中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于 21 世紀初。2001 年，新能源汽車研究項目被列入國家十五期見的 863 重大科技課題，并規(guī)劃了以汽油車為起點，像氫動力車目標前進的戰(zhàn)略。
十一五以來，我國 出了節(jié)能和新能源汽車戰(zhàn)略，政府高度關(guān)注新能源汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在能源和環(huán)保的壓力下，新能源汽車無疑成為未來汽車的發(fā)展方向。
十二五期間，我國新能源汽車將正式邁入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段：2011-2015 年開始進入產(chǎn)業(yè)化階段，在全社會推廣新能源城市客車、混合動力車、小型電動車。
十三五期間即 2016-2020 年，我國將進一步新能源汽車、多能源混合動力車、插電式電動轎車、氫燃料電池轎車將逐步進入普通家庭。
目前，國內(nèi)外新能源汽車應(yīng)用不斷發(fā)展，研發(fā)不斷深入。驅(qū)動電機、動力電池系統(tǒng)、IGBT 及控制器等電驅(qū)動關(guān)鍵零部件及其系統(tǒng)一直是新能源汽車研究的熱點、重點和難點，與外國先進水平相比，我國新能源汽車研究在這些方面仍存在不小差距。新能源汽車的設(shè)計和虛擬仿真設(shè)計非常具有挑戰(zhàn)，需要不斷實踐。
新能源汽車系統(tǒng)比較復(fù)雜，設(shè)計環(huán)節(jié)涉及多個領(lǐng)域，包括電磁設(shè)計、控制系統(tǒng)、電力電子、機械、流體、溫度、嵌入式等不同領(lǐng)域，如圖1所示；涉及多個設(shè)計部門，設(shè)計總成部門、電機本體部門、控制系統(tǒng)部門、電池設(shè)計部門、機械設(shè)計部門等。多學(xué)科領(lǐng)域的交叉設(shè)計增加了整個新能源汽車的設(shè)計難度。不同部門關(guān)注點不同，需求的層次也不一致。總之，如何綜合考慮各個關(guān)鍵點的性能，如何綜合設(shè)計復(fù)雜的新能源汽車系統(tǒng)，如何協(xié)調(diào)設(shè)計，如何解決多物理域的設(shè)計問題，這些都是復(fù)雜的工作。
相對傳統(tǒng)汽車而言，新能源汽車的設(shè)計指標更加嚴格。目前新能源汽車的動力電池系統(tǒng)嚴重限制了行駛里程，而為了克服這個困難，再設(shè)計新能源汽車時要盡可能減輕各個部件的重量，減小體積， 高效率。
為了新能源汽車使用的方便性、可靠性和舒適性，需要精確設(shè)計無線電傳輸系統(tǒng)、電池組的建模和熱管理系統(tǒng)、電機和電機控制系統(tǒng)。同時，新能源汽車上的電子器件大大增加，再設(shè)計的時候，還要充分考慮汽車上各個電子器件相互干擾問題，即 EMI/EMC 問題，以及考慮電子器件的散熱和振動問題。
與其他先進的系統(tǒng)設(shè)計流程類似，新能源汽車的設(shè)計流程也是從概念設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、子系統(tǒng)設(shè)計、部件設(shè)計等環(huán)節(jié)一步步進行。在驗證階段，需要從部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的順序進行集成和驗證。為了節(jié)省研發(fā)時間和節(jié)省設(shè)計成本，新能源汽車的這個設(shè)計和驗證流程不會采用全部真實的物理樣機設(shè)計和測試，而會采用一部分和全部采用虛擬層面的設(shè)計和驗證，也就是所謂的虛擬設(shè)計和虛擬測試。
在虛擬設(shè)計和虛擬測試的時候，不同部門對模型層次的要求也不一樣。總體設(shè)計層面會更多采用行為級模型，部件設(shè)計層次會采用更為精確的物理級模型。而從物理級模型到系統(tǒng)仿真用的行為級模型，需要仿真平臺具有比較良好的模型降階和協(xié)同仿真技術(shù)。
在新能源汽車的部件設(shè)計中，往往不僅需要考慮部件某一個單一物理域的性能，而是要綜合考慮多個物理域性能，例如電磁、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)和散熱的性能，所以在設(shè)計的時候需要一個平臺能夠滿足這個設(shè)計要求。
新能源汽車是由幾千個零部件組成的復(fù)雜產(chǎn)品，在仿真設(shè)計和研發(fā)過程中涉及到流體、結(jié)構(gòu)、溫度、電磁和控制等多個領(lǐng)域的復(fù)雜多物理場問題。目前 ANSYS仿真技術(shù)在新能源汽車設(shè)計中的主要應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
針對新能源汽車的設(shè)計指標嚴格、系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性特點，其復(fù)雜的系統(tǒng)和產(chǎn)品需要解決方案覆蓋所有物理場和學(xué)科領(lǐng)域，ANSYS 針對性的提出了包括系統(tǒng)設(shè)計和多物理域設(shè)計的整體全數(shù)字化虛擬設(shè)計解決方案。
ANSYS 系統(tǒng)集成平臺致力于機電系統(tǒng)中的系統(tǒng)和子系統(tǒng)的性能預(yù)測與分析，它不僅實現(xiàn)了從部件到系統(tǒng)的多層次全數(shù)字化設(shè)計，也使得系統(tǒng)和部件從初始方案到最終方案都始終緊密聯(lián)系在一起，設(shè)計流程更加合理。ANSYS 集成化多物理域仿真平臺可以綜合考慮整體系統(tǒng)及其中的各個部件電氣、電磁、熱、結(jié)構(gòu)、流體等熱性。
在機電系統(tǒng)性能分析中，EMI/EMC 設(shè)計是一類比較特殊的問題。系統(tǒng)集成平臺中的 EMI/EMC 子系統(tǒng)通過對電路分析工具，電磁場分析工具進行互聯(lián)和數(shù)據(jù)鏈接共享，同時從頻域和時域角度考量，實現(xiàn)諸如 PCB 的傳導(dǎo)和輻射干擾控制與電磁兼容設(shè)計、機箱機柜屏蔽效能設(shè)計、結(jié)合印制板、線纜線束、非線性數(shù)字部件、模擬部件、射頻器件在內(nèi)的系統(tǒng)與電路仿真等典型 EMI/EMC 分析。
基礎(chǔ)物理系統(tǒng)仿真是現(xiàn)代機電系統(tǒng)設(shè)計的基本工具，也是全數(shù)字化機電系統(tǒng)多物理研發(fā)平臺的基石。基礎(chǔ)物理仿真系統(tǒng)用于解決新能源汽車研發(fā)中涉及的各類關(guān)鍵問題，包括結(jié)構(gòu)分析問題、通風(fēng)散熱問題、電磁分析問題、振動和噪聲問題、電機控制問題以及 EMI/EMC 問題。從魯棒性設(shè)計的角度來看，基礎(chǔ)物理仿真系統(tǒng)還包括多目標優(yōu)化、靈敏度和可靠性分析。以及統(tǒng)計分析，通過與前述基礎(chǔ)物理仿真系統(tǒng)的集成，進行穩(wěn)定性設(shè)計。
ANSYS 多物理域仿真解決方案包括：電磁分析、結(jié)構(gòu)分析、振動分析、疲勞分析、噪聲分析、流體分析、熱分析、多目標優(yōu)化分析等。
多物理域協(xié)同優(yōu)化平臺是機電系統(tǒng)底層零部件精確設(shè)計和優(yōu)化的基本平臺。幾點協(xié)同的設(shè)計是一個復(fù)雜的多物理場問題，不同的物理與相互制約，相互影響基礎(chǔ)物理復(fù)雜協(xié)同滿足了單個物理于的精確分析功能，多物理域協(xié)同優(yōu)化平臺則是將這些不同物理域分析系統(tǒng)和工具集成在一起，實現(xiàn)了不同物理場工具之間的數(shù)據(jù)共享、功能互聯(lián)、并形成操作類似的統(tǒng)一設(shè)計環(huán)境。這些不同物理域分析系統(tǒng)和工具可以在平臺內(nèi)部同時對單個部件進行真正的多物理系統(tǒng)分析，將多物理相互制約因素納入虛擬樣機研發(fā)的考慮范疇，使得虛擬樣機更加逼真。
