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锂电池能当潜艇外壳？法国全电潜艇潜航力媲美核潜艇，却非黑科技

近日，法国海军集团公司公布了全电动“概念潜艇”的SMX31E演变方案，这是2018年推出的SMX31潜艇的升级版。这款潜艇采用全锂电池动力，不携带任何燃料，被认为设计非常激进。

更值得一提的是，SMX31E潜艇将锂电池布置在耐压壳的内外，以增加电池容量。为此很多人有疑问，易燃的锂电池放在潜艇耐压壳外面，真的安全吗？

全电潜艇的优点

按照法国的宣称，SMX31E潜艇凭借锂电池的能量，就能以5节的速度在水下运行60天以上，以8节速度能在水下运行30多天，完全不需要上浮充电。这意味着，这款全电动潜艇的水下持久作战能力几乎匹敌核潜艇。

事实上，尽管核潜艇号称“能源无限”，理论上可以进行无限期的水下航行。但是，潜艇艇员在水下工作的生理和心理承受能力是有限的，往往一两个月就是极限了。所以说，SMX31E潜艇的30-60天潜航能力，确实可以与核潜艇相比，只不过缺少核潜艇长时间高速航行的能力。

在静音方面，全电动潜艇比核潜艇和一般常规潜艇有优势，因为减少了循环泵、齿轮箱等机械产生的噪音，极大提高了潜航的隐蔽性。

法国的这款SMX31E潜艇体型不小，全长达77米，排水量3200吨，和“苍龙”级、“基洛636”级处于相同量级。而且，SMX31E潜艇被设计为一个多功能作战平台，不仅拥有鱼雷发射管，还有垂直发射装置，能够发射多种无人机、水下滑翔机、潜航器，甚至可以搭载水下突击队。另外，该潜艇自动化水平也很高，仅需要15名艇员就能正常运行。

但是，多功能和自动化都需要强大能源作为支持，因此SMX31E潜艇的锂电池容量就是其中最关键的设计。

深海锂电池的秘密

按照法国公布的方案，SMX31E潜艇为驱动两台电动机，布置了冗余度很高的大量锂离子电池，占据了潜艇总重量的很大比例。最特殊的一点，就是锂电池不仅放置在耐压壳内部，也放置在耐压壳外部。这就意味着，这些锂离子电池能够承受几百米水深处的高压，而且不破坏潜艇的外形。

根据效果图，我们从像鲸鱼一样的SMX31E潜艇外部，可看到耐压壳外的消声瓦就像鳞片一样。这款潜艇的声学隐身性不仅体现在内部装置，也体现在流体型的外部设计上。也就是说，法国人将锂电池和消声瓦有效地结合在了一起，“鲸鱼的鳞片”正是潜艇的能量来源。

从理论上讲，这些“锂电池消声瓦”担当了储能、充放电、耐压、消声的多重功能。那么锂电池暴露在深海里，真的能承受强大的水压吗？

事实上，这个问题真的不必担心。

锂电池用于深海潜航器，已经是比较成熟的民用技术了。比如中科院青岛能源所，就搞出了可在深海工作的“青能-I”固态锂离子电池系统，成功应用于2017年的马里亚纳海沟科考，先后6次深入超过10000米的海底。这种固态聚合物锂离子电池，不仅可用于深海，而且电池组件直接暴露在海水里，不需要内置在深海着陆器内部。

此外，这种锂电池在多次穿钉试验中不仅不会起火和爆炸，而且拔出钉子后还能恢复部分供电功能。所以说，这种锂电池拥有良好的自修复性能和安全性能。

通过这个例子，我们可以看出用锂电池用于深海潜水，已经不是什么耸人听闻的“黑科技”了，而是比较成熟的新技术。只不过，法国新概念潜艇将这些技术转为军用，并且进一步发展出具备充放电能力的储能耐压壳。

继日本“凰龙”号潜艇开始采用锂电池替换AIP装置后，法国也搞出了这种全锂电动力的SMX31E潜艇，在续航能力、静音能力和扩展性方面都有了明显进步。由此看来，锂电动力潜艇似乎大有取代AIP常规潜艇的迹象，未来的发展前景不可限量。（作者：陶慕剑）

浅析一下，评论有好有坏的奥迪e-tron动力电池

文/kk

奥迪e-tron是奥迪旗下的一款中大型电动suv，从上市之初就被广泛的关注，大多数电动汽车和插电式混合动力汽车将使用三元锂电池，三元锂电池具有更高的能量密度和更轻的重量。三元锂电池的正极由三元材料制成。除了高端大气的造型设计外，奥迪e-tron核心部件动力电池搭载宁德时代三元动力电池。

奥迪 e-tron 中强大的锂离子电池可在 WLTP 驾驶循环中提供超过 400 公里（248.5 英里）的续航里程。电池以 396 伏的标称电压运行并存储 95 千瓦时的能量。

宁德时代的动力电池的电芯（Cell））额定电压3.7V，电芯（Cell）是动力电池的基本单元，动力电池并非是电芯的直接堆叠。宁德时代把一定12个电芯经过4并联3串联组成一个模组（Moudle）,然后再把36个模组串联形成大的动力电池包(Pack)。

单个电池模组包含12个电芯，其中4个电芯并联成一组，一个由3组电芯串联，单个电池模组电压为3*3.6V=11V，如上图整车共有36个电池模组组成电池包，电压为396 V。整个 Pack 一共容纳了 432 个电芯。整个电池由上下两层，共36个模组组成。其中下层有31个模组，上层有5个模组，每3个模组由1个控制器控制，共12个控制器,主要监控对象包括模组的电流、电压、温度。

奥迪 e-tron 的电池系统位于机舱下方，长 2.28 米（7.5 英尺），宽 1.63 米（5.3 英尺），高 34 厘米（13.4 英寸）。它包括总共 36 个方形铝制外壳的电池模块，每个模块的大小大约有一个鞋盒那么大。它们被安排在上下两层，我们可以形象的称之为“能量地板”——较长的下层和较短的上层。Audi e-tron 中的电池模块可以在很宽的温度和充电状态窗口内重复放电和充电。

电池和所有关键参数，如充电状态、功率输出和热管理，都由外部电池管理控制器 (BMC) 管理，它位于奥迪 e-tron 右侧 A 柱的乘员室中。其中主控单元为电池管理控制单元BMC(Battery management controller) 电芯模组控制器CMC （Cell moudle controller）和电池连接盒BJB（Battery junction box）。

BMC 与电动机控制器和电池模块控制器 (CMC) 进行通信，每个控制器都监控模块的电流、电压和温度。集成有高压继电器和保险丝的电池接线盒 (BJB) 是车辆的电气接口。它封闭在压铸铝外壳中，位于电池系统的前部。BMC、CMC 和 BJB 之间的数据交换是通过单独的总线系统进行的。

高压电池与车身为一体的复合单元，Audi e-tron 的高压电池采用了精密的保护措施。

坚固的铸铝节点和挤压型材封闭框架，加上一块 3.5 毫米（0.1 英寸）厚的铝板，可防止石头撞击或路缘石造成损坏。在内部，类似框架的铝结构加强了电池系统。同样由挤压部分组成，它像打字箱一样固定电池模块。

包括具有复杂碰撞结构的外壳，该结构由 47% 的挤压铝型材、36% 的铝板和 17% 的压铸铝部件组成，电池系统重约 700 公斤（1,543.2 磅）。它以 35 个点用螺栓固定在奥迪 e-tron 的车身结构上。这将其扭转刚度提高了 27%，并有助于提高 Audi e-tron 的安全性，结合到电池外壳外部的冷却系统也是如此。与传统 SUV 相比，奥迪 e-tron 的扭转刚度提高了 45%，这是精确操控和声学舒适度的关键参数。

总结：

作为一款豪华纯电SUV,奥迪e-tron无论是从电池结构设计，还是尖端充电技术的应用，都能在保证安全的前提下，为用户提供最愉悦的驾乘体验。