集中定数法 — CAE用語解説

集中定数（Lumped Parameter）モデルは、空間的に分布する物理量を代表値で近似するモデルだ。電気回路のR-L-Cが典型で、熱解析では熱抵抗Rthと熱容量Cthのネットワークで温度を計算する。3D FEMに比べて超高速で系全体の挙動を把握できるよ。

3Dは空間分布が分かるけど計算が重い。集中定数は空間分解能がないけど計算が一瞬。制御シミュレーションのように1秒の現象を1msステップで何万回計算する場面では、3Dは不可能だから集中定数モデルが使われるんだ。

パワー半導体の過渡熱解析が代表例。3Dモデルから3次のCauer型RC回路を抽出して、Simulinkで駆動パターンに応じたジャンクション温度変化を高速に計算する。SPICE的な回路シミュレーションと同じ手法だよ。

モデル低次元化（MOR: Model Order Reduction）という技術で、3D FEMの大規模な方程式系を少数の代表状態に縮約する。あるいはステップ応答のカーブフィッティングで直接RC値を同定する方法もあるよ。

両方を使い分けられるエンジニアは重宝されるよ。まずは熱回路モデルから入るのがおすすめだ。