一种供电系统及工作系统的制作方法

1.本技术涉及园林作业领域，更为具体地，涉及一种供电系统及工作系统。


背景技术：

2.在一些作业场景下，如户外作业场景，经常需要使用动力工具不间断地工作较长的时间。要想实现动力工具的不间断工作，动力源的选择是首要考虑的因素。通常来讲，以燃油作为动力源的动力工具(下文简称燃油动力工具)能够满足长时间不间断的工作要求。但是，燃油动力工具存在的主要问题是其释放的废气会污染环境，而且燃油动力工具工作时的噪音较大，会对周围环境形成噪音污染。
3.电动工具具有环保、清洁的优点，而且与燃油动力工具相比，电动工具产生的噪音也相对较小。因此，电动工具越来越受到动力工具使用者的青睐。但是，电动工具的主要问题是电池包输出功率小，充电速度慢，无法支持大功率电动工具工作，且会导致电动工具的能源等待时间较长，影响电动工具的工作效率。


技术实现要素：

4.基于此，本技术提供一种供电系统及工作系统。
5.第一方面，本技术提供一种供电系统，用于为园林工作团队提供工作所需电量，利用储能式充电系统为多个电池包交替充电，采用少量电池包为电动工具供电即可实现电动工具不间断地工作，满足一天修整10-20组园林的工作量；具体地，所述供电系统包括电池包组，所述电池包组包括多个电池包，用于交替为园林工作团队所携带的电动工具系统供电，所述电动工具系统包括多个园林类电动工具，单个所述电池包的重量小于10kg；储能式充电系统，所述充电系统包括电量存储部及输出接口；所述电量存储部通过所述输出接口为所述电池包充电，所述电量存储部的电容量不小于5kwh；所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不小于0.83。
6.在一个实施例中，所述电池包组包括第一类电池包，和/或，第二类电池包，所述第一类电池包的电容量为0.5kwh-1kwh，所述第二类电池包的电容量为0.2kwh-0.3kwh。
7.在一个实施例中，所述电池包组包括第一类电池包，所述第一类电池包的数量为1-6个。
8.在一个实施例中，所述电池包组包括第二类电池包，所述第二类电池包的数量为1-6个。
9.在一个实施例中，所述第一类电池包为手持式电池包，所述第二类电池包为背负式电池包。
10.在一个实施例中，所述电量存储部的电容量不小于10kwh，所述所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不小于1.67。
11.在一个实施例中，所述电量存储部的电容量为不大于42kwh，所述所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不大于52.5。
12.在一个实施例中，所述电量存储部的电容量为不大于20kwh，所述所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不大于25。
13.在一个实施例中，单个所述输出接口对单个所述电池包的平均充电功率不小于单个所述电池包对所述电动工具的平均放电功率，所述平均充电功率为所述电池包的电量从空电状态充至满电状态的有效充电时间内所需的充电功率，所述平均放电功率为所述电池包的电量从满电状态放空至空电状态的有效放电时间内所需的放电功率。
14.在一个实施例中，所述电量存储部的能量密度大于所述电池包的能量密度。
15.在一个实施例中，所述电量存储部的能量密度与所述电池包的能量密度之比不小于1.5。
16.在一个实施例中，所述电量存储部的能量密度与所述电池包的能量密度之比不小于1.8。
17.在一个实施例中，所述电池包的能量密度大于等于100wh/kg。
18.在一个实施例中，所述电量存储部的能量密度大于等于150wh/kg。
19.在一个实施例中，所述电量存储部的电芯为磷酸铁锂电池或三元锂电池。
20.在一个实施例中，所述电池包的电芯为软包电芯。
21.在一个实施例中，所述电动工具的额定功率大于等于1kw，且小于等于3kw。
22.第二方面，本技术提供一种工作系统，包括：上述的供电系统及电动工具系统；所述电动工具系统至少包括以下工具中的一种或多种：打草机、手推割草机、修篱机、链锯、吹风机、碎叶机、扫雪机、骑乘式割草机、智能割草机。
附图说明
23.图1为商用园林团队外出工作时利用车辆携带的电动工具系统的场景示意图；
24.图2为商用园林工作团队转场示意图；
25.图3为本技术实施例提供的第一类电池包为轮式电动工具供电的场景示意图；
26.图4为本技术实施例提供的第二类电池包为手持式电动工具供电的场景示意图；
27.图5为本技术实施例提供的第一类电池包为手持式电动工具供电的场景示意图；
28.图6是本技术实施例提供的电池包的另一可能的安装方式的示意图；
29.图7是本技术一实施例提供的充电系统的结构示意图；
30.图8是本技术另一实施例提供的充电系统的结构示意图；
31.图9是本技术又一实施例提供的充电系统的结构示意图；
32.图10是本技术又一实施例提供的充电系统的结构示意图；
33.图11是本技术又一实施例提供的充电系统的结构示意图；
34.图12是本技术又一实施例提供的充电系统的结构示意图；
35.图13为本技术的一个实施例提供的电动工具系统的结构示意图；
36.图14为本技术的又一实施例提供的电动工具系统的结构示意图；
37.图15为本技术的另一实施例提供的电动工具系统的结构示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能
更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定，下述实施方式可以适当地彼此结合。其中附图以及说明书中不同实施例中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
39.随着人们生活节奏的加快，各类动力工具(如自动化的家庭设备、园林修理工具、diy工具等)在全球越来越受欢迎。根据动力源的不同，动力工具可以分为燃油工具和电动工具。其中，燃油工具是主要由汽油、柴油等原油提供动力的工具。燃油工具具有大功率和高效率的优点，能够持续不断地工作较长时间，因此燃油动力工具常应用于高功率工具领域，例如商用园林类工具。
40.商用园林类工具是为园林工作者或园林公司设计的专业动力工具，通常指的是园林景观的养护设备。商用园林类工具通常以草坪、绿篱、花草、树木或园林等为作业对象。商用园林类工具的种类很多，例如可以包括以下工具中的一种或多种：打草机、割草机、修枝机、链锯、吹风机、碎叶机、扫雪机等。
41.商用园林类工具的功率通常较高，举例来说，园林吹风机功率通常为2300w，割草机功率通常为2600w。因此采用燃油作为动力源可以满足商用园林类工具的功率需求，且能够支持商用园林类工具进行长时间的工作。然而燃油工具使用时会带来环境污染的问题，且燃油工具的噪声较大，会造成噪声污染。因此，人们一直在寻找燃油动力工具的替代方案。
42.电力是一种环保、清洁的能源，且电力可通过可再生能源转换而来，因此，采用电力作为动力源的电动工具越来越受到人们的青睐。通常，电动工具采用直流电源或交流电源供电，直流电源可以是可携带式的电源，例如电池包、充电柜等，交流电源可以是市电，可通过交流插座获取。商用园林工具通常是为园林公司配备，由于园林公司外出工作时，交流电源难以获得，因此在商用园林工具领域，若要用电动工具替代传统的燃油工具，则采用直流电源供电可以解决能量来源难以获得的问题。优选地，可以用电池包为电动工具供电，方便工作团队外出时随身携带。
43.针对燃油类园林工具，一种常见的工作场景是2-3人组成一个工作团队在外工作一天。园林团队外出工作时利用车辆携带工作所需的各种燃油工具，如燃油割草机、燃油吹风机、燃油修枝机、燃油打草机等。在完成一家花园的工作后，园林团队利用车辆携带各种燃油工具转场至下一家继续工作。
44.当采用电动工具代替燃油工具时，电动工具的使用场景与燃油工具的使用场景类似。具体来说，如图1和图2所示，工作团队利用车辆携带工作所需的各种园林电动工具，例如手推割草机201、智能割草机202等轮式电动工具以及打草机301、修枝机302、吹风机303等手持式电动工具，同时工作团队还需要携带直流电源，例如电池包101、充电装置等。其中，充电装置可以为电池包101充电。工作时，工作团队首先来到第一家花园，利用携带的各种园林电动工具工作。对于花园修整工作而言，割草工作通常耗时最长，虽然不同家庭的草坪大小并不一致，但割草工作的平均耗时在20-40分钟。因此，每到一家花园，一个工人立即开始用割草机割草。在割草期间，另一个工人会利用手持式电动工具依次完成其他类型的工作，如另一个工人员会先打草、再修枝、再吹草，两个工人差不多同时完成所有工作，然后工作团队再转场至第二家花园。如此循环，直到完成一天的工作。
45.作为一个具体示例，如图1所示，充电装置可以是储能式充电系统400。储能式充电
系统400的储能容量远大于单个电池包的储能容量。园林团队可以在夜间将储能式充电系统400充满，并在白天外出工作时携带储能式充电系统400，以便工作时储能式充电系统400随时有电，可以及时为电动工具补电。
46.为使电动工具能够达到燃油工具的动力，电池包需满足商用园林工具的功率需求，例如，对标燃油型园林打草机，电动打草机的输出功率需达到1200w以上，对标燃油型吹风机，电动吹风机输出功率需达到1500w～3000w，对标燃油型割草机，电动割草机的功率需达到2000w～3000w。
47.本技术提供的电池包，在放电过程中电池包内的单体电芯的持续放电电流不小于20a。通常，电池包内单体电芯组成的电压平台为60v，也即电池包的标称电压为60v。因此，当单体电芯的放电电流不小于20a时，电池包的输出功率不小于1200w，可以满足商用电动园林工具的功率需求。
48.可选地，电池包内单体电芯的持续放电电流不小于40a。当电池包的标称电压为60v时，电池包的输出功率不小于2400w，可以满足电动割草机、电动吹风机等大功率电动工具的功率需求。
49.可选地，电池包内单体电芯的持续放电电流不小于60a、70a、80a或100a。
50.在其他实施例中，电池包的标称电压不限于60v，举例来说，电池包的标称电压也可以为20v、36v、48v、96v等。由于电池包内单体电芯的持续放电电流较大，即使电池包的标称电压较低时，电池包仍然可以满足大功率电动工具的需求。例如，当电池包的标称电压为20v时，由于单体电芯的持续放电电流不小于60a，因此电池包的输出功率不小于1200w。因此，本技术提供的电池包由于其单体电芯的放电电流较大，可以满足电动工具的大功率需求。目前，电池包的标称电压通常为60v，因此本技术以60v电压平台的电池包为例进行说明。
51.由于商用园林工具的使用者为园林公司的工作人员，使用商用园林工具的目的是为了提高收益。基于商用园林工具的常见工作场景，商用园林工具除了对输出功率要求高，对工作效率要求也较高。电动工具需要在单位时间内完成足够多的工作，并且在一天的工作时间内需要能不间断地工作。相应地，这就要求商用园林电动工具需要有持续不断的能源供给。
52.因此采用电动工具替代传统的燃油工具时，还需要考虑提高电动工具的工作效率。除了采用高功率电动工具提高工作效率外，另一方面，还需要降低电动工具的能源补给时间，使得电动工具无需等待能源，也即让电动工具持续地有能量供给，以实现电动工具不间断地工作。基于此，可以采用两种方式为电动工具提供能源补给，第一种能源补给方式为：工作团队携带在外工作一天所需的全部能量；第二种能源补给方式为：工作团队携带部分能量，并在中途补电。
53.针对第一种能源补给方式，可以提出以下具体的能源补给方案：
54.作为第一种示例，可以携带一个足够支持一天工作所需能量的电池包，该电池包的容量能够支持多个电动工具工作一天。在一种典型的使用场景中，电池包先给割草机供电，割草机可以为智能割草机、手推割草机等。待割草工作完毕后，电池包继续给打草机供电，以便执行打草工作。在打草工作结束后，电池包给修枝机供电，以便执行修枝工作。在修枝工作结束后，电池包给吹风机供电，以便完成吹风工作。
55.作为第二种示例，可以分别为园林工作所需的每个电动工具配置一个足够支持一天工作的电池包，例如，园林电动工具系统包括割草机、打草机、修枝机和吹风机，则可以携带四个电池包，四个电池包的能量可以分别支持割草机、打草机、修枝机和吹风机工作一天无需换电。
56.作为第三种示例，可以为园林电动工具系统配置多个足够支持一天工作的电池包，其中一部分为工作电池包，另一部分为备用电池包。举例来说，园林电动工具系统包括割草机、打草机、修枝机和吹风机，则可以分别为每种电动工具配置一个工作电池包，再为每种电动工具配置足够数量的备用电池包，当工作电池包的电量用完后，再更换备用电池包，直到电动工具完成所有工作。工作电池包和备用电池包的总容量足够支持相应的电动工具在外不间断工作一天。
57.针对第二种能源补给方式，可以根据不同的使用场景为电动工具系统配置多个电池包，多个电池包轮流充电供电动工具系统使用。多个电池包分为两组，一组为工作电池包，一组为备用电池包。工作电池包安装于电动工具上放电时，备用电池包充电，在工作电池包放空之前，备用电池包充满，然后备用电池包安装到工具上为工具供电，工作电池包充电，如此交替循环，以实现不间断供电。举例来说，若电动工具系统包括割草机、打草机、修枝机和吹风机，且工作团队为两个人(工人a和工人b)，其中工人a用割草机完成割草工作，工人b用打草机、修枝机和吹风机完成其他工作，则可以为工人a的工作配置两组电池包，一组作为工作电池包，一组作为备用电池包，为工人b的工作配置两组电池包，一组作为工作电池包，一组作为备用电池包。当工作电池包电量耗尽后，采用备用电池包供电，并对工作电池包充电，以实现两个电池包轮流不间断供电。该示例中，可以为工人a和工人b配置四个电池包，其中两个作为工作电池包，两个作为备用电池包。另一种示例，当电池包的充电速度较慢时，也可以为工人a和工人b配置六个电池包或更多电池包，其中一部分用于支持工人a的工作，另外一部分用于支持工人b的工作。
58.以上两种能源补给方式均可以实现电动工具系统不间断地工作，但商用园林工具通常为园林公司配备，由于其商用属性，使用成本是商用工具必须考虑的一项因素。同时，操作便利性也是考虑因素之一，若电池包太大太重，操作不便，也会影响工作效率。
59.第一种能源补给方式对电池包配置的要求导致电池包的容量需要足够大，或者电池包的数量足够多，以便支持电动工具在外不间断工作一天。现有技术中，市面上常见的单体电芯的容量普遍较小(一般小于5ah)。若要增加电池包的容量，容易想到的做法是增加电池包中的单体电芯的数量，这样做无疑会增大电池包的体积和重量，对于第一种示例和第二种示例示出的能源补给方式中，电池包的重量和体积太大，无论是安装在电动工具上或背负于使用者的背上，均会导致操作不便。而第三种示例中携带大量的电池包会导致电动工具的使用成本较高，且电池包数量过多不便携带。
60.第二种能源补给方式根据商用园林电动工具的使用场景和园林团队的工作人员数量为电动工具系统配置有限数量的电池包，多个电池包可以轮流充放电为电动工具系统供电，电动工具系统的使用成本较低，且电池包数量较少便于携带。
61.因此，综合使用成本和使用便利性，优选第二种能源补给方式为电动工具系统供电。这要求电池包的充电速度需要足够快，在电动工具上的电池包放电完成前或放电完成时，备用的充电电池包可以充满。
62.考虑到如果使用者需要在户外或没有市电插座的场合使用电动工具进行长时间工作，一旦电池包的电量用完，由于无法及时补充电量，工作就会被迫停止。本技术实施例提供采用一种不同的问题解决思路，该问题解决思路通过合理设计一套工作系统和工作方法，使得电动工具具备了在一段较长时间(如1天)内持续工作的能力，在这段时间内，电动工具的使用者不用担心会出现电量供应不足的问题。该问题解决思路有助于真正实现燃油动力工具向电动工具的全面转化。
63.本技术提供一种供电系统，包括电池包系统及储能式充电系统，储能式充电系统用于为电池包系统充电，电池包系统包括至少两个电池包，用于交替为电动工具系统供电。
64.所述电池包系统包括n个备用电池包时，n个备用电池包的总充电速度需大于等于一个工作电池包的放电速度，也即n*v充≥v放，n为大于等于1的整数，v充为电池包的充电速度，v放为电池包的放电速度。其中，电池包的充放电速度取决于电池包的充放电倍率，因此上述公式可以转换为n*c充≥c放，其中c充为电池包的充电倍率，c放为电池包的放电倍率。当备用电池包的数量为1个时(也即n＝1)，即电动工具包括一个工作电池包和一个备用电池包时，则要求备用电池包的充电速度需大于等于工作电池包的放电速度。当备用电池包的数量为多个时(也即n＞1)，则要求多个备用电池包的总充电速度大于一个工作电池包的放电速度。例如，当n为2时，也即两个备用电池包的充电速度需大于等于一个工作电池包的放电速度，电动工具需配置三个电池包才能实现不间断工作。当一号电池包安装在电动工具上时，一号电池包放电结束后，将二号电池包安装在工具上，并为一号电池包充电，二号电池包放电结束后，将三号电池包安装在电动工具上，并对二号电池包充电，此时一号电池包和二号电池包均在充电，在三号电池包放电结束前，一号电池包已充满，从而在三号电池包放电结束后，可以将一号电池包安装在电动工具上，使得电动工具能够不间断地工作。为了降低电池包的使用成本，同时使园林团队外出携带方便，优选地，n的值越小越好，也即携带的备用电池包的数量越少越好，这就要求电池包的充电倍率与放电倍率相当，优选地，充电倍率大于等于放电倍率。可以理解的是，本示例中提到的工作电池包和备用电池包为相同规格的电池包，当电池包指安装于电动工具上用于支撑电动工具工作时，该电池包即为工作电池包，其余电池包为备用电池包。
65.本技术实施例将电池包内的单体电芯的最大持续充电倍率和/或最大持续放电倍率设计成不小于3c，以显著提升电池包的充电速度/放电速度。其中，最大持续充电倍率指的是电池包在从空电状态到满电状态的持续充电过程中能够始终保持的最大的充电倍率。最大持续放电倍率指的是电池包在从满电状态到空电状态的持续放电过程中能够始终保持的最大的放电倍率。也即电池包在持续的充电过程中能够始终以不小于3c的充电倍率进行充电，电池包在持续的放电过程中能够始终以不小于3c的放电倍率进行放电。本技术中电池包的空电状态指的是电池包的soc(state of charge，荷电状态)在电池包额定容量的5％以下的状态，电池包的满电状态指的是电池包的soc在电池包的额定容量的95％以上的状态。
66.具体而言，由于单体电芯的内阻越小，单体电芯的充放电倍率也就越高，因此，为了提高单体电芯的充电倍率和/或放电倍率，可以定制小内阻的单体电芯。此外，小内阻的单体电芯会降低电池包在充放电过程中的温升。作为一个示例，可以将电池包的额定电压设计成不小于40v，同时将电池包的最大持续充电倍率和最大持续放电倍率均设计成不小
于4c。作为另一个示例，还可以将电池包的最大持续充电倍率和最大持续放电倍率配置为均不小于5c。这种设计方式可以保证电池包能够支持大功率充电和大功率放电。因此，采用该设计，电池包在工作过程中可以快充快放，从而使得整个工作系统能够以较高的效率不间断工作。
67.本技术提供的电池包，采用软包电芯，具体地，可以为type
‑ⅱ
电芯，可以满足10c充放电需求，从而保证电池包在工作过程中可以快充快放，电池包能量密度大于等于100wh/kg，进一步地，电池包的能量密度可以是130wh/kg。
68.如图3和图4所示，基于园林工具种类的多样性及使用便利性，本技术提供两类电池包，即第一类电池包101和第二类电池包102。其中，第一类电池包101的容量大于第二类电池包102的容量。第一类电池包101用于为体积大、功率高的电动工具供电，例如轮式电动工具200，包括手推割草机201、智能割草机202和骑乘式割草机203等，使用时可以直接将第一类电池包101安装在轮式电动工具200上，用户无需直接负担电池包的重量。第二类电池包102用于为手持式电动工具300供电，例如打草机301、修枝机302和吹风机303等，第二类电池包102可以直接安装至手持式电动工具300上，工作人员在使用手持式电动工具300时无需通过线缆为手持式电动工具300供电，使用更方便。园林团队在外出工作时，可以为携带的每个手持式电动工具300预先安装好第二类电池包102，从而可以在从一种手持式电动工具切换到另一种手持式电动工具时无需安装电池包，可直接使用，更符合工作人员使用传统燃油工具时的使用习惯。示例性地，园林电动工具系统的手持式电动工具300包括打草机301、修枝机302和吹风机303，园林团队每到一家花园工作前，可以预先为打草机301、修枝机302和吹风机303各安装一个第二类电池包102，在打草工作结束后，工作人员可以直接利用修枝机302进行修枝工作，无需为修枝机302安装电池包；在修枝工作结束后，直接利用吹风机303进行吹风工作，无需为吹风机303安装电池包。
69.当然，当工作区域的面积较大时，也可以利用第一类电池包101为手持式电动工具300供电，以延长手持式电动工具300的工作时间，降低电池包更换频率。如图5所示，本实施例中，电池包系统还包括背负装置103，第一类电池包101可拆卸地安装于背负装置103上，背负装置103还包括电源线104，电源线104一端设置有电源接口105，手持式电动工具300上设置有与该电源接口105配接的工具端接口，第一类电池包101可以通过电源线104和电源接口105连接手持式电动工具，为手持式电动工具300供电。示例性地，第一类电池包101先连接打草机301，工作人员利用打草机301进行打草工作。在打草工作完成后，解除打草机301与第一类电池包101的连接，然后将修枝机302与第一类电池包101连接，修枝机302开始工作。在修枝工作完成后，解除修枝机302与第一类电池包101的连接，将吹风机303与第一类电池包101连接，吹风机开始工作。
70.需要说明的是，电池包在放电过程中并不必然地要以大电流持续放电，实际工作时电池包的放电电流可以根据电动工具的需求设置。例如，电池包在满电时，可以大电流放电，当放电至低电压时，可以小电流放电，或者，也可以以某一电流值恒流放电。另外，电动工具在作业过程中并不以额定功率恒定工作，会根据工况相应变化，大多数园林作业中，多个电动工具的平均输出功率在1800w左右，因此电池包组的平均放电电流不小于30a，从而电池包组的平均输出功率不小于1800w，可以满足大多数园林作业的需求。
71.本技术提供的电池包，从电池包的重量、续航、功率、用户使用习惯角度综合考虑
设计电池包的容量。首先，电池包的重量不能过重，使得电池包安装在电动工具上或背负于使用者背上时不影响使用舒适性；其次，电池包的续航能够使得电池包安装在大功率的园林电动工具上后更换频率低；再次，电池包安装到电动工具上能够使用方便，最好能够符合工作人员使用传统燃油工具时的使用习惯。园林团队在使用传统燃油工具时，在外出工作前会将所携带的全部燃油工具加满源油，从而每当切换工具时，可以直接使用，无需在使用前给工具加载。
72.本技术中第一类电池包可以安装在手推割草机、智能割草机或骑乘式割草机上，用于为割草机供电。或者，也可以安装于背负装置上，使用者将其背负于背上使用，为手持式电动工具供电。
73.本技术实施例对电池包和背架采用分离式设计，即将背架(该背架也可以属于前文提到的工作系统的一部分)与电池包可拆卸连接。以图5为例，电池包101可以与背架103可以相互分离，也可以组装在一起。当需要采用第一类电池包101为某个手持式电动工具(如图4中的修枝机302、打草机301、吹风机303等)供电时，可以将电池包101安装到背架103，然后通过背架103上的接口105与手持式电动工具电连接。当需要采用电池包为非手持式电动工具，将电池包安装到该电动工具的电池包安装部，从而为该非手持式电动工具供电。可以先按照图6所示的方式将电池包安装至割草机，然后工人就可以推着割草机执行割草工作。采用电池包与背架分离设计的优势在于，电池包既能够安装到电动工具上工作，也可以通过背架为电动工具供电，从而使得电池包的使用方式更加灵活。
74.在园林工具作业中，例如割草机，链锯，吹风机等，需要人体携带工具及电池包进行户外工作，因此电池包的体积及重量受到较大限制，通常10kg的背负式电池包为个人长时间作业承受的最大重量；由于受到电池包体积及重量的影响，第一类电池包的容量最大可达到1kwh。由于第一类电池包通常为大功率电动供电，若持续时间过短将导致频繁更换电池包，影响使用体验，因此，第一类电池包的容量不小于0.5kwh，至少可满足割草机、吹风机以3kw功率持续工作10min。
75.第二类电池包102可以直接安装于打草机301、修枝机302或吹风机303等手持式电动工具300上，用于为手持式电动工具300供电。第二类电池包需要手持工作，其重量不大于3kg，因此，第二类电池包的容量最大可达到0.4kwh。与第一类电池包相似，第二类电池包为小功率电动工具供电，第二类电池包的容量不小于0.2kwh，至少可满足打草机、修枝机等以1.2kw功率持续工作10min。
76.因此上述电池包的容量设计不仅能够支撑大功率电动工具工作，而且通过为手持式电动工具设计容量较小的第二类电池包，使得工作人员在更换手持式电动工具时无需切换能源，符合传统的燃油工具的使用习惯。
77.本技术实施例中，所述储能式充电系统内部存储有电能(或电量)。如果工作系统采用储能式充电系统，则电池包系统交替为电动工具系统的供电的过程，可以理解成以电池包系统为媒介，在储能式充电系统和电动工具系统之间进行电量调度的过程。由于储能式充电系统存储的电量可以远大于电池包系统能够容纳的电量，因此，利用储能式充电系统为电动工具系统供电能够满足电动工具系统在较长时间内的供电需求，且由于电池包对容量需求不大，因此当电池包安装于电动工具上时，不至于使得电动工具的重量太重，通过储能式充电系统和电池包的配合供电，使得电动工具系统的长续航时间和轻使用重量的兼
顾成为可能。下面结合图7至图12，对储能式充电系统的结构进行更为详细地举例说明。
78.如图7所示，储能式充电系统可以包括电量存储部41、第一功率转换部42以及输出接口43。
79.电量存储部41可用于存储电量。例如，电量存储部41可以采用储能部件(或储能介质)储能。该储能部件例如可以包括以下类型的储能部件中的一种或多种：三元锂电池、铅酸电池、超级电容、磷酸铁锂电池以及氢燃料电池。
80.在一些实施例中，电量存储部41可以包括一个或多个电芯。如果电量存储部41包括多个电芯，则该多个电芯可以相互串联，也可以相互并联，或者也可以部分电芯串联、部分电芯并联。
81.除了电芯之外，电量存储部41还可以包括电池管理系统，以对电芯中进行管理。例如，该电池管理系统可以检测电芯的状态，防止电芯出现过充或过放现象。
82.本技术实施例对电量存储部41能够容纳的电量不做具体限定，可以根据实际需要配置。例如，可以对电量存储部41进行配置，使得电量存储部41的电量可以满足电动工具系统在外工作一天的用电需求。前文提到本技术实施例能够使得电动工具系统具备在一段较长时间的持续工作的能力，如果电量存储部41的电量能够满足电动工具系统在外工作一天的用电需求，则该电动工具系统就具备了能够在一天时间内持续工作的能力。这样一来，使用者可以放心地使用电动工具系统在外工作一天，等收工之后，可以利用晚上的时间对电量存储部41进行电量补充。
83.电量存储部41可以包含单体电芯。该单体电芯的充电倍率和放电倍率可以根据充电系统4的充放电速度的需求而定。相对于电池包而言，电量存储部41对充放电的实时性的要求相对较低。因此，在一些实施例中，可以将电量存储部41中的单体电芯的充放电倍率设置的低一些，从而降低电芯的成本。
84.为了支持电动工具在大功率下工作，电池包的电芯优选内阻小的电芯，以满足更高的充放电倍率需求。因此，将电量存储部41中的单体电芯的充放电倍率设置的低一些，如设置成小于电池包中的单体电芯的充放电倍率，可以使得两种类型的电芯相互配合使用，从而使得整个系统的电芯成本更低。
85.电量存储部41的额定电压(或电压平台)可以根据实际需要设定。例如，可以将电量存储部41的额定电压设计成不小于48v。当然，电量存储部的额定电压也可以设计成不小于80v。
86.由于电量存储部存储的电量远大于电池包存储的电量，当电量存储部以5kw的功率为电池包充电时，电量存储部的放电功率也只有1c，而电池包的容量远小于电量存储部的容量，当电池包的容量为500wh时，5kw的充电功率可以支持电池包以10c的充电倍率快速充电。因此即使电量存储部的放电倍率较低时，仍然可以支持电池包以高倍率快速充电。进而电量存储部的电芯类型可以不同于电池包电芯类型不同的电芯，具体来说，电量存储部的电芯内阻可以大于电池包电芯内阻，从而可以降低电量存储部的成本。
87.第一功率转换部42可以与电量存储部41电连接。例如，第一功率转换部42可以通过如图7所示的线束3与电量存储部41建立动力和通信控制连接。
88.第一功率转换部42可用于将电量存储部41存储的电量转换成适于为电池包充电的第一充电功率。例如，第一功率转换部42可以包括dc/dc转换器，该dc/dc转换器可以将电
量存储部41输出的直流功率转换成适于为电池包充电的直流功率。第一功率转换部42可以包括一个dc/dc转换器，也可以包括多个dc/dc转换器。当第一功率转换部42包括多个dc/dc转换器时，该多个dc/dc转换器可以采用电气隔离设计，也可以采用电气非隔离设计。
89.输出接口43可以与第一功率转换部42电连接。如图7所示，输出接口43可以通过线束4与第一功率转换部42电连接。该输出接口43可以向外输出上述第一充电功率，以对电池包充电。
90.输出接口43可以对一个电池包的充电，也可以同时对多个电池包充电。前文提到，电池包系统中的电池包可以包括多组电池包。假设输出接口43能够支持n个电池包同时充电，则在一些实施例中，n的数量可以设置成不小于每组电池包包含的电池包数量。
91.输出接口43可以包括一个充电通道，也可以包括多个充电通道，其中每个充电通道可用于对一个电池包充电。该充电通道可以利用直流电对电池包进行充电，因此，该充电通道也可称为直流充电通道。
92.本技术实施例对输出接口43与电池包的连接方式不做具体限定。作为一个示例，如图7所示，输出接口43可以向外提供外置式线束5(可以包括线束5-1至线束5-n)。输出接口43通过该外置式线束5对电池包进行充电。
93.作为另一示例，输出接口43可以先通过线束5与一个或多个充电仓46(可以包括充电仓46-1至充电仓46-n)电连接。充电仓46的数量例如可以是两个。充电仓的设置使得电池包能够方便地安装到充电系统4进行充电，整个过程安全可靠。此外，充电仓的设计也有利于节约充电系统4占用的空间。
94.输出接口43内部可以设置控制模块。该控制模块可通过线束5与充电仓46内的动力接口和通信接口电连接，从而对电池包的充电过程进行动力和通信控制。例如，输出接口43可以通过该控制模块与充电仓46内的电池包进行以下操作中的一种或多种：通信协议交互、充电过程控制、充电保护等。
95.充电仓46内可以设置触发接口。触发接口可用于识别放入充电仓中的物体是否为电池包，并在确认放入充电仓中的物体为电池包时，触发充电系统4为电池包充电。
96.充电仓46可以对电池包进行有线充电。或者，在一些实施例中，充电仓46也可以对电池包进行无线充电。无线充电可以减少充电系统4中的线束的数量，并减轻充电系统4的重量，从而使得电池包与充电仓46的连接方式更加简单。
97.为了提升电池包的充电速度，可以为电池包配置充电倍率较大的单体电芯，使得电池包能够进行大倍率充电。在大倍率充电过程中，由于电池包的充电电流较大，如果不对电池包在充电过程中的温度进行控制，可能会导致电池包的温度较高。电池包的温度较高会引起两方面的问题。第一方面，在充电过程中，如果电池包的温度超过预设的温度阈值，则充电系统4可能会进入充电保护状态。一旦进入充电保护状态，电池包的充电过程会被迫停止。第二方面，如果充电结束之后，电池包的温度较高，则该电池包可能需要等电池包的温度降下来之后，才能启动电池包的放电过程。以上两方面的问题均有可能导致工作系统的工作出现间断。
98.为了避免出现上述问题，可以为充电仓46增加温控功能，使得充电仓46能够在充电过程中对电池包进行温控。例如，可以在充电仓46内设置加热装置和/或散热装置。加热装置和/或散热装置能够在电池包充放电过程中动态控制电池包的环境温度，确保电池包
能够连续充电，也确保电池包在充电结束之后可以立即启动对电动工具的放电。
99.继续参见图7，在一些实施例中，充电系统4还可以包括输入接口44。输入接口44可用于接收输入功率(即外部向充电系统4输入的功率)。
100.本技术实施例对输入功率的来源不做具体限定。输入接口44可用于从直流电源和/或交流电源取电。例如，输入接口44可以支持从国内外的市电插座、直流充电桩、交流充电桩、移动电源车、储能柜(如大型储能柜)中的一种或多种设备接收输入功率。
101.输入接口44还可以包括通信控制接口。输入接口44通过该通信控制接口可以与外部的电源进行通信控制和充电协议的协商。例如，该通信控制接口可以支持多种通信协议，使得输入接口44可以从不同类型的电源取电，或使得输入接口44能够兼容不同类型的电源输入方式。作为一个示例，输入接口44可以对直流充电桩或交流充电桩进行接口转换、充电桩使能唤醒、通信协议解析等操作中的一种或多种，从而顺利地将充电桩的电能引导至电量存储部41。
102.继续参见图7，在一些实施例中，充电系统4还可以包括第二功率转换部45。第二功率转换部45可以与输入接口44电连接。例如，第二功率转换部45可以通过图7中的线束1与输入接口44电连接。
103.第二功率转换部45可以将直流功率转换成适于为电量存储部41充电的第二充电功率，以对电量存储部41充电。例如，第二功率转换部45可以包括dc/dc转换器。利用该dc/dc转换器可以将输入接口44输入的直流功率转换成电压合适的直流功率，转换后得到的直流功率即可作为上述第二充电功率，对电量存储部41充电。又如，第二功率转换部45可以包括ac/dc转换器。利用该ac/dc转换器，可以将输入接口44输入的交流功率转换成直流功率，转换后得到的直流功率即可作为上述第二充电功率，对电量存储部41充电。当然，第二功率转换部45可以同时支持直流功率和交流功率向第二充电功率的转换。例如，第二功率转换器45可以同时包括dc/dc转换器和ac/dc转换器。
104.目前市面上的充电装置普遍需要从市电插座取电。但是，为了安全，市电ac插座的用电功率通常是受限的，从而导致充电装置无法对电池包进行大功率充电。本技术实施例提供的充电系统4利用电量存储部41供电，并不受市电插座的限制。因此，在一些实施例中，可以对充电系统4的充电功率进行专门的定制开发，使得充电系统4的平均充电功率(或最大充电功率)大于市电插座对用电功率的限制。换句话说，本技术实施例提供的充电系统4可以打破市电对充电功率限制，以支持电池包的大倍率充电。例如，在北美地区，充电系统4的充电功率可以大于1.8kw，在欧洲地区，充电系统4的充电功率可以大于3.6kw。
105.并且，本技术实施例提供的充电系统4对电池包的平均充电功率不小于电池包对电动工具的平均放电功率。具体来说，充电系统4对电池包的平均充电功率指的是单个充电仓对单个电池包的平均充电功率。其中，平均充电功率为电池包的电量从空电状态(例如5％soc以下)充至满电状态(例如95％soc以上)的有效充电时间内输入的充电功率，平均放电功率为电池包的电量从满电状态(例如95％soc以上)放空至空电状态(例如5％soc以下)的有效放电时间内输出的放电功率。有效充电时间指的是从空电状态到满电状态的过程中电池包处于充电状态的时间之和，有效放电时间指的是从满电状态到空电状态的过程中电池包处于放电状态的时间之和。举例来说，若电池包从空电状态到满电状态的充电过程历时1小时，其中电池包充电20分钟，电量充至q1，休息20分钟，再充电20分钟，电量从q1充至
满电状态q2，则在整个充电过程中，电池包的有效充电时间为40分钟。电池包从空电状态到满电状态的平均充电功率应为电池包不同充电时段内的平均充电功率取均值。在另一种示例中，当电池包的充电过程为连续过程时，也即电池包空电状态开始充电后，未经停顿连续充电至满电状态，则电池包的平均充电功率为电池包的充电电量与连续充电时间的比值。类似地，当电池包从满电状态放电至空电状态历经一小时，其中电池包放电20分钟，电量从q2放至q3，休息20分钟，再放电20分钟，电量从q3放至空电状态，则在整个充电过程中，电池包的有效放电时间为40分钟。电池包从满电状态到空电状态的平均放电功率为电池包在不同放电时段内的平均放电功率取均值。在另一种示例中，当电池包的放电过程为连续过程时，也即电池包从满电状态开始放电后未经停顿连读放电至空电状态，则电池包的平均放电功率为电池包的放电电量与连续放电时间的比值。
106.在另一个实施例中，单个充电仓对单个电池包的平均充电功率与单个电池包对单个电动工具的放电倍率的比值可以在0.5～2之间。也即平均充电功率与平均放电功率的比值可以为0.5、0.8、1或2。本实施例中，当平均充电功率与平均放电功率的比值为0.5时，可以为一个电动工具配置三个电池包实现不间断供电，其中一个电池包作为工作电池包时，另外两个电池包作为备用电池包。当平均充电功率与平均放电功率的比值为0.8时，虽然平均充电功率略小于平均放电功率，但由于用户在使用电动工具的过程中可能并非持续使用，而是间歇性使用，因此即使平均充电功率略小于平均放电功率，备用电池包仍然能够在工作电池包放空前充满。
107.优选地，平均充电功率的比值与平均放电功率的比值可以是1～2。优选地，平均充电功率的比值与平均放电功率的比值可以是1～1.2。当平均充电功率与平均放电功率的比值大于1时，即使电池包的放电过程为连续放电，备用电池包仍然能够在工作电池包放空前充满。
108.作为一个示例，充电系统4对单个电池包的平均充电功率可以设置成不小于2.4kw，优选地，充电系统对单个电池包的平均充电功率可以设置承不小于3kw。例如，充电系统对单个电池包的平均充电功率可以设置成3kw、4kw、5kw或6kw。
109.进一步地，由于电池包的平均充电功率不小于平均放电功率，进而电池包从空电状态充电至满电状态所述的有效充电时间不大于电池包从满电状态放空至空电状态所需的有效放电时间。
110.进一步地，充电系统4可以支持多个电池包的同时充电。例如，充电系统4可以支持两个电池包的同时充电，则充电系统4在单位时间的总充电功率可以达到6kw以上。
111.可以将电池包的充放电倍率设置为不小于3c，在这种情况下，如果将电池包的电量设置为0.6kwh，并利用3kw的充电功率为电池包充电，则可以将电池包在20分钟内快速充满。进一步地，如果将电动工具的放电速度也设置成3kw，则电池包最快20分钟就可以放电结束。由此可见，通过采用上述设计，电池包的充电速度和放电速度相等，从而利用两组电池包就可以实现电动工具系统的不间断工作。
112.进一步地，当电池包的充电倍率设置为不小于4c时，如果将电池包的电量设置为0.6kwh，并利用3kw的充电功率为电池包充电，则可以将电池包在15分钟内快速充满。当电池包的充电倍率设置为不小于5c时，如果将电池包的电量设置为0.6kwh，并利用3kw的充电功率为电池包充电，则可以将电池包在12分钟内快速充满。
113.本技术实施例提及的充电系统4可以设计成便携式充电系统(或移动式充电系统)。使用者可以随身携带该充电系统4，随时随地为电池包充电。
114.参见图7和图12，在一些实施例中，可以将图7中的输入接口44和第二功率转换部45集成在一起，形成如图12所示的输入接口及功率转换部44。或者，在一些实施例中，可以将图7中的输出接口43和第一功率转换部42集成在一起，形成如图12所示的输出接口及功率转换模块43。当然，在一些实施例中，也可以将图12中的输入接口及功率转换部44、电量存储部41、输出接口及功率转换模块43均集成在一起。
115.电量存储部41能够容纳的电量的具体数值需要根据应用场景而定。以图1和图2所示的花园修整场景为例，一般而言，园林工作者或园林公司在外一天需要修整10-20个花园。因此，可以先估算一天修整10-20个花园所需的电量，然后将电量存储部41能够存储的电量设置成大于或等于该估算出的电量。如前文所述，每个花园的平均耗时在20-40分钟，具体可根据花园面积及工况变化，例如在轻工况下，花园面积较小，园林团队可在20分钟内完成一个花园的修剪作业，去除中途休息及转场时间，每天可修整20个花园；在重工况下，园林团队可在40分钟内完成一个花园的修剪作业，去除中途休息及转场时间，每天可修整10个花园。因此，电量存储部需满足电动工具每天6小时左右的工作时间，由于园林作业中多个电动工具的平均输出功率在1800w左右，去除电池包本身所携带的电量，电量存储部的电量需不小于10kwh。
116.在一些实施例中，电量存储部41能够容纳的电量也可以小于电动工具系统在外工作一天的用电需求，如可以将电量存储部41的电量设置成能够满足在外工作半天的用电需求，这样一来，使用者可以利用中午吃饭时间对电量存储部41进行补电，因此，电量存储部的电量需不小于5kwh。在另外一些实施例中，园林作业工况简单，每天只需修整10-12组花园，则电量存储部5kwh即可满足一天的工作需求。
117.在一些实施例中，电量存储部41能够容纳的电量也可以大于在外工作一天的用电需求，从而可以每隔几天对电量存储部41补一次电，而无需每天对电量存储部41进行补电，例如，电量存储部的电量可以是20kwh，30kwh等。
118.在一些实施例中，考虑到电量存储部通常通过市电插座进行补电，由于市电ac插座的用电功率通常是受限的，从而导致充电装置无法对电量存储部进行大功率充电。例如，北美地区的市电插座的用电功率一般被限制在1.8kw以内，欧洲地区的市电插座的用电功率一般被限制在3.6kw以内，园林团队白天结束工作后利用夜间时间为电量存储部进行补电，平均每天晚上可为电量存储部充电10-12h，因此，在北美地区，电量存储部每晚最多可补18-21.6kwh的电量，同时，电量存储部还需和电池包组一起进行充电，因此，考虑到经济成本，电量存储部的容量应不大于20kwh，在欧洲地区，电量存储部的容量应不大于42kwh。
119.电量存储部的能量密度大于电池包的能量密度，以便在相同重量下存储更多的电量。具体地，电量存储部可采用磷酸铁锂电池，由于户外工作环境恶劣，磷酸铁锂电池更加安全，不易爆炸起火，并且成本较低，磷酸铁锂电池体系21700型电池包的能量密度大于等于150wh/kg，该电池的充电倍率和放电倍率均为1c，额定电压为48v，能量存储部的能量密度与电池包的能量密度之比不小于1.5。在另外一些实施例中，能量存储部可采用三元锂电体系的18650型电池包能量密度为180wh/kg～240wh/kg，能量存储部的能量密度与电池包的能量密度之比不小于1.8。
120.下面结合商用园林工具的典型使用场景，具体介绍每种使用场景下电池包的配置情况。
121.对于商用园林类工具，存在两种典型的使用场景。第一种典型的使用场景是1-2位工人组成一个团队，在外工作一天，为10-20个家庭修整花园，或为市政或商用地产花园提供服务。该团队在一家提供完花园修整工作后，整个团队一起转场到另一家花园继续工作。花园修整工作通常包括割草、打草、修枝、吹草等。对应地，如图13所示，电动工具系统所需的电动工具包括轮式电动工具200和手持式电动工具300，其中轮式电动工具200包括手推割草机201，手持式电动工具300包括打草机301、修枝机302和吹风机303。根据电动工具的类型不同，为其供电的电池包系统100中电池包的类型也可以不同，例如电池包系统100均由第一类电池包101构成，或电池包系统100由第一类电池包101和第二类电池包102构成，或电池包系统100均由第二类电池包102构成。当电动工具上的电池包电量耗尽后，可以采用储能式充电系统400或电动汽车为电池包充电，以使电动工具系统有持续不断的能源供给。
122.对于花园修整工作而言，割草工作通常耗时最长，通常对于1000平米的花园，割草工作的平均耗时在20-30分钟，其他工作加起来的工作时长与割草工作的时长差不多。因此，每到一家花园，工人a会立即开始用手推割草机割草。在工人a割草期间，工人b会依次完成其他类型的工作，如工人b会先打草、再修枝、再吹草，工人a和工人b差不多同时完成所有工作。
123.针对第一种商用园林类工具常见的使用场景，可以采用多种方式为该使用场景中所需的电动工具配置电池包，以使电池包的能量能够支持多个电动工具不间断工作。以下列出几种典型的电池包配置方式：
124.第一种方式，电池包系统可以均由第一类电池包配置而成。本示例中，第一类电池包的容量可以是11ah，第一类电池包的持续充电倍率可以达到6c，持续放电倍率也可以达到4c，从而第一类电池包的充电速度大于等于放电速度。由于手推割草机的工作时间最长，为了不打断割草工作，可以为手推割草机单独配置一个第一类电池包为其供电，该第一类电池包安装在手推割草机上。由于打草机、修枝机以及吹风机工作是依次完成的，因此可以为打草机、修枝机以及吹风机配置一个共用的第一类电池包，该第一类电池包可以是背负式电池包，可支持打草机、修枝机以及吹风机共同完成一家花园的修枝、打草和吹草工作。典型地，工人a在利用手推割草机割草时，工人b利用打草机打草。在打草工作完后，解除打草机与电池包的连接，然后将修枝机与电池包连接，修枝机开始工作。在修枝工作完成后，解除修枝机与电池包的连接，将吹风机与电池包连接，吹风机开始工作。若要实现电动工具系统不间断地工作，可以为同时工作的两个电动工具分别配置备用电池包，当工作电池包电量耗尽时，利用备用电池包为系统供电，同时对工作电池包进行充电。由于第一类电池包的充电速度大于放电速度，因此，可以为同时工作的电动工具各配置一个备用的第一类电池包。综上所述，针对第一种典型的应用场景，可以为电动工具系统配置四个第一类电池包，其中两个作为工作电池包，两个作为备用电池包。
125.第二种方式，电池包系统可以由第一类电池包和第二类电池包配置而成，第二类电池包的容量小于第一类电池包的容量。本示例中，第一类电池包的容量可以为11ah。第二类电池包的容量为4ah。其中，第二类电池包的充电倍率为12c，放电倍率为10c。由于充放电
倍率较大，在一次充放电循环之后，电池包的表面温度超过了电池包的充电温度保护阈值，导致电池包需要等待降温后才能再次使用，因此，当采用第二类电池包为电动工具供电时，备用电池包的数量需大于工作电池包的数量。本示例中，第一类电池包可以为手推割草机供电，该第一类电池包安装在手推割草机上。第二类电池包可以为打草机、修枝机和吹风机等手持式电动工具供电，第二类电池包可拆卸地安装于打草机、修枝机和吹风机上。为了提高工作效率，让电动工具系统实现不间断工作，可以为手推割草机配置两个第一类电池包，一个作为工作电池包，一个作为备用电池包。当工作电池包的电量耗尽后，将备用电池包安装于手推割草机上，并对工作电池包进行充电，由于第一类电池包的充电速度不小于放电速度，因此在备用电池包放电完成前，工作电池包已充满电。由于第二类电池包在一次充放电循环之后温升较高，需等待温升降低后才能继续使用，因此，对于一个电动工具需要配置n个备用的第二类电池包，以使n*t放＞t充，其中t放为单个第二类电池包的放电时长，t充为单个第二类电池包在一次充放电结束之后的等待时长和充电时长的总和。当第二类电池包的充电倍率为12c，放电倍率为10c时，至少需要配置两个备用的第二类电池包支撑电动工具放电，才能实现两个电池包放电结束后，第一个放电的电池包表面温度降低至常温，从而可以使电动工具能够不间断地工作。举例来说，对于一个功率为2kw的电动工具，需要配置三个第二类电池包，其中一个用作工作电池包，两个用作备用电池包，当工作电池包的电量耗尽后，等待工作电池包降温，并将一号备用电池包安装于电动工具上。当一号备用电池包电量耗尽后，对一号备用电池包充电，此时工作电池包温度降低。将二号备用电池包安装于电动工具上为工具供电，当二号备用电池包供电时，对工作电池包充电，当二号备用电池包电量耗尽时，工作电池包已充满，可以重新投入使用，三个电池包轮流充放电可以支持电动工具不间断地工作。进一步地，为了符合传统的燃油工具的使用习惯，可以为电动工具系统中每个手持式电动工具预先安装一个第二类电池包，避免每次更换电动工具时都要更换电池包，减少电池包的切换频次。本示例中对于打草机、修枝机和吹风机，可以预先分别安装一个第二类电池包，然后再配置两个备用电池包，从而可以实现打草机、修枝机和吹风机不间断工作。作为另一种示例，为手持式电动工具配置第二类电池包时，若一家花园内每个手持式电动工具的工作时间不长，也可以为每个手持式电动工具分别配置一个第二类电池包即可。
126.第三种方式，电池包系统可以均由第二类电池包配置而成。也即，可以为手推割草机、打草机、修枝机和吹风机配备多个第二类电池包，多个第二类电池包轮流为电动工具系统供电，以使电动工具系统不间断地工作。类似地，为了符合传统的燃油工具的使用习惯，可以为电动工具系统中每个手持式电动工具预先安装一个第二类电池包，避免每次更换电动工具时都要更换电池包，减少电池包的切换频次。本示例中，可以预先分别为打草机、修枝机和吹风机安装一个第二类电池包。在园林团队工作时，由于工作团队包括2个人，2个人同时工作，因此同一时间存在两个电动工具在工作，为了实现两个电动工具都能够不间断地工作，除了安装在电动工具上的工作电池包外，还可以为同时工作的两个电动工具均配置两个备用第二类电池包。
127.商用园林电动工具的第二种典型的应用场景是由1-2人组成工作团队，在外工作一天，为10-20个家庭修整花园。第二种典型的使用场景与第一种典型的使用场景的差异在于电动工具的类型不完全相同。具体来说，如图14和图15所示，在第二种典型的使用场景
中，割草工作由智能割草机202或骑式割草机203完成，手推割草机201进行修补，其他工作由打草机301、修枝机302和吹风机303完成，也即电动工具系统包括智能割草机202、手推割草机201、打草机301、修枝机302和吹风机303，或电动工具系统包括骑乘式割草机203、手推割草机201、打草机301、修枝机302和吹风机303。工作团队可以包括1人，也可以包括2人。
128.如图14所示，当电动工具系统包括智能割草机202时，工作团队可以包括1人，智能割草机202在进行割草时，工人a利用手推割草机201进行修补，修补结束后，工人a再利用打草机301、修枝机302和吹风机303进行其他工作。或者工作团队也可以包括2人，智能割草机202在进行割草时，工人a利用手推割草机201进行修补，同时工人b利用打草机301、修枝机302和吹风机303进行其他工作，工人a修补结束后可以辅助工人b的工作。
129.如图15所示，当电动工具系统包括骑乘式割草机203时，工作团队可包括1人，在这种情况下，花园的草坪已由其他园林公司利用骑乘式割草机203修理完毕，当前园林公司只需进行修补及其他非割草工作，即工人a利用手推割草机201进行修补，修补结束后，再利用打草机301、修枝机302和吹风机303进行其他工作。或者，如图15所示，当电动工具系统包括骑乘式割草机203时工作团队也可以包括2人，在这种情况下，花园的草坪也需要由当前的园林公司修理，即工人a利用骑乘式割草机203割草，工人b利用手推割草机201进行修补，修补结束后，利用打草机301、修枝机302和吹风机303进行其他工作，工人a在割草工作结束后可以辅助工人b进行其他工作。
130.针对第二种典型的应用场景，可以采用以下方式配置电池包：
131.当电动工具系统包括智能割草机、且工作团队包括1人时，电池包系统可以均由第一类电池包配置而成。由于同一时刻存在两个电动工具同时工作，也即智能割草机和工人a的工作，因此可以为智能割草机配置一个第一类电池包，该第一类电池包安装于智能割草机上，并为工人a的工作配置又一个第一类电池包。典型地，工人a将第一类电池包安装于手推割草机上，在用手推割草机修补完成后，解除该第一类电池包与手推割草机的连接，然后将该第一类电池包安装于背架上，工人a背负该第一类电池包，并将打草机与该第一类电池包连接，开始打草工作。在打草工作完后，解除打草机与该第一类电池包的连接，然后将修枝机与该第一类电池包连接，修枝机开始工作。在修枝工作完成后，解除修枝机与该第一类电池包的连接，将吹风机与该第一类电池包连接，吹风机开始工作。为了实现为电动工具系统不间断供电，还需要为电动系统配置备用电池包。由于第一类电池包的充电速度大于放电速度，因此，可以为同时工作的电动工具分别配置一个备用的第一类电池包，当工作电池包电量耗尽时，利用备用电池包为电动工具系统供电，同时对工作电池包进行充电，在备用电池包的电量耗尽前或耗尽时，工作电池包已充满，可以投入使用。从而通过为本示例中的电动工具系统配置四个第一类电池包，即可实现电动工具系统不间断地工作。
132.当电动工具系统包括智能割草机、且工作团队包括1人时，电池包系统也可以由第一类电池包和第二类电池包配置而成。其中，第一类电池包用于为智能割草机和手推割草机供电，第二类电池包用于为手持式电动工具供电，例如打草机、修枝机和吹风机。类似地，为了符合传统的燃油工具的使用习惯，可以预先分别为打草机、修枝机和吹风机安装一个第二类电池包。在一家花园工作时，智能割草机的工作是不停歇的，手推割草机作为补充可以间歇性地工作，因此可以为智能割草机配置两个第一类电池包，一个作为工作电池包，一个作为备用电池包，以使智能割草机不间断地工作。为手推割草机配置一个第一类电池包，
当手推割草机上电池包的电量耗尽时，对该电池包充电，并在充电时利用其他手持式工具进行其他工作。同时，由于每个手持式工具上已预先安装有一个第二类电池包，而工人在工作时同一时间只会用到一个手持式工具，因此可以为多个手持式工具配置两个共用的备用第二类电池包。综上，可以为该系统配置三个第一类电池包和五个第二类电池包。典型地，当智能割草机工作时，工人a利用手推割草机进行修补。当手推割草机上电池包的电量耗尽后，对该电池包进行充电，在充电时，工人a将第二类电池包安装于修枝机上，并进行修枝工作。修枝工作完成后，将第二类电池包安装于打草机上，进行打草工作。当第二类电池包电量耗尽时，对该第二类电池包充电，并将备用的第二类电池包安装于打草机上继续工作。当备用的第二类电池包电量耗尽时，工人a可以将充电完成的第一类电池包安装在割草机上，并继续利用手推割草机进行割草工作。作为另一种示例，为手持式电动工具配置第二类电池包时，若一家花园内每个手持式电动工具的工作时间不长，也可以为每个手持式电动工具分别配置一个第二类电池包即可。
133.当电动工具系统包括智能割草机、且工作团队包括2人时，电池包系统可以均由第一类电池包配置而成。在同一时间，存在三种电动工具同时工作，智能割草机自动进行割草工作，工人a利用手推割草机进行修补，工人b利用手持工具进行其他工作，例如利用打草机进行打草工作、或利用修枝机进行修枝工作、或利用吹风机进行吹风工作。则可以分别为智能割草机、工人a和工人b的工作各配备一个第一类电池包，其中工人a和工人b可以采用背负式电池包。为了实现为电动工具系统不间断供电，还需要为系统配备三个备用电池包，当工作电池包电量耗尽时，利用备用电池包为系统供电，同时对工作电池包进行充电。因此，可以为该电动工具系统配备六个第一类电池包。
134.当电动工具系统包括智能割草机、且工作团队包括2人时，电池包系统可以由第一类电池包和第二类电池包配置而成。其中，第一类电池包用于为智能割草机和手推割草机供电，第二类电池包用于为手持式电动工具供电，例如打草机、修枝机和吹风机。类似地，为了符合传统的燃油工具的使用习惯，可以预先分别为打草机、修枝机和吹风机安装一个第二类电池包。当智能割草机自动割草时，工人a利用手推割草机进行修补，工人b利用手持工具进行其他工作。则可以为智能割草机配置一组第一类电池包以使其不间断工作，为手推割草机配置又一组第一类电池包以使其不间断工作，为修枝机、打草机和吹风机共同配置两个备用的第二类电池包以使其不间断工作。本示例中，电池包系统可以包括四个第一类电池包和五个第二类电池包，其中两个第一类电池包和一个第二类电池包为一组作为工作电池包。
135.如图5所示，当电动工具系统包括骑乘式割草机、且工作团队包括1人时，电池包系统可以均由第二类电池包配置而成。在该工作系统中，草坪修剪工作由其他园林公司利用骑乘式割草机完成，当前园林公司只需进行草坪修补整理及其他非割草巩工作。类似地，为了符合传统的燃油工具的使用习惯，可以预先分别为打草机、修枝机和吹风机安装一个第二类电池包。由于工作团队为1人，同一时刻只有一种电动工具在工作。典型地，工人a先将一个第二类电池包安装于手推割草机上，利用手推割草机进行修补工作，在该电池包电量耗尽后，对该电池包充电，并将备用的第二类电池包安装于手推割草机上，优选地，备用的第二类电池包数量可以为两个。通过多个第二类电池包交替循环为电动工具系统供电，以完成一家的花园修整工作。
136.当电动工具系统包括骑乘式割草机、且工作团队包括1人时，电池包系统可以由第一类电池包和第二类电池包配置而成。其中，第一类电池包用于为骑乘式割草机和手推割草机供电，第二类电池包用于为手持式电动工具供电，例如打草机、修枝机和吹风机。类似地，可以预先分别为打草机、修枝机和吹风机安装一个第二类电池包。由于工作团队为1人，同一时刻只有一种电动工具在工作，因此本示例中第一类电池包的数量可以为一个，第二类电池包的数量可以为五个。典型地，工人a可以先将第一类电池包安装在割草机上，利用割草机进行修补工作。割草机上的电池包电量耗尽后，对该电池包充电，然后工人a利用修枝机开始进行修枝工作，当修枝机上的第二类电池包电量耗尽后，可以通过两个备用的第二类电池包轮流为修枝机供电完成修枝工作。修枝结束前或结束后，第一类电池包已充满，工人a可以再将第一类电池包安装于割草机上进行修补工作。如此，通过交替使用割草机和其他手持式工具，可以使得电动工具系统不间断地工作。
137.当电动工具系统包括骑乘式割草机、且工作团队为2人时，电池包系统可以由第一类电池包和第二类电池包配置而成。其中，第一类电池包用于为骑乘式割草机和手推割草机供电，第二类电池包用于为手持式电动工具供电，例如打草机、修枝机和吹风机。类似地，可以预先分别为打草机、修枝机和吹风机安装一个第二类电池包。工人a利用骑乘式割草机割草，工人b利用手推割草机进行修补，工人a的工作结束后可以辅助工人b的工作。在该工作系统中，可以为骑乘式割草机和手推割草机配置一组第一类电池包，为打草机、修枝机和吹风机配备一组备用的第二类电池包。当工人a利用骑乘式割草机割草时，工人b可以利用手推割草机进行修补，修补结束后，再利用打草机、修枝机和吹风机进行其他工作。为了实现不间断工作，该系统需要3个第一类电池包，两个第二类电池包。其中两个第一类电池包用于为骑乘式割草机供电，一个作为工作电池包，一个作为备用电池包。当工人a利用骑乘式割草机进行割草工作时，工人b利用手推割草机进行修补，因此第三个第一类电池包用于为手推割草机供电。当手推割草机上电池包的电量耗尽后，对该电池包进行充电。在充电时，工人b可以利用修枝机进行修枝工作，在修枝机上的第二类电池包电量耗尽后，利用两个备用的第二类电池包轮流为修枝机供电，以完成修枝工作。类似地，修枝工作完成后，进行打草工作。当备用的第二类电池包电量耗尽时，工人b可以将充电完成的第一类电池包安装在割草机上，并继续利用手推割草机进行割草工作。如此，通过交替使用割草机和其他手持式工具，可以使得电动工具系统不间断地工作。
138.由上述典型的应用场景可以看出，为了实现电动工具系统不间断地工作，在园林作业中，需携带多个电池包进行工作，电池包系统的电池包组包括工作电池包及备用电池包，工作电池包与备用电池包轮替工作，每个电池包需要重复充放电多次，电量存储部的电量需足够大，以满足电池包系统的电量循环次数。
139.在一具体实施例中，2人工作组最多携带6个电池包，其中一个为智能割草机供电，一个为工人a用手推割草机供电，一个为工人b用修枝机、打草机、吹风机供电，智能割草机、工人a、工人b同时工作，其余3个电池包为备用电池，用于充电轮替；因此，在1-2人的工作团队中，携带6个电池包即可满足工作需求，多余的电池包将没有必要。本实施例中电池包为第一类电池包，如前文所述，第一类电池包的容量最大为1kwh，电量存储部的容量最小为5kwh，因此，考虑极限情况下，电量存储部与电池包组的容量比不小于0.83。
140.当然，在其他情况下，电量存储部与电池包组的容量比也可以是其它数值，具体
地：
141.在一种情况下，电池包组包括4个电池包，电池包为第二类电池包，第二类电池包的容量为0.2kwh，电量存储部的容量为5kwh，电量存储部与电池包组的容量比为6.25；
142.在一种情况下，电池包组包括4个电池包，包括2个第一类电池包及2个第二类电池包，第一类电池包的容量为0.6kwh，第二类电池包的容量为0.2kwh，电量存储部的容量为7.2kwh，电量存储部与电池包组的容量比为4.5；
143.在一种情况下，电池包组包括4个电池包，电池包为第二类电池包，第二类电池包的容量为0.2kwh，电量存储部的容量为20kwh，电量存储部与电池包组的容量比为25；
144.在一种情况下，电池包组包括4个电池包，电池包为第二类电池包，电池包的容量为0.2kwh，电量存储部的容量为42kwh，电量存储部与电池包组的容量比为52.5；
145.在一种情况下，电池包组包括9个电池包，智能割草机，手推割草机，吹风机，修枝机，打草机等工具预装配电池包，需携带4个备用电池包，具体地，包括4个第一类电池包及5个第二类电池包，第一类电池包的容量为0.5kwh，第二类电池包的容量为0.2kwh，电量存储部的容量为10kwh，电量存储部与电池包组的容量比为3.3；
146.在一具体实施例中，电池包组包括6个第一类电池包，第一类电池包的容量为1kwh，电量存储部的容量为10kwh，电量存储部与电池包组的容量比为1.67；
147.以上不再一一举例，可根据不同工况和需求适当配置电池包及电量存储部。
148.需要说明的是，虽然上述实施例是以标称电压为60v的电池包为例进行说明的，但是当电池包的标称电压为其他电压值时，电池包的充电倍率和放电倍率的关系仍然能够使电池包满足上述不间断循环使用的状态，以降低电池包的使用成本。举例来说，当电池包的电压为20v时，电池包的输出电流不小于60a，使得电池包可以满足电动工具的大功率需求。若电池包的容量为11ah，且放电电流为60a，则电池包的放电倍率约为6c。通过配置电量存储部的输出电流，可以使得电池包的充电倍率不小于6c，且在充电倍率不小于6c时，电池包充电过程中的温度小于电池包的温度保护阈值，从而使得电池包能够在充电结束后立即放电，并且在放电结束后立即充电，实现电池包不间断地使用。
149.通常，为了使得园林工作者携带电动工具外出工作时能减少携带的电池包数量且保证电动工具的续航时间，业界普遍的研究方向为提高电池包的能量密度，使得单个电池包在重量不变的情况下尽可能多地存储电量，从而工作团队外出工作时携带少量电池包可实现电动工具不间断地工作。针对能量密度的提升，各个电池厂家通产会从电芯结构入手，通过精调电芯结构增大电芯尺寸来达到电量扩容的效果。然而随着电芯尺寸的增加，电芯质量也会随之增加，因此调整电芯结构只能治标不能治本，关键在于能够找到能量密度高的正负极材料。针对正负极材料的研究目前已达到瓶颈阶段，因此电芯的能量密度提升范围有限。
150.针对园林电动工具系统的续航问题，本技术提供另一种研究方向，提高电池包的充电倍率以提高电池包的充电速度，使得电池包的充电速度与放电速度接近，利用储能式充电系统为多个电池包交替充电，采用少量电池包为电动工具供电即可实现电动工具不间断地工作，例如采用两个第一类电池包或是三个第二类电池包即可实现为一个正在工作的电动工具不间断地供电，从而使工作团队外出工作时携带少量电池包即可实现电动工具不间断地工作，不仅提高了电池包系统的便携性，同时也降低了电池包系统的使用成本。
151.本技术的又一实施例提供一种工作系统，包括至少一种园林类电动工具。其中，电动工具系统中电动工具的配置如前文所述。园林类电动工具包括主体、电机、电机输出轴和工作部。电机设置于主体内，用于提供动力。电机输出轴于电机连接，用于在电机的驱动下转动。工作部与电机输出轴藕接，用于在电机输出轴的带动下工作。电动工具系统还包括电池包系统，电池包系统包括多个前述电池包，电池包可拆卸地与电动工具连接，用于可替换地为前述电动工具系统提供电能，以使前述电动工具系统可以实现不间断工作。
152.进一步地，电动工具系统包括吹风机、打草机、割草机、修枝机、割灌机等园林电动工具中的至少两个。其中，园林电动工具的输出功率大于等于1200w。优选地，园林电动工具的输出功率大于等于1600w。更优地，园林电动工具的输出功率大于等于2000w。
153.本技术中，电池包系统中的电池包的数量可以根据园林电动工具系统中同时工作的电动工具的数量配置，优选地，电池包的数量可以配置成不小于电动工具系统工作时所需的电池包的数量，更优地，电池包的数量可以配置成不小于电动工具系统工作时所需的电池包的数量的两倍。电动工具系统工作时所需的电池包的数量，可以理解成电动工具系统在工作时，同一时间最多需要使用到的电池包的数量。
154.进一步地，电动工具系统包括还包括充电装置和电能存储装置，充电装置用于为电池包系统补充电能。电能存储装置用于可移动地为电池包提供电能。电能存储装置可以是移动式储能充电系统、电动汽车等。园林团队可以在外出工作的前一天晚上将所要携带的电池包利用储能式充电系统充满，并在第二天外出工作时携带满电电池包，以提高工作效率。
155.上述电动工具系统，通过采用前述电池包为其供电，可以实现在电池包数量较少的情况下不间断地工作，降低了电池包的使用成本，提高了电动工具的工作效率，并且使得园林团队外出工作时方便携带电池包。

技术特征：
1.一种供电系统，用于为园林工作团队提供工作所需电量，其特征在于，包括：电池包组，所述电池包组包括多个电池包，用于交替为园林工作团队所携带的电动工具系统供电，所述电动工具系统包括多个园林类电动工具，单个所述电池包的重量小于10kg；储能式充电系统，所述充电系统包括电量存储部及输出接口；所述电量存储部通过所述输出接口为所述电池包充电，所述电量存储部的电容量不小于5kwh；所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不小于0.83。2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电池包组包括第一类电池包，和/或，第二类电池包，所述第一类电池包的电容量为0.5kwh-1kwh，所述第二类电池包的电容量为0.2kwh-0.3kwh。3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述电池包组包括第一类电池包，所述第一类电池包的数量为1-6个。4.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述电池包组包括第二类电池包，所述第二类电池包的数量为1-6个。5.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述第一类电池包为手持式电池包，所述第二类电池包为背负式电池包。6.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电量存储部的电容量不小于10kwh，所述所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不小于1.67。7.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电量存储部的电容量为不大于42kwh，所述所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不大于52.5。8.根据权利要求7所述的供电系统，其特征在于，所述电量存储部的电容量为不大于20kwh，所述所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不大于25。9.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，单个所述输出接口对单个所述电池包的平均充电功率不小于单个所述电池包对所述电动工具的平均放电功率，所述平均充电功率为所述电池包的电量从空电状态充至满电状态的有效充电时间内所需的充电功率，所述平均放电功率为所述电池包的电量从满电状态放空至空电状态的有效放电时间内所需的放电功率。10.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电量存储部的能量密度大于所述电池包的能量密度。11.根据权利要求10所述的供电系统，其特征在于，所述电量存储部的能量密度与所述电池包的能量密度之比不小于1.5。12.根据权利要求11所述的供电系统，其特征在于，所述电量存储部的能量密度与所述电池包的能量密度之比不小于1.8。13.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述电池包的能量密度大于等于100wh/kg。14.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述电量存储部的能量密度大于等于150wh/kg。15.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述电量存储部的电芯为磷酸铁锂电池或三元锂电池。
16.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述电池包的电芯为软包电芯。17.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电动工具的额定功率大于等于1kw，且小于等于3kw。18.一种工作系统，其特征在于，包括：如权利要求1-17中任一项所述的供电系统；电动工具系统；所述电动工具系统包括以下工具中的一种或多种：打草机、手推割草机、修篱机、链锯、吹风机、碎叶机、扫雪机、骑乘式割草机、智能割草机。

技术总结
本发明涉及一种供电系统，包括：电池包系统，包括电池包组，所述电池包组包括至少4个电池包，用于交替为电动工具系统供电，所述电动工具系统包括多个园林类电动工具；储能式充电系统，所述充电系统包括电量存储部及输出接口；所述电量存储部通过所述输出接口为所述电池包充电，所述电量存储部的电容量不小于5Kwh；所述电量存储部的电容量与所述电池包组的总电容量之比不小于0.83。供电系统利用储能式充电系统为多个电池包交替充电，采用少量电池包为电动工具供电即可实现电动工具不间断地工作，满足一天工作需求。满足一天工作需求。满足一天工作需求。


技术研发人员：吕少锋 毋宏兵 焦石平 范春奎
受保护的技术使用者：苏州宝时得电动工具有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/9/20