テックライブラリー
アプリケーションノート
[ ]
アプリケーションノート
エネルギーハーベスティングは、パワーハーベスティング、エネルギースカベンジング、またはアンビエント発電として知られています。これは、ウェアラブルエレクトロニクス、状態監視、無線センサーネットワークで使用されるような小型の自律型デバイスに電力を供給するために、周囲のエネルギーを取り込み、必要に応じて電力を貯蔵するプロセスです。
通常、電力は電気として蓄えられます。
バッテリーレスとワイヤレスで無駄を減らすことを実現します。電池交換や再充電が不要なため、省力化・経費削減が可能です。持続可能な社会に貢献し、企業価値を向上させます。

エネルギーハーベスティング-システムアーキテクチャ

アプリケーションの電力需要と安全要求によって定義される、さまざまなアーキテクチャがあります。
TDKは、エネルギーハーベスティングアプリケーション用の幅広い電子部品を提供しています。TDKの完全なソリューションには、いくつかのセンサやその他の受動部品に加えて、ハーベスティングユニット(太陽電池) とエネルギー貯蔵(CeraCharge) が含まれています。

表1: エネルギーハーベスティング付き無線センサモジュール (例1)

ターゲットアプリケーション

モノのインターネット(IoT)は、既にスマートホーム、ウェアラブル、医療機器、製造、インフラ、輸送などの分野で社会を変革しています。現在、数十億の IoT デバイスが接続されています。
自律システムに十分な電力とエネルギーを供給することが、その成功のための重要な要件です。シンプルなガジェットから産業用IoT用の複雑なデバイスに至るまで、これらは全てコンパクトで信頼性が高く、非常に安全な電源を必要とします。

ターゲットアプリケーション

  • ウェアラブルデバイス
  • ビーコン
  • 無線センサノード
  • 各種センサ
  • IoT端末電源
  • スマートカード
  • スマートロック
  • エネルギーハーベスティング(環境)発電素子
  • 他の電子機器への充電と貸し出し
  • リアルタイムクロックなどの電源バックアップ
  • エネルギーハーベスティングデバイス用のエネルギー貯蔵
  • 電圧・電流平滑化用サブバッテリー

太陽電池

TDK太陽電池(BCSシリーズ)は、円形または四角形の薄型、軽量、フレキシブルなアモルファスシリコン型フィルム太陽電池です。
BCS太陽電池は、蛍光灯や LED光源下で高い発電効率を実現し、低照度および薄暗い条件でも安定した出力が得られます。これらの太陽電池は、一次電池の寿命と再充電可能な機器の使用時間を延ばしながら、電池交換や配線のコストを削減するのに役立ちます。液漏れによる機器の損傷や環境汚染もありません。TDKのクリーンエネルギーBCS太陽電池は、屋内製品の電源として適しています。

特徴

  • - フィルム基板を採用した薄型、軽量、フレキシブルな太陽電池です。
  • [約0.1g(サイズによる)/0.2mm以下]。
  • - 蛍光灯やLED光源下での発電効率が高く、屋内で使用する製品の電源に適しています。
  • - 低照度および薄暗い場所でも出力安定性があります。
  • - 様々な形状、用途に照らしたカスタム設計が可能です。

太陽電池の利点

  • - 電池交換のコストを削減し、煩わしさを除去します。
  • - 一次電池の寿命を延ばします。(一次電を組み合わせる時)。
  • - 再充電可能な機器の使用時間を延ばします。
  • - 液漏れによる機器の損傷や環境汚染がありません。
  • - クリーンエネルギーの利用により、製品をイメージアップさせることに貢献します。
  • - SDGsに焦点を当てることで企業価値が向上します
太陽電池-技術データ

TDKアモルファスシリコンフィルム太陽電池
〜軽量、薄型、 機械的柔軟性〜

TDK太陽電池: 軽量 薄い厚み 形状バリエーション 機械的柔軟性
重量の比較
(直径: Ø30mm)
厚さ 形状 シート曲げ能力
0.1g 0.2mm ノッチ、スリット、穴、窓の加工が可能 Ø20mm

薄くて狭い小さなスペースに設置

幾何構造設計はフリー

曲面に設置

太陽電池-アモルファスシリコン型(BCSシリーズ)
TDK部品
番号
デバイス
サイズ
厚み
(電極)
厚み
(その他)
個体重量 直列セル 出力 @ 200Lx
動作電流 動作電圧 開回路電圧
BCS4630B9 46x30mm 0.18mm 0.15mm 0.20g 9cells 19μA 3.8V 6.3V
BCSC241D4 φ17mm 0.18mm 0.15mm 0.03g 4cells 7μA 1.5V 2.8V
BCSC451B2 25x19mm 0.18mm 0.15mm 0.07g 2cells 30μΑ 1.0V 1.4V
BCSC452B3 0.07g 3cells 19μA 1.5V 2.1V
BCS2717B4 27x17mm 0.18mm 0.15mm 0.07g 4cells 16μA 2.0V 2.8V
BCS2717B6 6cells 10μΑ 2.6V 4.2V
BCS1714B4 17x14mm 0.18mm 0.15mm 0.04g 4cells 7.8μA 2.0V 2.8V
BCS1714B6 6cells 5.0μA 2.6V 4.2V
BCS4430B6 44x30mm 0.18mm 0.15mm 0.20g 6cells 30μΑ 2.6V 4.2V
BCSC491B6

CeraCharge™ - 再充電可能な固体SMDバッテリー

世界初の再充電可能な固体SMDバッテリーであるCeraCharge™は、これらの全ての要求を満たす新技術です。
今日の生活は、多種多様の技術を使用し、大きく異なる容量のバッテリーと蓄電池なしでは想像できないでしょう。今後、あらゆる面でモノのインターネットには、新しい超低電力半導体やセンサの要件に合わせて調整された何十億もの特別な電源が必要になるでしょう。これらのデバイスは、エネルギーハーベスティング技術を使用することで、外部電源に依存することなく、何年にもわたって機能しなければなりません。エネルギー貯蔵媒体に対する要件は、小型、再充電可能、本質的に安全、組み立てが簡単、低コスト、長寿命などです。現在利用可能な技術を使用して、これらの要件の全てを同時に満たすことはできませんTDK CeraChargeは、今、多くの用途に対して、このジレンマから抜け出す方法を提供します。ほとんどの一般的な技術とは異なり、これには、充電または放電中にリチウムイオンが移動する液体電解質を使用しない固体の再充電可能なバッテリーが含まれます。CeraChargeは、MLCCと似た多層技術に基本にしています。
この技術のおかげで、比較的高いエネルギー密度と最小の体積が、セラミック多層部品の安全性と大量生産の利点と組み合わされています。さらに、固体セラミック電解質を使用すると、火災、爆発、液体電解質の漏れの危険性を排除することができます。

SMT互換設計によるシンプルなプロセス
CeraChargeは、SMT互換部品として設計された世界初の再充電可能なバッテリーです。
したがって、これにより、部品の配置が容易になり、従来のリフローはんだ付けプロセスを使用できるなど、さらなる利点がもたらされ、CeraChargeを使用するデバイスの製造コストを削減することができます。最初は、CeraChargeはEIA 1812 パッケージ (4.5 mm x 3.2 mm x 1.1 mm) で提供されます。この部品は、1.5 Vの定格電圧で100 µAhの容量を提供されます。

特徴

  • ◼ 再充電可能で、エネルギー貯蔵および供給装置の寿命/サイクル時間が長い。
  • ◼ オールセラミック構造のため、爆発、発火、液漏れの危険がありません。
  • ◼ SMT互換チップ、鉛フリーリフローはんだ付け可能。
  • ◼ RoHS対応。
  • ◼ リチウムベースのセラミック酸化物電解質/電極および銅の集電体。
  • ◼ スパッタリングされたCr/Ni/Ag端子電極。

CeraChargeの利点

  • - 液体電解質は使用しません。火傷、漏れ、爆発はありません。
  • - 1000サイクル後、少なくとも80%の容量が残ります。
  • - 任意の数の個別部品を直列および/または並列に簡単に接続して、容量を増やすことができます。
  • - リサイクル時に特別な処理は必要ありません。
  • - 幅広い動作温度で使用。
  • - 真空用途に適しています
  • - 量産中 (LT 8 週間)
CeraCharge - 技術データ

再充電可能な多層セラミックチップバッテリー

シリーズタイプ:
注文コード:

BCT1812M101AG
B73180A0101M062

一般技術データ

公称電圧 1.5 V
代表的な動作電圧 Vop1) 0... 1.6 V
最大充電電圧1) 1.8 V
公称容量2) 100 μАh
公称放電電流 20 μА
動作温度 -20... +80 °C

1) 1.6V以下で動作させることを推奨します。 サイクル寿命の低下が許容範囲にある場合は、 最大 1.8Vまで充電することも可能 です。
2) 周囲条件25°C 相対湿度60%未満