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DE102022109719A1 - Heat exchanger arrangement with a heat sink having a sheet metal plate with an integrated cooling channel; and electric drive system - Google Patents

Heat exchanger arrangement with a heat sink having a sheet metal plate with an integrated cooling channel; and electric drive system Download PDF

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DE102022109719A1
DE102022109719A1 DE102022109719.6A DE102022109719A DE102022109719A1 DE 102022109719 A1 DE102022109719 A1 DE 102022109719A1 DE 102022109719 A DE102022109719 A DE 102022109719A DE 102022109719 A1 DE102022109719 A1 DE 102022109719A1
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heat exchanger
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heat
sheet metal
heat sink
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Philipp Mattes
Peter Spál
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung (1) für ein Antriebssystem (22), mit zwei beabstandet zueinander angeordneten, jeweils zum Anschluss an einen eigenen Ölkreislauf (2a, 2b) ausgebildeten Wärmetauschern (3a, 3b) und einem zentralen, an beide Wärmetauscher (3a, 3b) angeschlossenen Kühlkreislauf (4), wobei wenigstens ein Kühlkanal (5, 6, 7, 8) eines den Kühlkreislauf (4) mit ausbildenden Kühlkörpers (9) zumindest abschnittsweise unmittelbar durch eine umformtechnisch hergestellte Vertiefung (10) einer Blechplatte (11, 12) des Kühlkörpers (9) ausgeformt ist. Zudem betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem (22) mit dieser Wärmetauscheranordnung (1).

Figure DE102022109719A1_0000
The invention relates to a heat exchanger arrangement (1) for a drive system (22), with two heat exchangers (3a, 3b) arranged at a distance from one another, each designed for connection to its own oil circuit (2a, 2b), and a central heat exchanger (3a, 3b) connected cooling circuit (4), wherein at least one cooling channel (5, 6, 7, 8) of a cooling circuit (4) with forming heat sink (9) at least in sections directly through a recess (10) produced by forming technology in a sheet metal plate (11, 12 ) of the heat sink (9) is formed. The invention also relates to an electric drive system (22) with this heat exchanger arrangement (1).
Figure DE102022109719A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung, die bevorzugt in einem elektrischen Antriebssystem, besonders bevorzugt einem elektrischen Achsantriebssystem (auch als E-Achse bezeichnet), eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist. Weiter bevorzugt ist das elektrische Achsantriebssystem mit zwei eigenständigen Antriebseinheiten / als eine doppelte E-Achse ausgebildet. Jede Antriebseinheit weist bevorzugt eine elektrische Antriebsmaschine (bevorzugt in Form einer Axialflussmaschine) und eine der Antriebsmaschine nachgeschaltete Getriebeeinrichtung auf. Ein Ausgang der Getriebeeinrichtung ist dann wiederum mit einer Abtriebswelle rotatorisch gekoppelt, welche Abtriebswelle möglichst direkt mit einem bereiften Rad des Kraftfahrzeuges weiter verbunden ist.The invention relates to a heat exchanger arrangement which is preferably used in an electric drive system, particularly preferably an electric axle drive system (also referred to as an E-axle), of a motor vehicle. More preferably, the electric axle drive system is designed with two independent drive units/as a double E-axle. Each drive unit preferably has an electric drive machine (preferably in the form of an axial flux machine) and a transmission device connected downstream of the drive machine. An output of the transmission device is then rotationally coupled to an output shaft, which output shaft is further connected as directly as possible to a tire-covered wheel of the motor vehicle.

Die Antriebsmaschinen dieser bekannten Antriebssysteme sind zur platzsparenden Unterbringung bevorzugt koaxial und axial nebeneinander angeordnet. Es besteht dennoch weiterhin prinzipiell die Anforderung diese Antriebssysteme und auch deren Komponenten, die dann variabel in weiteren Antriebssystemen angeordnet werden können, bauraumsparender auszubilden, um sie möglichst vielseitig in bestehende Bauräume einsetzen zu können.The drive machines of these known drive systems are preferably arranged coaxially and axially next to one another to save space. However, there is still a fundamental requirement to design these drive systems and their components, which can then be variably arranged in other drive systems, in a more space-saving manner in order to be able to use them as versatilely as possible in existing installation spaces.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmetauscheranordnung für ein Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst geringen Bauraum in Anspruch nimmt.It is therefore an object of the present invention to provide a heat exchanger arrangement for a drive system which takes up as little space as possible.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Mit dem Anspruch 1 ist eine Wärmetauscheranordnung für ein (vorzugsweise elektrisches) Antriebssystem, mit zwei beabstandet zueinander angeordneten, jeweils zum Anschluss an einen eigenen Ölkreislauf ausgebildeten Wärmetauschern und einem zentralen, an beide Wärmetauscher angeschlossenen Kühlkreislauf beansprucht. Dabei ist wenigstens ein Kühlkanal eines den Kühlkreislauf mit ausbildenden Kühlkörper zumindest abschnittsweise unmittelbar durch eine umformtechnisch hergestellte Vertiefung einer Blechplatte des Kühlkörpers ausgeformt.This is achieved according to the invention by the subject matter of claim 1. Claim 1 claims a heat exchanger arrangement for a (preferably electric) drive system, with two heat exchangers arranged at a distance from one another, each designed for connection to its own oil circuit, and a central cooling circuit connected to both heat exchangers. At least one cooling channel of a heat sink forming the cooling circuit is formed, at least in sections, directly by a recess in a sheet metal plate of the heat sink produced by forming.

Durch diese integrale Ausbildung des wenigstens einen Kühlkanals durch eine Vertiefung der Blechplatte sind die Geometrien dieses Kühlkanals möglichst flexibel einstellbar. Dabei können variabel unterschiedlichste Strömungsquerschnittsformen und variable Verläufe des Kühlkanals angefertigt werden. Insbesondere können Kühlkanäle ausgebildet werden, die möglichst wenig Bauraum einnehmen.Due to this integral design of the at least one cooling channel through a recess in the sheet metal plate, the geometries of this cooling channel can be adjusted as flexibly as possible. A wide variety of flow cross-sectional shapes and variable courses of the cooling channel can be produced. In particular, cooling channels can be designed that take up as little space as possible.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and explained in more detail below.

Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Vertiefung prägetechnisch aus einer Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers heraus ausgestellt ist. Die Vertiefung ist somit prägetechnisch in die Blechplatte eingedrückt. Damit ergibt sich ein möglichst effizientes Herstellverfahren.Accordingly, it is also advantageous if the recess is embossed out from a main extension plane of the heat sink. The depression is therefore pressed into the sheet metal plate using embossing technology. This results in the most efficient manufacturing process possible.

Weist die Vertiefung / der wenigstens eine Kühlkanal eine von einem Kreisquerschnitt abweichende Querschnittsform, vorzugsweise eine elliptische oder rechteckförmige Querschnittsform, auf, ist der Kühlkörper möglichst dünn ausbildbar.If the depression/the at least one cooling channel has a cross-sectional shape that deviates from a circular cross-section, preferably an elliptical or rectangular cross-sectional shape, the heat sink can be made as thin as possible.

Die Herstellung des Kühlkörpers wird weiter vereinfacht, wenn dieser zwei in seiner Haupterstreckungsebene flächig aufeinander aufliegende / miteinander befestigte Blechplatten aufweist, die gemeinsam den wenigstens einen Kühlkanal ausbilden / umschließen. Dadurch ist der Kühlkanal noch leichter herstellbar.The production of the heat sink is further simplified if it has two sheet metal plates lying flat on top of one another/fastened together in its main extension plane, which together form/enclose the at least one cooling channel. This makes the cooling channel even easier to produce.

Somit ist es in diesem Zusammenhang auch zweckmäßig, wenn sowohl eine erste Blechplatte als auch eine zweite Blechplatte des Kühlkörpers mit einer den wenigstens einen Kühlkanal mit ausbildenden Vertiefung versehen sind. Unterscheiden sich die Vertiefungen der Blechplatten weiter bevorzugt in ihrer Länge / in ihrer Querschnittsform, ist der Kühlkanal hinsichtlich seiner Form noch variabler einstellbar. It is therefore also expedient in this context if both a first sheet metal plate and a second sheet metal plate of the heat sink are provided with a depression that forms the at least one cooling channel. If the recesses in the sheet metal plates preferably differ in their length/cross-sectional shape, the shape of the cooling channel can be adjusted even more variably.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Wärmetauscher innerhalb einer Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers versetzt zueinander positioniert sind. Dadurch lassen sich die Wärmetauscher im fertig montierten Zustand seitens eines Antriebssystems möglichst nahe an dem jeweiligen Gehäusebereich einer Antriebsmaschine anbringen. Somit können weitere Leitungen möglichst kurz gehalten werden.In addition, it is advantageous if the heat exchangers are positioned offset from one another within a main extension plane of the heat sink. As a result, the heat exchangers can be mounted as close as possible to the respective housing area of a drive machine in the fully assembled state by a drive system. This means that additional lines can be kept as short as possible.

Der Kühlkörper wird weiterhin möglichst effizient wirkend realisiert, wenn er einen Zulaufanschluss aufweist, von dem aus mehrere Kühlkanäle abzweigen und beabstandet zueinander einen Plattenbereich, der sich zwischen den Wärmetauschern befindet, durchlaufen. Dadurch wird eine möglichst große Fläche des Kühlkörpers effizient im Betrieb gekühlt.The heat sink will continue to work as efficiently as possible if it has an inlet connection from which several cooling channels branch off and pass through a plate area, which is located between the heat exchangers, at a distance from one another. This ensures that the largest possible area of the heat sink is cooled efficiently during operation.

Von Vorteil ist es auch, wenn ein sich von dem Zulaufanschluss weg erstreckender Bypasskanal direkt an einen an den beiden Wärmetauschern angeschlossenen Aufteilungskanal anschließt. Dieser Bypasskanal kann entweder in Abhängigkeit eines an dem Zulaufanschluss anliegenden Hydraulikdruckes oder in Abhängigkeit eines an dem Zulaufanschluss bereitgestellten Volumenstroms geöffnet und geschlossen werden. Alternativ ist es auch möglich, den Bypasskanal permanent geöffnet auszubilden. Alternativ ist es zudem möglich, den Bypasskanal derart auszubilden, dass er nicht einzelne Komponenten des Kühlkreislaufes, etwa Inverter, bypasst, sondern den jeweiligen Wärmetauscher selbst bypasst.It is also advantageous if a bypass channel extending away from the inlet connection connects directly to a distribution channel connected to the two heat exchangers. This bypass channel can either be dependent on the hydraulic pressure applied to the inlet connection or depending on the pressure on the inlet The volume flow provided at the connection can be opened and closed. Alternatively, it is also possible to design the bypass channel to be permanently open. Alternatively, it is also possible to design the bypass channel in such a way that it does not bypass individual components of the cooling circuit, such as inverters, but rather bypasses the respective heat exchanger itself.

Des Weiteren ist es für eine effiziente Arbeitsweise der Wärmetauscheranordnung vorteilhaft, wenn zumindest ein Versorgungskanal den Plattenbereich in einem zur Kühlung einer Leistungselektronikeinrichtung ausgebildeten Kühlabschnitt durchströmt. Der Versorgungskanal kann weiter bevorzugt ebenfalls in einen der Wärmetauscher münden.Furthermore, for efficient operation of the heat exchanger arrangement, it is advantageous if at least one supply channel flows through the plate area in a cooling section designed to cool a power electronics device. The supply channel can also preferably open into one of the heat exchangers.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Bypasskanal in Abstimmung mit dem zumindest einen Versorgungskanal derart ausgebildet ist, dass ein an dem Zulaufanschluss zur Verfügung gestellter Volumenstrom zu einem Drittel durch den Bypasskanal fließt und zu zwei Drittel durch den zumindest einen Versorgungskanal fließt.It has proven to be particularly advantageous if the bypass channel is designed in coordination with the at least one supply channel in such a way that one third of a volume flow provided at the inlet connection flows through the bypass channel and two thirds flows through the at least one supply channel.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit zwei, axial nebeneinander angeordneten, elektrischen Antriebsmaschinen und zwei Getriebeeinrichtungen, wobei jede Antriebsmaschine mittels einer Getriebeeinrichtung mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, mit zumindest einer axial zwischen den Antriebsmaschinen positionierten Leistungselektronikeinrichtung zur Stromversorgung und Steuerung der Antriebsmaschinen, sowie mit einer erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, von welcher Wärmetauscheranordnung ein erster Wärmetauscher mit einem Ölkreislauf eines, eine erste Antriebsmaschine und/oder eine erste Getriebeeinrichtung aufnehmenden, ersten Gehäusebereichs und ein zweiter Wärmetauscher mit einem Ölkreislauf eines, eine zweite Antriebsmaschine und/oder eine zweite Getriebeeinrichtung aufnehmenden, zweiten Gehäusebereichs verbunden ist und sich die zumindest eine Leistungselektronikeinrichtung in Wirkverbindung, das heißt in thermischer Koppelung, mit dem Kühlkörper der Wärmetauscheranordnung befindet.The invention further relates to an electric drive system for a motor vehicle, with two electric drive machines arranged axially next to one another and two transmission devices, each drive machine being coupled to an output shaft by means of a transmission device, with at least one power electronic device positioned axially between the drive machines for power supply and control the drive machines, as well as with a heat exchanger arrangement according to the invention according to at least one of the previously described embodiments, of which heat exchanger arrangement a first heat exchanger with an oil circuit of a first housing region accommodating a first drive machine and/or a first transmission device and a second heat exchanger with an oil circuit of a second drive machine and / or a second gear device receiving, second housing area is connected and the at least one power electronics device is in operative connection, that is, in thermal coupling, with the heat sink of the heat exchanger arrangement.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.

Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems im Bereich einer an diesem angebrachten, erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei insbesondere zwei Wärmetauscher und eine erste Blechplatte eines Kühlkörpers der Wärmetauscheranordnung zu erkennen sind,
  • 2 eine Draufsicht auf eine zweite Blechplatte des in 1 eingesetzten Kühlkörpers, die mit Blick in die Zeichnungsebene der 1 hinein hinter der ersten Blechplatte angebracht ist,
  • 3 eine vereinfachte Teilschnittdarstellung der Wärmetauscheranordnung nach 1 im Bereich eines durch die beiden Blechplatten gebildeten Kühlkanals, 4 eine perspektivische Darstellung des elektrischen Antriebssystems der 1, wobei die Wärmetauscheranordnung teilweise ausgespart dargestellt ist und die im Betrieb erzeugten Strömungen eingezeichnet sind, sowie
  • 5 eine Seitendarstellung des Antriebssystems der 1, wobei wiederum die im Betrieb erzeugten Strömungen eingezeichnet sind.
Show it:
  • 1 a perspective view of an electric drive system in the area of a heat exchanger arrangement according to the invention attached to it according to a preferred exemplary embodiment, in which in particular two heat exchangers and a first sheet metal plate of a heat sink of the heat exchanger arrangement can be seen,
  • 2 a top view of a second sheet metal plate of the in 1 inserted heat sink, which looks into the drawing plane of the 1 is attached behind the first sheet metal plate,
  • 3 a simplified partial sectional view of the heat exchanger arrangement 1 in the area of a cooling channel formed by the two sheet metal plates, 4 a perspective view of the electric drive system 1 , where the heat exchanger arrangement is shown partially cut out and the flows generated during operation are shown, as well
  • 5 a side view of the drive system 1 , where again the flows generated during operation are shown.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and therefore serve exclusively to understand the invention. The same elements are given the same reference numbers.

Mit den 4 und 5 ist ein elektrisches Antriebssystem 22 von außen gut zu erkennen. Das elektrische Antriebssystem 22 weist eine nachfolgend näher beschriebene, erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung 1 auf.With the 4 and 5 an electric drive system 22 can be clearly seen from the outside. The electric drive system 22 has a heat exchanger arrangement 1 according to the invention, which is described in more detail below.

Das elektrische Antriebssystem 22 dient auf typische Weise zum Antrieb eines rein elektrisch oder hybridisch angetriebenen Kraftfahrzeuges. Das Antriebssystem 22 ist als eine doppelte Achsanordnung / E-Achse ausgebildet. Demzufolge befindet sich das Antriebssystem 22 im fertig montierten Zustand des Kraftfahrzeuges mit seinen zwei Ausgängen jeweils in drehfester Verbindung mit einem Rad des Kraftfahrzeuges. Weiter bevorzugte ist das Antriebssystem 22 an einer Hinterradachse, alternativ jedoch auch an einer Vorderradachse, des Kraftfahrzeuges angeordnet.The electric drive system 22 is typically used to drive a purely electric or hybrid motor vehicle. The drive system 22 is designed as a double axle arrangement/E-axle. As a result, the drive system 22 is in the fully assembled state of the motor vehicle with its two outputs each in a rotationally fixed connection to a wheel of the motor vehicle. More preferably, the drive system 22 is arranged on a rear wheel axle, but alternatively also on a front wheel axle, of the motor vehicle.

Das Antriebssystem 22 weist zwei elektrische Antriebsmaschinen 23a, 23b auf. Jede Antriebsmaschine 23a, 23b ist über eine Getriebeeinrichtung 24a, 24b mit einer (einen Ausgang des Antriebssystems 22 bildenden) Abtriebswelle 25a, 25b verbunden. Eine erste Antriebsmaschine 23a ist somit über eine erste Getriebeeinrichtung 24a mit einer ersten Abtriebswelle 25a verbunden / drehfest verbunden. Eine zweite Antriebsmaschine 23b ist über eine zweite Getriebeeinrichtung 24b mit einer zweiten Abtriebswelle 25b verbunden.The drive system 22 has two electric drive machines 23a, 23b. Each drive machine 23a, 23b is connected via a transmission device 24a, 24b to an output shaft 25a, 25b (forming an output of the drive system 22). A first drive machine 23a is thus connected/rotatably connected to a first output shaft 25a via a first gear device 24a. A second drive machine 23b is connected to a second output shaft 25b via a second transmission device 24b.

Somit ist das Antriebssystem 22 prinzipiell mit zwei Antriebseinheiten 27a, 27b ausgestattet, wobei eine erste Antriebseinheit 27a die erste Antriebsmaschine 23a, die erste Getriebeeinrichtung 24a und die erste Abtriebswelle 25a aufweist und bevorzugt in einem ersten Gehäusebereich 26a angeordnet / untergebracht ist. Eine zweite Antriebseinheit 27b weist die zweite Antriebsmaschine 23b, die zweite Getriebeeinrichtung 24b und die zweite Abtriebswelle 25b auf und ist bevorzugt in einem zweiten Gehäusebereich 26b untergebracht. Die beiden Gehäusebereiche 26a, 26b sind Bestandteile eines gesamtheitlichen Antriebsgehäuses 28. Somit dient die erste Antriebseinheit 27a im Betrieb zum Antrieb eines ersten bereiften Rades des Kraftfahrzeuges, während die zweite Antriebseinheit 27b im Betrieb zum Antrieb eines zweiten bereiften Rades des Kraftfahrzeuges dient.The drive system 22 is therefore basically equipped with two drive units 27a, 27b, wherein a first drive unit 27a has the first drive machine 23a, the first gear device 24a and the first output shaft 25a and is preferably arranged/accommodated in a first housing region 26a. A second drive unit 27b has the second drive machine 23b, the second gear device 24b and the second output shaft 25b and is preferably accommodated in a second housing region 26b. The two housing regions 26a, 26b are components of an overall drive housing 28. Thus, the first drive unit 27a is used during operation to drive a first tire wheel of the motor vehicle, while the second drive unit 27b is used during operation to drive a second tire wheel of the motor vehicle.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass die beiden Antriebsmaschinen 23a, 23b vorzugsweise koaxial und axial beabstandet zueinander angeordnet sind. Eine Drehachse 29 eines Rotors der jeweiligen Antriebsmaschine 23a, 23b ist in 5 eingezeichnet. Auch die Getriebeeinrichtungen 24a, 24b und insbesondere die Abtriebswellen 25a, 25b sind koaxial zu dieser Drehachse 29 angeordnet.Furthermore, it should be noted that the two drive machines 23a, 23b are preferably arranged coaxially and axially spaced from one another. An axis of rotation 29 of a rotor of the respective drive machine 23a, 23b is in 5 drawn. The gear devices 24a, 24b and in particular the output shafts 25a, 25b are also arranged coaxially to this axis of rotation 29.

Die beiden Antriebseinheiten 27a, 27b sind in Bezug auf eine Spiegelebene, auf die die Drehachse 29 normal steht, zueinander symmetrisch ausgebildet. Insbesondere sind die beiden Antriebseinheiten 27a, 27b im Wesentlichen gleich aufgebaut.The two drive units 27a, 27b are designed to be symmetrical to one another with respect to a mirror plane to which the axis of rotation 29 is normal. In particular, the two drive units 27a, 27b are constructed essentially the same.

Mit den 4 und 5 ist ferner angedeutet, dass an dem Antriebsgehäuse 28 die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel angebracht ist.With the 4 and 5 It is further indicated that the heat exchanger arrangement 1 according to the invention is attached to the drive housing 28 according to a preferred exemplary embodiment.

Die Wärmetauscheranordnung 1 weist einen ersten Wärmetauscher 3a auf, der mit einem ersten Ölkreislauf 2a verbunden ist / an einen ersten Ölkreislauf 2a angeschlossen ist. Der erste Ölkreislauf 2a wird im Betrieb durch den ersten Gehäusebereich 26a geführt und versorgt dort Bestandteile (Zahnradkomponenten, Lager, etc.) der ersten Getriebeeinrichtung 24a sowie Bestandteile (Rotor, Lager, Statorwicklungen, etc.) der ersten Antriebsmaschine 23a mit einem zur Kühlung und/oder Schmierung dienenden Öl / Hydraulikmittel.The heat exchanger arrangement 1 has a first heat exchanger 3a, which is connected to a first oil circuit 2a/is connected to a first oil circuit 2a. During operation, the first oil circuit 2a is guided through the first housing area 26a and there supplies components (gear components, bearings, etc.) of the first gear device 24a as well as components (rotor, bearings, stator windings, etc.) of the first drive machine 23a with a for cooling and /or lubrication oil/hydraulic fluid.

Ein zweiter Wärmetauscher 3b der Wärmetauscheranordnung 1 ist entlang der Drehachse 29, das heißt axial, beabstandet zu dem ersten Wärmetauscher 3b angeordnet. Der zweite Wärmetauscher 3b ist im Betrieb an einen zweiten Ölkreislauf 2b angeschlossen. Der zweite Ölkreislauf 2b wird im Betrieb durch den zweiten Gehäusebereich 26b geführt und versorgt dort Bestandteile (Zahnradkomponenten, Lager, etc.) der zweiten Getriebeeinrichtung 24b sowie Bestandteile (Rotor, Lager, Statorwicklungen, etc.) der zweiten Antriebsmaschine 23b mit einem zur Kühlung und/oder Schmierung dienenden Öl / Hydraulikmittel.A second heat exchanger 3b of the heat exchanger arrangement 1 is arranged along the axis of rotation 29, that is to say axially, at a distance from the first heat exchanger 3b. The second heat exchanger 3b is connected to a second oil circuit 2b during operation. During operation, the second oil circuit 2b is guided through the second housing area 26b and there supplies components (gear components, bearings, etc.) of the second transmission device 24b as well as components (rotor, bearings, stator windings, etc.) of the second drive machine 23b with a for cooling and /or lubrication oil/hydraulic fluid.

Andererseits sind die Wärmetauscher 3a, 3b jeweils mit einem gemeinsamen Kühlkreislauf 4, vorzugsweise in Form eines Wasserkreislaufes, verbunden. Der Kühlkreislauf 4 ist im Betrieb an eine externe Pumpe / Wasserpumpe angeschlossen, um damit die Wärmetauscher 3a, 3b mit Kühlfluid zu versorgen.On the other hand, the heat exchangers 3a, 3b are each connected to a common cooling circuit 4, preferably in the form of a water circuit. During operation, the cooling circuit 4 is connected to an external pump/water pump in order to supply the heat exchangers 3a, 3b with cooling fluid.

Der nähere Aufbau der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung 1 ist in Verbindung mit den 1 bis 3 gezeigt. Gemäß 1 weist die Wärmetauscheranordnung 1 einen Kühlkörper 9 auf, der sich zwischen den Wärmetauschern 3a, 3b erstreckt / auf dem die Wärmetauscher 3a, 3b angebracht sind. Der Kühlkörper 9 ist erfindungsgemäß aus mehreren flächig aufeinander aufgelegten, miteinander verbundenen Blechplatten 11, 12 ausgebildet. Die Blechplatten 11, 12 sind jeweils aus einem Metallblech, etwa einem Stahlblech oder einem Aluminiumblech (umfassend Bleche aus Aluminiumlegierungen), hergestellt.The detailed structure of the heat exchanger arrangement 1 according to the invention is in connection with 1 until 3 shown. According to 1 the heat exchanger arrangement 1 has a heat sink 9 which extends between the heat exchangers 3a, 3b / on which the heat exchangers 3a, 3b are mounted. According to the invention, the heat sink 9 is formed from several sheet metal plates 11, 12 that are placed flat on one another and connected to one another. The sheet metal plates 11, 12 are each made of a metal sheet, such as a steel sheet or an aluminum sheet (including aluminum alloy sheets).

Es ist ferner zu erkennen, dass der Kühlkörper 9 mit den Blechplatten 11, 12 eine Haupterstreckungsebene 13 aufweisen. Diese Haupterstreckungsebene 13 ist im Wesentlichen parallel zu der Drehachse 29 ausgerichtet. Entlang dieser Haupterstreckungsebene 13 sind an den sich gegenüberliegenden Endbereichen des Kühlkörpers 9 die Wärmetauscher 3a, 3b angeordnet.It can also be seen that the heat sink 9 with the sheet metal plates 11, 12 have a main extension plane 13. This main extension plane 13 is aligned essentially parallel to the axis of rotation 29. The heat exchangers 3a, 3b are arranged along this main extension plane 13 at the opposite end regions of the heat sink 9.

Erfindungsgemäß sind in dem Kühlkörper 9 durch entsprechend in die Blechplatten 11, 12 eingebrachte Vertiefungen 10 mehrere Kühlkanäle 5, 6, 7, 8 eingebracht / ausgeformt.According to the invention, several cooling channels 5, 6, 7, 8 are introduced/formed in the heat sink 9 through recesses 10 made accordingly in the sheet metal plates 11, 12.

In 1 ist eingezeichnet, dass ein erster Kühlkanal 5, ein zweiter Kühlkanal 6 sowie ein dritter Kühlkanal 7 von einem Zulaufanschluss 14 des Kühlkreislaufes 4 aus in der Haupterstreckungsebene 13 verteilt / voneinander weg verlaufen. Der Zulaufanschluss 14 ist hier als Anschlussstutzen ausgebildet. Ein erster Kühlkanal 5 ist als ein so genannter erster Versorgungskanal 18 ausgebildet und durchströmt einen zwischen den beiden Wärmetauschern 3a, 3b angeordneten Plattenbereich 15. Jener erste Versorgungskanal 18 ist der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt, verläuft jedoch vorzugsweise mit mehreren Richtungswechseln entlang der Haupterstreckungsebene 13. Dieser erste Versorgungskanal 18 mündet weiter bevorzugt schließlich in einen Einlass 30 des ersten Wärmetauschers 3a.In 1 It is shown that a first cooling channel 5, a second cooling channel 6 and a third cooling channel 7 extend from an inlet connection 14 of the cooling circuit 4 in the main extension plane 13 / away from each other. The inlet connection 14 is designed here as a connecting piece. A first cooling channel 5 is designed as a so-called first supply channel 18 and flows through a plate area 15 arranged between the two heat exchangers 3a, 3b. That first supply channel 18 is not shown further for the sake of clarity, but preferably runs along the main extension plane 13 with several changes of direction. This first supply channel 18 preferably ultimately opens into an inlet 30 of the first heat exchanger 3a.

Auf gleiche Weise wie der erste Versorgungskanal 18 ist ein zweiter Versorgungskanal 19 ausgebildet, der einen zweiten Kühlkanal 6 des Kühlkörpers 9 bildet. Der zweite Versorgungskanal 19 verläuft in dem Plattenbereich 15, vorzugsweise ebenfalls unter Umsetzung mehrerer Richtungswechsel, zu dem zweiten Wärmetauscher 3b hin. Somit ist der zweite Versorgungskanal 19 bevorzugt mit einem Einlass 30 des zweiten Wärmetauschers 3b verbunden.In the same way as the first supply channel 18, a second supply channel 19 is formed, which forms a second cooling channel 6 of the heat sink 9. The second supply channel 19 runs in the plate area 15, preferably also implementing several changes of direction, towards the second heat exchanger 3b. The second supply channel 19 is therefore preferably connected to an inlet 30 of the second heat exchanger 3b.

Ferner gibt es einen ebenfalls von dem Zulaufanschluss 14 weg verlaufenden Bypasskanal 16, der den dritten Kühlkanal 7 bildet. Der Bypasskanal 16 verläuft geradlinig und im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 29 zu einem vierten Kühlkanal 8, der einen Aufteilungskanal 17 bildet. Der Aufteilungskanal 17 verläuft im Wesentlichen parallel zur Drehachse 29 und ist mit seinen beiden Endbereichen an einen Einlass 30 des jeweiligen Wärmetauschers 3a, 3b angeschlossen.Furthermore, there is a bypass channel 16, which also runs away from the inlet connection 14 and forms the third cooling channel 7. The bypass channel 16 runs in a straight line and essentially perpendicular to the axis of rotation 29 to a fourth cooling channel 8, which forms a distribution channel 17. The distribution channel 17 runs essentially parallel to the axis of rotation 29 and is connected with its two end regions to an inlet 30 of the respective heat exchanger 3a, 3b.

Ebenfalls in 1 angedeutet ist, dass ein Auslass 31 jedes Wärmetauschers 3a, 3b mit einem Ablaufkanal 32 des Kühlkörpers 9 verbunden ist. Dieser Ablaufkanal 32 ist im Betrieb wiederum an die Pumpe / Wasserpumpe angeschlossen.Also in 1 It is indicated that an outlet 31 of each heat exchanger 3a, 3b is connected to an outlet channel 32 of the heat sink 9. This drain channel 32 is in turn connected to the pump/water pump during operation.

Hinsichtlich der Kühlkanäle 5, 6, 7, 8, insbesondere für den Bypasskanal 16 und den Aufteilungskanal 17 ist in Verbindung mit den 1 bis 3 auch deren stoffeinteilige Ausformung mittels zweier Blechplatten 11, 12 des Kühlkörpers 9 veranschaulicht. In 1 ist die erste Blechplatte 11 gut zu erkennen. Dabei fällt auf, dass insbesondere der dritte Kühlkanal 7 und der vierte Kühlkanal 8 in Form von prägetechnisch ausgestellten / umgeformten Sickenbereichen, die nachfolgend als Vertiefungen 10 bezeichnet sind, ausgebildet sind. Von der Haupterstreckungsebene 13 aus gesehen sind die Vertiefungen 10 somit weg von der Haupterstreckungsebene 13 zu einer der zweiten Blechplatte 12 abgewandten Seite ausgestellt.With regard to the cooling channels 5, 6, 7, 8, in particular for the bypass channel 16 and the distribution channel 17, in connection with 1 until 3 also illustrates their one-piece material formation by means of two sheet metal plates 11, 12 of the heat sink 9. In 1 the first sheet metal plate 11 can be clearly seen. It is noticeable that in particular the third cooling channel 7 and the fourth cooling channel 8 are designed in the form of embossed/formed bead areas, which are referred to below as depressions 10. Seen from the main extension plane 13, the depressions 10 are thus flared away from the main extension plane 13 to a side facing away from the second sheet metal plate 12.

Mit 2 ist schließlich die zweite Blechplatte 12 zu erkennen, die zeigt, dass auch sie den jeweiligen dritten und vierten Kühlkanal 7, 8 bildende Vertiefungen 10 aufweist. Diese Vertiefungen 10 der zweiten Blechplatte 12 sind ebenfalls prägetechnisch hergestellt und sind von der Haupterstreckungsebene 13 aus wiederum zu einer der ersten Blechplatte 11 abgewandten Seite ausgestellt.With 2 Finally, the second sheet metal plate 12 can be seen, which shows that it also has depressions 10 forming the respective third and fourth cooling channels 7, 8. These depressions 10 of the second sheet metal plate 12 are also produced using embossing technology and are again exposed from the main extension plane 13 to a side facing away from the first sheet metal plate 11.

Es sei darauf hingewiesen, dass die ersten und zweiten Kühlkanäle 5, 6 in Form der Versorgungskanäle 18, 19 auf gleiche Weise wie die dritten und vierten Kühlkanal 7, 8 durch die beiden Blechplatten 11, 12 ausgeformt sind. Somit sind letztendlich alle Kühlkanäle 5, 6, 7, 8 integral durch die Blechplatten 11, 12 ausgebildet. Es ist zu erkennen, dass die Kühlkanäle 5, 6, 7, 8, wie in 1 für den vierten Kühlkanal 8 exemplarisch veranschaulicht, jeweils eine Querschnittsform aufweisen, die von einer kreisrunden Form abweicht und vorzugsweise im Wesentlichen eine Rechteckform mit abgerundeten Ecken entspricht.It should be noted that the first and second cooling channels 5, 6 are formed in the form of the supply channels 18, 19 in the same way as the third and fourth cooling channels 7, 8 by the two sheet metal plates 11, 12. Ultimately, all cooling channels 5, 6, 7, 8 are formed integrally by the sheet metal plates 11, 12. It can be seen that the cooling channels 5, 6, 7, 8, as in 1 illustrated as an example for the fourth cooling channel 8, each having a cross-sectional shape that deviates from a circular shape and preferably essentially corresponds to a rectangular shape with rounded corners.

Mit 3 ist der Kühlkörper 9 im Bereich des Aufteilungskanals 17 auch geschnitten veranschaulicht, wodurch die Anordnung der Blechplatten 11, 12 in diesem Bereich detaillierter zu erkennen ist.With 3 the heat sink 9 is also shown in section in the area of the distribution channel 17, whereby the arrangement of the sheet metal plates 11, 12 in this area can be seen in more detail.

Mit 4 und mit 5 sind des Weiteren die verschiedenen im Betrieb die Wärmetauscheranordnung 1 durchfließenden Strömungsanteile schematisch eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass den Bypasskanal 16 ein Drittel einer an dem Zulaufanschluss 14 im Betrieb zur Verfügung gestellten Strömungsmenge strömt, während zwei Drittel durch die Versorgungskanäle 18, 19 strömen. Beispielsweise strömt im Betrieb sowohl durch die Bypassleitung 16 als auch durch den jeweiligen Versorgungskanal 18, 19 ein Volumenstrom von 10 Liter pro Minute.With 4 and with 5 The various flow components flowing through the heat exchanger arrangement 1 during operation are also shown schematically. It can be seen that a third of a flow quantity made available at the inlet connection 14 during operation flows through the bypass channel 16, while two thirds flow through the supply channels 18, 19. For example, during operation a volume flow of 10 liters per minute flows through both the bypass line 16 and the respective supply channel 18, 19.

Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass der Plattenbereich 15, der sich zwischen den Wärmetauschern 3a, 3b befindet, im Betrieb mit einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Leistungselektronikeinrichtung 20 unmittelbar in Kontakt befindet. Der Plattenbereich 15 bildet somit Kühlabschnitte 21, die durch die Versorgungskanäle 18, 19 durchströmt sind und die aktiv im Betrieb die Leistungselektronikeinrichtung 20 kühlen.Furthermore, it should be noted that the plate area 15, which is located between the heat exchangers 3a, 3b, is in direct contact with a power electronics device 20, which is not shown here for the sake of clarity, during operation. The plate area 15 thus forms cooling sections 21 through which flow passes through the supply channels 18, 19 and which actively cool the power electronics device 20 during operation.

Weiter bevorzugt weist die Leistungselektronikeinrichtung 20 je Antriebsmaschine 23a, 23b eine eigene Leistungselektronikeinheit in Form einer Invertereinheit auf.More preferably, the power electronics device 20 has its own power electronics unit in the form of an inverter unit for each drive machine 23a, 23b.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine zweigeteilte Grundplatte (Kühlkörper 9) aus Blech (Alu oder Stahl) umgesetzt, welche durch entsprechende Verprägung der Einzelbleche (Blechplatten 11, 12) Kanalstrukturen (Kühlkanäle 5, 6, 7, 8) abbildet, um die Ölverteilung zu gewährleisten. Dabei erfolgt eine Verteilung des Kühlwassers von einem zentralen Anschluss (Zulaufanschluss 14) vom Fahrzeug auf zwei separate Wärmetauscher 3a, 3b. Optional ist eine Möglichkeit zur Bypassung einzelner Pfade (Bypass vom Wärmetauscher 3a, 3b, Bypass von Komponenten im Wasserkreislauf, z.B. Inverter).In other words, according to the invention, a two-part base plate (heat sink 9) made of sheet metal (aluminum or steel) is implemented, which forms channel structures (cooling channels 5, 6, 7, 8) by appropriately embossing the individual sheets (sheet metal plates 11, 12). To ensure oil distribution. The cooling water is distributed from a central connection (inlet connection 14) from the vehicle to two separate heat exchangers 3a, 3b. Optional is the option to bypass individual paths (bypass from heat exchanger 3a, 3b, bypass from components in the water circuit, e.g. inverter).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
WärmetauscheranordnungHeat exchanger arrangement
2a2a
erster Ölkreislauffirst oil circuit
2b2 B
zweiter Ölkreislaufsecond oil circuit
3a3a
erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
3b3b
zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
44
KühlkreislaufCooling circuit
55
erster Kühlkanalfirst cooling channel
66
zweiter Kühlkanalsecond cooling channel
77
dritter Kühlkanalthird cooling channel
88th
vierter Kühlkanalfourth cooling channel
99
KühlkörperHeat sink
1010
Vertiefungdeepening
1111
erste Blechplattefirst sheet metal plate
1212
zweite Blechplattesecond sheet metal plate
1313
HaupterstreckungsebeneMain extension plane
1414
ZulaufanschlussInlet connection
1515
PlattenbereichPlate area
1616
BypasskanalBypass channel
1717
Aufteilungskanaldistribution channel
1818
erster Versorgungskanalfirst supply channel
1919
zweiter Versorgungskanalsecond supply channel
2020
LeistungselektronikeinrichtungPower electronics device
2121
KühlabschnittCooling section
2222
AntriebssystemDrive system
23a23a
erste Antriebsmaschinefirst prime mover
23b23b
zweite Antriebsmaschinesecond drive engine
24a24a
erste Getriebeeinrichtungfirst transmission device
24b24b
zweite Getriebeeinrichtungsecond gear device
25a25a
erste Abtriebswellefirst output shaft
25b25b
zweite Abtriebswellesecond output shaft
26a26a
erster Gehäusebereichfirst housing area
26b26b
zweiter Gehäusebereichsecond housing area
27a27a
erste Antriebseinheitfirst drive unit
27b27b
zweite Antriebseinheitsecond drive unit
2828
AntriebsgehäuseDrive housing
2929
DrehachseAxis of rotation
3030
Einlassinlet
3131
Auslassoutlet
3232
Ablaufkanaldrain channel

Claims (10)

Wärmetauscheranordnung (1) für ein Antriebssystem (22), mit zwei beabstandet zueinander angeordneten, jeweils zum Anschluss an einen eigenen Ölkreislauf (2a, 2b) ausgebildeten Wärmetauschern (3a, 3b) und einem zentralen, an beide Wärmetauscher (3a, 3b) angeschlossenen Kühlkreislauf (4), wobei wenigstens ein Kühlkanal (5, 6, 7, 8) eines den Kühlkreislauf (4) mit ausbildenden Kühlkörpers (9) zumindest abschnittsweise unmittelbar durch eine umformtechnisch hergestellte Vertiefung (10) einer Blechplatte (11, 12) des Kühlkörpers (9) ausgeformt ist.Heat exchanger arrangement (1) for a drive system (22), with two heat exchangers (3a, 3b) arranged at a distance from one another, each designed for connection to its own oil circuit (2a, 2b), and a central cooling circuit connected to both heat exchangers (3a, 3b). (4), wherein at least one cooling channel (5, 6, 7, 8) of a heat sink (9) forming the cooling circuit (4) is at least partially directly through a recess (10) produced by forming technology in a sheet metal plate (11, 12) of the heat sink ( 9) is formed. Wärmetauscheranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (10) prägetechnisch aus einer Haupterstreckungsebene (13) des Kühlkörpers (9) heraus ausgestellt ist.Heat exchanger arrangement (1). Claim 1 , characterized in that the recess (10) is embossed out of a main extension plane (13) of the heat sink (9). Wärmetauscheranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (10) eine von einem Kreisquerschnitt abweichende Querschnittsform aufweist.Heat exchanger arrangement (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the recess (10) has a cross-sectional shape that deviates from a circular cross-section. Wärmetauscheranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) zwei in seiner Haupterstreckungsebene (13) flächig aufeinander aufliegende Blechplatten (11, 12) aufweist, die gemeinsam den wenigstens einen Kühlkanal (5, 6, 7, 8) ausbilden.Heat exchanger arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the heat sink (9) has two sheet metal plates (11, 12) lying flat on one another in its main extension plane (13), which together form the at least one cooling channel (5, 6, 7, 8). Wärmetauscheranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine erste Blechplatte (11) als auch eine zweite Blechplatte (12) mit einer den wenigstens einen Kühlkanal (5, 6, 7, 8) mit ausbildenden Vertiefung (10) versehen sind.Heat exchanger arrangement (1). Claim 4 , characterized in that both a first sheet metal plate (11) and a second sheet metal plate (12) are provided with a recess (10) forming the at least one cooling channel (5, 6, 7, 8). Wärmetauscheranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher (3a, 3b) innerhalb einer Haupterstreckungsebene (13) des Kühlkörpers (9) versetzt zueinander positioniert sind.Heat exchanger arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the heat exchangers (3a, 3b) are positioned offset from one another within a main extension plane (13) of the heat sink (9). Wärmetauscheranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) einen Zulaufanschluss (14) aufweist, von dem aus mehrere Kühlkanäle (5, 6, 7) abzweigen und beabstandet zueinander einen Plattenbereich (15), der sich zwischen den Wärmetauschern (3a, 3b) befindet, durchlaufen.Heat exchanger arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the heat sink (9) has an inlet connection (14) from which several cooling channels (5, 6, 7) branch off and, at a distance from one another, a plate area (15) which is located between the heat exchangers (3a, 3b). , run through. Wärmetauscheranordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich von dem Zulaufanschluss (14) weg erstreckender Bypasskanal (16) direkt an einen an den beiden Wärmetauschern (3a, 3b) angeschlossenen Aufteilungskanal (17) anschließt.Heat exchanger arrangement (1). Claim 7 , characterized in that a bypass channel (16) extending away from the inlet connection (14) connects directly to a distribution channel (17) connected to the two heat exchangers (3a, 3b). Wärmetauscheranordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Versorgungskanal (18, 19) den Plattenbereich (15) in einem zur Kühlung einer Leistungselektronikeinrichtung (20) ausgebildeten Kühlabschnitt (21) durchströmt.Heat exchanger arrangement (1). Claim 7 or 8th , characterized in that at least one supply channel (18, 19) flows through the plate area (15) in a cooling section (21) designed to cool a power electronics device (20). Elektrisches Antriebssystem (22) für ein Kraftfahrzeug, mit zwei, axial nebeneinander angeordneten, elektrischen Antriebsmaschinen (23a, 23b) und zwei Getriebeeinrichtungen (24a, 24b), wobei jede Antriebsmaschine (23a, 23b) mittels einer Getriebeeinrichtung (24a, 24b) mit einer Abtriebswelle (25a, 25b) gekoppelt ist, mit zumindest einer axial zwischen den Antriebsmaschinen (23a, 2b) positionierten Leistungselektronikeinrichtung (20) zur Stromversorgung und Steuerung der Antriebsmaschinen (23a, 23b), sowie mit einer Wärmetauscheranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, von welcher Wärmetauscheranordnung (1) ein erster Wärmetauscher (3a) mit einem Ölkreislauf (2a) eines, eine erste Antriebsmaschine (23a) und/oder eine erste Getriebeeinrichtung (24a) aufnehmenden, ersten Gehäusebereiches (26a) und ein zweiter Wärmetauscher (3b) mit einem Ölkreislauf (2b) eines, eine zweite Antriebsmaschine (23b) und/oder eine zweite Getriebeeinrichtung (24b) aufnehmenden, zweiten Gehäusebereiches (26b) verbunden ist und sich die zumindest eine Leistungselektronikeinrichtung (20) in Wirkverbindung mit dem Kühlkörper (9) der Wärmetauscheranordnung (1) befindet.Electric drive system (22) for a motor vehicle, with two axially next to each other arranged, electric drive machines (23a, 23b) and two gear devices (24a, 24b), each drive machine (23a, 23b) being coupled to an output shaft (25a, 25b) by means of a gear device (24a, 24b), with at least one axially between the power electronics device (20) positioned on the drive machines (23a, 2b) for powering and controlling the drive machines (23a, 23b), and with a heat exchanger arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 9 , of which heat exchanger arrangement (1) a first heat exchanger (3a) with an oil circuit (2a) of a first housing region (26a) accommodating a first drive machine (23a) and/or a first transmission device (24a) and a second heat exchanger (3b) is connected to an oil circuit (2b) of a second housing region (26b) accommodating a second drive machine (23b) and/or a second transmission device (24b) and the at least one power electronic device (20) is in operative connection with the heat sink (9). Heat exchanger arrangement (1) is located.
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