支持运行状态切换电池的智能眼镜的制作方法

本实用新型涉及智能眼镜技术领域，具体地，涉及一种支持运行状态切换电池的智能眼镜，尤其涉及通过双电池切换保障头戴一体式智能眼镜连续工作的集成电路、结构设计方法、电池供电系统以及电池供电方法。

背景技术：

头戴一体式智能眼镜，包括增强现实一体式智能眼镜，虚拟现实一体式智能眼镜等，将主控芯片、通信、显示模组、触摸板、摄像头、集成电路和供电系统都集成在眼镜上，眼镜不需要连接任何线材或外接设备，就可以像手机一样独立工作。而一体式智能眼镜的供电系统目前普遍采用与手机供电系统类似的内置单一锂电池供电。

如专利文献cn206990930u公开的一种智能眼镜，所述智能眼镜包括镜架、显示装置、摄像头、图像处理装置及电池，所述镜架包括镜框及固定连接于所述镜框相对的两端的第一支架与第二支架，所述显示装置固定于所述镜框与所述第一支架的连接处并向使用者显示图像，所述摄像头固定于所述镜框上，所述图像处理装置固定于所述第一支架上，所述电池固定于所述第二支架上，所述镜框内部设有走线通道，所述电池通过贯穿于所述走线通道的导线电连接至所述摄像头、所述图像处理装置及所述显示装置。

又如专利文献cn108565935a公开的一种智能眼镜充电座及智能眼镜，智能眼镜充电座包括：底座本体和充电插头；底座本体包括眼镜承载面和中空腔，眼镜承载面上设有通孔；充电插头可活动地装配在中空腔内，且充电插头顶部的充电端通过通孔凸出于眼镜承载面。

上述现有技术中，在智能眼镜的电池电量耗尽后，智能眼镜将停止工作，需要将电池通过智能眼镜的充电口重新充电后，眼镜才能再次被开机使用。同时，由于智能眼镜作为一种可穿戴设备和人体紧密接触，为了降低电池在充电时可能有的自燃，爆炸等潜在风险对人体造成的伤害，目前智能眼镜普遍不允许边佩戴使用边给内置电池充电，且电池的密度和单位体积容量必须在安全可控的范围内，不能使用高密度电池。

由于现有的一体式智能眼镜普遍采用单电池供电方案，在电池用完后必须关机充电后才能重新使用，并且一体式智能眼镜受限于眼镜的外形、体积和佩戴重量，以及使用安全性的考虑，因此电池容量和密度都不能做的很高，这就限制了一体式智能眼镜的续航时间。在连续使用一段时间，特别是使用功耗较高的应用，例如视频直播1-2小时后，电池电量就会被用完，需要再次充电后眼镜才能重新被使用。这种有限的续航对智能眼镜的用户造成了很大的困扰，特别是应用不能被长时间连续使用，期间中断对某些使用场景造成很大的负面影响，例如在医生佩戴眼镜做手术教学直播时，如果电池续航不足造成手术直播中断，学生无法正常完成完整的学习过程；或者警察利用人脸识别技术，佩戴智能眼镜排查疑犯，在眼镜充电不能工作的时间里，容易让疑犯漏网。

综上，提供一种新型的支持运行状态切换电池的智能眼镜具有较高的实用价值和意义。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种支持运行状态切换电池的智能眼镜。

根据本实用新型提供的一种支持运行状态切换电池的智能眼镜，包括内置电池、控制模块以及可更换电池；所述内置电池与控制模块电连接，同时所述控制模块还与可更换电池电连接。

优选地：

-所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括可更换电池输出柱；所述可更换电池输出柱分别与控制模块、可更换电池电连接，即所述控制模块通过可更换电池输出柱与可更换电池电连接；和/或

-所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括可更换电池检测开关和可更换电池检测开关连接线；所述可更换电池检测开关设置在匹配于可更换电池的位置，同时通过可更换电池检测开关连接线与控制模块电连接，并且可更换电池检测开关能够在第一状态和第二状态间切换；所述第一状态是指可更换电池安装在所述支持运行状态切换电池的智能眼镜内，可更换电池检测开关被触发的状态；所述第二状态是指可更换电池未安装在所述支持运行状态切换电池的智能眼镜内，可更换电池检测开关未被触发的状态。

优选地，所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括电池限位机构和电池限位按键；

所述可更换电池通过电池限位机构可拆卸地设置在所述支持运行状态切换电池的智能眼镜上；所述电池限位机构和电池限位按键连接；

所述电池限位机构能够在电池限位按键被触发的状态下按照设定的方式动作，从而弹开可更换电池，使得可更换电池与可更换电池输出柱分离。

优选地，所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括升压电路、充电芯片、电源管理集成电路以及microusb接口；

所述升压电路、充电芯片以及电源管理集成电路均集成在控制模块上，所述控制模块上还集成有主控芯片；

所述电源管理集成电路包括电源管理芯片和线性充电芯片；

所述内置电池作为备用电池与升压电路电连接，在设定的条件下为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜提供能源；

所述升压电路与充电芯片电连接，并且能够接收主控芯片发出的第一信号；所述可更换电池作为主电池与充电芯片电连接，在另一设定的条件下为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜提供能源；所述充电芯片还与电源管理集成电路中的电源管理芯片电连接；所述电源管理芯片与主控芯片电连接；

所述可更换电池检测开关设置在匹配于可更换电池的位置，同时通过可更换电池检测开关连接线与主控芯片电连接，并且可更换电池检测开关能够在第一状态和第二状态间切换；所述主控芯片能够分别读取可更换电池检测开关的第一状态、第二状态作为第二信号；

所述microusb接口与电源管理集成电路的线性充电芯片电连接，所述线性充电芯片与内置电池电连接；外部电源能够通过线性充电电路和micro-usb接口为所述内置电池充电。

优选地，所述控制模块包括一个或多个电路板。

优选地：

-所述控制模块包括两个电路板，即所述控制模块包括主板和pcb小板；所述控制模块还包括pcb小板连接线；所述主板上集成设置有主控芯片、升压电路、电源管理集成电路以及microusb接口；所述pcb小板上集成设置有充电芯片；所述主板通过pcb小板连接线与pcb小板电连接；所述pcb小板通过可更换电池输出柱与可更换电池电连接；所述内置电池与主板电连接；所述可更换电池检测开关通过可更换电池检测开关连接线与主板电连接；或者

-所述控制模块包括一个电路板，即所述控制模块包括集成控制板；所述集成控制板上设置有充电芯片、主控芯片、升压电路、电源管理集成电路以及microusb接口；所述集成控制板通过可更换电池输出柱与可更换电池电连接；所述内置电池与集成控制板电连接；所述可更换电池检测开关通过可更换电池检测开关连接线与集成控制板电连接。

根据本实用新型进一步改进提供的一种支持运行状态切换电池的智能眼镜的电池切换方法，利用上述的支持运行状态切换电池的智能眼镜，包括电池切换步骤，所述电池切换步骤包括：

-取出可更换电池的瞬间，可更换电池检测开关被触发的同时，可更换电池仍然通过可更换电池输出柱保持与控制模块的电连接状态，主控芯片识别可更换电池检测开关的第二状态作为第二信号设定值，主控芯片发出第一信号设定值至升压电路，升压电路收到第一信号设定值后开启，供电电池切换为内置电池，随后可更换电池被完全取出；和

-安装可更换电池的瞬间，可更换电池首先接触可更换电池输出柱，从而与控制模块电连接，随后可更换电池完全装入，触发可更换电池检测开关，主控芯片识别可更换电池检测开关第一状态作为第二信号的另一设定值，主控芯片发出第一信号的另一设定值至升压电路，升压电路收到第一信号的另一设定值后关闭，供电电池切换为可更换电池。

优选地，所述支持运行状态切换电池的智能眼镜的电池切换方法还包括：

备用电池供电步骤：升压电路收到主控芯片发出的第一信号设定值后开启，内置电池经升压电路升压至设定电压后，通过充电芯片输出电能至电源管理集成电路，进而为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜供电。

优选地，所述支持运行状态切换电池的智能眼镜的电池切换方法还包括：

主力电池供电步骤：升压电路收到主控芯片发出的第一信号设定值后关闭，内置电池与充电芯片断路，充电芯片与可更换电池电连接，可更换电池通过充电芯片输出电能至电源管理集成电路，进而为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜供电。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜，具有结构简单、维护方便、续航时间长的优点；

2、本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜，增加的内置电池和结构设计总重量不到5克，对眼镜整体重量影响很小；

3、本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜，外接的可更换电池被放置在一侧的眼镜腿上，对眼镜外观没有影响。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜优选例的原理示意图；

图2为本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜优选例的第一结构示意图；

图3为本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜优选例的第二结构示意图；

图4为本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜优选例的电池安装细节示意图；

图5为本实用新型提供的支持运行状态切换电池的智能眼镜优选例的电池拆除细节示意图。

图中示出：

内置电池1

主板2

pcb小板3

pcb小板连接线31

可更换电池4

可更换电池检测开关41

可更换电池检测开关连接线42

电池限位机构43

电池限位按键44

可更换电池输出柱45

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种支持运行状态切换电池的智能眼镜，包括内置电池1、控制模块以及可更换电池4；所述内置电池1与控制模块电连接，同时所述控制模块还与可更换电池4电连接。

-所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括可更换电池输出柱45；所述可更换电池输出柱45分别与控制模块、可更换电池4电连接，即所述控制模块通过可更换电池输出柱45与可更换电池4电连接；和/或

-所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括可更换电池检测开关41和可更换电池检测开关连接线42；所述可更换电池检测开关41设置在匹配于可更换电池4的位置，同时通过可更换电池检测开关连接线42与控制模块电连接，并且可更换电池检测开关41能够在第一状态和第二状态间切换；所述第一状态是指可更换电池4安装在所述支持运行状态切换电池的智能眼镜内，可更换电池检测开关41被触发的状态；所述第二状态是指可更换电池4未安装在所述支持运行状态切换电池的智能眼镜内，可更换电池检测开关41未被触发的状态。

具体地，所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括电池限位机构43和电池限位按键44；所述可更换电池4通过电池限位机构43可拆卸地设置在所述支持运行状态切换电池的智能眼镜上；所述电池限位机构43和电池限位按键44连接；所述电池限位机构43能够在电池限位按键44被触发的状态下按照设定的方式动作，从而弹开可更换电池4，使得可更换电池4与可更换电池输出柱45分离。优选地，所述支持运行状态切换电池的智能眼镜还包括升压电路、充电芯片、电源管理集成电路以及microusb接口；所述升压电路、充电芯片以及电源管理集成电路均集成在控制模块上，所述控制模块上还集成有主控芯片；所述电源管理集成电路包括电源管理芯片和线性充电芯片；所述内置电池1作为备用电池与升压电路电连接，在设定的条件下为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜提供能源；所述升压电路与充电芯片电连接，并且能够接收主控芯片发出的第一信号；所述可更换电池4作为主电池与充电芯片电连接，在另一设定的条件下为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜提供能源；所述充电芯片还与电源管理集成电路中的电源管理芯片电连接；所述电源管理芯片与主控芯片电连接；所述可更换电池检测开关41设置在匹配于可更换电池4的位置，同时通过可更换电池检测开关连接线42与主控芯片电连接，并且可更换电池检测开关41能够在第一状态和第二状态间切换；所述主控芯片能够分别读取可更换电池检测开关41的第一状态、第二状态作为第二信号；所述microusb接口与电源管理集成电路的线性充电芯片电连接，所述线性充电芯片与内置电池1电连接；外部电源能够通过线性充电电路和micro-usb接口为所述内置电池1充电。

更具体地，所述控制模块包括一个或多个电路板。

-所述控制模块包括两个电路板，即所述控制模块包括主板2和pcb小板3；所述控制模块还包括pcb小板连接线31；所述主板2上集成设置有主控芯片、升压电路、电源管理集成电路以及microusb接口；所述pcb小板3上集成设置有充电芯片；所述主板2通过pcb小板连接线31与pcb小板3电连接；所述pcb小板3通过可更换电池输出柱45与可更换电池4电连接；所述内置电池1与主板2电连接；所述可更换电池检测开关41通过可更换电池检测开关连接线42与主板2电连接；或者

-所述控制模块包括一个电路板，即所述控制模块包括集成控制板；所述集成控制板上设置有充电芯片、主控芯片、升压电路、电源管理集成电路以及microusb接口；所述集成控制板通过可更换电池输出柱45与可更换电池4电连接；所述内置电池1与集成控制板电连接；所述可更换电池检测开关41通过可更换电池检测开关连接线42与集成控制板电连接。

根据本实用新型进一步改进提供的一种支持运行状态切换电池的智能眼镜的电池切换方法，利用上述的支持运行状态切换电池的智能眼镜，包括电池切换步骤，所述电池切换步骤包括：

-取出可更换电池4的瞬间，可更换电池检测开关41被触发的同时，可更换电池4仍然通过可更换电池输出柱45保持与控制模块的电连接状态，主控芯片识别可更换电池检测开关41的第二状态作为第二信号设定值，主控芯片发出第一信号设定值至升压电路，升压电路收到第一信号设定值后开启，供电电池切换为内置电池1，随后可更换电池4被完全取出；和

-安装可更换电池4的瞬间，可更换电池4首先接触可更换电池输出柱45，从而与控制模块电连接，随后可更换电池4完全装入，触发可更换电池检测开关41，主控芯片识别可更换电池检测开关41第一状态作为第二信号的另一设定值，主控芯片发出第一信号的另一设定值至升压电路，升压电路收到第一信号的另一设定值后关闭，供电电池切换为可更换电池4。

所述支持运行状态切换电池的智能眼镜的电池切换方法还包括：

备用电池供电步骤：升压电路收到主控芯片发出的第一信号设定值后开启，内置电池1经升压电路升压至设定电压后，通过充电芯片输出电能至电源管理集成电路，进而为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜供电。

主力电池供电步骤：升压电路收到主控芯片发出的第一信号设定值后关闭，内置电池1与充电芯片断路，充电芯片与可更换电池4电连接，可更换电池4通过充电芯片输出电能至电源管理集成电路，进而为所述支持运行状态切换电池的智能眼镜供电。

进一步地，本实用新型的优选例能够在不增加眼镜整体佩戴重量和不改变正常眼镜外观的前提下，提升一体式智能眼镜的续航能力，从而能够保证一体式智能眼镜能够长时间被正常并连续使用，满足用户对应用场景续航的要求。

本实用新型的优选例通过在智能眼镜的集成电路中增加了一套双电池切换电路和结构，并同时使用一个内置电池1和一个安放在一个眼镜腿上的外接可更换电池4，实现了眼镜的长时间续航。本实用新型优选例进一步改进的方法和系统通过可更换电池4给眼镜供电，在可更换电池4电量低时，用户可以将可更换电池4取出，此时内置电池1会为眼镜供电，眼镜整机可以持续运行，不会关机。整个流程如下：

1、在外接可更换电池4显示电量不足后，用户可以取下可更换电池4，用充满电的另一外接可更换电池4替换；

2、在替换过程中，用户不需要取下眼镜；

3、在替换过程中，内置电池1切入工作，因此当前的系统和应用，例如视频直播、人脸识别等仍然能够正常运行，对应用没有影响；

4、在本实用新型的优选例中，内置电池1在充电完成的情况下，能够支持系统和关键应用连续工作7分钟，假设每次更换外接电池平均耗时30秒(实际时间应该小于10秒)，则可以支持14次以上的电池更换；

5、在本实用新型的优选例中，每个外接可更换电池4可以支持眼镜1个小时的高负荷连续使用，则眼镜连续工作时间可以在14小时以上。

更进一步地，如附图所示，在本实用新型优选例中，内置电池1直接与主板2相连，放在眼镜右侧。可更换电池4通过四个输出铜柱(即可更换电池输出柱45)与左侧小板(即pcb小板3)连接。眼镜左侧小板与主板2之间通过fpc线(即pcb小板连接线31，其中fpc是指flexibleprintedcircuit，柔性印刷电路，fpc是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有许多硬性印刷电路板不具备的优点。它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。)连接。在可更换电池4远离输出铜柱的另一侧，放置一个检测开关(即可更换电池检测开关41)，检测开关通过fpc线(即可更换电池检测开关连接线42)与左侧小板相连接，当可更换电池4通过限位机构(即电池限位机构43)固定在眼镜上时，检测开关导通，主控芯片(即设置在主板2上的印刷电路板结构)接收到gpio2信号(即第二信号)电平为低，主控会发出gpio1信号(即第一信号)低电平到boost(即升压电路，型号为tps61253)关闭5v输出，此时可更换电池4供电，从charger(即充电电路，型号为mp2617)输出电能vph_pwr至pmic(即powermanagementintegratedcircuit，电源管理集成电路)。

当可更换电池低4电量时，会向系统提示电量不足。此时用户手动按下电池限位按键44，则可更换电池4弹开，同时检测开关断开(此时，只是检测开关断开，可更换电池4另一侧的输出铜柱仍然与左侧小板接触呈导通状态)，主控接收到gpio2信号电平为高，然后主控发出gpio1信号为高电平打开tps61253，内置电池通过boost升压到5v，然后再通过charger输出vph_pwr给系统供电。然后，用户用手取下可更换电池4，换上另一块可更换电池4安装。在可更换电池4安装的过程中，需要先把输出铜柱一侧放进眼镜，如此，四个输出铜柱会先与左侧小板接触。然后把整个可更换电池4放进眼镜，可更换电池4压下检测开关，开关导通，主控接收到gpio2信号电平为低，主控会发出gpio1信号低电平到boost关闭5v输出，此时可更换电池供电，从charger输出vph_pwr。如此重复。内置电池1通过主板2上的micro-usb接口充电。

图1中，信号名称对应关系如下：

vph_pwr：系统电源；

vbat_backup：内置电池电源；

vbat2：可更换电池电源；

vbus_5v：5v电源，即外接电源。

如图4和图5所示，可更换电池检测开关41的弹片更靠近电池限位机构43，在电池限位机构43打开，可更换电池4弹开时，可更换电池检测开关41的弹片会先断开，然后可更换电池4与pcb小板3断开。在安装新的可更换电池4时，可更换电池4会先与pcb小板3接触，然后与可更换电池检测开关41接触，通知主板2和pcb小板3切换到主电池供电。

通过以上设计，电池切换时可更换电池检测开关41的开关信号检测与可更换电池4实际离开pcb小板3间产生了一个时间差，以便主板2和pcb小板3切换至内置电池1供电，实现无缝供电的电池切换。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本实用新型提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本实用新型提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本实用新型提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。