Die Erfindung betrifft eine nasslaufende Lamellenbremse für ein elektrisch angetriebe- nes Fahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung und Rege- lung der Kühlölversorgung einer nasslaufenden Lamellenbremse eines elektrisch an- getriebenen Fahrzeuges.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt insbesondere in der Automobilindustrie der Elektro- oder Hybridfahrzeuge, insbesondere für die Effizienzsteigerung von Hauptbe- triebskomponenten der Elektromobilität.

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.

Dies hat den Nachteil, dass bei der Fahrzeugauslegung ein zu hoher Materialeinsatz und Kühlölvolumenstrom, für den Sonderfall zum Beispiel einer Vollbremsung aus Vmax ohne Rekuperation aufgrund der Begrenzung der Bauteilspitzentemperatur der Stahl- lamelle wegen Ölkontakt (Ölschädigung, Verkohlung des Öls) angenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nasslaufende Betriebsbremse anzu- geben, die nicht überdimensioniert ist und trotzdem keine unzulässigen Schädigungen des Kühlöls hervorruft. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der Kühlölversorgung einer nasslaufenden Betriebsbremse anzugeben, wel- ches es ermöglicht unzulässige Schädigungen, durch die es zu erheblichen Qualitäts- verminderung des Öls kommt, zu verhindern.

Die Aufgabe wird durch eine nasslaufende Lamellenbremse gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aspekte bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Die Erfindung umfasst eine nasslaufende Lamellenbremse für ein elektrisch angetrie- benes Fahrzeug. Die nasslaufende Lamellenbremse umfasst mindestens einen Öl- raum, der ein Lamellenpaket der Lamellenbremse einschließt, ein Ölreservoir, ein den Ölraum und das Ölreservoir verbindendes, Schaltelement. Das Schaltelement ist ein temperaturabhängig gesteuertes Schaltelement, um bei Überschreiten eines oberen Temperaturschwellwerts T ₁ den Ölraum zu entleeren, indem im Ölraum vorhandenes Kühlöl in das Ölreservoir befördert wird und bei Unterschreiten eines unteren Tempe- raturschwellwerts T ₂ den Ölraum zu befüllen, indem das Kühlöl zurück in den Ölraum befördert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Kühlöl nicht mit dem Lamellen- paket in Kontakt kommt, wenn dieses eine zu hohe Temperatur aufweist.

Ein vorteilhafter Aspekt sieht vor, dass ein Ölbeobachter zur Bestimmung des Ölzu- standes vorhanden ist, der derart ausgebildet ist, um im Falle einer kritischen Ölschä- digung ein Signal auszugeben. Dies bewirkt, dass der Ölzustand überwacht werden kann und damit Rückschlüsse auf die entsprechende Ölqualität gezogen werden kön- nen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Ölbeobachter derart ausgebildet ist, um den Ölzu- stand über ein Berechnungsmodell aus dem Öltemperaturverlauf, gebildet aus einer erfassten Öltemperatur über die Zeit, zu bestimmen und die kritische Ölschädigung abzuleiten. Dadurch wird sichergestellt, dass im Falle einer kritischen Ölschädigung ein hinterlegtes Servicekonzept aufgerufen werden kann, welches den Fahrer zu ei- nem entsprechenden Service anleitet. In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schaltelement beschaffen, um bei Unterschreiten eines weiteren Temperaturschwellwerts T ₃ den Ölraum zu entleeren. Auf diese Weise können Schleppverluste weiter reduziert werden, wenn die nasslau- fende Lamellenbremse nicht in Verwendung ist. Der weitere Temperaturschwellwert T ₃ hat daher einen noch geringeren Betrag als der untere Temperaturschwellwert T ₂ .

Vorteilhafterweise umfasst ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug eine nasslaufende Lammellenbremse. Dadurch wird die Nachhaltigkeit bzw. Umweltverträglichkeit der Bremsvorrichtung von Elektro- oder Hybridfahrzeugen erheblich verbessert und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Bremsvorrichtung gesteigert. Insbesondere elektrisch angetriebene Fahrzeuge profitieren von einem solchen Aufbau, da er die Rekuperation verbessert.

Die Aufgabe für ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der Kühlölversorgung ei- ner nasslaufenden Lamellenbremse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges wird durch folgende Schritte gelöst:

• Kontinuierliche Ableitung der Öltemperatur aus einer während des Fahrzeugbe- triebes kontinuierlich ermittelten Bauteiltemperatur,

• Entleeren des Ölraumes bei Überschreitung eines oberen Temperaturschwell- werts T ₁ ,

• Befüllen des Ölraumes bei Unterschreitung eines unteren Temperaturschwell- werts T ₂ .

Dies bewirkt, dass das Kühlöl auch bei außergewöhnlichen Ereignissen, wie beispiels- weise einer Vollbremsung aus Vmax sicher vor Beschädigungen bewahrt wird und die Fahrzeugauslegung dennoch nicht überdimensioniert wird. Die Bauteiltemperatur kann direkt gemessen oder berechnet werden. Die daraus abgeleitete Öltemperatur kann im einfachsten Fall mit der Bauteiltemperatur gleichgesetzt werden, so dass ins- besondere auch der obere Temperaturschwellwert T ₁ und der untere Temperatur- schwellwert T ₂ Schwellwerte für die Bauteiltemperatur darstellen können. Sie kann aber je nach Art der Temperaturbestimmung oder der Bauart und Anwendung der nasslaufenden Lamellenbremse auch von der Bauteiltemperatur abweichen. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der obere Temperaturschwellwert T ₁ in einem Be- reich von 230° bis 300°C liegt, womit eine Ölschädigung vermieden wird. Dies ermög- licht, dass eine Erwärmung des Öls auf Temperaturen, die zu einer Ölschädigung füh- ren, sicher verhindert wird.

Auch ist es vorteilhaft, zusätzlich bei Unterschreiten eines weiteren Temperatur- schwellwerts T ₃ den Ölraum zu entleeren. Auf diese Weise können Schleppverluste weiter reduziert werden, wenn die nasslaufende Lamellenbremse nicht in Verwendung ist. Der weitere Temperaturschwellwert T ₃ hat daher einen noch geringeren Betrag als der untere Temperaturschwellwert T ₂ .

Nach einem bevorzugten Aspekt erfolgt ein kontinuierliches Ableiten der Öltemperatur aus einer während des Fahrzeugbetriebes kontinuierlich ermittelten Bauteiltemperatur und währenddessen abhängig von der Öltemperatur:

• Wiederholte Aktivierung bzw. Deaktivierung des Ölbeobachters bei Überschrei- tung bzw. Unterschreitung einer Grenztemperatur T _G , wobei die Öltemperatur oberhalb der Grenztemperatur T _G erfasst und als Öltemperaturverlauf über die Zeit gespeichert wird

• Bestimmung des Ölzustandes über ein Berechnungsmodel aus allen Öltempe- raturverläufen

• Signalisierung bei Erreichen der kritischen Ölschädigung

• Entleeren des Ölraumes bei Überschreitung eines oberen Temperaturschwell- werts T ₁ , der einer kritischen Öltemperatur T _K entspricht

• Befüllen des Ölraumes bei Unterschreitung eines oberen Temperaturschwell- werts T ₂ , der einer Befülltemperatur T _B entspricht.

Dies verlangsamt den Verschleiß des Kühlöls und führt damit zu einer Verringerung des Wartungsaufwandes und zu einem verbesserten Kosten- Nutzen-Gleichgewicht.

Vorzugsweise liegt die Befülltemperatur T _B oberhalb der Grenztemperatur T _G . Dadurch kann mit der Befüllung des Ölraumes bereits begonnen werden, bevor die Grenztem- peratur T _G erreicht ist und es erfolgt eine schnellere Abkühlung der Betriebsbremse, was zu einem verringerten Verschleiß führt. Ein vorteilhafter Aspekt sieht vor, dass die Grenztemperatur T _G unterhalb der kritischen Öltemperatur T _K liegt. Dies ermöglicht, dass die Bremsvorrichtung noch weiterhin mit der Ölkühlung betrieben werden kann und dabei der Zustand des Öls über die Tem- peratur oder die Qualität überwacht werden können.

Ferner ist es von Vorteil, wenn zusätzlich bei Unterschreitung eines weiteren Tempe- raturschwellwerts T ₃ der Ölraum entleert wird, um Schleppverluste im gewöhnlichen Betrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weiter zu reduzieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Lamellenbremse;

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Geschwindigkeitsverlaufes über die Zeit bei einer Vollbremsung aus v _max bis zum Fahrzeugstillstand bei v ₀ ;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Anstieges der Öltemperatur über die

Zeit bei einer Vollbremsung aus v _max bis zum Fahrzeugstillstand bei v ₀ ; und

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Aktivierung des Ölbeobachters über die Zeit bei einer Vollbremsung aus v _max bis zum Fahrzeugstillstand bei v ₀ .

Gemäß einem ersten schematisch mit Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel um- fasst eine erfindungsgemäße nasslaufende Lamellenbremse 10 einen Ölraum 30, der ein Lamellenpaket 40 der Lamellenbremse einschließt, ein Ölreservoir 32, einen den Ölraum 30 und das Ölreservoir 32 verbindendes Schaltelement 34 und eine optionale Ölpumpe 36. Das Schaltelement 34 ist ein temperaturabhängig gesteuertes Schaltele- ment, um bei Überschreiten eines oberen Temperaturschwellwerts T ₁ den Ölraum 30 zu entleeren, indem im Ölraum 30 vorhandenes Kühlöl in das Ölreservoir 32 befördert wird und bei Unterschreiten eines unteren Temperaturschwellwerts T ₂ den Ölraum 30 zu befüllen, indem das Kühlöl zurück in den Ölraum 30 befördert wird. Bei Unterschrei- tung eines weiteren Temperaturschwellwerts T ₃ , der im Betrag noch geringer ist als der untere Temperaturschwellwert T ₂ , wird der Ölraum 30 dann wieder entleert, da hier die Lamellenbremse 10 nicht benötigt wird und so Schleppverluste reduziert werden. Ein zweites Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel dadurch, dass mit Blick auf Fig. 1 ein Ölbeobachter 50 vorhanden ist. Der Ölbeobachter 50 kann einen Temperatursensor 52 zur direkten oder indirekten Ermittlung einer Kühlöltemperatur aufweisen und im Weiteren eine Rechen- und Spei- chereinheit 54, über welche ein Temperatur-Zeit-Verlauf verfolgt, gespeichert und aus- gewertet werden kann.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit im Falle einer Fahrzeugverzö- gerung aus v _max bis zum Fahrzeugstillstand, also einer Geschwindigkeit von 0 km/h. Bei einer solchen Vollbremsung kann die Rekuperationsfunktion eines elektrisch an- getriebenen Fahrzeuges nicht oder zumindest nicht vollumfänglich genutzt werden, was eine starke Wärmeentwicklung im Bereich der Betriebsbremse zur Folge hat.

Zur Steuerung der Kühlölversorgung der nasslaufenden Lamellenbremse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges wird die Öltemperatur kontinuierlich aus einer während des Fahrzeugbetriebes kontinuierlich ermittelten Bauteiltemperatur abgelei- tet. Die Bauteiltemperatur kann dabei direkt gemessen, aus einem Modell ermittelt oder direkt berechnet werden. Bei Überschreitung des oberen Temperaturschwell- werts T ₁ erfolgt ein Entleeren des Ölraumes. Bei Unterschreitung des unteren Tempe- raturschwellwerts T ₂ erfolgt ein Befüllen des Ölraumes. Für eine Lamellenbremse ge- mäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die der obere Temperaturschwellwert T ₁ vorteilhaft in einem Bereich von 230° bis 300°C, bevorzugt in einem Bereich von 250° bis 280°C, besonders bevorzugt Bereich von 260° bis 270°C gewählt, womit eine Öl- schädigung vermieden wird.

In Fig. 3 ist ein zeitlicher Verlauf des Anstieges der Öltemperatur im Falle einer Fahr- zeugverzögerung aus v _max bis zum Fahrzeugstillstand dargestellt. Die Öltemperatur steigt zunächst auf eine Grenztemperatur T _G bei dieser Temperatur beginnen erste Schädigungen am Öl.

Bei einer Lamellenbremse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Ölraum bereits bei einer Öltemperatur unterhalb der Grenztemperatur T _G entleert, das heißt der obere Temperaturschwellwert T ₁ ist kleiner der Grenztemperatur T _G und die La- mellenbremse läuft bis zur Wiederbefüllung als Trockenbremse.

Bei einer Lamellenbremse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel läuft die Lamel- lenbremse auch über eine Öltemperatur von größer der Grenztemperatur T _G hinaus als Nassbremse, wobei der Ölbeobachter bei Überschreiten der Grenztemperatur T _G aktiviert wird. Die Öltemperatur oberhalb der Grenztemperatur T _G wird erfasst und als Öltemperaturverlauf über die Zeit gespeichert wird. Eine Aktivierung und Deaktivierung des Ölbeobachters kann mehrfach erfolgen, wobei jedes Mal der Öltemperaturverlauf erfasst und gespeichert wird. Es erfolgt die Bestimmung des Ölzustandes über ein Berechnungsmodel aus allen Öltemperaturverläufen. Wird eine kritische Ölschädigung erreicht, erfolgt eine Signalisierung.

Erst wenn die Öltemperatur eine kritische Öltemperatur T _K erreicht, wird diese dem oberen Temperaturschwellwert T ₁ gleichgesetzt und es erfolgt ein Entleeren des Öl- raumes. Nach Beenden der Notbremsung sinkt die Öltemperatur in Abhängigkeit der Bauteiltemperatur (Stahllamellentemperatur) wieder ab. Bei Unterschreitung des unte- ren Temperaturschwellwerts T ₂ , der einer Befülltemperatur T _B größer der Grenztem- peratur T _G entsprechen kann, erfolgt ein Befüllen des Ölraumes. Nach Unterschreitung der Grenztemperatur T _G erfolgt eine Deaktivierung des Ölbeobachters. Diese Schritte erfolgen in Abhängigkeit der Öltemperatur, dazu wird die Öltemperatur kontinuierlich aus einer während des Fahrzeugbetriebes kontinuierlich gemessenen oder anderwei- tig ermittelten Bauteiltemperatur abgeleitet. Mit einem derartigen Verfahren ist die Steuerung und Regelung der Kühlölversorgung einer nasslaufenden Lamellenbremse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges möglich.

Fig. 4 zeigt die Aktivierung bzw. Deaktivierung des Ölbeobachters über der Zeit. Zum Zeitpunkt t ₁ wird die Grenztemperatur T _G überschritten und der Ölbeobachter aktiviert. Zum Zeitpunkt t ₃ wird die Grenztemperatur T _G unterschritten und daraufhin der Ölbe- obachter wieder deaktiviert.