无线电能传输技术近年来受到越来越多的关注,金属异物检测是无线电能传输技术商业化推广的主要瓶颈之一。以电动汽车行业为例,无线电能传输功率等级大,谐振磁场是高频交变强磁场。因为涡流效应,金属异物入侵不仅影响系统的传输效率,且其损耗密度很大,将造成较高的局部温升,从而危害系统安全性。本文针对电动汽车无线电能传输系统,致力于研究能够快速、有效、精确地辨识入侵金属异物的检测方法。首先,本文介绍了谐振式无线电能传输技术。在此基础上剖析了交变磁场中金属发热的原理,分析了金属材质、金属形状、金属大小、磁场方向、磁场频率、磁场大小等因素对金属涡流损耗的影响,为识别具有严重危害性的金属异物提供理论基础。其次,以电动汽车领域的SAE-J2954无线电能传输标准规定的线圈为例,分析了发射线圈和接收线圈磁场的分布情况。以铁磁性金属与非铁磁性金属两类异物为研究对象,分析了两种异物在不同方向的环境磁场中产生的畸变磁场分布情况,在此基础上,根据是否存在畸变磁场来检测金属异物。为后文设计合理的检测线圈提供可靠的理论依据。接着,本文选择磁通梯度计检测畸变磁场,并从多个角度阐述了检测线圈的设计要点。在分析平放梯度计检测效果影响因素的基础上,对线圈结构进行了优化设计,提出了平放梯度计对称排列方法,提高了对环境磁场的抗干扰能力。针对平放梯度计结构无法完全消除环境磁场干扰的问题,提出了立放梯度计结构。仿真分析表明立放梯度计结构不仅可以消除环境磁场的干扰,而且具有节省线圈材料,检测盲点更少的优点。最后,本文搭建了一套金属异物检测系统,分别针对平放梯度计和立放梯度计结构设计了检测线圈及畸变磁场信号处理电路。实验结果表明本文提出的对称排列平放梯度计检测线圈能有效减小环境磁场的干扰,准确识别金属异物;提出的立放梯度计检测线圈可有效消除环境磁场的干扰,准确识别金属异物,并且采用简单的错放排列方式即可有效减少检测盲点的数量。实验验证了本文理论设计的可行性与有效性。