Brevet FR3042861A1 — publié le 20170428

CAPTEUR DE TEMPÉRATURE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN THERMOCOUPLE La présente invention concerne un capteur de température 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 10 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 15 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 métaux sont soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude (ou point chaud) destinée à mesurer la température Ti du milieu à mesurer, comme par exemple la température des gaz d'échappement 20 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 TO. Ce type de capteur de température est connu pour comprendre un circuit 25 imprimé (PCB) comportant un circuit intégré intégrant le voltmètre. Le circuit intégré est un circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Spécifique 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 »). 30 Le signal de tension mesuré 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 3042861 2 la soudure chaude qui est à la température Ti et les deuxièmes extrémités des fils métalliques qui sont à une température de référence TO. En connaissant la température de référence TO du point froid et la tension entre les deuxièmes extrémités des fils métalliques, il est possible de déduire la 5 température Ti 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 TO dans le circuit intégré pour des raisons de simplification du capteur de température et pour réduire les coûts. Cependant, le circuit intégré est distant des deuxièmes extrémités des fils métalliques (ou soudure froide). Par conséquent, la température de référence TO 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 de 4°C à 5°C induisant alors une source d'erreur et imprécision sur la température Ti du milieu à mesurer. L'invention a donc pour objectif de pallier à cet inconvénient 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 différents soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude pour mesurer une température Ti dans le moteur, lesdits 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 comportant le voltmètre, et - un boitier de protection dans lequel sont logés les deuxièmes extrémités des fils métalliques et le circuit imprimé, le circuit intégré étant distant des deuxièmes extrémités des fils métalliques du thermocouple. Selon l'invention, le capteur de température comprend une sonde de température disposée sur ou à proximité des deuxièmes extrémités des fils 3042861 3 métalliques du thermocouple pour mesurer une température de référence TO. La sonde de température est reliée électriquement au circuit intégré. Selon un mode de réalisation possible, la sonde de température est une thermistance. 5 L'invention fournit ainsi un capteur de température plus précis dans lequel les sources d'erreur sont réduites. La mesure de la température de référence TO étant réalisée à l'endroit des deuxièmes extrémités des deux fils métalliques du thermocouple, il n'existe plus d'écart de température entre la valeur lue par la sonde de température et la 10 température réelle des deuxièmes extrémités des deux fils métalliques du thermocouple, c'est-à-dire la température du point froid où la tension est mesurée. La température de référence TO mesurée est bien celle mesurée au point froid du thermocouple et non pas la température propre du circuit intégré. Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant 15 aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique de l'intérieur d'un capteur de température vu de profil selon l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique de l'intérieur de ce capteur de température vu de dessus ; 20 La figure 1 représente l'intérieur d'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 formant une soudure chaude (ou point chaud) pour mesurer une température T1 dans le moteur 25 (non représenté). La température T1 correspond à la température du milieu à mesurer. Les fils métalliques 3 sont constitués de deux métaux différents, comme par exemple un couple de métaux Nisil/Nicrosil. Le thermocouple 2 est de type J, K, T, R, S, N, par exemple. 30 Les deux fils métalliques 3 comportent chacun une deuxième extrémité 4 connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités 4. Le capteur de température 1 comprend un circuit imprimé 5 comprenant un circuit intégré 6. Le circuit intégré 6 comprend le voltmètre. Le circuit intégré 6 est un 3042 86 1 4 circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Specific 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 »). 5 Le capteur de température 1 comprend un boitier de protection 7 en polymère dans lequel sont logés les deuxièmes extrémités 4 des fils métalliques 3 du thermocouple 2 et le circuit imprimé 5. Les deuxièmes extrémités 4 des fils métalliques 3 et le circuit imprimé 5 sont distants. Dans l'exemple des figures 1 à 2, les deuxièmes extrémités 4 des fils 10 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 4 des fils métalliques 3 du thermocouple 2 sont solidaires d'un premier connecteur 14 connecté au boitier de protection 7. 15 Les deuxièmes extrémités 4 des fils métalliques 3 du thermocouple 2 sont connectées électriquement à deux conducteurs électriques 10 par soudure ou sertissage, par exemple. Les deux conducteurs électriques 10 sont connectés au circuit imprimé 5 par deux premières bornes de connexion 11. Sur la figure 1, les deux premières bornes de connexion 11 traversent le circuit imprimé 5 et font saillie 20 sur les deux faces 9a, 9b du circuit imprimé 5. Le boitier de protection 7 comprend deux compartiments 12, 13 séparés par le circuit imprimé 5 dont un premier compartiment 12 dans lequel sont logés les deuxièmes extrémités 4 des fils métalliques 3 du thermocouple 2 et un deuxième compartiment 13 opposé. 25 Le capteur de température 1 comprend également un deuxième connecteur 19 pour le relier électriquement à un dispositif électronique (non représenté). Des deuxièmes bornes de connexions 20 sont prévues ainsi que des fils électriques 21 pour relier le circuit imprimé 5 au deuxième connecteur 19. Selon l'invention, le capteur de température 1 comprend une sonde de 30 température 22 disposée sur ou à proximité des deuxièmes extrémités 4 des fils métalliques 3 du thermocouple 2 pour mesurer une température de référence TO. La sonde de température 22 est reliée électriquement au circuit intégré 6. 3042861 5 Plus précisément, la sonde de température 22 est connectée à des bornes 23 du circuit imprimé 5 par l'intermédiaire de fils électriques 24. Le signal de température TO est ensuite transmis au circuit intégré 6. La sonde de température 22 est disposée entre les deuxièmes extrémités 4 5 des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2. La sonde de température 22 peut être en contact direct avec soit l'une des deuxièmes extrémités 4 des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 ou les deux. Alternativement, la sonde de température 22 peut être distante des deuxièmes extrémités 4 des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 mais placée à proximité. 10 En connaissant la température de référence TO et la tension aux deuxièmes extrémités 4 des fils métalliques 3 du thermocouple 2, c'est-à-dire au point froid, on en déduit la température T1 de la source chaude (ou point chaud) qui correspond à la température du milieu à mesurer dans le moteur du véhicule. La sonde de température 22 est une thermistance. 15 En variante et comme représenté sur les figures 1 et 2, le boitier de protection 7 peut comprendre une cavité 8 ou espace libre entre les deuxièmes extrémités 4 des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 et le circuit imprimé 5 pour loger la sonde de température 22 et permettre le passage des fils électriques 24. La cavité 8 et les deuxièmes extrémités 4 des deux fils métalliques 3 du 20 thermocouple 2 sont placées dans le premier compartiment 12. Comme représenté sur la figure 2, l'extrémité 15 du premier connecteur 14 du thermocouple 2 comprend une ouverture 16 permettant de loger la sonde de température 22. L'ouverture 16 peut avoir une largeur de 3 à 4 mm et une longueur de 4 mm 25 par exemple. Le circuit imprimé 5 n'a pas été représenté pour faciliter la visualisation des deuxièmes extrémités 4 des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2. Le premier compartiment 12 du boitier de protection 7 comprend également une ouverture 17. 30 L'ouverture 17 peut avoir une longueur de 10 mm et une largeur de 6 mm, par exemple. L'ouverture 16 du premier connecteur 14 du thermocouple 2 et l'ouverture 17 formée dans le premier compartiment 12 du boitier de protection 7 permettent de 3042861 6 former la cavité 8 ou autrement dit l'espace libre entre les deuxièmes extrémités 4 des deux fils métalliques 3 du thermocouple 2 et le circuit imprimé 5. Le circuit imprimé 5 comprend une première surface 9a qui est en regard de la cavité 8 et une deuxième surface 9b opposée délimitant le deuxième compartiment 5 13 du boitier de protection 7. Le circuit intégré 6 peut être placé sur la première surface 9a du circuit imprimé 5 ou sur la deuxième surface 9b du circuit imprimé 5. Le mode de réalisation décrit sur les figures 1 et 2 est un exemple de réalisation. 10 En variante, le capteur de température 1 ne comprend pas de cavité 8 (non représenté). La sonde de température 22 est logée dans le premier connecteur 14 du thermocouple 2 et les fils électriques 24 de la sonde de température 22 longent les conducteurs électriques 10 du thermocouple 2. REVENDICATIONS1. Capteur de température (1) pour moteur de véhicule automobile, comprenant : - un thermocouple (2) comportant deux fils métalliques (3) différents 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 (4) connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités (4), - un circuit imprimé (5) comprenant un circuit intégré (6) comportant le voltmètre, - un boitier de protection (7) dans lequel sont logés les deuxièmes extrémités (4) des fils métalliques (3) et le circuit imprimé (5), ledit circuit intégré (6) étant distant des deuxièmes extrémités (4) des fils métalliques (3) du thermocouple (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - une sonde de température (22) disposée sur ou à proximité des deuxièmes extrémités (4) des fils métalliques (3) du thermocouple (2) pour mesurer une température de référence TO, ladite sonde de température (22) étant reliée électriquement au circuit intégré (6). 2. Capteur de température (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde de température (22) est une thermistance.