混合动力技术通过提高传动系统效率的方法降低汽车的燃油消耗和排放，成为现阶段解决能源问题，缓解环境压力的非常好的方案。混合动力汽车的关键在于整合发动机与储能单元的能量，共同驱动整车运行。四端口机电能量变换器（FPEMC），又可以称之为电气变速器（EVT），由具有双转子的内电机和外电机复合构成。作为具有双机械端口和双电气端口的新型电机系统，可以同时实现无级变速与混合动力，是非常好的混合动力集成解决方案。本文研究了混合动力汽车用四端口机电能量变换器的最优匹配和设计问题。给出了基于四端口机电能量变换器的混合动力汽车混合度定义和混合度的设计方法。提出了基于四端口机电能量变换器的混合动力汽车的功率最优匹配方法，四端口机电能量变换器最适合用于全混合动力系统。针对四端口机电能量变换器存在的内外电机磁场耦合、内电机冷却系统设计和控制策略问题，从整车匹配和EVT系统设计两个角度考虑解决。EVT系统的磁场解耦可以在电机本体上实现，通过增加隔磁环物理上实现内外电机磁场的隔离。为了解决EVT的散热问题，特别是内电机的散热问题，本文在整车参数匹配时以内电机的功率最小为目标，从根本上降低内电机的发热，简化对冷却系统的要求。类比并联混合动力系统分析了EVT系统的不同工作模式及模式之间的内在联系。为方便控制算法的实现，按发动机是否参与工作将EVT的模式分成混合动力和纯电动两类。由于发动机完全从车轮解耦，可以在效率最优曲线上工作，跟踪整车功率需求；EVT转矩控制，跟踪整车转矩需求，实现功率/转矩的同时跟踪。发动机灵活的开关可以优化发动机的工作区域，提高整车的效率和燃油经济性，降低排放。针对EM1低速运行时效率较低的缺点，借鉴并联混合动力的成熟控制策略，提出了系统中速运行时改进的策略，完善了EVT混合动力系统控制策略。为EVT的设计和控制提供实验数据支撑，给控制策略研究平台提供实用部件，研制了一台实验用EVT样机，进行了电机参数和性能测试，测试结果表明，内外电机基本达到了设计指标，能够满足实验的需求。