DE102022211401A1

DE102022211401A1 - Cooling housing and method for operating a cooling housing

Info

Publication number: DE102022211401A1
Application number: DE102022211401.9A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Aligoraki; Hans-Peter Lahey; Andreas Krings; Simon Paulukat
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2024-05-02
Also published as: WO2024088870A1

Abstract

Vorliegend wird ein Kühlgehäuse (100) für ein zu kühlendes Element (105) vorgestellt, wobei das Kühlgehäuse (100) zumindest eine Kühlleitungseinheit (110) aufweist, die derart ausgeformt ist, dass eine Vorlaufleitung (115) benachbart zu einer Rücklaufleitung (120) der Kühlleitungseinheit (110) angeordnet ist und wobei die Vorlaufleitung (115) gegenläufig zu der Rücklaufleitung (120) von einem Kühlmittel durchströmbar ist.In the present case, a cooling housing (100) for an element (105) to be cooled is presented, wherein the cooling housing (100) has at least one cooling line unit (110) which is shaped such that a supply line (115) is arranged adjacent to a return line (120) of the cooling line unit (110) and wherein the supply line (115) can be flowed through by a coolant in the opposite direction to the return line (120).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlgehäuse und ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlgehäuses gemäß den Hauptansprüchen.The present invention relates to a cooling housing and a method for operating a cooling housing according to the main claims.

Bei modernen Motoren, speziell Elektromotoren, kann bei deren Betrieb oftmals eine ungleichmäßige Erhitzung an unterschiedlichen Stellen des Motors auftreten. Eine solche unsymmetrische Temperaturverteilung kann speziell in Elektromotoren zu großen und unsymmetrischen Materialspannungen sowie zu einer erhöhten Drehmomentwelligkeit aufgrund ungleichmäßiger Ständerkern- und Wicklungstemperaturen führen. Insbesondere bei Kühlsystemen, bei denen die Kühlkanäle in axialer Richtung verlaufen und Ein- und Auslassstutzen nebeneinander liegen, kann eine solche unsymmetrische Temperaturverteilung oftmals auftreten. Ein ähnliches Problem tritt auch bei anderen, im Betrieb Wärme-generierenden Elementen auf, die ebenfalls für den stabilen Betrieb daher gekühlt werden sollten.Modern motors, especially electric motors, can often heat up unevenly at different points on the motor during operation. Such an asymmetrical temperature distribution can lead to large and asymmetrical material stresses, especially in electric motors, as well as to increased torque ripple due to uneven stator core and winding temperatures. Such an asymmetrical temperature distribution can often occur, particularly in cooling systems where the cooling channels run in an axial direction and inlet and outlet nozzles are next to each other. A similar problem also occurs with other elements that generate heat during operation, which should also be cooled for stable operation.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit für eine verbesserte Temperaturverteilung in einem Wärme-generierenden Element während dessen Betrieb zu schaffen.It is the object of the present invention to provide a possibility for an improved temperature distribution in a heat-generating element during its operation.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlgehäuse und ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlgehäuses gemäß den Hauptansprüchen gelöst.This object is achieved by a cooling housing and a method for operating a cooling housing according to the main claims.

Es wird vorliegend ein Kühlgehäuse für ein zu kühlendes Element vorgestellt, wobei das Kühlgehäuse zumindest eine Kühlleitungseinheit aufweist, die derart ausgeformt ist, dass eine Vorlaufleitung benachbart zu einer Rücklaufleitung der Kühlleitungseinheit angeordnet ist und wobei die Vorlaufleitung gegenläufig zu der Rücklaufleitung von einem Kühlmittel durchströmbar sind.In the present case, a cooling housing for an element to be cooled is presented, wherein the cooling housing has at least one cooling line unit which is shaped such that a supply line is arranged adjacent to a return line of the cooling line unit and wherein a coolant can flow through the supply line in the opposite direction to the return line.

Unter einem Kühlgehäuse kann eine Struktur verstanden werden, die eine andere Struktur wie beispielsweise das zu kühlende Element umgeben oder aufnehmen kann. Unter einem zu kühlenden Element kann beispielsweise ein Motor, insbesondere ein Elektromotor oder eine Energiespeichereinheit, beispielsweise eine Batterie- oder Akkumulatoreinheit verstanden werden, die sich bei ihrem Betrieb erhitzen. Unter einer Kühlleitungseinheit kann vorliegend ein Leitungssystem verstanden werden, in welchem ein Kühlmittel oder eine Kühlflüssigkeit strömen kann und welches ausgebildet ist, um Wärme von einer Umgebung aufzunehmen und abzuleiten. Unter einem Kühlmittel kann vorliegend ein Fluid verstanden werden, welches in der Lage ist Wärme (die beispielsweise von einem zu kühlenden Element bei dessen Betrieb generiert oder erzeugt wurde) abzuführen und somit aktiv zu kühlen. Ganz allgemein kann unter einem Kühlmittel auch ein Kältemittel verstanden werden, das ausgebildet ist, ein Element unter eine Umgebungstemperatur herunter abzukühlen. Die Kühlleitungseinheit ist dabei derart aufgebaut, dass Kühlmittel zunächst in einer Vorlaufleitung von einem Kühlmitteleinlass weg in dem Kühlgehäuse geführt wird und über eine Rücklaufleitung wieder zu einem Kühlmittelauslass geführt wird. Dabei sind die Vorlaufleitung und die zur Vorlaufleitung benachbart angeordnete Rücklaufleitung der Art ausgeführt, dass ein Kühlmittel, welches durch die Vorlaufleitung und/oder Rücklaufleitung fließt, gegenläufig, d. h. in eine entgegengesetzte Richtung oder antiparallel, geführt wird. Auch können die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung zwei unterschiedlichen Kreislaufsystemen der Kühlleitungseinheit zugeordnet sein.A cooling housing can be understood as a structure that can surround or accommodate another structure, such as the element to be cooled. An element to be cooled can be understood as a motor, in particular an electric motor, or an energy storage unit, for example a battery or accumulator unit, which heat up during operation. A cooling line unit can be understood as a line system in which a coolant or a cooling liquid can flow and which is designed to absorb and dissipate heat from an environment. A coolant can be understood as a fluid that is able to dissipate heat (which was generated or produced by an element to be cooled during its operation, for example) and thus actively cool it. In general, a coolant can also be understood as a refrigerant that is designed to cool an element down to below an ambient temperature. The cooling line unit is constructed in such a way that coolant is first guided in a flow line from a coolant inlet in the cooling housing and is guided back to a coolant outlet via a return line. The supply line and the return line arranged adjacent to the supply line are designed in such a way that a coolant flowing through the supply line and/or return line is guided in opposite directions, i.e. in an opposite direction or antiparallel. The supply line and the return line can also be assigned to two different circuit systems of the cooling line unit.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Auslegung und Anordnung der Leitungen der Kühlleitungseinheit derart, dass die Vorlaufleitung und die hierzu benachbart angeordnete Rücklaufleitung gegenläufig vom Kühlmittel durchströmt werden (können), und somit eine möglichst homogene Temperaturverteilung bzw. Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Dadurch, dass nun dieses gegenläufige Durchströmen von Kühlmittel durch benachbarte Leitungen erfolgt, kann somit verhindert werden, dass beispielsweise an einer Seite des zu kühlenden Elements eine hohe Wärmeabfuhrkapazität durch das (zunächst kalte) Kühlmittel ermöglicht wird, während an einer gegenüberliegenden Seite des zu kühlenden Elements dann durch das bereits erwärmte Kühlmittel eine deutlich geringere Wärmeabfuhrkapazität realisiert werden kann.The approach presented here is based on the knowledge that by designing and arranging the lines of the cooling line unit in such a way that the flow line and the return line arranged adjacent to it can be flowed through by the coolant in opposite directions, the temperature distribution and heat dissipation that is as homogeneous as possible is enabled. The fact that this counter-flow of coolant through adjacent lines now takes place can prevent, for example, a high heat dissipation capacity being enabled by the (initially cold) coolant on one side of the element to be cooled, while a significantly lower heat dissipation capacity can then be achieved on an opposite side of the element to be cooled by the already heated coolant.

Der hier vorgeschlagene Ansatz bietet den Vorteil, durch eine geschickte Leitungsführung der Leitungen der Kühlleitungseinheit ein möglichst effizientes Kühlen einer Komponente wie des zu kühlenden Elements durch das Kühlgehäuse realisieren zu können. Zugleich erfordert eine solche Leitungsführung hinsichtlich eines erforderlichen Bauraums keine besonders hohen Anforderungen, sodass die Herstellung oder der Einsatz eines solchen Kühlgehäuses technisch problemlos umsetzbar ist.The approach proposed here offers the advantage of being able to achieve the most efficient possible cooling of a component such as the element to be cooled through the cooling housing by cleverly routing the lines of the cooling line unit. At the same time, such a routing does not require particularly high requirements in terms of the required installation space, so that the manufacture or use of such a cooling housing is technically easy to implement.

Günstig ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung auf einer zylindrischen Mantelfläche des Kühlgehäuses angeordnet sind. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, das Kühlgehäuse sehr dicht an den meist ebenfalls zu kühlenden Elementen wie einem Motor, speziell einem Elektromotor, als zu kühlendem Element, anlegen zu können, da derartige zu kühlende Elemente oftmals auch eine Zylinderform haben. Auf diese Weise lässt sich eine sehr effiziente und gleichmäßige Abfuhr von Wärme von dem zu kühlenden Element realisieren.A favorable embodiment of the approach proposed here is one in which the supply line and the return line are arranged on a cylindrical surface of the cooling housing. Such an embodiment offers the advantage of being able to place the cooling housing very close to the elements that usually also need to be cooled, such as a motor, especially an electric motor, as the element to be cooled, since such elements to be cooled often also have a cylindrical shape. In this way, a very efficient and even dissipation of heat from the element to be cooled can be achieved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes können die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung mäanderförmig auf einer Oberfläche des Kühlgehäuses angeordnet sein, insbesondere wobei die Haupterstreckungsrichtungen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung im Wesentlichen mit der Haupterstreckungsachse des Kühlgehäuses ausgerichtet sind. Unter einer Haupterstreckungsrichtung kann beispielsweise eine Richtung oder Achse verstanden werden, in welche sich die Vorlaufleitung bzw. die Rücklaufleitung hauptsächlich oder im Wesentlichen erstreckt. Dabei kann die Vorlaufleitung bzw. die Rücklaufleitung auch Abschnitte aufweisen, in denen die Vorlaufleitung bzw. Rücklaufleitung gegensinnig ausgerichtet ist. Im Wesentlichen bildet somit die Haupterstreckungsrichtung diejenige Richtung der Vorlaufleitung bzw. Rücklaufleitung, in die sich die jeweils betreffende Leitung ohne die Windungen erstreckt, wobei die Windungen die einzelnen Teilbereiche der Vorlaufleitung bzw. Rücklaufleitung miteinander verbinden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, sehr effizient und gleichmäßig Wärme über eine große Oberfläche bzw. Länge des zu kühlenden Elementes wie beispielsweise des Motors oder der Energiespeichereinheit aufnehmen zu können.According to a further embodiment of the approach proposed here, the supply line and the return line can be arranged in a meandering shape on a surface of the cooling housing, in particular with the main extension directions of the supply line and the return line being essentially aligned with the main extension axis of the cooling housing. A main extension direction can be understood, for example, as a direction or axis in which the supply line or the return line mainly or essentially extends. The supply line or the return line can also have sections in which the supply line or the return line is aligned in the opposite direction. Essentially, the main extension direction thus forms the direction of the supply line or the return line in which the line in question extends without the turns, with the turns connecting the individual sub-areas of the supply line or the return line to one another. Such an embodiment offers the advantage of being able to absorb heat very efficiently and evenly over a large surface or length of the element to be cooled, such as the motor or the energy storage unit.

Von Vorteil ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung auf einer Oberfläche des Kühlgehäuses umlaufend herum angeordnet sind. Unter einer Vorlaufleitung und Rücklaufleitung, die umlaufend auf einer Oberfläche des Kühlgehäuses angeordnet sind, kann eine Anordnung verstanden werden, bei der die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung auf einem Umfang der Oberfläche des Kühlgehäuses (weitestgehend) gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft vermieden werden, das einzelne Bereiche oder Streifen der Oberfläche des Kühlgehäuses weniger effizient gekühlt werden.Another advantageous embodiment of the approach proposed here is one in which the flow line and the return line are arranged all around on a surface of the cooling housing. A flow line and return line arranged all around on a surface of the cooling housing can be understood as an arrangement in which the flow line and the return line are arranged (largely) evenly distributed over a circumference of the surface of the cooling housing. In this way, it is advantageously possible to avoid individual areas or strips of the surface of the cooling housing being cooled less efficiently.

Besonders effizient ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei welcher die Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung durch eine Wärmeübertragungswand miteinander in thermischem Kontakt stehen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, durch die Wärmeübertragungswand zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung eine möglichst schnelle und gleichmäßige Temperaturverteilung in dem in der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung strömenden Kühlmittel zu erreichen, sodass auch eine gleichmäßige Kühlungswirkung durch das Kühlgehäuse realisiert werden kann.A particularly efficient embodiment of the approach proposed here is one in which the flow line and the return line are in thermal contact with one another through a heat transfer wall. Such an embodiment offers the advantage of achieving the fastest and most uniform temperature distribution possible in the coolant flowing in the flow line and the return line through the heat transfer wall between the flow line and the return line, so that a uniform cooling effect can also be achieved through the cooling housing.

Um eine möglichst große Wärmeabfuhrkapazität von einer Oberfläche des durch das Kühlgehäuse zu kühlenden Elementes zu realisieren, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform die Vorlaufleitung an einer einem Kühlmitteleinlass gegenüberliegenden Seite mit der Rücklaufleitung fluidisch verbunden sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, das Kühlmittel möglichst weit, d. h. möglichst entlang einer vollständigen Erstreckungsweite des Kühlgehäuses zu führen, bevor das Kühlmittel wieder zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann ebenfalls eine möglichst gleichmäßige Kühlungswirkung an möglichst allen Stellen des Kühlgehäuses erreicht werden.In order to achieve the greatest possible heat dissipation capacity from a surface of the element to be cooled by the cooling housing, according to a further embodiment, the feed line can be fluidically connected to the return line on a side opposite a coolant inlet. Such an embodiment offers the advantage of guiding the coolant as far as possible, i.e. as far as possible along the entire extension of the cooling housing, before the coolant is returned again. In this way, the most uniform cooling effect possible can also be achieved at as many points of the cooling housing as possible.

Denkbar ist weiterhin noch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der ein mit der Rücklaufleitung verbundener Kühlmittelauslass an einer gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, an der die Rücklaufleitung mit der Vorlaufleitung der verbunden ist, insbesondere wobei Kühlmitteleinlass und der benachbart zueinander angeordnet sind. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, das Kühlmittel möglichst wieder weit entlang einer Erstreckungsweite des Kühlgehäuses zuführen, um ebenfalls wieder eine möglichst gleichmäßige Kühlungswirkung an allen Stellen des Kühlgehäuses zu erreichen.Another embodiment of the approach proposed here is conceivable in which a coolant outlet connected to the return line is arranged on an opposite side to which the return line is connected to the flow line, in particular with the coolant inlet and the flow line being arranged adjacent to one another. Such an embodiment offers the advantage of feeding the coolant as far as possible along an extension width of the cooling housing in order to achieve the most uniform cooling effect possible at all points on the cooling housing.

Weiterhin kann gemäß einer anderen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes die Kühlleitungseinheit zumindest eine weiteren Vorlaufleitung und eine zur weiteren Vorlaufleitung benachbart angeordnete weitere Rücklaufleitung aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die weitere Vorlaufleitung gegenläufig zu der weiteren Rücklaufleitung von dem Kühlmittel durchströmbar sind. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, durch die Auswahl von mehreren Vorlaufleitungen oder Rücklaufleitungen eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhrkapazität eines derart ausgestalteten Kühlgehäuses zu erreichen. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass bei beispielsweise der Wahl von parallelen Kombinationen von Vorlauf- bzw. Rücklaufleitungen ein Mehrfaches der Wärmeabfuhrkapazität realisiert werden kann, als wenn lediglich die Kombination einer Vorlaufleitung und Reiserücklaufleitung implementiert wird.Furthermore, according to another embodiment of the approach proposed here, the cooling line unit can have at least one further flow line and one further return line arranged adjacent to the further flow line, which are arranged such that the coolant can flow through the further flow line in the opposite direction to the further return line. Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of achieving a further improvement in the heat dissipation capacity of a cooling housing designed in this way by selecting several flow lines or return lines. This can be achieved in particular by selecting, for example, parallel combinations of flow or return lines, allowing a multiple of the heat dissipation capacity to be achieved than if only the combination of a flow line and a travel return line is implemented.

Besonders gleichmäßig kann eine Wärme durch ein Kühlgehäuse abgeführt werden, wenn gemäß einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes die Vorlaufleitung auf einer Mantelfläche des Kühlgehäuses zwischen der Rücklaufleitung und der weiteren Rücklaufleitung angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Vorlaufleitungen bzw. Rücklaufleitungen ineinander geschachtelt angeordnet werden können, sodass in Bereichen mit erforderlicher hoher Wärmeabfuhrkapazität die abzuführende Wärme möglichst auf unterschiedliche Vorlauf-/Rücklaufleitungssysteme verteilt werden kann.Heat can be dissipated particularly evenly through a cooling housing if, according to an embodiment of the approach presented here, the flow line is arranged on a jacket surface of the cooling housing between the return line and the further return line. Such an embodiment offers the advantage that different flow lines or return lines can be arranged nested within one another, so that in areas with a required high heat dissipation capacity, the heat to be dissipated can be distributed as far as possible across different flow/return line systems.

Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes zumindest eine Windung einer mäanderförmigen Vorlaufleitung und/oder zumindest eine Windung einer mäanderförmigen Rücklaufleitung auf einer Mantelfläche des Kühlgehäuses und/oder in einem Bereich angeordnet sein, der einen radial kleineren Abstand zu einer Achse des Kühlgehäuses aufweist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer besonders einfachen herstellbareren Kühlleitungseinheit, wenn die Windung(en) auf der Mantelfläche des Kühlgehäuses angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann eine Wärme, die von einer zur Mantelfläche abgewandten Fläche, beispielsweise einer Grundfläche, abzuführen ist, auch durch das Kühlgehäuse zumindest teilweise aufgenommen werden. Auf diese Weise kann die Wärmeabfuhrkapazität des Kühlgehäuses nochmals gesteigert werden.Furthermore, according to a further embodiment of the approach presented here, at least one turn of a meandering feed line and/or at least one turn of a meandering return line can be arranged on a jacket surface of the cooling housing and/or in an area that has a radially smaller distance from an axis of the cooling housing. Such an embodiment offers the advantage of a cooling line unit that is particularly easy to manufacture if the turn(s) are arranged on the jacket surface of the cooling housing. Alternatively or additionally, heat that is to be dissipated from a surface facing away from the jacket surface, for example a base surface, can also be at least partially absorbed by the cooling housing. In this way, the heat dissipation capacity of the cooling housing can be increased even further.

Besonders einfach ist eine Ausführungsform eines Kühlgehäuses dadurch herzustellen, wenn die zumindest eine Windung der Vorlaufleitung innerhalb eines Toleranzbereichs in einem gleichen radialen Abstand von einer Symmetrieachse des Kühlgehäuses wie die Vorlaufleitung angeordnet ist und/oder die zumindest eine Windung einer mäanderförmigen Rücklaufleitung innerhalb eines Toleranzbereichs in einem gleichen radialen Abstand von einer Symmetrieachse des Kühlgehäuses wie die Rücklaufleitung angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, mit wenigen Herstellungsschritten ein Kühlgehäuse herstellen zu können.An embodiment of a cooling housing is particularly simple to produce if the at least one turn of the supply line is arranged within a tolerance range at the same radial distance from an axis of symmetry of the cooling housing as the supply line and/or the at least one turn of a meandering return line is arranged within a tolerance range at the same radial distance from an axis of symmetry of the cooling housing as the return line. Such an embodiment offers the advantage of being able to produce a cooling housing with few manufacturing steps.

Denkbar ist jedoch auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die zumindest eine Windung der Vorlaufleitung in einem geringeren radialen Abstand von einer Symmetrieachse des Kühlgehäuses wie ein gerader Teil der Vorlaufleitung angeordnet ist und/oder die zumindest eine Windung einer mäanderförmigen Rücklaufleitung in einem geringeren radialen Abstand von einer Symmetrieachse des Kühlgehäuses wie ein gerader Teil der Rücklaufleitung angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, das Kühlmittel, welches in der Vorlaufleitung bzw. der Rücklaufleitung fließen wird, möglichst effizient zu führen, damit einerseits eine möglichst große Fläche durch das Kühlgehäuse abgedeckt werden kann und andererseits der Fluss des Kühlmittels durch möglichst viele Winkelstellen der Vorlaufleitung bzw. der Rücklaufleitung eine möglichst große Wärmemenge aufnehmen kann.However, an embodiment of the approach proposed here is also conceivable in which the at least one turn of the supply line is arranged at a smaller radial distance from an axis of symmetry of the cooling housing like a straight part of the supply line and/or the at least one turn of a meandering return line is arranged at a smaller radial distance from an axis of symmetry of the cooling housing like a straight part of the return line. Such an embodiment offers the advantage of guiding the coolant that will flow in the supply line or the return line as efficiently as possible, so that on the one hand as large an area as possible can be covered by the cooling housing and on the other hand the flow of the coolant can absorb as large an amount of heat as possible through as many angles of the supply line or the return line as possible.

Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes als zu kühlendem Element, insbesondere Elektromotor, mit einer Ausführungsform eines hier vorgestellten Kühlgehäuses. Auch durch eine solche Ausführungsform lassen sich die hier beschriebenen Vorteile technisch einfach und effizient realisieren.Another advantage is an embodiment of the approach proposed here as an element to be cooled, in particular an electric motor, with an embodiment of a cooling housing presented here. The advantages described here can also be implemented in a technically simple and efficient manner using such an embodiment.

Schließlich wird gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes ein Verfahren zum Betreiben eines mit einem Kühlgehäuse gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsform versehenen zu kühlenden Elements vorgeschlagen, wobei das Verfahren den Schritt des Einleitens von Kühlmittel durch die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung, um ein durch das Kühlgehäuse aufgenommenen zu kühlendes Element zu kühlen.Finally, according to a further embodiment of the approach proposed here, a method is proposed for operating an element to be cooled provided with a cooling housing according to an embodiment presented here, wherein the method comprises the step of introducing coolant through the supply line and the return line in order to cool an element to be cooled accommodated by the cooling housing.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment of the invention in the form of a control device can also solve the problem underlying the invention quickly and efficiently.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control unit can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and/or at least one communication interface for reading in or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or via a wired connection, wherein a communication interface that can read in or output wired data can read this data, for example, electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it to a corresponding data transmission line.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In this case, a control unit can be understood as an electrical device that processes sensor signals and outputs control and/or data signals depending on them. The control unit can have an interface that can be designed as hardware and/or software. In a hardware design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control unit. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components. In a software design, the interfaces can be software modules that are, for example, based on a Microcontrollers are present alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product or computer program with program code that can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out, implement and/or control the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or device.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Kühlgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes;
2 eine schematische, perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kühlgehäuses;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines mit einem Kühlgehäuse gemäß einer hier vorgestellten Variante versehenen zu kühlenden Elements; und
4 eine perspektivische Darstellung eines Kühlgehäuses als kompaktem Element, in dem Kühlleitungen eingebettet sind, die in den 1 und 2 als Innenkomponenten des Kühlgehäuses dargestellt sind.

The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:

1 shows a schematic, perspective representation of a cooling housing according to an embodiment of the approach presented here;
2 a schematic, perspective representation of a further embodiment of a cooling housing;
3 a flow chart of a method for operating an element to be cooled provided with a cooling housing according to a variant presented here; and
4 a perspective view of a cooling housing as a compact element in which cooling lines are embedded, which are 1 and 2 are shown as internal components of the cooling housing.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.Identical or similar elements may be provided with identical or similar reference symbols in the following figures. Furthermore, the figures of the drawings, their description and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will be aware that these features can also be considered individually or combined to form further combinations not explicitly described here.

1 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Kühlgehäuses 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes. Das Kühlgehäuse 100 ist hierbei um einen Elektromotor 105 angeordnet dargestellt, der als Beispiel für ein im Betrieb Wärme-erzeugendes Element in dieser Beschreibung verwendet wird. Denkbar ist jedoch auch, dass das Kühlgehäuse 100 um ein anderes Element, beispielsweise einen Akkumulator herum angeordnet ist und somit Wärme abführen kann, die beim Betrieb des entsprechenden Elementes, hier beispielsweise das Akkumulators entsteht. Das Kühlgehäuse 100 umfasst hierbei eine mäanderförmige Struktur einer Kühlleitungseinheit 110. Anzumerken ist dabei, dass zu besseren Übersichtlichkeit und Darstellung des hier beschriebenen Ansatzes lediglich die in dem Kühlgehäuse 100 angeordnete Kühlleitungseinheit 110 dargestellt ist, die stellvertretend das Kühlgehäuse 100 darstellt. Anderenfalls würde lediglich eine kompakte Außenform einer Einheit abgebildet werden, aus der die für die Funktion des hier beschriebenen Ansatzes wichtigen, im Inneren dieser Einheit liegenden Komponenten nicht direkt zu erkennen wären, was das Verständnis der Erfindung erschweren würde. 1 shows a schematic, perspective view of a cooling housing 100 according to an embodiment of the approach presented here. The cooling housing 100 is shown arranged around an electric motor 105, which is used in this description as an example of an element that generates heat during operation. However, it is also conceivable that the cooling housing 100 is arranged around another element, for example an accumulator, and can thus dissipate heat that is generated during operation of the corresponding element, here for example the accumulator. The cooling housing 100 comprises a meandering structure of a cooling line unit 110. It should be noted that for better clarity and representation of the approach described here, only the cooling line unit 110 arranged in the cooling housing 100 is shown, which represents the cooling housing 100. Otherwise, only a compact external shape of a unit would be depicted, from which the components located inside this unit that are important for the function of the approach described here would not be directly recognizable, which would make it difficult to understand the invention.

Die Kühlleitungseinheit 110 umfasst eine Vorlaufleitung 115 und eine Rücklaufleitung 120. Die Vorlaufleitung 115 und eine Rücklaufleitung 120 können aus einem Strangprofil, beispielsweise Metallrohren hergestellt sein, die in eine entsprechend gewünschte Form gebogen worden sind. Um nun ein Kühlmittel in den Leitungen der Kühlleitungseinheit 110 fließen zu lassen, wird dieses Kühlmittel über einen Kühlmitteleinlass 125 in die Vorlaufleitung 115 eingeleitet und fließt durch die mäanderförmige Struktur der Vorlaufleitung 115 auf eine dem Kühlmitteleinlass 125 gegenüberliegenden Seite der Kühlleitungseinheit 110. Dort wird beispielsweise über eine Verbindungsstelle 130 das Kühlmittel von der Vorlaufleitung 115 in die Rücklaufleitung 120 geführt und fließt nun wieder in der Rücklaufleitung 120 auf die Vorderseite, um aus einem Kühlmittelauslass 135 aus dem Kühlgehäuse 100 herausgeführt werden zu können. Außerhalb des Kühlgehäuses 100 ist beispielsweise eine Pumpe und/oder eine Wärmesenke wie beispielsweise ein Gebläse oder Kühlrippen angeordnet, um das Kühlmittel zu kühlen und hierdurch Wärme abzuführen, die das Kühlmittel bei dem Weg durch die Vorlaufleitung 115 und die Rücklaufleitung 120 von dem Elektromotor 105 als im Betrieb Wärme-erzeugendes Elementes aufgenommen hat. Eine entsprechende Pumpe oder ein Gebläse bzw. Kühlrippen sind in der 1 jedoch nicht dargestellt, um den Fokus der Beschreibung auf die Auslegung des Kühlgehäuses 100 zu richten.The cooling line unit 110 comprises a supply line 115 and a return line 120. The supply line 115 and a return line 120 can be made from an extruded profile, for example metal pipes, which have been bent into a corresponding desired shape. In order to allow a coolant to flow in the lines of the cooling line unit 110, this coolant is introduced into the supply line 115 via a coolant inlet 125 and flows through the meandering structure of the supply line 115 to a side of the cooling line unit 110 opposite the coolant inlet 125. There, for example, the coolant is led from the supply line 115 into the return line 120 via a connection point 130 and then flows again in the return line 120 to the front in order to be able to be led out of the cooling housing 100 from a coolant outlet 135. Outside the cooling housing 100, for example, a pump and/or a heat sink such as a fan or cooling fins is arranged to cool the coolant and thereby dissipate heat that the coolant has absorbed on its way through the feed line 115 and the return line 120 from the electric motor 105 as an element that generates heat during operation. A corresponding pump or fan or cooling fins are in the 1 However, this is not shown in order to focus the description on the design of the cooling housing 100.

Wie aus der 1 zu erkennen ist, sind die Vorlaufleitung 115 und die Rücklaufleitung 120 benachbart zueinander und vom Kühlmittel gegenläufig durchströmt angeordnet. Dies bietet den Vorteil, möglichst gleichmäßig Wärme vom Elektromotor als zu kühlendem Element 105 aufnehmen zu können, sodass beispielsweise vermieden werden kann, dass ein kaltes Kühlmittel in den Kühlmitteleinlass 125 eingeführt wird und auf einer gegenüberliegenden Seite nur noch ein sehr heißes Kühlmittel durch den Kühlmittelauslass 135 abgeführt werden kann. Aus der in der 1 dargestellten Anordnung ist dagegen erkennbar, dass durch die eng beieinander angeordnete Vorlaufleitung 115 bzw. Rücklaufleitung 120 vom Elektromotor als zu kühlendem Element 105 aufzunehmende Wärme möglichst gleichmäßig auf das Kühlmittel in der Vorlaufleitung 115 und der Rücklaufleitung 120 aufgeteilt wird und eine lokale zu starke Erwärmung des Kühlmittels vermieden werden kann.As from the 1 As can be seen, the feed line 115 and the return line 120 are arranged adjacent to each other and the coolant flows through them in opposite directions. This offers the advantage of being able to absorb heat as evenly as possible from the electric motor as the element 105 to be cooled, so that, for example, it can be avoided that a cold coolant is introduced into the coolant inlet 125 and on the opposite side only a very hot coolant can be discharged through the coolant outlet 135. From the 1 In the arrangement shown, however, it is clear that the closely spaced the arranged supply line 115 or return line 120, the heat to be absorbed by the electric motor as the element 105 to be cooled is distributed as evenly as possible between the coolant in the supply line 115 and the return line 120 and a local excessive heating of the coolant can be avoided.

Ferner ist aus der 1 zu erkennen, dass zwischen der Vorlaufleitung 115 und der Rücklaufleitung 120 eine Wärmeübertragungswand 140 angeordnet ist, die eine Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel in der Vorlaufleitung 115 und dem Kühlmittel in der Rücklaufleitung 120 unterstützt. Hierzu kann die Wärmeübertragungswand 140 beispielsweise eine Wärmeleitpaste umfassen oder auch ein Metall aufweisen, welches beispielsweise beim Zusammenfügen der Vorlaufleitungen 115 und der Rücklaufleitungen 120 mit diesen beiden Leitungen verschweißt oder verlötet wurde.Furthermore, the 1 It can be seen that a heat transfer wall 140 is arranged between the supply line 115 and the return line 120, which supports heat transfer between the coolant in the supply line 115 and the coolant in the return line 120. For this purpose, the heat transfer wall 140 can comprise, for example, a thermally conductive paste or also have a metal which was welded or soldered to these two lines, for example, when the supply lines 115 and the return lines 120 were joined together.

Aus der 1 ist ferner erkennbar, dass sich die Vorlaufleitungen 115 und die Rücklaufleitungen 120 im Wesentlichen über die Fläche eines Mantels eines Kreiszylinder erstreckt. Hierbei sind die Haupterstreckungsrichtungen der Vorlaufleitung 115 und der Rücklaufleitung 120 im Wesentlichen parallel oder antiparallel beispielsweise zu einer Achse 145 ausgerichtet, die durch das Kühlgehäuse 100 verläuft. Die Achse 145 kann beispielsweise mit einer Drehwelle des Elektromotors als zu kühlendem Element 105 zusammenfallen und eine Symmetrieachse des Kühlgehäuses 100 bilden. Somit ist erkennbar, dass die längsten Teilstücke der Vorlaufleitung 115 bzw. der Rücklaufleitung 120 im Wesentlichen parallel oder antiparallel zur Achse 145 ausgerichtet sind. Weiterhin ist aus 1 zu erkennen, dass Windungen 150 der Vorlaufleitung 115 bzw. der Rücklaufleitung 120 beispielsweise in einer Ebene mit der Vorlaufleitung 115 bzw. der Rücklaufleitung 120 befinden. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung, da beispielsweise die Vorlaufleitungen durch einen maschinellen Biegeprozess in die Mäander-Form (beispielsweise mit maschinell hergestellten Taschen 155 im Bereich der Windungen) gebracht werden kann und anschließend die auf diese Weise hergestellte Kühlleitungseinheit 110 um den Elektromotor als zu kühlendem Element 105 herumgebogen werden kann oder zunächst um eine Form gebogen wird, um die in der 1 dargestellte Kreiszylinderform zu erreichen, sodass das Kühlgehäuse 100 nachfolgend auf den Elektromotor als zu kühlendem Element 105 aufgesteckt oder geschoben werden kann.From the 1 it is also apparent that the feed lines 115 and the return lines 120 extend essentially over the surface of a shell of a circular cylinder. The main extension directions of the feed line 115 and the return line 120 are aligned essentially parallel or antiparallel, for example, to an axis 145 that runs through the cooling housing 100. The axis 145 can, for example, coincide with a rotary shaft of the electric motor as the element 105 to be cooled and form an axis of symmetry of the cooling housing 100. It is thus apparent that the longest sections of the feed line 115 and the return line 120 are aligned essentially parallel or antiparallel to the axis 145. Furthermore, 1 It can be seen that turns 150 of the feed line 115 or the return line 120 are located, for example, in a plane with the feed line 115 or the return line 120. This enables simple production, since, for example, the feed lines can be brought into the meander shape (for example with machine-made pockets 155 in the area of the turns) by a mechanical bending process and then the cooling line unit 110 produced in this way can be bent around the electric motor as the element 105 to be cooled or is first bent around a shape in order to 1 to achieve the circular cylindrical shape shown, so that the cooling housing 100 can subsequently be plugged or pushed onto the electric motor as the element 105 to be cooled.

Die Biegestellen 150 können ferner durch ein Versiegelungselement 160 nochmals versiegelt oder abgedichtet werden, um sicherzustellen, dass kein Kühlmittel in diesen Stellen, die mechanisch am meisten beansprucht sind, austreten kann. Denkbar ist auch, dass statt einer Biegestelle im Bereich der Windungen 150 ein kleiner Aufsatz bzw. ein Zwischenstück eingefügt wird, um diejenigen Abschnitte der Vorlaufleitung 115 bzw. der Rücklaufleitung 120 miteinander zu verbinden. Eine solche Einfügung eines zusätzlichen Elementes erfordert jedoch einen weiteren Herstellungsschritt, in welchem beispielsweise ein Verkleben oder Verschweißen der einzelnen Teilstücke der Vorlaufleitung 115 bzw. der Rücklaufleitung 120 vorgenommen wird.The bending points 150 can also be sealed or sealed again by a sealing element 160 to ensure that no coolant can escape in these points, which are subject to the most mechanical stress. It is also conceivable that instead of a bending point in the area of the turns 150, a small attachment or an intermediate piece is inserted in order to connect those sections of the supply line 115 or the return line 120 to one another. However, such an insertion of an additional element requires a further manufacturing step in which, for example, the individual sections of the supply line 115 or the return line 120 are glued or welded together.

Denkbar ist auch, dass mehrere Vorlaufleitungen 115 und mehrere Rücklaufleitungen 120 vorgesehen sind, die beispielsweise gemeinsam vom Kühlmitteleinlass 125 gespeist werden oder Kühlmittel über den Kühlmittelauslass 135 ausgeben können. In der 1 ist dies beispielsweise aus dem linken Teilbereich erkennbar, in welchem eine weitere Vorlaufleitung 115' und eine weitere Rücklaufleitung 120' ersichtlich ist, die über den (gemeinsame) Kühlmitteleinlass 125 gespeist werden oder Kühlmittel über den (gemeinsamen) Kühlmittelauslass 135 ausgeben können. Auch hier kann wieder auf der Rückseite, d. h. dem Kühlmitteleinlass 125 bzw. dem Kühlmittelauslass 135 gegenüberliegenden Seite eine Verbindung der weiteren Vorlaufleitung 115' mit der weiteren Rücklaufleitung 120' vorgesehen sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass durch eine parallele Struktur von Vorlaufleitungen und Rücklaufleitungen an möglichst allen Stellen auf der Oberfläche des Elektromotors 105 eine möglichst homogene Entwärmung realisiert werden kann.It is also conceivable that several feed lines 115 and several return lines 120 are provided, which, for example, are fed jointly by the coolant inlet 125 or can discharge coolant via the coolant outlet 135. In the 1 This can be seen, for example, from the left-hand part, in which a further supply line 115' and a further return line 120' can be seen, which are fed via the (common) coolant inlet 125 or can discharge coolant via the (common) coolant outlet 135. Here, too, a connection between the further supply line 115' and the further return line 120' can be provided on the rear side, i.e. on the side opposite the coolant inlet 125 or the coolant outlet 135. In this way, it can be achieved that a parallel structure of supply lines and return lines can achieve the most homogeneous possible heat dissipation at as many points as possible on the surface of the electric motor 105.

2 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kühlgehäuses 100. Im Unterschied zu dem in der 1 dargestellten Kühlgehäuse 100 sind nun die Windungen 150 der Vorlaufleitung 115 bzw. der Rücklaufleitung 120 nicht in der gleichen Ebene wie die geraden Teilstücke dieser Leitungen angeordnet, die sich in die Haupterstreckungsrichtung des Kühlgehäuses 100 erstrecken. Vielmehr sind die Windungen 150 in einem geringeren radialen Abstand zur Achse 145 angeordnet, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass diese Windungen seitlich des Elektromotors 105 umgeklappt oder umgebogen werden können. Hierdurch kann beispielsweise auch die Vorlaufleitung 115 und die Rücklaufleitung 120 derart geführt werden, dass im Bereich der Windungen 150 die Rücklaufleitung 120 unter der Vorlaufleitung 115 hindurchgeführt wird (d. h. näher an der Achse 145 geführt wird). Vorteilhaft ist eine solche Auslegung des Kühlgehäuses 100 auch dadurch, dass einerseits durch die umgeklappten Windungen 150 nicht nur auf der Mantelfläche des Elektromotors 105 Wärme abgeführt werden kann, sondern auch an einem Teil der Grundflächen. Auf diese Weise kann eine nochmals verbesserte Wärmeabfuhrmöglichkeit durch das Kühlgehäuse 100 realisiert werden. Zugleich kann auch durch die zusätzliche Biegung 200 eine weitere Umlenkung und damit Verwirbelungen des Kühlmittels in der betreffenden Leitung erfolgen, sodass an an diesen Stellen eine Kühlwirkung besonders hoch ist. 2 shows a schematic, perspective view of another embodiment of a cooling housing 100. In contrast to the 1 In the cooling housing 100 shown, the windings 150 of the supply line 115 and the return line 120 are not arranged in the same plane as the straight sections of these lines that extend in the main direction of extension of the cooling housing 100. Rather, the windings 150 are arranged at a smaller radial distance from the axis 145, which can be achieved, for example, by folding or bending these windings to the side of the electric motor 105. This also allows, for example, the supply line 115 and the return line 120 to be guided in such a way that in the area of the windings 150 the return line 120 is guided under the supply line 115 (ie is guided closer to the axis 145). Such a design of the cooling housing 100 is also advantageous in that, on the one hand, heat can be dissipated not only on the outer surface of the electric motor 105, but also on part of the base surfaces through the folded-over windings 150. In this way, a further improved heat dissipation option can be achieved through the Cooling housing 100 can be realized. At the same time, the additional bend 200 can also cause further deflection and thus turbulence of the coolant in the relevant line, so that the cooling effect is particularly high at these points.

Auch kann ist in der 2 eine weitere Symmetrieachse 210 dargestellt, die beispielsweise andeutet, dass in dem gestrichelt dargestellten rechten Bereich des Elektromotors als zu kühlendem Element 105 auch ein entsprechender Teil des umgebenden Kühlgehäuses 100 vorgesehen ist, der jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 2 nicht näher dargestellt ist.Also can be found in the 2 a further axis of symmetry 210 is shown, which indicates, for example, that in the dashed right area of the electric motor as the element 105 to be cooled, a corresponding part of the surrounding cooling housing 100 is also provided, which, however, is not shown in the 2 is not shown in more detail.

Zusammenfassend ist anzumerken, dass der hier vorgestellte Ansatz beispielsweise für einen Elektromotor mit einer beispielhaften Wassermantel-Kühlung als Kühlgehäuse 100 eingesetzt werden kann. Dabei sind in dem hier vorgeschlagenen Design benachbarte gegenläufige Kühlkanäle vorgesehen.In summary, it should be noted that the approach presented here can be used, for example, for an electric motor with an exemplary water jacket cooling as the cooling housing 100. In the design proposed here, adjacent counter-rotating cooling channels are provided.

In dem hier vorgestellten Kühlsystem können die Einlassstutzen (d. h. der Kühlmitteleinlass 125) und Auslassstutzen (d. h. der Kühlmittelauslass 135) nebeneinander angeordnet werden und die Kühlkanäle nebeneinander werden in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Dies führt zu einer gleichmäßigen Kühlleistung und damit zu einer symmetrisch gleichmäßigen Temperaturverteilung im Gehäuse und Statorkern, wenn das zu kühlende Element 105 als ein Elektromotor ausgebildet ist.In the cooling system presented here, the inlet nozzles (i.e. the coolant inlet 125) and outlet nozzles (i.e. the coolant outlet 135) can be arranged next to one another and the cooling channels next to one another are flowed through in opposite directions. This leads to a uniform cooling performance and thus to a symmetrically uniform temperature distribution in the housing and stator core if the element 105 to be cooled is designed as an electric motor.

Die Leitungen der Kühlleitungseinheit 110, also beispielsweise die Vorlaufleitung 115 und die Rücklaufleitung 120 können in einer gegossenen, bearbeiteten und/oder stranggepressten Form, beispielsweise als Profilgehäuse von elektrischen Maschinen realisiert werden. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann eine deutliche Erhöhung der Kühlleistung und eine homogene Temperaturverteilung sowohl im zu kühlenden Element als auch in dem Kühlmittel erreicht werden. Es kann somit eine „Eliminierung“ von „Hot Spots“ auf der Oberfläche des zu kühlenden Elementes erreicht werden. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann auch eine Kühlung von Lagerschilden, Schlägen und interner Ventilationsluft (Rotor) ermöglicht werden. Ferner ist ein geringer Druckabfall durch die Verwendung von zwei parallelen „Wegstrecken“-Kühllösungen (im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen in Mäander- oder Drallform) zu befürchten. Sehr günstig hinsichtlich einer Herstellungsweise ist ferner, dass eine Position des Einlass- und Auslassanschlusses nahe beieinander, auf einer Seite erfolgen kann und/oder dass die Position der Einlass- und Auslassanschlüsse gespiegelt werden kann sodass eine Leitungsführung von zum Kühlgehäuse externen Anschlüssen vereinfacht werden kann.The lines of the cooling line unit 110, for example the supply line 115 and the return line 120, can be implemented in a cast, machined and/or extruded form, for example as a profile housing of electrical machines. The approach presented here can achieve a significant increase in cooling performance and a homogeneous temperature distribution both in the element to be cooled and in the coolant. This makes it possible to "eliminate" "hot spots" on the surface of the element to be cooled. The approach presented here can also enable cooling of bearing shields, impacts and internal ventilation air (rotor). Furthermore, a small pressure drop is to be expected due to the use of two parallel "path" cooling solutions (compared to conventional solutions in meander or swirl form). It is also very advantageous in terms of manufacturing that the inlet and outlet connections can be positioned close to each other on one side and/or that the position of the inlet and outlet connections can be mirrored so that the routing of cables from external connections to the cooling housing can be simplified.

Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine Implementierung von beispielsweise feinen Kühlkanälen in extrudierten Profilen. Auch können zwei parallele Pfade realisiert werden, wobei jeder Pfad aus beispielsweise zwei parallelen Kanälen umgesetzt ist. Auf diese Weise kann eine einfache Eliminierung von „Hot Spots“ im Kühlmantel des Gehäuses eines zu kühlenden Elementes erreicht werden. Dies führt weiterhin zu einer Erhöhung der Effizienz der Kühlleistung und beispielsweise auch einem geringeren Druckabfall im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Das hier vorgestellte Design ist beispielsweise einsetzbar in allen Strangpressteilen z. B. Batteriekühlsystemen.The approach presented here enables the implementation of, for example, fine cooling channels in extruded profiles. Two parallel paths can also be implemented, with each path being implemented from, for example, two parallel channels. In this way, a simple elimination of "hot spots" in the cooling jacket of the housing of an element to be cooled can be achieved. This also leads to an increase in the efficiency of the cooling performance and, for example, a lower pressure drop compared to conventional solutions. The design presented here can be used, for example, in all extruded parts, e.g. battery cooling systems.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Betreiben eines mit einem Kühlgehäuse gemäß einer hier vorgestellten Variante versehenen zu kühlenden Elements. Fas Verfahren 300 umfasst einen Schritt 310 des Einleitens von Kühlmittel durch die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung, um einen durch den Kühlgehäuse aufgenommenen zu kühlenden Element zu kühlen. 3 shows a flow chart of a method 300 for operating an element to be cooled provided with a cooling housing according to a variant presented here. The method 300 comprises a step 310 of introducing coolant through the supply line and the return line in order to cool an element to be cooled accommodated by the cooling housing.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kühlgehäuses 100 als kompaktem Element, in dem Kühlleitungen eingebettet sind, die in den 1 und 2 als Innenkomponenten des Kühlgehäuses dargestellt sind. Speziell ist aus der 4 erkennbar, dass die Vorlaufleitung 115 und die Rücklaufleitung 120 als Öffnungen in einem Material des Kühlgehäuses 100 eingebettet sind. Aus dieser Darstellung, die den realitätsnahen Aufbau des Kühlgehäuses 100 zeigt, ist ferner auch erkennbar, dass die Darstellung der Kühlleitungseinheit gemäß den 1 und 2 lediglich die Leitungen bzw. die Leitungsführung der Vorlaufleitung 115 und die Rücklaufleitung 120 zeigt, um die Funktion des hier vorgestellten Ansatzes näher zu erläutern. 4 shows a perspective view of a cooling housing 100 as a compact element in which cooling lines are embedded, which are in the 1 and 2 as internal components of the cooling housing. In particular, the 4 It can be seen that the feed line 115 and the return line 120 are embedded as openings in a material of the cooling housing 100. From this illustration, which shows the realistic structure of the cooling housing 100, it can also be seen that the illustration of the cooling line unit according to the 1 and 2 only shows the lines or the line routing of the supply line 115 and the return line 120 in order to explain the function of the approach presented here in more detail.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.The embodiments shown are only examples and can be combined with each other.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: KühlgehäuseCooling housing
105105: zu kühlendes Element, Elektromotorelement to be cooled, electric motor
110110: KühlleitungseinheitCooling line unit
115115: VorlaufleitungFlow line
115'115': weitere Vorlaufleitungadditional supply line
120120: RücklaufleitungReturn line
120'120': weitere Rücklaufleitungadditional return line
125125: KühlmitteleinlassCoolant inlet
130130: VerbindungsstelleConnection point
135135: KühlmittelauslassCoolant outlet
140140: WärmeübertragungswandHeat transfer wall
145145: (Symmetrie-) Achse(Symmetry) axis
150150: Biegestelle VerbindungselementBending point connecting element
155155: TascheBag
160160: Versiegelungselement Sealing element
200200: zusätzliche Biegungadditional bend
210210: weitere Symmetrieachse further axis of symmetry
300300: Verfahren zum Betreiben eines KühlgehäusesMethod for operating a cooling housing
310310: Schritt des EinleitensStep of initiation

Claims

Cooling housing (100) for an element to be cooled (105), wherein the cooling housing (100) has at least one cooling line unit (110) which is shaped such that a supply line (115) is arranged adjacent to a return line (120) of the cooling line unit (110) and wherein the supply line (115) can be flowed through by a coolant in the opposite direction to the return line (120).

Cooling housing (100) according to Claim 1 , characterized in that the supply line (115) and the return line (120) are arranged on a cylindrical outer surface of the cooling housing (100).

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (115) and the return line (120) are arranged in a meandering manner on a surface of the cooling housing (100), in particular wherein the main extension directions of the supply line (115) and the return line (120) are substantially aligned with the main extension axis of the cooling housing (100).

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (115) and the return line (120) are arranged circumferentially on a surface of the cooling housing (100).

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (115) and the return line (120) are in thermal contact with each other through a heat transfer wall (140).

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (115) is fluidically connected to the return line (120) on a side opposite a coolant inlet (125).

Cooling housing (100) according to Claim 6 characterized in that a coolant outlet (135) connected to the return line (120) is arranged on an opposite side to which the return line (120) is connected to the flow line (115), in particular wherein the coolant inlet (125) and the coolant outlet (135) are arranged adjacent to one another.

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (115) is arranged on a jacket surface of the cooling housing (100) between two sections of the return line (120).

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling line unit (110) has at least one further flow line (115`) and a further return line (120`) arranged adjacent to the further flow line (115`), which are arranged such that the coolant can flow through the further flow line (115`) in the opposite direction to the further return line (120`).

Cooling housing (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one turn (150) of a meandering feed line (115) and/or at least one turn (150) of a meandering return line (120) is arranged on a jacket surface of the cooling housing (100) and/or in a region which has a radially smaller distance from an axis (145) of the cooling housing (100).

Cooling housing (100) according to Claim 10 , characterized in that the at least one turn (150) of the supply line (115) is arranged within a tolerance range at the same radial distance from an axis (145) of the cooling housing (100) as the supply line (115) and/or the at least one turn (150) of a meandering return line (120) is arranged within a tolerance range at the same radial distance from an axis (145) of the cooling housing (100) as the return line (120).

Cooling housing (100) according to Claim 10 , characterized in that the at least one turn (150) of the flow line (115) is arranged at a smaller radial distance from an axis (145) of the cooling housing (100) than the flow line (115) and/or the at least one turn (150) of a meandering return line (120) is arranged at a smaller radial Distance from an axis (145) of the cooling housing (100) as the return line (120) is arranged.

Element to be cooled (105), in particular an electric motor, with a cooling housing (100) according to one of the Claims 1 until 12 .

Method (300) for operating a cooling housing (100) according to one of the Claims 1 until 12 provided with an element to be cooled (105), the method (300) comprising the following step: - introducing (310) coolant through the supply line (115) and the return line (120) in order to cool an element to be cooled (105) accommodated by the cooling housing (100).

Computer program which is designed to carry out the steps of the method (300) according to Claim 14 to execute and/or control when the computer program is executed on a computing unit.