DE102015222157A1

DE102015222157A1 - Method and device for moving at least one movable body

Info

Publication number: DE102015222157A1
Application number: DE102015222157.1A
Authority: DE
Inventors: Tony Rocco; Jan Riedel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (500) zum Bewegen zumindest eines beweglichen Körpers. Die Vorrichtung (500) weist eine Wandlereinrichtung (510) zum Bereitstellen elektrischer Leistung mit einer elektrischen Ausgangsspannung unter Verwendung einer von einer Schnittstelle zu einer Leistungsversorgungseinrichtung (560) gelieferten elektrischen Leistung mit einer elektrischen Eingangsspannung auf. Hierbei ist die elektrische Ausgangsspannung höher als die elektrische Eingangsspannung. Auch weist die Vorrichtung (500) eine Aktoreneinheit (520) zum Erzeugen einer mechanischen Kraft zum Bewegen des beweglichen Körpers unter Verwendung der elektrischen Leistung mit der elektrischen Ausgangsspannung auf. Dabei weist die Aktoreneinheit (520) eine Leistungselektronikeinrichtung (530) zum Verarbeiten der elektrischen Ausgangsspannung, einen ersten Aktor (540) mit einem elektroaktiven Polymermaterial und zumindest einen zweiten Aktor (550) mit einem elektroaktiven Polymermaterial auf. Hierbei ist die Leistungselektronikeinrichtung (530) zwischen die Aktoren (540, 550) geschaltet. Dabei ist elektrische Energie wechselseitig zwischen den Aktoren (540, 550) übertragbar.The invention relates to a device (500) for moving at least one movable body. The device (500) has a converter device (510) for providing electrical power with an electrical output voltage using an electrical power supplied from an interface to a power supply device (560) with an electrical input voltage. Here, the electrical output voltage is higher than the electrical input voltage. Also, the apparatus (500) comprises an actuator unit (520) for generating a mechanical force for moving the movable body using the electric power with the electric output voltage. In this case, the actuator unit (520) has a power electronics device (530) for processing the electrical output voltage, a first actuator (540) with an electroactive polymer material and at least one second actuator (550) with an electroactive polymer material. Here, the power electronics device (530) is connected between the actuators (540, 550). In this case, electrical energy is mutually transferable between the actuators (540, 550).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Verschiedene Anwendungen können beispielsweise elektrische Maschinen nutzen, um translatorische, insbesondere laterale Bewegungen durchzuführen. Es können auch EAP-Materialien (EAP = elektroaktives Polymer) zum Umwandeln elektrischer in mechanische Energie eingesetzt werden.Various applications can use, for example, electrical machines to perform translational, in particular lateral movements. It is also possible to use EAP materials (EAP = electroactive polymer) for converting electrical energy into mechanical energy.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum Bewegen zumindest eines beweglichen Körpers, ein Verfahren zum Bewegen eines beweglichen Körpers, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a device for moving at least one movable body, a method for moving a movable body, furthermore a control device, which uses this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann zum Bewegen eines beweglichen Körpers insbesondere die Tatsache genutzt werden, dass ein EAP-Aktor (EAP = electro-active polymer; elektroaktives Polymer) sowohl als ein elektrischer Speicher, d. h. ein Kondensator, als auch als eine elektrische Last wirken kann, die mechanische Energie speichern kann, beispielsweise ähnlich einer Feder. Dazu können beispielsweise anstelle eines EAP-Lastaktor zumindest zwei EAP-Aktoren verwendet werden, wobei in Betrieb zumindest einer als ein Speicher, insbesondere als ein Hochspannungsspeicher, fungieren kann, während zumindest ein anderer als eine Last wirken kann. Insbesondere kann ein Leistungselektronikwandler verwendet werden, um Energie zwischen den mehreren EAP-Aktoren zu übertragen, um eine überlagerte mechanische Kraft und Dislokation zu erzeugen.In particular, according to embodiments of the present invention, moving a movable body may utilize the fact that an electro-active polymer (EAP) actuator may be used both as an electrical storage, i. H. a capacitor, as well as acting as an electrical load that can store mechanical energy, for example, similar to a spring. For this purpose, for example, at least two EAP actuators can be used instead of an EAP load actuator, wherein in operation at least one can act as a memory, in particular as a high-voltage memory, while at least one other can act as a load. In particular, a power electronics converter may be used to transfer energy between the plurality of EAP actuators to generate a superimposed mechanical force and dislocation.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere durch EAP-Materialien zum Umwandeln elektrischer in mechanische Energie ein günstiges Verhältnis zwischen erreichbarer mechanischer Kraft und Volumen der EAP-Materialien erzielt werden. Es kann beispielsweise eine Reduzierung von Volumen, Masse und Kosten auf Systemebene durch Ausnutzen einer EAP-inhärenten Speicherfähigkeit sowie durch wechselseitige Energieübertragung zwischen mehreren EAP-Aktoren erreicht werden. So kann insbesondere eine kostenwirksame Skalierung von Leistungs- und Energieanforderungen bei EAP-Hochleistungsanwendungen unter Verwendung der EAP-inhärenten Speicherfähigkeit und einer wechselseitigen Energieübertragung zwischen mehreren EAP-Aktoren realisiert werden.Advantageously, according to embodiments of the present invention, a favorable ratio between achievable mechanical force and volume of the EAP materials can be achieved in particular by means of EAP materials for converting electrical into mechanical energy. For example, a reduction in volume, mass and cost can be achieved at the system level by utilizing EAP-inherent storage capability as well as by mutual energy transfer between multiple EAP actuators. In particular, cost-effective scaling of power and power requirements in high power EAP applications can be realized using EAP inherent storage capability and mutual energy transfer between multiple EAP actuators.

Es wird eine Vorrichtung zum Bewegen zumindest eines beweglichen Körpers vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine Wandlereinrichtung zum Bereitstellen elektrischer Leistung mit einer elektrischen Ausgangsspannung unter Verwendung einer von einer Schnittstelle zu einer Leistungsversorgungseinrichtung gelieferten elektrischen Leistung mit einer elektrischen Eingangsspannung, wobei die elektrischen Ausgangsspannung höher als die elektrische Eingangsspannung ist; und
eine Aktoreneinheit zum Erzeugen einer mechanischen Kraft zum Bewegen des beweglichen Körpers unter Verwendung der elektrischen Leistung mit der elektrischen Ausgangsspannung, wobei die Aktoreneinheit eine Leistungselektronikeinrichtung zum Verarbeiten der elektrischen Ausgangsspannung, einen ersten Aktor mit einem elektroaktiven Polymermaterial und zumindest einen zweiten Aktor mit einem elektroaktiven Polymermaterial aufweist, wobei die Leistungselektronikeinrichtung zwischen die Aktoren geschaltet ist, wobei elektrische Energie wechselseitig zwischen den Aktoren übertragbar ist.A device for moving at least one movable body is presented, the device having the following features:
converter means for providing electrical power at an electrical output voltage using electrical power supplied from an interface to a power supply with an input electrical voltage, the electrical output voltage being higher than the input electrical voltage; and
an actuator unit for generating a mechanical force for moving the movable body using the electrical power with the electrical output voltage, wherein the actuator unit comprises a power electronics device for processing the electrical output voltage, a first actuator with an electroactive polymer material and at least a second actuator with an electroactive polymer material wherein the power electronic device is connected between the actuators, wherein electrical energy is mutually transferable between the actuators.

Bei dem beweglichen Körper kann es sich beispielsweise um einen Teil einer Bremsanlage insbesondere eines Kraftfahrzeugs, einer Maschine oder dergleichen handeln. Das elektroaktive Polymermaterial kann ein elektronisches EAP-Material (EAP = electro-active polymer; elektroaktives Polymer) mit elektronischem Ladungstransport sein. Dabei kann das elektroaktive Polymermaterial beispielsweise elektrostriktive Polymere, ferroelektrische Polymere und zusätzlich oder alternativ dielektrische Elastomere aufweisen. Jeder Aktor kann eine Schicht aus elektroaktivem Polymermaterial aufweisen, die zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Die Aktoreneinheit kann ausgebildet sein, um mechanisch mit dem beweglichen Körper koppelbar oder gekoppelt zu sein. Die Wandlereinrichtung und die Aktoreneinheit können elektrisch, elektrisch leitend und zusätzlich oder alternativ elektromagnetisch miteinander verbindbar oder verbunden sein. Auch kann die Wandlereinrichtung mit der Leistungsversorgungseinrichtung zum Liefern elektrischer Leistung verbindbar oder verbunden sein.The movable body may be, for example, a part of a brake system, in particular a motor vehicle, a machine or the like. The electroactive polymer material may be an electronic charge transport (EAP) material (EAP = electro-active polymer). In this case, the electroactive polymer material may comprise, for example, electrostrictive polymers, ferroelectric polymers and additionally or alternatively dielectric elastomers. Each actuator may comprise a layer of electroactive polymer material disposed between two electrodes. The actuator unit may be configured to be mechanically coupled or coupled to the movable body. The converter device and the actuator unit can be electrically connected to one another or connected to one another electrically or electrically and additionally or alternatively electromagnetically. Also, the converter means may be connectable or connected to the power supply means for supplying electric power.

Gemäß einer Ausführungsform kann jeder der Aktoren ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von einem Betätigungszustand abwechselnd als ein Speicher für elektrische Energie und als ein elektrischer Verbraucher zu wirken. Hierbei kann in einem ersten Betriebszustand der Vorrichtung der erste Aktor in einem betätigten Zustand sein und als elektrischer Verbraucher wirken, wobei der zweite Aktor in einem unbetätigten Zustand sein und als Speicher für elektrische Energie wirken kann. In einem zweiten Betriebszustand der Vorrichtung kann der erste Aktor in einem unbetätigten Zustand sein und als Speicher für elektrische Energie wirken, wobei der zweite Aktor in einem betätigten Zustand sein und als elektrischer Verbraucher wirken kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass elektrische Energie sowohl eingespart als auch für weitere Betätigung in der Vorrichtung ohne gesonderte Energiespeichereinrichtung gespeichert werden kann. Somit können Volumen, Masse und Kosten der Vorrichtung, insbesondere der Aktoreneinheit und der Energiequelle gesenkt werden.According to one embodiment, each of the actuators may be configured to act alternately as an electrical energy store and as an electrical load depending on an operating condition. This can be done in one first operating state of the device, the first actuator in an actuated state and act as an electrical consumer, wherein the second actuator can be in an unactuated state and act as a memory for electrical energy. In a second operating state of the device, the first actuator may be in an unactuated state and act as a storage for electrical energy, wherein the second actuator may be in an actuated state and act as an electrical consumer. Such an embodiment offers the advantage that electrical energy can be saved as well as stored for further operation in the device without a separate energy storage device. Thus, volume, mass and cost of the device, in particular the actuator unit and the power source can be reduced.

Insbesondere können die Aktoren zumindest einen planaren Aktor, zumindest einen gerollten Aktor und zusätzlich oder alternativ zumindest einen Stapel-Aktor aufweisen. Hierbei können die Aktoren vom gleichen Typ oder unterschiedlich sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine auch auf unterschiedliche Anwendungen abgestimmte Anordnung der Aktoren ermöglicht wird, wobei insbesondere ein mechanisches Prinzip des Drückens und Ziehens sowohl durch gleiche EAP-Aktor-Ausrichtung als auch durch unterschiedliche EAP-Aktor-Ausrichtung realisiert werden kann.In particular, the actuators can have at least one planar actuator, at least one rolled actuator, and additionally or alternatively at least one stack actuator. In this case, the actuators may be of the same type or different. Such an embodiment offers the advantage that an arrangement of the actuators, which is also adapted to different applications, is made possible, wherein in particular a mechanical principle of pressing and pulling can be realized both by the same EAP actuator alignment and by different EAP actuator alignment.

Auch kann die Leistungselektronikeinrichtung und zusätzlich oder alternativ zumindest einer der Aktoren elektrisch, elektrisch leitend und zusätzlich oder alternativ elektromagnetisch mit der Wandlereinrichtung gekoppelt sein. Insbesondere kann lediglich einer der Aktoren elektrisch, elektrisch leitend und zusätzlich oder alternativ elektromagnetisch mit der Wandlereinrichtung gekoppelt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine elektrische Verschaltung innerhalb der Vorrichtung vereinfacht werden kann, wodurch Aufwand und Platz eingespart werden können.The power electronics device and additionally or alternatively at least one of the actuators can also be electrically, electrically conductively and additionally or alternatively electromagnetically coupled to the converter device. In particular, only one of the actuators can be electrically, electrically conductively and additionally or alternatively electromagnetically coupled to the converter device. Such an embodiment has the advantage that an electrical interconnection within the device can be simplified, whereby effort and space can be saved.

Ferner kann die Wandlereinrichtung einen Gleichspannungswandler oder einen Gleichspannungswandler mit galvanischer Trennung aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch eine hohe Betätigungsspannung sicher gehandhabt werden kann.Furthermore, the converter device may have a DC-DC converter or a DC-DC converter with galvanic isolation. Such an embodiment offers the advantage that even a high operating voltage can be handled safely.

Dabei kann die Wandlereinrichtung einen Sperrwandler und zusätzlich oder alternativ einen Durchflusswandler aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Schaltungsaufbau vereinfacht werden kann, wobei auch verbreitete und übliche Wandlerarten einsetzbar sind.In this case, the converter device may comprise a flyback converter and additionally or alternatively a forward converter. Such an embodiment offers the advantage that the circuit design can be simplified, whereby common and common types of converters can be used.

Es wird ein Verfahren zum Bewegen eines beweglichen Körpers vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen elektrischer Leistung mit einer elektrischen Ausgangsspannung unter Verwendung einer elektrischen Leistung mit einer elektrischen Eingangsspannung, wobei die elektrische Ausgangsspannung höher als die elektrische Eingangsspannung ist; und
Erzeugen einer mechanischen Kraft zum Bewegen des beweglichen Körpers unter Verwendung der elektrischen Leistung mit der elektrischen Ausgangsspannung mittels einer Aktoreneinheit, wobei die Aktoreneinheit eine Leistungselektronikeinrichtung zum Verarbeiten der elektrischen Ausgangsspannung, einen ersten Aktor mit einem elektroaktiven Polymermaterial und zumindest einen zweiten Aktor mit einem elektroaktiven Polymermaterial aufweist, wobei die Leistungselektronikeinrichtung zwischen die Aktoren geschaltet ist, wobei elektrische Energie wechselseitig zwischen den Aktoren übertragbar ist.A method for moving a movable body is presented, the method comprising the following steps:
Providing electrical power having an electrical output voltage using electrical power having an input electrical voltage, the electrical output voltage being higher than the input electrical voltage; and
Generating a mechanical force for moving the movable body using the electrical power with the electrical output voltage by means of an actuator unit, wherein the actuator unit comprises a power electronics device for processing the electrical output voltage, a first actuator with an electroactive polymer material and at least a second actuator with an electroactive polymer material wherein the power electronic device is connected between the actuators, wherein electrical energy is mutually transferable between the actuators.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Dabei kann dieses Verfahren in Verbindung mit oder unter Verwendung einer Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung ausgeführt werden.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit. In this case, this method can be carried out in conjunction with or using an embodiment of the aforementioned device.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a control unit which is designed to execute, to control or to implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control unit can have at least one arithmetic unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or or at least a communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or by cable, wherein a communication interface which can read or output line-bound data, for example electrically or optically from a corresponding data transmission line can read in or output to a corresponding data transmission line.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung einer Bewegung eines beweglichen Körpers. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Befehlsignale wie von einem Nutzer und/oder beispielsweise einem Fahrzeug bzw. einem System eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel einem Assistenzsystem zugreifen.In an advantageous embodiment, the control device is used to control a movement of a movable body. For this purpose, the control unit can access, for example, command signals such as from a user and / or, for example, a vehicle or a system of a vehicle, such as an assistance system.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 ein Diagramm eines Betätigungsweges in Abhängigkeit von einer elektrischen Spannung für Aktoren mit elektroaktivem Polymermaterial; 1 a diagram of an actuating path in response to an electrical voltage for actuators with electroactive polymer material;

2 eine schematische Darstellung eines Steuerkreises für einen Aktor mit elektroaktivem Polymermaterial; 2 a schematic representation of a control circuit for an actuator with electroactive polymer material;

3 ein schematisches Blockschaltbild einer Aktorvorrichtung; 3 a schematic block diagram of an actuator device;

4 ein schematisches Blockschaltbild einer Aktorvorrichtung; 4 a schematic block diagram of an actuator device;

5 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a schematic block diagram of a device according to an embodiment;

6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; 6 a flowchart of a method according to an embodiment;

7 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und eines beweglichen Körpers; 7 a schematic block diagram of a device according to an embodiment and a movable body;

8 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und eines beweglichen Körpers; 8th a schematic block diagram of a device according to an embodiment and a movable body;

9 zwei Diagramme hinsichtlich Eigenschaften von EAP-Aktoren; 9 two diagrams regarding properties of EAP actuators;

10 ein Diagramm von Betriebsparametern zweier EAP-Aktoren im Zeitbereich; 10 a diagram of operating parameters of two EAP actuators in the time domain;

11 ein Kostenvergleichsdiagramm bezüglich unterschiedlicher EAP-Aktor-Vorrichtungen; und 11 a cost comparison diagram relating to different EAP actuator devices; and

12 ein Diagramm von Kosten in Abhängigkeit von einer Leistung für unterschiedliche EAP-Aktor-Vorrichtungen. 12 a graph of cost versus power for different EAP actuator devices.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt ein Diagramm einer Dislokation s in Abhängigkeit von einer elektrischen Spannung V_EAP für Aktoren mit elektroaktivem Polymermaterial bzw. EAP-Aktoren (EAP = electro-active polymer; elektroaktives Polymer). Dabei ist an der Abszissenachse die an einen Aktor mit elektroaktivem Polymermaterial angelegte, elektrische Spannung V_EAP aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse die Dislokation s aufgetragen ist. Die Dislokation s kann auch als ein Hub, ein Betätigungsweg, eine Verdrängung oder ein Abstand zwischen zwei Elektroden des Aktors bezeichnet werden. 1 shows a diagram of a dislocation s as a function of an electrical voltage V _EAP for actuators with electroactive polymer material or EAP actuators (EAP = electro-active polymer, electroactive polymer). In this case, the electric voltage V _EAP applied to an actuator with electroactive polymer material is plotted on the abscissa axis, the dislocation s being plotted on the ordinate axis. The dislocation s can also be referred to as a stroke, an actuating travel, a displacement or a distance between two electrodes of the actuator.

In dem Diagramm in 1 sind ferner zwei Graphen 110 und 120 eingezeichnet. Der erste Graph 110 repräsentiert ein Verhalten eines Stapel-Aktors, wobei der zweite Graph 120 ein Verhalten eines gerollten Aktors repräsentiert. Der erste Graph 110 bleibt im dargestellten Wertebereich bei steigender elektrischer Spannung V_EAP zunächst auf hohem Niveau konstant und fällt dann monoton ab. Somit sinkt die Dislokation s des Stapel-Aktors mit zunehmender elektrischer Spannung V_EAP. Der zweite Graph 120 bleibt im dargestellten Wertebereich bei steigender elektrischer Spannung V_EAP zunächst auf niedrigem Niveau konstant und steigt dann monoton an. Somit steigt die Dislokation s des gerollten Aktors mit zunehmender elektrischer Spannung V_EAP.In the diagram in 1 are also two graphs 110 and 120 located. The first graph 110 represents a behavior of a stack actuator, where the second graph 120 represents a behavior of a rolled actor. The first graph 110 remains in the displayed value range with rising voltage V _EAP initially at a high level constant and then drops monotonically. Thus, the dislocation s of the stack actuator decreases with increasing electrical voltage V _EAP . The second graph 120 remains in the illustrated value range with increasing electrical voltage V _EAP initially constant at a low level and then increases monotonically. Thus, the dislocation s of the rolled actuator increases with increasing electrical voltage V _EAP .

Wenn eine hohe Spannung V_EAP über die Anschlüsse eines EAP-Aktors angelegt ist, wird eine elektrostatische Kraft erzeugt, die wiederum eine laterale mechanische Bewegung innerhalb des EAP-Materials bewirkt. Das Material kann abhängig von einer Topologie des EAP-Aktors dazu gebracht werden, sich um die Dislokation s zusammenzuziehen oder auszudehnen.When a high voltage V _{EAP is applied} across the terminals of an EAP actuator, an electrostatic force is generated, which in turn causes lateral mechanical movement within the EAP material. The material may be made to contract or expand around the dislocation s, depending on a topology of the EAP actuator.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuerkreises für einen Aktor mit elektroaktivem Polymermaterial. Bei repräsentiert ein Block 205 eine Vorrichtung mit Leistungselektronik (PoE, Power Electronics) und einem Aktor mit elektroaktivem Polymermaterial bzw. einen EAP-Aktor. Anders ausgedrückt zeigt 2 ein Beispiel für einen Steuerkreis mit einer Dislokation s und einer mechanischen Kraft F_mech sowie mit einer elektrischen Spannung V_EAP eines EAP-Aktors bzw. EAP-Materials, um eine Dicke d des Aktors zu erreichen. 2 shows a schematic representation of a control circuit for an actuator with electroactive polymer material. At represents a block 205 a device with power electronics (PoE, Power Electronics) and an actuator with electroactive polymer material or an EAP actuator. In other words, shows 2 an example of a control circuit with a dislocation s and a mechanical force F _mech and with an electrical voltage V _{EAP of} an EAP actuator or EAP material to achieve a thickness d of the actuator.

Dabei wird Leistungselektronik verwendet, um die elektrische Spannung V_EAP des EAP-Aktors bzw. EAP-Materials und damit die Dislokation s des EAP-Aktors bzw. EAP-Materials zu steuern. Ein Spannungs- und Energiebedarf von EAP-Aktoren bzw. -Materialen führt zu hohen Strömen, die für ein Design der Leistungselektronik zu berücksichtigen sind, besonders wenn eine mechanische Bewegung in einer relativ kurzen Zeit durchgeführt werden soll.Power electronics are used to control the electrical voltage V _{EAP of} the EAP actuator or EAP material and thus the dislocation s of the EAP actuator or EAP material. A voltage and energy requirement of EAP actuators or materials leads to high currents, which have to be considered for a design of the power electronics, especially if a mechanical movement is to be carried out in a relatively short time.

3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Aktorvorrichtung 300. Die Aktorvorrichtung 300 weist eine Leistungselektronikeinrichtung 310 und einen Aktor 320 mit elektroaktivem Polymermaterial bzw. einen EAP-Aktor 320 auf. Die Leistungselektronikeinrichtung 310 und der EAP-Aktor 320 sind miteinander verbunden, um einen bidirektionalen Austausch elektrischer Energie zu ermöglichen. 3 shows a schematic block diagram of an actuator device 300 , The actuator device 300 has a power electronics device 310 and an actor 320 with electroactive polymer material or an EAP actuator 320 on. The power electronic device 310 and the EAP actuator 320 are interconnected to allow bi-directional electrical energy exchange.

An die Leistungselektronikeinrichtung 310 ist elektrische Energie von einer Leistungsversorgungseinrichtung 330 lieferbar. Dabei ist die Leistungsversorgungseinrichtung 330 in der Darstellung von 3 an die Leistungselektronikeinrichtung 310 angeschlossen gezeigt.To the power electronic device 310 is electrical energy from a power supply device 330 available. Here is the power supply device 330 in the presentation of 3 to the power electronics device 310 connected shown.

Die Leistungselektronikeinrichtung 310 kann auch als Leistungselektronikwandler 310 oder Leistungselektronikwandler 310 für hohe Leistung bezeichnet werden. Falls eine bestimmte Menge an elektrostatischer Feldenergie durch den EAP-Aktor 320 bzw. die EAP-Last 320 innerhalb eines begrenzten Zeitrahmens benötigt wird, stellt der Leistungselektronikwandler 310 eine minimale aktive Leistungsübertragung bereit.The power electronic device 310 Can also be used as power electronics converter 310 or power electronics converter 310 be called for high performance. If a certain amount of electrostatic field energy through the EAP actuator 320 or the EAP load 320 is needed within a limited time frame, provides the power electronics converter 310 a minimum active power transmission ready.

Eine Hochleistungsanwendung mit Niederspannungsversorgung (LV = low voltage) erfordert folglich einen hohen Strom I_{HP_PoE} in dem Leistungselektronikwandler 310 für hohe Leistung. Im Hinblick auf den Leistungselektronikwandler 310 ist der Fall zu berücksichtigen, in dem hohe Ströme aus einer Niederspannungsleistungsversorgung (PS = power supply) gezogen werden. Bei Designs mit hohem Strom und niedriger Spannung können dazu technische Maßnahmen erforderlich sein, beispielsweise Temperaturbegrenzungen von Halbleiterbauelementen.A high power low voltage (LV) _application thus requires a high current I _{HP_PoE} in the power electronics converter 310 for high performance. With regard to the power electronics converter 310 Consider the case in which high currents are drawn from a low-voltage power supply (PS). For high current, low voltage designs, technical measures such as temperature limitations of semiconductor devices may be required.

4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Aktorvorrichtung 400. Die Aktorvorrichtung 400 weist eine Leistungselektronikeinrichtung 310 bzw. einen Leistungselektronikwandler 310 mit hoher Leistung, einen Aktor 320 mit elektroaktivem Polymermaterial bzw. einen EAP-Aktor 320, eine Wandlereinrichtung 440 für niedrige Leistung bzw. einen weiteren Leistungselektronikwandler 440 für niedrige Leistung und einen kapazitiven Hochspannungszwischenspeicher 450 (CAP) auf. 4 shows a schematic block diagram of an actuator device 400 , The actuator device 400 has a power electronics device 310 or a power electronics converter 310 with high power, an actuator 320 with electroactive polymer material or an EAP actuator 320 , a converter device 440 for low power or another power electronics converter 440 for low power and a capacitive high voltage buffer 450 (CAP).

Die Leistungselektronikeinrichtung 310, der EAP-Aktor 320 und der Hochspannungszwischenspeicher 450 sind miteinander verbunden, um einen bidirektionalen Austausch elektrischer Energie zwischen dem EAP-Aktor 320 und dem Hochspannungszwischenspeicher 450 über die Leistungselektronikeinrichtung 310 zu ermöglichen. Die Wandlereinrichtung 440 ist elektrische mit dem Hochspannungszwischenspeicher 450 verbunden.The power electronic device 310 , the EAP actor 320 and the high voltage buffer 450 are interconnected to provide bidirectional electrical energy exchange between the EAP actuator 320 and the high voltage buffer 450 via the power electronic device 310 to enable. The converter device 440 is electrical with the high voltage buffer 450 connected.

An die Wandlereinrichtung 440 ist elektrische Energie von einer Leistungsversorgungseinrichtung 330 lieferbar. Dabei ist die Leistungsversorgungseinrichtung 330 in der Darstellung von 4 an die Wandlereinrichtung 440 angeschlossen gezeigt.To the converter device 440 is electrical energy from a power supply device 330 available. Here is the power supply device 330 in the presentation of 4 to the converter device 440 connected shown.

Anders ausgedrückt zeigt 4 einen Ansatz zum Begrenzen eines Stromes I_{HP_PoE} für eine äquivalente Übertragung aktiver Leistung, wobei der kapazitive Hochspannungszwischenspeicher 450 zwischen die Leistungsversorgungseinrichtung 330 und den EAP-Aktor 320 bzw. die EAP-Last 320 eingebracht ist. Dies führt zu einem kaskadierten Leistungselektroniksystem, bei dem der Leistungselektronikwandler 440 für niedrige Leistung zwischen die Leistungsversorgungseinrichtung 330 und den Hochspannungszwischenspeicher 450 geschaltet ist, wobei der Leistungselektronikwandler 310 mit hoher Leistung zwischen den Hochspannungszwischenspeicher 450 und die EAP-Last 320 geschaltet ist.In other words, shows 4 an approach for limiting a current I _{HP_PoE} for an equivalent transmission of active power, wherein the capacitive high voltage _buffer 450 between the power supply device 330 and the EAP actuator 320 or the EAP load 320 is introduced. This leads to a cascaded power electronics system, in which the power electronics converter 440 for low power between the power supply device 330 and the high voltage buffer 450 is switched, the power electronics converter 310 with high power between the high voltage buffer 450 and the EAP load 320 is switched.

Der Leistungselektronikwandler 440 für niedrige Leistung ist ausgebildet, um eine Gleichspannungserhöhung durchzuführen und im Wesentlichen Energie zu liefern, die während einer Hochleistungsübertragung zwischen dem EAP-Aktor 320 und dem Hochspannungszwischenspeicher 450 verloren werden kann. Der Hochspannungszwischenspeicher 450 weist eine ausreichende Speicherkapazität auf, um den Leistungselektronikwandler 440 für niedrige Leistung von dem hohen Leistungsbedarf der EAP-Last 320 zu entkoppeln. Mögliche Technologien für den Hochspannungszwischenspeicher 450 umfassen Folienkondensatoren oder Doppelschicht-Superkondensatoren. The power electronics converter 440 for low power is designed to perform a DC boost and deliver substantially energy during a high power transfer between the EAP actuator 320 and the high voltage buffer 450 can be lost. The high voltage buffer 450 has a sufficient storage capacity to the power electronics converter 440 for low power from the high power requirement of the EAP load 320 to decouple. Possible technologies for the high voltage buffer 450 include film capacitors or double layer supercapacitors.

5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 500 ist ausgebildet, um einen beweglichen Körper zu bewegen. Somit kann die Vorrichtung 500 auch als eine Bewegungsvorrichtung 500 oder Aktorvorrichtung 500 bzw. Betätigungsvorrichtung 500 bezeichnet werden. Die Vorrichtung 500 weist eine Wandlereinrichtung 510 und eine Aktoreneinheit 520 auf. Die Wandlereinrichtung 510 und die Aktoreneinheit 520 sind elektrisch miteinander verbunden. 5 shows a schematic block diagram of a device 500 according to an embodiment. The device 500 is designed to move a moving body. Thus, the device 500 also as a motor device 500 or actuator device 500 or actuator 500 be designated. The device 500 has a transducer device 510 and an actuator unit 520 on. The converter device 510 and the actuator unit 520 are electrically connected.

Die Wandlereinrichtung 510 kann auch als ein Leistungselektronikwandler 510 für niedrige Leistung bezeichnet werden. Dabei ist die Wandlereinrichtung 510 ausgebildet, um unter Verwendung einer von einer Schnittstelle zu einer Leistungsversorgungseinrichtung gelieferten elektrischen Leistung mit einer elektrischen Eingangsspannung eine elektrische Leistung mit einer elektrischen Ausgangsspannung bereitzustellen. Die elektrische Ausgangsspannung ist hierbei höher als die elektrische Eingangsspannung.The converter device 510 Can also be used as a power electronics converter 510 for low power. Here is the converter device 510 configured to provide electrical power at an electrical output voltage using an electrical power supplied from an interface to a power supply with an input electrical voltage. The electrical output voltage is higher than the electrical input voltage.

Die Aktoreneinheit 520 ist ausgebildet, um unter Verwendung der elektrischen Leistung mit der elektrischen Ausgangsspannung bzw. im Hochvoltbereich (HV = high voltage) eine mechanische Kraft zum Bewegen des beweglichen Körpers zu erzeugen oder zu generieren. Die Aktoreneinheit 520 weist gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Leistungselektronikeinrichtung 530 sowie beispielhaft lediglich einen ersten Aktor 540 und einen zweiten Aktor 550 auf. Dabei ist die Leistungselektronikeinrichtung 530 elektrisch zwischen den ersten Aktor 540 und den zweiten Aktor 550 geschaltet.The actuator unit 520 is designed to generate or generate a mechanical force for moving the movable body using the electric power with the electrical output voltage or in the high-voltage range (HV = high voltage). The actuator unit 520 according to the in 5 illustrated embodiment, a power electronics device 530 and by way of example only a first actuator 540 and a second actor 550 on. Here is the power electronics device 530 electrically between the first actuator 540 and the second actor 550 connected.

Der erste Aktor 540, die Leistungselektronikeinrichtung 530 und der zweite Aktor 550 sind hierbei elektrisch miteinander verbunden, wobei elektrische Energie wechselseitig und/oder bidirektional über die Leistungselektronikeinrichtung 530 zwischen dem ersten Aktor 540 und dem zweiten Aktor 550 übertragbar ist.The first actor 540 , the power electronic device 530 and the second actor 550 are electrically connected to each other, wherein electrical energy is mutually and / or bidirectionally via the power electronics device 530 between the first actor 540 and the second actor 550 is transferable.

Die Leistungselektronikeinrichtung 530 kann auch als Leistungselektronik 530 für hohe Leistung oder als ein Leistungselektronikwandler 530 für hohe Leistung bezeichnet werden. Die Leistungselektronikeinrichtung 530 ist ausgebildet, um die elektrische Ausgangsspannung zu verarbeiten und/oder eine Energieübertragung zwischen dem ersten Aktor 540 und dem zweiten Aktor 550 auf Basis der elektrischen Ausgangsspannung zu ermöglichen.The power electronic device 530 Can also be used as power electronics 530 for high power or as a power electronics converter 530 be called for high performance. The power electronic device 530 is configured to process the electrical output voltage and / or an energy transfer between the first actuator 540 and the second actor 550 to allow based on the electrical output voltage.

Der erste Aktor 540 weist ein elektroaktives Polymermaterial (EAP) auf. Der zweite Aktor 550 weist ebenfalls ein elektroaktives Polymermaterial (EAP) auf. Somit können der erste Aktor 540 und der zweite Aktor 550 als EAP-Aktoren 540 und 550 bzw. Aktoren 540 und 550 mit elektroaktivem Polymermaterial bezeichnet werden.The first actor 540 has an electroactive polymer material (EAP). The second actor 550 also has an electroactive polymer material (EAP). Thus, the first actor 540 and the second actor 550 as EAP actuators 540 and 550 or actuators 540 and 550 be designated with electroactive polymer material.

An die Wandlereinrichtung 510 ist elektrische Energie im Niedervoltbereich (LV = low voltage) von einer Leistungsversorgungseinrichtung 560 lieferbar. Dabei ist die Leistungsversorgungseinrichtung 560 in der Darstellung von 5 beispielhaft als an die Wandlereinrichtung 510 angeschlossen gezeigt.To the converter device 510 is electrical energy in the low voltage range (LV = low voltage) from a power supply device 560 available. Here is the power supply device 560 in the presentation of 5 by way of example as to the converter device 510 connected shown.

Gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wandlereinrichtung 510 elektrisch mit dem ersten Aktor 540 der Aktoreneinheit 520 verbunden. Zusätzlich oder alternativ kann die Wandlereinrichtung 510 mit der Leistungselektronikeinrichtung 530 und/oder dem zweiten Aktor 550 der Aktoreneinheit 520 elektrisch verbunden sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Wandlereinrichtung 510 mit der Aktoreneinheit 520 elektrisch leitend und/oder elektromagnetisch gekoppelt sein.According to the in 5 illustrated embodiment is the transducer device 510 electrically with the first actuator 540 the actuator unit 520 connected. Additionally or alternatively, the transducer device 510 with the power electronics device 530 and / or the second actuator 550 the actuator unit 520 be electrically connected. According to an exemplary embodiment, the converter device 510 with the actuator unit 520 be electrically conductive and / or electromagnetically coupled.

Insbesondere ist jeder der Aktoren 540 und 550 ausgebildet, um in Abhängigkeit von einem Betätigungszustand abwechselnd als ein Speicher für elektrische Energie und als ein elektrischer Verbraucher zu wirken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Aktoren 540 und 550 als zumindest ein planarer Aktor, zumindest ein gerollter Aktor und/oder zumindest ein Stapel-Aktor ausgeführt. Beispielsweise können die Aktoren 540 und 550 jeweils als Stapel-Aktoren ausgeführt sein, oder es kann einer der Aktoren 540 und 550 als ein Stapel-Aktor ausgeführt sein, wobei der andere der Aktoren 540 und 550 als ein gerollter Aktor ausgeführt sein kann.In particular, each of the actors 540 and 550 configured to act alternately as an electrical energy store and as an electrical load depending on an operating condition. According to one embodiment, the actuators 540 and 550 as at least one planar actuator, at least one rolled actuator and / or at least one stacking actuator executed. For example, the actuators 540 and 550 each be designed as a stack actuators, or it may be one of the actuators 540 and 550 be designed as a stack actuator, the other of the actuators 540 and 550 can be designed as a rolled actuator.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Wandlereinrichtung 510 einen Gleichspannungswandler oder einen Gleichspannungswandler mit galvanischer Trennung auf. Insbesondere weist die Wandlereinrichtung 510 einen Sperrwandler, einen Durchflusswandler und/oder dergleichen auf.According to one embodiment, the transducer device 510 a DC-DC converter or a DC-DC converter with galvanic isolation. In particular, the converter device 510 a flyback converter, a forward converter and / or the like.

Der grundlegende Gedanke bei der Vorrichtung 500 besteht darin, anstelle eines einzigen EAP-Lastaktors mehrere bzw. zumindest zwei EAP-Aktoren 540 und 550 vorzusehen, wobei simultan zumindest einer der Aktoren 540 und 550 als ein Energiespeicher bzw. Hochspannungsspeicher fungiert, während zumindest ein anderer der Aktoren 540 und 550 als eine Last bzw. als ein elektrischer Verbraucher wirkt. Ein durch die Aktoren 540 und 550 ersetzter EAP-Lastaktor kann beispielsweise doppelt so groß wie jeder der Aktoren 540 und 550 sein. Die Leistungselektronikeinrichtung 530 bzw. der Leistungselektronikwandler 530 wird verwendet, um Energie zwischen den mehreren EAP-Aktoren 540 und 550 zu übertragen, um eine überlagerte mechanische Kraft und Dislokation bzw. Verdrängung zum Bewegen des beweglichen Körpers zu erzeugen.The basic idea with the device 500 consists of using several or at least two EAPs instead of one single EAP load actuator. actuators 540 and 550 provide, wherein simultaneously at least one of the actuators 540 and 550 acts as an energy storage or high-voltage storage, while at least one other of the actuators 540 and 550 acts as a load or as an electrical consumer. One by the actors 540 and 550 Replaced EAP load actuator, for example, twice as large as each of the actuators 540 and 550 be. The power electronic device 530 or the power electronics converter 530 is used to transfer energy between the multiple EAP actuators 540 and 550 to transmit a superimposed mechanical force and dislocation or displacement for moving the movable body.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Aktoren 540 und 550 unterschiedliche elektrische Schnittstellen aufweisen, aber können gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel für eine jegliche Art einer elektrischen Schnittstelle konfiguriert sein, die elektrische Energie wechselseitig übertragen kann und zugleich Energie, die bei dem Prozess der wechselseitigen Übertragung verloren geht, sowie eine Nettoenergie, welche der mechanischen Last zugeführt wird, auffüllen kann.According to one embodiment, the actuators 540 and 550 have different electrical interfaces, but according to another embodiment may be configured for any type of electrical interface that can mutually transfer electrical energy and at the same time energy lost in the process of mutual transmission as well as net energy supplied to the mechanical load will be able to fill up.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Bewegen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 600 ist ausführbar, um einen beweglichen Körper zu bewegen. Dabei ist das Verfahren 600 zum Bewegen bzw. Betätigen in Verbindung mit und/oder unter Verwendung der Vorrichtung aus 5 oder einer ähnlichen Vorrichtung ausführbar. 6 shows a flowchart of a method 600 for moving according to an embodiment. The procedure 600 is executable to move a movable body. Here is the procedure 600 for moving in conjunction with and / or using the device 5 or a similar device executable.

Das Verfahren 600 zum Bewegen weist einen Schritt 610 des Bereitstellens elektrischer Leistung mit einer elektrischen Ausgangsspannung unter Verwendung einer elektrischen Leistung mit einer elektrischen Eingangsspannung auf. Hierbei ist die elektrische Ausgangsspannung höher als die elektrische Eingangsspannung.The procedure 600 to move has one step 610 providing electrical power with an electrical output voltage using electrical power having an electrical input voltage. Here, the electrical output voltage is higher than the electrical input voltage.

Zudem weist das Verfahren 600 zum Bewegen einen Schritt 620 des Erzeugens einer mechanischen Kraft zum Bewegen des beweglichen Körpers unter Verwendung der elektrischen Leistung mit der elektrischen Ausgangsspannung mittels einer Aktoreneinheit auf. Die Aktoreneinheit weist eine Leistungselektronikeinrichtung zum Verarbeiten der elektrischen Ausgangsspannung, einen ersten Aktor mit einem elektroaktiven Polymermaterial und zumindest einen zweiten Aktor mit einem elektroaktiven Polymermaterial auf. Dabei ist die Leistungselektronikeinrichtung zwischen die Aktoren geschaltet. Elektrische Energie ist wechselseitig zwischen den Aktoren übertragbar.In addition, the procedure points 600 to move one step 620 generating a mechanical force for moving the movable body using the electric power with the electrical output voltage by means of an actuator unit. The actuator unit has a power electronics device for processing the electrical output voltage, a first actuator with an electroactive polymer material and at least a second actuator with an electroactive polymer material. The power electronics device is connected between the actuators. Electrical energy is mutually transferable between the actuators.

7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel und eines beweglichen Körpers. Die Vorrichtung 500 entspricht hierbei der Vorrichtung aus 5 oder einer ähnlichen Vorrichtung. Die Aktoreneinheit 520 ist hierbei mechanisch mit einem beweglichen Körper 770 gekoppelt. Der bewegliche Körper 770 weist hinsichtlich einer Bewegung desselben einen Drehpunkt 780 oder Angelpunkt 780 auf. 7 shows a schematic block diagram of a device 500 according to an embodiment and a movable body. The device 500 this corresponds to the device 5 or a similar device. The actuator unit 520 is hereby mechanically with a movable body 770 coupled. The moving body 770 has a pivot point with respect to a movement thereof 780 or pivot 780 on.

Der erste Aktor 540 ist ausgebildet, um eine Druckkraft 745 und Dislokation auf ein erstes Ende des beweglichen Körpers 770 auszuüben. Der zweite Aktor 550 ist ausgebildet, um eine Zugkraft 755 und Dislokation auf ein dem ersten Ende gegenüberliegendes, zweites Ende des beweglichen Körpers 770 auszuüben. The first actor 540 is designed to withstand a compressive force 745 and dislocation to a first end of the movable body 770 exercise. The second actor 550 is designed to withstand a pulling force 755 and dislocation to a first end of the movable body opposite the first end 770 exercise.

Dadurch ergibt sich eine mechanische Ausgangskraft 790 und Dislokation des ersten Endes des beweglichen Körpers 770 weg von der Aktoreneinheit 520.This results in a mechanical output 790 and dislocation of the first end of the movable body 770 away from the actuator unit 520 ,

In der Darstellung von 7 ist der bewegliche Körper 770 in einer Ruhelage gezeigt, wobei das erste Ende und das zweite Ende des beweglichen Körpers 770 im Wesentlichen den gleichen Abstand zu der Aktoreneinheit 520 aufweisen.In the presentation of 7 is the moving body 770 shown in a rest position, wherein the first end and the second end of the movable body 770 essentially the same distance to the actuator unit 520 exhibit.

8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel und eines beweglichen Körpers. Die Vorrichtung 500 entspricht hierbei der Vorrichtung aus 5 oder einer ähnlichen Vorrichtung. Ähnlich wie in 7 ist die Aktoreneinheit 520 mechanisch mit einem beweglichen Körper 770 gekoppelt, wobei der bewegliche Körper 770 weist einer Bewegung desselben einen Drehpunkt 780 oder Angelpunkt 780 aufweist. Im Unterschied zu 7 ist der bewegliche Körper 770 in 8 in einer Ruhelage gezeigt, die im Uhrzeigersinn im Wesentlichen rechtwinklig relativ zu der Ruhelage aus 7 gedreht ist. Hierbei ist ein erstes Ende des beweglichen Körpers 770 in einem größeren Abstand zu der Aktoreneinheit 520 angeordnet als ein dem ersten Ende gegenüberliegendes, zweites Ende des beweglichen Körpers 770. 8th shows a schematic block diagram of a device 500 according to an embodiment and a movable body. The device 500 this corresponds to the device 5 or a similar device. Similar to in 7 is the actuator unit 520 mechanically with a moving body 770 coupled, the movable body 770 indicates a movement of the same a pivot point 780 or pivot 780 having. In contrast to 7 is the moving body 770 in 8th shown in a rest position, the clockwise substantially at right angles relative to the rest position 7 is turned. Here is a first end of the movable body 770 at a greater distance to the actuator unit 520 arranged as a first end opposite the second end of the movable body 770 ,

Der erste Aktor 540 ist ausgebildet, um eine Druckkraft 745 und Dislokation auf das zweite Ende des beweglichen Körpers 770 auszuüben. Der zweite Aktor 550 ist ausgebildet, um eine Zugkraft 755 und Dislokation auf das zweite Ende des beweglichen Körpers 770 auszuüben. Dadurch ergibt sich eine mechanische Ausgangskraft 790 und Dislokation des ersten Endes des beweglichen Körpers 770 entgegen der Druckkraft 745 des ersten Aktors 540.The first actor 540 is designed to withstand a compressive force 745 and dislocation to the second end of the movable body 770 exercise. The second actor 550 is designed to withstand a pulling force 755 and dislocation to the second end of the movable body 770 exercise. This results in a mechanical output 790 and dislocation of the first end of the movable body 770 against the pressure force 745 of the first actor 540 ,

Unter Bezugnahme auf 7 und 8 sei angemerkt, dass die Bewegung des beweglichen Körpers 770 mittels der Vorrichtung 500 beispielsweise über ein mechanisches Prinzip des Drückens und Ziehens, unter Verwendung der gleichen EAP-Aktor-Ausrichtung, erfolgt, wobei der zweite Aktor 550 den beweglichen Körper 770 zieht und der erste Aktor 540 denselben drückt. Alternativ kann die Bewegung des beweglichen Körpers 770 mittels der Vorrichtung 500 insbesondere auch über eine unterschiedliche EAP-Aktor-Ausrichtung erzielt werden, z. B. mittels eines Stapel-Aktors und eines gerollten Aktors, wobei alle Aktoren 540 und 550 den beweglichen Körper 770 entweder ziehen oder drücken. Es ist somit eine Anzahl mechanischer Topologien mit mehreren Aktoren 540 und 550 denkbar, welche die mechanische Arbeit einzelner Aktoren kombinieren. 7 und 8 zeigen lediglich zwei Beispiele der vielen möglichen Topologien. Zusätzlich kann die Kombination von Kraft und Dislokation durch die Anwendung eines mechanischen Vorteils maßgeschneidert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch eine ergänzende Energiespeicherung für die Vorrichtung 500 vorgesehen sein, beispielsweise eine mechanische Feder.With reference to 7 and 8th It should be noted that the movement of the moving body 770 by means of the device 500 For example, a mechanical principle of pushing and pulling, using the same EAP actuator Alignment, where the second actuator 550 the moving body 770 pulls and the first actor 540 press the same. Alternatively, the movement of the moving body 770 by means of the device 500 In particular, be achieved via a different EAP actuator alignment, z. B. by means of a stack actuator and a rolled actuator, all actuators 540 and 550 the moving body 770 either drag or push. It is thus a number of mechanical topologies with multiple actuators 540 and 550 conceivable, which combine the mechanical work of individual actuators. 7 and 8th show only two examples of the many possible topologies. In addition, the combination of force and dislocation can be tailored by the application of a mechanical advantage. According to one embodiment, a supplementary energy storage for the device 500 be provided, for example, a mechanical spring.

9 zeigt zwei Diagramme 910 und 920 hinsichtlich Eigenschaften von EAP-Aktoren. 9 shows two diagrams 910 and 920 regarding properties of EAP actuators.

In einem ersten Diagramm 910 ist an der Abszissenachse eine an einen Aktor mit elektroaktivem Polymermaterial angelegte, elektrische Spannung V_EAP aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse eine mechanische Kraft F_mech aufgetragen ist, die durch den Aktor ausübbar ist. Ferner ist an der Abszissenachse eine mittlere minimale Spannung V_EAP,min angezeichnet. Ein erster Graph 915, der die mechanische Kraft F_mech in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung V_EAP repräsentiert, ist bis zu einem Bereich der mittleren minimalen Spannung V_EAP,min im Wesentlichen konstant und steigt dann im dargestellten Wertebereich monoton an.In a first diagram 910 is applied to the abscissa axis applied to an actuator with electroactive polymer material, electrical voltage V _EAP , wherein on the ordinate axis, a mechanical force F _{mech is} applied, which is exercisable by the actuator. Furthermore, a mean minimum voltage V _{EAP, min} is indicated on the abscissa axis. A first graph 915 , which represents the mechanical force F _mech as a function of the electrical voltage V _EAP , is substantially constant up to a range of the average minimum voltage V _{EAP, min} and then monotonically increases in the illustrated value range.

Die Fähigkeit eines EAP-Aktors, auch als ein Hochspannungsspeicher zu fungieren, ist vorteilhaft, weil die mechanische Kraft F_mech beispielsweise quadratisch von der angelegten Spannung V_EAP abhängt. Daher ist beispielsweise die mittlere minimale Spannung V_EAP,min über den EAP-Aktor erforderlich, bevor eine marginale mechanische Dislokation bzw. Betätigung des EAP-Aktors erhalten bzw. beobachtet werden kann.The ability of an EAP actuator to also function as a high voltage memory is advantageous because the mechanical force F _mech, for example, depends quadratically on the applied voltage V _EAP . Therefore, for example, the average minimum voltage V _{EAP, min} across the EAP actuator is required before a marginal mechanical dislocation or actuation of the EAP actuator can be obtained or observed.

In einem zweiten Diagramm 920 ist an der Abszissenachse die an einen Aktor mit elektroaktivem Polymermaterial angelegte, elektrische Spannung V_EAP aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse ein Betriebsstrom I_{HP_PoE} des Aktors aufgetragen ist. Ferner ist an der Abszissenachse die mittlere minimale Spannung V_EAP,min angezeichnet. Ein zweiter Graph 925, der den Betriebsstrom I_{HP_PoE} in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung V_EAP repräsentiert, verläuft im dargestellten Wertebereich linear und monoton fallend.In a second diagram 920 the voltage V _EAP applied to an actuator with electroactive polymer material is plotted on the abscissa axis, wherein an operating _current I _{HP_PoE of} the actuator is plotted on the ordinate axis. Furthermore, the average minimum voltage V _{EAP, min} is indicated on the abscissa axis. A second graph 925 , which represents the operating _current I _{HP_PoE} as a function of the electrical voltage V _EAP , runs linearly and monotonically decreasing in the illustrated value range.

Die mittlere minimale Spannung V_EAP,min, welche einer vernachlässigbaren mechanischen Betätigung und Kraft F_mech entspricht, ermöglicht einen verringerten Betriebsstrom I_{HP_PoE} aufgrund der linearen Beziehung von Spannung und Strom bei einer gegebenen, aktiven Leistungsübertragung P, d. h., bei konstanter Leistung P.The average minimum voltage V _{EAP, min} corresponding to a negligible mechanical actuation and force F _mech allows a reduced operating _current I _{HP_PoE} due to the linear relationship of voltage and current for a given active power transfer P, ie, at constant power P.

10 zeigt ein Diagramm von Betriebsparametern zweier EAP-Aktoren im Zeitbereich. Bei den EAP-Aktoren handelt es sich um die Aktoren der Vorrichtung aus einer der 5, 7 und 8 oder einer ähnlichen Vorrichtung. An der Abszissenachse ist hierbei die Zeit t aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse Spannung V, Energie E und mechanische Kraft F aufgetragen sind. Ferner sind an der Ordinatenachse eine mittlere minimale Spannung V_EAP,min sowie eine maximale Spannung V_EAP,max über die EAP-Aktoren angezeichnet. 10 shows a diagram of operating parameters of two EAP actuators in the time domain. The EAP actuators are the actuators of the device from one of 5 . 7 and 8th or a similar device. The time t is plotted on the abscissa axis, voltage V, energy E and mechanical force F being plotted on the ordinate axis. Furthermore, a mean minimum voltage V _{EAP, min} and a maximum voltage V _{EAP, max} are indicated on the ordinate axis via the EAP actuators.

Ein erster Graph 1010 repräsentiert einen Verlauf einer ersten elektrischen Spannung V_EAP,1 über einen ersten der EAP-Aktoren und fällt im dargestellten Wertebereich monoton von der maximalen Spannung V_EAP,max zu der minimalen Spannung V_EAP,min ab. Ein zweiter Graph 1020 repräsentiert einen Verlauf einer zweiten elektrischen Spannung V_EAP,2 über einen zweiten der EAP-Aktoren und steigt im dargestellten Wertebereich monoton von einem Anfangswert 1025 oberhalb der minimalen Spannung V_EAP,min zu der maximalen Spannung V_EAP,max an. Mit 1030 ist eine Spannungsdifferenz Delta V bzw. ΔV zwischen der minimalen Spannung V_EAP,min und dem Anfangswert 1025 bezeichnet.A first graph 1010 represents a profile of a first electrical voltage V _{EAP, 1} via a first of the EAP actuators and falls in the illustrated value range monotonically from the maximum voltage V _{EAP, max} to the minimum voltage V _{EAP, min} from. A second graph 1020 represents a profile of a second electrical voltage V _{EAP, 2} via a second of the EAP actuators and monotonically increases in the illustrated range of values from an initial value 1025 above the minimum voltage V _{EAP, min} to the maximum voltage V _{EAP, max} . With 1030 is a voltage difference delta V or ΔV between the minimum voltage V _{EAP, min} and the initial value 1025 designated.

Ein dritter Graph 1040 repräsentiert einen Verlauf einer gesamten Energie der EAP-Aktoren bei einer Vorrichtung ohne Leistungselektronikwandler für niedrige Leistung, wobei ein vierter Graph 1050 einen Verlauf einer gesamten Energie der EAP-Aktoren bei einer Vorrichtung mit Leistungselektronikwandler für niedrige Leistung repräsentiert. Der dritte Graph 1040 und der vierte Graph 1050 fallen im dargestellten Wertebereich von einem Startwert 1055 ab, wobei der vierte Graph 1050 weniger stark abfällt als der dritte Graph 1040. Mit 1060 ist eine Energiedifferenz zwischen dem Startwert 1055 und dem dritten Graphen 1040 bzw. eine Energieverlust während einer Leistungsübertragung bezeichnet. Mit 1070 ist eine Energiedifferenz zwischen dem Startwert 1055 und dem vierten Graphen 1050 bzw. eine wiedergewonnene oder zurückgewonnene Energie bezeichnet.A third graph 1040 FIG. 10 represents a plot of total energy of the EAP actuators in a low power power electronics converter without a fourth graph. FIG 1050 represents a plot of total energy of the EAP actuators in a low power power electronics converter device. The third graph 1040 and the fourth graph 1050 fall in the displayed value range of a starting value 1055 with the fourth graph 1050 less than the third graph 1040 , With 1060 is an energy difference between the starting value 1055 and the third graph 1040 or an energy loss during a power transmission called. With 1070 is an energy difference between the starting value 1055 and the fourth graph 1050 or a recovered or recovered energy.

Ein fünfter Graph 1080 repräsentiert einen Verlauf einer mechanischen Kraft F_mech der EAP-Aktoren und verläuft im dargestellten Wertebereich monoton steigend.A fifth graph 1080 represents a course of a mechanical force F _{mech of} the EAP actuators and runs monotonically increasing in the illustrated value range.

Anders ausgedrückt zeigt 10 ein Beispiel eines Betriebsprinzips zweier EAP-Aktoren – EAP1 und EAP2 – im Zeitbereich. Hierbei ist EAP1 beispielsweise ein Stapel-Aktor, während EAP2 ein gerollter Aktor ist. 10 zeigt, dass eine Verringerung von V_EAP1, d. h. ein Entladen von EAP1, und eine simultane Erhöhung von V_EAP2, d. h. ein Laden von EAP2, in einer Überlagerung der einzelnen mechanischen Kräfte zu einer Gesamtkraft F_mech führt. Während dieses Prozesses kompensiert der Leistungselektronikwandler für niedrige Leistung den Energieverlust 1060 innerhalb des kaskadierten Systems, um eine gesamte gespeicherte elektrostatische Feldenergie E_EAP,tot auszugleichen. Der Energieverlust 1060 kann innerhalb einer Betätigung während eines Betätigungszyklus wieder aufgefüllt werden. Eine weitere Verringerung der Güte des Leistungselektronikwandlers für niedrige Leistung kann durch Zufuhr eines Bruchteils dieses Energieverlustes 1060 nach der Betätigung erreicht werden, was als Wiedergewinnungsenergie 1070 bezeichnet ist.In other words, shows 10 an example of a principle of operation of two EAP actuators - EAP1 and EAP2 - in the time domain. For example, EAP1 is a stack actuator, while EAP2 is a rolled actuator. 10 shows that a reduction of V _EAP1 , ie a discharge of EAP1, and a simultaneous increase of V _EAP2 , ie a loading of EAP2, results in a superposition of the individual mechanical forces resulting in a total force F _mech . During this process, the low power power electronics converter compensates for the energy loss 1060 within the cascaded system, to balance a total stored electrostatic field energy E _{EAP, dead} . The energy loss 1060 can be replenished within an actuation during an actuation cycle. A further reduction in the quality of the power electronics converter for low power can be achieved by supplying a fraction of this energy loss 1060 be achieved after the operation, resulting as a recovery energy 1070 is designated.

Der Leistungselektronikwandler für niedrige Leistung kann durch verschiedene Wandlertopologien realisiert werden. Eine galvanische Trennung kann aufgrund einer hohen Betätigungsspannung V_EAP erforderlich sein. Darüber hinaus kann eine unidirektionale Leistungswandlung für die meisten Anwendungen ausreichend sein. Der Leistungselektronikwandler für niedrige Leistung kann ausgebildet sein, um eine Spannungsschwankung über EAP1 zu handhaben. Mögliche infrage kommende Topologien sind beispielsweise Sperrwandler und Durchflusswandler.The power electronics converter for low power can be realized by different converter topologies. Galvanic isolation may be required due to a high actuation voltage V _EAP . In addition, unidirectional power conversion may be sufficient for most applications. The low power power electronics converter may be configured to handle a voltage swing across EAP1. Potential candidate topologies include, for example, flyback converters and forward converters.

Die Leistungselektronikeinrichtung bzw. der Leistungselektronikwandler für hohe Leistung ist ausgebildet, um ein kontinuierlich alternierendes Spannungsverhältnis zwischen Eingang und Ausgang zu handhaben. Angesichts eines bidirektionalen Leistungsflusses sind beispielsweise folgende Wandlertopologien zur Realisierung geeignet: bidirektionaler Tief-Hochsetzsteller und doppelt aktive Brückenschaltung mit einem Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 oder einem Series-AC-Link-Inductor.The high performance power electronics device is configured to handle a continuously alternating voltage relationship between input and output. In view of a bidirectional power flow, for example, the following converter topologies are suitable for implementation: bidirectional buck-boost converter and double-active bridge circuit with a transformer with a gear ratio of 1: 1 or a series AC link inductor.

11 zeigt ein Kostenvergleichsdiagramm bezüglich unterschiedlicher EAP-Aktor-Vorrichtungen. An der Abszissenachse sind hierbei Kosten K aufgetragen, wobei entlang der Ordinatenachse übereinander unterschiedliche EAP-Aktor-Vorrichtungen aufgetragen sind. Mit 1110 ist eine symbolhafte Darstellung der Aktorvorrichtung aus 4 oder einer ähnlichen Aktorvorrichtung mit zusätzlicher Speicherung bezeichnet. Die symbolhafte Darstellung 1110 umfasst hierbei Komponenten der Aktorvorrichtung als Blöcke 1130, 1140 und 1150. Dabei repräsentiert der Block 1130 Leistungselektronik für niedrige Leistung und Leistungselektronik für hohe Leistung, wobei der Block 1140 einen externen Speicher repräsentiert, wobei der Block 1150 einen EAP-Aktor repräsentiert. Mit 1120 ist eine weitere symbolhafte Darstellung der Vorrichtung aus einer der 5, 7 und 8 mit inhärenter EAP-Speicherung bezeichnet. Die weitere symbolhafte Darstellung 1120 umfasst hierbei Komponenten der Vorrichtung als Blöcke 1130 und 1150. Dabei repräsentiert der Block 1130 Leistungselektronik für niedrige Leistung und Leistungselektronik für hohe Leistung, wobei der Block 1150 einen EAP-Aktor repräsentiert. Somit ergibt sich durch den Wegfall des Blockes 1140 für den externen Speicher bei der weiteren symbolhaften Darstellung 1120 eine Kosteneinsparung 1160 der Vorrichtung aus einer der 5, 7 und 8 gegenüber der Aktorvorrichtung aus 4. 11 shows a cost comparison diagram with respect to different EAP actuator devices. Costs K are plotted on the abscissa axis, different EAP actuator devices being applied one above the other along the ordinate axis. With 1110 is a symbolic representation of the actuator device 4 or a similar actuator device with additional storage. The symbolic representation 1110 in this case comprises components of the actuator device as blocks 1130 . 1140 and 1150 , The block represents 1130 Power electronics for low power and power electronics for high performance, with the block 1140 represents an external memory, wherein the block 1150 represents an EAP actor. With 1120 is another symbolic representation of the device from one of 5 . 7 and 8th with inherent EAP storage. The further symbolic representation 1120 this includes components of the device as blocks 1130 and 1150 , The block represents 1130 Power electronics for low power and power electronics for high performance, with the block 1150 represents an EAP actor. This results from the omission of the block 1140 for the external memory in the further symbolic representation 1120 a cost saving 1160 the device from one of 5 . 7 and 8th from the actuator device 4 ,

12 zeigt ein Diagramm von Kosten in Abhängigkeit von einer Leistung für unterschiedliche EAP-Aktor-Vorrichtungen. An der Abszissenachse ist hierbei eine Leistung P aufgetragen, wobei an der Ordinatenachse Kosten K aufgetragen sind. In dem Diagramm sind drei Felder 1210, 1220 und 1230 eingezeichnet. Ein erstes Feld 1210 repräsentiert die Aktorvorrichtung aus 3 oder eine ähnliche Aktorvorrichtung, wobei ein zweites Feld 1220 die Aktorvorrichtung aus 4 oder eine ähnliche Aktorvorrichtung mit zusätzlicher Speicherung repräsentiert, wobei ein drittes Feld 1230 die Vorrichtung aus einer der 5, 7 und 8 mit inhärenter EAP-Speicherung repräsentiert. Das erste Feld 1210 ist bei einem ersten Leistungswert P_Max,Ref. entlang der Abszissenachse zwischen der Ordinatenachse und einem zweiten Leistungswert P_Max,neu angeordnet, bei dem das zweite Feld 1220 sowie das dritte Feld 1230 angeordnet sind, wobei das dritte Feld 1230 zwischen dem zweiten Feld 1220 und der Abszissenachse angeordnet ist. 12 shows a graph of cost versus power for different EAP actuator devices. A power P is plotted on the abscissa axis, cost K being plotted on the ordinate axis. In the diagram are three fields 1210 . 1220 and 1230 located. A first field 1210 represents the actuator device 3 or a similar actuator device, wherein a second field 1220 the actuator device 4 or represents a similar actuator device with additional storage, wherein a third field 1230 the device from one of 5 . 7 and 8th represented by inherent EAP storage. The first field 1210 is at a first power value P _{Max, ref.} along the abscissa axis between the ordinate axis and a second power value P _{Max, rearranged} in which the second field 1220 as well as the third field 1230 are arranged, the third field 1230 between the second field 1220 and the abscissa axis is arranged.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Contraption ( 500 ) for moving at least one movable body ( 770 ), the device ( 500 ) has the following features: a converter device ( 510 ) for providing electrical power with an electrical output voltage using one of an interface to a power supply device ( 560 ) supplied electrical power with an electrical input voltage, wherein the electrical output voltage is higher than the input electrical voltage; and an actuator unit ( 520 ) for generating a mechanical force ( 790 ; F _mech ) for moving the movable body ( 770 ) using the electrical power with the electrical output voltage, wherein the actuator unit ( 520 ) a power electronic device ( 530 ) for processing the electrical output voltage, a first actuator ( 540 ) with an electroactive polymer material and at least one second actuator ( 550 ) with an electroactive polymer material, wherein the power electronics device ( 530 ) between the actuators ( 540 . 550 ), wherein electrical energy is mutually connected between the actuators ( 540 . 550 ) is transferable.

Contraption ( 500 ) according to claim 1, wherein each of the actuators ( 540 . 550 ) is adapted to act alternately as an electric energy store and as an electrical load depending on an operating condition.

Contraption ( 500 ) according to one of the preceding claims, in which the actuators ( 540 . 550 ) have at least one planar actuator, at least one rolled actuator and / or at least one stack actuator.

Contraption ( 500 ) according to one of the preceding claims, in which the power electronics device ( 530 ) and / or at least one of the actuators ( 540 . 550 ) electrically, electrically conductively and / or electromagnetically with the converter device ( 510 ) is coupled.

Contraption ( 500 ) according to one of the preceding claims, in which the converter device ( 510 ) has a DC-DC converter or a DC-DC converter with galvanic isolation.

Contraption ( 500 ) according to one of the preceding claims, in which the converter device ( 510 ) has a flyback converter and / or a forward converter.

Procedure ( 600 ) for moving at least one movable body ( 770 ), the process ( 600 ) comprises the following steps: providing ( 610 ) electrical power having an electrical output voltage using an electrical power having an input electrical voltage, the electrical output voltage being higher than the input electrical voltage; and generating ( 620 ) a mechanical force ( 790 ; F _mech ) for moving the at least one movable body ( 770 ) using the electrical power with the electrical output voltage by means of an actuator unit ( 520 ), wherein the actuator unit ( 520 ) a power electronic device ( 530 ) for processing the electrical output voltage, a first actuator ( 540 ) with an electroactive polymer material and at least one second actuator ( 550 ) with an electroactive polymer material, wherein the power electronics device ( 530 ) between the actuators ( 540 . 550 ), wherein electrical energy is mutually connected between the actuators ( 540 . 550 ) is transferable.

Computer program adapted to perform the procedure ( 600 ) according to one of the preceding claims.

Machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 8 is stored.