図1　電�Sのエネルギーを電源に��いるエネルギーハーベスティング　出�Z：ルネサスエレクトロニクス

エネルギーハーベスティングは、�O���cのエネルギーを電源として�W(w┌ng)��する�|極の低消�J電���\術である。日本では環境発電と�lされることもあるが、環境発電は�O���cにあるエネルギーで電��を作り出すことに主眼が��かれている。エネルギーハーベスティングは�O���cにある弱いエネルギーで電子�v路を動かすことに�R��している。環境発電によって�u(p┴ng)られる電��は��(r┫n)常に弱い。例えばサッカースタジアムの�莎卆覆帽膽�4平��(sh┫)メートル��度の広さに圧電素子を敷き詰めた東日本JRの実�x例では、ゴールシーンの�i後には�莎劼�立ち�屬�るため発�擇垢訶杜�は高まるが、2時間のゲームの間に発電できた電��は単3電池わずか3本分だという。これに�瓦靴謄蓮璽戰好謄�ング�\術は、すでに欧�Α���(sh━)国のビル10万棟以�屬貌各�されて、実��化されている。

今�v、ルネサスが�t��(j┤)した�\術は、無線LANやBluetooth、電子レンジなど免��不要の周�S数2.4GHz帯の送信機のエネルギーを�W(w┌ng)��したものと、�Xを電圧に変換する半導��であるゼーベック素子を�W(w┌ng)��したものの二つをエネルギー源として�W(w┌ng)��した。いずれも0.2V��度の電圧を1.8V��度に��(j━ng)圧するが、このDC-DCコンバータはシリコン半導���\術をベースにしており、コイルを使っていない。

これまでも例えばLinear Technology社は数��mVの電圧を3V��度まで��(j━ng)圧するDC-DCコンバータを出荷しているが、コイルをパッケージ内に集積しており低コスト化は期待できない。ルネサスのDC-DCコンバータはコイルを使わないため低コストにできる可��性が高い。その分、��(j━ng)圧�J(r┬n)囲はLinearに比べると狭い。

今�vのデモでは、�k般的な2.4GHzの送信機から電�Sを飛ばし、40cm��度�`して�p信する。図1にあるように、ごく�k般的なアンテナで送�p信している。その電�Sを�pけ検�S�D流した電圧値が0.2V�i後である。�p信した電�Sの��(d┛ng)度は10μW。DC-DCコンバータで1.7〜1.8Vに��(j━ng)圧する。この出��における電��は4μWと小さい。この電��でマイコンを動かした。ただし、図1で電圧を表��(j┤)している�]晶ディスプレイの電源には、別に電池を使っている。

マイコンが何ビットか説���^は語らなかったが、フラッシュメモリを搭載せず、ひたすら低消�J電��を�{求したという。すでにRL78マイコンを使いレモンやグレープフルーツで動作させた例をルネサスはさまざまなイベントで見せていたが、今�vのマイコンはRL78ではなく、独�O開発したものだとしている。

図2　ゼーベック素子を使い���a(b┳)の�Xと周囲�a(b┳)度との差でマイコンを動かす　出�Z：ルネサスエレクトロニクス

もう�kつはゼーベック素子を使って同様な�v路構成でDC-DCコンバータで��(j━ng)圧するが、この場合は人間の���a(b┳)(指の�a(b┳)度)と周囲�a(b┳)度との�a(b┳)度差をゼーベック素子が電圧に変換している(図2)。この場合もマイコンという負荷を接��した�X(ju└)��で電圧を�R定している。ゼーベック素子�O��は直�`に�H数個接��すると��(j━ng)圧できるが、その分コストがかさむ。DC-DCコンバータの��(sh┫)が�W価にハーベスティング�v路を構成できる。

ハーベスティングシステムで消�J電��をさらに��(f┫)らすためには、�擇犬薪杜�をコンデンサなどにある期間�Qめて、�](m└i)期間動作させるといった�}法も使われる。例えば1秒�Qめて10ms動作させるとか、デューティ比も含め低消�J電���}法と、低消�J電��の半導��を組み合わせて使うことで、エネルギーハーベスティングの�W(w┌ng)��が�膿覆気譴討い�だろう。ルネサスは今�vの�t��(j┤)で、��(l━)在ユーザーの要求を採り入れて実��化へ�Zづけたいとしている。