從虛擬模擬到飛馳現實：探秘「亞洲第一」駕駛模擬器背後的汽車創新力量｜走進全國重點實驗室④

封面新聞記者 趙紫萱 閆雯雯 彭雨田

汽車底盤集成與仿生全國重點實驗室

part.1

從「動態模擬」到「底盤仿生」：

一部伴隨汽車工業成長的創新史

走進實驗室，一個巨大的球形裝置——大型駕駛模擬器格外引人注目。這台設備的歷史可追溯至上世紀90年代。實驗室主任高鎮海教授介紹，在實驗室創始人郭孔輝院士與管欣教授的共同努力下，1993年，實驗室獲世界銀行貸款2500萬元投資，研製駕駛模擬器。1996年，在「整體系統自行設計與集成，關鍵部件國外引進，一般部件國內配套、軟體自行開發」的總體技術路線指導下，成功研製了我國首台駕駛模擬器。1996年12月，模擬器以「世界先進、亞洲第一」的評價通過國家驗收，正式對外開放。

「當時的目標就是要突破汽車研發核心工具的自主權。」高鎮海教授回憶。這台大型駕駛模擬器，集成了高精度車輛動力學模型、360度虛擬場景和六自由度運動平台，構建了「人-車-路」閉環的虛擬研發環境。

1996年，在「整體系統自行設計與集成，關鍵部件國外引進，一般部件國內配套、軟體自行開發」的總體技術路線指導下，成功研製了我國首台駕駛模擬器。

隨著汽車產業的技術發展，實驗室的名稱與使命也在演進。2010年，實驗室更名為「汽車模擬與控制國家重點實驗室」；2022年，響應國家科技體系重組戰略，實驗室再次更名為「汽車底盤集成與仿生全國重點實驗室」。

實驗室主任高鎮海教授說：「這不是簡單的更名，這意味著我們從過去相對寬泛的研究，聚焦到汽車最核心的『底盤』系統上，並探索一條源於自然智慧的原創性設計道路。」實驗室的三次更名，折射出我國汽車工業從技術跟隨到自主創新的發展軌跡。

記者了解到，經過多年研究發展，實驗室在國內率先開創了地面力學、汽車系統動力學、輪胎動力學、操縱動力學、工程仿生學、駕駛員行為動力學及人-車-路閉環系統研究，引領國際汽車集成與仿生前沿科技發展；在新型車用變速器開發、輕量化設計等領域取得了一批高水平研究成果，自主集成開發了汽車模擬設計軟體與重大測試裝備，並在全行業得到廣泛應用；亞洲首創了開發型汽車駕駛性能模擬器，國際首創乘/商車輛通用懸架運動學和彈性運動學特性試驗台；研製了中國第一個仿生步行輪，建設了亞洲最大的星壤模擬測試基地。

我國首台駕駛模擬器內部情況

part.2

「極致虛擬」賦能現實：

模擬系統如何重塑汽車研發範式

實驗室的核心利器——大型駕駛模擬器，早已超越「模擬駕駛」的簡單範疇，構建了一套完整的「虛擬汽車工程體系」。

技術變革層面，該系統實現了從物理樣車到數字孿生的跨越。工程師可以在高保真虛擬環境中，對車輛動力學、操控穩定性、平順性等進行實時模擬與調校。過去依賴經驗與反覆試錯的底盤開發，如今轉變為基於模型的精準設計與預測。「我們構建了涵蓋車輛、輪胎、路面甚至駕駛員的完整數字化模型，」實驗室博士、高級工程師段春光介紹，「這意味著在實物製造之前，車輛的性能邊界已被充分探索。」

實際應用價值尤為顯著。對於傳統汽車，模擬器將底盤調校周期從過去的數月縮短至數小時。更關鍵的是，它為智能網聯汽車提供了不可替代的測試場。自動駕駛演算法可以在模擬器中安全地經曆數百萬公里的極端場景測試——暴雨、冰雪、突發障礙、複雜交通流——這些在真實世界中或難以復現，或高風險的情況，在虛擬世界中得以高效、低成本地反覆驗證。國內多家頭部車企的駕駛系統，其早期演算法驗證與迭代都受益於此平台。

如今實驗室設計的駕駛模擬器

part.3

「師法自然」攻堅克難：

仿生學如何破解未來汽車工程瓶頸

如果說虛擬模擬是「加速器」，那麼仿生創新則是面向未來的「原創引擎」。實驗室將目光投向億萬年自然進化的智慧，用以解決新能源汽車與智能底盤領域的一系列現實難題。

當前攻關的技術映射現實難題之一，就是新能源汽車的熱管理瓶頸。電池、電機、電控系統的高效散熱直接關乎安全、性能與壽命。

未來應用價值與突破方向正源於對這些難題的仿生解讀。實驗室教授張成春介紹，例如「魚鰓」設計散熱器翅片，可提高散熱器的換熱能力。基於低雜訊飛行鴞類翅翼結構設計散熱風扇仿生葉片，能夠在葉型優化設計基礎上，進一步有效降低風扇的氣動雜訊。再比如「血管網路」式電池冷板，便是借鑒人體血液循環系統的分布均勻性與自適應調節能力，開發出能智能調節冷卻液流量分配的電池直冷板，確保電池冷板溫度一致性提高，降低熱失控的風險。

「仿生不是簡單的形態模仿，」高鎮海教授闡述道，「我們通過微觀ct、流場測速等手段，探究的是生物系統背後的物理原理與數學規律，並將這些規律轉化為工程化的設計準則與軟體工具。」這種深層次的原理遷移，正推動實驗室從技術應用走向基礎理論輸出，形成可持續的創新能力。

part.4

培養專業人才，駛向技術「無人區」：

為產業未來蓄能

人才培養是實驗室的另一項重要使命。作為汽車工業人才的培養基地，這裡已培養碩士研究生4000餘人、博士研究生800餘人，許多人已成為產業中堅力量。

「我們與行業共建人才培養平台，為企業定製化培養專業人才，」實驗室主任高鎮海教授介紹，「從核心技術研發到產業政策研究，我們的畢業生在多維度服務產業發展。」

面向智能網聯與新能源汽車的發展趨勢，實驗室正在規劃新的研究方向。「未來汽車將是一個綠色可持續的移動智能空間。我們的研究重點之一，是將底盤控制與智能駕駛深度融合，探索新一代汽車設計範式。」

「在新能源汽車和智能網聯汽車領域，我國已經走在世界前列，」高鎮海教授表示，「面對前方的技術『無人區』，我們必須開展更多原創性探索。實驗室的目標，就是要為汽車產業提供源於自主創新的解決方案。」

從三十多年前打造「亞洲第一」模擬器，到今天聚焦底盤集成與仿生學，這個實驗室的發展歷程，是我國汽車核心技術自主創新的一個縮影。在這裡，虛擬模擬加速著現實技術的進步，自然智慧啟迪著工程創新，一代代科研人員的接力，正推動著中國汽車工業向更高水平邁進。

特別鳴謝：比亞迪為本次新聞報道提供採訪用車。

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