一文读懂！达索 ModSim 如何让汽车动力系统开发提效 40%

作为全球领先的 3D 体验解决方案提供商，达索系统（Dassault Systèmes）的 MODSIM（建模与仿真技术）通过 3DEXPERIENCE 平台的深度集成，正重塑汽车动力系统开发范式。本文将聚焦其如何突破传统开发模式的成本与周期瓶颈，解析多物理场仿真技术的核心价值，并探讨其在汽车电气化转型中的战略意义。

一、MODSIM 技术架构与行业痛点适配

1. 技术内核：设计与仿真的全流程融合

MODSIM 的核心是通过 3DEXPERIENCE 平台实现设计数据与仿真环境的无缝互通，打破传统开发中 “设计 - 仿真” 的数据孤岛。工程师可在单一数据源中同步进行模型构建与多物理场验证，避免文件转换损耗。

图1 Modsim设计与仿真平台

2. 传统开发模式的核心挑战

· 物理测试依赖：传统动力系统开发需制造数百个物理原型，仅发动机振动测试单次成本可达数十万美元，周期长达 6-12 个月。

· 多学科协同壁垒：热管理、电磁兼容、机械结构等领域数据割裂，导致后期问题整改成本激增 30%-50%。

· 电气化转型压力：电动汽车（EV）动力系统复杂度提升 3 倍以上，传统开发模式难以满足 6-12 个月的市场快速迭代需求。

二、多物理场仿真：破解动力系统开发难题的核心引擎

MODSIM 通过多物理场耦合仿真技术，实现对动力系统复杂工况的精准建模，覆盖以下关键场景：

1. 热管理系统优化

· 应用场景：电动车电机控制器在高负荷下温度可达 150℃以上，需精准模拟冷却液流场与部件热传导。

· 技术价值：通过 SIMULIA 的 PowerFLOW 模块，可在设计初期预测热点区域，优化散热结构，使电池组温度均匀性提升 20%。

图2 Modsim电池包优化

2. 振动与噪声（NVH）分析

· 应用场景：燃油发动机燃烧激励引发的振动频率可达 5000Hz 以上，传统物理测试需反复调校悬置系统。

· 技术价值：基于 Abaqus 的多体动力学仿真，可提前识别共振风险，将变速箱 NVH 调校周期从 12 周缩短至 4 周。

3. 电气化系统集成验证

· 应用场景：电机 - 逆变器 - 减速器 “三合一” 电驱系统需同步验证电磁兼容性（EMC）与机械强度。

· 技术价值：通过 Virtual Lab 融合电磁仿真与结构分析，可在虚拟环境中完成 80% 的工况验证，减少物理样件测试次数。

图3 Modsim电磁结构耦合分析

三、量化价值：从开发效率到成本控制的全面革新

1. 开发周期与原型成本显著降低

· 数据对比：某欧洲车企应用 MODSIM 后，燃油发动机开发周期从 48 个月缩短至 24 个月，电动车动力系统开发周期缩短至 18 个月。

· 原型缩减：虚拟测试覆盖 90% 的常规工况，物理原型数量从平均 50 个减少至 10 个以内，降幅达 80%。

2. 性能与能效的双重提升

· 动力输出优化：通过 Tosca 拓扑优化工具，某电动车电机功率密度从 3.5kW/kg 提升至 4.8kW/kg，增幅达 37%。

· 能效提升：混合动力系统能量管理仿真使整车油耗降低 15%，电动车续航里程提升 12%。

四、电气化转型中的战略价值

面对 “双碳” 目标，MODSIM 为车企提供三大核心能力：

1. 快速迭代支持：通过虚拟仿真提前验证 80% 的设计方案，使新车型动力系统开发周期缩短 50% 以上，抢占市场先机。

2. 跨领域协同创新：支持电机、电池、电控（三电系统）与整车的全链路仿真，加速固态电池、800V 高压平台等新技术落地。

3. 可持续开发模式：减少物理测试带来的材料浪费，单车型开发可降低碳排放约 200 吨，契合 ESG 战略需求。

五、典型案例与行业实践

· 案例 1：某德系车企

应用 MODSIM 后，电动车电驱系统开发周期从 24 个月压缩至 14 个月，物理测试成本降低 70%，同时实现电机效率提升 40%（从 95% 至 97%）。

· 案例 2：日系混动车型

通过多物理场仿真优化热管理系统，电池组在 - 30℃至 50℃环境下温差控制在 5℃以内，循环寿命延长 15%。

结论

达索系统 MODSIM 技术通过 **“虚拟仿真先行，物理验证精简化”** 的开发模式，重新定义了汽车动力系统的研发逻辑。其价值不仅体现在开发效率与成本的量化提升，更在于为电气化时代的复杂系统创新提供了底层支撑。随着行业向 “软件定义汽车” 转型，MODSIM 将成为车企构建技术护城河的关键引擎。