随着汽车保有量的逐年增加，使得能源短缺和环境污染问题日益严重。发展电动汽车势在必行。但目前纯电动汽车存在动力电池的能量密度较低、寿命短、成本高等缺点，现阶段最佳的电动汽车车型为增程式电动汽车。增程式电动汽车的整体结构相对于纯电动汽车增加了辅助动力单元(APU)。APU的作用主要是为动力电池充电。由于APU的存在，使得增程式电动汽车具有行车里程长、动力电池容量小、尾气污染少、成本低等特点。APU的硬件结构以及控制策略优劣直接影响到动力电池的充电效果、电池的寿命、行车的最大距离、发动机的效率等。因此，APU的设计方案是发展增程式电动汽车的关键。目前APU的设计方案还不成熟，对APU的研究具有很大的实际意义。课题针对增程式电动客车的APU进行了研究与设计。在硬件结构方面，本文首先根据电动客车的行车要求，对发动机、发电机及动力电池进行了选型。其次，根据发动机与发电机的特点以及动力电池的特性，提出了基于Buck拓扑的充电功率单元；并对该充电功率单元进行了仿真，理论仿真结果表明该结构的充电效果非常理想。最后，设计了以英飞凌XC164CS单片机为核心的系统控制单元。在控制策略方面，课题在分析了电池与发动机的特性后，提出了一种分段恒流充电的控制策略。采用PI调节算法分别对充电电流和发动机转速进行分段闭环控制。该控制策略理论上能够对发动机的运行状况以及动力电池的充电效果进行优化。根据系统硬件结构和控制策略的理论研究，课题实际制作了样机；并对样机进行了调试。在实验过程中不断的改进和完善系统性能，目前动力电池的充电电流控制以及发动机的转速控制效果都比较理想；功率电路损耗控制的也较好；初步验证了系统的可行性。同时，根据系统调试的需要，设计了配套的监控系统，能够直观的监控系统运行状态及启停控制，增强了系统调试的可操作性，确保了实验安全。