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中汽中心打造工業仿真軟件自主底座 構建汽車強國戰略支撐
時間:2025-07-18 來源:中國汽車技術研究中心有限公司
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當前,汽車產業正處于深度變革期,電動化、智能化、網聯化浪潮加速技術體系和產業格局重構。作為汽車研發體系的“引擎”與“試驗場”,工業仿真軟件不僅是產業鏈供應鏈的重要支柱,更是汽車產業國際競爭力的關鍵標志之一。

面對工業仿真軟件長期被國外產品壟斷和系統性“卡脖子”等問題,中國汽車技術研究中心有限公司(以下簡稱“中汽中心”)以“百大工程”為戰略牽引,聚焦核心軟件自主化攻堅,打造具備完全自主知識產權的通用系統級仿真軟件平臺Cautosim,助力我國汽車研發領域軟件加速國產替代化。

Cautosim是國內首款面向汽車領域的Modelica通用多學科DAE/ODE求解引擎,圍繞系統仿真“建模—求解—分析”全流程關鍵環節,實現電、熱、磁、力、流等多物理域的高效協同仿真,核心模塊完全自主可控,具備國際先進的算法靈活性、穩定性和并行計算能力。引擎支持模型級并行,應用高維插值、初值優化、采樣步長調度等先進技術,構建適配不同復雜工況的定制化求解策略,在支撐系統級建模仿真方面實現跨越式提升。

強化自主研發創新,供給國家所需產業所急

依托自研引擎,中汽中心完成國內首套面向汽車行業,輻射整個工業領域的系統仿真軟件Cautosim的體系化構建,并連續兩年發布商業化產品。

靈活部署與高效建模方面,提供開發版(側重模型定制開發與調試)、企業版(側重場景應用與豐富專業庫)及云平臺(支持協同建模與模型庫管理)三種模式,滿足不同用戶需求。其中,開發版開放文本模式,滿足高階用戶深度定制,建模效率提升達40%。

多物理域協同與高精度求解方面,集成前處理建模器、高性能求解器、后處理可視化分析器等核心工具,覆蓋整車動力經濟性、整車熱管理、“三電”熱管理、液壓底盤等典型場景。求解器在精度上與國際主流軟件相當,關鍵性能參數仿真精度達到95%以上,核心參數預測誤差控制在±5%以內,實現“既準又快”。

智能化輔助與深度分析方面,提供批量仿真調度、敏感性分析、優化算法等強大輔助工具,支持多工況、多目標優化任務。支持多種曲線處理、儀表盤(二維視圖)、分屏顯示、報表生成及3D動畫回放(如新增的人體舒適度評價功能,動態展示乘員艙熱平衡體感指數)等強大的后處理功能。

開放互聯生態方面,內置豐富接口(FMI, TCP/UDP, S-Function, 一三維聯仿,實時機交互等),無縫對接MBSE上下游工具鏈及第三方軟件(如MATLAB/Simulink),實現高效聯仿,破解工具孤島。

云端協同與性能躍升方面,云平臺支持多人協同建模與模型庫管理。深度優化內核性能(并行仿真、高維插值等),顯著提升復雜模型求解效率和穩定性,并積極探索與云基礎設施的深度集成,提升數據處理與服務托管效率,降低運維成本。

持續進化與場景深化方面,持續迭代新增核心功能,包括狀態機(圖形化搭建控制策略,提升邏輯建模效率與準確性)、高效表格編輯器(處理百萬級MAP數據)、工程熱力學圖(壓焓圖/溫熵圖輔助空調系統優化)、整車熱管理一體化評價等在內,不斷拓展應用邊界。

構建高精度模型庫體系,夯實產業底座自主能力

高質量模型庫是體現仿真軟件競爭力的“尖端武器”。通過構建融合機理模型、經驗模型與數據驅動模型的混合建模體系,搭建電、磁、熱、機械、流體五大通用模型庫與動力電池、燃料電池、電驅、動力學、整車等專業場景庫,累計模型數量超2260個,廣泛覆蓋新能源汽車關鍵系統與未來智能網聯汽車架構。

持續構建面向Modelica語言的全生命周期模型開發環境,結合自研建模語言解釋器與模型管理平臺,實現模型透明化、結構化、標準化開發,有效支撐行業快速集成、復用與迭代更新。迭代新增4個專業模型庫(如液壓、熱液壓)、100多個專業模型及CO2等新介質物性,模型庫持續豐富與優化,整體精度和穩定性達到國際領先水平,為能效評估、性能預測等提供深度支撐。

深化工程驗證應用,加速國產替代落地

堅持“源于工程、回歸工程”,以行業真實場景問題解決為牽引,在頭部整車企業和零部件企業中廣泛部署試點應用,力求產品滿足客戶的真實需求。基于Cautosim的實踐案例(如整車性能分析、多源系統熱管理、CO2超臨界循環、三電熱管理等)充分驗證了其在仿真精度、運行效率、開放性等方面的領先性。

重視自主可控知識產權體系構建,在國內外同步推進專利、軟著等布局,已申請和授權相關專利34項、取得軟件著作權16項。Cautosim以不同方式應用于超過75家企業、高校及科研單位,收集并迭代優化800余條用戶反饋,產品不斷升級優化。通過業務合作、軟件部署推廣,形成從基礎軟件平臺、行業模型庫到應用服務的一體化推廣鏈條,在整車動力經濟性和熱管理方面初步實現國產化替代落地。

協同構建生態體系,打造汽車工業軟件創新高地

為打通工業軟件“底座---平臺---生態”全鏈路閉環,中汽中心積極聯合行業龍頭企業、科研院所和高校,打造跨行業共建共享的開放協同體系。在底層技術層,推進編譯器、幾何引擎、優化器、顯示引擎等核心模塊的模塊化、組件化、插件化開發,形成支撐多語言、多平臺、多場景擴展的工業級基礎能力。同時,積極推動行業技術突破與數字化轉型,建立仿真建模標準體系、模型庫接口規范體系、數據互操作協議體系等基礎標準,構建“標準+平臺+服務”三位一體的框架,加快形成產業鏈統一技術規范。新成立子企業中汽軟件(深圳)有限公司已與上海煊翊、北京世冠、南京天洑、深圳泊松、成都贏瑞等國內優秀工業軟件供應商在產品、技術、客戶服務、生態構建等多維度展開深入合作,共同打造完整的國產工具鏈。

未來,中汽中心將以打造“自主可控、國際領先”的汽車工業仿真軟件底座為使命,持續發揮行業技術引領與生態整合能力,深化工業仿真軟件底層技術攻關,加快推動國產化平臺“可用、好用、易用”,打造支撐全生命周期、全場景、全價值鏈的仿真工具體系。加快推進Cautosim云端部署,實現云端并行計算目標,支撐AI輔助建模、數字孿生實時運算等前沿能力落地。加快完成新一批熱、液壓、電、磁等學科模型庫開發和20余項關鍵算法升級,推動企業應用覆蓋面擴展和跨行業擴容。加快實現技術鏈、產業鏈、價值鏈的深度融合,為我國汽車產業高端化、智能化、綠色化發展提供堅實支撐。

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