仿真技术在汽车领域的作用是什么?在第三届中国仿真技术应用大会暨中关村数字化创新国际论坛召开期间，记者向多位演讲嘉宾提出这个问题，他们的回答从不同角度说明仿真技术正在汽车领域大显身手。

仿真技术发展趋势

科学界一直重视仿真研究，今天的仿真与几年前有较大的区别，大量的虚拟技术应用在仿真中，模拟现实场景，大幅度提高了仿真的精度与效率。中国工程院院士、浙江大学教授谭建荣说：“虚拟现实/增强现实全方位的为人的感官提供信息，并全方位接收人发出的信息。最大效率地进行人机交互，是一种高级的人机界面技术。”

谭建荣高度肯定了虚拟仿真技术，对未来的发展趋势做出了几个判断。谭建荣认为，软硬件平台的标准化和开放化有利于企业降低开发或者部署成本，避免虚拟现实产品碎片化。虚拟现实市场规模超千亿美元，经过快速增长和激烈的竞争已经形成了完整的生态系统，大型公司参与其中，小型公司也有机会。

虚拟现实不仅工业领域广泛的用，现在已经逐步走向消费市场，并形成了巨大的市场需求，2020年的市场消费超过377亿美元。谭建荣说：“随着消费市场的普及，当前以硬件浓缩为主的情况会有所改变，软件和服务的收入将超过硬件。”

随着科技的发展，仿真技术已经从以往的数值仿真发展到图形仿真阶段。通过科学计算可视化，将抽象的数值仿真结果转化为图形图像，利用图形的直观性与形象性对数字仿真产生的数据及计算结果进行可视表达，使设计人员能够更为高效的解释与处理数字仿真分析结果。

仿真技术从以往的虚拟仿真发展到虚拟与现实融合在一起，通过将虚拟对象融合到现实环境中，增强用户对现实环境的理解与操作，有效减轻复杂虚拟环境构造的负担，提高用户对数字样机的感知真实性。

仿真技术已经从几何建模发展到物理建模的阶段，几何建模主要是通过构建形状结构，尺寸，外观等几何属性，解决几何设计问题，物理建模是构建运动学、动力学的物理属性与产品相同或相近的数字样机的物理模型，解决数字样机在各种工况下运动、受力等物理仿真问题。

谭建荣说：“仿真技术已经从阶段性设计性能模拟发展到产品的全生命周期。有几个主要的特点，可视性可验证性，可使用性和感知性。”

汽车领域广泛运用仿真技术

汽车界的技术普遍对新技术比较敏感，仿真技术应用于汽车领域并不意外，目前应用的成果如何?在在汽车交通专题论坛、新能源及高效储能系统仿真专题论坛上，多位专家展示了运用成果。

上海汇众汽车制造有限公司CAE中心主任盛云的演讲题目是《底盘结构件疲劳耐久仿真的工艺过程迭代方法与实践》。盛云演讲之后，记者趁会议休息时间采访了盛云几个问题。

记者问：使用仿真技术以后，你们的生产效率提升了多少?成本能够节约多少?

盛云说：以前汽车企业开发一个新底盘的时间周期还是蛮长的，要好几个月的时间，使用仿真技术之后，开发周期缩短约1/3。汽车企业一般的开发规律是先仿真计算，然后再用样品去验证，样品测试中发现的问题，再回到仿真技术中去修正模型。应用仿真技术以后需要的样品大约2~3个就够了。如果没有运用仿真技术，按照传统的做法，大约需要8~10个样品。

在进行底盘设计之前，盛云的团队都要先进行仿真设计。盛云说：“我们遇到过疲劳试验样本之间的不一致问题，必须通过CAE仿真手段来高效的分析并解答。”

盛云遇到的问题主要是仿真失效位置、循环次数与实验不对应，疲劳实验的结果离散性较大。他们把实验结果返回到仿真模型中进一步寻找原因，比如，将冲压仿真的板厚减薄映射到疲劳仿真模型中，关键区域疲劳寿命显著下降，缩小了与实验结果的差异。通过仿真技术逐步找到原因，探寻过程，不必多次重复做实验。

中国汽车工程研究院股份有限公司性能开发主任高翔介绍了仿真技术在车身轻量化设计中的应用。高翔认为，在环保需求、安全法规、信息技术和人工智能的综合推动下，汽车研发手段和测评技术急需升级和创新，仿真技术将大量运用于汽车安全领域，包括轻量化在内运用仿真技术将节省成本、缩短开发时间。

汽车发生安全事故之后会呈现什么样的状态?全球普遍采用碰撞测试的手段，我国有C-NCAP给量产汽车评级打分。但是每次碰撞测试的费用都很高，一辆崭新的汽车碰撞之后完全报废。汽车本身的十几万元或者几十万元价值化为泡影，每次碰撞的辅助性投入也很高，对汽车企业来说，这是一笔不菲的开支。

运用仿真汽车可以节省企业的成本。中国汽车技术研究中心有限公司碰撞实验所科长卜晓兵说：“仿真技术在碰撞测试中的运用不仅仅是节省成本、缩短研发时间，更重要的是可以运用仿真技术再现碰撞过程，从而找到解决问题的关键点。如果按照传统的方法，可能需要多次碰撞测试才能发现关键点。”

卜晓兵进一步说，碰撞测试是破坏性实验，有一些场景需要通过仿真技术进行真实还原。应用虚拟测评的方式，能够保证评估更有广度和深度，比如主被动安全一体化，未来更多乘坐方式的工况等，带有生物力学假人的虚拟测评试验工况损伤更接近于真实交通事故。

实现“双碳”目标是我国今后很长一段时期的工作重点之一，未来的碳排放会如何演变?我们不可能等到那个时候再来决策，运用仿真技术可以预估未来的变化。河北工业大学新能源汽车研究中心主任陈勇教授做了题为《汽车产业碳排放需求与新能源汽车动力传动技术现状》的演讲。

陈勇教授认为目前油耗排放法规仅考虑车辆行驶期间的排放，没有考虑全生命周期的碳排放，传统动力与新能源汽车碳排放必须重新评估。

动力电池的一致性关系到安全、循环寿命等，这项研究工作是动力电池的难点。国联汽车动力电池研究院有限责任公司研究助理王琳舒做了题为《动力锂离子电池，一次性的数字化研究》，王琳舒认为，在动力电池数字化的进程中，需要对动力电池做出新的认识和理解。这主要体现在两个方面，技术角度和经济角度。动力电池的性能优化需要构建结构微观电极过程与宏观性能的原理和数据桥梁，为电池性能及安全问题的提出精确的追踪和解决。

动力电池的制造技术需要从材料电信优化设计层面转化为制造过程的控制管理层面，实现批量电池性能及一次性的管理和预测。动力电池的质量控制需要对制造过程的数据采集，从电池生产、使用或回收阶段，局部、独立的采集方式，转为电池全程制造周期的联合数据分析和管理体系。

王琳舒认为，动力电池设计阶段的性能评估与预测可通过仿真的方法完成。电池制造阶段的随机误差的预测和控制，可通过一次性仿真方法完成。制造偏差诱发的电池一致性差异，伴随着电池全生命周期。“基于电池制造过程的一致性仿真研究是实现动力电池数字化的关键。”

此外，还有众多的专家展示了仿真技术在汽车领域的运用，比如锂电池关键检测技术与应用。基于COMSOL的燃料电池数字模值仿真等，他们的演讲揭示了仿真技术在汽车领域已经被广泛运用。(万仁美)