动力电池包在有限空间内布置有单体电芯、模组、电气部件及管理系统,需在车载复杂工况下安全运行,其结构设计必须符合多种性能要求,如抵抗结构变形、避免低阶共振破坏、整车振动冲击与碰撞安全性等。同时电池包重量约占整车重量20%,制约着电动汽车续驶里程和整车性能提升,理想的电池包结构设计应满足各项性能要求下最大程度轻量化,多种轻质材料并用与结构合理设计是有效途径。但电池包结构复杂,性能响应高度非线性,导致优化耗时长、设计效率低。开展电池包多材料结构优化与轻量化设计研究,对提升电池包设计效率和轻量化水平具有较高工程实用价值。总结电池包在不同设计阶段结构开发任务与轻量化途径,发现详细设计阶段电池包结构设计是满足性能要求的关键环节,综合运用多种轻质材料与结构极限设计可提升电池包轻量化程度。为此,总结电池包结构性能要求与指标评价方法,建立性能约束下电池包多材料结构优化流程方法,搭建不同性能侧重下电池包结构轻量化设计系统,结合实例电池包开展动静态特性下结构轻量化设计。首先,建立实例电池包结构有限元模型,运用模态试验验证模型有效性,分析电池包在静态极限载荷工况下结构强度与变形量、低阶模态特性与轻量化程度,建立电池包性能指标数据库,为多性能约束提供数据基础;然后,运用灵敏度分析选取对电池包性能影响显著的部件作为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计获取电池包材料结构组合方案样本数据集;支持向量机具有小样本学习、高维非线性预测精度高等特点,将其引入电池包性能响应预测中替代耗时较长的有限元分析过程,提高优化求解效率,结合遗传算法优化获取最优预测精度的支持向量机模型参数;最后,建立多性能约束下电池包材料结构组合优化模型,采用NSGA-II算法寻优获取多性能Pareto解集,结合灰色相关分析对Pareto解集排序,获取不同性能侧重下电池包结构优化方案;同时开展低阶模态约束下电池包质量与静态载荷变形量的双目标优化,在不降低性能前提下实现电池包减重10.5kg,相比原结构减重率达29.1%,电池包集成效率提升4.1%。研究电池包多材料结构优化方法,建立多性能约束下电池包结构轻量化设计流程,为提升车用动力电池包结构可靠性和轻量化水平提供参考。