一种基于区块链的新能源汽车电池共享模型方法

1.本发明主要涉及区块链金融技术领域，具体是一种基于区块链的新能源汽 车电池共享模型方法。


背景技术：

2.面对汽车工业的发展所带来的环境问题和能源问题，发展新能源汽车已成 为国际社会的共识，新能源汽车的发展带动了行业的产业链不断发展。如今在 业内，为电动车供电主要有两种发展模式：一是充电模式，另一个是换电模式。
3.充电模式已经有了一定的发展，存在充电时间长，充电桩车位较少导致排 队等待时间长的问题，换电模式相比之下更节约时间，但是现有换电模式基本 处于摸索阶段，没有较为成熟的技术方案，管理混乱，制约了换电模式的产业 化发展。


技术实现要素：

4.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于区块链的新能源汽车电池 共享模型方法，它提供了成熟的电池换电共享方法，便于新能源汽车换电模式 形成产业化。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种基于区块链的新能源汽车电池共享模型方法，包括以下步骤：
7.s1，将新能源汽车电池通证化，包括以下步骤：
8.s
1-1
，将用户信用画像，基于信用池来对用户进行信用方面的刻画，用户的 信用画像，包括以下步骤：
9.(2.1)基于数据挖掘的信用标签创建。创建信用主体信用标签是抽取信用 主体显著特征，对信用主体复杂信用状况进行降维理解。新型信用评价以海量 信用大数据为基础，通过文本分析、规则归纳等方法对信用信息进行静态数据 与动态数据分类，基于数据挖掘等技术构建信用主体标签抽取机制，从而创建 包含信用主体基本属性、行为偏好、经济消费、兴趣爱好等内容的信用标签集 合。
10.(2.2)基于大数据技术的信用数据分析。大数据“信用画像”的本质就是 对信用主体的信用状况进行数学建模。新型信用评价以信用标签分类为基础， 通过大数据深度挖掘等技术自动定义各标签权重，制定基于自动迭代和机器学 习算法的信用标签指标权重的动态分配模型，得出基于信用标签和指标权重的 信用主体信用评分。
11.(2.3)基于数据可视化的“信用画像”刻画。基于数据可视化技术对信用 主体的信用标签和评分进行视觉表现是信用画像的直接表现形式。新型社会评 价通过图形图像处理、计算机视觉及用户界面等技术，以静态图表、立体动画、 动态视频等形式全面展示信用主体的信用状况。
12.新型社会信用体系充分发挥信用大数据的价值，通过对信用主体的基本属 性、消费理念、行为偏好、生活习惯等信用状况进行深度挖掘，实现信用主体 隐性特征的显性化，从而多维刻画信用主体的“信用画像”，为实现综合社会信 用的精准利用奠定基础，这一过
程就是新型信用评价，在传统社会信用体系中 称为信用评级。新型信用评价以覆盖全社会、各领域、互联互通和开放共享的 信用大数据为基础，通过对海量信用数据的分类处理，以标签化的方式对信用 主体信用特征进行高度精炼的总结，进而通过大数据挖掘等技术对标签进行清 洗和提取，最终得到信用主体的
[0013]“信用画像”。信用应用是社会信用机制的价值取向。在智慧社会中，信用 大数据的广泛覆盖、信用产品的创新、信用应用场景的拓展以及信用理念的深 化，促使社会信用成为政府、企业、公众等多元主体加强和创新社会治理、完 善社会主义市场经济的重要工具，对加强政府市场监管、推动数字经济发展以 及提供惠民便企服务等具有重要作用。
[0014]s1-2
，电池流通过程使用sm2椭圆曲线数字签名算法，对每笔交易进行签 名与验签，保障数据真实性，同时该系统使用雾服务器，由于雾计算有几个明 显特征：低延时、位置感知、广泛的地理分布、适应移动性的应用，支持更多 的边缘节点。这些特征使得移动业务部署更加方便，可以满足更广泛的节点接 入。与云计算相比，雾计算所采用的架构更呈分布式，更接近网络边缘。雾计 算将数据、数据处理和应用程序集中在网络边缘的设备中，而不像云计算那样 将它们几乎全部保存在云中。数据的存储及处理更依赖本地设备，而非服务器。 所以，云计算是新一代的集中式计算，而雾计算是新一代的分布式计算，符合 互联网的“去中心化”特征。因此，本系统采用雾计算服务器。雾计算服务器 拥有足够的存储空间提供数据存储，不再需要购买相应的基础设施和计算设备 等软硬件，减少管理成本，同时为保障共享数据的安全性。
[0015]s1-3
，对电池饱和度查询，每节电池使用情况每个用户随时可以查询，区块 链技术具有先天的溯源功能，同时使用数字签名后，每笔交易公开透明且可以 保障真实性，每节电池使用情况每个用户随时可以查询，对用户的收费管理更 清晰，
[0016]s1-4
，在充电桩节点，为用户提供更换电池、为电池充电、对电池返厂服务；
[0017]
s2，对用户的收费，以电池饱和度为测量标准，量化电池的价值，包括以 下步骤：
[0018]s2-1
，在充电桩节点，为用户更换电池，对更换下来的电池充电，将饱和度 为0或者出现故障的电池进行报废处理。在更换电池的交易中需要对用户进行 收费，其中收费包括两个方面，两块电池饱和度的差异，充电桩为电池充满电 需要的费用；
[0019]s2-2
，失效电池在该系统中同样以通证形式存在，具有一定的价值；其交易 形式如步骤s
2-1
所示，失效电池可以在用户、充电桩与电池生产厂商之间相互流 转。
[0020]
步骤s
1-2
中的椭圆密码体制参数为：
[0021]
(1)设置用户a的私钥da∈[1，n-1]和用户a的公钥pa＝[da]g＝(xa，ya)；
[0022]
(2)选择一个密码杂凑算法，设为hv()，便是照耀长度为v比特的密码 杂凑函数；
[0023]
(3)选择一个随机数发生器；
[0024]
(4)用户a签名，为签名者a，签名者a具有有长度entlena，比特的可辨别 标识ida，记entla是有整数entlena转换而成的两个字节，在椭圆曲线数字签名 算法中，签名者和验证这都需要用密码杂凑函数求得用户a的杂凑值za＝ h
256
(entla||ida||a||b||xg||yg||xa||ya)。
[0025]
步骤s2中的电池循环使用次数为m次，电池的成本为l元，电池已经使 用n次，充一次电需花费m元，车主在更换电池事需花费y元，用户在更换电 池时需要花费
其中n1是车主更换之前的 电池使用次数，n2是车主更换之后的电池使用次数。
[0026]
所述密码杂凑算法为国家密码管理局发布的sm3算法。所述随机数发生器 为国家密码管理局批准的随机数发生器，在实体与实体进行交互的需要验证签 名或验证签名。
[0027]
对比现有技术，本发明的有益效果是：
[0028]
通过本发明提供的方法，在一个换电站内，只需要3-5分钟的时间就能为一 辆电动车更换上一副全新的满电的电池。另外，换电能够通过车电分离的方式 降低购车成本。同时，还解决了一些老小区充电桩难安装，车位少的问题，减 少了车主的等待时间，有利于新能源汽车的进一步发展。
附图说明
[0029]
图1为本发明系统架构图；
[0030]
图2为本发明系统实现流程图。
具体实施方式
[0031]
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅 用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲 授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形 式同样落于本技术所限定的范围。
[0032]
如图1所示，本发明的一种基于区块链的新能源汽车电池共享模型，该模 型由生产商、认证机构、消费市场、充电桩4个实体组成。包括以下方面：
[0033]
在数据层方面，采用与比特币相同的数据结构，区块结构包括区块头与交 易两部分，区块头中包括前块哈希、默克尔根、时间戳等数据，以保证数据的 真实与不可篡改性；数据存储采用分布式储存，借助云平台，实现多中心化。 由于区块链上的数据将永久记录，不可篡改，在保证各方安全的同时可以做到 随时随地快速查证；管理节点随时掌握流通现状，通证全程追溯，职责明确， 共识节点将负责进行交易的确认，非共识节点可以轻量化存储以进行交易；通 证区块链将以区块链技术为底层实现c2c，c2b，b2b的跨领域资产互通。因 此，将电池做成通证资产可以实现对其更好的管理；
[0034]
在网络层方面，主要实现传播与校验功能，采用c/s架构，用户可以通过 客户端快速获取电池的全部信息，包括电池的流转节点、饱和度、电池电量信 息等。
[0035]
在共识层方面，采用bft共识机制。bft共识机制可以保障有良好的性能。 其包括三个阶段：一：由主节点广播请求；二：每个验证者签名并准备针对该 请求的准备消息，验证器广播提交消息；三：当接收到足够的提交消息后，请 求被接受。
[0036]
在合约层方面，该模型可以实现对用户的合理收费，以及对电池整个生命 周期的全管理，同时可以通过对结点的限制来保障系统的安全和稳定性。
[0037]
在应用层方面，部署该系统。
[0038]
参照图2，本发明包括如下步骤：
[0039]
步骤1：在生产商将电池生产出来时，加入生产商的数字签名，数字签名技 术使用
sm2椭圆曲线数字签名算法，sm2算法是我国正式公布的商用数字签名 标准。
[0040]
sm2算法的签名过程如下：
[0041]
假设待签名的消息为m，为了获取消息m的数字签名(r，s)，作为签名者的 用户a应执行以下运算步骤:
[0042]
(1)置
[0043]
(2)计算并将e的数据类型转换为整数；
[0044]
(3)用随机数发生器产生随机数k∈[1,n-1]；
[0045]
(4)计算椭圆曲线点(x1,y1)＝[k]g，并将x1的数据类型转换为整数；
[0046]
(5)计算r＝(e x1)modn，若r＝0或r k＝n则返回步骤(3)；
[0047]
(6)计算s＝((1 da)-1
(k-rda))modn，若s＝0则返回步骤(3)；
[0048]
(7)将r、s的数据类型转换为字节串，消息m的签名为(r，s)。
[0049]
sm2算法的的验证过程如下：
[0050]
为了检验收到的消息m'及其数字签名(r'，s')，作为验证者的用户b应实现 以下运算步骤:
[0051]
(1)检验r'∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过；
[0052]
(2)检验s'∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过；
[0053]
(3)置
[0054]
(4)计算将e'的数据表示为整数；
[0055]
(5)将r'和s'的数据转换为整数，计算t＝(r',s')modn，若t＝0，则验证不通过；
[0056]
(6)计算椭圆曲线点(x1',y1')＝[s']g [t]pa；
[0057]
(7)将x的数据转换为整数，计算r＝(e' x1')modn，检验r＝r'是否成立，若 成立则验证通过；否则验证不通过。
[0058]
步骤2：认证机构在收到生产商的电池后，首先加入自己的数字签名，然后 对其进行技术评测。若电池产品不符合条件，直接进行报废处理；若电池符合 标准要求，则可以流入到消费市场，消费市场如车主、汽车厂商、代理商和充 电桩等，消费市场以车主为例。
[0059]
步骤3：当电池流入到消费市场后，消费市场以车主为例。由于系统采用 pbft共识机制，首先对车主进行信用画像，提高整体客户的信用度，保障系统 的的稳定。
[0060]
步骤4：充电桩提供服务，充电桩可以为用户提供更换电池、为电池充电等 基本服务，同时充电桩可以查看电池的饱和度信息，这样就可以解决如何收费 的问题，在完成一次交易后充电桩在此交易上加入自己的数字签名。
[0061]
步骤5：在电池的饱和度降为0，或电池有损害且危害安全时，将会对其进 行报废处理。报废操作由电池生产商统一处理。大体包括以下方面，电池生产 出来时由认证机制认证不通过；电池在流通过程中经过不正当使用造成损害且 危害安全时；或电池饱和度降为0时等。此时需要对电池进行报废处理。
[0062]
此时，整个流程形成了一个闭环，可以有效的实现对电池的全生命周期管 理。