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电动汽车由于其环保、节能、绿色的特性而受到广泛关注。相比较传统的接触式充电方式,感应式无线电能传输技术（Inductive Power Transfer,IPT）由于具有更高的安全系数、更加灵活便捷、便于实现自动化等特点而受到广泛研究,成为未来电动汽车能量供给的发展趋势,对其进行研究具有十分明确的现实意义。本文在总结国内外现阶段的研究基础上,面向电动汽车锂电池的充电系统,针对恒流-恒压的控制方法、谐振磁元件的结构集成、拓展系统偏移适应性等技术进行了深入研究和探讨,为无线充电系统实现高效率的功率传输提供了新的解决方案和技术支持。本文的主要研究内容分为以下四个方面:本文针对锂电池的充电特性,提出了基于可变电感的高效率单级定频感应耦合充电系统。该系统首次将可变电感应用到无线电能传输领域中实现恒流-恒压的充电目标。针对锂电池宽等效负载变化范围和耦合变压器宽偏移范围这两个影响系统功率传输特性的关键问题,提出了一种基于可变电感感量调节的恒流-恒压输出控制策略。通过实时控制与主功率绕组解耦的控制绕组上的直流偏置电流,闭环调节所用铁氧体磁芯的饱和深度,能有效实现锂电池恒流-恒压的充电特性。通过建立可变电感的电路与磁路模型,还提出了一种优化可变电感感量变化范围的谐振参数设计方法,并给出了相应系统参数的设计流程和可变电感的设计准则。实验结果表明,本文所提出的基于可变电感的感应耦合充电系统可在不添加直流变换器或功率开关的基础上,以可变电感的感量作为唯一的控制变量可实现宽偏移范围下的恒流-恒压输出特性,具有开关频率固定、控制复杂度低、偏移适应性强、系统传输效率高等特点。本文针对锂电池的充电特性,提出了基于多频段跟踪控制的高效率单级变频感应耦合充电系统。在固定耦合系数的条件下,提出了基于约束条件推衍和拓扑网络匹配的分析方法及系统参数设计准则,可采用频率切换的控制方法实现单位功率因数的恒流-恒压充电特性。为了拓展该频率切换控制方法的偏移适应性,在宽耦合系数变化范围的条件下,提出了基于多频段跟踪控制的感应耦合充电系统。通过在多个窄频率区间内进行闭环跟踪控制,可实现基于最小化系统无功功率的恒流-恒压输出目标。此外,通过分析不同补偿拓扑的输出特性,提出了该多频段跟踪控制的最优适配拓扑设计方法。实验结果表明,本文所提出的基于多频段跟踪控制的感应耦合充电系统可实现宽偏移范围下的恒流-恒压输出特性,具有参数设计清晰、不添加额外元件、频率调节范围窄、偏移适应性强、系统传输效率高等特点。本文针对磁通密度的平衡和系统功率密度的提升,提出了基于空间正交嵌套的感应耦合系统磁集成结构设计方法。该方法将单面型和螺线管型线圈结构相嵌套,并实现磁通方向的正交解耦。基于该设计方法,本文提出了两种新型的磁集成结构。针对高阶补偿拓扑中谐振电感体积较大的问题点,本文提出了一种基于径向和切向正交磁通的谐振电感与功率传输线圈磁集成结构。通过电路与有限元仿真建模分析,提出了降低磁芯内峰值磁感应强度的系统参数设计准则。仿真和实验结果表明,本文所提出的磁集成结构可在不同偏移条件下消除交叉耦合的影响,实现系统的高功率密度、高传输效率和磁通平衡。此外,针对采用多功率传输回路的系统,本文提出了一种基于横向和纵向正交磁通的双路功率传输线圈磁集成结构。通过电路与有限元仿真建模分析,提出了通过调整逆变器的工作时序复用交叉耦合特性的系统控制方法。仿真和实验结果表明,本文所提出的磁集成结构可提高系统的功率传输能力,实现高功率密度、高传输效率和高兼容性。本文针对电动汽车泊车的随机性,基于横向和纵向的正交嵌套磁集成结构提出了一种基于多耦合系数综合检测的副边车辆定位方法。基于磁集成结构在偏移下的选择性和对称性,由预充电阶段内接收侧的电路信息,通过曲面拟合的方法计算得到车辆停泊时的（x,y,z）三维位置坐标。该坐标可利于电动汽车停泊偏移下的校正。实验结果表明,本文所提出的定位方法可与功率传输回路相兼容,并具有无需辅助传感器、辅助线圈数量低、系统兼容性好、定位精度高等特点。此外,为了增强系统的偏移性能,本文提出了基于耦合互补原理的单级定频感应耦合充电系统。通过将螺线管型和双解耦绕组型线圈结构相结合,提出利用线圈磁通的耦合互补特性实现宽偏移兼容性的方法,并给出了与该耦合互补原理相适用的电路拓扑结构设计准则。实验结果表明,本文所提出的基于耦合互补原理的感应耦合系统可以增强偏移下的耦合系数,提高偏移下系统的功率传输能力。