插电式混合动力汽车是解决当前能源消耗过度和空气污染严重的重要途径。为了确保其在随机、不确定环境中的高效和长寿应用,本文针对复合电源系统能量管理问题开展了如下研究工作:(1)系统开展了基于不同温度、开关频率、占空比和开关设备材料因素的DC/DC效率实验、不同温度下的锂离子电池和超级电容特性实验以及不同型号超级电容在不同温度和截止电压应力条件下的加速寿命实验。构建了丰富的复合电源系统实验数据库,重点分析了各关键部件的电-热-能量性能表征,明确了复合电源系统建模重点。(2)针对复合电源平台用DC/DC变换器在多影响因素条件下效率难以准确计算的问题,提出了一种融合多因素的DC/DC变换器效率建模方法。基于实验数据研究不同因素影响下的DC/DC变换器效率变化曲线。在充分分析导通损耗和开关损耗基础上,研究了开关设备材料分别为MOSFET Si C和IGBT Si时在不同因素下的效率建模方法。结果表明,该效率模型在不同因素下均有较好的性能,为后续能量管理策略研究提供了坚实的数据支撑。(3)针对不同环境温度对超级电容等效电路模型的精度和适应性存在显著影响的问题,以模型精度和适应性为评价指标,在融合数据驱动的基础上,提出了基于遗传算法的超级电容模型参数辨识方法,系统分析了融合环境温度的超级电容精细化建模方法。通过五种典型超级电容等效电路模型的构建,充分分析了超级电容模型精度、适应性以及不同SOC区间的性能表现。通过超级电容组模型的验证,在综合模型的最大误差、平均误差、均方根误差、复杂性和适应性的基础上得出SOC大于0.5为超级电容高效应用区域,同时Thevenin模型更适合于超级电容建模。(4)针对需求功率中存在的尖峰或瞬态变化会严重影响复合电源系统寿命的问题,首先阐明了小波变换算法基本原理,在融合电池和超级电容模型参数关于环境温度和SOC的三维响应曲面基础上,基于数据驱动方法构建了复合电源系统模型。结合高速(HWFET)、郊区(WVUBUS)和城区(MANHATTAN)等不同标准工况,以能量损耗和适应性为评价指标分析确定了三层为最优小波分层层数。进而提出了融合环境温度因素的小波、小波规则和小波模糊三种离线小波能量管理策略,在充分分析能量管理策略对隐含层节点数目和移动窗口宽度的敏感性基础上,进一步提出了考虑超级电容耐久性因素的小波神经网络短期工况预测能量管理策略。仿真结果表明,小波变换在复合电源离线和预测能量管理策略中均有较好的效果,可以有效避免需求功率中存在的尖峰或瞬态变化对复合电源寿命的影响。(5)针对多因素影响下的复合电源小波能量管理策略的应用和验证问题,基于MATLAB/Simulink中的复合电源模型,结合x PC Target的复合电源系统硬件在环试验平台。开展了不同小波能量管理策略的硬件在环试验、评估和验证。结果表明,本文提出的小波能量管理策略能避免需求功率的尖峰或瞬态变化,同时具有很好的鲁棒性。