汽车电动化、智能化发展是当今汽车行业的重要主题,这也对汽车充电技术提出了更高的要求。电动汽车无线充电系统没有裸露的充电插头、充电安全可靠,可以实现停车即充,更加适应汽车智能化发展方向。研究无线充电系统能量传输原理,对关键部件进行优化分析,是提高系统性能的重要手段。针对磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统,分析补偿拓扑的传输特性并对磁耦合机构进行优化设计,提出一套传输效率高、抗偏移能力强的无线充电系统设计方案。根据无线充电系统组成及工作原理,建立了4种基本补偿拓扑的互感理论模型,分析了传输特性。S-S补偿拓扑能够在较小的耦合系数、较小的负载阻值情况下实现高效率高功率输出,且传输效率大于85%的有效工作区间更宽,选定S-S补偿拓扑。基于Ansys Electronics Desktop软件建立耦合线圈模型,对同尺寸的圆形、矩形、圆角矩形线圈的互感、耦合系数、磁场分布进行分析,选择耦合系数较高且磁场分布均匀的圆角矩形线圈;分析线圈尺寸参数对耦合系数的影响,在线圈外尺寸一定时,线圈匝数、线径对耦合系数几乎没有影响,线圈内尺寸对耦合系数影响比较大;利用Ansys opti SLang实现线圈尺寸参数的最优化设计。建立了3种不同形状的磁芯模型,选定耦合系数大、磁芯用量较小、抗偏移能力强的L形辐条磁芯,分析了磁芯条数、长度等尺寸参数对耦合系数的影响;建立了3种不同形状的铝屏蔽层模型,测量点的磁感应强度值均远小于标准GB∕T 38775.4-2020规定限值,为减轻重量,且兼顾耦合系数,选择铝环作为铝屏蔽层,分析了铝环内外边长、厚度对耦合系数的影响;对电磁屏蔽机构尺寸参数进行优化,优化后耦合系数和抗偏移能力均有所提高;基于Simulink对优化设计的磁耦合机构进行电路仿真,3k W无线充电系统原副边线圈之间的传输效率达到95%。搭建200W无线充电系统实验样机,原副边线圈间的传输效率达到88.36%,满足标准GB∕T 38775.1-2020要求,验证了线圈优化设计方案的可行性。