[发明专利]车辆驱动器的数值分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及对车辆驱动单元中的流体的流场和温度场进行数值分析的方法。更具体而言，本发明涉及用于迅速进行数值分析的技术。

背景技术

日本专利申请公开No.4-15761(JP-A-4-15761)、国际公开WO2004/061723A1以及日本专利申请公开2002-117018(JP-A-2002-117018)等等描述了与本发明相关的现有技术。其中，JP-A-4-15761描述了使用CAE/CAD/CAM系统的分析方法，该方法基于其中热通量和模具温度每时每刻改变的冷循环结构的三维分析模型来对热通量进行积分并获得该冷循环结构的温度改变。例如，上述分析方法可被应用于注模的冷循环的CAE分析等等。

在JP-A-4-15761中描述的分析方法考虑了热传递和自由表面这两个因素，自由表面是熔融树脂等等相对于空气的表面边界。这里，可以对包括冷却介质和在壳体内部运动的运动体的车辆驱动单元进行CAE分析（数值分析），该冷却介质是填充所述壳体内部的一部分并接触所述运动体的至少一部分的流体。对于该车辆驱动单元，由于冷却介质没有填充满整个壳体内部，因而具有不受壳体的内壁限制的自由表面。通过运动体的运动，冷却介质被搅动等等。因此，当对其中来自运动体的热被耗散到壳体外部的车辆驱动单元中的冷却介质的流动和热传递进行数值分析时，需要考虑三个要素，即，自由表面、热传递以及运动体的运动（例如，齿轮的旋转移动）。因此，正如在JP-A-4-15761中描述的仅仅考虑自由表面和热传递这两个要素的分析方法一样，不能进行数值分析。结果，在车辆驱动单元中，电子计算器上的数值分析的计算载荷变得巨大，因此执行数值分析所需的时间变得极长。认为这是因为：通过运动体的运动而被搅动等的冷却介质的流动在该系统的短的经过时间内达到稳态，但冷却介质的温度却要花费很长时间达到稳定状态，即，二者的时标（time scale）彼此极其不同。

并且，如图8中的最后一行所示，通常已经对驱动系统中的油流动进行了CAE分析（数值分析）。然而，虽然CAE确实考虑了自由表面和旋转移动，但却没有考虑热传递。同样，作为在其他技术领域常规进行的CAE分析，存在对车辆风流动的CAE分析，该分析用于评估例如对车辆车轮制动的制动器的冷却性能。然而，如图8中的第一行所示，对于对车辆风流动的CAE分析，虽然考虑了车轮和制动盘的热传递和旋转移动，但却不需要考虑流体的自由表面。也就是，如图8所示，相关的CAE分析没有将流体的自由表面、热传递以及运动体的旋转移动这三个要素都考虑为要分析的现象。并且，假设当填充中空管内部的一部分的液体从该中空管的一端流动到另一端时对该液体的温度改变进行CAE分析，考虑自由表面、热传递以及流速这三个要素。然而，虽然在中空管内部的液体的流速此时没有随时间改变，即使在车辆驱动单元中冷却介质的自由表面是稳定的，冷却介质内的流速也会因运动体的运动而随时间改变，因此对中空管的CAE分析不能应用于车辆驱动单元。

因此，当对车辆驱动单元中的冷却介质流或热传递进行CAE分析时，发明人提出了一种未公开的CAE分析方法（即，数值分析方法），通过该方法，可以与对冷却介质的温度场的数值分析分离地进行对冷却介质的流场的数值分析，以缩短进行CAE分析所需的时间。例如，使用会通过导电产生热并且围绕轴旋转的电动机的转子作为运动物体，并使用接触转子的一部分的冷却油作为冷却介质，该数值分析方法与考虑热传递的温度场分离地对考虑冷却油的自由表面和转子的旋转移动的流场进行数值分析，如图9所示。在图9中，在步骤[1]，即，第一步骤中，进行仅对流场的数值分析，直到流场变为准稳定。然后，在步骤[2]，即，第二步骤中，保持在步骤[1]结束后的流场并且进行仅对温度场的数值分析，直到温度场达到热平衡。最终，在步骤[3]，即，第三步骤中，共同进行对流场的数值分析和对温度场的数值分析。这里，上述术语“准稳定”表示这样的事实：在微观层面，冷却介质的流在被搅动时不是稳定的而是随时间改变，但在宏观层面，液体表面是稳定的并且基本上不随时间改变。