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WO2018220304A1 - Capteur de temperature pour vehicule automobile comprenant un thermocouple de type n - Google Patents

Capteur de temperature pour vehicule automobile comprenant un thermocouple de type n Download PDF

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WO2018220304A1
WO2018220304A1 PCT/FR2018/051047 FR2018051047W WO2018220304A1 WO 2018220304 A1 WO2018220304 A1 WO 2018220304A1 FR 2018051047 W FR2018051047 W FR 2018051047W WO 2018220304 A1 WO2018220304 A1 WO 2018220304A1
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WO
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metal
temperature sensor
tabs
temperature
integrated circuit
Prior art date
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Application number
PCT/FR2018/051047
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English (en)
Inventor
Guibet Guibet
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SC2N SAS
Original Assignee
SC2N SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SC2N SAS filed Critical SC2N SAS
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/10—Arrangements for compensating for auxiliary variables, e.g. length of lead
    • G01K7/12—Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
    • G01K7/13—Circuits for cold-junction compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/023—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples provided with specially adapted connectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2205/00—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle

Definitions

  • Temperature sensor for a motor vehicle comprising a
  • the present invention relates to a temperature sensor comprising an N-type thermocouple for a motor vehicle engine.
  • Temperature sensors comprising a thermocouple for measuring high temperatures are widely used in the field of internal combustion engine exhaust systems.
  • Thermocouples provide relatively high measurement accuracy.
  • thermocouple measurement principle is based on the Seebeck effect, which results in a potential difference between two different metal wires when subjected to a temperature difference.
  • the two metal wires are welded together at a first end forming a hot weld (or hot spot) for measuring the temperature T1 of the medium to be measured, such as the temperature of the exhaust gas of an exhaust system. .
  • the two metal wires of the thermocouple also each comprise a second end each connected to a voltmeter by a weld commonly called cold junction (or cold point) which is at a reference temperature T0.
  • This type of temperature sensor is known to include a printed circuit board (PCB) comprising an integrated circuit integrating the voltmeter.
  • the integrated circuit is an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) capable of processing voltage signals for conversion to temperature. It is able to provide an analog or digital output signal and use a protocol (“SENT").
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the voltage signal or electromotive force FEM measured by the voltmeter at the second ends of the metal wires is transmitted to the printed circuit via electrical conductors and then to the integrated circuit.
  • the voltage variation between these two second ends of the metal wires of the thermocouple is proportional to the temperature variation between the hot solder which is at temperature T1 and the second ends of the metal wires which are at a reference temperature T0.
  • the integrated circuit incorporates a temperature probe for calibrating the voltmeter whose measurement depends on the temperature.
  • this probe is already present, it is usually used to measure the reference temperature T0 in the integrated circuit for reasons of simplification of the temperature sensor and to reduce costs.
  • one of the metal wires is Nisil (nickel / silicon mixture) and the other Nicrosil (nickel / chromium / silicon mixture).
  • the second ends of the two metal wires of the thermocouple are connected to two first ends of two metal tabs.
  • the two metal tabs comprise a second end electrically connected to the printed circuit.
  • these two metal tabs are made of a copper material or copper alloy. They are not made of the same material as that of the metal wires of the thermocouple.
  • the tabs are soldered to a circuit board by a tin solder.
  • the reference temperature T0 read at the location of the integrated circuit is different from the temperature of the second ends of the metal son (or cold junction).
  • the temperature difference can generally be 4 ° C to 5 ° C, and sometimes up to 20 ° C, then inducing a source of error and inaccuracy on the T1 temperature of the medium to be measured.
  • the integrated circuit can not compensate for this difference in temperature and the error corresponds to this difference in temperature.
  • any thermal gradient between the second ends of the metal wires and the temperature sensor measuring T0 generates a signal error.
  • the invention therefore aims to overcome these disadvantages of the prior art by providing a more accurate temperature sensor in which the sources of error are reduced.
  • the invention relates to a temperature sensor for a motor vehicle engine, comprising:
  • thermocouple comprising two N type metal wires welded together at a first end forming a hot weld to measure a temperature T1 in the motor, the two metal wires each having a second end electrically connected to a voltmeter measuring the voltage between the two. second ends,
  • a printed circuit comprising an integrated circuit, the integrated circuit comprising the voltmeter and a temperature sensor measuring a reference temperature T0, a protective case comprising a first connector in which the second ends of the two metal wires of the thermocouple are connected to two first ends of two metal tabs, the two metal tabs comprising a second end electrically connected to the integrated circuit, the printed circuit being housed in the protective housing and the second ends of the metal wires and the integrated circuit being remote.
  • the two metal tabs consist of two different materials capable of generating an electromotive force of between 45.degree.
  • the two metal tabs generate an electromotive force of approximately 28 ⁇ ⁇ // ⁇ 0.
  • At least one of the metal tabs is formed of a copper-based material.
  • the two metal tabs are of T.
  • one of the metal tabs is formed of a material comprising copper Cu and nickel Ni so as to form a CuNix alloy, with x less than or equal to 44.
  • the metal tab comprises manganese Mn.
  • one of the two metal tabs is formed of a copper material and the other metal tab is formed of a CuNi44Mn alloy.
  • one of the two metal tabs is formed of a steel material.
  • one of the two metal tabs is formed of a stainless steel material, for example 304 stainless steel, and the other metal tab is formed of a CuNM 5 alloy.
  • one of the two metal tabs is formed of a CuFe2P alloy coated with a nickel coating and the other metal tab is formed of a CuNi20 or CuNi23 alloy.
  • the invention thus provides a more accurate temperature sensor in which the sources of error are reduced.
  • EMF couples of material type T or other variants described above is quite close to those of type type N.
  • thermocouple The temperature difference between the second ends of the two metal wires of the thermocouple and the temperature sensor which is integrated in the integrated circuit measuring a reference temperature T0 is reduced.
  • the real cold point is shifted from the second ends of the two metal wires 3 of the thermocouple 2 to the second ends 4 of the two metal tabs 10, thus bringing the real cold point which should be measured from the place where it is actually measured (temperature of reference T0 in the integrated circuit 6).
  • the invention therefore makes it possible to use the temperature probe already integrated in the integrated circuit while providing an error on the minimum reference temperature TO.
  • Nisil and Nicrosil are less hard than Nisil and Nicrosil and reduce the wear of stamping tools.
  • thermocouple wires are generally made of copper alloy.
  • the material of the metal tabs makes it easy to connect and disconnect the metal wires of the thermocouple from the tabs and thus easily connect and disconnect the thermocouple from the connection box.
  • Figure 1 is a schematic representation in perspective of a temperature sensor according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of the interior of this temperature sensor showing the metal tabs
  • FIG. 3 represents voltage curves for different pairs of materials as a function of temperature
  • FIG. 1 represents a temperature sensor 1 for a motor vehicle engine according to the invention.
  • the temperature sensor 1 comprises a thermocouple 2 having two different wires 3 welded together at a first end (not shown) forming a hot weld (or hot spot) for measuring a temperature T1 in the engine.
  • the temperature T1 corresponds to the temperature of the medium to be measured.
  • the metal son 3 consist of two different N-type metals, that is to say consisting of a pair of Nisil / Nicrosil metals.
  • the two metal wires 3 each comprise a second end (not shown) electrically connected to a voltmeter measuring the voltage between the two second ends.
  • the temperature sensor 1 comprises a printed circuit 5 comprising an integrated circuit 6.
  • the integrated circuit 6 comprises the voltmeter and a temperature sensor measuring a reference temperature T0.
  • the integrated circuit 6 is an application-specific integrated circuit ASIC (Application Specific for Integrated Circuit) capable of processing voltage signals to convert them into temperature. he is able to provide an analog or digital output signal and use a protocol ("SENT").
  • ASIC Application Specific for Integrated Circuit
  • the temperature T1 of the hot weld (or hot spot) is deduced therefrom. corresponds to the temperature of the medium to be measured in the vehicle engine.
  • the temperature sensor 1 comprises a polymer protection housing 7 in which are housed the second ends of the metal wires 3 of the thermocouple 2 and the printed circuit 5. The second ends of the metal wires 3 and the printed circuit 5 are distant.
  • the second ends of the metal son 3 are disposed below the printed circuit 5.
  • the metal son 3 and the printed circuit 5 are substantially parallel.
  • thermocouple 2 The second ends of the metal wires 3 of the thermocouple 2 are secured to a first connector 8 connected to the protective housing 7.
  • the second ends of the metal wires 3 of the thermocouple 2 are electrically connected to two metal lugs 10 or electrical conductors by welding or crimping, for example.
  • the two metal tabs 10 are connected to the printed circuit 5 by their second end 4 which is housed in the first connector 8.
  • the two second ends 4 pass through the printed circuit 5 and project on a first face 9 of the printed circuit 5.
  • the temperature sensor 1 also comprises a second connector
  • Connection terminals 12 are provided as well as electrical wires 13 for connecting the printed circuit 5 to the second connector 11.
  • the temperature sensor 1 comprises a protective sheath 14 for protecting the metal wires 3 and a fixing means 15 for fixing the temperature sensor 1 to an element of the motor.
  • the two metal lugs 10 consist of two different materials able to generate an electromotive force of between 45
  • the two metal tabs 10 generate an electromotive force of about 28 ⁇ ⁇ // 0 ⁇ .
  • At least one of the metal tabs 10 is formed of a copper-based material.
  • the two metal lugs 10 are of the T type or close to a pair of T-type material.
  • One of the metal lugs 10 is composed of copper and the other metal lug 10 is composed of a copper / nickel alloy.
  • the two metal lugs 10 are composed of a copper / nickel alloy, and for example CuNi 5 o for one leg and CuN o for the other leg.
  • Figures 3 and 4 show voltage curves for different pairs of materials (millivolts) as a function of temperature (degree Celsius).
  • Figure 4 shows the detail of these curves from 0 to 200 ° C.
  • a T-type thermocouple has a higher EMF per degree (49 ⁇ / ° C to 140 ° C) than an N-type thermocouple (34 V / ° C to 140 ° C).
  • the metal tab 10 comprises manganese Mn.
  • one of the two metal tabs 1 0 is formed of a copper material and the other metal tab 1 0 is formed of a CuNi44Mn alloy.
  • the use of conventional brass metal tabs causes a delta T error of +20.degree. C.
  • One solution is to use a metal tab 10 comprising copper and nickel so as to form a CuNix alloy, with x less than or equal to 44, the other metal tab 1 0 being copper.
  • one of the two metal tabs 1 0 is formed of a steel material, for example stainless, for example 304 stainless steel and the other metal tab 1 0 is formed of a CuNM 5 alloy .
  • one of the two metal tabs 1 0 is formed of a CuFe2P alloy coated with a nickel coating, preferably obtained by laser welding, and the other metal tab is formed of a metal alloy.
  • the invention thus makes it possible to reduce the temperature differences between the temperature of the second ends of the two metal wires 3 of the thermocouple 2 and that of the integrated circuit 6 where the reference temperature T0 is measured.
  • the real cold point is shifted from the second ends of the two metal wires 3 of the thermocouple 2 to the second ends 4 of the two metal tabs 1 0, bringing the real cold point which should be measured from the place where it is actually measured (integrated circuit 6).

Landscapes

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Abstract

La présente invention a pour objet un capteur de température (1) pour moteur de véhicule automobile comprenant : - un thermocouple (2) comportant deux fils métalliques (3) de type N soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude pour mesurer une température T1 dans le moteur, les deux fils métalliques (3) comportant chacun une deuxième extrémité connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités, - un circuit imprimé (5) comprenant un circuit intégré (6), le circuit intégré (6) comprenant le voltmètre et une sonde de température mesurant une température de référence T0, - un boitier de protection (7) comprenant un premier connecteur (8) dans lequel les deuxièmes extrémités des deux fils métalliques (3) du thermocouple (2) sont connectées à deux premières extrémités de deux pattes métalliques (10), les deux pattes métalliques (10) comprenant une deuxième extrémité (4) reliées électriquement au circuit intégré (6), le circuit imprimé (5) étant logé dans le boitier de protection (7) et les deuxièmes extrémités des fils métalliques (3) et le circuit intégré (6) étant distant. Selon l'invention, les deux pattes métalliques (10) sont constituées de deux matériaux différents aptes à générer une force électromotrice comprise entre 4 μ V/° C et 25 μ V/° C à 20° C.

Description

Capteur de température pour véhicule automobile comprenant un
thermocouple de type N
La présente invention concerne un capteur de température comprenant un thermocouple de type N pour moteur de véhicule automobile.
Les capteurs de température comprenant un thermocouple pour mesurer les hautes températures sont largement utilisés dans le domaine des systèmes d'échappement de moteur à combustions interne.
Les thermocouples fournissent une précision de mesure relativement élevée.
C'est pourquoi ils sont utilisés dans ce domaine ayant des exigences élevées en termes de contrôle d'émissions de polluants.
Le principe de mesure des thermocouples est basé sur l'effet Seebeck qui se traduit par une différence de potentiel entre deux fils de métaux différents lorsqu'ils sont soumis à une différence de température.
Les deux fils de métalliques sont soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude (ou point chaud) destinée à mesurer la température T1 du milieu à mesurer, comme par exemple la température des gaz d'échappement d'un système d'échappement.
Les deux fils métalliques du thermocouple comportent également chacun une deuxième extrémité reliée chacune à un voltmètre par une soudure communément appelée soudure froide (ou point froid) qui est à une température de référence T0.
Ce type de capteur de température est connu pour comprendre un circuit imprimé (PCB) comportant un circuit intégré intégrant le voltmètre. Le circuit intégré est un circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Spécifie for Integrated Circuit) capable de traiter des signaux de tension pour les convertir en température. Il est capable de fournir un signal de sortie analogique ou numérique et d'utiliser un protocole (« SENT »).
Le signal de tension ou la force électromotrice FEM mesurée par le voltmètre aux deuxièmes extrémités des fils métalliques est transmis au circuit imprimé via des conducteurs électriques puis au circuit intégré.
La variation de tension entre ces deux deuxièmes extrémités des fils métalliques du thermocouple est proportionnelle à la variation de température entre la soudure chaude qui est à la température T1 et les deuxièmes extrémités des fils métalliques qui sont à une température de référence T0.
En connaissant la température de référence T0 du point froid et la tension entre les deuxièmes extrémités des fils métalliques, il est possible de déduire la température T1 du point chaud.
Dans ce type de capteur de température, le circuit intégré intègre une sonde de température pour la calibration du voltmètre dont la mesure dépend de la température. Cette sonde étant déjà présente, elle est habituellement utilisée pour mesurer la température de référence T0 dans le circuit intégré pour des raisons de simplification du capteur de température et pour réduire les coûts. Dans le cas d'un thermocouple de type N, l'un des fils métalliques est en Nisil (mélange nickel/silicium) et l'autre en Nicrosil (mélange nickel/chrome/silicium).
Les deuxièmes extrémités des deux fils métalliques du thermocouple sont connectées à deux premières extrémités de deux pattes métalliques. Les deux pattes métalliques comprennent une deuxième extrémité reliée électriquement au circuit imprimé.
Classiquement, ces deux pattes métalliques sont constituées d'un matériau en cuivre ou alliage de cuivre. Elles ne sont pas constituées du même matériau que celui des fils métalliques du thermocouple. Les pattes sont soudées à un circuit imprimé par une soudure à l'étain.
Le fait que le circuit intégré comprenant la sonde de température mesurant la température de référence T0 soit distant des deuxièmes extrémités des fils métalliques (ou soudure froide) entraine une erreur dans la lecture de la température.
En effet, la température de référence T0 lue à l'endroit du circuit intégré est différente de la température des deuxièmes extrémités des fils métalliques (ou soudure froide). La différence de température peut être en général de 4°C à 5°C, et parfois jusqu'à 20 °C, induisant alors une source d'erreur et imprécision sur la température T1 du milieu à mesurer. Le circuit intégré ne peut pas compenser cet écart de température et l'erreur correspond à cette différence de température.
Ainsi, tout gradient thermique entre les deuxièmes extrémités des fils métalliques et le capteur de température mesurant T0 génère une erreur de signal.
On connaît une solution consistant à ajouter un gel conducteur thermique pour relier les deuxièmes extrémités des fils métalliques de type N et le circuit intégré afin de créer une zone thermiquement homogène.
Cependant, l'ajout d'un nouveau matériau entraine un risque de contamination ionique et augmente les coûts de fabrication.
Une autre solution consiste à utiliser pour les pattes métalliques un couple de matériau de type N. Cependant, la fabrication de ces pattes est délicate et entraine une usure de l'outillage d'estampage à cause de la dureté des matériaux en Nisil / Nicrosil, et augmente le coût de ces pattes.
L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur de température plus précis dans lequel les sources d'erreur sont réduites.
L'invention concerne un capteur de température pour moteur de véhicule automobile, comprenant :
- un thermocouple comportant deux fils métalliques de type N soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude pour mesurer une température T1 dans le moteur, les deux fils métalliques comportant chacun une deuxième extrémité connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités,
- un circuit imprimé comprenant un circuit intégré, le circuit intégré comprenant le voltmètre et une sonde de température mesurant une température de référence T0, - un boîtier de protection comprenant un premier connecteur dans lequel les deuxièmes extrémités des deux fils métalliques du thermocouple sont connectées à deux premières extrémités de deux pattes métalliques, les deux pattes métalliques comprenant une deuxième extrémité reliées électriquement au circuit intégré, le circuit imprimé étant logé dans le boîtier de protection et les deuxièmes extrémités des fils métalliques et le circuit intégré étant distant.
Selon l'invention, les deux pattes métalliques sont constituées de deux matériaux différents aptes à générer une force électromotrice comprise entre 45
Figure imgf000005_0001
Selon un mode de réalisation possible, les deux pattes métalliques génèrent une force électromotrice d'environ 28 μ\//ο0.
De préférence, au moins l'une des pattes métalliques est formée d'un matériau à base de cuivre.
Selon un autre mode de réalisation possible, les deux pattes métalliques sont de type T.
Selon un autre mode de réalisation possible, l'une des pattes métalliques est formée d'un matériau comprenant du cuivre Cu et du nickel Ni de façon à former un alliage CuNix, avec x inférieur ou égal à 44.
De préférence, la patte métallique comprend du manganèse Mn.
Selon un autre mode de réalisation possible, l'une des deux pattes métalliques est formée d'un matériau en cuivre et l'autre patte métallique est formée d'un alliage CuNi44Mn.
En variante, l'une des deux pattes métalliques est formée d'un matériau en acier.
Selon une autre variante, l'une des deux pattes métalliques est formée d'un matériau en acier inoxydable, et par exemple en acier inoxydable 304, et l'autre patte métallique est formée d'un alliage CuNM 5.
Selon une autre variante, l'une des deux pattes métalliques est formée d'un alliage en CuFe2P recouvert d'un revêtement en nickel et l'autre patte métallique est formée d'un alliage en CuNi20 ou CuNi23.
L'invention fournit ainsi un capteur de température plus précis dans lequel les sources d'erreur sont réduites.
La FEM des couples de matériau du type T ou autres variants décrits ci- dessus est assez proche de ceux du type type N.
L'écart de température entre les deuxièmes extrémités des deux fils métalliques du thermocouple et la sonde de température qui est intégrée dans le circuit intégré mesurant une température de référence T0 est réduit.
Le point froid réel est décalé des deuxièmes extrémités des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 vers les deuxièmes extrémités 4 des deux pattes métalliques 10, rapprochant ainsi le point froid réel qui devrait être mesuré de l'endroit où il est effectivement mesuré (température de référence T0 dans le circuit intégré 6). L'invention permet donc d'utiliser la sonde de température déjà intégrée dans le circuit intégré tout en fournissant une erreur sur la température de référence TO minimale.
De plus, les alliages de cuivre, cuivre / nickel et acier inoxydable sont produits par plusieurs fournisseurs et sont donc très disponibles.
Ces matériaux sont moins durs que le Nisil et le Nicrosil et réduisent l'usure des outils d'estampage.
Le comportement de ces matériaux lors de l'opération de sertissage n'est quasiment pas modifié car les languettes conçues pour le sertissage des fils métalliques du thermocouple sont généralement en alliage de cuivre.
Les matériaux des pattes métalliques permettent de connecter et de déconnecter facilement les fils métalliques du thermocouple des pattes et donc de connecter et de déconnecter facilement le thermocouple du boîtier de connexion.
En effet, le comportement mécanique des pattes en alliage de cuivre sont proches de celui des fils de type N. Donc, la mise en pression de ces pattes sur les fils métalliques est réalisable par les procédés classiques.
Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un capteur de température selon l'invention ;
la figure 2 est une représentation schématique de l'intérieur de ce capteur de température montrant les pattes métalliques;
la figure 3 représente des courbes de tensions pour différents couples de matériaux en fonction de la température;
- la figure 4 représente le détail de ces courbes de 0 à 200 °C.
La figure 1 représente un capteur de température 1 pour moteur de véhicule automobile selon l'invention.
Le capteur de température 1 comprend un thermocouple 2 comportant deux fils métalliques 3 différents soudés entre eux à une première extrémité (non représentée) formant une soudure chaude (ou point chaud) pour mesurer une température T1 dans le moteur.
La température T1 correspond à la température du milieu à mesurer. Les fils métalliques 3 sont constitués de deux métaux différents de type N, c'est-à-dire constitués d'un couple de métaux Nisil/Nicrosil.
Les deux fils métalliques 3 comportent chacun une deuxième extrémité (non représentée) connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités.
Le capteur de température 1 comprend un circuit imprimé 5 comprenant un circuit intégré 6. Le circuit intégré 6 comprend le voltmètre et une sonde de température mesurant une température de référence T0. Le circuit intégré 6 est un circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Spécifie for Integrated Circuit) capable de traiter des signaux de tension pour les convertir en température. Il est capable de fournir un signal de sortie analogique ou numérique et d'utiliser un protocole (« SENT »).
En connaissant la température de référence T0, qui est la plus proche possible de celle du point froid, et la tension aux deuxièmes extrémités des fils métalliques 3 du thermocouple 2, on en déduit la température T1 de la soudure chaude (ou point chaud) qui correspond à la température du milieu à mesurer dans le moteur du véhicule.
Le capteur de température 1 comprend un boîtier de protection 7 en polymère dans lequel sont logés les deuxièmes extrémités des fils métalliques 3 du thermocouple 2 et le circuit imprimé 5. Les deuxièmes extrémités des fils métalliques 3 et le circuit imprimé 5 sont distants.
Dans l'exemple des figures 1 et 2, les deuxièmes extrémités des fils métalliques 3 sont disposées en dessous du circuit imprimé 5. Dans le capteur de température, les fils métalliques 3 et le circuit imprimé 5 sont sensiblement parallèles.
Les deuxièmes extrémités des fils métalliques 3 du thermocouple 2 sont solidaires d'un premier connecteur 8 connecté au boîtier de protection 7.
Les deuxièmes extrémités des fils métalliques 3 du thermocouple 2 sont connectées électriquement à deux pattes métalliques 10 ou conducteurs électriques par soudure ou sertissage, par exemple. Les deux pattes métalliques 10 sont connectées au circuit imprimé 5 par leur deuxième extrémité 4 qui est logée dans le premier connecteur 8.
Sur la figure 2, les deux deuxièmes extrémités 4 traversent le circuit imprimé 5 et font saillies sur une première face 9 du circuit imprimé 5.
Le capteur de température 1 comprend également un deuxième connecteur
1 1 pour le relier électriquement à un dispositif électronique (non représenté). Des bornes de connexions 12 sont prévues ainsi que des fils électriques 13 pour relier le circuit imprimé 5 au deuxième connecteur 1 1 .
Classiquement et comme représenté sur la figure 1 , le capteur de température 1 comprend une gaine de protection 14 pour protéger les fils métalliques 3 et un moyen de fixation 15 pour fixer le capteur de température 1 à un élément du moteur.
Selon l'invention, les deux pattes métalliques 10 sont constituées de deux matériaux différents aptes à générer une force électromotrice comprise entre 45
Figure imgf000007_0001
De préférence, les deux pattes métalliques 10 génèrent une force électromotrice d'environ 28 μ\//0ΰ.
De préférence, au moins l'une des pattes métalliques 10 est formée d'un matériau à base de cuivre.
Avantageusement, les deux pattes métalliques 10 sont de type T ou proche d'un couple de matériau de type T. L'une des pattes métalliques 10 est composée de cuivre et l'autre patte métallique 10 est composée d'un alliage cuivre/nickel. Selon un mode de réalisation, les deux pattes métallique 10 sont composées d'un alliage cuivre/nickel, et par exemple CuNi5o pour une patte et CuN o pour l'autre patte. Les figures 3 et 4 représentent des courbes de tension pour différents couples de matériaux (millivolts) en fonction de la température (degré Celsius).
La figure 4 représente le détail de ces courbes de 0 à 200 °C.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, un thermocouple de type T présente une FEM par degré (49μν /°C à 140 °C) plus élevée qu'un thermocouple de type N (34 V /°C à 140 °C).
L'utilisation d'un couple de matériaux de type T pour les deux pattes métalliques 1 0 permet de supprimer complètement l'erreur de mesure en cas de gradient de température.
Avantageusement, la patte métallique 10 comprend du manganèse Mn.
De préférence, l'une des deux pattes métalliques 1 0 est formée d'un matériau en cuivre et l'autre patte métallique 1 0 est formée d'un alliage CuNi44Mn.
Selon une estimation approximative, l'utilisation de pattes métalliques 1 0 classiques en laiton entraine une erreur de delta T de +20 °C, alors qu'avec l'utilisation de pattes métalliques 1 0 de type T (Cu / CuNi44Mn) par exemple, l'erreur de delta T est réduite à -9 °C selon le calcul suivant : 20 °C * (34 MV/°C - 49 MV/°C) / 34 MV /°C = - 9 °C.
Pour diminuer davantage cet écart, il est possible d'utiliser des matériaux proches du type T mais ayant moins de FEM que l'alliage CuNi44Mn.
Une solution consiste à utiliser une patte métallique 1 0 comprenant du cuivre et du nickel de façon à former un alliage CuNix, avec x inférieur ou égal à 44, l'autre patte métallique 1 0 étant en cuivre.
Pour réduire davantage la FEM, il est possible d'utiliser moins de nickel en utilisant par exemple un alliage CuNM 0, 1 5, 20, 23 ou 30.
Selon une autre variante, l'une des deux pattes métalliques 1 0 est formée d'un matériau en acier, par exemple inoxydable, et par exemple en acier inoxydable 304 et l'autre patte métallique 1 0 est formée d'un alliage CuNM 5.
Selon une autre variante, l'une des deux pattes métalliques 1 0 est formée d'un alliage en CuFe2P recouvert d'un revêtement en nickel, obtenu de préférence par soudure laser, et l'autre patte métallique est formée d'un alliage en CuNi20 ou CuNi23.
L'invention permet ainsi de réduire les écarts de température entre la température des deuxièmes extrémités des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 et celle du circuit intégré 6 où est mesuré la température de référence T0.
Le point froid réel est décalé des deuxièmes extrémités des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 vers les deuxièmes extrémités 4 des deux pattes métalliques 1 0, rapprochant le point froid réel qui devrait être mesuré de l'endroit où il est effectivement mesuré (circuit intégré 6).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Capteur de température (1 ) pour moteur de véhicule automobile, comprenant :
- un thermocouple (2) comportant deux fils métalliques (3) de type N soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude pour mesurer une température T1 dans le moteur, lesdits deux fils métalliques (3) comportant chacun une deuxième extrémité connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités,
- un circuit imprimé (5) comprenant un circuit intégré (6), ledit circuit intégré (6) comprenant le voltmètre et une sonde de température mesurant une température de référence T0,
- un boîtier de protection (7) comprenant un premier connecteur (8) dans lequel les deuxièmes extrémités des deux fils métalliques (3) du thermocouple (2) sont connectées à deux premières extrémités de deux pattes métalliques (1 0), les deux pattes métalliques (1 0) comprenant une deuxième extrémité (4) reliées électriquement au circuit intégré (6), ledit circuit imprimé (5) étant logé dans le boîtier de protection (7) et les deuxièmes extrémités des fils métalliques (3) et le circuit intégré (6) étant distant, caractérisé en ce que : - les deux pattes métalliques (1 0) sont constituées de deux matériaux différents aptes à générer une force électromotrice comprise entre 45 μ\//ο0 et 25 μ\//ο0 à 20 °C.
2. Capteur de température (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les deux pattes métalliques (1 0) génèrent une force électromotrice d'environ 28 μ\//ο0.
3. Capteur de température (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une des pattes métalliques (1 0) est formée d'un matériau à base de cuivre.
4. Capteur de température (1 ) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux pattes métalliques (1 0) sont de type T.
5. Capteur de température (1 ) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des pattes métalliques (1 0) est formée d'un matériau comprenant du cuivre Cu et du nickel Ni de façon à former un alliage CuNix, avec x inférieur ou égal à 44.
6. Capteur de température (1 ) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite patte métallique (1 0) comprend du manganèse Mn.
7. Capteur de température (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une des deux pattes métalliques (10) est formée d'un matériau en cuivre et l'autre patte métallique (10) est formée d'un alliage CuNi44Mn.
8. Capteur de température (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une des deux pattes métalliques (10) est formée d'un matériau en acier inoxydable 304 et l'autre patte métallique (10) est formée d'un alliage CuNi15.
9. Capteur de température (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une des deux pattes métalliques (10) est formée d'un alliage en CuFe2P recouvert d'un revêtement en nickel et l'autre patte métallique (10) est formée d'un alliage en CuNi20 ou CuNi23.
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Citations (3)

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