工程机械的未来：电动执行器与液压执行器之争

更不寻常的是，该机器还摒弃了液压执行器，转而采用电动执行器，从而制造出 Bobcat 声称的世界上第一台全电动紧凑型履带式装载机。

事实上，这并不是 Bobcat 首次涉足全电动机械领域——T7X 是在 S7X 之后推出的，该公司声称 S7X 是世界上第一台全电动滑移装载机。

而且，这家美国原始设备制造商并不是唯一一家关注电动执行器在制造全电动机器方面的潜力的公司。

2022年，小松公司发布了一份技术论文，研究一种全电动小型挖掘机，该挖掘机采用电动机代替柴油发动机，所有执行器也均由电动机驱动。同年，小松公司在德国宝马展上展示了一款与穆格公司合作设计制造的全电动紧凑型轮式装载机原型机。

有哪些优势？

在液压执行器已成为各种工程机械标配的今天，为什么要改用电动执行器呢？电动执行器是否会在未来的工程机械中变得更加常见？

电动小型挖掘机的最大优势之一或许在于其更高的效率。液压执行器会造成较大的能量损耗，而全电动化则能提升机器的整体效率，从而延长电池寿命（如果采用电力驱动）。小松公司对全电动小型挖掘机的研究表明，与传统的液压小型挖掘机相比，其系统效率提高了30%至57%。

正如小松公司的研究指出，还有其他优点，包括取消液压油，这使得机器更加环保，也更加安静。

Bobcat 公司全球创新副总裁 Joel Honeyman 向《建筑简报》指出，支持电动执行器的另一个论点是精度。

“当汽车行业开始推进电气化时，我们看到零部件方面取得了许多进步。当我们审视这些零部件，无论是执行器还是驱动器时，你会发现它们在反馈和位置方面提供了液压系统不一定能提供的很多信息，”他解释道。

“您可以获得有关执行器本身当前负载的反馈，以及有关执行器位置的反馈，而这正是液压领域多年来一直面临的一个技术挑战——始终知道执行器的位置，”他补充道。

操作员视角

霍尼曼断言，从操作员的角度来看，他们不太可能注意到全电动机器的外观或操作方式与柴油液压机器有重大区别。

但它确实有可能提供更高的准确性和响应速度。

这种响应速度也更容易控制。“我们有不同的设置可以应用到车辆上，我们可以立即更改这些设置，使其更灵敏或更柔和。”

首次亮相小松遥控电动概念挖掘机

“液压系统无法做到这一点，它无法根据操作员的技能水平做出响应。”他说。

电动执行器可以实现液压执行器不一定能够实现的新功能。

“我们在机器上增加了一个功能，只需按一下按钮，它就会自动用力抖动铲斗。倾斜执行器移动速度非常快，才能实现这一点，而液压系统是无法做到这一点的，”霍尼曼说道。

电动执行器带来的另一项新功能是铲斗自动调平。“我们始终掌握油缸的位置，因此无需额外硬件即可自动调平铲斗，”他说道。

电动执行器提供的更全面的反馈也使山猫能够引入安全功能。“装载机的铲斗一旦完全伸出，就可能处于容易损坏的位置。因此，一旦铲斗处于该位置，我们就会限制驱动电机的电流，以防止机器损坏，”霍尼曼说道。

有哪些局限性？

然而，目前电动执行器的能力是有限的，特别是线性执行器能够施加的力。

这意味着，像挖掘机这样的大型线性执行器设备的液压缸可能还需要一段时间才能被电动执行器取代。

电动执行器往往占用更多空间，这使得将其安装到机器上更具挑战性。

“如今，液压缸的体积非常小巧。而电动驱动则需要一定的输入才能驱动。以我们的装载机为例，它采用的是滚珠丝杠驱动器，带有独立的电机，因此体积更大，”霍尼曼说道。“这是当今面临的挑战之一，但液压技术多年前就解决了这个问题——它已经发展了很长时间，并且经过了优化。随着时间的推移，汽车行业将继续在这个领域投入更多技术，我相信我们会看到更多解决方案的出现。”

就目前情况来看，这项技术也比久经考验、常用的液压解决方案更昂贵。

“只是略窥门径”

Bobcat S7X 全电动滑移装载机（图片由 Bobcat 提供）

尽管如此，霍尼曼仍然看好电动执行器的未来。“我认为我们目前对它的了解还只是冰山一角，”他说。

“我们很多传统的液压供应商现在都开始研发电动驱动型组件解决方案。液压供应行业已经意识到这可能是未来的发展方向，即使是柴油机，也有很多优势。这意味着组件的供应情况正在改善。”

“我还想提醒大家，并非一定要选择纯电动汽车才能利用电动执行器和电动驱动方面的一些先进技术。我们开始看到各种各样的交叉融合和并行应用（与柴油机械），不仅在建筑领域，在农业领域也是如此。”

虽然全电动机器目前尚未实现商业化，但 Bobcat 的 T7X 已经开始下线，Sunbelt Rentals 成为首家购买这款新机器的客户，这可能预示着未来会有更多采用该技术的机器进入市场。