“你知道現在一款新車的研發周期多長嗎?”在前不久舉行的一個行業會議上，南京越博動力系統股份有限公司新能源汽車研究院副院長兼仿真與控制研究所所長李麟問了《中國汽車報》記者這樣一個問題。

記者曾聽多家整車企業的研發人員對此進行介紹，于是脫口而出：“大約36個月。”李麟說：“很多年前確實如此，現在借助仿真技術，車企的研發周期大幅縮短，研發成本也大幅下降。”

仿真技術如此厲害，讓記者重新開始關注這個領域，借參加會議的機會詢問整車企業的研發人員。上海匯眾汽車制造有限公司CAE中心主任盛云告訴記者，運用仿真技術后，研發時間大約可以縮短1/3，需要試制的零部件減少，成本也得以大幅降低。

仿真技術應用走入新階段

最近一段時間，汽車圈有一個很火的名詞“數字孿生”。記者了解到，其真正的意思是高度逼真的數字虛擬仿真技術。中國工程院院士、浙江大學教授譚建榮說：“科學界一直重視仿真研究，與幾年前相比，今天的仿真有了很大的不同，大量的虛擬技術應用在仿真中，模擬現實場景，大幅提高了仿真的精度與效率。”

譚建榮進一步指出，仿真技術不再滿足于場景模擬，虛擬現實/增強現實全方位地為人的感官提供信息，并全方位接收人發出的信息。最大效率地進行人機交互，使仿真技術成為一項高級的人機界面技術。

據介紹，隨著科技的發展，仿真技術已從以往的數值仿真發展到圖形仿真階段，通過科學計算可視化，將抽象的數值仿真結果轉化為圖像圖形，利用其直觀性與形象性對數字仿真產生的數據及計算結果進行可視表達，使設計人員能夠更為高效地解釋與處理分析結果。

仿真技術從以往的虛擬仿真發展到虛擬與現實融合在一起，通過將虛擬對象融合到現實環境中，增強用戶對現實環境的理解與操作，有效減輕復雜虛擬環境構造的負擔，提高用戶對數字樣機的感知真實性。

同時，仿真技術已從幾何建模發展到物理建模的階段。幾何建模主要是通過構建形狀結構、尺寸、外觀等幾何屬性，解決幾何設計問題;物理建模是構建運動學、動力學的物理屬性與產品相同或相近的數字樣機的物理模型，解決數字樣機在各種工況下運動、受力等物理仿真問題。

譚建榮說：“仿真技術從階段性設計性能模擬發展到產品的全生命周期，有幾個主要的特點，可視性、可驗證性、可使用性和感知性。”

仿真技術已獲得行業認可，未來的發展趨勢如何?譚建榮認為，軟硬件平臺的標準化和開放化，有利于企業降低開發或部署成本，避免虛擬現實產品碎片化。虛擬現實市場規模超千億美元，經過快速增長和激烈競爭形成了完整的生態系統，大型公司參與其中，小型公司也有機會。

記者了解到，虛擬現實不僅在工業領域廣泛應用，現在還逐步走向消費市場，并形成巨大的需求，2020年超過377億美元。譚建榮說：“隨著在消費市場普及，當前以硬件濃縮為主的情況會有所改變，軟件和服務的收入將超過硬件。”

應用領域逐漸拓展多元

汽車行業普遍對新技術比較敏感，應用仿真技術早已不是什么新鮮事。那么，使用仿真技術以后，生產效率提升了多少?成本了節約多少?盛云告訴記者，以前汽車企業開發一款新底盤要好幾個月的時間，使用仿真技術后，開發周期縮短1/3。

汽車企業一般的開發流程是先仿真計算，然后用樣品去驗證，再把測試中發現的問題用以修正仿真模型。應用仿真技術以后，需要的樣品大約兩三個就夠了;如果沒有運用仿真技術，按照傳統的做法，大約需要8～10個樣品。

盛云給記者舉了一個關于如何解決疲勞試驗樣本之間不一致問題的例子。盛云的團隊曾遇到仿真失效位置、循環次數與試驗不對應，疲勞試驗的結果離散性較大的挑戰。他們把試驗結果返回仿真模型中進一步尋找原因，比如，將沖壓仿真的板厚減薄映射到疲勞仿真模型中，關鍵區域疲勞壽命顯著下降，縮小了與試驗結果的差異。盛云告訴記者，通過仿真技術探尋失效過程，從而找到原因，不必多次重復做試驗。

隨著新能源汽車的推廣，仿真技術也在這一領域派上用場。動力電池的一致性關系產品的安全性、循環壽命等方面，這項研究工作是動力電池的難點之一。國聯汽車動力電池研究院有限責任公司研究助理王琳舒向記者表示，動力電池的制造需要從材料優化設計層面轉化為制造過程的控制管理層面，實現批量產品性能及一次性的管理和預測。動力電池設計階段的性能評估與預測，可通過仿真的方法完成;制造階段隨機誤差的預測和控制，也可通過一次性仿真的方法完成。

實現“雙碳”目標成為汽車行業今后工作的重點之一，河北工業大學新能源汽車研究中心主任陳勇教授認為，運用仿真技術可以預估未來碳排放的變化，目前油耗法規、排放標準僅考慮車輛行駛期間的情況，沒有考慮全生命周期的碳排放，傳統動力與新能源汽車碳排放必須重新評估。

難點在于解決試驗與實際的偏差

汽車企業如何運用仿真技術?以前記者只是耳聞，在一次偶然的機會下，親眼見證了越博動力的研發人員如何采用仿真技術設計智能汽車的動力傳輸系統。

李麟告訴記者，僅有仿真技術軟件不夠，還需要大量的硬件系統。他帶記者參觀了HIL仿真測試平臺、整車系統匹配優化平臺、整車開發測試工具鏈。李麟介紹說：“這三款仿真設備分別針對整車控制器、電機控制器、自動變速器。”

仿真技術運用的難點是什么?李麟指出：“影響車輛平穩運行的現實原因很難全方面被考慮到，導致試驗與實際情況產生偏差，需要通過多次調試，才能發現并解決問題。”

為此，越博動力依托整車控制系統開發工具鏈，建立了V字形開發流程，左邊最上方處明確開發目標，朝下細分大目標，再細分領域目標，從最低處的拐點開始，針對左邊各點目標進行模型搭建，并且反復測試，最終達到開發目標的要求。

記者在研發人員的電腦屏幕上看到，一輛重型卡車沿著道路前進，旁邊的屏幕上不斷刷新出數據。李麟解釋說，越博動力建立了不同工況的模型，驗證車輛能否在既定的參數下穩定運行。“你剛才看到的就是在Carsim中搭建整車模型，搭建虛擬路徑，采用智能網聯技術，結合自主開發的VCU、TCU及MCU，形成閉環控制系統，進行相關技術的開發與研究。”

仿真技術讓我們不必做出真車就能看到車輛運行狀況，從而針對運行過程中出現的問題加以改進，助力汽車企業縮短研發時間，降低成本。(記者 萬仁美)

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