随着环境和能源问题的日益突出，发展高效无污染的纯电动汽车，被认为是交通领域的有效解决方案之一。四轮轮毂电机驱动的微型电动汽车具有传动系统简单、车内载人空间较大和控制灵活等优点，应用前景较好。永磁无刷轮毂电机及其控制系统作为四轮轮毂电机驱动电动汽车的关键动力部件，对整个系统的动力性、经济性、安全性和舒适性影响巨大，因此，研究永磁无刷轮毂电机及其控制具有重要的理论和现实意义。本文基于永磁无刷轮毂电机反电势的特点，研究了永磁无刷轮毂电机的磁场定向控制实现方法、车用多模式控制策略和电动汽车能量最优控制等问题。首先，针对安装在轮毂电机主磁路中的霍尔位置传感器检测转子位置受到电枢反应磁场影响的问题，采用磁场解析计算方法进行分析并设计试验验证了这种霍尔检测相位偏移，进而提出补偿方法。分析了霍尔检测相位偏移对电磁转矩的影响以及在永磁体状态检测方面的应用价值。其次，针对永磁无刷轮毂电机的反电势接近正弦波的特征，研究了磁场定向控制的实现方法，通过采用前馈控制消除了永磁无刷轮毂电机瞬时大的转矩波动，通过增加死区补偿减小了转矩脉动，降低了车内噪声以满足整车舒适性要求。结合传统的六步换相控制的特点，研究了六步换相开环、闭环控制与磁场定向控制瞬时切换的转矩平稳过渡方法，进而提出了一种车用多模式控制策略以满足复杂车用工况需求，并且进行了试验验证。最后，根据永磁无刷轮毂电机在磁场定向控制下的效率模型和逆变器在空间矢量调制下的效率模型以及电池的等效电路模型，结合电动汽车的动力学参数，研究了电动汽车滑行制动工况全局最优的能量再生制动控制策略，正常制动工况3种不同的制动力分配方案下的瞬时最优能量再生制动控制策略。分别采用解析方法和动态规划方法，研究了电动汽车单位动能电池输出能量最少的加速耗能量优化控制和单位里程电池输出能量最少的里程耗能量优化控制，并通过试验验证了所得结论的正确性。