הרכיב שמכתיב את המוצר

במוצר נייד, הסוללה היא לרוב הרכיב הגדול והכבד ביותר, והיא זו שקובעת את הנפח, את המשקל, את המחיר ואת חלק ניכר מדרישות התקינה. לכן היא אינה החלטה שמקבלים בסוף – היא אחת ההחלטות הראשונות, ומי שדוחה אותה מגלה בהמשך שהזיווד שתוכנן אינו מכיל את התא הנדרש.

מתחילים מתקציב אנרגיה

לפני בחירת סוללה מחשבים כמה אנרגיה המוצר צורך בפועל. מפרטים את צריכת הזרם בכל מצב – פעולה מלאה, המתנה, שינה – ומכפילים בזמן שהמוצר שוהה בכל מצב במהלך יום שימוש טיפוסי. התוצאה היא הצריכה היומית, וממנה נגזרת קיבולת הסוללה הנדרשת לזמן הפעולה הרצוי, בתוספת מרווח לירידת ביצועים לאורך החיים ובקור.

לרוב מתגלה בשלב הזה שהצריכה במצב המתנה, ולא בפעולה, היא הגורם המכריע – במיוחד במוצרים שרוב הזמן ממתינים. הפחתת צריכת ההמתנה בתכנון האלקטרוניקה והתוכנה זולה בהרבה מהגדלת הסוללה, וזו נקודת מפגש חשובה בין תחומי הפיתוח – ראו שיתוף פעולה בין תחומי הנדסה.

סוללה נטענת או חד פעמית

ההחלטה אינה מובנת מאליה. סוללה חד פעמית מפשטת את המוצר מאוד: אין מטען, אין מחבר טעינה, אין מעגל ניהול, ולעיתים אף לא צורך באטימה סביב מחבר. היא מתאימה למוצרים בעלי צריכה נמוכה מאוד או שימוש נדיר. סוללה נטענת מתאימה לשימוש יומיומי ולצריכה גבוהה, אבל מוסיפה עלות, נפח ורכיבי בטיחות.

מה חייב להיות במערכת נטענת

  • מעגל הגנה. מונע טעינת יתר, פריקת יתר, זרם יתר וקצר. תא ליתיום ללא הגנה הוא סיכון בטיחותי ממשי, ואינו עובר תקינה.
  • בקר טעינה מתאים לכימיה. לכל סוג תא פרופיל טעינה משלו.
  • ניטור טמפרטורה. טעינה בקור או בחום קיצוני פוגעת בתא ומסוכנת.
  • מדידת מצב טעינה. נדרשת אם המוצר אמור להציג למשתמש כמה נשאר.
  • איזון תאים – כשמחברים כמה תאים בטור.

אריזת תא מול מודול מוכן

ליזמים ולסדרות קטנות כמעט תמיד עדיף להשתמש בחבילת סוללה מסחרית שכוללת כבר מעגל הגנה ואישורים. פיתוח חבילה ייעודית מצדיק את עצמו רק בכמויות גדולות או כשהצורה מחייבת. השימוש ברכיב מאושר מקצר דרמטית את תהליך התקינה, כפי שמוסבר בתקנים ואישורי תקינה למוצר.

מגבלות שינוע – נקודה שמפתיעה

סוללות ליתיום מסווגות כמטען מסוכן. פירוש הדבר: דרישות אריזה וסימון מיוחדות, מסמכי בדיקה נדרשים, הגבלות על משלוח אווירי, ולעיתים סירוב של חברות שילוח. מוצר שמיוצר במזרח ונשלח בכמויות מחייב היערכות מוקדמת – ראו יבוא ושילוח ממזרח. גם משלוח יחידות בודדות ללקוחות כפוף למגבלות אלה.

השפעה על התכן המכני

תא ליתיום מתנפח מעט לאורך חייו, ולכן נדרש מרווח בתוך הזיווד – חלק שנלחץ הדוק עלול להתעוות או להיפגע. בנוסף נדרשת התייחסות לפיזור חום, לקיבוע שמונע תזוזה בנפילה, ולגישה להחלפה אם הסוללה מיועדת להיות מוחלפת. השיקולים משתלבים בתכנון הזיווד כמתואר בזיווד אלקטרוניקה ובתכנון חיבורים והרכבה.

שיטת הטעינה משפיעה על כל המוצר

ההחלטה כיצד נטענת הסוללה אינה עניין של נוחות בלבד. מחבר טעינה סטנדרטי הוא הפתרון הזול והמוכר, אך הוא חור בזיווד – ולכן נקודת התורפה המרכזית באטימה, בפרט במוצרים לשימוש חיצוני. טעינה אלחוטית מייתרת את החור לגמרי ומאפשרת מוצר סגור לחלוטין, במחיר של נצילות נמוכה יותר, חימום מסוים ועלות רכיבים גבוהה יותר. מגע חשוף במעמד טעינה הוא פשרה ביניים, שרגישה לקורוזיה ולכלוך.

הבחירה משפיעה על תכנון הזיווד, על מיקום הרכיבים ועל דרישות הבדיקה, ולכן היא שייכת לשלב הקונספט ולא לשלב הפרטים. במוצרים שנדרשים לעמידות בהתזה או בטבילה, שיקולי האטימה מפורטים בתכנון חיבורים והרכבה.

בדיקה ואימות

זמן הפעולה נמדד על יחידות אמיתיות ובתנאים אמיתיים, לא בחישוב בלבד: בקור הקיבולת יורדת, ולאורך מאות מחזורי טעינה היא נשחקת. בדיקות אלה הן חלק מתוכנית האמינות הכוללת שמפורטת בבדיקות עמידות ואמינות למוצר, וההיגיון הכולל של תכנון המעגל מפורט בתכנון מעגל מודפס ובתהליך הפיתוח של מוצר אלקטרוניקה.

רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.