EP3740688A1 - Verfahren zum betrieb eines lagers mit mindestens einem ersten energiebereitstellungsmodul und einem zweiten energiebereitstellungsmodul - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines lagers mit mindestens einem ersten energiebereitstellungsmodul und einem zweiten energiebereitstellungsmodul

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EP3740688A1
EP3740688A1 EP19704720.2A EP19704720A EP3740688A1 EP 3740688 A1 EP3740688 A1 EP 3740688A1 EP 19704720 A EP19704720 A EP 19704720A EP 3740688 A1 EP3740688 A1 EP 3740688A1
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EP
European Patent Office
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energy
supply
module
supply module
control unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19704720.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kram
Tomas Smetana
Michel Gnaba
Masato Izumi
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3740688A1 publication Critical patent/EP3740688A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/522—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a bearing, in particular
  • Rolling or plain bearing or linear bearing with at least a first
  • the invention relates to such a bearing, in particular roller or plain bearings or linear bearings.
  • DE 10 2015 2Q2 130 A1 describes a kit for forming a modular rolling bearing with functional modules that measure bearing state variables and / or can activate certain functions.
  • the kit energy supply modules which can be provided depending on the application in the camp, such as an energy harvesting module or an accumulator module.
  • the object is achieved by a method for operating a bearing, in particular rolling bearing or plain bearing or linear bearing, with at least a first
  • a power supply module and a second power supply module wherein a first control unit of the first energy-reserving module and a second control unit of the second power-supply module are configured to emit energy of the respective power-supply module according to a
  • control predetermined supply strategy wherein the first control unit and / or the second control unit receives a supply request and in dependence on the supply request and the predetermined
  • the bearing has at least two energy supply modules for the provision of electrical energy, so that optionally energy can be emitted from one or both of these energy supply modules. If necessary, therefore, a high energy demand can be covered.
  • Energy supply modules each include a control unit configured to control the delivery of energy by the respective power supply module in accordance with a given utility strategy and in response to a given supply strategy
  • Energy supply modules autonomously control the delivery of energy. There is no need for a unit to provide the energy provisioning modules that handles the control of the individual power delivery modules, so that the cost of scaling the process, such as by changing the number of power provisioning modules, is low.
  • control units for example, in the manufacture of the bearing, in particular the assembly of the bearing with the
  • the control unit is designed, for example, programmable, the supply strategy can be stored as a program or data code in the control unit. Alternatively, the
  • Supply strategy be determined by the structure of the hardware of the control unit.
  • the supply strategy can be represented as a table and / or algorithm.
  • the first energy transfer module and the second energy supply module are preferably designed as a power generation module, for example as an energy harvesting module. Under an Energy Harvesting module will be in this
  • the first energy supply module may be used as the power generation module and the second energy supply module as
  • Energy storage module for example, as a battery module or battery module or capacitor module may be formed.
  • Energy Provision Module is a first Energy Harvestirtg module
  • the second Energy Provision Module is a second Energy Harvesting Module, where the two Energy Harvesting modules generate electrical energy through various physical effects.
  • the supply request comprises a voltage request gnd / a power request and / or a power request and / or a power request.
  • a voltage request can be specified as a voltage requirement, a desired voltage that is required to operate a bestmimten consumer.
  • a desired current can be specified as a current requirement and / or a desired energy as an energy input and / or a desired power as a power specification.
  • the supply request is particularly preferably a common supply request which is received identically by the first control unit of the first energy supply module and the second control unit of the second energy supply module.
  • the first control unit and / or the second control unit receives the supply request from an interface module or from a consumer, in particular consumer module, of the warehouse.
  • the first control unit and / or the second control unit to
  • An advantageous embodiment provides, the first energy-sharing module and the second energy-sharing module via a common supply bus are connected, over which the first energy supply module and the second energy supply module can deliver energy.
  • Supply bus one or more consumers can be connected.
  • Power supply module and the second power supply module are connected via a common communication bus, so that the first
  • Energy Provisioning Module determines a first supply status information, which is characteristic of the first energy supply module, and the first
  • the first supply status information may include, for example, an indication of what voltage or soft current or soft power the energy supply module is currently providing; Alternatively or additionally, the first supply status information may include status information that is dependent on the received supply request, for example, an indication of what percentage of the requested amount of energy or power may be provided by the first energy supply module.
  • the second energy supply module preferably determines a second energy supply module
  • the Energy Provision Module determines a prediction value that is indicative of is the future attachment of the first power delivery module, and communicates the prediction value to the second power delivery module, the second control unit controlling the delivery of power in addition to the prediction value.
  • the prediction value is preferably dependent on a measurement of a state of the respective energy supply module,
  • a preferred embodiment provides that the first control unit and / or the second control unit receives a supply request and, depending on the supply request and the predetermined supply strategy, controls the absorption of energy by the respective energy provisioning module. Such absorption of energy is especially in such
  • accumulator module battery module, capacitor module or module for storing kinetic energy.
  • a bearing in particular rolling bearing or sliding bearing or linear bearing, proposed, with at least a first energy supply module and a second energy supply module, wherein a first control unit of the first energy supply module and a second control unit of the second Energy supply module are configured, a supply request received and depending on the
  • Fig. 1 is a block diagram of a warehouse with several
  • FIG. 1 shows a block diagram of the energy supply modules 1, 2, 3, 4 of a bearing 10 designed as a roller bearing according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the bearing 10 has a plurality of energy supply modules 1, 2, 3, 4, which are designed differently.
  • a first energy supply module 1 is as a power generation module
  • This power generation module is an energy harvesting module that recovers electrical energy from vibrations in the bearing. To transform the energy, this Enregy Harvesting module has a piezoelectric element.
  • the first power supply module 1 is disposed within the bearing 10, i. on one of the bearing rings of the bearing, cf.
  • a second energy supply module 2 is likewise designed as a power generation module. It is an energy harvesting module that, like a generator, converts the kinetic energy of the rolling element's rotation into electrical energy. This second energy supply module is designed as a separate module from the bearing rings of the bearing 10, cf. Reference numeral 12.
  • a third Energyietsteliungsmodul 3 is also designed as a power generation module. It is an energy harvesting module which generates electrical energy according to the thermoelectric effect, ie uses a temperature difference to generate an electric current.
  • the Energy Harvesting module has a Peitrer element, this third Energyiersteliungs module 3 is also formed separately from the bearing rings of the bearing 10.
  • the fourth energy supply module 4 shown in FIG. 1 is as
  • This energy supply module 4 has an accumulator which can be optionally charged or discharged.
  • the fourth energy-sharing module 4 is also formed separately from the bearing rings of the bearing 10.
  • the energy supply modules 1, 2, 3, 4 of the bearing 10 are upper one
  • common supply bus 5 electrically connected to one another via which the energy supply module 1, 2, 3, 4 can deliver electrical energy.
  • At least one load for example a sensor or an actuator of the bearing, which is supplied with power to the supply bus, is additionally connected to the supply bus 5.
  • the energy supply modules 1, 2, 3, 4 are connected to a common communication bus 6. Via this communication bus 6, the energy supply modules 1, 2, 3, 4 exchange information, as will be explained below.
  • the energy supply modules 1, 2, 3, 4 each have a control unit, which controls the delivery and fall of the energy storage module
  • Energy provisioning module 4 also recording - of energy controls.
  • the control units of the energy supply modules 1, 2, 3, 4 are configured in such a way that they can control an energy consumption or energy intake of the respective energy supply module according to a predetermined supply strategy. This configuration can be carried out as part of the manufacture of the warehouse or as part of an initialization procedure.
  • the supply strategy can be stored as a program or data code in the control unit.
  • the supply strategy may be determined by the structure of the hardware of the control unit.
  • the supply strategy can be represented as a table and / or algorithm.
  • a supply request is generated and sent via the communication bus 6 to all energy supply modules 1, 2, 3, 4.
  • the supply request may be a voltage request and / or a Power request and / or an energy request and / or a
  • Supply bus 5 connected consumers of the warehouse or one
  • the power supply modules 1, 2, 3, 4 can be supplied with the supply requirement that a voltage of 3.3 V is required.
  • the supply request may additionally include an energy * and / or power request, such as that
  • the control units of the energy-sharing module 1, 2, 3, 4 receive this supply request controlling the release of energy from theirs
  • Inputs are supply status information of the others
  • Energy supply modules 1, 2, 3, 4 which also receives the control unit via the communication bus 6. These supply status information of the other energy supply modules 1, 2, 3, 4 indicate, for example, which voltage and / or soft current and / or which power the others
  • control units may receive, as further input variables, prediction values of the other energy-sharing modules 1, 2, 3, 4 which have determined the other energy supply modules 1, 2, 3, 4 and which characterize the future behavior of the respective energy supply modules 1, 2, 3, 4
  • the control units of the energy dissipating module 1, 2, 3, 4 control the delivery of the energy by the respective energy supply module by a
  • the output voltage can be set to 5V.
  • Energy supply module 1 and a second control unit of the second energy supply module 2 configured to a power output of the respective
  • control energy supply module 1, 2 To control energy supply module 1, 2 according to a predetermined supply strategy, wherein the first control unit and / or the second control unit receives a supply request and in response to the
  • the delivery of energy through the respective energy supply module 1, 2 controls.
  • the energy supply can be ensured in the camp even with high energy requirements by a scalable process with little effort.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betrieb eines Lagers (10), insbesondere Wälzlagers oder Gleitlagers oder Linearlagers, mit mindestens einem ersten Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) und einem zweiten Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4), wobei eine erste Steuereinheit des ersten Energiebereitstellungsmoduls (1, 2, 3, 4) und eine zweite Steuereinheit des zweiten Energiebereitstellungsmoduls (1, 2; 3, 4) konfiguriert werden, eine Energieabgabe des jeweiligen Energiebereitstellungsmoduls (1, 2, 3, 4) gemäß einer vorgegebenen Versorgungsstrategie zu steuern, wobei die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit eine Versorgungsanforderung empfängt und in Abhängigkeit von der Versorgungsanforderung und der vorgegebenen Versorgungsstrategie die Abgabe von Energie durch das jeweilige Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) steuert. Ferner betrifft die Erfindung ein derartiges Lager (10).

Description

Verfahren zum Betrieb eines Lagers mit mindestens einem ersten Enerqiebereitsteliunasmodul und einem zweiten Enerqiebereitstellunasmodui
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lagers, insbesondere
Wälzlagers oder Gleitlagers oder Linearlagers, mit mindestens einem ersten
Energiebereitstellungsmodul und einem zweiten Energiebereitstellungsmodul. Femer betrifft die Erfindung ein derartiges Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager oder Linearlager.
Derartige Lager weisen oftmals Sensoren oder Aktoren auf, zu deren Betrieb elektrische Energie bereitgestellt werden muss. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2015 2Q2 130 A1 einen Bausatz zur Bildung eines modular aufgebauten Wälzlagers mit Funktionsmodulen, die Lagerzustandsgrößen messen und/oder bestimmte Funktionen aktivieren können. Zur Versorgung dieser Funktionsmodule weist der Bausatz Energiebereitstellungsmodule auf, die je nach Anwendungsfall in dem Lager vorgesehen werden können, wie beispielsweise ein Energy-Harvesting-Modul oder ein Akkumulatormodul.
Bei derartigen Lagern sind einzelne Energiebereitstellungsmodule oftmals nicht in der Lage allein die zum Betrieb aller Funktionsmodule des Lagers benötigte elektrische Energie bereitzustellen.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die Sicherung der Energieversorgung auch bei hohem Energiebedarf durch ein mit geringem Aufwand skalierbares
Verfahren zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Lagers, insbesondere Wälzlagers oder Gleitlagers oder Linearlagers, mit mindestens einem ersten
Energiebereitstellungsmodul und einem zweiten Energiebereitstellungsmodul, wobei eine erste Steuereinheit des ersten Energieberetteteilungsmoduls und eine zweite Steuereinheit des zweiten Energiebereitstellungsmoduls konfiguriert werden, eine Energieabgabe des jeweiligen Energiebereitstellungsmoduls gemäß einer
vorgegebenen Versorgungsstrategie zu steuern, wobei die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit eine Versorgungsanforderung empfangt und in Abhängigkeit von der Versorgungsanforderung und der vorgegebenen
Versorgungsstrategie die Abgabe von Energie durch das jeweilige
Energiebereitstellungsmodul steuert.
Erfindungsgemäß weist das Lager zumindest zwei Energiebereitstellungsmodule zur Bereitsteilung von elektrischer Energie auf, so dass wahlweise Energie aus einem oder aus beiden dieser Energiebereitstellungsmodule abgegeben werden kann. Falls erforderlich, kann daher auch ein hoher Energiebedarf gedeckt werden. Die
Energiebereitstellungsmodule umfassen jeweils eine Steuereinheit, die konfiguriert sind, die Abgabe von Energie durch das jeweilige Energieversorgungsmodul gemäß einer vorgegebenen Versorgungsstrategie und in Abhängigkeit von einer
Versorgungsanforderung zu steuern, insofern können die
Energiebereitstellungsmodule die Abgabe von Energie autonom steuern. Es ist keine den Energiebereitstellungsmoduien übergeordnete Einheit erforderlich, die die Steuerung der einzelnen Energiebereitstellungsmodule übernimmt, so dass Aufwand zum Skalieren des Verfahren, beispielsweise durch Veränderung der Anzahl an Energiebereitstellungsmoduien, gering ist.
Das Konfigurieren der Steuereinheiten kann beispielsweise bei der Herstellung des Lagers, insbesondere der Konfektionierung des Lagers mit den
Energiebereitstellungsmoduien erfolgen, ist die Steuereinheit beispielsweise programmierbar ausgestaltet, so kann die Versorgungsstrategie als Programm- oder Datencode In der Steuereinheit hinterlegt werden. Alternativ kann die
Versorgungsstrategie durch die Struktur der Hardware der Steuereinheit festgelegt sein. Die Versorgungsstrategie kann als Tabelle und/oder Algorithmus darstellbar sein.
Das erste Energieberertstellungsmodul und das zweite Energiebereitstellungsmodui sind bevorzugt als Energieerzeugungsmodul ausgebildet, beispielsweise als Energy Harvesting Modui. Unter einem Energy Harvesting Modul wird in diesem
Zusammenhang ein Energieerzeugungsmödui verstanden, dass ausgebildet ist, insbesondere geringe Mengen, elektrischer Energie aus der Drehbewegung des Lagers und/oder der Umgebungstemperatur des Lagers und/oder aus Vibrationen des Lagers zu erzeugen. Alternativ kann das erste Energiebereitstellungsmodul als Energieerzeugungsmodul und das zweite Energiebereitstellungsmodul als
Energiespeichermodul, beispielsweise als Akkumulatormodul oder Batteriemodul oder Kondensatormodul, ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste
Energiebereitstellungsmodul und das zweite Energiebereitstellungsmodul
unterschiedlich ausgebildet sind. Beispielsweise kann das erste
Energiebereitstellungsmodul ein erstes Energy Harvestirtg Modul sein und das zweite Energiebereitstellungsmodul ein zweite Energy Harvesting Modul, wobei die beiden Energy Harvesting Module elektrische Energie durch verschiedene physikalische Effekte erzeugen.
Bevorzugt umfasst die Versorgungsanforderung eine Spannungsanforderung gnd/oder eine Stromanforderung und/oder eine Energieanforderung und/oder eine Leistungsanforderung. Beispielsweise kann als Spannungsanforderung eine Soll- Spannung vorgegeben sein, die zum Betrieb eines bestmimten Verbrauchers erforderlich ist. Ebenso kann ein Soll-Strom als Stromanforderung vorgegeben werden und/oder eine Soll-Energie als Energievorgabe und/oder eine Soll-Leistung als Leistungsvorgabe. Besonders bevorzugt ist die Versorgungsanforderung eine gemeinsame Versorgungsanforderung, die identisch von der ersten Steuereinheit des ersten Energtebereitste!lungsmodu!s und der zweiten Steuereinheit des zweiten Energiebereitsteliungsmoduls empfangen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung empfängt die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit die Versorgungsanforderung von einem Schnittstellenmodul oder von einem Verbraucher, insbesondere Verbrauchermodul, des Lagers.
Bevorzugt stellt die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit zur
Steuerung der Abgabe der Energie durch das jeweilige Energiebereitsteilungsmodul eine Ausgangsspannung und/oder einen Ausgangsstrom ein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor., das erste Energiebereitsteilungsmodul und das zweite Energiebereitsteilungsmodul über einen gemeinsamen Versorgungsbus verbunden sind, über welchen das erste Energiebereitstellungsmodul und das zweite Energiebereitstellungsmodul Energie abgeben können. An einen derartigen
Versorgungsbus können ein oder mehrere Verbraucher angeschlossen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, das erste
Energiebereitstellungsmodul und das zweite Energiebereitstellungsmodul über einen gemeinsamen Kommunikationsbus angeschlossen sind, so dass das erste
Energiebereitstellungsmodul und das zweite Energiebereitstellungsmodul und ggf. weitere Module über diesen Kommunikationsbus Informationen austauschen können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste
Energiebereitstellungsmodul eine erste Versorgungsstatusinformation ermittelt, die kennzeichnend für das erste Energiebereitstellungsmodul ist, und die erste
Versorgungsstatusinformation an das zweite Energiebereitstellungsmodul übermittelt, wobei die zweite Steuereinheit des zweiten Energiebereitstellungsmoduls die
Abgabe von Energie zusätzlich in Abhängigkeit von der ersten
Versorgungsstatusinformation steuert. Die erste Versorgungsstatusinformation kann beispielsweise eine Angabe enthalten, welche Spannung oder weichen Strom oder weiche Leistung das Energtebereitsteliungsmodul derzeit bereitsteilt; Alternativ oder zusätzlich kann die erste Versorgungsstatusinformation eine Statusinformation enthalten, die abhängig von der empfangenen Versorgungsanforderung ist, beispielsweise eine Angabe, welcher Prozentsatz der angeforderten Energiemenge oder Leistung von dem ersten Energiebereitstellungsmodul bereitgestellt werden kann. Bevorzugt ermittelt das zweite EnergiebereitstelSungsmodul eine zweite
Versorgungsstatusinformation, die kennzeichnend für das zweite
Energiebereitstellungsmodul ist, und übermittelt die zweite
Versorgungsstatusinfofmation an das erste Energiebereitsteliungsmodul, wobei die erste Steuereinheit des ersten Energrebereitstellungsmoduls die Abgabe von Energie zusätzlich in Abhängigkeit von der zweiten Versorgungsstatusinformation steuert. Darüber hinaus können in den jeweiligen Steuereinheiten zusätzlich
Versorgungsstatusinformationen weiterer Energiebereitstellungsmodule zur
Steuerung herangezogen werden.
Ais vorteilhaft hat es sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei der das erste
Energiebereitstellungsmodul einen Voraussagewert ermittelt, der kennzeichnend für das zukünftige Verhaften des ersten Energiebereitstellungsmoduls ist, und den Voraussagewert an das zweite Energiebereitstellungsmodul übermittelt, wobei die zweite Steuereinheit die Abgabe von Energie zusatzlich in Abhängigkeit von dem Voraussagewert steuert. Der Voraussagewert wird bevorzugt in Abhängigkeit von einer Messung eines Zustande des jeweiligen Energiebereitstellungsmoduls,
Messung einer Spannung und/oder eines Stroms des Energiebereitstellungsmoduls, ermittelt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit eine Versorgungsanforderung empfängt und in Abhängigkeit von der Versorgungsanforderung und der vorgegebenen Versorgungsstrategie die Aufnahme von Energie durch das jeweilige Energiebereitsteilungsmodul steuert. Eine derartige Aufnahme von Energie ist insbesondere bei solchen
Energieberertstellungsmodulen von Vorteil, die als Energiespeichermodul
ausgebildet sind, z. B. als Akkumulatormodul, Batteriemodul, Kondensatormodul oder Modul zum Speichern von kinetischer Energie.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager oder Linearlager, vorgeschlagen, mit mindestens einem ersten Energiebereitstellungsmodul und einem zweiten Energiebereitstellungsmodul, wobei eine erste Steuereinheit des ersten Energiebereitstellungsmoduls und eine zweite Steuereinheit des zweiten Energieberettsteflungsmoduis konfiguriert sind, eine Versorgungsanforderung zu empfangen und in Abhängigkeit von der
Versorgungsanforderung und der einer vorgegebenen Versorgungsstrategte die Abgabe von Energie durch das jeweilige Energiebereitstellungsmodul zu steuern.
Bei dem Lager können dieselben Vorteile erreicht werden wie sie bereits im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind.
Zudem können bei der Vorrichtung auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen vorteilhaften Merkmale und Ausgestaltungen allein oder in
Kombination Anwendung finden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichhungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Lagers mit mehreren
Energiebereitstellungsmodulen gemäß einem Ausführungsbetspiel der Erfindung.
In der Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4 eines als Wälzlager ausgebildeten Lagers 10 gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Lager 10 weist mehrere Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4 auf, die unterschiedlich ausgebildet sind.
Ein erstes Energiebereitstellungsmodul 1 ist als Energieerzeugungsmodul
ausgebildet. Bei diesem Energieerzeugungsmodul handelt es sich um ein Energy Harvesting Modul, weiches elektrische Energie aus Vibrationen in dem Lager gewinnt. Zur Umwandlung der Energie weist dieses Enregy Harvesting Modul ein piezoelektrisches Element auf. Das erste Energiebereitsteliungsmodul 1 ist innerhalb des Lagers 10 angeordnet, d.h. an einem der Lagerringe des Lagers, vgl.
Bezugszeichen 11.
Ein zweites Energiebereitsteliungsmodul 2 ist ebenfalls als Energieerzeugungsmodul ausgebildet. Es ist ein Energy Harvesting Modul, das, nach Art eines Generators, die kinetische Energie der Drehung des Wälzlagers in elektrische Energie umwandelt. Dieses zweite Energiebereitsteliungsmodul ist als von den Lagerringen des Lagers 10 separates Modul ausgestaltet, vgl. Bezugszeichen 12.
Ein drittes Energiebereitsteliungsmodul 3 ist ebenfalls als Energieerzeugungsmodul ausgebildet. Es ist ein Energy Harvesting Modul, welches elektrische Energie nach dem thermoelektrischen Effekt erzeugt, d.h. eine Temperaturdifferenz ausnutzt, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Insofern weist das Energy Harvesting Modul ein Peitrer-Element auf, Dieses dritte Energiebereitsteliungsmodul 3 ist ebenfalls separat von den Lagerringen des Lagers 10 ausgebildet. Das vierte in Fig. 1 dargestellte Energiebereitstellungsmodul 4 ist als
Energiespeichermodul ausgebildet. Dieses Energiebereitstellungsmodul 4 weist einen Akkumulator auf, der wahlweise geladen oder entladen werden kann. Auch das vierte Energiebereitsteilungmodul 4 ist separat von den Lagerringen des Lagers 10 ausgebildet.
Die Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4 des Lagers 10 sind Ober einen
gemeinsamen Versorgungsbus 5 elektrisch miteinander verbunden, über das die Energiebereitstellungsmodul 1, 2, 3, 4 elektrische Energie abgeben können. An den Versorgungsbus 5 ist zudem mindestens ein Verbraucher, beispielsweise ein Sensor oder ein Aktor des Lagers angeschlossen, der Ober den Versorgungsbus mit Energie versorgt wird.
Zudem sind die Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4 an einen gemeinsamen Kommunikationsbus 6 angeschlossen. Ober diesen Kommunikationsbus 6 tauschen die Energiebereitstellungsmodule 1 , 2, 3, 4 Informationen aus, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.
Die Energiebereitstellungsmodule 1 , 2, 3. 4 weisen jeweils eine Steuereinheit auf, welche die Abgabe - und Fall des als Energiespeichermoduls ausgebildeten
Energiebereitstellungsmoduls 4 auch die Aufnahme - von Energie steuert. Die Steuereinheiten der Energiebereitstellungsmodule 1 , 2, 3, 4 werden derart konfiguriert, dass sie eine Energieabgabe bzw. Energieaufnahme des jeweiligen Energiebereitstellungsmoduls gemäß einer vorgegebenen Versorgungsstrategie steuern können. Dieses Konfigurieren kann im Rahmen des Hersteliens des Lagers oder im Rahmen einer Initialisterungsprozedur erfolgen. Die Versorgungsstrategie kann als Programm- oder Datencode in der Steuereinheit hinterlegt werden.
Alternativ kann die Versorgungsstrategie durch die Struktur der Hardware der Steuereinheit festgelegt sein. Die Versorgungsstrategie kann als Tabelle und/oder Algorithmus darstellbar sein.
Bei Betrieb des Lagers wird eine Versorgungsanforderung erzeugt und über den Kommunikationsbus 6 an alle Energiebereitstellungsmodule 1 , 2, 3, 4 gesendet. Die Versorgungsanforderung kann eine Spannungsanforderung und/oder eine Stromanforderung und/oder eine Energieanforderung und/oder eine
Leistungsanforderung umfassen. Sie wird entweder von einem an dem
Versorgungsbus 5 angeschlossenen Verbraucher des Lagers oder von einem
Schnittsteilenmodul gesendet. Soll beispielsweise ein Verbraucher aktiviert werden, der eine Spannung von 3,3 V erfordert, so kann den Energiebereitstellungsmodulen 1, 2, 3, 4 die Versorgungsanforderung zugeleitet werden, dass eine Spannung von 3,3 V gefordert ist. Optional kann die Versorgungsanforderung zusätzlich eine Energie* und/oder Leistungsanforderung enthalten, beispielsweise, dass dem
Verbraucher eine vorgegebene Leistung bereitgestellt werden soll.
Die Steuereinheiten der Energiebereitsteilungsmoduie 1, 2, 3, 4 empfangen diese Versorgungsanforderung steuern die Abgabe von Energie aus ihrem
Energiebereitstellungsmodul 1, 2, 3, 4 in Abhängigkeit von dieser
Versorgungsanforderung und ggf. werteren Eingangsgrößen. Weitere solche
Eingangsgrößen sind Versorgungsstatusinformationen der anderen
Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4, welche die Steuereinheit ebenfalls über den Kommunikationsbus 6 empfängt. Diese Versorgungsstatusinformationen der anderen Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4 geben beispielsweise an, welche Spannung und/oder weichen Strom und/oder welche Leistung die anderen
Energiebereitstellungsmodule 1 , 2, 3, 4 bereitstellen und/oder weiche Energie in die jeweiligen Energiebereitstellungsmodule i, 2, 3, 4 In einer vorgegebenen Zeitspanne abgeben oder aufnehmen können. Zudem können die Steuereinheiten als weitere Eingangsgrößen Voraussagewerte der andere Energiebereitsteilungsmoduie 1, 2, 3, 4 empfangen, welche die anderen Energiebereitstellungsmodule 1, 2, 3, 4 ermittelt haben und die kennzeichnend für das zukünftige Verhalten des jeweiligen
Energiebereststellungsmoduls 1 , 2, 3, 4 sind,
Die Steuereinheiten der Energiebereitsteilungsmoduie 1, 2, 3, 4 steuern, die Abgabe der Energie durch das jeweilige Energiebereitstellungsmodul indem sie eine
Ausgangsspannung und/oder einen Ausgangsstrom auf einen bestimmten Wert einstellen oder das jeweilige Energiebereitstellungsmodul 1 , 2, 3, 4 deaktivieren, Beispielswiese kann es erforderlich sein, ein Energiebereitstellungsmodul 1, 2, 3, 4, welches aufgrund seiner Versorgungsstrategie zur Erzeugung einer Spannung im Bereich von 1 V bis 4 V konfiguriert ist, dann zu deaktivieren, wenn die Versorgungsanforderung eine Spannungsanforderung enthält, die eine Soll- Spannung vorsieht, die außerhalb dieses Bereichs liegt, beispielsweise 5 V.
Hingegen kann bei einem Energiebereitstellungsmodul, dass aufgrund seiner Versorgungsstrategie zur Erzeugung einer Spannung im Bereich von 3 V bis 6 V konfiguriert ist, die Ausgangsspannung auf 5 V eingestellt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Betrieb eines Lagers 10 mit mindestens einem ersten Energiebereitstellungsmodul 1 und einem zweiten Energie- bereitsteilungsmodul 2 wird eine erste Steuereinheit des ersten
Energiebereitstellungsmoduls 1 und eine zweite Steuereinheit des zweiten Energiebereitstellungsmoduls 2 konfiguriert, eine Energieabgabe des jeweiligen
Energiebereitstellungsmoduls 1, 2 gemäß einer vorgegebenen Versorgungsstrategie zu steuern, wobei die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit eine Versorgungsanforderung empfängt und in Abhängigkeit von der
Versorgungsanforderung und der vorgegebenen Versorgungsstrategie die Abgabe von Energie durch das jeweilige Energiebereitstellungsmodul 1, 2 steuert. Hierdurch kann die Energieversorgung in dem Lager auch bei hohem Energiebedarf durch ein mit geringem Aufwand skalierbares Verfahren zu gewährleistet werden.
Bezuoszeichenliste
1 Energiebereitstellungsmodul
2 Energiebereitsteliungsmodul
3 Energiebereitsteliungsmodul
4 Energiebereitstellungsmodul
5 Versorgungsbus
6 Kommunikationsbus
10 Lager
11 am Lagerring
12 separat von Lagerring

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Lagers (10), insbesondere Wälzlagers oder Gleitlagers oder Linearlagers, mit mindestens einem ersten
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) und einem zweiten Energiebereitstellungsmodul (1 , 2, 3, 4), wobei eine erste Steuereinheit des ersten Energiebereitsteliungsmoduls (1, 2, 3, 4) und eine zweite Steuereinheit des zweiten Energiebereitsteliungsmoduls (1, 2, 3, 4) konfiguriert werden, eine Energieabgabe des jeweiligen Energiebereitsteliungsmoduls (1, 2, 3, 4) gemäß einer vorgegebenen Versorgungsstrategie zu steuern, wobei die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit eine Versorgungsanforderung empfängt und in Abhängigkeit von der Versorgungsanforderung und der vorgegebenen Versorgungsstrategie die Abgabe von Energie durch das jeweilige Energiebereitstellungsmodul (1 , 2, 3, 4) steuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) und das zweite
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) unterschiedlich ausgebildet sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Versorgungsanforderung eine
Spannungsanforderung und/oder eine Stromanforderung und/oder eine Energieanforderung und/oder eine Leistungsanforderung umfasst
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit und/oder die zweite
Steuereinheit die Versorgungsanforderung von einem Schnittstelienmodu! oder von einem Verbraucher, insbesondere Verbrauchermodul, des Lagers {10} empfängt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit und/oder die zweite
Steuereinheit zur Steuerung der Abgabe der Energie durch das jeweilige Energiebereitstellungsmoduf (1 , 2, 3, 4} eine Ausgangsspannung und/öder einen Ausgangsstrom einstellt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) und das zweite Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) über einen gemeinsamen Versorgungsbus (5) verbunden sind, über welchen das erste
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) und das zweite
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) Energie abgeben können.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) eine Versorgungsstatusinformation ermittelt, die kennzeichnend für das erste Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) ist, und die
Versorgungsstatusinformation an das zweite Energiebereitstellungsmodul (i, 2, 3, 4) übermittelt, wobei die zweite Steuereinheit des zweiten
Energiebereitstellungsmoduls (1 , 2, 3, 4) die Abgabe von Energie zusätzlich in Abhängigkeit von der Versorgungsstatusinformation steuert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Energieberertstellungsmodui (1, 2, 3, 4) einen Voraussagewert ermittelt, der kehnzeichnend für das zukünftige Verhalten des ersten Energiebereitstellungsmoduls (1, 2, 3, 4) ist, und den Voraussagewert an das zweite Energieberettsteiiungsmodul (1, 2, 3, 4) übermittelt, wobei die zweite Steuereinheit die Abgabe von Energie zusätzlich in Abhängigkeit von dem Voraussagewert steuert.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit und/oder die zweite
Steuereinheit eine Versorgungsanforderung empfängt und in Abhängigkeit von der Versorgungsanforderung und der vorgegebenen
Versorgungsstrategie die Aufnahme von Energie durch das jeweilige
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) steuert.
10. Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager oder Linearlager, mit mindestens einem ersten Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) und einem zweiten Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4), wobei eine erste
Steuereinheit des ersten Energiebereitstellungsmoduls (1, 2, 3, 4) und eine zweite Steuereinheit des zweiten Energiebereitstellungsmoduls (1 , 2, 3, 4) konfiguriert sind, eine Versorgungsanforderung zu empfangen und in Abhängigkeit von der Versorgungsanforderung und der einer vorgegebenen Versorgungsstrategie die Abgabe von Energie durch das jeweilige
Energiebereitstellungsmodul (1, 2, 3, 4) zu steuern.
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