卡车技术前线之前听说过利用超级电容(supercapacitor)进行储能用于车辆启动或电动车辆，也看到过一些乘用车的改装示例，但一直没有详细了解，只知道成本太高。近期有信息说沃尔沃新VNL采用了超级电容来启动发动机，因此学习了一下。
以下介绍了超级电容的基础信息、沃尔沃和戴姆勒北美的应用、几个国外供应商及其产品（国内有供应商，请自行了解）、超级电容在混动和纯电车辆上的应用可能性。
至于应用超级电容的必要性、国内动向、是否会成为趋势，前线还没有啥认识，信息仅供参考。
超级电容发动机启动模块
一种完全免维护、永远不需要更换且在设备寿命期内提供可靠启动的产品可以代替电池提供的发动机起动服务，就是超级电容（(supercapacitor)）发动机启动模块的功能。
超级电容器由铝、碳、镍等无害材料制成。它们是一个密封的单元，使用物理反应进行充电和放电。
超级电容器输出大量电力，比电池系统强大得多，使柴油发动机能够快速启动。发动机启动速度可提高30%，超级电容器充电速度极快，通常在发动机启动后，超级电容器将在不到三十秒内充电。
超级电容器具有很长的使用寿命，超级电容器可以在使用寿命内进行充放电，最多可启动1000000次。
沃尔沃VNL用超级电容启动发动机
沃尔沃（Volvo）卡车2024年1月在北美推出全新沃尔沃VNL重卡。新VNL基于一个全新的平台，适用于所有即将推出的技术，包括电池电动、燃料电池和使用包括氢气在内的可再生燃料的内燃机。
新VNL采用了北美卡车运输行业的首个24V电器架构（仍然有一个12V的挂车接口）。许多新部件都是24伏的。例如，驾驶室中的灯现在是LED灯，电压降至5伏。
24V系统还实现了一系列新的效率和功能，如沃尔沃停车制冷。这有助于减少或消除卡车停止或停放时的发动机怠速，同时仍让驾驶员享受气候控制选项。通过使用车载24伏电池系统在停车时为驾驶室的暖通空调供电，驾驶员可以减少排放、发动机磨损和燃料成本。
此外，24V系统还使全新的VNL配备了超级电容器（supercapacitor），在需要充电之前，它可以自行启动发动机18-22次。再加上使用四个串联的12伏电池组成系统，减少了任何单个电池的总消耗，从而延长了整体电池寿命。
戴姆勒北美-Maxwell发动机启动模块
戴姆勒北美零部件（DAIMLER TRUCK NORTH AMERICA PARTSCAP）官网上有发动机启动模块信息，采用Maxwell的超级电容。
Maxwell超级电容发动机起动模块
产品亮点
使用Maxwell的发动机启动模块（ESM）有效地消除了跳线启动、延迟加载或周一早上的混乱。ESM替换卡车电池箱中的一个电池，并直接连接到起动电机，以在宽范围或温度和环境条件下提供可靠的起动。
增加正常运行时间
有效消除跳线启动
温度高达65摄氏度和低至零下40摄氏度时的启动
低重量增加有效载荷
即使电池严重放电，也能启动卡车
降低电池更换成本
由于怠速减少，降低了燃料成本
有两种型号可供选择——重型和中型
ESM功能：
一个ESM可替换蓄电池组中的一个铅酸蓄电池
行业标准组31
工作温度范围为-40°C至+65°C
重量仅21磅
无铅无酸
四年保修期。
产品信息
Maxwell发动机起动模块（ESM）采用31组外形设计，取代了6-8级柴油卡车中的一个铅酸电池，并执行所有发动机起动，几乎消除了跳线起动。不含铅也不含酸，ESM的续航时间远远超过电池。
与电池不同，ESM有3个端子，第3个端子专用，直接连接到起动机，能量不会反向流回电池。鉴于此，即使电池严重放电，ESM也会保持完全充电并准备启动。由于ESM是基于超级电容器的，因此在最恶劣的天气下，只需要一个ESM就可以启动16升柴油发动机。
Maxwell正在将其基于超级电容器的发动机启动模块（ESM）产品线扩展到3级至6级中型卡车，ESM ULTRA 31/900的零售价约为950美元。900冷起动电流（CCA）或三秒起动，在-40°F至149°F的温度下，可靠启动高达9.9升的柴油发动机。
Skeleton发动机启动模块
一个在25°C（77°F）下所有电量可用的电池在-25°C（-13°F）时只有约46%的可用电量。此外，由于机油较稠和内部运动部件的运动阻力，发动机在-20°C下启动的难度将增加2.5倍。
SkelStart发动机起动模块消除了困扰电池的所有发动机起动问题。SkelStart将启动能量存储在不受温度影响的超级电容器中。本质上，它们能够在-40°C下提供与常规全新电池在室温下提供的启动功率一样多的启动功率。
超级电容器模块可以代替启动电池，也可以与现有电池一起使用，为驻车负载供电。Skeleton Technologies的SkelStart发动机启动模块现已通过C8 Energy提供给美国和加拿大的车队。
SkelStart发动机起动模块设计用于通过超级电容器技术起动最大27升发动机，可提供2000安培的冷起动电流。无论环境温度是低至-40摄氏度还是高达65摄氏度，它都能提供相同的启动功率。（铅酸电池的有效工作温度范围约为-10°C至35°C。）
超级电容器不受温度的影响，其性能也不受极端冷热的影响。一个SkelStart可以输出普通铅酸电池三倍的电流，高电流意味着系统范围内较少暴露于与耗尽的铅酸电池相关的低电压。
SkelStart是专门为在苛刻条件下启动大型柴油发动机而设计的。并且SkelStart的寿命超过15年，至少是目前卡车上使用的典型铅酸电池寿命的2-3倍。
Skeleton的SkelStart发动机启动模块可在所有天气条件下为大型柴油机提供可靠的发动机启动。这些模块基于Skeleton Technologies的SkelCap超级电容器，可提供高功率密度，并提供12V或24V电压。
在启动发动机时，SkelStart可以代替电池，从而在延长使用寿命的同时保护电池。。Skeleton Technologies的SkelStart发动机启动模块应用包括客车、卡车、铁路和重型设备。
2022年8月， Skeleton Technologies与设备分销商Class8 Energy签署了一份1160万欧元（1220万美元）的合同，为其提供超级电容器模块。Class8 energy表示已经与UAP的重型车辆零件部门签署了第一份协议，Skeleton's SkelStart已经被世界上一些最大的卡车制造商所要求。
Vanair的Cap•Start ALTERNATOR
Vanair的Cap•Start系列采用VSC（Vanair超级电容器）技术，使用超级电容器启动和充电重型车辆上的12伏和24伏电池以及一系列设备。
CAP•START® 3000 AMP – 240 AMP ALTERNATOR
Cap•Start型号与250安培的交流发电机配合使用，可提供3000安培的发动机启动能力。快速充电VSC系统可以在几秒钟内准备好启动另一辆车或一件设备。
Vanair®Cap•Start®3000可为所有车辆需求提供瞬时启动动力，包括重型机械、公司车队和越野车。Cap•Start®3000完全便携，可以随时随地使用。可以在几秒钟内启动一辆又一辆车。
瞬时启动功率3000+安培
12V和12/24V充电和启动能力
240A三级交流发电机，用于电容器快速充电
行业领先的Vanair®超级电容器™（VSC™）
Cap•Start®3000+ Air，配备24 CFM往复式空气压缩机。
这些装置还具有用户友好的控制和用于读取诊断的数字显示器，以及防风雨外壳、反极性保护和开路、闭路或低电路安全。
超级电容的其他用途
伊顿将超级电容用于EV
此前，伊顿（Eaton）宣布开发超级电容器模块，当与电池配对时，可以延长电动（xEV）商用车和客车的电池寿命。
伊顿表示，超级电容器的好处包括比电池具有更高的功率密度，更长的寿命和更快的响应时间。这可以帮助原始设备制造商降低设计周期成本和时间，并帮助预测电池寿命。
在评估不同的储能技术和系统时，电池，无论其化学成分如何，长期以来一直被认为是电动传动系统中的默认选择。超级电容器为电池提供了一种替代方案，可以影响性能特征。这是由于ESR非常低、重量轻、固有的可靠性和安全性、高效率和数百万次充电/放电循环的能力。低ESR和轻质提供了非常高的功率密度。数百万次充电/放电循环转化为长达15年的长寿命。这些特性和优势是超级电容器越来越多地集成到更多xEV传动系统中的原因。
混动拓扑示例
HESS在车辆加速引起的高功率要求期间对超级电容器进行放电，并以较慢的速度在电池中吸收能量，从而延长电池寿命并可能延长行驶里程。同样，在减速过程中，通过超级电容器捕获更多的能量，以减少电池的压力，同时仍然节省能源。在混合动力汽车中，更高的功率密度可以在再生制动中提供更大的能量捕获优势，从而为内燃机提供更高的燃油效率。
梅赛德斯奔驰-带超级电容的紧凑型混动城际巴士
梅赛德斯奔驰Intouro K混合动力城际巴士采用了超级电容器用作短期储能装置。
回收产生的电流存储在双层电容器中，也称为“超级电容器”。这些电能存储单元的特点是高功率密度。它们对高功率峰值不敏感，使用寿命长。与电池相比，超级电容器非常适合在停止和启动时在充电和放电之间进行恒定和快速的变化。Intouro混合动力车只需要从50公里/小时到静止进行一次制动操作，即可为储能单元充电。
