作為全球領(lǐng)先的 3D 體驗(yàn)解決方案提供商，達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systèmes）的 MODSIM（建模與仿真技術(shù)）通過(guò) 3DEXPERIENCE 平臺(tái)的深度集成，正重塑汽車動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)范式。本文將聚焦其如何突破傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式的成本與周期瓶頸，解析多物理場(chǎng)仿真技術(shù)的核心價(jià)值，并探討其在汽車電氣化轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略意義。

一、MODSIM 技術(shù)架構(gòu)與行業(yè)痛點(diǎn)適配

1. 技術(shù)內(nèi)核：設(shè)計(jì)與仿真的全流程融合

MODSIM 的核心是通過(guò) 3DEXPERIENCE 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與仿真環(huán)境的無(wú)縫互通，打破傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)中 “設(shè)計(jì) - 仿真” 的數(shù)據(jù)孤島。工程師可在單一數(shù)據(jù)源中同步進(jìn)行模型構(gòu)建與多物理場(chǎng)驗(yàn)證，避免文件轉(zhuǎn)換損耗。

圖1 Modsim設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)

2. 傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式的核心挑戰(zhàn)

· 物理測(cè)試依賴：傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需制造數(shù)百個(gè)物理原型，僅發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測(cè)試單次成本可達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元，周期長(zhǎng)達(dá) 6-12 個(gè)月。

· 多學(xué)科協(xié)同壁壘：熱管理、電磁兼容、機(jī)械結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域數(shù)據(jù)割裂，導(dǎo)致后期問(wèn)題整改成本激增 30%-50%。

· 電氣化轉(zhuǎn)型壓力：電動(dòng)汽車（EV）動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜度提升 3 倍以上，傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式難以滿足 6-12 個(gè)月的市場(chǎng)快速迭代需求。

二、多物理場(chǎng)仿真：破解動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難題的核心引擎

MODSIM 通過(guò)多物理場(chǎng)耦合仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜工況的精準(zhǔn)建模，覆蓋以下關(guān)鍵場(chǎng)景：

1. 熱管理系統(tǒng)優(yōu)化

· 應(yīng)用場(chǎng)景：電動(dòng)車電機(jī)控制器在高負(fù)荷下溫度可達(dá) 150℃以上，需精準(zhǔn)模擬冷卻液流場(chǎng)與部件熱傳導(dǎo)。

· 技術(shù)價(jià)值：通過(guò) SIMULIA 的 PowerFLOW 模塊，可在設(shè)計(jì)初期預(yù)測(cè)熱點(diǎn)區(qū)域，優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)，使電池組溫度均勻性提升 20%。

圖2 Modsim電池包優(yōu)化

2. 振動(dòng)與噪聲（NVH）分析

· 應(yīng)用場(chǎng)景：燃油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒激勵(lì)引發(fā)的振動(dòng)頻率可達(dá) 5000Hz 以上，傳統(tǒng)物理測(cè)試需反復(fù)調(diào)校懸置系統(tǒng)。

· 技術(shù)價(jià)值：基于 Abaqus 的多體動(dòng)力學(xué)仿真，可提前識(shí)別共振風(fēng)險(xiǎn)，將變速箱 NVH 調(diào)校周期從 12 周縮短至 4 周。

3. 電氣化系統(tǒng)集成驗(yàn)證

· 應(yīng)用場(chǎng)景：電機(jī) - 逆變器 - 減速器 “三合一” 電驅(qū)系統(tǒng)需同步驗(yàn)證電磁兼容性（EMC）與機(jī)械強(qiáng)度。

· 技術(shù)價(jià)值：通過(guò) Virtual Lab 融合電磁仿真與結(jié)構(gòu)分析，可在虛擬環(huán)境中完成 80% 的工況驗(yàn)證，減少物理樣件測(cè)試次數(shù)。

圖3 Modsim電磁結(jié)構(gòu)耦合分析

三、量化價(jià)值：從開(kāi)發(fā)效率到成本控制的全面革新

1. 開(kāi)發(fā)周期與原型成本顯著降低

· 數(shù)據(jù)對(duì)比：某歐洲車企應(yīng)用 MODSIM 后，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)周期從 48 個(gè)月縮短至 24 個(gè)月，電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期縮短至 18 個(gè)月。

· 原型縮減：虛擬測(cè)試覆蓋 90% 的常規(guī)工況，物理原型數(shù)量從平均 50 個(gè)減少至 10 個(gè)以內(nèi)，降幅達(dá) 80%。

2. 性能與能效的雙重提升

· 動(dòng)力輸出優(yōu)化：通過(guò) Tosca 拓?fù)鋬?yōu)化工具，某電動(dòng)車電機(jī)功率密度從 3.5kW/kg 提升至 4.8kW/kg，增幅達(dá) 37%。

· 能效提升：混合動(dòng)力系統(tǒng)能量管理仿真使整車油耗降低 15%，電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程提升 12%。

四、電氣化轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略價(jià)值

面對(duì) “雙碳” 目標(biāo)，MODSIM 為車企提供三大核心能力：

1. 快速迭代支持：通過(guò)虛擬仿真提前驗(yàn)證 80% 的設(shè)計(jì)方案，使新車型動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期縮短 50% 以上，搶占市場(chǎng)先機(jī)。

2. 跨領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新：支持電機(jī)、電池、電控（三電系統(tǒng)）與整車的全鏈路仿真，加速固態(tài)電池、800V 高壓平臺(tái)等新技術(shù)落地。

3. 可持續(xù)開(kāi)發(fā)模式：減少物理測(cè)試帶來(lái)的材料浪費(fèi)，單車型開(kāi)發(fā)可降低碳排放約 200 噸，契合 ESG 戰(zhàn)略需求。

五、典型案例與行業(yè)實(shí)踐

· 案例 1：某德系車企
應(yīng)用 MODSIM 后，電動(dòng)車電驅(qū)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期從 24 個(gè)月壓縮至 14 個(gè)月，物理測(cè)試成本降低 70%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)效率提升 40%（從 95% 至 97%）。

· 案例 2：日系混動(dòng)車型
通過(guò)多物理場(chǎng)仿真優(yōu)化熱管理系統(tǒng)，電池組在 - 30℃至 50℃環(huán)境下溫差控制在 5℃以內(nèi)，循環(huán)壽命延長(zhǎng) 15%。

結(jié)論

達(dá)索系統(tǒng) MODSIM 技術(shù)通過(guò) **“虛擬仿真先行，物理驗(yàn)證精簡(jiǎn)化”** 的開(kāi)發(fā)模式，重新定義了汽車動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)邏輯。其價(jià)值不僅體現(xiàn)在開(kāi)發(fā)效率與成本的量化提升，更在于為電氣化時(shí)代的復(fù)雜系統(tǒng)創(chuàng)新提供了底層支撐。隨著行業(yè)向 “軟件定義汽車” 轉(zhuǎn)型，MODSIM 將成為車企構(gòu)建技術(shù)護(hù)城河的關(guān)鍵引擎。