操作具有至少第一能量供应模块和第二能量供应模块的轴承的方法与流程

本发明涉及一种操作轴承尤其是滚柱轴承或滑动轴承或线性轴承的方法，该轴承具有至少一个第一能量供应模块和第二能量供应模块。本发明进一步涉及此类轴承，尤其是滚柱轴承或滑动轴承或线性轴承。

背景技术：

此类轴承通常具有传感器或致动器，必须为其提供电能才能够运行。例如，de102015202130a1描述了一种用于形成具有功能模块的模块化构造的滚柱轴承的套件，这些功能模块可测量轴承状态变量和/或激活特定的功能。为提供这些功能模块，该套件具有能量供应模块，这些能量供应模块诸如能量收集模块或蓄能器模块可根据应用设置在轴承中。

在此类轴承中，单独的能量供应模块通常无法提供运行轴承的所有功能模块所需的电能。

发明目的

在这一背景下，本发明的目的在于通过一种可轻松扩展的方法来确保即使高能量需求下的可靠的能量供应。该目的通过一种操作轴承尤其是滚柱轴承或滑动轴承或线性轴承的方法来实现，该轴承具有至少一个第一能量供应模块和第二能量供应模块，其中第一能量供应模块的第一控制单元和第二能量供应模块的第二控制模块构造为根据指定的供电策略来控制相应的能量供应模块的能量输出，其中第一控制单元和/或第二控制单元接收供电请求并且根据供电请求和指定的供电策略来控制滚柱轴承的相应的能量供应模块的能量输送。

技术实现要素：

根据本发明，轴承具有至少两个用于提供电能的能量供应模块，使得能量可任选地由这些能量供应模块中的一个或两个进行输送。因此，如果需要，可满足较高的能量需求。能量供应模块各自包括控制单元，该控制单元构造为根据预定的供电策略并且根据供电请求来控制相应的能量供应模块的能量输送。在这个方面，能量供应模块可自主地控制能量输送。无需能量供应模块的上级单元来接管单独的能量供应模块的控制，使得扩展该方法可轻松完成，例如通过更改能量供应模块的数量来实现。

控制单元可例如在轴承的制造过程中进行构造，尤其是在包装具有能量供应模块的轴承的过程中进行构造。例如，如果控制单元设计为可编程的，则供电策略可作为程序或数据代码存储在控制单元中。另选地，供电策略可通过控制单元的硬件结构来确定。供电策略可表示为表格和/或算法。

第一能量供应模块和第二能量供应模块优选地设计为发电模块，例如设计为能量收集模块。在本语境下，能量收集模块应理解为是指一种发电模块，该发电模块设计为尤其通过轴承的旋转运动和/或轴承的环境温度和/或通过轴承的振动产生少量电能。另选地，第一能量供应模块可设计为发电模块并且第二能量供应模块可设计为能量存储模块，例如设计为蓄能器模块或电池模块或电容器模块。

根据一个优选的实施例，提供了采用不同设计的第一能量供应模块和第二能量供应模块。例如，第一能量供应模块可为第一能量收集模块并且第二能量供应模块可为第二能量收集模块，这两个能量收集模块通过不同的物理效应产生电能。

供电请求优选地包括电压需求和/或电流需求和/或能量需求和/或功率需求。例如，可将目标电压指定为电压需求，该目标电压是运行特定负载所需的。同样，可将目标电流指定为电流需求，并且/或者将目标能量指定为能量规格，并且/或者将目标功率指定为功率规格。供电请求特别优选地为公共供电请求，该供电请求同样由第一能量供应模块的第一控制单元和第二能量供应模块的第二控制单元接收。

根据一个有利的实施例，第一控制单元和/或第二控制单元接收来自接口模块或轴承的负载尤其是负载模块的供电请求。

第一控制单元和/或第二控制单元优选地设置输出电压和/或输出电流以控制相应的能量供应模块的能量输送。

一个有利的实施例提供了经由公共供电总线连接的第一能量供应模块和第二能量供应模块，该第一能量供应模块和该第二能量供应模块可通过公共供电总线输送能量。一个或多个负载可连接至此类供电总线。另选地或除此之外，可提供经由公共通信总线连接的第一能量供应模块和第二能量供应模块，使得第一能量供应模块和第二能量供应模块以及可能的更多模块可经由该通信总线交换信息。

根据一个有利的实施例，提供了第一能量供应模块，该第一能量供应模块确定作为第一能量供应模块的特征的第一供电状态信息并且将该第一供电状态信息传输至第二能量供应模块，其中第二能量供应模块的第二控制单元还根据第一供电状态信息来控制能量输送。第一供电状态信息可包含例如能量供应模块当前提供的电压、电流或功率的指示。另选地或除此之外，第一供电状态信息可包含根据所接收的供电请求的状态信息，例如，第一能量供应模块可提供的所需能量或功率的百分比的指示。第二能量供应模块优选地确定作为第二能量供应模块的特征的第二供电状态信息，并且将第二供电状态信息传输至第一能量供应模块，其中第一能量供应模块的第一控制单元还根据第二供电状态信息控制能量的输送。此外，在相应的控制单元中可使用更多能量供应模块的供电状态信息进行控制。

在一个被证明是有利的实施例中，第一能量供应模块接收作为第一能量供应模块的未来行为的特征的预测值并且将该预测值传输至第二能量供应模块，其中第二控制单元还根据预测值控制能量的输出。优选地，根据相应的能量供应模块的状态的测量结果、能量供应模块的电压和/或电流的测量结果确定预测值。

一个优选的实施例提供了第一控制单元和/或第二控制单元，该第一控制单元和/或第二控制单元接收供电请求并且根据供电请求和指定的供电策略来控制相应的能量供应模块的能量接收。在能量供应模块的情况下，此类能量的接收特别有利，该能量供应模块设计为能量存储模块，例如，设计为蓄能器模块、电池模块、电容器模块或用于存储动能的模块。

为实现开头所提及的目的，进一步提出了一种轴承，尤其是滚柱轴承或滑动轴承或线性轴承，其具有至少一个第一能量供应模块和第二能量供应模块，其中第一能量供应模块的第一控制单元和第二能量供应模块的第二控制单元构造为接收供电请求并且根据供电请求和给定的供电策略来控制相应的能量供应模块的能量输送。

利用该轴承可获得已经结合根据本发明的方法所述的相同优势。

此外，结合该方法描述的有利特征和构造也可以在设备中单独使用或组合使用。

附图说明

下面将参考附图中所示的示例性实施例说明本发明的更多细节和优势。文中：

图1示出根据本发明的一个示例性实施例的具有多个能量供应模块的轴承的框图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个示例性实施例的设计为滚柱轴承的轴承10的能量供应模块1、2、3、4的框图。轴承10具有采用不同的设计的多个能量供应模块1、2、3、4。

第一能量供应模块1设计为发电模块。该发电模块为能量收集模块，该能量收集模块由轴承中的振动获得电能。为转换能量，该能量收集模块具有压电元件。第一能量供应模块1布置在轴承10内，即布置在轴承的轴承套圈上，该轴承套圈参见参考符号11。

第二能量供应模块2还设计为发电模块。能量收集模块像发电机一样，将滚柱轴承的旋转动能转化为电能。该第二能量供应模块设计为与轴承10的轴承套圈分开的模块，该轴承套圈参见参考符号12。

第三能量供应模块3还设计为发电模块。它是根据温差电效应产生电能的能量收集模块，即，利用温差产生电流。在这个方面，能量收集模块具有peltier元件。该第三能量供应模块3同样与轴承10的轴承套圈分开形成。

图1所示的第四能量供应模块4设计为能量存储模块。该能量供应模块4具有蓄能器，其可以充电或放电。第四能量供应模块4也与轴承10的轴承套圈分开形成。

轴承10的能量供应模块1、2、3、4经由公共供电总线5彼此电连接，能量供应模块1、2、3、4可通过该公共供电总线供电。轴承的至少一个负载例如传感器或致动器也连接至供电总线5，并且经由供电总线为其供给能量。

此外，能量供应模块1、2、3、4连接至公共通信总线8。能量供应模块1、2、3、4经由通信总线8交换信息，如下文所说明。

能量供应模块1、2、3、4各自具有用于控制能量输送的控制单元，并且在能量供应模块4设计为能量存储模块的情况下，还可接收能量。能量供应模块1、2、3、4的控制单元构造为使其能够根据预定的供电策略来控制相应的能量供应模块的能量输出或能量接收。该构造可在轴承的制造过程中进行，或作为初始化程序的一部分进行。供电策略可作为程序或数据代码存储在控制单元中。另选地，供电策略可通过控制单元的硬件结构来确定。供电策略可表示为表格和/或算法。

在轴承运行过程中，将产生供电请求，并经由通信总线8发送至所有能量供应模块1、2、3、4。供电请求可包括电压需求和/或电流需求和/或能量需求和/或功率需求。该供电请求通过连接至供电总线5的轴承的负载或通过接口模块发送。例如，如果要激活需要3.3v电压的负载，则可以向电源模块1、2、3、4提供需要3.3v电压的供电请求。任选地，供电请求还可包含能量和/或功率需求，例如，要为负载提供指定的功率。

能量供应模块1、2、3、4的控制单元接收该供电请求，并且根据该供电请求以及可能的其他输入变量控制能量供应模块1、2、3、4的能量输送。其他此类输入变量包括其他能量供应模块1、2、3、4的供电状态信息，控制单元还经由通信总线8接收该供电状态信息。其他能量供应模块1、2、3、4的该供电状态信息指示例如其他能量供应模块1、2、3、4提供的电压和/或电流和/或功率和/或相应的能量供应模块1、2、3、4可在指定时间段内发送或接收的能量。此外，控制单元可接收其他能量供应模块1、2、3、4的预测值作为更多输入变量，这些预测值由其他能量供应模块1、2、3、4确定并且作为相应的能量供应模块1、2、3、4的未来行为的特征。

能量供应模块1、2、3、4的控制单元通过将输出电压和/或输出电流设置为特定的值或通过停用相应的能量供应模块1、2、3、4来控制相应的能量供应模块的能量输出。例如，基于供电策略，在能量供应模块1、2、3、4构造为生成1v至4v范围内的电压的情况下，如果供电请求中包含的电压需求需要超出该范围的目标电压，例如5v，则可能有必要停用该能量供应模块。另一方面，基于供电策略，在能量供应模块构造为生成3v至8v范围内的电压的情况下，可将输出电压设置为5v。

在上述用于操作轴承10的方法中，该轴承具有至少一个第一能量供应模块1和第二能量供应模块2，该第一能量供应模块1的第一控制单元和第二能量供应模块2的第二控制单元构造为根据指定的供电策略来控制相应的能量供应模块1、2的能量输出，其中第一控制单元和/或第二控制单元接收供电请求并且根据供电请求和指定的供电策略来控制相应的能量供应模块1、2的能量输送。由此，轴承中的能量供应，即使在能量需求较高时，也能通过使用极少费用可扩展的方法得到保证。

附图标记说明

1能量供应模块

2能量供应模块

3能量供应模块

4能量供应模块

5供电总线

6通信总线

10轴承

11在轴承套圈上

12与轴承套圈分开