日趋严重的能源紧缺、全球变暖及环境污染等问题，迫使各国对新能源汽车的开发提供更多的财力与物力。然而新能源汽车在实际运行的过程中，普遍存在续驶里程不足的问题，这一方面与动力电池的容量有关系，另一方面也与动力传动系统整体效率较低有关系。本文以装备AMT的纯电动汽车作为研究对象，寻求一种使整体效率最优的换档规律，并且开发了TCU的软硬件系统进行换档规律的具体实现。本文首先提出了以动态规划算法为手段综合电动机效率、电池效率、逆变器效率及变速器传动效率，以整体效率最优为原则，求解最优的经济性换档规律的方法。以此种方法求解得到的经济性换档规律经离线仿真试验证明了其具有一定的优越性。继而设计了TCU硬件系统输入信号处理电路、电源电路及微控制器的最小系统电路。分析同步器换档过程的工作原理，选择了换档机构——步进电机与丝杠螺母驱动机构，并设计了步进电机驱动电路。绘制了PCB电路板，焊接制作了TCU硬件控制器。然后分别了设计信号采集程序、换档判断程序、CAN通讯程序、换档过程控制程序、步进电机控制程序。将所设计的程序以前后台程序的工作方式综合在一起，设计了主控程序。最后设计了硬件在环试验的设备与软件，在simulink中建立整车换档控制模型。搭建基于DSPACE的试验台架进行试验，验证设计TCU硬件系统及软件系统的可行性。试验结果表明，本文所设计的硬件系统满足信号采集、CAN通讯及步进电机驱动的需求；软件系统能够实现信号的采集、步进电机的驱动控制、CAN通讯的正常工作及换档过程的实时控制。