降低BOM成本:在移動設備設計初期考慮電池選擇

在將產品推向市場的過程中，對于移動設備設計工程師來說，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，許多設計人員往往在設計后期才考慮到電池，而事實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計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計，而這進而會對移動設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，這樣做還可能需要在設計周期的后期進行重新設計，延誤產品的上市時間。盡早選定電池的類型、布局、接觸連接方案，同時選擇合適的合作伙伴在整個過程中提供協(xié)助對于快速將最高質量的產品推向市場并控制成本來說也非常關鍵。

電池的化學原理影響最大
選擇電池的第一步是決定最有效的電池化學原理。電池的化學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間。盡管對于不同的設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計來說是一種良好的解決方案。然而，由于其封裝方式的內在限制，鋰聚合物電池不如鋰離子電池堅固。堅固的電池對于設計比較有利，因為它可以耐受更大的沖擊或振動，同時還能將電池做為設備外殼的一部分來減少整個設備的體積。
究竟是采用硬包裝還是軟包裝電池取決于到底是內部電池還是外部電池能夠更好地滿足設備結構設計需要。硬包裝電池具有注模制作的外殼，因此可做為設備外殼的一部分，這對于減小設備體積非常有利。同時，如果決定采用內部電池，采用收縮封裝的軟包裝電池可減輕設備重量，因為軟包裝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備外殼內提供一定的空間，這不可避免地會增大設備的體積，不象硬包裝電池那樣可直接做為設備的外殼。當然，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，市場上手機應用的鋰離子電池同時有硬包裝和軟包裝型號可供選擇使用。

電接觸和連接方案
另一項需要考慮的重要因素是連接電池和設備的電接觸方案。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，那么接近完成的設備可能會限制OEM的接觸方案選擇。
電池組可包括一個電路板和保護器件或者兩者的某種組合。設備與電池之間的連接是通過位于電池單元和設備之間的電路板提供的輸出端子實現(xiàn)的?？晒┻x擇的連接器包括帶有插頭的連接線或者在設備一側有彈性觸點的扁平接觸腳。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，因為這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，因為沒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，需要電池有堅固的外殼來為觸點提供機械固定。在電池的外部制作扁平接觸腳對于電池的復雜性有相當大的影響。采用單片電路板的接觸方案成本上更為經(jīng)濟，因為這種方法使用的器件數(shù)量少，并且在電路板的一側放置電路元件，而另一側放置用于連接電池和設備的接觸腳。
許多設備設計人員直覺上希望將接觸片置于電池的中部，但將整個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器件。同時，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。設備工程師還應當記住，在創(chuàng)建初始設備設計時，非常重要的是將接觸片和電池安全保護器件分別置于電路板的兩側。

智能電池
電池能否提供更高級的功能也在考慮范圍之內。智能電池提供電量測量計功能，可以顯示出剩余的電量，但這類電池自然要更貴一些。然而，對于遠遠比手持設備復雜的高端設備(如筆記本電腦)，智能電池有很大優(yōu)勢，因為設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，因此智能電池的價格不會對設備的總價格有太大影響。對于廉價的設備，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現(xiàn)這一功能。電池中還可以集成“智能芯片”，從而為設備提供一個可供追蹤使用的電子化序列號。

最有價值的合作伙伴(MVP)
通過在設備設計周期的早期與電池專業(yè)工程師進行合作，產品設計工程師可以在選擇最佳電池產品解決方案的所有步驟中獲得相應的指導。設計工程師應當在獲得充分信息的基礎上做出決定，包括希望采用的電池化學原理、大小、重量和電接觸方案等，這有助于設計工程師在允許的BOM范圍內完成設備的配置。為保證設備工程師能夠了解電池設計和制造過程的每一步，選擇能夠內部完成從電池設計到生產的所有電池制造工藝的垂直集成電池產品供應商是非常重要的，并且，這還有助于縮短生產周期時間和設備上市時間，提高制造質量和一致性，降低生產復雜性，同時保持較低的電源產品解決方案成本。
總之，要設計出高效、經(jīng)濟的便攜式產品，用到的每個部件必須實現(xiàn)完美和諧的配合。設備制造商在設計早期階段就根據(jù)其電池要求與電池設計工程師進行合作，有助于獲得價格合理的優(yōu)質產品?！?