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