Seit 2000 gibt es bei Ford den e-Ka ein Prototyp eines "elektrifizierten" Ford Ka. Angetrieben wird diese Version von einer neuen Generation von Lithium-Ionen-High-Tech-Batterien. Ford ist der erste Automobilhersteller, der ein Elektrofahrzeug mit diesen Batterien in Angriff nimmt. Der e-Ka verfügt über die Leistungscharakteristik eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor und hat dank der Lithium-Ionen-Batterien der zweiten Generation einen Aktionsradius von 150 Kilometern. Dabei verfügt er nicht nur über den Vorteil der Nullemissionen von Fahrzeugen mit Elektroantrieb, sondern überwindet auch zahlreiche der bisher mit diesem Antriebskonzept verbundenen Nachteile.
Dieses Fahrzeug ist ein Prototyp. Es kann nicht gekauft werden!
Der e-Ka ist im Ford Forschungszentrum in Aachen (FFA) entwickelt worden, um die Fähigkeiten der neuen "dedizierten Soft Lithium- Ionen-Batterien" zu demonstrieren, die mit Wasser gekühlt werden. Auf der Basis des Ford Ka, der für sein futuristisches Aussen- und Innendesign bekannt ist, wurde die Karosserie des e-Ka um 45 Kilogramm abgespeckt, um die Leistung des Elektroantriebs verbessern zu können.
Das Lithium-Ionen-Batteriepaket (Gesamtgewicht 280 kg) ist rund 70% leichter als vergleichbare Bleibatterien. Der e-Ka ist deshalb in 12,7 Sekunden von 0 auf 100 km/h (von 0 auf 50 km/h in 3,9 Sekunden) und erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 130 km/h. Bei einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h könnte der e-Ka eine Distanz von 200 Kilometern zurücklegen, bevor die Batterie wieder aufgeladen werden muss.
Ein besonderer Vorteil der Lithium-Ionen-Batterie ist ihre Toleranz gegenüber hohen Ladeströmen. Der e-Ka kann bei vollständig leerer Batterie innerhalb von sechs Stunden wieder aufgeladen werden. Im Gegensatz zu anderen Batterien ist der Lithium-Ionen-Akku unempfindlich gegenüber dem so genannten "Memory"-Effekt und behält seine volle Ladekapazität auch nach längerem Einsatz. Das bordeigene Ladegerät sorgt dafür, dass die Batterie nach kompletter Entladung bereits nach sechs Stunden an der Steckdose wieder über ihre volle Leistung verfügt. Das Batteriepaket für den Ford e-Ka besteht aus insgesamt 180 Zellen, die auf drei separate "Batteriewannen" aufgeteilt werden. Eine Wanne befindet sich im Motorraum, die beiden anderen direkt vor und hinter der Hinterachse. Das gesamte Lithium-Ionen-Batteriepaket wiegt nur 280 Kilogramm, das sind 70% weniger als die herkömmlichen Bleibatterien. Die Batteriewannen sind in Module unterteilt, von denen jedes jeweils sechs Lithium-Ionen-Zellen enthält.
Ein bordeigenes Batteriemanagement-System (BMS) überwacht permanent jedes der 30 Module während der Fahrt und während des Aufladevorgangs. Die Zellenspannung, der Batterieladestatus und die Betriebstemperatur des Batteriemoduls werden überprüft und die ermittelten Daten über das bord- eigene Kommunikationsnetz (CAN-Datenbus) zum zentralen Steuergerät (Vehicle System Controller - VSC) übertragen. Der Stromfluss der Batterie wird im Falle eines Unfalls oder nach Ausschalten des Systems automatisch unterbrochen. Der e-Ka ist mit Crash-Sensoren ausgestattet, die im Falle eines Falles die Stromversorgung sofort unterbrechen. Der e-Ka verfügt darüber hinaus über zwei unabhängige Kühlsysteme, um eine Überhitzung zu vermeiden. Das erste System ist für den Antrieb zuständig (bestehend aus Elektromotor, Getriebe und Differential), das zweite System kühlt die Lithium-Ionen- Batterien. Die drei Batteriewannen im System sind vollständig hermetisch abgeschlossen.
Der e-Ka verfügt über die gleichen dynamischen Fahreigenschaften, für die der Ka mit Verbrennungsmotor so hoch gelobt wird. Um dies auch mit dem schwereren e-Ka zu erreichen, haben die Ford-Ingenieure das Fahrzeug mit einer elektrischen Servolenkung ausgestattet (Electric Power Assisted Steering - EPAS). EPAS verfügt über Sensoren, die das Drehmoment und die jeweilige Position des Lenkrads aufnehmen können. Diese Daten werden kontinuierlich an ein elektronisches Modul übertragen, das die exakte Stärke der elektrischen Lenkhilfe berechnet. Die Vorteile des EPAS-Systems im Vergleich zur herkömmlichen hydraulischen Servolenkung bestehen in seiner kompakten Konstruktion, seinem geringen Gewicht und seinen Umweltvorteilen. Der e-Ka wurde ebenfalls mit einem elektrischen Bremskraftverstärker und ABS ausgestattet.
Speziell für den Ford e-Ka ist ein elektronisches Steuergerät entwickelt worden (VSC = Vehicle System Controller), das für die optimale Funktion des Batterieladegeräts, der Batterie selbst und des Elektromotors sorgt. Im Ergebnis bewirkt diese Elektronik, dass der e-Ka trotz seiner futuristischen Technik gefahren werden kann wie ein ganz "normales" Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Die selektive Verwendung von Aluminium und Aluminium-Verbundwerkstoffen hat den e-Ka zu einem leichten Fahrzeug gemacht, ohne dass deshalb bei Festigkeit oder Fahrverhalten Kompromisse erforderlich wurden. Ein Verbundwerkstoff mit der Bezeichnung Hylite®, der aus einer Aluminium- Polypropylen-Sandwichkonstruktion besteht, wird für das Dach (Gewichtseinsparung: 5,5 kg) und die Motorhaube (- 5,3 kg) eingesetzt. Die Gewichtseinsparung insgesamt beträgt 45 Kilogramm. Hylite ist fast 65 Prozent leichter als Aluminium oder Stahl mit vergleichbarer Steifigkeit. Gewicht konnte darüber hinaus durch die Verwendung von Aluminium für die Hinterachse (- 12 kg), die Felgen (- 12 kg) und die Bremsen (- 10 kg) reduziert werden. Der e-Ka erhält zudem Reifen mit geringem Rollwiderstand, was ebenfalls zur Reichweitenmaximierung des Fahrzeugs beiträgt.
Technische Daten
| E-Maschine | ||
| Bauart | ||
| Nennleistung | -- | [kW] |
| Nenndrehzahl | -- | [1/min] |
| Maximales Drehmoment / Drehzahl | -- / -- | [Nm] / [1/min] |
| Nennspannung | -- | [V] |
| Elektrischer Energiespeicher | ||
| Bauart | Lithium-Ionen | |
| Energieinhalt | -- | [kWh] |
| Nennspannung | -- | [V] |
| Zellen / Module | 180 / -- | [--] / [--] |
| Maximale Leistung | -- | [kW] |
| Gewicht | 280 | [kg] |
| Abmessungen | ||
| Länge | -- | [mm] |
| Breite | -- | [mm] |
| Höhe | -- | [mm] |
| Radstand | -- | [mm] |
| cW-Wert | -- | [--] |
| Querschnittsfläche | -- | [m2] |
| Gewicht | ||
| Leergewicht (nach EU) | -- | [kg] |
| Zulässiges Gesamtgewicht | -- | [kg] |
| Zulässige Anhängelast (gebremst/ungebremst) | -- | [kg] / [kg] |
| Verbrauch | ||
| Innerorts | -- | [l/100km] |
| Ausserorts | -- | [l/100km] |
| Kombiniert | -- | [l/100km] |
Fotos
Quelle: Ford