随着科学技术的发展,安全便捷的供电方式受到了人们的关注。感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT）技术利用电磁感应原理,通过在空间中激发高频电磁场,将能量由发射端耦合到接收端,可在一定距离内实现电能的高效可靠传输。较之于传统的有线式输电方式,IPT技术减少了导线连接,可有效解决由频繁插电引起的接口磨损,并减少复杂布线及成本,具有灵活方便、适用性广的优点。因此,无线电能传输技术在消费电子、电动汽车、植入式医疗等应用领域受到了广泛关注。目前,IPT系统多采用储能电池作为便携式负载,其中,具有恒流-恒压充电特性曲线的锂离子电池由于功率密度高、使用寿命长的优点被广泛应用为储能电池,因此,无线充电系统必须高效提供电池所需的先恒流（Constant Current,CC）后恒压（Constant Voltage,CV）输出。为实现该目标,目前的研究多采用两级式结构,即前级实现能量无线传输,电池所需的先恒流和后恒压则通过后级变换器和控制实现。两级式结构相对复杂,有研究采用单级式电池充电系统,但单个基本补偿拓扑难以同时实现输入电压、电流的零相位角差（Zero Phase Angle,ZPA）和两种与负载无关的恒流与恒压输出。因此有研究采用混合拓扑或高阶网络,将实现输入ZPA的CC输出拓扑与CV输出拓扑通过高频开关进行切换,或者将实现输入ZPA的CC输出频率点与CV输出频率点通过控制方式进行切换,从而实现先恒流后恒压的输出。以上方案均依靠精确的电池电压检测、无线通信和控制电路,其控制误差会影响传输性能。针对上述问题,本文避免采用复杂控制和通信,从电路拓扑入手,通过在原边线圈侧增加一个辅助线圈及补偿电容,经过整流桥进行切换,即可实现恒流-恒压模式的自动切换,副边线圈接在设备端,不需要控制,简单可靠。该三线圈电池充电系统利用常见的串-串（Series-Series,SS）补偿网络,首先实现输入ZPA和输出CC特性,当电池电压增大到CV限值时,原边辅助线圈及其钳位电路起作用,将输出电压钳位在电池恒压值,此时原边串联补偿网络的电流亦被钳位在一个固定值。该结构无论在CC模式还是CV模式,均工作在串联补偿的自然谐振频率点附近,便于实现输入近似零无功和开关器件的软开关。此外,当充电过程中负载开路时,该电路可自动转换到CV模式,具有自动开路保护功能,避免由于电池负载突然开路所造成的过流危害。论文系统阐述该充电系统的拓扑结构,给出恒流-恒压充电模式切换的工作原理以及参数设计原则,并搭建一台48V/2.5A的实验样机,实验结果证明本文所提充电系统的有效性。