随着对空气污染和化石燃料消耗问题引起的关注,发展新能源汽车已成为必要趋势。纯电动汽车因续驶里程和电池方面的诸多问题限制了其推广,而能够延长续驶里程的增程式电动汽车将成为燃油车到纯电车的有效过渡。通过直接“移植”的传统增程器存在传递链长、传递效率低等问题,且汽车行驶过程中对储能系统高比能量和高比功率的要求,单一电源无法同时符合。针对此,本文围绕内燃约束直线发电系统的动态特性及复合储能系统的参数优化、能量管理策略展开研究。（1）针对内燃约束直线发电系统,确定了总体布置方案,对其四冲程工作循环进行了设计;建立了其动力学、热力学模型,主要分析了活塞动态运动规律及缸内压力变化特性;确定了直线发电机设计方案及相关技术指标,设计了一款圆筒形动磁式永磁直线发电机,基于Maxwell建立二维仿真模型对其空、负载特性进行了仿真计算,系统效率可达30%。（2）分析了基于内燃约束直线发电系统的增程式电动汽车复合储能系统拓扑结构;基于对行驶工况的特征规律分析,联合车辆动力性指标要求对其主要动力传动系统进行了参数优化匹配;在分析电源特性的基础上,建立了电池、超级电容等效电路模型,重点建立了磷酸铁锂电池性能衰减模型,在分析双向DC/DC变换器工作原理的基础上建立了其效率模型。（3）针对复合储能系统参数优化问题,给出了考虑系统设计参数与能量管理算法控制参数耦合的联合优化方法。首先对系统设计参数与控制参数的范围进行了限制,构建了基于电池性能衰减、系统成本的多目标评价方程;基于NSGA-II算法,设计了系统仿真模型在环的复合储能系统参数集成优化流程;对比分析了Pareto前沿解上的不同方案,基于电池寿命周期内续驶里程预测模型,确定了在电池性能衰减与系统成本之间达成折中的最优方案,与单一电池对比,验证了其有效性。（4）针对复合储能系统能量管理策略问题,设计了基于超级电容工作区划分的多级小波变换策略。基于建立的超级电容不同充放电强度级别与小波分解级别的对应关系来自适应调节小波分解级别,实现负载功率的变频分配,有效延长电池使用寿命。与模糊控制策略相比,将电池功率截止频率控制在0.05Hz以下,大大降低了高频、瞬态峰值功率对电池的冲击,电池性能损耗降低了12.6%;与传统小波变换策略相比,有效将超级电容SOC维持在目标值0.7附近,充分发挥了其“削峰填谷”作用,电池性能损耗降低了7.6%。