Die Erfindung betrifft eine nasslaufende Lamellenbremse für ein elektrisch angetriebe- nes Fahrzeug, umfassend einen mit Kühlöl gefüllten Ölraum, der ein Lamellenpaket der Lamellenbremse einschließt sowie ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit ei- nem solcher Lamellenbremse.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kontrolle eines Ölzustands eines Kühlöls für eine Lamellenbremse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs und ein Compu- terprogramm.

Konventionelle Betriebsbremsen insbesondere in elektrifizierten Fahrzeugen haben den Nachteil, dass diese überdimensioniert sind und auf Grund von geringer Nutzung sehr schnell verschleißen bzw. rosten. Dies führt zu einem hohen Wartungsaufwand, der vom Endkunden als Belastung durch hohe Kosten und eine verringerte Nutzungs- möglichkeit des Fahrzeuges wahrgenommen wird. Außerdem wird durch konventio- nelle Betriebsbremsen ein großer Anteil an Feinstaub freigesetzt, was einen negativen Einfluss auf die Umwelt hat. Weiterhin führt der Feinstaub zu einer starken Verschmut- zung der Betriebsbremsen und hat somit ebenfalls einen negativen Einfluss auf die Wartungsintensität.

Die Ausführung der Betriebsbremsen als in das elektrifizierte Achssystem integrierte, nasslaufende Betriebsbremse (Lamellenbremse) hat den Nachteil, dass die maximal zulässige Bauteiltemperatur (Stahllamellentemperaturgrenze) durch die Materialei- genschaften des Kühlöls, wie dem Flammpunkt, dem Oxidationspunkt etc., begrenzt ist. Durch den Kontakt des Bauteils mit einer Bauteiltemperatur größer der maximal zulässigen Bauteiltemperatur zum Kühlöl kann es zu Ölschädigungen beispielsweise durch Verkohlung des Öls und somit zu einer Verringerung der Qualität des Öls kom- men. Die maximal zulässige Bauteiltemperatur ist dadurch bei nasslaufenden Bremsen deutlich geringer (ca. 300°C) ggü. luftgekühlten Betriebsbremsen (800°C) und kann insbesondere für Notsituationen wie beispielsweise einer Vollbremsung, bei der die Rekuperationsfunktion des elektrisch angetriebenen Fahrzeuges beispielsweise auf- grund einer Fehlfunktion nicht genutzt werden, ein reglementierender Faktor bei der Fahrzeugauslegung, Bremsenauslegung und den benötigten Kühlölvolumenstrom sein.

Mit der Problematik der Kühlung einer Lamellenbremse beschäftigt sich beispielsweise die DE 10 2006 031 787 A1 der Anmelderin. Zur Kühlung der Lamellenbremse in den geschlossenen Betriebsphasen der Lamellenbremse ist vorgesehen, dass das Kühlöl in Abhängigkeit vom Betriebszustand derselben in radial unterschiedlichen Richtungen über und/oder durch das Lamellenpaket leitbar ist. Dabei soll bei geöffne- ter Lamellenbremse das Kühlöl im Getriebegehäuse von radial innen nach radial au- ßen durch und/oder über dieselbe geführt und dann in den Kühlölsumpf abgeleitet werden, während im Schlupfbetrieb oder bei geschlossener Lamellenbremse das Kühlöl von radial außen kommend nach radial innen durch die Lamellenbremse geführt wird. Das Lamellenpaket sollte dafür seitlich abgedichtet werden, um einen optimalen Durchfluss zu erreichen. Der Außen- und der Innenlamellenträger können radiale Öff- nungen zur Zu- oder Ableitung des Kühlöls aufweisen. Die Ölzuführung geschieht durch ein gesondertes Ölzufuhrmittel, das beispielsweise als Ventil oder als ein radial an die Lamellenbremse heranführbares Bauteil ausgebildet ist, das den Ölzufluss steu- ert. Die Steuerung kann über den gleichen Steuerdruck erfolgen, mit dem auch der Kolben der Lamellenbremse betätigt wird.

Eine solche Lösung löst jedoch nicht das Problem, dass es durch die lokale Erwär- mung des Kühlöls zu dessen Verschleiß kommt, der vom Fahrverhalten und auch von äußeren Einflüssen, wie der Notwendigkeit von Gefahrenbremsungen, abhängt. Er- reicht das Kühlöl einen Ölzustand kritischer Ölschädigung kann der weitere Betrieb der Lamellenbremse auch zu deren Schädigung führen, so dass ein Wechsel des Kühlöls für den sicheren Betrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zwingend notwendig ist. Es ist Aufgabe der Erfindung, Konzepte bereitzustellen, den Zustand des Kühlöls zu überwachen und einen Fahrzeugführer über den Ölzustand zu informieren.

Die Aufgabe wird für die eingangs beschriebene nasslaufende Lamellenbremse dadurch gelöst, dass an der nasslaufenden Lamellenbremse ein Ölbeobachter vor- handen ist, der einen Temperatursensor zum Ermitteln der Öltemperatur und eine Re- chen- und Speichereinheit aufweist, wobei die Rechen- und Speichereinheit einen Öl- zustand anhand eines zeitlichen Verlaufs der Öltemperatur bestimmt. Die Öltempera- tur kann dabei vor allem aus einer direkt gemessenen oder berechneten Bauteiltem- peratur der nasslaufenden Lamellenbremse abgeleitet werden. Im einfachsten Fall wird die Öltemperatur mit der Bauteiltemperatur gleichgesetzt, es sind aber auch an- dere Methoden denkbar, wie die Direktmessung der Temperatur des Kühlöls.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ölbeobachter einen Signalgeber auf, der im Falle, dass der bestimmte Ölzustand einer kritischen Ölschädigung entspricht, ein Signal abgibt. Dies bewirkt, dass der Ölzustand überwacht werden kann und damit Rückschlüsse auf die entsprechende Ölqualität gezogen werden können. So kann ein Ölwechsel zeitnah, im besten Fall so rechtzeitig erfolgen, dass das Fahrverhalten des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nicht gestört oder die Lamellenbremse nicht be- schädigt wird. Erreicht das Kühlöl den Zustand kritischer Ölschädigung muss es aber nicht vollständig verschlissen sein. Es ist vielmehr hinreichend, wenn das Signal so abgegeben werden kann, dass eine Wartung rechtzeitig vor einem vollständigen Ver- schleiß des Kühlöls durchgeführt werden kann.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn für den Ölzustand der kritischen Ölschädigung in der Rechen- und Speichereinheit eine kritische Höchsttemperatur T ₂ als Öltempe- ratur hinterlegt ist. Im Falle einer Gefahrenbremsung oder einer vergleichbaren außer- gewöhnlichen Situation kann es dazu kommen, dass das Kühlöl nahezu sofort voll- ständig verschleißt, da die Öltemperatur stark ansteigt. Auf diese Weise erfolgt ein sofortiger Hinweis, um eine Beeinträchtigung des Bremsverhaltens oder gar eine Be- schädigung der Lamellenbremse zu vermeiden. Eine alternative vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass in der Rechen- und Speichereinheit ein Berechnungsmodell hinterlegt ist, das dazu ausgelegt ist, aus dem Öltemperaturverlauf, gebildet aus einer erfassten Öltemperatur über der Zeit, den Öl- zustand zu bestimmen. Dadurch wird sichergestellt, dass im Falle einer kritischen Öl- schädigung ein hinterlegtes Service ko nzept aufgerufen werden kann, welches den Fahrer zu einem entsprechenden Service anleitet. In besonders vorteilhafter Ausge- staltung berücksichtigt das Berechnungsmodell eine Betriebszeit unterhalb einer Ver- schleißtemperatur Ti bei der Bestimmung des Ölzustandes nicht, da hier höchstens eine marginale Ölschädigung auftritt. Auf diese Weise kann eine unnötige Wartung vermieden und/oder ein Serviceintervall vergrößert werden.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit der ge- rade beschriebenen, nasslaufenden Lamellenbremse gelöst.

Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Kontrolle eines Ölzustands eines Kühlöls für eine Lamellenbremse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

* Ermitteln einer Öltemperatur mit Hilfe eines Temperatursensors,

* Berechnung des Ölzustands anhand eines zeitlichen Verlaufs der Öltemperatur und

* Ausgabe eines Signals, wenn der Ölzustand den Zustand einer kritischen Öl- schädigung erreicht.

Die Öltemperatur muss dabei, wie oben bereits erläutert, nicht zwingend direkt ermittelt werden. Es ist auch möglich, aus der Temperatur von Bauteilen der Lamellenbremse auf die Öltemperatur zu schließen oder diese gar mit der Bauteiltemperatur gleichzu- setzen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn zur Berechnung des Ölzustands ein Ölausgangszustand aus einem Speicher einer Rechen- und Speichereinheit geladen, die Öltemperatur mit einer Verschleißtemperatur T 1 verglichen wird und für einen Zeitraum, währenddessen die Öltemperatur größer als die Verschleißtemperatur Ti ist, eine kumulative Ver- schlechterung des Ölzustands bestimmt wird. Sobald die Öltemperatur die Verschleiß- temperatur Ti wieder unterschreitet, wird die kumulative Verschlechterung des Ölzu- stands als neuer Ölausgangszustand in den Speicher der Rechen- und Speicherein- heit geschrieben. Auf diese Weise ist es möglich, den Zustand des Kühlöls kontinuier- lich zu überwachen und eine kumulative Ölschädigung aufzuzeichnen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verschlechterung anhand der Dauer des Zeit- raums, eines Temperaturmodells, eines Ölschädigungsmodells oder einer Ölschädi- gungskurve bestimmt wird. Neben einer verbesserten Genauigkeit der Abschätzung der Ölschädigung können unterschiedliche Öltypen, Ausgangszustände oder auch die Bauart der Lamellenbremse berücksichtigt werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Verschleißtemperatur Ti in einem Bereich von 230° bis 300°C liegt. Dies berücksichtigt, dass erst eine Erwärmung des Kühlöls auf Öltem- peraturen, die zu einer Ölschädigung führen, stattfinden muss.

In einer alternativen günstigen Ausführung wird bei der Berechnung des Ölzustands die Öltemperatur mit einer kritischen Höchsttemperatur T ₂ verglichen und bei Über- schreitung der kritischen Höchsttemperatur T ₂ ein kritischer Ölzustand festgestellt. Auf diese Weise kann ein Missbrauchszustand festgestellt werden, bei dem die Öltempe- ratur so hoch wird, dass von einem sofortigen, vollumfänglichen Verschleiß ausgegan- gen werden kann. Ein solcher Zustand kann zum Beispiel bei einer Gefahrenbremsung auftreten, bei der an der Lamellenbremse besonders hohe Temperatur auftreten kön- nen und dementsprechend auch die Öltemperatur stark ansteigt. Auch Defekte an der Lamellenbremse können unter Umständen einen solchen Missbrauchszustand hervor- rufen.

Es ist ferner von Vorteil, wenn das Ermitteln der Öltemperatur derart erfolgt, dass die Öltemperatur kontinuierlich während des Betriebs des elektrisch angetriebenen Fahr- zeugs aus einer kontinuierlich gemessenen Bauteiltemperatur abgeleitet wird. Somit müssen keine zusätzlichen Sensoren, die das Kühlöl direkt überwachen, in dem Fahr- zeug verbaut werden. Ferner erlaubt die kontinuierliche Überwachung der Öltempera- tur eine kontinuierliche Überwachung des Ölzustands. Zuletzt wird die Aufgabe durch ein Computerprogramm gelöst, das Softwarebefehle aufweist, die, wenn sie von einem Rechner ausgeführt werden, das eben beschriebene Verfahren ausführen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und Figuren nä- her erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer nasslaufenden Lamellenbremse;

Fig. 2 einen Graphen, der eine Öltemperatur über der Zeit darstellt und

Fig. 3 einen weiteren Graphen, der eine kumulative Ölschädigung über der Zeit darstellt.

Gemäß einem schematisch mit Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst eine nasslaufende Lamellenbremse 10 eines Fahrzeugs 20 einen Ölraum 30, der ein La- mellenpaket 40 der Lamellenbremse 10 einschließt. Ferner ist ein Ölbeobachter 50 vorhanden, der einen Temperatursensor 52 zum Ermitteln der Öltemperatur T und eine damit verbundene Rechen- und Speichereinheit 54 aufweist. Dieser bestimmt ei- nen Ölzustand anhand eines zeitlichen Verlaufs der Öltemperatur. Ein Beispiel eines solchen Verlaufs der Öltemperatur T ist in Fig. 2, eine diesem Verlauf entsprechende Ölschädigung D (Degradation) ist in Fig. 3 dargestellt.

Zunächst steigt die Öltemperatur T in Abschnitt I an, bis sie eine Verschleißtempera- tur Ti erreicht, welche einen ersten Schwellwert darstellt. Bis zu diesem Zeitpunkt ver- zeichnet der Ölbeobachter keinerlei Schädigung D, da in diesem Temperaturbereich keine nennenswerte Schädigung bzw. Degradation des Kühlöls auftritt. Mit dem Über- schreiten der Verschleißtemperatur Ti in Abschnitt II wird eine Öltemperatur T erreicht, bei der es zu einer Ölschädigung D kommt, so dass auch die Ölschädigung D in Fig. 3 stetig zunimmt. Dies kann zum Beispiel beim einfachen Bremsen eines mit einer erfin- dungsgemäßen Lamellenbremse ausgestatteten Fahrzeugs der Fall sein. Sinkt die Öltemperatur T wieder unter den Schwellwert der Verschleißtemperatur T 1 , wie in Ab- schnitt III dargestellt, wird diese Betriebszeit bei der Bestimmung des Ölzustands nicht berücksichtigt, da die Öltemperatur T wieder unterhalb der Verschleißtemperatur Ti liegt. Die bisherige Ölschädigung D wird jedoch gespeichert und addiert sich kumula- tiv, bis es bei der Wartung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ausgetauscht und der Ölbeobachter manuell oder automatisch zurückgesetzt wird.

Im einfachsten Fall zählt der Ölbeobachter die Zeit, wie lange die Verschleißtempera- tur Ti überschritten worden ist und nimmt nach einer maximalen Verschleißzeit an, dass das Kühlöl zu dem entsprechenden Zeitpunkt vollständig verschlissen ist, also ein kritischer Ölzustand C vorliegt. Vorzugsweise ist in der Rechen- und Speicherein- heit jedoch ein Berechnungsmodell hinterlegt, das dazu ausgelegt ist aus dem Öltem- peraturverlauf, gebildet aus einer erfassten Öltemperatur T über die Zeit, den Ölzu- stand zu bestimmen. Im Allgemeinen muss sich der Zustand des Kühlöls nicht linear verschlechtern, je nach Modell der Lamellenbremse, Temperaturverlauf und Ölzusam- mensetzung kann es auch zu einem langsam beginnenden und später schnell anstei- genden Ölverschleiß kommen.

In der Rechen- und Speichereinheit ist weiterhin eine kritische Höchsttemperatur T ₂ als ein zweiter Schwellwert hinterlegt. Steigt die Öltemperatur T wieder an und über- schreitet in Abschnitt IV die Verschleißtemperatur Ti, kommt es zum regulären Ölver- schleiß wie oben beschrieben. Übersteigt die Öltemperatur T jedoch die kritische Höchsttemperatur T ₂ , wie ein Abschnitt V gezeigt, geht der Ölbeobachter sofort von einem vollständigen Verbrauch des Kühlöls aus, was einem Ölzustand einer kritischen Ölschädigung C entspricht. Über einen Signalgeber 56 wird nun ein Signal abgege- ben, welches den Führer des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs auf die kritische Öl- schädigung C hinweist und auffordert, die nächstliegende Fachwerkstatt aufzusuchen. Dieser bleibt bestehen, auch wenn sich das Kühlöl im Anschluss wieder abkühlt.

Zuletzt soll noch die Rechen- und Speichereinheit kurz beschrieben werden. Bei dieser kann es sich um eine logische Schaltung, aber auch um einen Rechner handeln, der die Messwerte digital auswertet. Um den Ölzustand wird zunächst ein Ölausgangszu- stand aus einem Speicher der Rechen- und Speichereinheit geladen und der weiter- gehenden Analyse zugrunde gelegt. Nachdem die Öltemperatur wie oben beschrieben mit Hilfe des T emperatursensors ermittelt wurde, wird sie mit der Verschleißtemperatur Ti und der kritischen Höchsttemperatur T ₂ verglichen. Dies erfolgt zum Beispiel konti- nuierlich während des Betriebs des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wobei die Öltemperatur aus einer kontinuierlich gemessenen Bauteiltemperatur abgeleitet wird. Wird die kritische Höchsttemperatur T ₂ überschritten, wird sofort ein kritischer Ölzu- stand festgestellt und im Speicher der Rechen- und Speichereinheit hinterlegt. Für den Zeitraum in Abschnitt II der Fig. 2 und, währenddessen die Öltemperatur größer als die Verschleißtemperatur Ti ist, welche je nach verwendeten Kühlöl in einem Bereich von 230°C bis 300 °C liegt, wird eine kumulative Verschlechterung des Ölzustands bestimmt. Diese wird anhand der Dauer des Zeitraums, eines Temperaturmodells, ei- nes Ölschädigungsmodells oder einer Ölschädigungskurve bestimmt. Hier können so- wohl empirisch bestimmte Verschlechterungskurven in eine Datenbank geladen wer- den, auf welche die Rechen- und Speichereinheit zugreift, oder komplexe Simulatio- nen je nach Anwendungsbereich der Lamellenbremse verwendet werden. Abschlie- ßend wird, sobald die Öltemperatur die Verschleißtemperatur T 1 wieder unterschreitet, die kumulative Verschlechterung des Ölzustands als neuer Ölausgangszustand in den Speicher der Rechen- und Speichereinheit geschrieben.

Das eben beschriebene Verfahren lässt sich leicht in ein Computerprogramm imple- mentieren, welches Softwarebefehle aufweist, die auf einem Rechner ausgeführt wer- den. In diesem Fall übernimmt der Rechner die Funktion der Rechen- und Speicher- einheit.