Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug.

Derzeit sind Diskussionen über die Themen Umweltschutz und Elektromobilität allgegenwärtig. E-Fahrzeuge sind im Betrieb emissionsfrei. Im Vergleich zum Verbrennungsmotor erzeugen sie keine direkten Emissionen.

Aus dem Stand der Technik sind diverse Lösungen bekannt, wie Kraftfahrzeuge oder Fahrzeuge vollelektrisch oder hybrid betrieben werden können. Hierzu wird häufig die Konstruktion des betreffenden Kraft- oder Fahrzeugs an die Antriebsart angepasst bzw. von vornherein so geplant. Demnach entsteht hier jedes Mal ein neues Fahrzeugkonzept und ein neues Fahrzeug.

Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.

Nach einem ersten Aspekt löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeugs von einem verbrennungsmotorischen Antriebsprinzip auf ein elektromotorisches Antriebsprinzip, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen oder mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, wobei das Fahrzeug

- für das verbrennungsmotorische Antriebsprinzip einen Bauraum für ein Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor und für dessen Antriebsstrang einschließlich einen Hauptabtrieb und ein Fahrgetriebe aufweist, und

- für das elektromotorische Antriebsprinzip ein Antriebsaggregat mit einem Elektromotor verwendet, wobei - entweder zunächst ein Ausbau erfolgt und als Austausch der elektrisch betriebene Motor in das Fahrzeug eingebaut wird, und zwar zumindest zum Teil in den durch Ausbau nutzbar gewordenen Bauraum,

- oder das Fahrzeug ohne das Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor bezogen wird und als Austausch der elektrisch betriebene Motor in das Fahrzeug eingebaut wird, und zwar zumindest zum Teil in den für den Verbrennungsmotor und/oder den Antriebsstrang konzipierten Bauraum.

Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.

Unter einem Fahrzeug kann vorliegend zum einen ein Fahrzeug verstanden werden, welches einem Fahrzeugmodell entspricht, welches ursprünglich für ein verbrennungsmotorisches Antriebsprinzip konzipiert ist. Das Fahrzeug verfügt im ursprünglichen Zustand entweder über ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor oder das Fahrzeug ist hierfür zumindest konzipiert.

Unter einem Fahrzeug kann vorliegend also zum anderen auch ein Fahrzeug einer Variation einer Fahrzeugserie verstanden werden, welche auf einem Grundtyp eines Fahrzeugs basiert, welcher in vielfältig Variationen hergestellt wird, und welches über einen Bauraum verfügt, welcher im ursprünglich für ein verbrennungsmotorisches Antriebsprinzip konzipiert ist. Das Fahrzeug einer Fahrzeugserie verfügt im ursprünglichen Zustand zwar über einen Bauraum für einen verbrennungsmotorisches Antriebsprinzip, muss jedoch in diesem Zustand nicht über ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor verfügen.

Als ursprünglicher Zustand eines Fahrzeugs soll vorliegend ein Auslieferungszustand des Fahrzeugs verstanden werden. Dies beschreibt den Zustand, in dem ein Hersteller das Fahrzeug beabsichtig es zu verkaufen. Das Fahrzeug verfügt im ursprünglichen Zustand meist über ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor. Es soll aber auch erfasst werden, dass das Fahrzeug ohne Motor ausgeliefert wird und der Verbrennungsmotor separat bezogen und hier umgebaut und/oder ein Elektromotor bezogen wird.

Als verbrennungsmotorisches Antriebsprinzip soll ein Antriebsprinzip verstanden werden, welches ein Antriebsaggregat aufweist, welches einen Verbrennungsmotor als Kernmotor aufweist. Üblicherweise weist ein derartiges Antriebsprinzip eine Mehrzahl durch eine Kurbelwelle angetriebener Nebenaggregate auf.

Als Fahrzeug mit einem elektrisch betriebenen Antriebsstrang soll ein Antriebsprinzip verstanden werden, welches über ein Antriebsaggregat mit mindestens einem elektrisch betriebenen Motor verfügt. Dieses Antriebsaggregat wird im Folgenden kurz auch als „Ersatzaggregat“ oder als „Antriebsaggregat mit elektronischem Motor“ bezeichnet, auch wenn es erfindungsnach, zwei, drei, vier oder mehr Motoren enthalten kann.

Somit kann der „Ausbau“ sowohl darin bestehen, dass ein Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor aus dem Fahrzeug ausgebaut wird, bevorzugt lediglich der Kernmotor mit Verbrennungsprinzip aus dem Fahrzeug ausgebaut wird; oder dass ein Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor separat bezogen und der Kernmotor mit Verbrennungsprinzip aus dem Antriebsaggregat ausgebaut wird, wobei verbleibende Teile des Antriebsaggregats mit dem Elektromotor wirkverbunden werden.

Ebenso kann unter dem Bauraum des Antriebsstrangs der Bauraum für die gesamte mechanische Baugruppe vom Antrieb und endend erst bei den Radlagern verstanden werden. Denn in einer Variante kann die Erfindung dadurch verwirklicht werden, dass der Antrieb durch eine eAchse oder mehrere eAchsen bereitgestellt wird, also eine oder mehrere Hinterachsen mit inkludiertem elektrischem Motor.

Der elektromotorische Antrieb, welchen die hier vorliegende Erfindung umsetzt, kann sowohl in einem elektrischen Motor im Motorraum des Fahrzeugs bestehen, wobei dann der Verbrennungs-Kernmotor im Rahmen des „Ausbaus“ gewichen ist, als auch kann er in einem elektrischen Motor an zumindest einer Achse bestehen, mithin einer eAchse, wobei dann zumindest die herkömmliche Achse im Rahmen des „Ausbaus“ gewichen ist und durch eine eAchse ersetzt ist; wobei die Modifikation durch Einsatz eines elektromotorischen Antriebsprinzips nicht nur an einer Stelle (also Motorraum oder Achse) erfolgen kann, sondern auch an zwei Stellen, also im Motorraum und an der Achse. Dies ist schon deshalb so zu verstehen, weil im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung vor allem zwei unterschiedliche elektromotorische Antriebsprinzipien Anwendung finden können: entweder das Antriebsprinzip eines sogenannten BEV, also eines batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit Elektromotor im Motorraum, wobei der Elektromotor für die Umsetzung von elektrischer in mechanische Energie eingesetzt wird und die mechanische Energie den ursprünglichen Antriebsstrang zur Übertragung der mechanischen Energie einsetzt, oder eines sogenannten FCEV, also eines brennstoffzellenelektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit einer Brennstoffzelle im Motorraum und mit einer eAchse zum Umsetzen von elektrischer in mechanische Energie.

Letztlich wird also zum Umsetzen der hier vorliegenden Erfindung

- (zumindest) ein Bauteil ausgewählt aus der Gruppe von Elektromotor, Batterie, Brennstoffzelle,

- eingebaut in einen Bauraum ausgewählt aus der Gruppe von Motorraum für Verbrennungsaggregat, Bauraum Kernmotor mit Verbrennungsmotor, Getrieberaum, Achse, um ein Fahrzeug zu einem BEV oder FCEV umzurüsten.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Einbau des Ersatzaggregats zunächst ein eventuell vorhandenes Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor von dem Fahrzeug mechanisch getrennt, sodass das Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor mit daran angekoppelten wirkverbundenen Nebenaggregaten aus dem Fahrzeug ausgebaut und dazu an einer Mehrzahl Schnittstellen getrennt wird.

Nach den Überlegungen der Erfinder kann das mindestens eine, an das vorhandenen Antriebsaggregat angekoppelte wirkverbundene Nebenaggregat ein Aggregat aus der Gruppe mit Generator, Hydraulikpumpe, Lenkhilfepumpe, Wasserpumpe, Klimakompressor, Kompressor für eine Druckluftbremse, Kompressor zur Aufladung des Motors, Turbolader, Lichtmaschine, Schmierstoffpumpe, Kühlwasserpumpe, Kraftstoffpumpe, Einspritzpumpe, Dosierpumpe, Ventilator, Druckluftgenerator, Anlasser, Hilfstriebwerk, Bremskraftverstärker, hydrodynamische Dauerbremse, elektrodynamische Dauerbremse, Vakuumpumpe und Ruderanlage eines Wasserfahrzeuges sein.

Nebenaggregate werden entweder vom Kfz-Antriebsmotor direkt (über Keilriemen oder Zahnräder) oder indirekt (elektrisch oder hydraulisch) angetrieben. Aufgrund der größeren Flexibilität setzt sich heute im Kfz-Bau der Einsatz von elektrisch betriebenen Nebenaggregaten durch, was am Montageort eine größere Flexibilität ermöglicht. Zudem ist ein elektrisch betriebenes Nebenaggregat unabhängig vom Kfz- Hauptantrieb, wodurch es zum Beispiel beim Kfz-„Stop and Go“-Betrieb auch beim Stand des Fahrzeugs funktionsbereit bleibt. Elektrisch angetriebene Nebenaggregate tragen auch zur Energieeinsparung bei, da der Antrieb nur bei Bedarf läuft und nicht ständig durch den Keilriemen mitgeschleppt werden muss.

Nebenaggregate, wie z.B. die Kühlmittelpumpe, der Kompressor für die Klimaanlage, Öl- und Wasserpumpe und im PKW-Bereich auch die Lenkhilfspumpe, sind mit einer festen Übersetzung an die Drehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt.

Viele dieser Aggregate haben jedoch beim Verbrennungsmotor lediglich die Aufgabe, die Funktionsfähigkeit des Motors oder der Abgasreinigung sicherzustellen. Diese Komponenten, wie zum Beispiel Schmieröl- und Kraftstoffpumpen oder die Katalysatorvorheizung, werden beim elektrischen Antriebsstrang nicht mehr benötigt und entfallen daher. Andere Funktionen müssen hingegen auch beim Elektrofahrzeug gewährleistet werden bzw. werden vom Kunden gewünscht, weshalb in der Regel mindestens folgende Komponenten eingebaut sind: Lenkunterstützung, Bremsunterstützung, Licht, Klimaanlage/Heizung und Batteriekühlung.

Die Problematik beim Elektroauto ist, dass diese Aggregate nicht mehr wie beim Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben werden können, weil der Elektromotor und somit auch die Antriebswelle im Stillstand nicht rotieren. Viele der Hilfsantriebe wären so im Stand nicht verfügbar. Deshalb müssen alle Komponenten über die Batterie versorgt werden, was direkten Einfluss auf deren Konstruktion hat. Denn viele der Aggregate wurden aufgrund der Kopplung an die Antriebswelle mechanisch oder hydraulisch geregelt und müssen für einen rein elektrischen Betrieb neu konzipiert und ausgelegt werden. So sind zum Beispiel neue Konzepte für die Lenkunterstützung oder auch die Bremssysteme gefragt.

Einen weiteren hohen Stellenwert hat das Thermomanagement im Elektroauto, welches neben der Beheizung und Klimatisierung die Kühlung der Batterie zur Aufgabe hat. Weil beim Elektromotor faktisch keine Abwärme auftritt, müssen auch diese Funktionen rein elektrisch sichergestellt werden. Dies kann besonders im Winter problematisch werden, denn das elektrische Aufheizen des Fahrzeuges und eventuell der Batterie für den Startvorgang kann sehr energieintensiv sein und hat so direkte Auswirkungen auf die Reichweite. Diese kann sich durch den Betrieb der Nebenaggregate um bis zu 20 % und bei sehr tiefen Außentemperaturen sogar um bis zu 50 % verringern. Eine Möglichkeit, diese zusätzliche Belastung der Batterie zu reduzieren, wäre die Zeiten zu nutzen, an denen das Auto für Ladevorgänge am Netz hängt. Schließen sich unmittelbar an diese Ladevorgänge Fahrten an, könnte die Energie zur Standklimatisierung und Batterieaufheizung aus dem Netz anstatt aus der Batterie bezogen werden.

Sämtliche Pumpensysteme wie Luftkompressor, Servopumpe etc. müssen jetzt mit energieoptimierten Spezialelektromotoren ausgerüstet werden, um sie weiterhin betreiben zu können. Aus dieser neuen Anforderung ergeben sich enorme Optimierungsmöglichkeiten für die Aggregate selbst. Durch die nicht mehr aufgezwungene Drehzahl des Verbrennungsmotors können Energieeinsparungen durch bedarfsgerechte Regelung und Gewichtsreduzierung durch Betriebsdrehzahlerhöhung erzielt werden.

In dem Falle, dass das Fahrzeug in dem Bauraum für ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor noch ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor verbaut hat, geht der Schritt des Ausbaus dem Einbau voraus.

Der Umbau kann auch an Fahrzeugen geschehen, welche zwar über einen Bauraum für ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor verfügen, da sie für ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor konzipiert waren, aber nie mit einem solchen ausgestattet worden sind. Es gibt für dieses Beispiel einige Hersteller von Fahrzeugen, die anbieten, dass deren Fahrzeuge ohne Antriebsaggregat gekauft werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Schritt a. das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor mit externen Aggregaten wirkverbunden gekoppelt, welche bevorzugt zumindest zu einem Teil den externen Aggregaten des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor entsprechen, und in einem Schritt b. das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor in das Fahrzeug anstelle eines Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut, und dann in einem Schritt c. das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs wirkverbunden gekoppelt, um dann im Schritt d. die wirkverbunden externen Aggregate, falls vorhanden, mit dem Fahrzeug zu koppeln.

Bei dieser Ausführungsform wird ein Antriebsaggregat mit mindestens einem elektrisch betriebenen Motor verbaut. Hierdurch können große Teile des ursprünglichen Antriebsstrangs verwendet werden. Oftmals ist es jedoch beispielsweise nicht notwendig, ein eventuell vorhandenes Getriebe weiterzubetreiben, da dieses für einen Betrieb mit Elektromotoren in der Regel nicht ein optimales Übersetzungsverhältnis für den Betrieb mit Elektromotoren aufweist.

Die externen Aggregate unterscheiden sich dahingehend von den Nebenaggregaten, dass die externen Aggregate für Zusatzfunktionen des Fahrzeugs (z.B. Fahrzeugaufbauten) zuständig sind. Nebenaggregate können einerseits sind für den reinen Betrieb des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotors notwendig sein (wie bspw. ein Anlasser). Nebenaggregate können darüber hinaus Komfortfunktionen (z.B.: Klimaanlage, Servolenkung) des Fahrzeugs bereitstellen.

Es ist bevorzugt, dass zumindest einige der Nebenaggregate, welche für einen Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor vorgesehen sind, mit dem Ersatzaggregat weiterbetrieben werden. Bei der Weiterverwendung von Nebenaggregaten erübrigt sich eine aufwendige Zulassung neuer Komponenten und es besteht die Möglichkeit, dass vorhandene Elemente recycelt werden, das heißt, dass diese einen Nutzen in dem umgerüsteten Fahrzeug bekommen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor mit externen Aggregaten wirkverbunden gekoppelt, und das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor wird in das Fahrzeug eingebaut, und das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor wird mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs wirkverbunden gekoppelt.

Bei dieser Gestaltung weist das Ersatzaggregat keine Nebenaggregate auf, welche zuvor für ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor bestimmt waren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein vollständiger Umbau des Antriebsaggregats den Bedarf zum Wiederverwenden von Nebenaggregaten nicht aufkommen lässt. Es kann vorgesehen sein, dass Funktionen von Nebenaggregaten für einen Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor von alternativen Nebenaggregaten übernommen werden. Bevorzugt werden einige der Funktionen von Nebenaggregaten für einen Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor nach dem erfindungsgemäßen Umbau nicht mehr benötigt. Eines der Beispiele hierfür ist der Anlasser.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor über eine Kurbelwelle mit dem Antriebsstrang wirkverbunden gekoppelt.

Bei dieser Gestaltung kann die fahrzeugseitig bereitgestellte Kurbelwelle mit all ihren Abtrieben und damit wirkverbunden gekoppelten Nebenaggregaten und/oder externen Aggregaten im Fahrzeug verbleiben, was nicht nur den Umrüstungsaufwand, sondern auch die Zulassungserfordernisse reduziert. Die Kurbelwelle treibt über die Riemenscheibe und den darüber laufenden Riemen typischerweise diese Aggregate an. Wenn beispielsweise die Riemenführung in Serpentinen erfolgt, kann an jeder Riemenscheibe ein hoher Umschlingungswinkel erreicht werden und es können trotz niedriger Riemenspannung mehrere Wellen angetrieben werden. In Kraftfahrzeugen werden solche sogenannten Serpentinentriebe mit wechselnder Krümmungsrichtung zum Antrieb mehrerer Nebenaggregate (wie Kühlwasserpumpe, Klimakompressor, Lichtmaschine und Servopumpe) eingesetzt.

Die wirkverbundene Kopplung erfolgt geeigneterweise an diejenigen Teile der Kurbelwelle, die untereinander fluchtend die zentrale Achse der Kurbelwelle bilden, wie die Wellenstümpfe der inneren Drehgelenke oder die endseitigen Wellenstümpfe.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor über eine Ersatzwelle mit dem Antriebsstrang wirkver- bunden gekoppelt.

Dies hat den Vorteil, dass ein Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor klassischerweise wirkverbunden mit der Kurbelwelle gekoppelt ist und daher im ersten Schritt des Verfahrens zusammen mit dem Antriebsaggregat ausgebaut wird. Daher muss das Ersatzaggregat eine neue Welle in Form einer Ersatzwelle bereitstellen.

Während die Kurbelwelle aufgrund ihrer Funktion, nämlich die lineare Auf- und Ab- Bewegung der Kolben über die Pleuelstange in ein Drehmoment zu übertragen, eine komplexe Bauform mit hohem Gewicht und großer Präzision aufweisen muss mit Wellenzapfen, Hubzapfen, Gegengewicht, Kurbelwangen und versehen mit Auswucht- und Ölbohrungen, kann als Ersatzwelle eine einfache Welle mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden.

Hierbei ist es bevorzugt, dass das Antriebsaggregat mit elektrisch betriebenem Motor über diese Ersatzwelle verfügt. Damit ist die optimale mechanische und funktionelle Kopplung zwischen Elektromotor und Ersatzwelle produktionsseitig bereitgestellt und es müssen beim Einbau nur noch die nachgeschalteten Schnittstellen berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Antriebsaggregat mit elektrischem Motor Folgendes auf: a. einen elektrisch betriebenen Hauptmotor mit Hauptabtrieb zur Übertragung einer Drehbewegung an den Antriebsstrang des Fahrzeugs; b. optional mindestens einen elektrischen betriebenen Nebenmotor mit Nebenabtrieb zum Betreiben von mindestens einem Nebenaggregat; c. optional mindestens einen elektrisch betriebenen Nebenmotor mit Nebenabtrieb zum Betreiben von externen Aggregaten.

Durch den im Antriebsaggregat vorhandenen elektrisch betriebenen Hauptmotor kann die hierdurch erzeugte Drehbewegung an den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen werden.

Durch den optional vorhandenen mindestens einen elektrischen betriebenen Nebenmotor können über einen entsprechenden Nebenabtrieb Nebenaggregate betrieben werden.

Durch den zusätzlichen optional vorhandenen mindestens einen elektrisch betriebenen Nebenmotor können über einen entsprechenden Nebenabtrieb externe Aggregate betrieben werden.

Bei einer Ausgestaltung mit Nebenmotoren ist es bevorzugt, dass der optionale, mindestens eine elektrisch betriebene Nebenmotor einen fahrunabhängigen Betrieb der Nebenaggregate und/oder externen Aggregate erlaubt. Damit kann der Hauptmotor ausschließlich für den Antrieb verwendet werden, und die Aggregate, die auch bei Stillstand des Motors verfügbar sein müssen, können über die Hilfsmotoren angetrieben werden. Durch die Verwendung von Hilfsmotoren ergeben sich für die Aggregate enorme Optimierungsmöglichkeiten: Da deren Drehzahl nicht mehr vom Verbrennungsmotor „aufgezwungen“ wird, können Energieeinsparungen durch bedarfsgerechte Regelung und Gewichtsreduzierung durch Betriebsdrehzahlerhöhung erzielt werden und energieoptimierte Spezialelektromotoren verwendet werden, die gezielt an das jeweilige Aggregat angepasst sind. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist bei dem Antriebsaggregat mit elektrischem Motor der Nebenabtrieb als Motorzapfwelle ausgebildet, welche mittelbar oder unmittelbar mit der Welle verbunden ist und deren Drehzahl mit einer Drehzahl der Welle unmittelbar korreliert.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Nebenabtrieb als Getriebezapfabtrieb ausgebildet ist, welche über ein Getriebe mit der Welle verbunden ist, so dass die Drehzahl der Getriebezapfwelle bei gleicher Drehzahl der Welle variierbar ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens treibt bei dem Antriebsaggregat mit elektrischem Motor der Hauptmotor eine Welle an, welche derart angeordnet ist, dass diese abtriebsseitig in ein vorhandenes Getriebe des Fahrzeugs eingreift.

In einer Ausführungsform des Verfahrens sind Nebenaggregate, welche ursprünglich mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt waren, an die Welle des Ersatzaggregats gekoppelt, so dass diese durch den Hauptmotor betrieben werden.

Hierdurch können Nebenaggregate, welche ursprünglich direkt oder indirekt vom Verbrennungsmotor betrieben wurden, in unveränderter Weise (ohne dass sie also modifiziert oder ausgetauscht werden müssten) von dem Elektromotor betrieben werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass Ersatzaggregat räumlich mit dem ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor kompatibel ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Ersatzaggregat in den ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut wird.

Für den Fall, dass das Ersatzaggregat in den ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut werden soll, ist es bevorzugt, dass das Ersatzaggregat ohne Anpassungen an einem Chassis an dem umzubauenden Fahrzeug in den Bauraum passt. Es kann jedoch notwendig sein, dass beispielsweise Aufnahmen für das Ersatzaggregat ausgetauscht und/oder angepasst werden müssen. Hierunter sei insbesondere zu verstehen, dass das neue Aggregat im Idealfall den Raum des vorherigen Aggregats nirgends überschreitet. In diesem einfachsten Falle besteht kein Zweifel daran, dass das neue Aggregat in den Bauraum des alten Aggregats eingefügt werden kann.

Ein Verschieben oder Verbiegen von im Bauraum vorhandenen beweglichen Elementen wie beispielsweise Kabeln, Kabelbäumen oder Schläuche soll als zur Verfügung stehender, freier Bauraum aufgefasst werden. Entscheidend ist, dass nicht Bauteile des Restfahrzeugs so umgebaut werden müssen, dass diese auf neue Art Zusammenwirken, weil dies eine neue Zulassung des Restfahrzeugs erforderlich machen kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Ersatzaggregat mechanisch mit den in Bauraum vorhandenen Schnittstellen kompatibel, oder die mechanische Kompatibilität wird über mindestens einen Adapter hergestellt.

Unter der mechanischen Kompatibilität ist zu verstehen, dass vorhandene mechanische Anschlusspunkte verwendet werden können müssen. Beispielsweise gibt es Bohrungen als mechanische Aufnahmepunkte, in welche mit Verschraubungen und ggf. auch Vernietungen das Einhängen und Befestigen des Aggregats in den Bauraum hinein und die kinetische Arbeitsübertragung erfolgen. Das neue Aggregat muss mit den fahrzeugseits vorhandenen Aufnahmepunkten ausreichend befestigt werden können.

Die mechanische Kompatibilität kann auch über einen oder mehrere Adapter hergestellt werden, die entweder Teil des neuen Aggregats sind oder als separate Adapter im Fahrzeug vormontiert werden und damit die neuen Aufnahmepunkte darstellen. Es ist also nicht zwingend erforderlich, dass das neue Aggregat bis zu den Aufnahmepunkten hin einstückig ausgebildet ist. Im Idealfall verwendet das neue Aggregat, mit oder ohne Adapter, sämtliche Aufnahmepunkte des vorherigen Aggregats zum Restfahrzeug. Es müssen allerdings nicht alle vorhandenen mechanischen Anschlusspunkte genutzt werden. Das bedeutet, dass einige vorhandene mechanische Anschlusspunkte nach Umrüsten des Fahrzeugs ungenutzt verbleiben können, beispielsweise weil das Ersatzaggregat kleiner und/oder leichter ist als das ursprüngliche Aggregat.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden bei dem Einbau ein oder mehrere Adapter verwendet, die bevorzugt fahrzeugseitig vormontiert werden und einen schnellen und problemlosen Einbau des Ersatzaggregats ermöglichen.

Durch die Verwendung von Adaptern wird es ermöglicht, dass ein und dasselbe Ersatzaggregat für Fahrzeuge mit unterschiedlichem Bauraum, bzw. unterschiedlichen Aufnahmepunkten verwendet werden kann, es wird im Ergebnis eine fahrzeugübergreifende mechanische Kompatibilität gewährleistet.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird die Verbindung von Ersatzaggregat zu Adapter über einen Verbinder hergestellt, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schraubverbinder, Steckverbinder, Bajonettverschluss, Klemmverbinder, Click-on-Steckverbinder.

Hierbei sind Steckverbinder, Bajonettverschluss oder Click-on-Steckverbinder besonders bevorzugt, weil sie eine schnelle aber ausreichend feste Verbindung schaffen können, aber auch ohne großen Aufwand wieder getrennt werden können. Dies ist für einen Einbau von Vorteil, bei dem das Ersatzaggregat im Idealfall einfach in den Bauraum abgesenkt wird und z.B. über eine Click-on Steckverbindung einrasten kann. Weiterhin kann auch bei einer Reparatur dieses Aggregat in einfacher Weise wieder ausgebaut werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Ersatzaggregat funktionell mit den fahrzeugseitig vorhandenen Schnittstellen kompatibel.

Die funktionelle Kompatibilität beinhaltet, dass das Ersatzaggregat alle Schnittstellen des Fahrzeugs bedient (seien es mechanische, thermische und elektromechanische Verbindungen), die mit dem ursprünglichen Aggregat verbunden waren und deren Bedienung vom Steuersystem des Fahrzeugs erfasst und/oder angesteuert werden. So muss zur mechanischen Funktionskompatibilität insbesondere eine Kurbelwellenemulation vorgesehen sein. Die Kurbelwelle zu ersetzen, entweder durch eine elektrisch angetriebene Kurbelwelle (dann kann sie theoretisch aus dem ursprünglichen Aggregat übernommen werden) oder bevorzugt durch eine Austauschwelle, die in besonders bevorzugter Weise Teil des Ersatzaggregats ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, das das Nebenaggregat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Generator, Hydraulikpumpe, Hilfstriebwerk, Lenkhilfepumpe, Wasserpumpe, Klimakompressor, Kompressor für eine Druckluftbremse, Lichtmaschine, Schmierstoffpumpe, Kühlwasserpumpe, Dosierpumpe, Ventilator, Druckluftgenerator, Bremskraftverstärker, hydrodynamische Dauerbremse, elektrodynamische Dauerbremse, Vakuumpumpe und Ruderanlage eines Wasserfahrzeuges, oder eine beliebige Kombination von einem oder mehreren dieser Nebenaggregate ist.

Alternativ zu einem Einbau des Ersatzaggregats in dem ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor kann das Ersatzaggregat auch an einer anderen Einbauposition in dem Fahrzeug eingebaut werden.

Bei dieser Gestaltung ist es beispielsweise möglich, den Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor für einen anderen Zweck zu verwenden. Es können beispielsweise eine Antriebsbatterie, Brennstoffzellen oder Brennstofftanks für Brennstoffzellen in dem Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor platziert werden.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Fahrzeug zu einem Elektro-Fahrzeug umgerüstet. Bei dieser Gestaltung verfügt das Elektro-Fahrzeug bevorzugt ausschließlich über die Antriebsbatterie als elektrische Energiequelle für den Antriebsstrang. Bevorzugt ist bei dem Elektro-Fahrzeug nur diese Antriebsbatterie der hauptsächliche Energielieferant für das Ersatzaggregat.

Bei dieser Gestaltung können weitere Quellen für elektrische Energie vorgesehen sein, welche eine unterstützende Funktion als Energielieferant für das Ersatzaggre- gat innehaben. Beispielsweise sei in diesem Zusammenhang ein technisches Verfahren zur Rückgewinnung von Bewegungsenergie in Form von elektrischer Energie und/oder Solarpanels am Fahrzeug erwähnt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Fahrzeug zu einem Brennstoff- zellen-Fahrzeug (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle) umgerüstet. Hierbei stellt eine Brennstoffzelle elektrische Energie aus den Energieträgern Wasserstoff, niedermolekularen Alkoholen (Methanol, Ethanol) oder Ammoniak bereit.

Bevorzugt stellt die Brennstoffzelle elektrische Energie bereit, welche direkt von dem Elektroantrieb des Ersatzaggregats in Bewegung umgewandelt werden kann.

Es ist bevorzugt, dass im Falle, dass die Brennstoffzelle mehr elektrische Energie bereitstellt als der Elektroantrieb des Ersatzaggregats zu diesem Moment umwandeln kann, die elektrische Energie zeitweise in der Antriebsbatterie zwischengespeichert werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Brennstoffzelle räumlich mit dem ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor kompatibel. Dies bedeutet, dass die Brennstoffzelle ohne Anpassungen an dem Chassis an dem umzubauenden Fahrzeug in den Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor passt. Bevorzugt wird die Brennstoffzelle in den ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut.

Bevorzugt wird entweder die Brennstoffzelle oder das Ersatzaggregat in den Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sowohl die Brennstoffzelle als auch das Ersatzaggregat in den Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut wird.

Die Brennstoffzelle kann auch außerhalb des Bauraums des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor positioniert werden.

Diese Gestaltung ist besonders dann bevorzugt, wenn der Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor für den Umbau wie bereits beschrieben von einem anderen Element im Rahmen des Umbaus eingenommen wird. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zudem eine Antriebsbatterie in das Fahrzeug eingebaut.

Als Antriebsbatterie soll vorliegend ein elektrischer Speicher verstanden werden, welcher hauptsächlich dessen gespeicherte elektrische Energie dem Ersatzaggregat zur Verfügung gestellt.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Antriebsbatterie räumlich mit dem ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor kompatibel ist, und die Antriebsbatterie in den ursprünglichen Bauraum des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebsbatterie nur einen Teil des Bauraums des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor einnimmt. Eine derartige Antriebsbatterie kann auch mit anderen Elementen des Ersatzaggregat innerhalb des Bauraums des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor verordnet werden.

Alternativ kann die Antriebsbatterie außerhalb des ursprünglichen Bauraums des Antriebsaggregats mit Verbrennungsmotor eingebaut werden.

Eine solche Antriebsbatterie kann beispielsweise in den Rahmen des Fahrzeugs integriert werden. Hierbei können Freiräume, welche sich zwischen tragenden Teilen des Rahmens oder der Karosserie ergeben, von der Antriebsbatterie eingenommen werden. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine modular aufgebaute Antriebsbatterie, welche individuell an verschiedene Fahrzeuge und/oder an verschiedene Fahrzeugausführengen angepasst werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens kann das umzurüstende Fahrzeug einem Fahrzeugmodell entsprechen, welches ursprünglich für ein verbrennungsmotorisches Antriebsprinzip konzipiert ist, wobei das Fahrzeug zumindest im ursprünglichen Zustand über ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor verfügt.

Alternativ kann ein solches Fahrzeug einer Variation einer Fahrzeugserie entsprechen, welche auf einem Grundtyp eines Fahrzeugs basiert, welcher in vielfältigen Variationen hergestellt wird, wobei das Fahrzeug über einen Bauraum verfügt, welcher ursprünglich für ein verbrennungsmotorisches Antriebsprinzip konzipiert ist.

Eine solche Variation kann dadurch umgesetzt werden, dass die Fahrzeuge der Fahrzeugserie in der Planung umgestaltet und dann sogleich sämtlich oder zum Teil mit elektrischem Antrieb produziert werden.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Fahrzeug mit einen elektrisch betriebenen Antriebsstrang, wobei das Fahrzeug über ein Antriebsaggregat mit einem elektrisch betriebenen Motor verfügt und wobei das das Fahrzeug mittels eines Verfahrens der beschriebenen Art umgerüstet wurde.

Es kann sich sowohl um ein neues Fahrzeug handeln als auch um ein gebrauchtes Fahrzeug, welches nach dem beschriebenen Verfahren umgerüstet wurde. Bevorzugt können etwaige Aufbauten an dem Fahrzeug und/oder Zubehörteile in gleicher Art und Weise betrieben werden, wie sie bei einem baugleichen Fahrzeug mit einem Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor betrieben werden würden. Es ist bevorzugt, dass externe Aggregate, welche bei vergleichbaren Fahrzeugen mit dem Antriebsaggregat mit Verbrennungsmotor wirkverbunden sind durch das Ersatzaggregat in gleicher weise zur Verfügung gestellt werden können.

Die beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.