基于蓝牙耳机的均衡充电方法及装置

技术领域

本发明涉及蓝牙耳机充电设备技术领域，尤其涉及基于蓝牙耳机的均衡充电方法及装置。

背景技术

当前市场常见TWS耳机充电方式多为磁吸式的弹片和触点接通，充电回路的接通实质为耳机盒内集成电池与耳机本身的接通，而固有充电方式多为耳机盒内集成电池单向荷电量的传输，充电过程，电流不变，充电所需时间相对一定，同样的，目前大多厂家为避免耳机多次重复充电带来的散热问题，对耳机充电过程的额定功率设定不会过高，一般会低于耳机能达到的固有功率，相对应的，充电时间也会固定。

明显看出，采用常规单向恒流充电的模式仍存在如下局限：

1.常规单一蓄电池电源充电功率达不到耳机实际固有功率，变相提高耳机充电时间，用户使用受限；

2.蓝牙耳机实际使用过程中，因不同使用场景或用户个人习惯，存在左右单机单通道独立使用的情况，而如何对需要二次使用的单通道耳机进行快速充电是现有单向恒流充电模式所不能达到的效果；

3.对双通道耳机使用，若存在先后使用顺序，相应的，每一通道的耳机若仍采用统一恒流充电的方式，其充电时间是不一致的，不利于用户后续使用体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出能够对双通内耳机对应调度辅助电源荷电量以实现充电时间缩短、充电时间统一的基于蓝牙耳机的均衡充电方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于蓝牙耳机的均衡充电方法，包括如下步骤：

S1、对充电主体内主电源并联接入额外的辅助电源，对充电主体内主电源与辅助电源进行充电；

S2、判断充电主体内对应主电源的磁吸式弹片与耳机充电触点是否接通，在主电源对应充电电路得到接通耳机数量N及其对应剩余电量对应信号，依据每一耳机信号对应计算出其功率需求；

S3、将每一耳机功率需求函数以及需要辅助电源对应充电电路调度信号对应输入调度模型，训练得到双向调度策略，最后由调度模型确定出辅助电源用以耳机充电需求的调度系数和调度电量，同时信号反馈给辅助电源对应充电电路以实现耳机充电。

进一步地，所述S3中双向调度策略具体步骤为，

当N为1时，

由充电电路内双向Buck-Boost电路，实现辅助电源对充电回路电量的均衡，此时调度系数维持不变，调度电量与耳机功率需求对应，

当N为2时，

对当前时刻耳机功率需求进行序列最大化处理；

依据编码器参数对初始功率需求对应调度电量进行空间映射，得到编码向量；

通过解码器的注意力机制对编码向量进行加权，权重与调度系数相等，得到输出序列。

进一步地，所述N为2时，调度系数f

式中，i，j分别表示两耳机对应时刻，L表示当前时刻下辅助电源剩余荷电量，δ为调度系数，P表示当前时刻下每一耳机功率需求量大小。

进一步地，所述输出序列输出前通过随机条件机制计算输出概率，选取概率最大值作为

模

型的最大调度容量，

输出概率X计算公式如下，

式中，X为输出序列，p表示输出序列对应的功率需求公式，k

进一步地，所述S2中信号包括电压与电流数据信号，对应功率需求P计算公式为，

式中，n表示耳机标号，t表示当前时刻，U、I分别表示第i次采样电压和电流，T表示时间间隔。

基于蓝牙耳机的均衡充电装置，其特征在于，包括：

盒体，一端开口且形成有磁吸式的容纳槽，所述盒体内固设有主电源及对应的第一充电回路；

盖体，铰接于盒体一侧且用以盖合所述盒体开口，所述盖体内固设有辅助电源及对应第二充电回路，所述盒体一侧还设有用以盖体盖盒时充电的充电口；

耳机，其机身一面与容纳槽磁吸固定且同时与第一充电回路电性接通，另一面内部开设有与第二充电回路对应的铜芯，所述盖体内面开设有与耳机机身对应的凹槽，所述凹槽内凸起有对应第二充电回路的接通点位，所述铜芯与接通点位在盖体盖合时接通；

所述第二充电回路用以实时调度辅助电源荷电量以配合第一充电回路满足耳机功率需求。

进一步地，所述第二充电回路包括一个反激式变压器、一个辅助电源、两个电容与至少两个的可控开关，所述反激式变压器的正负极端分别与辅助电源的正负极接通。

进一步地，所述可控开关包括继电器、三极管与MOSFET管。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可由处理器执行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上述所述的均衡充电方法。

一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上述所述的均衡充电方。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

通过在充电装置内部并联两电源模块的方式，能够实现辅助电源对单通道耳机充电时的单独供电，在不超过耳机固有充电功率需求的前提下，将耳机充电时间缩短至最低，便于单通道耳机二次重复使用，满足用户不同使用需求，调度过程均衡可靠，大大提升了耳机的使用便捷性，耳机整体结构轻巧一体化，用户体验感更佳。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的充电装置结构示意图；

图2示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的第一充电回路电路结构图；

图3示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的第二充电回路电路结构图。

图中标号：1、盒体；2、盖体；3、凹槽；4、接通点位；5、容纳槽；6、铜芯；7、充电口。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

根据本发明的一实施方式结合图1-图3示出。

本实施例中，如图1所示，对于整体电路即充电盒体本身的结构实现，主要包括：

盒体1，一端开口且形成有磁吸式的容纳槽5，盒体1内固设有主电源及对应的第一充电回路；

盖体2，铰接于盒体一侧且用以盖合所述盒体开口，盖体内固设有辅助电源及对应第二充电回路，盒体一侧还设有用以盖体盖盒时充电的充电口7；

耳机，其机身一面与容纳槽5磁吸固定且同时与第一充电回路电性接通，另一面内部开设有与第二充电回路对应的铜芯6，盖体2内面开设有与耳机机身对应的凹槽3，凹槽3内凸起有对应第二充电回路的接通点位7，铜芯6与接通点位7在盖体盖合时接通。

依托于上述结构，整体而言，本申请在充电盒体1内预设有两套相互独立的充电回路，即藏设于盒体1内的第一充电回路与藏设于盖体的第二充电回路，对于两回路的并联接通，实质依赖于耳机上的铜芯6、耳机充电的金属面与接通点位7接通实现，实际使用时，会结合装置内部处理器以及调度算法模型实现各回路开关通断，具体而言：

当两个通道内耳机均被使用时，此时第一充电回路与第二充电回路不接通，辅助电源和主电源相互独立，互不干涉，

当单一通道内耳机被使用时，此时由第一充电回路判断另一充电通道内耳机荷电负载情况，若耳机满电，无需充电，辅助电源与主电源均不工作，若耳机电量不满，由第二充电回路内双向Buck-Boost电路与第一充电回路并联接入，此时第二充电回路将辅助电源的电荷量通过调度模型确定调度系数，确定后系数不变，变相提高整体充电回路的荷电量，缩短当前耳机充电时间，方便用户后续二次使用；

当双通内耳机均被使用后需要统一充电时，为避免用户先后使用所带来的双通耳机充电时间不一致的问题，此时调度模型会依据每一耳机剩余电量确定出对应所需的功率需求，功率需求实质即为调度荷电量大小不同，通过确定出每一耳机功率需求对应的调度系数实现耳机最终充电时间的一致性，保证后续用户对双通道耳机的统一使用。

同样的对于本申请的具体充电步骤，具体包括：

S1、对充电主体内主电源并联接入额外的辅助电源，对充电主体内主电源与辅助电源进行充电；

S2、判断充电主体内对应主电源的磁吸式弹片与耳机充电触点是否接通，在主电源对应充电电路得到接通耳机数量N及其对应剩余电量对应信号，依据每一耳机信号对应计算出其功率需求；

S3、将每一耳机功率需求函数以及需要辅助电源对应充电电路调度信号对应输入调度模型，训练得到双向调度策略，最后由调度模型确定出辅助电源用以耳机充电需求的调度系数和调度电量，同时信号反馈给辅助电源对应充电电路以实现耳机充电。

首先，需要对充电装置内的主电源以及辅助电源进行外部交流的充电，盖体1合盖时，主电源与辅助电源相当于一个并联的电源模块，充电过程由内部微型变压器降压，直至两电源都处于百分百荷电状态，电路检测为充电完成状态，对应盒体上指示灯会常亮。

而后客户在有二次充电需求时，将单通道耳机对应放入容纳槽5内，耳机背部通过铜芯6与盖体1内第二充电回路接通，耳机正面接触面与容纳槽5磁吸固定且同时对应连通至第一充电回路内，此时即构成双电源模块的供电电路，而对于辅助电源实际如何调度电量以满足耳机充电功率需求，具体过程如下，

所述S3中双向调度策略具体步骤为，

当N为1时，

由充电电路内双向Buck-Boost电路，实现辅助电源对充电回路电量的均衡，此时调度系数维持不变，调度电量与耳机功率需求对应，

当N为2时，

对当前时刻耳机功率需求进行序列最大化处理；

依据编码器参数对初始功率需求对应调度电量进行空间映射，得到编码向量；

通过解码器的注意力机制对编码向量进行加权，权重与调度系数相等，得到输出序列。

当盒体内只有单个耳机充电时，如图3所示，第二充电回路包括一个反激式变压器、一个辅助电源、两个电容与两个的可控开关，反激式变压器的正负极端分别与辅助电源的正负极接通，此时，辅助电源AB通过电容C1、C2以及反激励式变压器即构成一个能够与主电源均衡的充电回路，实质充电过程，即可调度自身剩余荷电量(SOC值)给耳机供电，此时的调度系数可预先设定，只需保证不超出耳机充电功率需求即可。

对应的，如图2所示，第一充电回路即通过主电源AB配合PMID数字电路信号实现，图中，ERR与ERL对应为左右通道的两蓝牙耳机，RS-R与RS-L即为耳机内部的可变电感，此单向恒流充电电路具体形式包括多种，如常见的单向可控硅等等，此处不再赘述。

而当出现单通道耳机待二次使用充电时，此时就依赖内部芯片的调度算法实现，由调度模型对应调度辅助电源荷电量给待充电耳机，而调度模型的构建是采用如同指针模型训练的方式得到，具体如下，

通过多次不同时刻的信号采集，得到初始的目标函数值集即电流电压信号集；

依据损失函数对编码器的参数进行迭代，直至目标函数数值均方差小于预设阈值，对应得到训练好的调度模型。

具体损失函数公式j为，

式中，J为损失函数，θ为编码器参数和解码器参数，p(θ)为θ对应的概率分布，π为p(θ)对应的训练调度策略，π～p(θ)表示π服从p(θ)的概率分布，

上式中的第一目标函数与第二目标函数实质即为本申请中两耳机对应的功率需求函数，利用类似指针网络模型的求解效率与目标函数个数无关的特点，解决了规划方法的求解时间随着目标函数个数增长的问题，提高了电源模块调度策略的求解效率，从而为后续能量块调度策略对应的目标函数的全面性提供了模型支撑。

而步骤S2中信号包括电压数据信号与电流数据信号，对应功率需求P计算公式为，

式中，n表示耳机标号，t表示当前时刻，U、I分别表示第i次采样电压和电流，T表示时间间隔。

对于调度模型的训练过程，是通过在不同时间点采集第一、第二充电回路并联后的总线输出端的电压数据集与电压数据集，将采集到的数据结合上述功率需求计算公式，即可得到每一耳机在对应时刻所对应的功率需求大小。

进一步而言，输出序列输出前通过随机条件机制计算输出概率，选取概率最大值作为模型的最大调度容量，输出概率X计算公式如下，

式中，X为输出序列，p表示输出序列对应的功率需求公式，k

采用随机条件机制对调度模型进行收缩，确定出调度模型能够调度的最大容量即调度系数，此时最大调度容量即为在满足耳机对应功率需求情况下，辅助电源可以调度的最大补偿值。

另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。