基于区块链的电动汽车共享充电桩平台设计研究

摘 要：本文主要通过对现阶段电动汽车共享充电桩平台设计中存在的问题进行分析，来探讨电动汽车充电桩共享平台的框架设计，研究了智能合约设计，提出了科学的基于区块链的共享充电桩方案，以改善当前电动汽车充电桩共享平台的应用状况，提高充电桩共享平台设计水平，满足人们的电动汽车充电需求，为电动汽车的发展提供重要保障，推动共享经济模式的有效发展。

关键词：区块链 电动汽车 共享充电桩 平台设计 有效应用

Research on the Design of Electric Vehicle Shared Charging Pile Platform Based on Blockchain

Lu Sha

Abstract：This article mainly analyzes the existing problems in the design of the electric vehicle charging pile platform at this stage， discusses the framework design of the electric vehicle charging pile sharing platform， studies the smart contract design， and proposes a scientific blockchain-based sharing. The charging pile plan is to improve the current application status of the charging pile sharing platform for electric vehicles， improve the design level of the charging pile sharing platform， meet people's electric vehicle charging needs， provide an important guarantee for the development of electric vehicles， and promote the effective development of the sharing economy model.

Key words：blockchain， electric vehicle， shared charging pile， platform design， effective application

近年来，随着我国社会经济的高速发展，电动汽车产业也随之蓬勃发展，取得了不错的成效，受到人们的广泛关注。虽然现如今电动汽车销售量逐步提升，但是受技术限制，其在续航方面仍然存在着一定的问题，需要有配套的充电基础设施，以满足电动汽车使用者的充电需求。就目前而言，电动汽车充电设施较少，在城市布局方面没有科学的规划，不够合理，管理上也有所不足，直接影响了电动汽车产业的发展。基于此，在共享经济模式下，应当加强对电动汽车共享充电桩平台设计的研究，充分发挥区塊链技术，以提高电动汽车共享充电服务水平。

1 现阶段电动汽车共享充电桩平台设计中存在的问题

现阶段，电动汽车共享充电桩平台设计中存在的问题主要有：一是平台设计架构不够合理，平台的运行系统存在安全漏洞，容易受到恶意攻击，致使重要信息泄漏，或是被不良控制;二是第三方平台在交易过程中，需要支付手续费，增加了交易成本。大部分充电桩网络运营由政府、企业主导，信用建设成本较高，用户使用也不够便捷;三是容易形成信息孤岛，并未有效实现信息数据的共享[1]。

2 电动汽车充电桩共享平台的框架设计

2.1 设计框架

当前在我国共享服务行业中，使用较多的推广方式是优惠积分政策，用户可以通过积累共享积分，来购买相应的充电服务产品，有利于激发用户的参与性，使之向周围人宣传电动汽车充电桩共享平台，提高充电桩的使用率，避免其闲置。将充电优惠积分，作为购买充电服务产品的支付媒介，使之参与到共享充电桩的资金流动中，让市场主体通过转让、兑换等方式来灵活操作，有利于提高用户的使用积极性[2]。

基于区块链的电动汽车充电桩共享平台，有着多个市场主体，主要是电动汽车用户、电动汽车管理商、充电桩运营商。每一个市场主体在区块链网络中都具有独立性，其可以通过节点来实现彼此之间的交互，在这个过程中涵盖了IP地址、加密信息等内容，其所采用的共享交易系统呈现点对点分布形式。电动汽车管理商，可以通过发布充电积分，或是清算充电积分，来对用户进行管理，了解充电桩运营商的实际支付状况，需要注意的是电动汽车管理商的优惠积分只针对于用户，充电桩运营商则利用充电积分，来向电动汽车管理商兑换相应的资金（详见图1）。

充电桩运营商可利用区块链网络，来发布求租信息，用户则可以根据自身需求，选择附近的充电桩来进行充电。在这个过程中，市场主体之间的交易会形成智能合约，自动执行，每一笔交易信息都会被实时记录于账本中。

2.2 系统技术架构

就目前而言，在进行区块链电动汽车共享充电桩平台设计的时候，可充分利用Truffle应用技术，可从以下部分来完善其系统技术架构：第一，设计基于区块链网络的数据层。此部分的数据储存环境，需要在以太坊平台区块链分布基础上进行设计，可有效储存交易账本等相关数据信息，支持上层智能合约中的各项区块信息。区块链网络中的各个市场主体，可实现有效的节点交互，并且基于共识机制，利用非对称加密技术，来支持彼此之间的交易，合法记录交易账款[3]。每一个节点中都有唯一的账本副本，具有透明化，可有效避免账本信息被恶意篡改;第二，智能合约层设计。这部分的作用主要是处理各个市场主体之间的业务需求，并且为其业务的有效开展提供重要保障，通过智能合约的形式，将其载入至区块链以太坊平台中，制定科学的交互协议，并规范各个市场主体之间的交易流程，达成和约后不可随意更改;第三，中间接口层设计。在进行这一部分的设计时，应当充分发挥Web3技术的作用，实现接口API，有效对接底层业务逻辑和上层应用，形成完善的交互式界面系统，优化智能合约操作架构;第四，应用层设计。基于HTML语言，合理规划Web浏览器界面，以提高可视化交互操作，方便各个市场主体之间的交易操作。

3 智能合约设计

3.1 合约属性设计

基于区块链的电动汽车共享充电桩平台中的每一个市场主体，都具有独立性，能够有效执行所达成的智能合约。比如说，电动汽车用户账户模型中，公钥地址为账号，私钥地址则是密码，其能够直接于平台中搜索附近的充电桩，查询充电桩编号及其信息等，可以全面了解充电桩的类型、充电功率等[4]。

3.2 合约功能模块设计

区块链电动汽车共享充电桩平台智能合约功能模块设计中，主要包含了以下内容：一是客户端登陆合约。这部分涉及到的市场主体有两个，一个是电动汽车用户，另一个則是充电桩运营商。两者都需要通过密钥来注册登陆平台，对自己的个人账户进行有效管理。市场主体能够通过公私钥技术，注册获取账户，设置密码，登陆各自智能合约客户端，进行相应的操作;二是充电积分操作合约。这部分的设计主要关系充电桩运营商之间的积分操作，其流程是打开应用平台，登陆充电桩运营商客户端，根据其需求来转让充电积分，或是兑换充电积分。如若选择的是转让充电积分操作，则可向目标运营商地址转让允许数额的充电积分，根据剩余充电积分的多少，来判断积分转让是否成功，需要判断目标地址是否存在;如若选择的是兑换充电积分，则需要先向电动汽车管理商申请兑换，通过运营商积分数额，来判断是否兑换成功[5]。

4 基于区块链的共享充电桩方案

4.1 明确参与主体

基于区块链的共享充电桩，主要参与主体是：第一，区块链平台。其架构以分布式为主，通过记账节点来维护平台的正常运行，平台中可以接入参与主体，提供充电桩定位查询服务，具有交易支付结算功能，并且能够有效记录相关交易信息，可有效查询数据、分析数据;二是充电桩主。充电桩主可以是个人，也可以是运营机构，其主要负责于建设充电桩设施，为电动汽车用户提供充电桩服务。充电桩主通过接入区块链平台来处理闲置的充电桩，基于共享经济来获取一定的收益;三是电动车用户。电动车用户是充电桩需求者，其在需要给电动汽车进行充电的时候，通过区块链平台来查询周围闲置的充电桩位置，然后与充电桩主进行交易，电动汽车用户满足充电需求后要向充电桩主支付相应的资金;四是记账节点。这部分的作用在于维护区块链平台中市场主体间交易的顺利开展，记录交易账本，做好备份工作，需要检验交易的合法性，避免出现违规行为[6]。可充分发挥DPoS共识机制的作用，保存区块链平台中的交易记录;五是第三方机构。指的是政府和电力企业等。政府可根据现有的充电桩数量、位置，来分析其发展现状，科学规划充电桩管理，推动电动汽车的长远发展;电力企业则可采集交易数据，以调整电力负荷，提高电力供应服务水平。与此同时，通过对区块链共享充电桩平台中数据的分析，能够挖掘出更多的商业价值，应用于其他相关领域中，如保险、维修服务等。

4.2 规范运行流程

为保障区块链共享充电桩平台的正常运行，应当规范运行流程，从以下几个方面来进行把控：一是注册用户。充电桩主，或是电动汽车用户在注册加入共享充电桩品台的时候，既可以匿名，也可以实名认证。二是充电桩登记。充电桩主在加入区块链平台中后，可发布充电桩相关信息，为电动汽车用户提供共享充电服务。充电桩主的各项信息，包括但不限于充电桩的地理位置、描述、价格、签名信息等。如果充电桩主选择的是匿名方式，那么信息的发布为公钥信息，平台中应当给充电桩进行编号处理，于地图上标注其所在位置，以便于电动汽车使用者查询;三是充电桩查询。电动汽车用户需要充电的时候，可登陆客户端查找附近的充电桩相关信息，区块链平台予以查询结果，由电动汽车主来进行自由选择;四是共享充电桩交易。电动汽车用户、充电桩主之间达成智能合约之后，便要执行，用户根据充电量向充电桩主支付相应的费用。

5 结束语

基于区块链的电动汽车共享充电桩平台设计，十分重要，应当从各方面来加以优化和调节，不断地完善平台运行系统，满足充电桩主和电动汽车用户的需求，推动电动汽车产业的长远发展。

参考文献：

[1]卞鹏，沈玉，段志豪.基于物联网的充电桩资源共享平台的设计与研究[J].科技传播，2018：128-129.

[2]徐志丹，赵宏振，张宗慧.基于云计算平台的电动汽车充电桩设计与实现[J].电气时代，2014：63-66.

[3]李正盼.基于云计算的汽车共享充电桩设计[J].数码设计（上），2018：4.

[4]田成元，王志新.基于DSP的电动汽车直流充电桩的设计与研究[J].汽车实用技术，2017：56-59.

作者简介

陆莎：（1984.06.26—），女，汉族，山东聊城人，讲师，本科，电气自动化。