无线充电技术相对于传统导线式充电技术具有安全可靠、供电灵活以及环境适应性强等优点。本文以磁耦合谐振式无线电能传输理论为基础,对电动汽车的阶段式恒流恒压充电进行研究,旨在保证系统输出电压、电流稳定的条件下,进一步提高系统传输效率。首先,采用松耦合变压器理论对磁耦合机构的串串型、串并型、并串型和并并型四种补偿拓扑进行电路建模分析,通过MATLAB软件对其跨导增益、电压增益、电流增益以及电阻增益随开关频率变化的函数曲线进行分析,寻找输出电压、电流与负载变化无关的工作频率点。通过对这些工作频率点的分析,选择了串串型补偿拓扑作为本文的研究对象,并对串串型无线电能传输系统进行了输出功率和效率特性的研究。其次,对储能电池组的连接方式、充电方法以及电路模型进行介绍。根据系统设计的整体要求,利用基波分析法对串串型无线电能传输系统进行电路分析,得到输入阻抗角、移相角和零电压开关角之间的关系式。为了实现系统的阶段式恒流恒压输出特性,分别对负载和耦合系数变化下的系统工作频率调节范围和移相角大小进行分析,提出了变频定移相角的控制策略,该控制策略不仅可以实现阶段式充电而且在整个充电过程中均可以实现原边MOS管的零电压开关。再次,基于多重边界条件的谐振腔参数设计方法,确定了原、副边线圈电感的取值范围,并利用ANSYS Maxwell软件对线圈进行形状选择与结构优化,其中优化设计主要包括线圈内半径的大小和铁氧体、铝板材料的加入。当系统元器件参数确定后,对电路中的主要元器件进行了具体型号选择,并介绍了无线通信模块的具体工作方式。最后,借助MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,对主电路参数和变频定移相角的控制策略进行初步仿真验证,仿真结果验证了该控制策略的可行性。在仿真验证的基础上,对系统进行软硬件设计,并搭建了实验平台进行实验验证。仿真和实验结果均表明,所设计的无线充电系统不仅可以实现阶段式恒流恒压输出而且还能实现原边MOS管的零电压开关,有利于提高系统的传输效率。