* eine Wärmekapazität des Ausdrückers 5 ist.

Aus der in dieser Form geschriebenen Wärmebilanz 21 lassen sich Differenzialgleichungen für die Temperatur T_clth der Reibscheibe 3 und die Temperatur T_Brg des Ausdrückers 5 ableiten, wobei die fahrzeugspezifischen Parameter k1 bis k8 bestimmten Temperaturen zugeordnete Wärmekapazitäten sind:

k - ^M^L ₊ (kl + k2 + k3) - T_ath + k4 ^■ T_ath ⁴ = Q_D^_ath + kl ^■ T_VM + kl ^■ T_Brg + B ^■ T_Amb + k4 ^■ T_AJ

** ^{■ ~}dT ^{+ {k5 + kβ + kl) ■ Tsrs + ks ■ 7}^^{4 =} ®^{Dιssßrs + k5 ■ TEM + kβ ■ Tath + kl ■ TM + ks ■ TAm}"

Dies kann auch in einer zeitdiskreten Variante erfolgen, wie sie im Folgenden beschrieben ist, wobei die fahrzeugspezifischen Parameter k1* bis k8* bestimmten Temperaturen zugeordnete Wärmekapazitäten sind:

ΔΓ_CM = - kΫ - {T_chh - T_m) - k2^* - (T_ath - T_B ) - kϊ - (T_cllh - T_Amb) - kK - (T_aih ⁴ - T_Amb ^Λ) ^■ dt k

- Tj ⁴)^{^} - dt

Abschließend kann die aktuell vorliegende Kupplungstemperatur T_clth , T_Brg mittels Rechnung aus einer Anfangstemperatur T_Oth(t = t_ECUon) , T_Brg(t = t_ECUon) und der Temperaturänderung dT_clth , dT_Brg oder AT_clth , AT_Brg berechnet werden. Der Zeitpunkt t_ECUon entspricht dabei dem Zeitpunkt eines Systemstarts eines Steuergeräts (ECU). Zur Bestimmung der Kupplungstemperatur T_clth , T_Brg gelten folgende Gleichungen: ^TCl_th = ^TcΛ^t

T_Brg = T_Brg{t = t_ECUon) + JdT₁ Brg

Zur Anwendung der Integrale sind die Anfangstemperaturen T_cm{t = t_ECUon) , T_Brg(t = t_ECUon) sowohl für die Reibscheibe 3 als auch für den Ausdrücker 5 notwendig, so dass diese bestimmt werden müssen. Zu diesem Zweck dient das Temperaturschätzverfahren.

Im Folgenden wird das Temperaturschätzverfahren beschrieben:

Die Figur 3 zeigt ein erstes Koordinatensystem 40 und ein zweites Koordinatensystem 41. Das Koordinatensystem 40 besitzt eine Abszisse 42, welche der Zeit t zugeordnet ist. Ferner besitzt sie eine Ordinate 43, der die Temperatur T zugeordnet ist. Das zweite Koordinatensystem 41 besitzt eine Abszisse 44, die ebenfalls der Zeit t zugeordnet ist. Zudem besitzt sie eine Ordinate 45 entlang der ein dimensionsloser Abkühlungsfaktor aufgetragen ist. Innerhalb des Koordinatensystems 40 ist eine Reibscheibenabkühlungskurve 46 aufgezeigt. Diese Reibscheibenabkühlungskurve 46 wird anhand von Stützstellen 47 aufgestellt, indem zwischen den Stützstellen 47 linear interpoliert wird. Die Stützstellen 47 entstammen einer Messung, welche im Vorfeld durchgeführt worden ist. Bei dieser Messung kann es sich insbesondere um eine Prüfstandsmessung handeln. Aufgrund der Messung ist die Reibscheibenabkühlungskurve 46 innerhalb eines Intervalls 48 der Temperatur T bekannt. Dieses Intervall 48 erstreckt sich von einer unteren Grenze 49, welche eine Stationärtemperatur T_{clth stat} der Reibscheibe 3 darstellt und in der Figur durch eine gestrichelte Linie, welche parallel zur Abszisse 42 verläuft, dargestellt ist. Das Intervall 48 erstreckt sich von der unteren Grenze 49 zu einer oberen Grenze 50, welche eine Maximaltemperatur T_{clth msK} der Reibscheibe 3 darstellt. Das zweite Koordinatensystem 41 enthält eine

Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 , welche ebenfalls Stützstellen 52 aufweist, die aus einer vorangegangenen Messung oder Berechnung kommen. Zwischen den Stützstellen 52 ist zur Vervollständigung der Reibscheibenabkühlungskurve 51 eine lineare Interpolation vorgenommen worden. Die Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 erstreckt sich von ihrem maximalen Wert auf der Ordinate 43 an einem Punkt 53 bis zu einem Punkt 54 mit minimalem Wert. Der maximale Wert beträgt 1 wohingegen der minimale Wert 0 beträgt. Die Reibscheibenabkühlungskurve 46 und die Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 ergeben gemeinsam eine Reibscheibenabkühlungskennlinie 55. Eine Ausdrückerabkühlungskennlinie ist nicht dargestellt. Sie wird in entsprechender Weise wie die Reibscheibenabkühlungskennlinie 55 erstellt und angewendet. Die beiden Abkühlungskennlinien unterscheiden sich dann insbesondere in der Lage der unteren Grenze 49 und der oberen Grenze 50 sowie in der Lage der Stützstellen 47 und 52. Werden die Ausdrückerabkühlungskennlinie und die

Reibscheibenabkühlungskennlinie 55 zusammengenommen, ergibt sich eine Kupplungsabkühlungskennlinie 56, welche hier aus Gründen der Einfachheit nur zu einem Teil dargestellt ist. Eine Ermittlungsmöglichkeit der stationären Temperatur T_{clth stat} wird im Späteren beschrieben. Die Abkühlungskennlinien, also die Reibscheibenabkühlungskennlinie 55 und die

Ausdrückerabkühlungskennlinie, werden einmalig bestimmt und durch Speichern verfügbar abgelegt. Bei der Bestimmung der Abkühlungskennlinien ist es wichtig, dass der gesamte notwendige Temperaturbereich abgedeckt wird. Zu diesem Zweck müssen die Stützstellen 47 und 52 innerhalb des Temperaturbereichs sinnvoll verteilt werden. Da der Abkühlungsfaktor über die Zeit, also mit zunehmender Stillstandszeit, abnimmt, ist es sinnvoll, die Verteilung der Stützstellen 52 der Dynamik der Reibscheibenabkühlungskurve 46 anzupassen. Die Stützstellen 47 und 52 sind, bei einer rechnerischen Ermittlung der Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 aus der Reibscheibenabkühlungskurve 46, zeitlich gesehen an gleicher Position angeordnet. Um eine gute Verteilung der Stützstellen 47 und 52 zu erhalten, ist es sinnvoll, die Stützstellen 47 und 52 derart anzuordnen, dass die den Stützstellen 52 zugehörigen Abkühlungsfaktoren einen konstanten Abstand zueinander aufweisen, also dass die Stützstellen 52 entlang der Ordinate 53 äquidistant angeordnet sind. Eine Berechnung der Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 aus der

Reibscheibenabkühlungskurve 46 kann beispielsweise durch Ableiten erfolgen.

Die Stationärtemperatur T_{clth stat} der Reibscheibe 3 und eine Stationärtemperatur ^T _Brg,stat ^des Ausdrückers 5 sind Temperaturen, welche sich dann einstellen, wenn konstante Wärmeeinträge 32, 33 in die Reibkupplung 2 vorhanden sind. Es ergibt sich somit ein thermisches Gleichgewicht an der Reibkupplung 2.

Die Figur 4 zeigt einen ersten Schritt zur Bestimmung der Anfangstemperatur T_{clth act} der Reibscheibe 3, welche der Temperatur T_clth(t = t _ECUon) entspricht. Eine Bestimmung einer Anfangstemperatur T_{Brg act} des Ausdrückers 5, welche der Temperatur T_Brg(t = t_ECUon) entspricht , wird in entsprechender weise vorgenommen, hier jedoch nicht explizit beschrieben. Figur 4 zeigt die Reibscheibenabkühlungskennlinie 55 der Figur 3 mit all ihren Merkmalen. Zusätzlich enthält die Figur 4 einen Pfeil 57, welcher sich entlang der Ordinate 43 auf Höhe einer vorbestimmten Temperatur T_{clth EEP} der Reibscheibe 3 befindet. Der Pfeil 57 führt zu einem Schnittpunkt 58 mit der

Reibscheibenabkühlungskurve 46. Ausgehend von dem Schnittpunkt 58 verläuft ein weiterer Pfeil 59 parallel zur Ordinate 43 bis zur Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51. Es ist zu beachten, dass die

Koordinatensysteme 40 und 41 sich in ihren Abszissen 42 und 44 gleichen, wobei die Ordinaten 43 und 45 direkt untereinander angeordnet sind. Der Pfeil 59 verläuft bis zu einem Schnittpunkt 60 mit der Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51. Ausgehend vom Schnittpunkt 60 verläuft ein Pfeil 61 parallel zur Abszisse 44 mit Orientierung zur Ordinate 43 aus dem dargestellten Koordinatensystem 41 heraus. Dabei schneidet der Pfeil 61 die Ordinate 45 an einem Schnittpunkt 62, welcher ein Abkühlungsfaktor fak_{clg EEP} entspricht. Dieser Wert entspricht dem Faktor, welcher am Ende eines letzten Zündungszyklus, der Zeitspanne von Einschalten bis Ausschalten der Zündung, vorgelegen hat. Die untere Grenze 49 entspricht einer stationären Temperatur T_{clth stat} , der Kennlinie, welche der Reibscheibenabkühlungskurve 46 zugeordnet ist.

Die Figur 5 zeigt das Koordinatensystem 41 der Figur 3 mit all seinen Merkmalen. Ferner ist ein zweiter Schritt zur Ermittlung der Anfangstemperatur T_{cm act} dargestellt. In diesem zweiten Schritt wird eine virtuelle Zeit t_{clg EEP} ermittelt, welche nötig wäre, um die Maximaltemperatur T_{clth msκ} auf die vorbestimmte Temperatur T_{clth EEP} der Reibscheibe 3 zu reduzieren. Dies geschieht bei einem rechnerischen Verfahren mittels einer inversen Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51. In Figur 5 ist ein Pfeil 63 gezeigt, welcher an der Ordinate 45 auf Höhe des bereits bestimmten Faktors fak_{CXg EEP} angeordnet ist. Der Pfeil 63 schneidet sich in einem Schnittpunkt 64 mit der Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51. Von dort aus verläuft ein weiterer Pfeil 65 parallel zur Ordinate 45 bis zur Abszisse 44. Der Pfeil 65 endet in einem Schnittpunkt 66, welcher der virtuellen Zeit t_{clg EEP} entspricht.

In einem nächsten Schritt wird diejenige Zeit t ermittelt, welche nötig wäre um die Reibscheibe 3 von der Maximaltemperatur T_{clth ms&} auf die aktuelle Temperatur Z^ der Reibscheibe 3 abzukühlen. Dies entspricht der Summe der virtuellen Zeit ^tc_\^_EEP ^{und der Zeit} t _Ecu_{, off} ' ^{die die} Zündung des Fahrzeugs abgeschaltet ist, der sogenannten Zündungs-Auszeit. Es ergibt sich aus der Summe eine virtuelle Abkühlungszeit t_clg .

Die Figur 6 zeigt das Koordinatensystem 41 der Figur 3 mit allen seinen Merkmalen. Zusätzlich ist die virtuelle Abkühlzeit t_clg als Zeitintervall 67 dargestellt, welche sich aus einem Zeitintervall 68, der virtuellen Zeit t_{CXg EEP} und einem Zeitintervall 69, der Zündungs-Auszeit t_{ECU off} , zusammensetzt. Ein Pfeil 70 verläuft von der Abszisse 44 parallel zur Ordinate 45 bis zur Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51. Der Pfeil 70 ist auf der Abszisse 44 an dem Zeitpunkt t angeordnet, der dem Ende des Zeitintervalls 67 entspricht und schneidet die Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 in einem Schnittpunkt 71. Ausgehend vom Schnittpunkt 71 verläuft ein weiterer Pfeil 72, welcher parallel zur Abszisse 44 auf die Ordinate 45 zu verläuft und die Ordinate 45 in einem weiteren Schnittpunkt 73 schneidet. Der Schnittpunkt 73 entspricht dem aktuellen Abkühlungsfaktor fak_{clg act} der Reibkühlung 3.

Die Figur 7 zeigt die Reibscheibenabkühlungskennlinie 55 der Figur 3 mit all ihren Merkmalen. Es ist zu berücksichtigen, dass die untere Grenze 49 in der Figur 7 eine aktuell zu ermittelnde, aktuelle stationäre Temperatur T_{clth stat act} entspricht. Somit ergibt sich, dass das Intervall 48 in der Figur 7 gegenüber dem Intervall 48 der Figur 3 entlang der Ordinate 43 verschoben sein kann. Dem Koordinatensystem 41 ist ein Pfeil 74 zugeordnet, welcher sich parallel zur Abszisse 44 erstreckt. Der Pfeil 74 ist entlang der Ordinate 45 auf Höhe des Wertes des aktuellen Reibscheibenabkühlungsfaktors fak_{clg act} angeordnet und schneidet sich mit der Reibscheibenabkühlungsfaktorkurve 51 in einem Schnittpunkt 75. Ausgehend vom Schnittpunkt 75 verläuft ein weiterer Pfeil 76, welcher parallel zur Koordinate 43 verläuft und sich mit der Reibscheibenabkühlungskurve 46 in einem Schnittpunkt 77 schneidet. Ausgehend vom Schnittpunkt 77 verläuft ein Pfeil 78, welcher sich mit der Ordinate 43 in einem Schnittpunkt 79 schneidet. Der Schnittpunkt 79 entspricht der Anfangstemperatur T_{clth act} der Reibscheibe 3. Somit konnte die Anfangstemperatur T_{clth act} der Reibscheibe 3 mittels der Reibscheibenabkühlungskennlinie 55 der Stationärtemperatur T_{clth stat}ύer Reibscheibe 3, der vorbestimmten Kupplungstemperatur T_{Oth EEP}

der Abkühlungsdauer der Reibkupplung 3, bestimmt werden.

Die Berechnung der Stationärtemperaturen r_storfür die Reibscheibe 3 und den Ausdrücker 5, welche als thermische Massen betrachtet werden, können anhand der bereits genannten Gleichungen für die thermische Wärmebilanz, also den Differenzialgleichungen für T_cm und T_Brg abgeschätzt werden. Für einen stationären Zustand gilt in diesem Fall, dass der Wärmestrom Q_Dιssfilth = 0 , der Wärmestrom Q_ΩιssMg = 0 und die Temperaturdifferenz AT_clth = 0 ist. Ferner wird der Wärmestrahlungsanteil in den genannten Gleichungen vernachlässigt. Somit ergibt sich für T_{clth stat} :

(kϊ + kϊ + kϊ) ^■ T_CÜKsm = k\^{* ■} T_VM + kl' ^■ T_Brg≠at + kϊ ^■ T_Amb

=> ^TCM,_Stat = g™^{1* ■ T}VM + gewϊ ^{■ T}Brg,_Stat + S^ ^{' T} Ämb

Ebenso gilt für die Stationärtemperatur T_{Brg stat} am Ausdrücker 5 folgende Gleichung:

(W + kβ^* + ki'y τ_Brg≠at = kϊ ^■ τ_EM + kβ^{* ■} τ_cιthtStat + ki' ^■ τ_Amb

=> ^T _Brg,_sta, = gew5^{* ■ T}EM + gewβ" ^■ T_atKstat + gewf ^■ T_Amb

Die beiden genannten Gleichungen enthalten fahrzeugspezifische Parameter gewl^* , gewl^* , gew3^* , gew4^* , gew5^* , gew6^* und gewl^* , welche sich aus den fahrzeugspezifischen Parametern k\^* , kϊ, k3\ k4\ k5^* , kβ^* und kl^* wie folgt ergeben: kl^* k5 gew5^* = kl^' + k2^* + k3^* k5^* + kβ^* + kl^*

5 kl^* kβ^* gewl^* gewβ^* = kl^* + k2^* + k3^* + kβ^* + kl^*

k3^* kl^' gew3^* gewl = kl^* + k2^* + k3^* k5~ + kβ~ + kT 0

Da,wie in Figur 2 gezeigt, eine thermische Wechselwirkung zwischen Reibscheibe 3 und Ausdrücker 5 vorliegt, sind die beiden beschriebenen Gleichungen zur Berechnung der Stationärtemperaturen der Reibscheibe 3 und5 des Ausdrückers 5 mathematisch miteinander verkoppelt. Um diese Koppelung aufzuheben, werden die Gleichungen entsprechend aufgelöst und ineinander eingesetzt, so dass sich folgende Gleichung zur Berechnung der Stationärtemperatur T_{clth stat} der Reibscheibe 3 ergibt: Q fr - gew2^{* •} gewβ^* y_chKsm = gewl^{* ■} T_M + gewl^{* ■} gew5^{* ■} T_EM + (gew2^{* ■} gewl^* + gew3^* \ T_A => ^τa_th,_stat = Sewl ^■ T_M + gew2 ^■ T_EM + gew3 ^■ T_Amb

Ferner ergibt sich folgende Gleichung zur Berechnung der Stationärtemperatur

^T _Brg,s,_a, a™ Ausdrücker 5: 5

(l - gew2^{* ■} gewβ^* )• T_Brg≠at = gew5^{* ■} T_EM + gewβ^{* ■} gewl^{* ■} T_n + (gewβ^{* ■} gew3^* + gewl^* )- T_Λmb

=> ^TBr_g,_Stat = g^{βw4 ■ T}VM + g^{βw5 ' T} EM + g^{βw6 ' T}Ämb

Aus Gründen der Einfachheit werden folgende fahrzeugspezifischen Parameter verwendet: 0

. gewΫ . gewβ^{* ■} gewl^*

§^ewl = ^~ _Λ 1 - gew2 ^ ^■ gewβ T^ §^ew4 = ^■ 1 - gew2 ^■ gewβ

„ gew2^{* ■} gewS^" , gewS^" s^ewl = T 1^ - — gew2 ^ ^■ gewβ T^ ^§ew5 = ^■ 1 - gew2 ^■ gewβ _ {gewl^{* ■} gewl^* + gew3^*) , _ (gewβ^{* ■} gew3^* + gewl^*)

1 - gewl^{* ■} gewβ^" 1 - gewl^{* ■} gewβ"

Alternativ zum bereits beschriebenen Temperaturabschätzverfahren kann für das Temperaturabschätzverfahren eine Abkühlungsberechnungsfunktion f(t) eingesetzt werden. Dies vereinfacht das Verfahren gegenüber dem vorherigen Verfahren dadurch, dass anstatt einer gemessenen Kennlinie eine mathematische Funktion verwendet wird. Dies geschieht unter Vernachlässigung der Wärmeabstrahlung und durch Approximation der

Reibscheibenabkühlungskurve 46 mittels einer e-Funktion der Form:

Der Parameter τ bildet eine Kupplungsabkühlungszeitkonstante, welche im

Vorfeld beispielsweise durch Messungen ermittelt werden muss. Aufgrund dieser Approximation ergeben sich für die Anfangstemperatur T_{clth ιm} der Reibscheibe 3 und T_{Brg ιm} des Ausdrückers 5 folgende Gleichungen: rp _ -t_ECUOff lτ_aιh Ij₁ _ ^„ \ A- T

¹ Clth ,ιm ~ ^e V Clth ,EEP ^λ Clth ,stat I ~ ^λ Clth,stat

— [ 1 _ -¹ _ECUOg ^{% c}"^h ]_ γ -t_Ecuoff lτ_{cιth ^} J₁

~ ι ^{ι e} I ¹ Clth,stat ^ ^{c 1} CUh, EEP

T - -'ECUOff ^Brg lγ _ γ \ rp

Brg,mι ^c \ Brg,EEP Brg,stat ) Brg,stat

— h _ -'ECUOff ^/τBrg \ rp -t _ECUOff ' ^<τ Brg rp

V^{1 c} / ^L Brg,stat ^ ^ ^L Brg,EEP

In diesem Verfahren wird durch Approximation nicht eine vollständige Reibscheibenabkühlungskurve 46 für Reibscheibe 3 und eine Ausdrückerabkühlungskurve und den Ausdrücker 5 benötigt, sondern lediglich eine Kupplungsabkühlungszeitkonstante τ , welche durch eine Reibscheibenabkühlungszeitkonstante τ_clth und eine Ausdrückerabkühlungszeitkonstante τ_Brg festgelegt wird. Somit müssen wesentlich weniger Daten hinterlegt werden als in dem ersten beschriebenen Temperaturschätzverfahren.

Die abschließende Berechnung der aktuellen Reibkupplungstemperatur T_cm , T_Brg , in diesem Fall also der Temperatur T_clth der Reibscheibe 3 und der

Temperatur T_Brg des Ausdrückers 5, ergibt sich allgemein durch Addition einer vorherigen Temperatur T_clth(k -\) und T_Brg(k -\) mit einer entsprechenden Temperaturdifferenz AT_Ckh oder AT_Brg . Es gilt:

Tc_M = TaAk - V + ΔT_Oth T_Brg = T_Brg(k - l) + AT_Brg

Die Temperaturdifferenzen AT_clth und AT_Brg ergeben sich aus folgenden Bilanzgleichungen. Die eine Bilanzgleichung enthält eine Temperaturdifferenz AT_{ath Dιss} aufgrund Dissipation, eine Temperaturdifferenz AT_{clth CondConv} aufgrund Konvektion und eine Temperaturdifferenz AT_{clth Radι} aufgrund thermischer

Wärmeabstrahlung an der Reibscheibe 3. Die andere Bilanzgleichung enthält eine Temperaturdifferenz AT_{Brg Dιss} aufgrund Dissipation, eine Temperaturdifferenz AT_{Brg CondConv} aufgrund Konvektion und eine Temperaturdifferenz AT_{Brg Radι} aufgrund thermischer Konvektion am Ausdrücker 5. Es gilt:

Δl- cith ^~ ^J- cithfiiss ^~ ^ Clth ,CondConv ^~ ^ Clthjiadi

AT Brg = A ^L-ⁱ--T^L Brg,Diss - A ^L-^^±T BrgfiondConv - A ^L-^^±T Brg,Radι

Im Folgenden wird die Berechnung der einzelnen Temperaturdifferenzen näher beschrieben.

Die Temperaturdifferenzen AT_{clth CondConv} und AT_{Brg CondConv} aufgrund thermischer Konvektion werden als Linearkombinationen von Temperaturdifferenzen der Reibkupplung zur Brennkraftmaschine und des Ausdrückers 5 zur Umgebungsluft berechnet. Eine Änderung der Konvektionsverhältnisse in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit v wird über einen empirisch angesetzten Geschwindigkeitseinflussfaktor Θ_o berücksichtigt. Die Faktoren α und ß stellen fahrzeugspezifische Parameter dar, die durch geeignete Modellierungsmethoden gefunden werden können. Es gilt: AT, Clth ,CondConv ^J- Clth * VM ) ^' ^ Clth, VM ^""^" V-* Clth * Bm ) ^' ^ 'Clth, Bm V Clth ^ Amb ) ^' P ^JClth I ₊ ^ ^• At

^ Brg,CondConv .V* Brg * EM ) ^' ® Brg,EM ~^~ \* Brg * Clth ) ^' ^ Brg,Clth ^"*^" V^ Brg * Amb ) ^' P Brg } ^

Eine Temperaturdifferenz AT_{Ckh RaΛ} an der Reibscheibe 3 und AT_{Brg RaΛ} dem Ausdrücker 5 aufgrund thermischer Wärmestrahlung wird mittels der Wärmekapazität κ_Ckh für die Reibscheibe 3 und κ_Brg für den Ausdrücker 5 wie folgt berechnet:

Δl Clth, Radi ^{= K}C7Λ ^' U Clth ^~ * Amb ) ^' ^t

A T — ΛC - (T ⁴ — T ⁴"> . Λ/

^LA1 Brg,Raώ ~ "^Brg K¹ Brg ^λ Amb ) ^¹

Die Temperaturdifferenz AT_{clth Dιss} an der Reibscheibe 3 aufgrund einer in Wärme umgesetzten Reibleistung M_clthÄct wird durch folgende Gleichung in Verbindung mit einer Kennlinie y(T_clth) berechnet. Für die Gleichung gilt:

^ATClth,D_1SS = _frr , ^{■ M}ClthAct ^■ (ⁿEM ^{~ n}v_M ) - ^At KTath)

Die Figur 8 zeigt eine Kurve 79 in einem Koordinatensystem 80 mit einer Abszisse 81 , welche die Temperatur T_cm der Reibscheibe 3 zugeordnet ist und einer Ordinate 82, welche dem dimensionslosen Faktor γ zugeordnet ist. Somit ergibt sich, dass die Kurve 79 der Kennlinie y{T_clth) entspricht. Die Kurve 79 weist vier Stützstellen 83 auf, welche Messpunkte darstellen, zwischen denen die Kurve 79 linear interpoliert wird. Die Kennlinie y{T_clth) repräsentiert die reibspezifische Temperaturcharakteristik der Reibscheibe 3 und berücksichtigt die volumetrischen, thermodynamischen und triblogischen Eigenschaften der Reibscheibe 3. Über diese Kennlinie y(T_clth) können Effekte wie Fading und weitere Einflussfaktoren auf den Reibwert der Reibscheibe 3 berücksichtigt werden. Üblicherweise führen hohe Temperaturen T_clth zu einer Abnahme des Reibwerts γ der Reibscheibe 3.

Eine Temperaturdifferenz AT_{Brg Dιss} am Ausdrücker 5 aufgrund der in Wärme umgesetzten Lagerreibleistung M_B wird wie folgt berechnet: ^AT _Brg,Dlss = —zr^ - M_Brg - n_rM - At

I K¹ Brg '

Das unbekannte Lagerreibmoment M_Brg wird aus Gründen der Einfachheit als Konstante angenommen. Mögliche temperaturbedingte Einflüsse auf die Lagerreibung M_Brg werden über eine Kennlinie y(T_Brg) berücksichtigt, die entsprechend wie die Kennlinie y(T_clth) im Vorfeld ermittelt und angewendet wird.

Somit ist es möglich, die Temperaturen T_clth und T_Brg der Reibscheibe 3 und des Ausdrückers 5 mittels Rechnung zu bestimmen.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen einer Kupplungstemperatur einer Reibkupplung (2) eines Kraftfahrzeugs mit folgender Schrittfolge:

- Bestimmen mindestens einer Wärmezufuhr (24) in die Reibkupplung (2) mittels eines Wärmezufuhrberechnungsverfahrens,

- Bestimmen mindestens einer Wärmeabfuhr (29) aus der Reibkupplung (2) mittels eines Wärmeabfuhrberechnungsverfahrens und - Bestimmen der momentanen Kupplungstemperatur unter Berücksichtigung folgender Parameter:

- mindestens einer die Wärmezufuhr (24) und die Wärmeabfuhr (29) enthaltende Wärmebilanz (21 ) der Reibkupplung (2),

- mindestens einer Wärmekapazität der Reibkupplung (2) und - mindestens einer Anfangstemperatur der Reibkupplung (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Anfangstemperatur der Reibkupplung (2) mittels eines Temperaturschätzverfahrens erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungstemperatur eine Temperatur einer Reibscheibe (3) der Reibkupplung (2) und/oder eine Temperatur eines Ausdrückers (5) der Reibkupplung (2) verwendet wird/werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Anfangstemperatur eine Anfangstemperatur der Reibscheibe (3) der Reibkupplung (2) und/oder eine Anfangstemperatur des Ausdrückers (5) der Reibkupplung (2) verwendet wird/werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung des Temperaturschätzverfahrens eine vorbestimmte Kupplungstemperatur, eine Kupplungsabkühlungskennlinie (56), eine Abkühlzeit der Reibkupplung (2) und eine Stationärtemperatur für einen stationären Betrieb der Reibkupplung (2) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmte Kupplungstemperatur eine vorher bestimmte Kupplungstemperatur, insbesondere die zuletzt bestimmte Kupplungstemperatur verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungsabkühlungskennlinie (56) mindestens eine vorbestimmte, vorzugsweise gemessene Reibscheibenabkühlungskennlinie (55) und/oder Ausdrückerabkühlungskennlinie verwendet wird/werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationärtemperatur anhand mindestens einer Antriebsaggregatstemperatur, mindestens einer Umgebungstemperatur im Bereich der Reibkupplung (2) und mindestens eines kupplungsspezifischen Parameters abgeschätzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stationärtemperatur eine Reibscheibenstationärtemperatur und/oder eine Ausdrückerstationärtemperatur verwendet wird/werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung des Temperaturschätzverfahrens eine Abkühlungsberechnungsfunktion in Abhängigkeit der vorbestimmten Kupplungstemperatur, der Stationärtemperatur, der Abkühlzeit und einer Kupplungsabkühlungszeitkonstante verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung des Wärmezufuhrberechnungsverfahrens ein Wärmeeintrag (32) an der Reibscheibe (3) und ein Wärmeeintrag (33) an dem Ausdrücker (5) berechnet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag (32) an der Reibscheibe (3) mittels eines an der Reibscheibe (3) aufgebrachten Drehmoments und einer zwischen zwei Reibscheiben (3) aufgebrachten Drehzahldifferenz sowie eines Wärmeeintrags (30') von dem Ausdrücker berechnet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag (33) am Ausdrücker (5) mittels eines Lagerreibmoments am Ausdrücker (5) und einer Drehzahl eines der Antriebaggregate sowie eines Wärmeeintrags (30") von der Reibscheibe (3) berechnet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung des Wärmeabfuhrberechnungsverfahrens eine Wärmeabgabe (32) an der Reibscheibe (3) und eine Wärmeabgabe (33) am Ausdrücker (5) berechnet wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabgabe (34) an der Reibscheibe (3) anhand einer Wärmeabgabe (36) zu einem der Antriebsaggregate, einer Wärmeabgabe (37) aufgrund Wärmestrahlung an die Umwelt und einer Wärmeabgabe (38) an die Umwelt aufgrund thermischer Konvektion berechnet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabgabe (35) am Ausdrücker (5) mittels einer Wärmeabgabe (35) an ein Antriebsaggregat, einer Wärmeabgabe (37) an die Umwelt aufgrund von thermischer Konvektion und einer Wärmeabgabe (38) an die Umwelt aufgrund thermischer Wärmestrahlung berechnet wird.

16. Steuergerät, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehend genannten Ansprüche, welches eine Wärmezufuhrberechnungseinrichtung, eine Wärmeabfuhrberechnungseinrichtung und eine Wärmebilanzierungseinrichtung zur Berechnung einer Kupplungstemperatur aufweist, gekennzeichnet durch eine Anfangstemperaturschätzvorrichtung.