随着能源与环境问题日益严峻，发展零油耗、零排放的纯电动汽车，被认为是交通领域的有效解决方案之一。电动汽车续航里程低是限制其快速发展的关键因素，能效优化成为纯电动汽车尤为迫切的研究课题。本文围绕电动汽车能效优化的主题，以凸优化方法与多目标优化方法为研究工具，从充电优化与放电优化两个角度对车-网系统填谷充电优化、电动汽车多目标充电优化、电驱动系统转矩分配优化、动力系统参数优化设计与制动回馈策略优化设计等五个问题进行研究。针对车-网系统对充电控制权的争夺问题，设计由凸性电价曲线组成的电价方案，电动汽车自主地优化充电曲线使得充电成本最低时，电网在系统级也达到了发电能效最优的填谷充电效果。首次提出了同时具有协调性(可实现填谷效果)、实用性(不依赖双向通讯与控制网络)与自主性(不要求充电的直接控制权)的填谷充电策略。与无序充电相比，填谷充电策略充电负荷成本降低28%左右。针对电动汽车充电成本与电池寿命的矛盾关系，首先对基于P2D模型的SEI膜生长模型进行简化与改进，定量描述电池容量衰减。再建立多目标充电最优化问题，通过Pareto阵面描述充电成本与电池寿命的竞争关系，从而得到一系列Pareto最优充电曲线，实现电动汽车多目标充电优化。针对广义转矩分配优化问题，首先基于永磁同步电机损耗模型，推导电驱动系统输入输出特性的凸性质。在四轮转矩分配优化方面(空间转矩分配优化)，通过凸优化得到不同电机构型的“等损耗梯度”策略与相同电机构型的“等转矩分配”策略。在“加速-滑行”(P&G)策略优化方面(时间转矩分配优化)，通过最优控制问题推导出“定速驾驶”策略是电驱动系统的最优P&G策略。同时指出，滑行阶段断开离合器可改变输入输出特性的凸性质，能量流分析表明，提出的P&G改进策略的能效优化潜力达8.5%。为试验验证P&G策略优化的理论研究成果，本文对纯电动汽车动力系统平台进行设计与开发，并研究开发过程中影响能效水平的两个关键问题，分别是动力系统参数优化设计与制动回馈策略优化设计。前者方面，通过多目标优化解决待优化指标互相矛盾的问题，以Pareto阵面描述指标间的竞争关系；后者方面，兼顾回馈效率与制动效能，设计与对比前驱与后驱车型的多种制动回馈策略，主要研究特点是对策略的约束条件与适用范围进行了明晰界定。