【研究目的】
拡充してきたDCT/AT/CVT/HEVモデルをユーザが使いやすいモデルに変換することで、モデル流通につなげる
【研究内容】
動くモデルから使ってもらえるモデルへの変換
第2・3階層モデルを1つのプラットフォームに統合/充実
・モデル構築方法の統一
・モデルパラメータ記述方法の統一
・I/Fガイドライン準拠モデル解説書の改訂
・計算時間の短縮
他のツール/モデルとの接続性検討
・各種1Dソフトとの接続/変換
・METI/AICEモデルとの接続
【研究目的】
超高回転化と高次元で両立すべき電動駆動システム効率を各構成要素の損失/熱を捉えて予測できる技術を構築する
【研究内容】
車両の前提や目標を設定の上、電動駆動システム全体の効率目標を仮決め。
超高回転システムの効率検討に向けて、既存のTRAMIのシステムモデルをBEVモデルに変換。このBEVモデルは、現存するBEVの実機情報をもとに効率・損失と熱が考慮されたTM内のモータモデルとギヤBoxモデルおよびTMのバウンダリモデルで構成し、システム効率の内訳を調査して超高回転電動駆動システムでの目標を割り付けていく。また、モデルおよび目標の妥当性を確認するための実機検証しモデルを進化させる。
一方、超高回転検討用のBEVモデルは、各部の仕様を検討した上で、その仕様に沿ったモータモデルとギヤBoxモデルで構成。目標となる現存BEVモデルと比較検証し課題を明確にしながら、モデルを使ったフィジビリティスタディによってシステム効率向上の方向性を検討する。その後、その方向性に沿った構成の見直しや新デバイスの投入による効果の確認、検証を実施する。
【研究目的】
超高回転化と高次元で両立すべき電動駆動システム効率を各構成要素の損失/熱を捉えて予測できる技術を構築する
【研究内容】
車両の前提や目標を設定の上、電動駆動システム全体の効率目標を仮決め。
超高回転システムの効率検討に向けて、既存のTRAMIのシステムモデルをBEVモデルに変換。このBEVモデルは、現存するBEVの実機情報をもとに効率・損失と熱が考慮されたTM内のモータモデルとギヤBoxモデルおよびTMのバウンダリモデルで構成し、システム効率の内訳を調査して超高回転電動駆動システムでの目標を割り付けていく。また、モデルおよび目標の妥当性を確認するための実機検証しモデルを進化させる。
一方、超高回転検討用のBEVモデルは、各部の仕様を検討した上で、その仕様に沿ったモータモデルとギヤBoxモデルで構成。目標となる現存BEVモデルと比較検証し課題を明確にしながら、モデルを使ったフィジビリティスタディによってシステム効率向上の方向性を検討する。その後、その方向性に沿った構成の見直しや新デバイスの投入による効果の確認、検証を実施する。
【研究目的】
電費を良くするためには熱マネジメントが重要である。ID3はCO2冷媒を用いたヒートポンプを採用しており
熱マネシステムに特徴があるため電費性能と熱マネの特性を計測/分析し良電費技術を調査する。
【研究内容】
熱マネジメントに着目し、車両走行時の冷媒-冷却-電気特性を取得し、
エネルギ損失調査/分析を行う。
FY22 前半 ：文献調査、車両調査で測定項目の検討
後半 ：機材手配、車両計装、トライアル走行＆データ計測
FY23 ：車両計測を実施
➡電費の良い理由明確化（+車両モデル〔冷却システム〕作成 by モデル戦略）
FY23 ：ePT(MOT、減速機)効率測定
➡超高回転MOT化に向けてPT階層モデル作成のための同定試験を実施
【研究目的】
ギヤ噛合部の潤滑状態を把握するために、油膜の膜厚と破断率を同時に定量化可能な計測手法を開発する。転がり軸受で実績のある電気インピーダンス法をギヤ噛合部に適用し、その有効性を検証する。
【研究内容】
ギヤ噛合部をモデル化した小型卓上試験機（評価試験機）を試作する。評価試験機に電気インピーダンス法の電気計測系を実装する評価試験機にて、ギヤ噛合部の交流応答を測定し、二種類の信号（振幅と位相）を得る。得られた二種類の信号から、ギヤ噛合部の油膜に関する二種類の情報（膜厚と破断率）を同時に定量化可能な計測原理を構築する。
2023年度は高回転化に向けた高サンプリングでの計測方法検討、及び他研究テーマと油膜厚さ・破断率の関係を明確にする取り組みを共同で行う。
【研究目的】
ミクロな摩擦面の特性からマクロな摩擦係数を推定するための実験、解析手法を確立し、任意の摩擦特性を持つ摩擦面設計を可能とする。また高速歯車を視野に、貧潤滑、高滑り状態でのテクスチャ効果を検証する。
【研究内容】
昨年度までの研究では摩擦面の微細な構造、化学反応膜、表面テクスチャが摩擦係数や摩擦の
異方性に与える影響に着目した研究を行い、
・ミクロなせん断力がマクロな摩擦係数に影響を与えていることを実験的に示した。
・表面テクスチャが摩擦係数や摩擦の異方性、油膜保持に与える影響を示した。
・実表面を用いた接触解析・流体解析を併用した摩擦係数の予測手法の検討を開始した。
FY23ではモーター3万rpmの歯車歯面における摩擦、潤滑状態を想定し、
①テクスチャーによる油膜の維持、及び低摩擦反応膜の維持による金属接触の回避効果を検証する。
また摩擦現象一般を対象とした摩擦係数の推定方法として
②摩擦面の正確な計測と、解析結果を併用させた摩擦係数の推定及び推定精度の検証を行う。
【研究目的】
超高回転環境下における摺動部摩擦係数への影響が想定されるトライボ現象を検証し、摩擦係数の数値予測を行う。
【研究内容】
本WGではFY19～21の3年間、松本の式をベースとして混合潤滑領域の摩擦係数予測精度を向上する研究に取り組んできた。
ただし、これはDowson-Higginsonの計算式で油膜厚さが計算できる条件下であることを前提としている。ギヤの高回転化に伴い、
摺動部発熱・冷却量や潤滑到達量そのもののバランスが崩れることで、油膜厚さがD-Hの計算式と合わなくなる懸念がある。
FY22では高回転化を想定した環境で、摺動部せん断発熱の増加と
表面熱物性の違い、また潤滑油量不足（貧潤滑）による膜厚の変化と、
それによる摩擦係数への影響を評価・確認した。
FY23にはその条件領域を超高回転域（すべり速度10→20m/s
※3万rpm 周速50m/s相当）に拡大、膜厚変化の測定データN数を
増やすことで膜厚予測式まで構築することを目指す。
【研究目的】
超高回転では撹拌損失防止の観点から従来以上に潤滑供給油量の最小限化が求められるため、接触部に届きにくくなる。
確実に接触部に届かせる技術、最小限の油量で効率良く潤滑の効果(油膜確保、冷却)を得る技術が必要となる。
【研究内容】
遠心力を加味した回転体の接触部の潤滑状態の可視化、定量化を行う。
潤滑油の供給方法、油量をパラメーターに、接触部の油膜形成状況、
冷却効率との相関を求め、最小限の油量にて効率の良い潤滑方式を提案
★FY22までの研究に対し
●対象をBrg、歯車、ジャーナル軸受 等に拡大 ← トラクションに特化
●今考えられる低粘度油として使用油をATFに変更 ← トラクション油
●実機の接触状態に近い平行軸の設備に改造 ← 直交軸での接触での解析
●超高回転の角速度を想定し、遠心力の影響付与 ← 摺動速度のみ再現、Max3000rpm
【研究目的】
電動機の小型＆高回転(5万rpm超)を想定し、トラクション伝達による遊星ローラ減速機の限界を明確にしたい。
そのために、トラクション動力伝達能力、伝達効率から遊星ローラの最大減速比を明確にする。
【研究内容】
電動機入力5万rpm超の高減速機として遊星ローラを選択する場合、遊星ローラの外接円接触となるサン/ピニオンローラが最も厳しい運転状態になると想定される。
外接円の1対ローラによるトラクション動力伝達能力、および、伝達効率などのトラクション特性を求め、遊星ローラで取りうる最大減速比を明らかにする。
１）FY23：遊星ローラ減速比を決めるパラメータ（油膜厚さ、表面温度、面圧、軸間距離など）を解析を使い、洗い出す。
これらを踏まえ、既存設備(図1)の軽負荷範囲でローラ減速比違いのトラクション特性から遊星ローラの最大減速比を求める。
２）FY24：FY23軽負荷設備許容範囲内の結果から高負荷時のトラクション特性を予測する。
３）FY24~25：新構想設備(※，図2)により、高負荷条件含めたトラクション特性から遊星ローラの最大減速比を明確にする。
(※)FY23~24：電動機出力150kWを想定し、世界初となる新構想の動力循環式のトラクション伝達装置を提案、実証する。
＜新構想設備メリット＞ 小規模レイアウト、超高回転、高負荷印加可能、効率試験の高精度化、低価格
【研究目的】
超高速電動化に伴いモータの高効率のスウィートエリアをより積極的に使う変速機のシステムを検討する。
また超高速電動化用として変速機を含めた従来にない新機構の可能性を検討し、新たなる研究テーマを創出する。
【研究内容】
・超高速小型モータのメリットを生かす変速機では、高減速比が必要となりスケルトンや伝達機構の選定が課題となる。
・またMOT効率のスウィートエリア、加速力、最高速度を狙うために、変速機側とモータ特性の連成問題が発生する。
・以上の課題を踏まえ、以下を研究していく。
(1) 従来の伝達・変速要素を組み合わせて5万rpm超の機構10モデルを仮定し、10モデルの解析により効率や
重量を含む性能予測を行い、各要素の寄与度、感度解析を行う。良電費高頻度を狙った変速マップを検討する。
また、MOT効率スウィートエリアへの追従性に優れる無段変速機構の準備研究に着手する。
(2) 上記感度解析を踏まえ、感度が高い要素部品の更なる効率向上、新機構の検討、新規研究に落とし込む。
(3) 研究が先行している海外の学会・論文を調査し本研究と比較することで、本活動の有効性を客観的に検証する。
【研究目的】
30,000rpm相当周速の高速回転ギヤに関して、かみ合い摩擦・スカッフィング摩耗に及ぼす歯面テクスチャ・潤滑油・
PV条件の影響を明らかにし、高回転モータ駆動ギヤの伝達効率向上・歯面損傷低減につながる知見を見出す。
【研究内容】
2020年度までは、新設の動力循環式歯車試験機を用いて、歯面テクスチャ仕様を振った
ギヤのMTF使用時の伝達効率を計測し、かみあい摩擦係数μの算出式を新たに導出した。
2021年度からは、 現行HV・EV車の約2倍の高速回転・高PV領域でのかみ合い摩擦・スカッフィング摩耗を、下記の実機使用環境で研究する。
①高速回転ギヤの歯面テクスチャ種類を拡張し、かみ合い摩擦に及ぼす影響を調査(FY21)
②高速回転ギヤの低粘度油(ATF)領域の油膜厚さ・かみ合い摩擦の検証(FY22)
③現行HV･EV車の約2倍の高PVギヤのスカッフィング摩耗の基礎研究(FY23)
【研究目的】
電動化に伴うモーターの高回転化動向から、使用回転の高回転化が想定されるギヤにおいて、既存設計技術での
対応可否の検証および、高減速ギヤ等、従来技術から踏み込んだ超高回転対応ギヤを検討する。
【研究内容】
‘22年度は、TRAMIオープンラボに50000rpmでの無負荷運転環境を
設置し、予備実験として、ギヤボックスまでのメカロス計測を実施した。
’23年度は、ギヤボックスを追加、有負荷運転環境を構築、50000rpm
までの歯車効率を計測、鳥取大の研究成果との整合性確認を図る。
また、他モデルケース(３段⇒２段減速)での課題検討も並行継続する。
‘24年度は、’23年度の結果を踏まえ、効率に関する既存技術適用範囲の
明確化、研究テーマ化の可否の見極めと他現象(ＮＶ、スカッフィング)の
計測、評価環境を構築する。
【研究目的】
遠心力と攪拌によって狙いどおりの潤滑配送が困難になる。潤滑経路中の回転要素での気液二相流の挙動を解明することで、当問題の解決技術を手にいれるとともに、CFD実用性向上研究につなげる。
【研究内容】
高速回転(Max4000rpm)する回転部材内のオイル流れを可視化して、気液混相状態とオイル流れを計測する。油路・排油穴の形状、回転数、動粘度、ぬれ性などの因子との関係を明確にする。
【研究目的】
飛沫を伴う気液二相流CFDのモデル化につながる基礎的なメカニズムを解明し、気液二相流CFD解析の精度・効率を向上させる理論を構築する
【研究内容】
高回転体での高周速における、飛沫を伴う気液二相流の動的な挙動メカニズムを解明する。
粘度が低いほど飛沫の挙動を解析することが難しく、高回転環境ではより正確に計算するには分解能だけでは限界がある。そこで、更に課題解決となるメカニズムを探り出して CFD精度アップにつなげる理論を構築する。
【研究目的】
高回転環境でのCFD技術の現状の課題をふまえ、駆動系における気液二相流解析の実用性を高める手法を構築する。
【研究内容】
飛沫や液滴を含む気液二相流の攪拌について、モデリング方法を研究する。
・現象解明（大阪大学研究、千葉工大研究）に対して 既存のCFD解析手法/ソフトの課題を抽出する。
・飛沫や液滴を含む気泡入り気液二相流について、2大学研究成果（新たな知見や理論）を考慮し理論に基づいたものであると同時にCFDを利用するユーザーにとって負荷が少なく精度の高い（開発現場における気液二相流解析）実用モデルを作る。
・気体に混ざった液体飛沫を計算パラメータを従来とは異なる使い方等でモデル化する。
【研究目的】
飛沫(液滴～ミスト) 研究動向の調査と 飛沫現象実験(トライアル)で課題を抽出する
【研究内容】
高回転化で粘度が低い液体の飛沫を潤滑で上手に活用するため
高回転体における、飛沫(液滴～ミスト)に関する研究について
①探索を行う。
➁飛沫現象の測定をし課題を抽出する。
世界中の研究動向を知り、現象の測定をトライアルで取り組み
課題を探り出して 今後の方向性を定める材料とする。
【研究目的】
電磁弁の動的挙動を決定する因子に対し挙動モデルを獲得する。
【研究内容】
トランスミッション作動中の油圧制御弁において、電磁弁における流体力、弁体周りの圧力分布、油中空気混入、ばね-マス-ダンパ系構造、リニアソレノイドの制御などのバルブ動的挙動を決定する要因を明らかにし、電磁弁及び制御圧応答のモデルを構築する。
FY23では気泡含有を考慮したモデルの獲得に取り組む。
【研究目的】
電動パワートレーンにおいて、モーター冷却の効率を向上するために積極的に気泡含有オイルを活用する技術が検討されている。
気泡の混入はポンプにおいて振動や騒音の発生原因となる為、騒音抑制と気泡制御を両立させるべく、ポンプ騒音への影響を把握する。
【研究内容】
21～22年度はオイルに含有している気泡の、気泡含有率及び気泡径とポンプ特性
（ポンㇷ゚ロータ／ギヤ挙動・駆動トルク・圧力脈動・騒音）との関係について研究した。
特に駆動トルクと圧力脈動・騒音に関しては、相関関係を式に表し提案した。
23年度は、気泡含有オイルの気泡性状がポンプ騒音に及ぼす影響に関して、より深く調査。
・気泡の性状（気泡含有率・気泡径）と圧力脈動・騒音との相関式の精度向上
・取得データに基づく実験式と、物理モデルとを補間するパラメータ選定法の構築
・気泡含有オイル循環時における、振動・騒音低下条件（運転状態）の観測と考察
【研究目的】
マイクロバブル混入オイルのせん断流下での冷却性能・剪断抵抗の定量化と最適化の指針を探る
※せん断流:速度勾配によるせん断力が作用する流れ。モーター内隙間流れでは片側壁面が一定速で移動するので速度勾配が一定のクウェット流となる。
【研究内容】
パワトレ部品内では、攪拌、空気の巻き込み、キャビテーション等により油中に気泡が含まれる。気泡混入によってせん断抵抗の低減が期待できる一方、冷却性能の低下も想定される。気泡径、気泡混入率がモータ内部のロータ・ステータ間の流れとせん断抵抗による発熱、および冷却性能に及ぼす影響は不明確である。
当研究では、直径数十mm の気泡を混入させ、微小隙間のせん断流のせん断抵抗と熱伝達率の計測結果から気泡混入率の影響を定量評価する。さらに、モーターを模擬した回転体回転数が気泡を含む気液界面構造に及ぼす影響を明確にし、冷却システムとしての最適化手法を構築する。
【研究目的】
モータ内の磁束密度を精密に測定することで起振源である電磁加振力の同定を行う。
測定値とシミュレーション値を突き合わせ磁束密度計測精度を検証する。
【研究内容】
モータ起振力同定/磁束密度計測精度向上
・径方向、周方向磁束密度測定用のセンサ仕様検討
・テストピースによるセンサ計測精度検証
・磁束密度計測に適したモータの設計、試作
・実機⇔シミュレーション乖離要因の考察と対策立案
‘21年：測定モータ試作、センサ試作
‘22年：磁束密度計測、シミュレーション実施
‘23年：変位、歪計測、シミュレーション値検証
