DE102021113541A1

DE102021113541A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie sowie Steer-by-Wire-System

Info

Publication number: DE102021113541A1
Application number: DE102021113541.9A
Authority: DE
Inventors: Rene Hopperdietzel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten (40, 41, 42, 43) mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz (2), mit mehreren Lastanschlüssen (14.1-14.6) zum Anschluss jeweils einer Last (40, 41, 42, 43), mit einem ersten Stromrichter (10), der einen Netzanschluss (21) zum Anschluss an ein Versorgungsnetz (2) und einen oder mehrere Phasenanschlüsse (12, 12', 12") aufweist, wobei eine mit dem ersten Stromrichter (10) elektrisch verbundene Schalteinrichtung (13), welche dazu eingerichtet ist, einen ersten Phasenanschluss (12) des ersten Stromrichters (10) wahlweise mit einer oder mit mehreren Lastanschlüssen (14.1-14.6) elektrisch zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz, mit mehreren Lastanschlüssen zum Anschluss jeweils einer Last und mit einem ersten Stromrichter, der einen Netzanschluss zum Anschluss an ein Versorgungsnetz und einen oder mehrere Phasenanschlüsse aufweist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Steer-by-Wire-System mit einer derartigen Vorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz, die jeweils an einem Lastanschluss angeschlossen sind, wobei ein erster mit dem Versorgungsnetz verbundener Stromrichter einen oder mehrere Phasenanschlüsse aufweist.
Anwendung kann die Erfindung beispielsweise in einem Steer-by-Wire System finden, welches mehrere Aktuatoren aufweist, die auf ein Lenkrad einwirken. Derartige Systeme umfassen typischerweise neben einem Force-Feedback-Aktuator für das Lenkrad weitere Aktuatoren, z.B. zur Verstellung der Lenkradposition und/oder zum Überführen des Lenkrads in eine Verstaustellung. Bei herkömmlichen Steer-by-Wire-Systemen werden diese Aktuatoren jeweils durch separate Stromrichter mit elektrischer Energie versorgt. Die Aktuatoren stellen für die jeweiligen Stromrichter jeweils eine Last dar. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Steer-by-Wire-Systemen ergibt sich aufgrund des beschriebenen Aufbaus ein relativ hoher Bedarf an Bauraum sowie eine erhöhe Anzahl an erforderlichen Bauelementen.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie bauraumoptimiert und mit einer reduzierten Anzahl an Bauteilen zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz,
mit mehreren Lastanschlüssen zum Anschluss jeweils einer Last,
mit einem ersten Stromrichter, der einen Netzanschluss zum Anschluss an ein Versorgungsnetz und einen oder mehrere Phasenanschlüsse aufweist, und
mit einer mit dem ersten Stromrichter elektrisch verbundenen Schalteinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen ersten Phasenanschluss des ersten Stromrichters wahlweise mit einer oder mit mehreren Lastanschlüssen elektrisch zu verbinden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Versorgung mehrerer Lasten durch einen gemeinsamen ersten Stromrichter. Der erste Stromrichter ist zu diesem Zweck elektrisch mit der Schalteinrichtung verbunden, welche den ersten Phasenanschluss des ersten Stromrichters wahlweise mit einer oder mit mehreren Lastanschlüssen elektrisch verbindet. Durch diese Maßnahme kann eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten erhalten werden, die einen geringen Bauraum aufweist und eine geringe Anzahl an Bauelementen erfordert.
Mithilfe der Schalteinrichtung können unterschiedliche Lastanschlüsse und damit Lasten beispielsweise nacheinander mit demselben Phasenanschluss des Stromrichters verbunden werden, so dass mehrere Lasten sequentiell durch den Stromrichter mit elektrischer Energie versorgt werden können. Alternativ ist es möglich, unterschiedliche Lasten gleichzeitig mit demselben Phasenanschluss des Stromrichters zu verbinden, um mehrere Lasten parallel mit elektrischer Energie versorgen zu können. Weiter alternativ können unterschiedliche Lasten wechselweise derart angesteuert werden, dass ein Quasi-Parallelbetrieb ermöglicht wird. Hierbei kann die Schalteinrichtung beispielswiese den ersten Phasenanschluss des ersten Stromrichters in einer ersten Taktphase mit einem ersten Lastanschluss verbinden, und einer zweiten Taktphase mit einem zweiten Lastanschluss verbinden, wobei sich die erste und zweite Taktphase periodisch wiederholen.
Bevorzugt sind mehrere, insbesondere sämtliche Phasenanschlüsse des ersten Stromrichters elektrisch mit der Schalteinrichtung verbunden, so dass die Phasenanschlüsse durch die Schalteinrichtung wahlweise elektrisch mit einem oder mehreren der Lastanschlüsse elektrisch verbunden werden können. Beispielsweise gleichzeitig unterschiedliche Phasenanschlüsse des Stromrichters mit unterschiedlichen Lastanschlüssen und damit Lasten verbunden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen zweiten Stromrichter, der einen Netzanschluss zum Anschluss an das Versorgungsnetz und einen oder mehrere Phasenanschlüsse aufweist, wobei der zweite Stromrichter nicht mit der Schalteinrichtung elektrisch verbunden ist. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine Last, die sehr oft bzw. durchgehend elektrische Energie erfordert, durch den zweiten Stromrichter versorgt werden kann. Weitere Lasten, deren Energiebedarf nur sporadisch oder zu Zeitpunkten auftritt, zu denen anderen Lasten keinen Energiebedarf haben, können durch den ersten Stromrichter und die Schalteinrichtung versorgt werden. Eine derartige Ausgestaltung kann beispielsweise bei einem Steer-by-Wire System von Vorteil sein, welches mehrere Aktuatoren aufweist, die auf ein Lenkrad einwirken. In einem solchen Steer-by-Wire System kann ein Force-Feedback-Aktuator durch den zweiten Stromrichter mit Energie versorgt werden und weitere Aktuatoren können über den ersten Stromrichter und die Schalteinrichtung versorgt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Steer-by-Wire-System mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz und mit mehreren Aktuatoren, die insbesondere zur Einwirkung auf ein gemeinsames Lenkrad oder zur Einwirkung auf ein gemeinsames lenkbares Rad eingerichtet sind, wobei die mehreren Aktuatoren jeweils als Last mit einem der mehreren Lastanschlüsse der Vorrichtung elektrisch verbunden sind.
Bei dem Steer-by-Wire-System können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie beschrieben worden sind.
Die Aktuatoren können beispielsweise als Force-Feedback-Aktuator für das Lenkrad und/oder Aktuator zur Verstellung einer Lenkradposition und/oder Aktuator zum Überführen des Lenkrads in eine Verstaustellung ausgebildet sein. Bei den Aktuatoren kann es sich um Wechselstrommotoren und/oder Gleichstrommotoren handeln. Neben den genannten Aktoren können weitere Lasten vorgesehen sein, beispielsweise ein Relais oder ein elektromagnetisches Ventil.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz, die jeweils an einem Lastanschluss angeschlossen sind, wobei ein erster mit dem Versorgungsnetz verbundener Stromrichter einen oder mehrere Phasenanschlüsse aufweist, wobei eine mit dem ersten Stromrichter elektrisch verbundene Schalteinrichtung, wahlweise einen ersten Phasenanschluss des ersten Stromrichters mit einer oder mit mehreren Lasten elektrisch verbindet.
Durch das Verfahren können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie beschrieben worden sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung den ersten Phasenanschluss des ersten Stromrichters nacheinander mit mehreren unterschiedlichen Lasten verbindet. Ein derartiges sequentielles Verbinden der Lasten mit demselben Phasenanschluss des Stromrichters bietet den Vorteil, dass solche Lasten, die nicht durchgehend mit elektrischer Energie versorgt werden müssen, mit reduziertem Aufwand an Bauraum und Bauteilen versorgt werden können. Sind die Lasten als Aktuatoren ausgebildet, so kann beispielsweise zunächst ein erster Aktuator elektrisch versorgt werden, beispielsweise um einen diesen auf einen ersten Sollwert zu stellen. Ein zweiter Aktuator ist währenddessen energielos. Danach kann der zweiter Aktuator elektrisch versorgt werden, beispielsweise um diesen auf einen zweiten Sollwert zu stellen, während der erste Aktuator energielos ist. Daran anschließend kann entweder ein dritter Aktuator versorgt werden oder es kann wiederum der erste Aktuator mit elektrischer Energie versorgt werden.
Gemäß einer alternativen, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung den ersten Phasenanschluss des ersten Stromrichters gleichzeitig mit einer ersten Phase einer ersten Last und mit einer ersten Phase einer zweiten Last verbindet. Eine derartige Ausgestaltung des Verfahrens ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehrere, insbesondere zwei, Lasten identische Stellanforderungen haben, d.h. in identischer Weise mit elektrischer Energie versorgt werden können. Bei einem derartigen Betrieb mehrerer Lasten spricht man auch von einem parallel Betrieb der Lasten in demselben Quadranten. Bei einem derartigen Betrieb in demselben Quadraten sind die mehreren Lasten, beispielsweise eine erste und eine zweite Last, gleichphasig an die Schalteinrichtung angebunden.
In diesem Zusammenhang kann es optional vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Last gegenphasig verbunden sind. Das bedeutet, dass die erste und eine zweite Last gegenphasig an die Schalteinrichtung angebunden sind. Durch eine solche Anbindung kann es ermöglicht werden, mehrere, hier zwei, Lasten parallel zu mit Energie zu versorgen, wobei die Lasten nicht in demselben Quadranten betrieben werden, sondern in zwei spiegelsymmetrisch im Spannungs-Strom-Betriebsdiagramm angeordneten Quadranten. Beispielsweise kann eine erste Last im Quadranten positiver Spannung und positiven Stroms betrieben werden , während eine zweite Last im Quadranten negativer Spannung und negativen Stroms betrieben wird. Dabei weisen die erste und zweite Last spiegelsymmetrische Betriebspunkte im Spannungs-Strom-Betriebsdiagramm auf.
Als vorteilhaft hat sich ferner eine Ausgestaltung des Verfahrens erwiesen, bei welcher die Schalteinrichtung einen zweiten Phasenanschluss des ersten Stromrichters mit einer zweiten Phase der ersten Last nicht aber mit der zweiten Last verbindet. Durch eine solche Ausgestaltung kann eine gleichzeitige Versorgung zweier Lasten mit unterschiedlichen Betriebspunkten ermöglicht werden. Ein solches Vorgehen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der erste Phasenanschluss des ersten Stromrichters gleichzeitig mit einer ersten Phase einer ersten Last und mit einer ersten Phase einer zweiten Last verbunden ist. Durch eine solche gleichzeitige Ansteuerung kann der Stromrichter teilsymmetrische Steuermatrizen verwirklichen. Es kann eine bauteil- und bauelementreduzierte Versorgung zweier Lasten in unterschiedlichen Betriebspunkten erreicht werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Lasten Aktuatoren eines Steer-by-Wire-Systems sind, die insbesondere zur Einwirkung auf ein gemeinsames Lenkrad oder zur Einwirkung auf ein gemeinsames lenkbares Rad eingerichtet sind. Bei einem Steer-by-Wire-System ergeben sich durch das erfindungsgemäße Verfahren besondere Vorteile, da der für solche Systems bereitstehende Bauraum in Fahrzeugen typischerweise begrenzt ist und die Verwendung einer reduzierten Anzahl an Bauteilen mit einem geringeren Kostenaufwand einhergeht.
Bevorzugt weist das Steer-by-Wire-System einen zweiten Stromrichter auf, der mit einem Force-Feedback-Aktuator elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Stromrichter nicht mit der Schalteinrichtung elektrisch verbunden ist. Über den zweiten Stromrichter kann der Force-Feedback-Aktuator dauerhaft mit elektrischer Energie versorgt werden. Weitere Lasten des Streer-by-Wire-System, insbesondere Aktuatoren, können durch den ersten Stromrichter und die Schalteinrichtung versorgt werden. Die durch den ersten Stromrichter versorgten Lasten haben dabei einen eher sporadischen bzw. nur in bestimmten Betriebssituationen auftretenden Energiebedarf.
Die bei der Erfindung verwendeten Stromrichter können einphasig oder mehrphasig, beispielsweise dreiphasig, ausgestaltet sein. Die Lasten, insbesondere die Aktuatoren, können einphasig oder mehrphasig, beispielsweise dreiphasig, ausgestaltet sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Teil eines Steer-by-Wire Systems in einem Blockdiagramm; und
2 ein zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Teil eines Steer-by-Wire Systems in einem Blockdiagramm.

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie 1 aus einem Versorgungsnetz 2 gezeigt, welche Teil eines Steer-by-Wire-Systems 3 ist. Bei dem Versorgungsnetz handelt es sich um ein Gleichstromnetz eines Kraftfahrzeugs. Davon abweichend kann die Vorrichtung 1 zusammen mit anderen Versorgungsnetzen verwendet werden, beispielsweise mit einem Wechselstrom netz.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen Stromrichter 10, der über einen Netzanschluss 11 mit dem Versorgungsnetz 2 verbunden ist. Optional kann zwischen dem Netzanschluss 11 und dem Versorgungsnetz ein Schalter 31 vorgesehen sein, über welchen die Verbindung zwischen dem Versorgungsetz 2 und dem Netzanschluss 11 wahlweise elektrisch leitend oder elektrisch getrennt geschaltet werden kann. Der Stromrichter 10 kann als einphasiger oder mehrphasiger Stromrichter ausgebildet sein und weist eine dementsprechende Anzahl an Phasenanschlüssen 12 auf. Bevorzugt ist der Stromrichter 10 dreiphasig ausgebildet und weist drei Phasenanschlüsse 12, 12', 12" auf.
Ein weiterer Bestandteil der Vorrichtung 1 ist eine mit dem Stromrichter 10, insbesondere mit den Phasenanschlüssen 12, 12', 12" des Stromrichters 10, elektrisch verbundene Schalteinrichtung 13. Die Schalteinrichtung 13 ist dazu eingerichtet, einen ersten Phasenanschluss 12 des ersten Stromrichters wahlweise mit einer oder mit mehreren Lastanschlüssen 14.1-14.6 elektrisch zu verbinden. Zudem können die weiteren Phasenanschlüsse 12', 12" ebenfalls wahlweise mit einem oder mehreren der übrigen Lastanschlüsse 14.1-14.6 elektrisch verbunden werden. Hierzu umfasst die Schalteinrichtung unidirektional oder bidirektional sperrende Halbleiterschalter, beispielsweise MOSFETs, IGBTs, Thyristoren oder Wide-Bandgap-Halbleiterschalter, z.B. GaN-Transisoren. Dabei kann für jede mögliche Verbindung eines Phasenanschlusses 12, 12', 12" des Stromrichters 10 mit einem Lastanschluss 14, 14', 14', 14''' jeweils ein Halbleiterschalter vorgesehen sein. Bei einem dreiphasigen Stromrichter 10 mit drei Phasenanschlüssen 12, 12', 12" und sechs Lastanschlüssen 14.1-14.6 sind demnach 18 Halbleiterschalter erforderlich, um alle denkbar möglichen Schaltverbindungen zwischen den drei Phasenanschlüssen 12, 12', 12" und sechs Lastanschlüssen 14.1-14.6 zu ermöglichen.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Steuereinrichtung 30, die dazu eingerichtet ist, den Stromrichter 10 sowie die Schalteinrichtung 13 anzusteuern. Falls ein Schalter 31 zwischen dem Versorgungsetz 2 und dem Netzanschluss 11 vorhanden ist, ist die Steuereinrichtung 30 ferner dazu eingerichtet, diesen Schalter 31 anzusteuern.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist eine erste Last 40 als Force-Feedback-Aktuator 40 des Steer-by-Wire-Systems ausgebildet und mit einem ersten Lastanschluss 14 der Vorrichtung 1 verbunden. Über den Force-Feedback-Aktuator 40 kann einem Benutzer des Steer-by-Wire-Systems eine haptische Rückmeldung über das Lenkrad bereitgestellt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Force-Feedback-Aktuator 40 als Drehstrommaschine, also dreiphasig. Die drei Phasen des Force-Feedback-Aktuators 40 sind mit drei Lastanschlüssen 14.1, 14.2, 14.3 verbunden. Als weitere Lasten 41, 42, 43 sind weitere Aktuatoren vorgesehen, die ebenfalls auf das Lenkrad einwirken. So ist beispielsweise eine erste und eine zweite weitere Last 41, 42 jeweils als Aktuator zur Verstellung der Lenkradposition ausgebildet und eine dritte weitere Last 43 als Aktuator zum Überführen des Lenkrads in eine Verstaustellung. Diese Lasten 41, 42, 43 sind bei dem Ausführungsbeispiel als Gleichstrommotoren ausgestaltet.
Ein entsprechendes Verfahren zur Versorgung der Lasten 40, 41, 42, 43 mit elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz 2, sieht nun vor, dass die mit dem Stromrichter 10 elektrisch verbundene Schalteinrichtung 13, den ersten Phasenanschluss 12 des Stromrichters 10 wahlweise mit einer oder mit mehreren Lasten elektrisch verbindet.
Beispielsweise kann der erste Phasenanschluss 12 in einem Fahrzustand mit einer ersten Phase des Force-Feedback-Aktuators 40 verbunden sein - hier über den ersten Lastanschluss 14.1. Gleichzeitig ist der zweite Phasenanschluss 12' des Stromrichters 10 mit einer zweiten Phase des Force-Feedback-Aktuators 40 verbunden (über den zweiten Lastanschluss 14.2) und der dritte Phasenanschluss 12" des Stromrichters 10 ist mit einer dritten Phase des Force-Feedback-Aktuators 40 verbunden (über den dritten Lastanschluss 14.3). Hierzu wird die Schalteinrichtung 13 durch die Steuereinheit 30 entsprechend angesteuert. Der Fahrzustand nimmt einen Großteil der Betriebsdauer des Steer-by-Wire-Systems 3 ein - während dieser Zeit ist lediglich der Force-Feedback-Aktuator 40 bestromt und die übrigen Lasten 41, 42, 43 des Steer-by-Wire-Systems sind nicht bestromt, d.h. inaktiv.
Soll nun eine Verstellung der Lenkradposition erfolgen, wird das Steer-by-Wire-System in einen Verstellzustand versetzt, in welchem die Schalteinrichtung 13 den ersten Phasenanschluss 12 des Stromrichters 10 mit einer oder mehreren der weiteren Lasten 41, 42 verbindet, um eine Verstellung des Lenkrads durchzuführen. Insofern wir der erste Phasenanschluss 12 beim Übergang zwischen dem Fahrzustand und dem Verstellzustand nacheinander mit mehreren unterschiedlichen Lasten verbunden. Im Verstellzustand sind sämtliche Phasenanschlüsse 12, 12', 12" von den mit dem Force-Feedback-Aktuator 40 verbundenen Lastanschlüssen 14.1, 14., 14.3 getrennt. Hierzu wird die Schalteinrichtung 13 von der Steuereinheit 30 entsprechend angesteuert.
In einem Verstauzustand kann das Lenkrad 40 mittels der als Aktuator ausgebildeten weiteren Last 43 in eine Verstauposition verbracht werden. Dabei verbindet die Schalteinrichtung 13 den ersten Phasenanschluss 12 des Stromrichters 10 mit der dritten weiteren Lasten 43. Wiederum wird der erste Phasenanschluss 12 also mit unterschiedlichen Lasten verbunden.
Aufgrund des wahlweisen Verbindens der Phasenanschlüsse 12, 12', 12" des Stromrichters 10 mit den Lastanschlüssen und damit den Lasten 40, 41, 42, 43 durch die Schalteinrichtung 13 kann der erforderliche Bauraum und auch die Anzahl an erforderlichen Bauelementen zur Implementierung reduziert werden.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie 1 aus einem Versorgungsnetz 2 gezeigt, welches Teil eines Steer-by-Wire-Systems 3 ist.
Die Vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei der Vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu dem ersten Stromrichter 10 ein zweiter Stromrichter 20 als Teil der Vorrichtung 1 vorgesehen. Dieser zweite Stromrichter 20 ist über einen zweiten Netzanschluss 21 an das Versorgungsnetz 2 angeschlossen. Diese Verbindung kann optional über einen Schalter 32 erfolgen, der in analoger Weise wie der im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterte erste Schalter 31 funktioniert.
Der zweite Stromrichter 20 ist zur durchgehenden Versorgung einer ersten Last, hier des Force-Feedback-Aktuators 40, vorgesehen. Daher ist der zweite Stromrichter 20 nicht mit der Schalteinrichtung 13 elektrisch verbunden. Die drei Phasenanschlüsse 22, 22', 22" des zweiten Stromrichters 20 sind vielmehr mit den Phasen des Force-Feedback-Aktuators 40 verbunden.
Bei der Vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die weiteren Lasten 41, 42, 43, hier die weiteren Aktuatoren, über den ersten Stromrichter 10 und die Schalteinrichtung 13 versorgt. Dabei verbindet die mit dem ersten Stromrichter 10 elektrisch verbundene Schalteinrichtung 13, wahlweise die Phasenanschlüsse 12, 12', 12" des ersten Stromrichters 10 mit einer oder mit mehreren Lasten 41, 42, 42. In diesem Zusammenhang sind unterschiedliche Abläufe möglich.
Beispielsweise kann die Schalteinrichtung 13 einen der mehreren Phasenanschlüsse 12, 12', 12" nacheinander mit den unterschiedlichen Lasten 41, 42, 43 verbinden. Beispielsweise kann zunächst der erste Aktuator 41 zur Verstellung der Lenkradposition bestromt werden, um das Lenkrad in einer ersten Raumrichtung zu verstellen. Der zweite und dritte Aktuator 42, 43 sind dabei nicht bestromt. Nachfolgend kann der zweite Aktuator 42 zur Verstellung der Lenkradposition bestromt werden, um das Lenkrad in einer zweiten Raumrichtung zu verstellen. Der erste und dritte Aktuator 41, 43 sind dabei nicht bestromt. In einem davon separaten Schritt kann der dritte Aktuator 43 bestromt werden, während der erste und zweite Aktuator 41, 42 nicht aktiv sind, um das Lenkrad in eine Verstaustellung zu überführen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung 13 einen der mehreren Phasenanschlüsse 12, 12', 12" des ersten Stromrichters 10 gleichzeitig mit einer ersten Phase einer ersten Last 41 und mit einer ersten Phase einer zweiten Last 42 verbindet, so dass gleichen Stellanforderungen der ersten und zweiten Last gleichzeitig entsprochen werden kann. Beispielsweise kann auf diese Weise eine gleichzeitige Betätigung des ersten weiteren Aktuators 41 zur Verstellung der Lenkradposition in einer ersten Raumrichtung und des zweiten weiteren Aktuators 42 zur Verstellung der Lenkradposition in einer zweiten Raumrichtung erfolgen. Dabei sind der ersten und der zweite weiteren Aktuator 41, 42 gleichphasig mit der Schalteinrichtung 13 verbunden.
Werden der erste und der zweite weitere Aktuator 41, 42 allerdings gegenphasig, d.h. antiphasig, mit der Schalteinrichtung 13 verbunden, so können die beiden Aktuatoren in spiegelsymmetrischen Quadratenbetriebspunkten genutzt werden.
Werden unterschiedliche Betriebspunkte der beiden Aktuatoren 41, 42 gewünscht können diese auch simultan bestromt werden, wenn die Schalteinrichtung 13 einen ersten Phasenanschluss 12 des ersten Stromrichters 10 mit der ersten Phase des ersten weiteren Aktuators 41 und mit der ersten Phase des zweiten weiteren Aktuators 42 verbindet und einen zweiten Phasenanschluss 12' des ersten Stromrichters 10 mit einer zweiten Phase des ersten weiteren Aktuators 41 nicht aber mit dem zweiten weitere Aktuator 42 verbindet. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Steuereinrichtung 30 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, den ersten Stromrichter 10, den zweiten Stromrichter 20 sowie die Schalteinrichtung 13 anzusteuern. Falls Schalter 31, 32 zwischen dem Versorgungsetz 2 und dem jeweiligen Netzanschluss 11, 21 vorhanden sind, ist die Steuereinrichtung 30 ferner dazu eingerichtet, diese Schalter 31, 32 anzusteuern.
Gemäß einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 30 dazu eingerichtet ist, den ersten Stromrichter 10 sowie die Schalteinrichtung 13 anzusteuern, nicht aber den zweiten Stromrichter 20. Zur Ansteuerung des zweiten Stromrichters 20 ist gemäß dieser Abwandlung hingegen eine unabhängige weitere Steuereinrichtung vorgesehen, die in 2 nicht gezeigt ist. Falls ein Schalter 32 zwischen dem Versorgungsetz 2 und dem zweiten Netzanschluss 21 vorhanden ist, ist die unabhängige weitere Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet, diesen Schalter 32 anzusteuern.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie
2: Versorgungsnetz
3: Steer-by-Wire-System
10: Stromrichter
11: Netzanschluss
12, 12',12": Phasenanschluss
13: Schalteinrichtung
14.1-14.6: Lastanschluss
20: Stromrichter
21: Netzanschluss
24: Lastanschluss
30: Steuereinrichtung
31: Schalter
32: Schalter
40: Force-Feedback-Aktuator
41: Last
42: Last
43: Last

Claims

Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten (40, 41, 42, 43) mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz (2), mit mehreren Lastanschlüssen (14.1-14.6) zum Anschluss jeweils einer Last (40, 41, 42, 43), mit einem ersten Stromrichter (10), der einen Netzanschluss (21) zum Anschluss an ein Versorgungsnetz (2) und einen oder mehrere Phasenanschlüsse (12, 12', 12") aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem ersten Stromrichter (10) elektrisch verbundene Schalteinrichtung (13), welche dazu eingerichtet ist, einen ersten Phasenanschluss (12) des ersten Stromrichters (10) wahlweise mit einer oder mit mehreren Lastanschlüssen (14.1-14.6) elektrisch zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Stromrichter (20), der einen Netzanschluss (32) zum Anschluss an das Versorgungsnetz (2) und einen oder mehrere Phasenanschlüsse (22, 22', 22") aufweist, wobei der zweite Stromrichter (20) nicht mit der Schalteinrichtung (13) elektrisch verbunden ist.
Steer-by-Wire-System mit einer Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Lasten mit elektrischer Energie (1) aus einem Versorgungsnetz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit mehreren Aktuatoren (40, 41, 42, 43), die insbesondere zur Einwirkung auf ein gemeinsames Lenkrad oder zur Einwirkung auf ein gemeinsames lenkbares Rad eingerichtet sind, wobei die mehreren Aktuatoren (40, 41, 42, 43) jeweils als Last mit einem der mehreren Lastanschlüsse (14.1-14.6) der Vorrichtung elektrisch verbunden sind.
Verfahren zur Versorgung mehrerer Lasten (40, 41, 42, 43) mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz (2), die jeweils an einem Lastanschluss (14.1-14.6) angeschlossen sind, wobei ein erster mit dem Versorgungsnetz (2) verbundener Stromrichter (10) einen oder mehrere Phasenanschlüsse (12. 12', 12") aufweist, wobei eine mit dem ersten Stromrichter (10) elektrisch verbundene Schalteinrichtung (13), wahlweise einen ersten Phasenanschluss (12) des ersten Stromrichters (10) mit einer oder mit mehreren Lasten (40, 41, 42, 43) elektrisch verbindet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (13) den ersten Phasenanschluss (12) des ersten Stromrichters (10) nacheinander mit mehreren unterschiedlichen Lasten (40, 41, 42, 43) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (13) den ersten Phasenanschluss (12) des ersten Stromrichters (10) gleichzeitig mit einer ersten Phase einer ersten Last (41) und mit einer ersten Phase einer zweiten Last (42) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Last (41, 42) gegenphasig verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (13) einen zweiten Phasenanschluss (12', 12") des ersten Stromrichters (10) mit einer zweiten Phase der ersten Last (41) nicht aber mit der zweiten Last (42) verbindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasten (40, 41, 42, 43) Aktuatoren eines Steer-by-Wire-Systems (3) sind, die insbesondere zur Einwirkung auf ein gemeinsames Lenkrad oder zur Einwirkung auf ein gemeinsames lenkbares Rad eingerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-System (3) einen zweiten Stromrichter (20) aufweist, der mit einem Force-Feedback-Aktuator (40) elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Stromrichter (20) nicht mit der Schalteinrichtung (13) elektrisch verbunden ist.