混合动力汽车技术是目前解决车辆能源消耗过度和空气质量污染的有效途径之一。其中双模混联式混合动力系统相较于其他形式的混合动力驱动方案能够更好的满足重型非道路车辆调速范围广、驱动功率大、辅助系统和特定功能系统用电功率大等特殊需求,但是该方案下传动控制中能量的分配与协调更为复杂,对控制策略的研究提出了更高的要求。本文以双模混联式混合动力车辆为研究对象,通过对未来行驶工况的实时预测和在线优化控制的研究,提出了一种基于预测的实时优化能量管理策略。首先,对本文所研究的双模混联式混合动力车辆的结构及特性进行了分析,并采用实验建模和理论建模相结合的方法建立了系统的数学模型。在Matlab/Simulink下搭建软件仿真平台,开发了包括EVT模式切换规则、基于规则的能量管理策略和基于PID的动态协调控制的综合控制策略。通过软件仿真验证了该综合控制策略的可行性,并为后文进一步深入研究能量管理策略奠定基础。然后,提出了基于线性模型预测控制的能量管理策略。建立了用于描述系统未来动态的预测模型,在每一采样时刻,将系统模型线性化和离散化,在线求解二次规划问题进行功率分配的优化控制。应用仿真分析验证了该策略的有效性,该策略下燃油经济性较基于规则的策略有了较大的改善,但是仍有提升的空间。为了使能量管理策略具有更好的前瞻性,提出了车辆未来行驶工况综合预测方法。通过Kmeans聚类算法在离线阶段将工况分类为平稳工况与变化工况两类,并在在线阶段实时判断当前所处工况类别。针对平稳工况,提出了基于自适应马尔科夫链的车速预测方法,引入自适应修正系数实现概率转移矩阵的在线更新。针对变化工况,提出了基于自适应径向基神经网络的车速预测方法,通过在线训练神经网络,由历史车速和当前驾驶员踏板信息预测未来车速。通过仿真对比验证了该综合预测方法的有效性。为了进一步提升能量管理策略的优化效果,提出了基于非线性模型预测控制的能量管理策略。在预测时域内构建了基于等效燃油的优化目标,提出了改进的动态规划算法在线求解非线性优化问题,通过对系统特性的分析减小动态规划搜索范围,使得计算量大幅减小,具备实际应用的能力。结合车辆未来行驶工况综合预测方法,通过软件仿真对比分析验证了该策略的有效性,车辆燃油经济性相较于其他方法有了较大的提升。最后,建立了集软件仿真、硬件在环仿真、台架试验为一体化的开发环境,自主设计搭建了台架试验平台,开发了台架综合控制系统。并通过台架试验验证了本文提出的能量管理策略的有效性,全面验证考核了本研究所开发的控制器实现了设计目标,具有实用价值,改善了混合动力车辆的燃油经济性。