无线充电技术广泛应用于医疗、汽车、工业等各个领域。在一定条件下,提高无线电能传输系统的工作频率,有助于耦合传输效率的提高以及设备小型化的发展。因此本文基于高频磁耦合谐振式无线电能传输原理实现锂电池无线充电,并对低温环境下的锂电池无线充电进行优化设计。本文主要围绕锂电池无线充电系统里高频逆变器、高频整流器及锂电池低温加热开展研究,并针对当前的所存在的部分问题进行分析,提出优化设计方案。在磁耦合谐振式无线电能传输系统基本结构中,通过分析比较各耦合补偿网络结构的优劣,采用了具有恒压输出模型的LCC-S补偿网络;同时研究了耦合电感的推挽E类拓扑与负载无关的建模与实现;并通过该模型提出一种新的设计方法,与传统的耦合电感E类拓扑相比,能进一步提高了软开关性能、负载调整率和效率。通过模型的建立,本文提出了三绕组磁耦合结构的推挽E类变换器。所提出变换器具有谐波含量低,并在整个负载范围内保持与负载无关的软开关和恒定的电压增益。同时所提出的三绕组磁耦合的推挽E类整流器具有与负载无关的恒定相移,使得有源同步整流控制进一步简化。此外,为了进一步减少磁元件数量,减少磁芯损耗,提高系统效率,对所提出的E类逆变器及整流器的耦合电感采用磁集成技术进行集成。针对低温环境下不能实现锂电池无线充电的成因进行分析,确定了锂电池内部加热方式,并提出了基于RLC非振荡模型的锂电池双极性脉冲加热。通过理论推导和仿真分析,得出锂电池双极性脉冲电路的高频加热特性;并搭建了锂电池加热实验样机进行验证。实验结果表明,采用1.2 C电流进行加热,在1600秒内,从2.6℃加热至稳态温度15.6℃,温升为13℃,能够有效恢复锂电池低温环境下的性能。最后,本文搭建了一个工作频率为6.78 MHz的三绕组磁集成式推挽E类变换器的无线充电实验样机。实验结果表明,所提出的三绕组磁集成式的推挽E类变换器的无线电能传输系统具有极低谐波及与负载无关软开关和恒定的电压增益;且系统最大输出功率为320 W,在输出功率为210 W时,其最大效率为89.3%。