近年来,日益严峻的能源和环境问题促使电动汽车行业快速发展。然而,里程焦虑和充电焦虑仍在很大程度上制约着电动汽车的推广。无线充电的方式消除了充电设备和汽车间的线缆连接,其便捷性和安全性有望缓解充电难的问题,有利于电动汽车的进一步普及。本文以电动汽车磁耦合式无线充电技术为研究对象,以实现系统的性能优化为研究目标,对磁耦合式无线电能传输系统的能量传输机构及其调功控制电路进行了研究。首先基于无线电能传输的基本结构和原理的分析,总结了影响系统性能的关键因素是谐振补偿拓扑和磁耦合机构。通过对双边电感-电容-电容(LCC)谐振补偿拓扑特性的详细分析,从系统功率因数、电流控制实现、抗负载扰动等方面总结了该拓扑在电动汽车充电应用场合的适用性。基于双边LCC拓扑的补偿电感—磁耦合电感的常规磁集成设计方案,针对该方案在提高系统紧凑性的同时引入了多个附加耦合的问题,对考虑附加耦合情况下系统的稳态电路进行分析,指出了附加耦合的存在会导致系统无功功率增加,连续导通区间变小以及常规基波分析结果准确性降低等缺点。为了减小附加耦合的影响,本文提出了一种实现双边LCC拓扑的补偿电感与磁耦合电感解耦的改进型磁耦合机构设计方案,在利用磁集成方式实现一体化设计的同时,将附加耦合有效地降低至可忽略的量级,并通过有限元仿真及样机实验验证了所提方案的优越性。此外,常规无线输电系统采用原边级联BUCK电路调功方法,高度依赖原、副边的无线通讯实现闭环控制与调节,存在实时性、稳定性和可靠性差的问题,为此,结合双边LCC补偿拓扑特性,提出了一种基于双向开关的副边调功电路拓扑,不依赖于原边状态即可实现对输出能量的独立、有效控制,分析了该拓扑的工作模式,给出了双向开关占空比与输出能量的解析关系式,通过电路仿真和原理样机验证了理论分析的正确性。最后,根据研究内容及结果,针对电动汽车无线充电的实际应用场景,基于理论分析和仿真结果,完成原理样机的开发,并通过样机实验对本文提出的附加耦合解耦的线圈优化设计、副边独立实现调功的电路拓扑等方案进行了验证。所开发的样机在传输功率为6 k W时,无线电能传输部分的效率达到95%,整系统的传输效率能够达到92%,既达到了设计目标,也满足了电动汽车无线充电的实际需求。