电动汽车因其零排放无污染的特点,能够缓解由燃油车产生的能源危机和空气污染问题,成为汽车行业未来发展的趋势。但是,电动汽车存在续航里程短、充电缓慢、集中充电电网负荷大等问题,限制了其进一步发展。电动汽车换电模式能够很好的解决上述问题,有助于电动汽车的进一步推广。然而现有的换电模式都存在建设成本高、占地面积大、运营成本高等问题,导致换电模式很难进一步推广。分布式换电模式建设换电站只需要租用两个停车位,建站和运营成本低,能够有效地解决换电模式推广难的问题。换电机器人在分布式换电模式中承担着转运和举升电动汽车电池包的重要角色,其续航能力直接影响着换电效率。在此背景下,本文从优化设计的角度出发,以分布式换电模式下的换电机器人为研究对象,对其举升系统和行走系统开展节能优化研究,主要如下:首先,对换电机器人在分布式换电模式中的功能需求进行了详细分析,基于此对换电机器人举升系统和行走系统进行结构设计,针对所设计的结构分别对举升系统和行走系统进行节能机理分析。其次,考虑到换电机器人举升系统举升过程的能耗与举升系统结构和控制参数有关,提出一种举升系统结构及控制参数节能性集成优化方法。建立了以举升系统能耗和角位移稳态误差为目标的优化模型,并利用多目标量子粒子群优化算法进行求解,获得了举升能耗和角位移误差最优的结构和控制参数组合,并对优化结果进行对比分析。然后,考虑到电机的实时效率直接决定电机的能耗,提出一种行走系统电机及轮系参数节能优化方法。建立了以行走系统行驶过程能耗和行驶时间为目标的多目标优化模型,并运用多目标布谷鸟搜索算法对优化模型进行求解,获得行走系统电机及轮系最优设计参数,并对优化结果进行对比分析,进一步揭示了每一项参数对行走系统能耗的影响规律。最后,基于优化后的换电机器人举升系统加工出样机,并搭建样机实验平台,通过实验测量举升过程的实时功率,进而得到举升过程的能耗数据,对优化结果进行验证。