具体实施方式

本发明的核心思想解决现有技术中全桥逆变及全桥整流开关控制电路中无相位检测功能，无法进行相位检测及进行相位控制的问题。

为实现上述思想，本发明提供了一种全桥开关电路电压电流相位检测装置，用于具有全桥开关电路模块的电路系统，所述全桥开关电路电压电流相位检测装置包括相位检测模块和控制器模块；

其中，所述相位检测模块用于将所述全桥开关电路模块交流侧的电压信号和电流信号之间的相位关系转化为PWM占空比信号，并输出与所述相位关系对应的PWM占空比信号；

所述控制器模块用于捕获所述PWM占空比信号，并用于根据所述PWM占空比信号调节所述全桥开关电路模块输出电压电流相位差，使得所述全桥开关电路模块处于软开关状态。

其中，所述软开关状态为对应电流信号相位滞后于电压信号相位；PWM是脉冲宽度调制，PWM(Pules Width Modulation)占空比就是一个脉冲周期内方波高电平时间与周期的比例。例如，1秒高电平1秒低电平的PWM占空比为50％。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1-8对本发明提出的全桥开关电路电压电流相位检测装置及相位控制方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如附图1所示，本发明所提供的一种全桥开关电路电压电流检测装置用于对具有全桥开关电路模块的系统，包括相位检测模块和控制器模块，所述相位检测模块获取所述全桥开关电路模块输入端或输出端的电压电流信号，所述相位检测模块讲所述电压信号和所述电流信号转化为PWM占空比信号，并将所述PWM占空比信号传输至所述控制器模块，所述控制器模块用于调整所述全桥开关电路模块输出的电压电流相位差，使得所述全桥开关电路模块处于软开关状态。

进一步地，如附图2所示，所述相位检测模块包括电流信号调理电路模块、参考电压叠加电路模块、滞回比较调理电路模块、电压信号调理电路模块和双上升沿触发逻辑调理电路模块。

其中，所述电流信号调理电路模块用于将获取的所述电流信号缩放得到第一信号，并用于将所述第一信号输送至所述参考电压叠加电路模块，所述第一信号为所述电流信号缩放后的信号；所述参考电压叠加电路模块用于将所述第一信号进行参考电压叠加得到第二信号，并用于将所述第二信号输送至所述滞回比较调理电路模块，所述第二信号为电压信号；所述滞回比较调理电路模块用于将所述第二信号与所述参考电压进行比较以得到第一触发源，并用于将所述第一触发源输送至所述双上升沿触发逻辑调理电路模块，所述第一触发源为方波信号；所述电压信号调理电路模块用于缩放所述电压信号得到第二触发源，并用于将所述第二触发源输送至所述双上升沿触发逻辑调理电路模块，所述第二触发源为缩放后的电压信号，为方波信号；根据所述第一触发源和所述第二触发源，所述双上升沿触发逻辑调理电路模块用于输出与所述相位关系对应的所述PWM占空比信号：当所述第一触发源信号为上升沿时，所述双上升沿触发逻辑调理电路模块输出为上升沿，当所述第二触发源信号为上升沿时，所述双上升沿触发逻辑调理电路模块输出为下降沿，即：所述相位检测模块输出信号为与所述电压和所述电流相位关系对应的PWM占空比信号。其中，所述叠加包括叠加正的所述参考电压或负的所述参考电压。

所述控制器模块包括占空比捕获模块、逻辑判断控制模块和功率开关PWM驱动控制模块。其中，所述占空比捕获模块用于获取所述PWM占空比信号，还用于将所述PWM占空比信号转化为PWM占空比数字信号并将所述PWM占空比数字信号输送至所述逻辑判断控制模块；所述逻辑判断控制模块用于将所述PWM占空比数字信号与第一设定值和第二设定值进行比较并根据比较结果驱动所述功率开关PWM驱动控制模块，所述第一设定值和所述第二设定值均为预设值，代表电压和电流的相位差，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值；根据所述逻辑判断控制模块驱动，所述功率开关PWM驱动控制模块用于调整所述全桥开关电路模块的工作频率或移相角，以调节所述全桥开关电路模块的输出电压电流相位差，使得所述全桥开关电路模块处于软开关状态：当所述电压和所述电流的相位差大于所述第一设定值时，所述逻辑判断控制模块驱动所述功率开关PWM驱动控制模块控制所述全桥开关电路模块维持工作频率或移相角；当所述电压和所述电路的相位差小于所述第二设定值时，所述功率开关PWM驱动控制模块控制所述全桥开关电路模块调整工作频率或移相角。

本发明还提供了一种相位控制方法，用于控制全桥开关电路模块处于软开关状态，如附图7所示，包括如下步骤：

步骤一：将所述全桥开关电路模块交流侧的电压信号和电流信号之间的相位关系转化为所述PWM占空比信号；

步骤二：根据所述PWM占空比信号调节所述全桥开关电路模块输出的电压电流相位差，使得所述全桥开关电路模块处于软开关状态。

以下以应用于车载感应式无线电能传输系统的一种全桥开关电路电压电流相位检测装置及相位控制方法对本发明进行详细说明。

<实施例一>

如附图3所示，为具有一种全桥开关电路电压电流相位检测装置的车载感应式无线电能传输系统，所述车载感应式无线电能传输系统包括地面端和车载端。

所述地面端包括地面端相位检测模块1、地面端控制器模块2、地面端PFC输出模块5、地面端全桥逆变模块6、地面端谐振拓扑模块7和地面线圈模块8，所述车载端包括车载端控制器模块3、车载端相位检测模块4、车载线圈模块9、车载端谐振拓扑模块10、车载端全桥整流模块30及车载动力电池模块20。其中，地面端全桥逆变模块6和车载端全桥整流模块30为全桥开关电路模块；地面端相位检测模块1和车载端相位检测模块4为所述的相位检测模块；地面端控制器模块2和车载端控制器模块3为控制器模块。其中，所述地面端和所述车载端之间可以进行无线能量传输和无线信息传输。

如附图4所示，为地面端相位检测模块1和地面端控制器模块的结构示意图，从图中可以看出，地面端相位检测模块1包括地面端电压信号调理电路模块11、地面端电流信号调理电路模块12、地面端参考电压叠加电路模块13、地面端滞回比较调理电路模块14和地面端双上升沿触发逻辑调理电路模块15；地面端控制器模块2包括地面端无线通讯信息获取模块21、地面端占空比捕获模块22、地面端逻辑判断控制模块23、地面端功率开关PWM驱动控制模块24。

所述地面端相位检测模块1用于将电压信号和电流信号之间的相位关系转化为PWM占空比信号，并输出与所述相位关系对应的PWM占空比信号。具体工作流程如下：地面端电压信号调理电路模块11将地面端全桥逆变模块6输出端的电压信号按一定比例进行缩放然后将缩放后的电压信号输入至地面端双上升沿触发逻辑调理电路模块15作为第二触发源；地面端电流信号调理电路模块12将地面端全桥逆变模块6输出端的电流信号按一定比例缩放得到第一信号并将所述第一信号输送至地面端参考电压叠加电路模块13；地面端参考电压叠加电路模块13将所述第一信号进行参考电压提升得到第二信号并将所述第二信号输送至地面端滞回比较调理电路模块14，其中地面端参考电压叠加电路模块13可以叠加正的参考电压也可以叠加负的参考电压；地面端滞回比较调理电路模块14将所述第二信号与所述参考电压进行比较后输出至地面端双上升沿触发逻辑调理电路模块15作为第一触发源。当所述第一触发源为上升沿时，地面端双上升沿触发逻辑调理电路模块15输出为上升沿；当所述第二触发源为上升沿时，地面端双上升沿触发逻辑调理电路模块15输出为下降沿，即地面端相位检测模块1输出信号为与电压电流相位关系对应的PWM占空比信号。

所述地面端控制器模块2用于捕获所述PWM占空比信号，并用于根据所述PWM占空比信号调节所述地面端全桥逆变模块6的输出电压电流相位差。具体工作流程如下：地面端占空比捕获模块22将地面端相位检测模块1输出的所述PWM占空比信号转化为PWM占空比数字信号并将所述PWM占空比数字信号输送至所述地面端逻辑判断控制模块23；地面端无线通讯信息获取模块21用于接收所述车载端的软开关状态并将所述车载端的软开关状态输送至地面端逻辑判断控制模块23；地面端逻辑判断控制模块23用于将所述PWM占空比数字信号与第一设定值和第二设定值进行比较并根据判断逻辑驱动地面端功率开关PWM驱动控制模块24：其中，所述第一设定值大于所述第二设定值，当所述PWM占空比数字信号大于第一设定值时，地面端逻辑判断控制模块32驱动地面端功率开关PWM驱动控制模块24维持频率；当所述PWM占空比数字信号小于第二设定值时，地面端逻辑判断控制模块32驱动地面端功率开关PWM驱动控制模块24调整功率；根据地面端逻辑判断控制模块23的驱动，地面端功率开关PWM驱动控制模块24用于调整地面端全桥逆变模块6的工作频率。

其中，地面端全桥逆变模块6的工作频率的变化会受到如附图3所示的地面端谐振拓扑模块7、地面线圈模块8、车载线圈模块9和车载谐振拓扑模块10的总阻抗，所述总阻抗的变化会影响地面端全桥逆变模块6输出的电压电流相位差，即实现了地面端控制器模块2通过调节地面端全桥逆变模块6的工作频率，以调节地面端全桥逆变模块6输出的电压电流相位差，以调节地面端全桥逆变模块6的输出电压电流相位差，确保地面端全桥逆变模块6处于软开关状态。

如附图5所示，为车载端相位检测模块4和车载端控制器模块3的结构示意图，从图中可以看出，车载端相位检测模块4包括车载端电压喜好调理电路模块41,车载端电流信号调理电路模块42、车载端参考电压叠加电路模块43、车载端滞回比较调理电路模块44、第一双上升沿触发逻辑调电路模块45和第二双上升沿触发逻辑调理电路模块46；车载端控制器模块3包括车载端无线通讯信息获取模块31、车载端占空比捕获模块32、车载端逻辑判断控制模块33和车载端功率开关PWM驱动控制模块34。

车载端相位检测模块4用于将电压信号和电流信号之间的相位关系转化为PWM占空比信号，并输出与所述相位关系对应的PWM占空比信号。其具体工作流程如下：车载端电压信号调理电路模块41将车载端全桥整流模块30输入端的电压信号按一定比例进行缩放然后将缩放后的电压信号输入至第一双上升沿触发逻辑调理电路模块45作为第二触发源；车载端电流信号调理电路模块42将车载端全桥整流模块30输入端的电流信号按一定比例缩放得到第一信号并将所述第一信号输送至车载端参考电压叠加电路模块43；车载端参考电压叠加电路模块43将所述第一信号进行参考电压叠加抬升得到第二信号并将所述第二信号输送至车载端滞回比较调理电路模块44，其中车载端参考电压叠加电路模块43可以叠加正的参考电压也可以叠加负的参考电压；车载端滞回比较调理电路模块44将所述第二信号与所述参考电压进行比较后分别输出至第一双上升沿触发逻辑调理电路模块45作为第一触发源、第二双上升沿触发逻辑调理电路模块46作为第二触发源和车载端占空比捕获模块32；同时，车载端控制器模块3的车载端逻辑判断控制模块33还输出第三触发源，所述第三触发源为以固定的占空比信号；且所述第三触发源作为第二双上升沿触发逻辑调理电路模块46的第一触发源。作为第二双上升沿。当所述第一触发源为上升沿时，第一双上升沿触发逻辑调理电路模块45和第二双上升沿触发逻辑调理电路模块46输出为上升沿；当所述第二触发源为上升沿时，第一双上升沿触发逻辑调理电路模块45和第二双上升沿触发逻辑调理电路模块46输出为下降沿，即第一双上升沿触发逻辑调理电路模块45和第二双上升沿触发逻辑调理电路模块46的输出信号皆为PWM占空比信号，切输出至车载端控制器模块3中的车载端占空比捕获模块32。

所述车载端控制器模块3用于捕获所述PWM占空比信号，并用于根据所述PWM占空比信号调节所述车载端全桥整流模块30输出电压电流相位差，使得所述车载端全桥整流模块30处于软开关状态。其具体的工作流程如下：车载端占空比捕获模块32将3路PWM占空比信号转化为相应的数值信号送至车载端逻辑判断控制模块33，同时，车载端无线通讯信息获取模块31将地面端软开关状态信息送至车载端逻辑判断控制模块33，车载端逻辑判断控制模块33用于将所述PWM占空比数字信号与第一设定值和第二设定值进行比较并根据判断逻辑驱动车载端功率开关PWM驱动控制模块34，以调整车载端全桥整流模块30的导通时刻与电流信号过零点时刻差值，电流信号过零点不可调节，只能调节车载端全桥整流模块30导通时刻。其中，所述第一设定值大于所述第二设定值，当所述PWM占空比数字信号大于第一设定值时，车载端逻辑判断控制模块33驱动车载端功率开关PWM驱动控制模块34维持移相角；当所述PWM占空比数字信号小于第二设定值时，车载端逻辑判断控制模块33驱动车载端功率开关PWM驱动控制模块34调整移相角。

车载端全桥整流模块30导通时刻与电流信号过零点时刻差值会影响图3中所示的地面端谐振拓扑模块7、地面线圈模块8、车载线圈模块9和车载谐振拓扑模块10的总阻抗，所述总阻坑的变化会影响车载端全桥整流模块30交流侧的电压电流相位差，即实现了车载端控制器模块3通过调节车载端全桥整流模块30的开关导通时刻值，以调节车载端整流模块30交流侧的电压电流相位差，确保车载端全桥整流模块30处于软开关状态。

需要说明的是，地面端电压信号调理电路模块11和车载端电压信号调理电路模块41均为电压信号调理电路模块，所述电压信号调理电路模块包括电阻分压电路或运算放大器电路；地面端电流信号调理电路模块12和车载端电流信号调理电路模块42均为电路信号调理电路模块，所述电流信号调理电路模块包括电阻分压电路或运算放大器电路；地面端参考电压叠加电路模块13和车载端参考电压叠加电路模块43均为参考电压叠加电路模块；地面端滞回比较调理电路模块14和车载端滞回比较调理电路模块均为滞回比较调理电路模块，所述滞回比较调理电路模块包括同向滞回比较电路或反相滞回比较电路；地面端双上升沿触发逻辑调理电路模块15、第一双上升沿触发逻辑调理电路模块45和第二双上升沿触发逻辑调理电路模块均为双上升沿触发逻辑调理电路模块；地面端占空比捕获模块22和车载端占空比捕获模块32均为占空比捕获模块；地面端逻辑判断控制模块23和车载端逻辑判断控制模块33均为逻辑判断控制模块；地面端功率开关PWM驱动控制模块24和车载端功率开关PWM驱动控制模块34据闻功率开关PWM驱动控制模块。

如附图6所示，为本实施例车载端谐振拓扑模块10和车载端全桥整流模块30之间的电压电流波形图，车载端全桥整流模块30交流侧电压电流信号关系共有三种，分别为非软开关状态、过渡状态和软开关状态。其中，所述非软开关状态对应电流信号相位超前于电压信号相位，所述过渡状态对应电流信号和电压信号相位相同，而所述软开关状态对应电流信号相位滞后于电压信号相位，根据图5所示，通过车载端相位检测模块4，即可将车载端全桥整流模块30交流侧的电压信号和电路信号之间的相位差转换为PWM占空比信号，通过检测所述PWM占空比信号，即可判断当前电压信号和电流信号之间的相位关系，即：实现了车载端全桥整流模块30交流侧电压电流相位关系实时监控，即解决了发明人经研究发现的车载端的技术不足点(1)。

地面端全桥逆变模块6和地面端谐振拓扑模块7之间的电压电流波形与车载端谐振拓扑模块10和车载端全桥整流模块30之间的电压电流波形类似，在此不再赘述。本领域的技术人员可以根据以上的说明能够理解，通过地面端相位检测模块4，即解决了发明人经研究发现的地面端的技术不足点(1)。

另外，对于地面端来说，地面端控制器模块2能够通过控制地面端全桥逆变模块6的工作频率来实现功率软开关状态；对于车载端来说，车载端控制器模块3能够通过控制车载端全桥整流模块30的开关导通时刻来实现功率软开关状态；同时，地面端控制器模块2和车载端控制器模块3能够通过无线通讯进行信息共享，以协同控制地面端和车载端全桥电路软开关状态，即解决了发明人经研究发现的技术不足点(2)。

<实施例二>

本实施例提供了一种相位控制方法，用于控制全桥开关电路模块处于软开关状态，包括：

步骤一：将所述全桥开关电路模块交流侧的电压信号和电流信号之间的相位关系转化为所述PWM占空比信号；

步骤二：根据所述PWM占空比信号调节所述全桥开关电路模块输出的电压电流相位差，使得所述全桥开关电路模块处于软开关状态。

具体地，本实施例的相位控制防范用于车载感应式无线电能传输系统，所述车载感应式无线电能传输系统包括车载端和地面端；在所述地面端，所述相位控制方法用于调整地面端全桥逆变模块6的工作频率，如附图8所示，包括如下步骤：

步骤一：将所述全桥开关电路模块交流侧的电压信号和电流信号之间的相位关系转化为所述PWM占空比信号；

步骤二：获取所述车载端的软开关状态，根据所述车载端的软开关状态和所述PWM占空比信号调节地面端全桥逆变模块6输出的电压电流相位差，使得地面端全桥逆变模块6块处于软开关状态。

类似地，在所述车载端，所述相位控制方法应用于调整车载端端全桥整流模块30的工作频率，包括如下步骤：

步骤一：将全桥开关电路模块交流侧的电压信号和电流信号之间的相位关系转化为所述PWM占空比信号；

步骤二：获取所述地面端的软开关状态，根据所述地面端的软开关状态和所述PWM占空比信号调节车载端全桥整流模块30输出的电压电流相位差，使得地面端全桥整流模块30处于软开关状态。

综上所述，上述实施例对一种全桥开关电路电压电流相位检测装置及相位控制方法的不同构型进行了详细说明，当然，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。