基于区块链技术的电动汽车充电桩共享方案研究

0 引言

基于电池技术发展与国家政策支持，电动汽车市场高质量、快速发展，甚至局部地区出现集中、爆发式增长，使得车桩需求缺口不断扩大

。为满足电动汽车充电桩使用需求，有必要对电动汽车充电桩共享平台及其方案进行研究

。据此，基于区块链技术分析，借助智能合约技术优势，提出基于区块链技术的电动汽车充电桩共享方案，并对基于区块链技术的电动汽车充电桩共享平台进行优化设计，对提高充电桩共享方案可行性、经济性与实用性具有积极意义。

1 区块链技术概述

1.1 区块链技术

在2008年，中本聪发表了一篇与比特币有关的论文，在此论文中首次出现了区块链技术概念，此技术概念的出现导致很多人对互联网技术出现了颠覆性认知

。区块链技术的本质属于分布式记账技术，是指分散用户通过端节点连接在一起，将所用参与者都纳入分布式数据库中

。区块链技术拥有多种特点，比如去中心化、链上数据无法修改、可查阅历史数据、信息公开透明等等。正因如此，凭借区块链技术可以完成信任建设

。

供工作人员选择的分类标准有很多，区块链技术也如此。主流区块链技术分类标准需要以服务对象为基础，此分类标准可以将区块链技术分为三类，分别是公有链(Public Blockchain)、私有链(Private Blockchain)以及联盟链(Consortium Blockchain)

。其中，公有链系统主要应用方向与领域包括虚拟货币、匿名交易、互联网金融、全社会公共事业监督等等；私有链系统主要用于防范内部或外部攻击，提高数据安全性，可根据系统实际情况选择具体运行模式。联盟链主要用于超级账本(Hyperleder)与R3联盟等等

。

1.2 智能合约

在1995年，美国密码学家Nick Szabo提出了智能合约概念

。参考其本质进行分析可知，智能合约的内核为code is law(代码即法律)，借助代码编写制定计算化交易协议，确保合约内容可以顺利落实

。但是由于当时相关技术并不成熟，导致此概念一直无法被广泛应用，其实际作用无法发挥出来。区块链技术的出现为智能合约普及提供了基础，受区块链技术自身特点影响，可以有效提高智能合约运行安全性与可信性。同时，借助区块链技术公共算法可以搭建配套系统，保证智能合约运行效率。在应用智能合约技术时，用户需在用户界面进行相关操作，比如同意区块链执行代码，包括在不同时间、不同条件下的各种操作信息。智能合约双方不需要担心会出现信息泄露、信息篡改等问题，智能合约会定期进行自我检查，对各条件失去进行验证，确保合约可以顺利运行。

2 基于区块链技术的电动汽车共享方案

基于区块链的动力电池数据监控与共享系统共包括两大组成部分，分别是监控模块硬件和软件系统两部分，其结构如图1所示。

根据潜在制造能力的定义，潜在制造能力体现了在生产约束条件下企业能够进一步扩大的制造能力水平。影响潜在制造能力水平的影响因素众多，假设影响潜在制造能力水平的影响因素描述为：(fp1,fp2，，fpi)，则按照以下步骤进行潜在制造能力度量:

首先，模拟本系统的应用场景：电池全生命周期管理者包括电池生产厂家、新能源汽车数据中心以及充电桩运营服务商等等，他们可以凭借电池诊断系统与电池包BMS完成通信。不同运营厂家在进入数据分享系统时会选择不同接入模式，以充电桩运营服务商为例，他需要依靠直流充电桩诊断模式完成对动力电池CAN信号的翻译，了解电池工作单体与电池包所包括的物理信息

。

我们通过学习新课程理念了解到：我们初中化学教师应创设生动形象的教学情境，让学生身心愉悦地加入到课堂教学中，并通过实验现象或是教师的引导，激发学生探究化学知识奥秘的热情，并逐渐增强其学习的信心和能力，培养学生终身学习的观念。而心理学家强调过兴趣的重要性，即人只有在感兴趣的状态下，从事一项工作，其精力会更专注，想象力会更丰富，创新力也更容易激发，因而这也为我们化学课的教学指明了方向。而我们初中化学教师可以从以下三个方面，提升学生的学习兴趣。

基于区块链技术的充电桩共享平台中，技术的安全性、信息数据的信任机制依靠区块链等技术的合理应用。具体实践中，区块链技术的不可篡改性、私有交易性是保证技术安全、用户信息安全、信息数据信任机制的重要内容

。

毕重增，西南大学教授，重庆市人文社科重点研究基地心理学与社会发展研究中心副主任，西南大学心理学部人格发展与社会适应实验室负责人，集刊《社区心理学研究》常务副主编。在国内外发表论文80余篇，出版有专著《自信与社会适应》《德行与才智——幸福生活的社会认知基本维度》，以及教材《心理测量学》《消费心理学》等。

基于区块链技术的充电桩共享平台的个人中心页面可以进行个人账号设置、交易查询、安全认证等操作。在充电桩交易过程中，充电桩使用者可以通过平台显示的充电量信息、充电桩所有者标识等，计算充电费用，并在平台上完成电费支付

。同时，用户可以在个人中心页面中查看充电桩的编号，通过哈希索引搜索，可以组合充电桩交易信息的链式结构，以输出充电桩的相关信息，包括型号、充电功率、充电费用等。综合而言，基于区块链技术的充电桩共享平台是开放性平台，为避免因用户数量持续增加产生的数据丢失、损坏等问题，并为规模化充电桩交易等提供数据支撑，可以综合充电桩共享平台用户数量分析和充电桩使用频率分析，充分应用大数据技术、数据挖掘技术，以提高充电桩共享平台的数据处理效果，进一步优化充电桩布置，为发挥充电桩共享平台效用提供助力

。

3 基于区块链技术的电动汽车充电桩共享平台设计

3.1 基于区块链技术的充电桩共享平台技术架构

基于区块链技术的充电桩共享平台用户可以通过区块查询页面，查看充电桩交易信息

。该页面展示的信息有数字摘要、交易信息，数字摘要包括节点数确认、系统版本、区块哈希值等。

图2中，充电桩共享平台方面，该平台采用Fabric的分布式架构，主要通过各联盟链参与者进行系统维护

。同时，该平台允许个人用户接入自有充电桩，通过区块链技术应用，充电桩的状态、定位等信息可以有效被分享和广播。充电桩所有者包括公司级别的大型公共充电桩所有者、私人充电桩所有者。他们可以借助区块链技术优势，入驻充电桩共享平台，通过闲置信息发布等方式，赚取相应收益。电动汽车车主方面，车主是充电桩用户，在基于区块链技术的充电桩共享平台中，车主可以搜索到距离最近、价格最优惠的充电桩，同时可以定位周边空闲充电桩，并进行点对点交易，在提升车主充电体验感受的基础上，帮助车主记录电价，实现在线交易结算

。联盟链节点方面，该内容是联盟链的核心内容，能够对交易数据进行备份，是基于区块链技术充电桩系统高质量运行的有效保障。联盟链节点生产过程中，由大型充电桩运营中心进行竞选

。实际应用中，联盟链节点可以通过共识机制，存储基于区块链技术的充电桩平台中的交易信息，且每一个联盟链节点都可以成为信息记录、存储的节点

。因此，基于区块链技术的充电桩共享平台可以通过联盟链节点相关数据分析，对数据进行核算并给予相应奖励。

3.2 基于区块链技术的充电桩共享平台运行机制

为提高基于区块链技术的充电桩共享平台应用实效，不仅要在平台的底层搭建区块链系统，而且要对操作界面进行优化处理，保证其友好性和兼容性。特别是在充电桩所有者、电动汽车车主申请加入共享平台时，保证其可以通过简单的用户注册即可登录平台

。同时，应对用户信息进行匿名保护和信息加密，保障用户的信息安全。若大型充电桩运营商申请加入平台，则通过用户信息认证方式进行认证，以提高运营商充电桩的信息管理实效

。另外，在充电桩交易过程中，应保证交易信息的保密性，以保障交易安全。为方便用户查看充电桩状态与交易收益情况，用户可以通过共享平台的主页面进行查看。若用户想增加充电桩数量进行共享使，应向平台提交申请，待审核通过后，方可在平台系统中查找到新增的充电桩的定位信息、交易信息、充电桩类型等

。

伴随电动汽车与私人充电桩的数量不断增加，电动汽车充电分享服务的人群(充电桩服务商及私人充电桩所有者)数量也将呈现出上升趋势，在未来，此人群数量可以达到上亿规模

。基于此，充电服务用户(电动汽车车主)人数将远高于这一数据。由此可见，未来充电需求与供应将是一项非常庞大的工程，充电服务商之间很难实现充电服务的标准和服务质量统一，充电费用也将参差不齐。因此用户在选择服务商、充电桩时会面临许多困难

。区块链技术的出现可以有效解决这一问题，可以增强双方之间的信任。在整体流程中，充电桩共享平台参与主体 基于区块链技术的充电桩共享平台技术架构如图2所示，主要参与主体如下：

其次，可以凭借脚本完成数据清洗、电池数据报表生成等工作。当数据报表生成后，智能合约借助私钥签署功能完成MD5 码(Message-Digest Algorithm)生成工作，并将其纳入到区块当中，在此过程中还可以完成数据采集工作，为数据报表生成奠定基础。对于动力电池全生命周期来说，不同阶段需要采集不同的电池数据，然后将其以报表的形式的存储在各阶段所对应的数据库当中

。拥有数据查询权限的用户在查阅时，需要完成私钥验证，私钥验证流程为以动力电池数据接口进行切入查阅电池数据报表。在数据报表获取过程中，系统需要判断MD5码是否发生改变，以此分析电池数据真实性

。即现阶段技术人员可以对动力电池全生命周期各个阶段数据进行监控，并且可以在保证数据真实性的基础上完成数据共享。

3.3 基于区块链技术的充电桩共享平台的安全性

“是的！”高个子外星人开心地转了一圈，“我很喜欢现在的样子，当然我也不会忘记‘人’的感觉。怎么样，你也要留下来了吧？”

在数据私有交易的过程中，借助区块链技术，可以保证用户在使用共享充电桩过程中，数据信息具有隐秘性。既有研究成果和共享平台建设情况分析可知，一般区块链结构中，交易节点可见，但在交易过程中需要通过验证才可以生成共识性新区块

。基于此，引入私有交易模块，通过智能合约的应用，有效实现了用户权限的代码性控制，非权限用户无法获取交易信息数据，有效保障了用户及充电桩交易信息数据安全，杜绝交易信息数据被第三方窃听的风险。在数据信息共享过程中，区块链内可能存在多条充电桩共享交易订单内容，且在每个节点内只能查看到与登录账号相关的交易内容

。若想查看其他节点的私有交易内容，需要向监管节点提交信息数据查看申请，当申请通过后，方可查看相关内容

。另外，在智能合约模块中，监管节点给出的信息数据证明，可以对充电桩共享平台中的交易数据信息进行验证，以保证节点状态始终处于最新状态。在本系统平台中，应用智能合约模块，对充电桩的共享应用情况、电池健康数据等信息进行保护和权限查询，不仅提高了平台信息的安全性，更为基于区块链技术的充电桩共享平台高质量发展提供技术保障

。

在数据信息不可篡改方面，基于区块链技术的充电桩共享平台可以通过MD5码，将电池数据信息发送给用户认证，并签字上传于区块链信息数据管理中心

。若想人为修改电池数据信息，需要通过用户投票方式(一半以上用户节点投票通过)完成修改。根据充电桩共享平台既有研究和实际运行分析，这种信息修改方式几乎不可能实现。在联盟链视角下，若电池数据信息修改要求通过，则合约规则发生改变，但这不会对数据信息的安全性、不可篡改性产生影响

。

隐私保护方面，基于区块链技术的充电桩共享平台中的数据信息可以形成数据报表，并在链上公开MD5码

。为获取完整的充电桩及电池数据报表，需要通过报表获取授权与信息验证，有效避免了数据信息的泄露。另外，充电桩及电池信息数据采集过程中，区块链技术中的监控模块可以对数据信息涉及到的用户隐私信息进行清洗与保护

。

信息与计算科学专业是数学、信息科学和计算机科学三者交叉的学科，它以数学为基础，计算机为工具，解决信息和工程计算方面的实际问题．这一专业设置较好地适应了以信息技术为核心的全球经济发展格局下的人才培养与专业发展[1-4]．

4 结语

综上所述，区块链技术的应用可以提高电动汽车充电桩共享效率与质量，在信息数据保护、优化信息数据体验等方面发挥重要作用。为进一步优化平台应用质量，本文在区块链技术应用的基础上，加入智能合约模块，进一步提高了数据信息的安全性，为基于区块链技术的充电桩共享平台高质量发展提供技术支撑与保障。未来实践发展中，相关技术人员和平台研发人员应借助新兴技术内容，立足电动汽车充电桩需求分析和可持续发展需要，对充电桩共享平台进行优化和完善，在有效保障用户信息安全的基础上，提高用户使用充电桩的便利性和安全性。

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