降低BOM成本:在移動設(shè)備設(shè)計(jì)初期考慮電池選擇

在將產(chǎn)品推向市場的過程中，對于移動設(shè)備設(shè)計(jì)工程師來說，面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何盡量降低材料清單(BOM)成本。所有部件的重要性并不一樣，許多設(shè)計(jì)人員往往在設(shè)計(jì)后期才考慮到電池，而事實(shí)上電池對于移動裝置的體積和成本有著重要的影響。將電池的選擇留到設(shè)計(jì)周期的最后常常會限制了可選的電池種類、成本以及電池封裝設(shè)計(jì)，而這進(jìn)而會對移動設(shè)備的可用性造成不良影響，并可能會使BOM數(shù)量和成本增加。同時(shí)，這樣做還可能需要在設(shè)計(jì)周期的后期進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，延誤產(chǎn)品的上市時(shí)間。盡早選定電池的類型、布局、接觸連接方案，同時(shí)選擇合適的合作伙伴在整個(gè)過程中提供協(xié)助對于快速將最高質(zhì)量的產(chǎn)品推向市場并控制成本來說也非常關(guān)鍵。

電池的化學(xué)原理影響最大
選擇電池的第一步是決定最有效的電池化學(xué)原理。電池的化學(xué)原理影響到電池的重量、大小、封裝、成本、可用功率以及使用時(shí)間。盡管對于不同的設(shè)備最有效的電池類型可能不同，但一般來說，對于小型手持設(shè)備來說，最常選用的電池類型是鋰離子(Li-Ion)電池。鋰離子電池堅(jiān)固且重量輕，功率重量比也高，因此可減少最終用戶需要的充電次數(shù)。鋰聚合物(Li-Poly)電池與鋰離子電池的化學(xué)原理類似，但在電池芯周圍采用了聚合物薄膜層做為包層。因此鋰聚合物電池既薄又輕，對尺寸和重量最為重要的設(shè)計(jì)來說是一種良好的解決方案。然而，由于其封裝方式的內(nèi)在限制，鋰聚合物電池不如鋰離子電池堅(jiān)固。堅(jiān)固的電池對于設(shè)計(jì)比較有利，因?yàn)樗梢阅褪芨蟮臎_擊或振動，同時(shí)還能將電池做為設(shè)備外殼的一部分來減少整個(gè)設(shè)備的體積。
究竟是采用硬包裝還是軟包裝電池取決于到底是內(nèi)部電池還是外部電池能夠更好地滿足設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要。硬包裝電池具有注模制作的外殼，因此可做為設(shè)備外殼的一部分，這對于減小設(shè)備體積非常有利。同時(shí)，如果決定采用內(nèi)部電池，采用收縮封裝的軟包裝電池可減輕設(shè)備重量，因?yàn)檐洶b電池比硬包裝電池更輕。采用軟包裝電池的不利之處是需要在設(shè)備外殼內(nèi)提供一定的空間，這不可避免地會增大設(shè)備的體積，不象硬包裝電池那樣可直接做為設(shè)備的外殼。當(dāng)然，軟包裝電池需要的模具成本低，因此通常比硬包裝電池要便宜。目前，市場上手機(jī)應(yīng)用的鋰離子電池同時(shí)有硬包裝和軟包裝型號可供選擇使用。

電接觸和連接方案
另一項(xiàng)需要考慮的重要因素是連接電池和設(shè)備的電接觸方案。電接觸方案極大地影響到最終電池組的總體成本、大小和重量。如果在早期不選擇好電接觸方案，那么接近完成的設(shè)備可能會限制OEM的接觸方案選擇。
電池組可包括一個(gè)電路板和保護(hù)器件或者兩者的某種組合。設(shè)備與電池之間的連接是通過位于電池單元和設(shè)備之間的電路板提供的輸出端子實(shí)現(xiàn)的。可供選擇的連接器包括帶有插頭的連接線或者在設(shè)備一側(cè)有彈性觸點(diǎn)的扁平接觸腳。帶有插頭的連接線為軟包裝電池提供了一種很好的選擇，提供了較高的精密度，因?yàn)檫@種連接方式不受電池本身延展性的影響。連接線的插頭焊接到帶有安全保護(hù)器件的電路板上。盡管為電池增加連接線要比制作接觸腳的前期成本要高，但總體來說，選擇軟包裝電池和連接線方案的成本仍然較低，因?yàn)闆]有硬包裝電池所需要的塑料外殼成本。
若要使用扁平接觸方式，需要電池有堅(jiān)固的外殼來為觸點(diǎn)提供機(jī)械固定。在電池的外部制作扁平接觸腳對于電池的復(fù)雜性有相當(dāng)大的影響。采用單片電路板的接觸方案成本上更為經(jīng)濟(jì)，因?yàn)檫@種方法使用的器件數(shù)量少，并且在電路板的一側(cè)放置電路元件，而另一側(cè)放置用于連接電池和設(shè)備的接觸腳。
許多設(shè)備設(shè)計(jì)人員直覺上希望將接觸片置于電池的中部，但將整個(gè)電路板放在電池中部就會使電池顯得太龐大了。因此，為避免這種情況需要采用兩塊電路板的方案，一塊電路板放置接觸片，另一塊則放置電池安全保護(hù)器件。同時(shí)，利用柔性板來連接兩塊電路板。這樣做的后果是電池的成本會增加20%左右，體積也會增加。設(shè)備工程師還應(yīng)當(dāng)記住，在創(chuàng)建初始設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，非常重要的是將接觸片和電池安全保護(hù)器件分別置于電路板的兩側(cè)。

智能電池
電池能否提供更高級的功能也在考慮范圍之內(nèi)。智能電池提供電量測量計(jì)功能，可以顯示出剩余的電量，但這類電池自然要更貴一些。然而，對于遠(yuǎn)遠(yuǎn)比手持設(shè)備復(fù)雜的高端設(shè)備(如筆記本電腦)，智能電池有很大優(yōu)勢，因?yàn)樵O(shè)備可直接從智能電池中獲得電量指示。此外，筆記本電腦的成本已經(jīng)很高了，因此智能電池的價(jià)格不會對設(shè)備的總價(jià)格有太大影響。對于廉價(jià)的設(shè)備，用戶同樣需要電池容量指示，但可以通過對電話軟件的特殊編程等其它成本較低的方式實(shí)現(xiàn)這一功能。電池中還可以集成“智能芯片”，從而為設(shè)備提供一個(gè)可供追蹤使用的電子化序列號。

最有價(jià)值的合作伙伴(MVP)
通過在設(shè)備設(shè)計(jì)周期的早期與電池專業(yè)工程師進(jìn)行合作，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師可以在選擇最佳電池產(chǎn)品解決方案的所有步驟中獲得相應(yīng)的指導(dǎo)。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)當(dāng)在獲得充分信息的基礎(chǔ)上做出決定，包括希望采用的電池化學(xué)原理、大小、重量和電接觸方案等，這有助于設(shè)計(jì)工程師在允許的BOM范圍內(nèi)完成設(shè)備的配置。為保證設(shè)備工程師能夠了解電池設(shè)計(jì)和制造過程的每一步，選擇能夠內(nèi)部完成從電池設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的所有電池制造工藝的垂直集成電池產(chǎn)品供應(yīng)商是非常重要的，并且，這還有助于縮短生產(chǎn)周期時(shí)間和設(shè)備上市時(shí)間，提高制造質(zhì)量和一致性，降低生產(chǎn)復(fù)雜性，同時(shí)保持較低的電源產(chǎn)品解決方案成本。
總之，要設(shè)計(jì)出高效、經(jīng)濟(jì)的便攜式產(chǎn)品，用到的每個(gè)部件必須實(shí)現(xiàn)完美和諧的配合。設(shè)備制造商在設(shè)計(jì)早期階段就根據(jù)其電池要求與電池設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行合作，有助于獲得價(jià)格合理的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品?！?