本发明提供一种磁耦合谐振式无线电能传输系统分段式耦合系数估计方法，包括：根据实际无线电能传输系统，建立仿真模型；对建立的仿真模型进行简化，得到等效电路模型；提取等效电路中的电流I2及其谐波，并判断电流I2的幅值是否大于判定依据值，通过选定耦合系数k的数值后，调整实际系统耦合系数为选定的值并测量电流I2的幅值作为值；若电流I2的幅值大于，则采用传统法估计耦合系数k，并使用耦合系数k计算最优等效负载；若电流I2的幅值小于ξ，则采用谐波法估计耦合系数k，并使用耦合系数k计算最优等效负载。本发明将多种耦合系数估计方法相结合，得到新的分段式耦合系数估计方法，在满足无通信的需求下，提升了耦合系数估计的快速性与鲁棒性。