在汽車工業中正在發生一場革命，製造商們競相將市場主導的內燃引擎（ICE）汽車替換成性能同樣出色的電動車。具有前瞻性思維的汽車製造商已經啟程走向轉型之路，許多汽車製造商已承諾在短短幾年內完全實現電動化；隨著監管機構也施壓頻頻，這場競賽勢在必行，目標是比以往更迫切地將具有競爭力的新型車和技術推向市場。 福特汽車公司電氣系統工程CAE技術負責人Mikhail Ejakov講述了他如何使用模擬來支援電動車的過渡時期：「歐洲監管機構計劃將於2035年之前禁止銷售配備內燃引擎的汽車，對於成熟的、先進的內燃引擎汽車公司來說，這是一個非常短暫的時間，需要開發出複雜的新型電動車。」 迎接數位轉型重大變革 由於這些政策變動催生了創新，Ejakov將此比擬為該行業的早期環境，他表示：「電動車早在內燃引擎（ICE）出現之前就存在了，而在20世紀初的一段時間裡，並不清楚哪種技術將成為道路車輛的主要驅動方式，現在業界也正在發生類似的事情。我們正走向一段轉型的路程，儘管我們不知道最終會走到哪裡，但我們確信，我們正在向某個目標邁進！」 對於像福特這種在內燃引擎汽車領域積累了數十年全球領導地位的汽車製造商來說，轉型到電動汽車看似只是簡單地將內燃引擎（ICE）替換為電動動力系統，但事實上，這種轉變是一項艱鉅的工程，這將是一個巨大的結構性變動。多年來，許多業內人士付出了巨大的努力，開發了極其高效、實用、可靠和方便的內燃引擎汽車；如今，該行業正在從這個競爭激烈、技術先進的舒適圈轉向一個嶄新的、不同的領域。往後汽車將不再以內燃引擎或者汽油、柴油燃料作為動力，而是轉換為電動馬達和電池，整個技術正在發生變革，這影響了人們如何使用車輛、駕駛汽車和體驗汽車。然而，這並不是簡單地拆除傳統動力系統並安裝新系統的問題，目前一切都在討論之中，也可能因而帶來機會和技術挑戰！ 目前我們不清楚哪種技術會成為最終勝出者，人們普遍認為你只需要電池和電動馬達，但這些術語過於通用，它們忽略了有關製造的具體電動馬達的所有細節。例如，您想如何設計變頻器（inverter）？您需要包含哪些具體功能？需要哪些結構、零部件和子系統？接著，您需要什麼類型的電池？以及電池將安裝在車輛的位置？您需要思考主要功能，但也必須加以考量所有其他事項，因為汽車必須成為一種便捷、高效且安全的交通方式。 所有這些環節都必須從頭開始考慮和設計，以便與保留下來的元素協同工作。內燃引擎汽車在過去幾十年來不斷優化，因此對於電動車的成功目標，設定了很高的標準；這涉及到一個綜合性的設計過程，以確保電動汽車在整體運作中，無縫結合現有的車輛結構和功能。 在電動車中，「便利性」意味著續航里程和充電時間（即車輛充電所需時間，及單次充電能夠行駛的距離），這是電動車面臨的其中一個最大的挑戰。傳統汽車的性能出色，我們為一輛內燃引擎汽車加滿油只需要五分鐘，而且燃料中的能源密度非常高；此外，每輛電動車除了要方便和實用之外，還必須具有成本效益。換言之，一輛傳統內燃引擎汽車的價格令人驚嘆，電動車也需要與之競爭。 不可或缺的SIMULIA解決方案 福特汽車正在尋找市場上最佳的技術工具，SIMULIA模擬分析是福特汽車應對電氣系統工程所面臨的機遇和挑戰的關鍵。Ejakov使用SIMULIA解決方案已經有一段時間，他最初先接觸基於有限元素的軟體套件SIMULIA Abaqus，這也開啟了他的模擬之旅。此外，Isight也允許模擬流程中組合多個跨學科模型。SIMULIA解決方案在許多領域提供的能力，滿足了在電氣系統工程中所需的高水準技術能力。 Ejakov對SIMULIA解決方案表示肯定：「SIMULIA模擬是工程過程中不可或缺的一部分，我們正在應對複雜的科學和工程挑戰。每當我們面對一個複雜的問題時，我們會進行模擬；要設計一個系統，您需要瞭解它的運作方式，並能夠對其進行建模，因為您無法僅僅透過實際物理實驗來實現目標。」 模擬分析的威力展現 模擬分析（simulation）使福特汽車團隊能夠提煉特定領域的專業知識。舉例來說，電動汽車工程需要理解一些傳統內燃引擎動力系統中沒有涉及的系統和物理原理，例如電磁場；而CST Studio Suite電磁模擬幫助了該團隊理解這些領域，並進行相對應的設計。 然而，除了處理特定於電動汽車工程的問題之外，還有那些在所有車輛工程中都普遍存在的常見挑戰；其中「理解」是這一切的關鍵。所有汽車製造商都在某種程度上使用模擬，但那些取得最大成果的汽車製造商，都已經投入時間來深入瞭解模擬技術的實際應用。理解和解決傳統問題是相對重要的，如測試耐久性、振動和熱管理。我們需要對系統進行建模，因為必須在這些問題周圍進行設計，然後找到新的權衡方案、並優化空間，以確保一切運行得井然有序。 人們普遍認為模擬很容易，只需按下一個按鈕，解決方案就會神奇地出現。Ejakov表示：「在這個領域並沒有魔法，要實質理解模擬以及其潛力，需要付出許多智力工作。當模擬成功時，它看起來確實像魔術一樣，因為模擬和動畫非常令人印象深刻！」 開啟數字化未來的大門 隨著傳統汽車公司轉型為電動汽車，他們也迫切意識到需要加速創新，確保自身的產品能在競爭激烈的環境中脫穎而出。競爭不僅存在於單一組織或公司之間，還包括汽車行業中的各種組織、供應商、供應商和其他相關方的複雜生態系統。Ejakov說：「我個人認為這可能是最先進、最具競爭力的產業。當然，機械工程和電氣化市場肯定是非常競爭激烈的！」 這個龐大而複雜的產業正在以難以預測的速度轉型，以至於很難確切預測幾十年後會呈現什麼樣貌。Ejakov表示高度期待：「沒有人知道二十年後這個行業會是什麼樣子，因為這是一個非常廣闊、開放的領域，我唯一知道的是，它將會非常有趣。我們正處於一個令人興奮的旅程開端，我們還有很長的路要走，我們的確切路徑與最終目的地，都可能會讓我們所有人感到驚訝。」 我們可以肯定的是，它值得期待！ 關鍵字：數位轉型、電動汽車、電氣系統、內燃引擎 資料來源： SIMULIA Blog