车辆驱动器的数值分析方法技术

第一分析步骤（104）为在马达转子正在旋转的状态下进行对流场的数值分析但不进行对温度场的数值分析的步骤。第二分析步骤（106）为在所述第一分析步骤（104）结束之后既进行对所述流场的数值分析也进行对所述温度场的数值分析的步骤。因此，在一起进行对流场的数值分析和对温度场的数值分析之前，在对温度场进行数值分析之前首先在第一分析步骤（104）中对流场进行数值分析。结果，与从一开始就执行第二分析步骤（106）而不进行第一分析步骤（104）时相比，可以减小电子计算器上的数值分析的计算载荷，这能够缩短进行数值分析所花费的时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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，本专利技术涉及用于迅速进行数值分析的技术。
技术介绍
日本专利申请公开No. 4-15761 (JP-A-4-15761)、国际公开 W02004/061723A1 以及日本专利申请公开2002-117018 (JP-A-2002-117018)等等描述了与本专利技术相关的现有技术。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(timescale)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
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，专利技术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，S卩，第二步骤中，保持在步骤[I]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]，S卩，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一旦根据图9中的步骤执行数值分析，在步骤[2]中，随着数值分析的计算循环次数的增加(即，随着数值分析中设定时间的经过)，温度场中耗散的总热量相对于产生的热的量变大，如图10所示，因此在步骤[2]中温度场不能达到热平衡。认为这归因于以下事实即使在流场和温度场之间存在相关性，在数值分析中也单独分析流场和温度场。也就是，冷却油的温度的改变将导致冷却油的粘度的改变，而冷却油的粘度的改变将导致冷却油的流动的改变，冷却油的流动的改变将改变热在冷却油与壳体或转子之间传递的容易性。结果，在简单地单独进行对流场的数值分析和对温度场的数值分析时，不能获得恰当的结果。
技术实现思路
鉴于这些问题，本专利技术提供了一种车辆驱动单元的数值分析方法，与从开始就同时对流场和温度场进行数值分析时相比，该数值分析方法在对车辆驱动单元中的流场和温度场进行数值分析时能够缩短进行数值分析所花费的时间。本专利技术的第一方面涉及一种车辆驱动单元的数值分析方法，所述车辆驱动单元具有冷却介质和在壳体内部运动的运动体，所述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，并且其中所述流体介质的温度随所述运动体持续运动而升高，所述数值分析方法对所述冷却介质的温度场和所述冷却介质的流场进行数值分析。该车辆驱动单元的数值分析方法包括第一分析步骤在所述运动体正在运动的运动状态下，进行对所述流场的数值分析但不进行对所述温度场的数值分析；以及第二分析步骤在所述第一分析步骤结束之后，在所述运动状态下既进行对所述流场的数值分析也进行对所述温度场的数值分析。因此，在车辆驱动单元中，温度场的收敛性高于流场的收敛性，而温度场的稳定性低于流场的稳定性。然而，在一起进行流场的数值分析和温度场的数值分析二者之前，在对温度场进行数值分析之前在第一分析步骤中对流场进行数值分析。结果，与从开始就一起进行流场的数值分析和温度场的数值分析时相比，可以减小数值分析的计算载荷，因此能够缩短进行数值分析所花费的时间。也就是，在获得考虑了流场和温度场之间的相关性的适当分析结果的同时，可以适当地计算车辆驱动单元的流场和温度场。这里，车辆驱动单元的数值分析方法还可包括第三分析步骤在所述第二分析步骤结束之后，在所述运动状态下进行对所述温度场的数值分析但不进行对所述流场的数值分析；以及第四分析步骤在所述第三分析步骤结束之后，在所述运动状态下既进行对所述流场的数值分析也进行对所述温度场的数值分析。因此，在第三分析步骤结束之后能够使流场的收敛性和温度场的收敛性更彼此接近。因此，与不提供第三分析步骤以及对流场和温度场二者一起都进行数值分析时相比，可以减小数值分析的计算载荷，这能够缩短进行数值分析所花费的时间。此外，可以以预设的运算比率交替执行所述第一分析步骤和所述第二分析步骤，在所述预设的运算比率下，所述第一分析步骤的运算次数大于所述第二分析步骤的运算次数。此外，当在所述第一分析步骤或所述第二分析步骤中所述流场到达稳定状态时，所述第一分析步骤或所述第二分析步骤可以结束且所述第三分析步骤可以开始。因此，与在第三分析步骤开始之前总是一起进行流场的数值分析和温度场的数值分析二者时相比，减小了在第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.04 JP 277066/20091.一种车辆驱动单元的数值分析方法，所述车辆驱动单元具有冷却介质和在壳体内部运动的运动体,所述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，并且其中所述流体介质的温度随所述运动体持续运动而升高，所述数值分析方法对所述冷却介质的温度场和所述冷却介质的流场进行数值分析，所述车辆驱动单元的数值分析方法的特征在于，包括 第一分析步骤(104):在所述运动体正在运动的运动状态下，进行对所述流场的数值分析但不进行对所述温度场的数值分析；以及 第二分析步骤(106):在所述第一分析步骤(104)结束之后，在所述运动状态下既进行对所述流场的数值分析也进行对所述温度场的数值分析。2.根据权利要求I的车辆驱动单元的数值分析方法，其特征在于，还包括 第三分析步骤(108):在所述第二分析步骤(106)结束之后，在所述运动状态下进行对 所述温度场的数值分析但不进行对所述流场的数值分析；以及 第四分析步骤(110):在所述第三分析步骤(108)结束之后，在所述运动状态下既进行对所述流场的数值分析也进行对所述温度场的数值分析。3.根据权利要求2的车辆驱动单元的数值分析方法，其特征在于，以预设的运算比率交替执行所述第一分析步骤(104)和所述第二分析步骤(106)，在所述预设的运算比率下，所述第一分析步骤(104)的运算次数大于所述第二分析步骤(106)的运算次数；并且， 当在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村浩志，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：