特許 7574945 電線圧力検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】電線圧力検知システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/14 20060101AFI20241022BHJP

【ＦＩ】

G01L1/14 J

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023552680

(86)(22)【出願日】2021-11-26

(86)【国際出願番号】 JP2021043345

(87)【国際公開番号】W WO2023058252

(87)【国際公開日】2023-04-13

【審査請求日】2024-03-18

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2021/036963

(32)【優先日】2021-10-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】弁理士法人上野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小森 洋和

(72)【発明者】

【氏名】薗田 不二夫

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 拓実

【審査官】井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５１０８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－４４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２５８０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２７１３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３１２９０７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／０８

Ｈ０１Ｂ ７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性を有する誘電体より構成されたテープ状の基材と、前記基材の両面にそれぞれ設けられた導電性の被覆層と、を備えたセンサ部と、
前記センサ部を構成する２層の前記被覆層の間の特性インピーダンスを計測する検出部と、
前記検出部にて計測された前記特性インピーダンスの変化の履歴を記録する記録部と、を有し、
前記センサ部は、前記被覆層の一方を電線の側面に沿わせた状態で、前記電線の外周に配置されている、電線圧力検知システム。

【請求項2】

前記センサ部は、前記電線の外周に、螺旋状に巻き付けられている、請求項１に記載の電線圧力検知システム。

【請求項3】

前記特性インピーダンスの変化量、または前記変化量を前記センサ部あるいは前記電線の変形量に変換した量を、指標量として、
前記記録部は、前記履歴として、
前記指標量の積算値、
前記指標量が、１つまたは複数の基準値のそれぞれを超えた回数、
前記指標量が、複数の基準値のそれぞれを超えた回数を、前記基準値によって区画される領域ごとに重みづけし、重みづけ後の前記回数の和をとったもの、
の少なくとも１つを記録する、請求項１または請求項２に記載の電線圧力検知システム。

【請求項4】

前記基材はゴムより構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電線圧力検知システム。

【請求項5】

前記検出部はさらに、前記被覆層のインダクタンスを計測する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電線圧力検知システム。

【請求項6】

前記検出部はさらに、前記被覆層の抵抗を計測する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電線圧力検知システム。

【請求項7】

前記電線は、自動車用ワイヤーハーネスを構成している、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電線圧力検知システム。

【請求項8】

前記電線は、自動車の電動ブレーキ用複合電線を構成している、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電線圧力検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電線圧力検知システムに関する。

【背景技術】

【0002】

種々の電気・電子機器や輸送用機器、建造物、公共設備等において、電線が搭載、また敷設されるが、屈曲をはじめとする変形や、周囲の物体との接触等の物理的刺激が電線に加えられると、電線に損傷が発生する場合がある。損傷に起因して電線の性能に深刻な影響が及ぶのを回避するために、損傷の発生を、早期に、また敏感に検知することが望まれる。電線の損傷を検出する方法として、例えば特許文献１に、診断対象のケーブル経路において複数の区間ごとにパルス電気信号の伝播速度を設定する設定手段と、ケーブル経路内に送信されたパルス電気信号の反射特性の測定結果と、区間ごとに設定された伝播速度とから、ケーブル経路内の不具合箇所の位置を推定する推定手段と、を有するケーブル診断装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－３３３４６８号公報

【文献】特開２０１８－０５６２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のケーブル診断装置におけるパルス電気信号の反射特性のように、電線に損傷が生じた場合に変化が生じる特性に着目し、その変化を検出できるようにしておけば、その特性に変化が生じたことをもって、損傷の発生を早期に検知することが可能となる。しかし、電線に生じる損傷としては、急に発生または進行するものに加え、小さな負荷が何度も印加されて蓄積された結果として生じるものもある。例えば、電線の屈曲や他の部材との接触等により、電線に圧力が印加される。そのような圧力の印加は、一度で電線の損傷に至ることはなくても、何度も繰り返されることで、電線の構成材料に負荷が蓄積し、電線導体の破断等の損傷につながる可能性がある。このような電線への圧力の印加による負荷の蓄積を継続的に監視することができれば、損傷の発生の予兆を、早期から把握できる可能性がある。

【0005】

以上に鑑み、電線への圧力の印加を継続的に監視することができる電線圧力検知システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示にかかる電線圧力検知システムは、弾性を有する誘電体より構成されたテープ状の基材と、前記基材の両面にそれぞれ設けられた導電性の被覆層と、を備えたセンサ部と、前記センサ部を構成する２層の前記被覆層の間の特性インピーダンスを計測する検出部と、前記検出部にて計測された前記特性インピーダンスの変化の履歴を記録する記録部と、を有し、前記センサ部は、前記被覆層の一方を電線の側面に沿わせた状態で、前記電線の外周に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示にかかる電線圧力検知システムは、電線への圧力の印加を継続的に監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の一実施形態にかかる電線圧力検知システムの構成を示す模式図である。

【図2】図２Ａおよび図２Ｂは、上記電線圧力検知システムを構成するセンサテープの断面を示す図である。図２Ａは圧力が印加されていない状態を示し、図２Ｂは圧力が印加された状態を示している。

【図3】図３は、上記センサテープを電線に設置した状態を示す斜視図である。

【図4】図４は、本開示の一実施形態にかかる電線圧力検知システムを、屈曲角度が制限される電線に設けた例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施態様を説明する。
本開示の電線圧力検知システムは、弾性を有する誘電体より構成されたテープ状の基材と、前記基材の両面にそれぞれ設けられた導電性の被覆層と、を備えたセンサ部と、前記センサ部を構成する２層の前記被覆層の間の特性インピーダンスを計測する検出部と、前記検出部にて計測された前記特性インピーダンスの変化の履歴を記録する記録部と、を有し、前記センサ部は、前記被覆層の一方を電線の側面に沿わせた状態で、前記電線の外周に配置されている。

【0010】

上記電線圧力検知システムにおいては、弾性を有する誘電体より構成された基材の両面に導電性の被覆層を設けたセンサ部を、電線の外周に配置しており、屈曲等によって電線に側方から圧力が印加されると、センサ部において、誘電体が厚さ方向に圧縮され、２層の被覆層の間の距離が近づく変形を起こす。このセンサ部の変形により、２層の被覆層の間の特性インピーダンスが変化する。この特性インピーダンスの変化を検出部にて検出することで、電線に圧力が印加されたことを検知することができる。センサ部の基材が弾性を有する材料より構成されていることにより、電線の屈曲の解消等により、印加された圧力が除かれると、センサ部においても変形が解消され、２層の被覆層の間の距離が元の状態、あるいはそれに近い状態に戻り、特性インピーダンスも、元の値、あるいはそれに近い値に戻る。しかし、一旦特性インピーダンスが変化した履歴が記録部に残される。

【0011】

ある期間にわたって、検出部による特性インピーダンスの変化の検出と、記録部による特性インピーダンスの変化履歴の記録を継続することで、記録部に残された特性インピーダンスの変化の履歴から、電線への圧力の印加の履歴についての情報を得ることができる。このように、記録部に記録された履歴をもとに、電線への圧力の印加を継続的に監視することができる。そして、電線への圧力の印加の履歴に関する情報を、電線への負荷の蓄積や、損傷の発生の予兆を示す情報として利用することができる。

【0012】

ここで、前記センサ部は、前記電線の外周に、螺旋状に巻き付けられているとよい。すると、センサ部を電線の外周に安定に保持できるとともに、屈曲等によって電線に圧力が印加される方向が異なっても、同様の感度でその圧力の印加を検知することができる。

【0013】

前記特性インピーダンスの変化量、または前記変化量を前記センサ部あるいは前記電線の変形量に変換した量を、指標量として、前記記録部は、前記履歴として、前記指標量の積算値、前記指標量が、１つまたは複数の基準値のそれぞれを超えた回数、前記指標量が、複数の基準値のそれぞれを超えた回数を、前記基準値によって区画される領域ごとに重みづけし、重みづけ後の前記回数の和をとったもの、の少なくとも１つを記録するとよい。この場合に、記録部において指標量を記録する形態を選択することで、電線への圧力の印加の履歴を、多様な観点から監視することができる。指標量の積算値は、圧力によって加えられた負荷の蓄積量を反映するものとなる。指標量が１つまたは複数の基準値をそれぞれ超えた回数は、所定以上の負荷が印加された回数を示すものとなる。また、その回数を基準値によって区画される領域ごとに重みづけしたものの和は、１回ごとの負荷の印加量を加味して、負荷が印加された回数を数えたものに相当する。

【0014】

前記基材はゴムより構成されているとよい。すると、センサ部の耐久性が高くなり、長期にわたって電線への圧力の印加の監視を継続することができる。好ましくは、基材が高誘電率のゴムより構成されているとよい。

【0015】

前記検出部はさらに、前記被覆層のインダクタンスを計測するとよい。電線が大きな衝撃を受けた際に、センサ部の被覆層が面方向に引き伸ばされ、厚みが小さくなる場合がある。すると、被覆層のインダクタンスが変化する。よって、検出部において、被覆層のインダクタンスを計測することで、電線への継続的な圧力の印加に加え、突発的な衝撃の印加も検知することができる。

【0016】

前記検出部はさらに、前記被覆層の抵抗を計測するとよい。電線が非常に大きな衝撃を受けた際に、センサ部の被覆層に破断が生じる場合がある。すると、被覆層の抵抗が変化する。よって、検出部において、被覆層の抵抗を計測することで、電線への継続的な圧力の印加に加え、突発的な大きな衝撃の印加も検知することができる。

【0017】

前記電線は、自動車用ワイヤーハーネスを構成しているとよい。自動車に配置されるワイヤーハーネスには、車両の振動や構成部材の運動、周囲の部材との接触等に起因して、圧力が印加されやすい。そこで、自動車用ワイヤーハーネスに、本開示の実施形態にかかる電線圧力検知システムを設け、圧力の印加を継続的に監視することで、ワイヤーハーネスへの圧力の印加に起因する負荷の蓄積の状況を把握し、大きな損傷に至る前に、ワイヤーハーネスの交換等の対策を施すことができる。

【0018】

あるいは、前記電線は、自動車の電動ブレーキ用複合電線を構成しているとよい。自動車の電動ブレーキ用複合電線は、屈曲を受けやすい電線であり、屈曲の履歴を監視することで、過度の屈曲や想定されない方向への屈曲に起因する負荷の蓄積が起こった場合に、それを把握することで、電線の交換等によって、電動ブレーキの動作への深刻な影響を予防することができる。

【0019】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面を用いて、本開示の実施形態にかかる電線圧力検知システムについて詳細に説明する。本明細書において、直線状、螺旋状等、各種構成部材の形状や配置を示す語には、幾何的に厳密な概念のみならず、電線において許容される範囲の誤差を含むものとする。

【0020】

＜電線圧力検知システムの構成＞
本開示の一実施形態にかかる電線圧力検知システム１の構成の概略を、図１に示す。本実施形態にかかる電線圧力検知システム１は、電線Ｗに取り付けられ、電線Ｗへの圧力の印加を検知するものである。電線圧力検知システム１は、自動車等、電線Ｗが搭載される機器に、電線Ｗとともに配備される。

【0021】

電線圧力検知システム１は、センサ部２と、検出部３と、記録部４と、を有する。センサ部２が電線Ｗに取り付けられ、電線Ｗへの圧力の印加が、センサ部２に変形として反映される。そのセンサ部２の変形が、検出部３によって検出される。そして、検出部３による検出結果の履歴が、記録部４に記録される。

【0022】

センサ部２は、センサテープとして構成され、図２Ａに断面を示すように、弾性を有する誘電体より構成されたテープ状の基材２１と、基材２１の両面にそれぞれ設けられた導電性の被覆層２２，２２を備えている。基材２１の両面の被覆層２２，２２は相互に絶縁されている。基材２１および被覆層２２，２２の具体的な構成材料は特に限定されるものではないが、基材２１はゴムより構成されることが好ましく、被覆層２２，２２は、銅または銅合金等の金属材料より構成されることが好ましい。被覆層２２，２２は、接着や金属材料の蒸着、めっき等により、基材２１の表面に固着されている。一方の被覆層２２の表面には、センサテープ２を電線Ｗに固定するための接着層または粘着層が任意に設けられてもよい（不図示）。センサテープ２の具体的な形状も、テープ状であれば特に限定されない。なお、テープ状であるとは、厚さおよび幅よりも長手方向の寸法が大きい、長尺状のシート体であることを指す。

【0023】

図１および図３に、センサテープ２を電線Ｗに設置した状態を示す。センサテープ２は、２層の被覆層２２，２２の一方を、電線Ｗの側面に沿わせた状態で、電線Ｗの外周に配置されている。センサテープ２は、電線Ｗの側面に一方の被覆層２２の面が沿わせられていれば、どのように配置されていてもよく、例えば、センサテープ２の長手方向を電線Ｗの軸線方向に沿わせてまっすぐにして（直線的に）配置されていても、図３に示すとおり、電線Ｗの外周に螺旋状に巻き付けられていてもよい。センサテープ２を螺旋状に巻く形態は、電線Ｗの外周へのセンサテープ２の保持の安定性、および圧力の印加方向によらずに圧力印加を検知できる点で優れている一方、センサテープ２を電線Ｗの軸線方向に沿わせる形態は、後に図４を参照して説明する形態のように、特定の方向への圧力の印加を敏感に検知できる点で優れている。センサテープ２を螺旋状に巻く場合に、図３に示すとおり、螺旋のターン間に間隙を設けて巻いても、あるいは間隙を設けずに密に巻いても、いずれでもよい。間隙を設けずに巻く場合には、適宜、センサテープ２に設けた接着層または粘着層による電線Ｗへの固定を利用して、ターン間で被覆層２２の絶縁を確保すればよい。電線Ｗの外周に配置されたセンサテープ２は、外部の環境に露出していても、電線Ｗの外周にセンサテープ２を配置した集合体の外周に、シース層等、別の層がさらに設けられていてもよい。センサテープ２は、電線Ｗの長手方向に沿って一部の領域に設けられても、全領域に設けられてもよい。

【0024】

センサテープ２を設置する電線Ｗの構造や種類は、特に限定されるものではない。単独の状態の絶縁電線にセンサテープ２を配置しても、複数の絶縁電線を含むワイヤーハーネスにセンサテープ２を配置してもよい。ワイヤーハーネスにセンサテープ２を配置する場合に、ワイヤーハーネスを構成する一部の絶縁電線の外周にセンサテープ２を配置してもよいが、好ましくは、ワイヤーハーネス全体に対する圧力の印加を監視する観点から、ワイヤーハーネス全体としての外周にセンサテープ２を配置するとよい。

【0025】

検出部３は、センサテープ２を構成する２層の被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスを計測する計測装置である。特性インピーダンスの計測は、交流成分を含む電気信号を被覆層２２，２２に入力して、応答信号の特性インピーダンスを計測する。特性インピーダンスの測定は、透過法によって行っても、反射法によって行っても、いずれでもよいが、センサテープ２の一端に検出部３を接続して計測を行える点で、反射法を利用することが好ましい。さらに、検出部３が、特性インピーダンスの測定を、時間領域法または周波数領域法によって行うものであることが好ましい。検出部３は、被覆層２２，２２に対して、特性インピーダンス以外の電気的特性も合わせて計測できるものであってもよい。特性インピーダンス以外に計測することが好ましい特性として、インダクタンスおよび抵抗を挙げることができる。

【0026】

記録部４は、記憶装置等として構成され、検出部３より、センサテープ２を構成する被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスの計測結果を入力される。そして、記録部４は、その特性インピーダンスの変化の履歴を記録する。ここで、特性インピーダンスの変化の履歴とは、所定の期間の間、特性インピーダンスがどのように変化したかを示す情報である。具体的にどのような情報を履歴として記録するかについては、後に詳しく説明するが、例えば、特性インピーダンスの変化量が所定の基準値を超えた回数を、履歴として記録する。

【0027】

電線圧力検知システム１においては、検出部３による特性インピーダンスの測定および記録部４による履歴の記録を、連続的に実施する。好ましくは、自動車等、電線Ｗが搭載された機器が稼働している間、特性インピーダンスの測定と履歴の記録を、常時実施するものであるとよい。そして、記録部４は、記録した履歴を、所定の期間が経過した後に、機器の管理者等が認知可能な状態で出力する。例えば、自動車の車検時に、車検作業者が履歴を閲覧できるようにすればよい。あるいは、記録部４は、履歴を記録している期間の途中に、それまでに記録した履歴を出力する。例えば、自動車の計器パネルに、連続的あるいは断続的に、その時点で記録されている履歴を表示し、運転者が認識できるようにすればよい。

【0028】

＜センサ部による電線圧力の検知＞
図１，３に示すように、センサテープ２を外周に配置した電線Ｗが、圧力を受ける場合について考える。ここで、電線Ｗに印加される圧力とは、電線Ｗの側方から電線Ｗを圧迫する方向に印加される力であり、他の物体との接触や衝撃の印加等によって外部から印加される圧力の他、電線Ｗ自体が屈曲された際に、その屈曲によって印加される圧力が考えられる。

【0029】

電線Ｗが圧力を受けると、電線Ｗの外周に配置されているセンサテープ２にも圧力が印加されることになる。つまり、センサテープ２が、厚み方向に圧縮する圧力を受ける。センサテープ２の基材２１が弾性を有する材料より構成されていることにより、図２Ｂに示すように、センサテープ２が圧力Ｆを受けると、基材２１が圧縮方向に弾性変形を生じ、局所的に厚みが小さくなる。この際、基材２１の圧縮に伴って、基材２１の表面に固着された被覆層２２，２２の少なくとも一方が変位し、２層の被覆層２２，２２の間の距離が縮まる。すると、検出部３によって検出される２層の被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスに変化が生じる。変化の方向としては、センサテープ２が単純な平面状に配置されているとみなせる場合には、キャパシタンス成分の増大により、特性インピーダンスが低下する方向となる。電線Ｗに大きな圧力が印加され、センサテープ２に大きな変形が起こるほど、特性インピーダンスの変化量も大きくなる。このように、センサテープ２の被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスの変化が検出部３によって検出されると、その変化の履歴が記録部４に記憶される。

【0030】

電線Ｗの屈曲の解除等により、電線Ｗに印加されていた圧力が除去され、センサテープ２に印加されていた圧力Ｆも除去されると、弾性を有する基材２１の復元力により、基材２１が当初の厚みに戻る（あるいは当初に近い状態に戻る；以下、当初の状態への復帰について言及する場合において同様）。２層の被覆層２２，２２も、当初の位置関係に復帰する。すると、被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスも、当初の値に復帰する。電線Ｗに対する圧力の印加と除去が繰り返される状況では、センサテープ２において、基材２１の弾性による変形と復元に伴い、２層の被覆層２２，２２の間のインピーダンスが、変化と、変化前の状態への復帰を繰り返す。その繰り返しが継続される間、特性インピーダンスの変化の履歴が、記録部４に記録され、記録部４にその履歴が蓄積される。このように、弾性を有する誘電体よりなる基材２１の両面に導電性の被覆層２２，２２を備えたセンサテープ２を、電線Ｗの外周に配置しておくことで、基材２１の弾性による可逆的な圧縮変形を利用して、電線Ｗに圧力が繰り返して印加される状況において、圧力が印加されるたびに、その圧力の印加を被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスの変化として検出し、記録することができる。

【0031】

上記のように、基材２１の構成材料は弾性を有する誘電体であれば特に限定されるものではなく、各種発泡樹脂、エラストマー、ゴム等を好適に用いることができる。しかし、センサテープ２による圧力印加の検知を長期にわたって高感度に継続する観点から、基材２１は、圧力の印加／除去に敏感に追随して、弾性変形／復元を起こし、かつ高い耐久性を有する材料より構成されることが好ましい。その観点から、基材２１はゴムより構成されることが好ましい。ゴムの種類は特に限定されるものではなく、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム等を好適に用いることができるが、周囲の環境による劣化を抑制して耐久性を高く保つ観点から、ポリエステル系ウレタンゴム等、加水分解を起こしやすいゴムは避けた方がよい。また、基材２１は、高い誘電率を有することが好ましい。基材２１の誘電率が高いほど、基材２１の変形量に対する特性インピーダンスの変化量が大きくなり、電線Ｗへの圧力の印加を敏感に検出できるからである。ゴム等の弾性を有する有機材料に、チタン酸バリウム等の強誘電体よりなる無機フィラーを添加すれば、基材２１の誘電率を効果的に高めることができる。

【0032】

屈曲等によって電線Ｗが圧力を印加される位置が、電線Ｗの長手方向において変化しうる場合に、検出部３による特性インピーダンスの計測に、時間領域法または周波数領域法を用いれば、圧力が印加された位置を特定することもできる。時間領域法の場合には、パルス電気信号を被覆層２２，２２に入力し、特性インピーダンスに変化が現れた時間を電線Ｗの軸線方向に沿った位置に変換することにより、圧力が印加された位置を知ることができる。周波数領域法の場合には、複数の周波数成分を含む電気信号を被覆層２２，２２に入力し、応答信号をフーリエ変換して、周波数の情報を電線Ｗ上の位置の情報に変換すればよい。これらの方法によって得られた圧力印加の位置に関する情報も、記録部４に記憶することができる。

【0033】

＜記録部による履歴の記録と圧力印加の監視＞
上記のように、電線Ｗへの圧力印加に伴ってセンサテープ２が変形すると、２層の被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスが変化するが、圧力の除去に伴って特性インピーダンスの変化も解消される。しかし、特性インピーダンスが一旦変化したという履歴は、記録部４に記録され、蓄積される。電線Ｗの屈曲等に伴う電線Ｗへの一時的な圧力の印加は、多くの場合、即座に電線Ｗに損傷を発生させるものとはならないが、負荷として電線Ｗに蓄積されうる。よって、何度も圧力の印加が繰り返されると、電線Ｗの損傷や経年劣化の原因となる。例えば、電線Ｗを構成する導体の破断の原因となる場合がある。

【0034】

本実施形態にかかる電線圧力検知システム１においては、被覆層２２，２２の特性インピーダンスの変化を介して検出され、記録部４に情報として蓄積されたセンサテープ２の変形に関する履歴から、電線Ｗへの圧力の印加の履歴の情報を得ることができる。この履歴の情報に基づいて、電線Ｗへの負荷の印加を継続的に監視することが可能となる。屈曲等に伴い、電線Ｗに圧力が印加された際には、電線Ｗに負荷が印加されるが、この負荷は、小さなものであれば、電線Ｗ自体、あるいはセンサテープ２に検知可能な不可逆変化をもたらすものとはならない。よって、圧力が印加されうる環境で所定期間にわたって使用した後の電線Ｗやセンサテープ２に対して、電気的特性の測定等の検査を行っても、過去に負荷が印加されたか否か、あるいはどの程度の負荷が印加されたかを判別することは難しい。しかし、本実施形態にかかる電線圧力検知システム１により、電線Ｗに圧力による負荷が印加される度に、その履歴を記録しておくことで、経時的な負荷の印加を監視することができる。例えば、記録部４に蓄積された履歴の情報が、電線Ｗへの圧力の印加が、所定の基準を超える回数や強度で起こったことを示している場合には、電線Ｗに基準以上の負荷が蓄積されていると捉え、さらに、損傷が生じる予兆が発生しているとみなすことができる。そして、負荷の蓄積への対処として、電線Ｗのメンテナンスや交換等の処置を検討すればよい。すると、金属疲労による電線導体の破断等、圧力の印加による負荷の蓄積に起因した不可逆的な損傷が電線Ｗに起こるのを回避し、適時に対策を施すことができる。

【0035】

記録部４に特性インピーダンスの変化の履歴を残すに際し、残す履歴の形態は、特に限定されるものではない。履歴に基づいて把握したい情報に応じて、適した形態で履歴を残せばよい。圧力印加の指標として履歴に残す指標量は、被覆層２２，２２の特性インピーダンスの変化量そのものであっても、あるいは、特性インピーダンスの変化量を、センサテープ２または電線Ｗの変形量に変換した量であってもよい。ここで、センサテープ２または電線Ｗの変形量とは、センサテープ２や電線Ｗに加えられた変形の大きさを示す量であり、圧力印加による寸法の変化量（基材２１の圧縮量や電線Ｗの圧迫変形の大きさ）、屈曲角度、屈曲の曲率等を例示することができる。寸法の変化量が大きいほど、また屈曲角度、つまり屈曲による角度の変化量が大きいほど、そして屈曲の曲率が大きいほど（曲率半径が小さいほど）、電線Ｗに大きな圧力が印加されていることを示す。検出部３が、電線Ｗに屈曲が加えられた位置に関する情報も取得している場合には、その情報も記録部４に合わせて残すとよい。

【0036】

記録部４には、上記の指標量、つまり特性インピーダンスの変化量、またはその変化量をセンサテープ２または電線Ｗの変形量に変換したものを、そのまま記録しても、所定の統計的処理を加えた統計値として記録してもよい。指標量をそのまま記録する形態としては、指標量が所定の閾値を超えた場合に、その指標量を、蓄積する形態が考えられる。この形態では、記録部４に、指標量の多数の値が、時系列に沿って記録されることになる。指標量の値と合わせて、それぞれの値が得られた時間の情報を記録してもよい。この形態によると、電線Ｗへの圧力の印加の履歴に関して詳細な情報を得ることができる反面、記録部４に記録されるデータの量が多くなるとともに、電線Ｗが搭載される機器の管理者等が、電線Ｗにどのような圧力が印加されたかに関する情報を簡便に、また明快に認識し、電線Ｗのメンテナンスや交換等の処置に適切につなげることが難しくなる。そこで、電線Ｗへの履歴の情報を簡素で明快な形で記録する方法として、指標量を統計値の形で記録する形態を採用することが好ましい。

【0037】

統計値は、指標量を所定の基準で処理して得られる量を指し、電線Ｗへの圧力の印加による負荷の蓄積量が大きくなるほど、大きな数値を与える量となるように、指標量に統計的処理を加えればよい。記録部４に記録すべき統計値としては、以下のものを例示することができる。
（ｉ）指標量の積算値
（ｉｉ）指標量が、１つまたは複数の基準値のそれぞれを超えた回数
（ｉｉｉ）指標量が、複数の基準値のそれぞれを超えた回数を、基準値によって区画される領域ごとに重みづけし、重みづけ後の回数の和をとったもの

【0038】

上記のうち、（ｉ）の形態は、単純に、指標量を所定の期間にわたって積算するものである。例えば、指標量が電線Ｗの屈曲角度である場合に、９０°＋１５０°＋１２０°＋．．．のように、屈曲角度の角度値を経時的に足し合わせればよい。この際、所定の時間間隔ごとに、得られた指標量を全て足し合わせる形態としても、指標量に閾値を設け、その閾値を超えた場合にのみ、得られた指標量を足し合わせる形態としてもよい。（ｉ）の形態で得られる統計値は、圧力の印加によって電線Ｗに印加された負荷の総量を、よく反映するものとなる。

【0039】

上記のうち（ｉｉ）の形態は、指標量が所定の基準値を超えた回数を計数するものである。例えば、指標量が電線Ｗの屈曲角度であり、基準値を９０°とした場合に、９０°を超えて電線Ｗが屈曲された回数を計数する。基準値を複数設ける場合には、小さい方からｉ番目の基準値をＴ_ｉとして、指標量がＴ_ｉを超え、かつＴ_ｉ＋１以下に収まっている回数を、基準値Ｔ_ｉごとに計数すればよい（ただし、最も大きい基準値については、その基準値を超えた回数を計数する）。例えば、指標量が電線Ｗの屈曲角度であり、９０°、１２０°、１５０°の３つの基準値を設けた場合に、電線Ｗの屈曲角度が９０°超かつ１２０°以下となった回数、１２０°超かつ１５０°以下となった回数、１５０°超となった回数を、それぞれ独立に数えればよい。屈曲等による電線Ｗへの圧力の印加は、ある程度小さいものであれば、負荷として実質的に蓄積されない。しかし、圧力がある程度の大きさを超え、電線Ｗの構成材料に印加される応力振幅が大きくなると、材料の疲労として負荷が蓄積され、何度も印加されることで不可逆的な損傷につながる可能性が生じる。そこで、指標量に閾値を設け、その閾値を超えた回数を計数することで、電線Ｗの構成材料に負荷を与えうる大きさの圧力の印加を選択的に監視することができる。

【0040】

（ｉｉｉ）の形態は、指標量が所定の基準値を超えた際に、単純にその超えた回数を計数するのではなく、指標量の大きさに応じて重みづけしたうえで、回数を計数するものである。つまり、指標量に複数の基準値を設定するとともに、その基準値によって区画される領域ごとに、指標量の値が大きい領域ほど大きい重みづけ係数を設定しておく。そして、各領域に入る指標量が取得された回数に、対応する重みづけ係数を乗じたものを、全領域で足し合わせる。基準値をｎ個設ける場合に、小さい方からｉ番目の基準値をＴ_ｉとして、指標量がＴ_ｉを超え、かつＴ_ｉ＋１以下に収まる領域の重みづけ係数をＫ_ｉ、その領域の指標量が観測された回数をｘ_ｉ回とする（ただし、ｉ＝ｎの場合には、指標量が基準値Ｔ_ｎを超えた回数をｘ_ｎ回とする）。この場合に、得られる統計値は、以下のようになる。

【数1】

例えば、指標量が電線Ｗの屈曲角度であり、９０°、１２０°、１５０°の３つの基準値を設け、重みづけ係数を、９０°超かつ１２０°以下の領域で１、１２０°超かつ１５０°以下の領域で２、１５０°超の領域で３とする場合を想定する。この場合に、観測された屈曲角度が、９０°超かつ１２０°以下となったのが５回、１２０°超かつ１５０°以下となったのが３回、１５０°超となったのが１回であれば、統計値として、１×５＋２×３＋３×１で１４との値が得られる。屈曲等によって電線Ｗに圧力を印加した際に、電線Ｗの構成材料に印加される応力振幅が大きいほど、圧力印加の回数が少なくても、材料に大きな負荷が蓄積されることになる。そこで、応力振幅の大きさと負荷印加の回数の両方を考慮して、負荷の蓄積の程度を評価するための指標として、この（ｉｉｉ）の形態の統計値を利用することができる。

【0041】

このように、（ｉ）～（ｉｉｉ）の各統計値は、電線Ｗの屈曲に伴う負荷の印加を、異なる観点から監視するものであり、所望の監視形態に合わせて、少なくとも１つの形態の統計値を記録部４に記録することが好ましい。電線Ｗの種類や特性、電線Ｗが配置される環境等に応じて、着目すべき観点から電線Ｗを監視できるように、指標量の種類、および統計値の種類、また統計値の算出に用いる基準値や係数の大きさを選択すればよい。複数の統計値を併用することも好ましい。電線Ｗが複数の位置で屈曲しうる場合には、検出部３での特性インピーダンスの計測に、時間領域法または周波数領域法を採用して、電線Ｗにおける位置ごとに、統計値を取得し、記録部４に記憶する形態としてもよい。電線Ｗが搭載された機器の管理者等は、統計値が大きな数値を示しているほど、電線Ｗに圧力印加による大きな負荷が蓄積していると判断し、電線Ｗのメンテナンスや交換等の処置の指標とすればよい。

【0042】

＜電線の屈曲の監視の具体例＞
ここで、本開示の実施形態にかかる電線圧力検知システム１を用いて電線Ｗへの圧力の印加を監視する形態の一例として、屈曲角度が制限される電線Ｗに電線圧力検知システム１を設置する場合について説明する。ここでは、図４に示すように、電線Ｗが、中途部において、ブラケットＢに固定されている。ブラケットＢに固定された箇所を境に、一方側の領域が、運動しない固定部Ｗ１となっており、他方側の領域が、ブラケットＢへの固定箇所を支点として回転運動可能な状態に支持された可動部Ｗ２となっている。可動部Ｗ２は、初期状態において、固定部Ｗ１に対して９０°屈曲されており、この状態から、可動部Ｗ２は、固定部Ｗ１から離れる方向（屈曲許容方向Ｄ１）には、屈曲してもよい。しかし、屈曲許容方向Ｄ１であっても、９０°を超える屈曲は、好ましくなく、回数制限の対象となっている。また、可動部Ｗ２が固定部Ｗ１に近づく方向（屈曲制限方向Ｄ２）への屈曲も好ましくなく、回数制限の対象となっている。

【0043】

ここで、固定部Ｗ１に対して可動部Ｗ２を９０°曲げて立ち上げた図４に示す初期状態において、ブラケットＢに固定された部位を含んで、電線Ｗの外周にセンサテープ２を配置しておく。この際、センサテープ２を電線Ｗに螺旋状に巻き付けておいてもよいが、図示した形態のように、電線Ｗが屈曲することが好ましくない方向の側面に、センサテープ２を軸線方向に沿わせて配置しておく形態が、好ましくない方向への屈曲を敏感に検知する意味で、より有効である。ここでは、屈曲制限方向Ｄ２に対応する電線Ｗの左側に、センサテープ２を配置しておくことが好ましい。

【0044】

この初期状態において、電線ＷがブラケットＢへの固定箇所で既に屈曲されていることから、センサテープ２はある程度の変形を受けている。この状態から、電線Ｗが、屈曲制限方向Ｄ２への屈曲を受けることがあると、センサテープ２の変形がさらに大きくなり、特性インピーダンスの計測値が低下する。この特性インピーダンスの変化量（あるいはそれに対応するセンサテープ２または電線Ｗの変形量；以下でも同じ）が、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）のいずれかの規則に従って、履歴として記録部４に記録される。

【0045】

一方、電線Ｗが、初期状態から屈曲許容方向Ｄ１への屈曲を受けた場合には、９０°まで（固定部Ｗ１に対して直線状になるまで）は、初期状態においてセンサテープ２に加えられていた変形が解消される方向となるため、特性インピーダンスの計測値の低下は実質的に起こらない。よって、屈曲許容方向Ｄ１への９０°以下の屈曲では、記録部４への履歴の記録は行われない。しかし、屈曲許容方向Ｄ１への屈曲が９０°を超えると、再びセンサテープ２の変形が増大する状態となる。すると、特性インピーダンスが減少することになる。この特性インピーダンスの変化量が、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）のいずれかの規則に従って、履歴として記録部４に記録される。

【0046】

このように、電線Ｗにおいて、屈曲制限方向Ｄ２への屈曲、および屈曲許容方向Ｄ１への９０°を超える屈曲が起こると、圧力印加に伴うセンサテープ２の変形による被覆層２２，２２の特性インピーダンスの変化として、その屈曲の履歴が記録部４に記録される。記録された屈曲の履歴が、所定の許容レベルを超えると、例えば所定の許容屈曲回数を超えると、適宜、警報装置を通じて、電線Ｗが搭載された機器の管理者等に報知され、電線Ｗのメンテナンスや交換が促される。記録部４への履歴の記録においては、適宜、複数の閾値を設定してもよい。例えば、屈曲許容方向Ｄ１への屈曲に関し、９０°を超え、１００°以下の屈曲と、１００°を超える屈曲とを区別し、上記（ｉｉ）の形態において独立に回数を計数する方式や、上記（ｉｉｉ）の形態において、後者の屈曲に大きい重みづけ係数を適用して回数を積算する方式が考えられる。

【0047】

このように、屈曲方向および屈曲角度が制限される電線Ｗの例として、自動車の電動ブレーキ用複合電線を例示することができる。電動ブレーキ用複合電線は、電源線と通信線を含む複数の絶縁電線を撚り合わせた芯線を有しており、その芯線の外周に、センサテープ２が配置される。そして、センサテープ２の外周に、適宜押さえ巻きテープが配置されたうえで、シースが形成される。自動車用の電線やワイヤーハーネスの中には、車両の振動や構成部材の運動、他の部材との接触等により、屈曲を受けやすく、また圧力印加による負荷の蓄積によって損傷を起こすと、自動車の機能に大きな影響を与える可能性を有するものがあり、圧力印加の監視を継続的に行うことが望まれる。電動ブレーキ用複合電線も、自動車の足回りに配置されるため、振動等による屈曲を受けやすいが、屈曲によって長期にわたって負荷が蓄積されると、導体の断線等、重大な影響を生じる可能性があり、屈曲が加えられた履歴を継続的に監視し、負荷の蓄積による影響を適切に予防できるようにすることが望ましい。

【0048】

＜不可逆的な損傷の検知＞
以上においては、電線Ｗの屈曲等による電線Ｗへの圧力の印加の履歴を、センサテープ２の可逆的な変形を利用して検知する形態について説明した。そのように、センサテープ２を可逆的に変形させるような圧力は、電線Ｗにおいて、即座に損傷を与えるものとはなりにくく、経時的な負荷の蓄積を、圧力印加の履歴によって監視している。しかし、電線Ｗに大きな衝撃が印加されると、電線Ｗに不可逆的な変化が生じ、電線Ｗに損傷を与える場合もある。本実施形態にかかる電線圧力検知システム１は、圧力による負荷の蓄積の監視に加え、そのような電線Ｗの不可逆的な変化の検知にも、利用することができる。

【0049】

電線Ｗに、極端な屈曲や、他の物体との衝突等により、一時に大きな衝撃が印加されると、電線Ｗを構成する電線導体や被覆材に、破断や亀裂等の不可逆的な損傷が発生する場合がある。この時、電線Ｗの外周に配置したセンサテープ２においても、被覆層２２，２２に、破断や亀裂等、不可逆な変形が発生する。これらの損傷が生じると、検出部３で計測している２層の被覆層２２，２２の間の特性インピーダンスに、変化が生じる。この特性インピーダンスの変化が生じると、上で説明した圧力印加時の基材２１の弾性変形に伴う可逆的な特性インピーダンス変化とは異なり、変化した状態がそのまま維持されることになる。このような不可逆な特性インピーダンスの変化を検出することで、電線Ｗに、不可逆な変化が生じていることを検知できる。この際、電線圧力検知システム１から警報等を発するように構成しておき、電線Ｗが搭載された機器の管理者等に、早期に電線Ｗの状態を確認し、メンテナンスや交換等の処置を検討するように促すとよい。

【0050】

さらに、検出部３において、被覆層２２，２２の特性インピーダンスに加えて、インダクタンスや抵抗を計測できるように構成しておけば、被覆層２２，２２の不可逆的な変化を検知するのに、それらの特性の計測結果を利用することができる。電線Ｗが、極端な屈曲や、他の物体との衝突等により、急に大きな衝撃を受けた際に、センサテープ２にも、テープ面を引き伸ばす方向に、大きな力が印加される場合がある。この際、弾性体よりなる基材２１は、その力に追随して伸長することができ、金属より構成された被覆層２２，２２も、基材２１の伸長に追随して、引き伸ばされる場合がある。すると、被覆層２２，２２は、面方向に引き伸ばされたぶん、厚みが薄くなる。この被覆層２２，２２の引き伸ばしに伴って、被覆層２２，２２のインダクタンスが変化する。基本的には、インダクタンスは上昇する方向に変化する。２層の被覆層２２，２２の間、あるいは少なくとも一方の被覆層２２とアース電位の間のインダクタンスを計測して監視しておき、インダクタンスが不可逆に変化することをもって、電線Ｗに不可逆的な変化が生じていることの指標とすればよい。

【0051】

電線Ｗにさらに大きな衝撃が突発的に印加されると、センサテープ２にも非常に大きな力が加えられる。この際、金属よりなる被覆層２２，２２が弾性体の伸長に追随しきれず、亀裂や破断を生じる場合がある。被覆層２２，２２に亀裂や破断が生じると、被覆層２２，２２の抵抗値が変化する。基本的には、抵抗値は上昇する方向に変化する。センサテープ２の両端部の間で、少なくとも一方の被覆層２２の抵抗を計測して監視しておき、抵抗値が不可逆に変化することをもって、電線Ｗに大きな不可逆変化が生じていることの指標とすればよい。

【0052】

以上、本開示の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ 電線圧力検知システム
２ センサテープ（センサ部）
２１ 基材
２２ 被覆層
３ 検出部
４ 記録部
Ｂ ブラケット
Ｄ１ 屈曲許容方向
Ｄ２ 屈曲制限方向
Ｆ センサテープに印加される圧力
Ｗ 電線
Ｗ１ 固定部
Ｗ２ 可動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】