各种类型和格式的电池早已成为现代人生活中不可或缺的一部分。据信，第一个电池是在2000年前制造的。它由一个装满醋的陶罐，一个铁棒和一个铜瓶组成。从那时起，制造这些能源的技术发生了很大变化。现代电池已经发展和完善了两个多世纪。 1798年，亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta）发明了类似的电池。除了他自己的知识外，Volta还使用了Luigi Galvani的实验结果。
这项技术不断改进，发展并降低其实施成本。今天，我们被电气化的设备所包围。此外，如果没有自主电源-电池，许多设备和系统根本不可能。从智能手机和便携式耳机到电动汽车，无人机，医疗设备以及生活区和医院的独立生活支持系统。同时，现代世界中带有自主电源的电气设备，系统的数量正在迅速增长。电池可用于多种设备：家用，运输，基础设施，医疗设备。
所有数字设备（例如播放器，智能手机和其他可穿戴设备以及电动汽车）的功能都在不断提高，而这些功能主要取决于存储在电池中的能量。
电池技术早已为人所知，但在20世纪才开始全面使用，一直有不断改进该技术的过程：提高效率，降低电池生产成本，减轻重量等等。
近年来，全球市场对电池和蓄电池的需求不断增长，引发了许多创新的发展。其中一些目前正在积极测试中。超轻金属锂，钛酸锂电池，可穿戴设备用柔性电池，铝空气电池，充电率极高的碳电池，廉价的有机电池等正在研究中。改进的电池必须更快地充电，存储更多倍的能量并承受更多的充电/放电循环。
工程师工具
工程师可以使用哪些工具来设计高效，复杂的电气系统？在Dassault Systemes方法论的背景下，系统工程为电池的开发创造了一种特殊的工具-BATTERY LIBRARY库系统对DYMOLA的行为进行数学建模。它是用于对电池及其辅助系统的行为，操作进行数学建模的库。
它基于Modelica语言，用于通过独立的自主电源将蓄电池集成到复杂的电气系统中。单元格有一个数学模型：化学元素的化学，热力学，电学，老化模型，以及用于实现ISO标准要求的现成模板。
该工具的一个特点是降低了进入技术的门槛。开发电气化系统的专家不需要专门的教育，也不需要在这一领域的丰富经验。该库的数学方程式包含了该领域的整个世界工程经验。开发人员可以确信，在他的帮助下，他将创造出一种符合所有国际标准及其辅助系统的高效，现代的电池。本质上，这是工程专业知识的宝库。这种工具极大地简化了竞争产品的创建。
全国电气化
当今许多行业都可以看到电气化趋势。例如，在航空航天工业中，可以区分两个主要领域：用电气系统代替飞机的机械控制系统和部分液压控制系统，从而提高自治性，紧凑性并简化操作。由于电气系统，尤其是电池的可靠性和可制造性的提高，这成为可能。
在自主性标准很重要的地方，电池是必不可少的。例如，斯科尔科沃（Skolkovo）开发了一个外骨骼，用于患者的肌肉骨骼系统的康复。它的另一个应用是减少企业的体育锻炼。没有自主电源，没有电池，就不可能有外骨骼系统。只有满足所有现代要求，产品才有需求并具有竞争力。
航空业的最新趋势之一是减少环境影响的动力。如您所知，发电厂不会向大气中排放任何物质，因此需要开发和使用几乎所有类型的电池-锂离子，氢，混合动力电池。
如果我们谈论太空，那么即使没有外部因素，一切也都是显而易见的：事实上，所有使用的电力来源-电池：太阳能，化学物质（锂离子，锂镉，氢等）以及放射性同位素（RTG） ）。它们的唯一替代品是核反应堆。
电池用于备用自主电源系统（数据中心，医院和其他关键设施），电动火车，电动汽车，无人机，重型工程（挖掘机，装载机），造船（喷气滑雪板）。
9月底，巴斯夫将开始批量生产新型无锂电池。尽管此类技术很昂贵，但对经典柴油发动机甚至内燃机的禁令将刺激电力运输的发展。例如，在瑞典，配备柴油或汽油发动机的新车将在2030年后不再销售，挪威计划从2025年起禁止销售带内燃发动机的汽车，丹麦计划从2030年起禁止销售丹麦等瑞典的汽车。在采用类似规范的州中，也有像英国和法国这样的大型经济体。后者倾向于到2040年禁止内燃机。
在现代现实中，具有自动电源的该系统的开发者对此非常关注，因为 该子系统在很大程度上决定了其开发产品的成功程度。
氢燃料电池是最有前途的领域之一。
氢燃料电池
氢燃料电池是用于各种自治系统的发电厂的新电源领域中的一种工程趋势。第一个氢燃料电池是由英国科学家William Grove在1830年代设计的。已经证明了使用酸性电解质在氢氧燃料电池中产生能量的可行性。 NASA将阿波罗号飞船上更新的燃料电池用作主要能源。
氢燃料电池是一项技术，如果将来进行适当开发，可以取代碳氢燃料。氢电池的主要优点是环境友好。燃料电池系统已经被设计用于为计算机系统，小型庭院甚至汽车和公共汽车的照明提供动力。甚至还计划发射氢燃料电池飞机。
今天，已经有许多已完成的项目：汽车，军用自动不间断电源，无人驾驶飞机，并且在去年年中，比尔·盖茨（Bill Gates）为自己订购了一艘使用氢燃料电池的游艇。
这项技术在俄罗斯联邦众所周知，并且有先进的发展。它们用于飞行无人机，已经形成了氢火车：Transmashholding集团与Rosatom一起计划在俄罗斯生产氢火车，俄罗斯铁路公司正在考虑将萨哈林岛作为发射的试验场。
在国外，宝马和丰田已经开发出了用于绿色汽车的氢传输装置。氢燃料电池动力总成将成为BMW Hydrogen Next的基础。梅赛德斯-奔驰（Mercedes-Benz）推出了首款配备氢燃料电池的量产车GLC F-Cell。
氢燃料电池的效率高达60％。根据此参数，氢能是最有吸引力的能源。与电池相比，该技术还具有许多其他优点，例如增加了产品的电池寿命，提高了能源效率。
给氢燃料电池充电不需要时间，只需要给氢充电即可。特别地，在航空中需要氢燃料电池的优点和特征。例如，用于监视偏远的石油和天然气或其他物体的无人机必须具有大量的动力储备-4-5小时。提供这样的指标并不容易，VTE是最成功的方法之一。当今世界上有几个有前途的电动客机项目。氢电池很可能是这些系统的关键要素。
目前的主要应用是高科技项目。这是一种全球趋势，并且在将来，随着项目实施成本的降低，这项技术的成本将得到广泛应用。达索系统在这一领域有许多成功的项目。
同时，目前，氢技术在设计和生产过程中的复杂性和成本正在阻止许多工程界，使其难以应用。因此，编译工程数据非常重要-购买此类数据时，您不必从基础入手。
帮助开发人员
Dassault Systemes有一个用于开发氢燃料电池系统的特殊工具-DYMOLA模拟软件包中的Hydrogen Library 。用Modelica编写的该库包含PEM氢燃料电池系统的关键组件，可集成到各种能源系统和发电厂中。
已创建了燃料电池堆的详细模型，各种气体（氧气，氢气和水蒸气）的温度和压力依赖性模型以及更多其他内容。设计者可以设计一个高效，现代的世界一流的氢燃料电池系统及其辅助子系统。
达索系统公司以建模，分析，比较和数据集成的方法顾问和软件提供商的身份参与许多项目。
FMI标准
FMI（功能模型接口）也得到工程师和开发人员的帮助-一种用于计算机仿真的标准接口，用于创建复杂的网络物理系统。 FMI是一种开放标准，旨在在不同的多供应商建模环境之间移植动态系统模型以及进行协作计算实验。它解决了系统工程中最痛苦的问题之一-在工具之间传递模型的能力。如今，许多仿真系统都支持FMI标准。
如今，FMI标准（一种用于在各种建模环境中传输和共享模型的接口）已成为越来越受欢迎的标准。
以功能模型单元（FMU）格式导出模型具有不同的应用程序。首先，FMU可以用于不同的环境和编程语言。 FMU还通过将模型代码编译到二进制文件中来保护知识产权，这在与客户和同事交换模型时非常有用。
FMI得到许多开发工具的支持，并在欧洲，亚洲和北美的许多工程行业中使用。它已成为交换模拟数学模型的事实上的行业标准。
如果20世纪末在工程界中，开发产品实体模型的标准是STEP，STL格式或任何其他格式，那么FMI格式将成为工程数据交换工具开发的下一个里程碑。它不仅描述了未来产品，实体模型的几何相关性，还描述了其行为，即产品在特定操作模式下的功能。
早在2008年，根据戴姆勒股份公司的职权范围，达索系统公司创建了一个欧洲组织MODELISAR，该组织经过一系列技术研究，确定了未来技术和FMI标准的规范。他的任务是定义FMI的特征，进行技术研究以通过已开发的用例证明FMI概念。
创建FMI的主要概念是支持特定方法。它基于这样一个事实，即真实的产品包含以复杂的方式相互交互的各种系统，子系统和组件：它们受到描述特定子系统或组件的操作和行为的众多物理定律的控制和控制。
提出了以下建议：为创建虚拟产品提供了机会，您可以在其中收集一组系统和子系统模型，每个模型都是物理定律的模型。并且还包括控制系统模型（使用微电子学和软件的元素）。所有这些都以FMI的形式收集在单个数字仿真数学模型中。
这项技术在汽车工业中使用最广泛。例如，父车辆设计师在顶层创建数学模型，生成文件，然后将其移交给承包商。承包商以技术规范的形式接收文件，并开发其子系统或某种组件。
然后，首席开发人员收集所有组件和子系统的数学模型，对某些工程解决方案进行全面的认证，确认和验证，从而改善不同工程企业和组织与承包商之间的沟通。对于母公司而言，这也降低了风险：您可以随时更换承包商，相对快速地切换到另一家承包商。此外，减少了新系统的时间和开发周期。
这种方法已经在其他行业使用了10多年，这些行业包括航空，仪器仪表，造船，医疗设备开发和许多其他领域。
达索正在积极致力于FMI的实施。这样的数学建模，尤其是FMI格式，已成为现代设计过程中不可或缺的一部分。
继续我们的文章，我们邀请您观看Dassault Systemes的3个视频播客，其中包括主题“电动电池”，“氢燃料电池”和“功能模型接口-FMI”。
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