一种基于区块链的梯次电池数据管理方法

1.本发明属于信息管理领域，具体而言，涉及一种基于区块链的梯次电池数据管理方法。


背景技术：

2.近年来，新能源汽车日益走进百姓的生活先第一批投入市场的新能源车动力电池基本处于淘汰临界点，电池行业特别是锂电池行业正迎来爆发期。特别是在中国这一新兴市场和能源需求大国，新的市场需求增长的同时也带来很多突出问题，即其中的动力电池生产、运输、使用以及报废后的回收处理都处于无序无监管的势态下，特别是以锰锂等为原料的动力电池还存在一次、二次污染持续危害环境。另一方面，基于互联网的创新也在快速的推进，然而由于互联网上信息众多且瞬息万变，且容易被篡改，这使得用户对互联网上真实、有效的信息越来越有疑虑。
3.目前，对满足其它产品要求的电池模组可以二次使用，即梯次利用，目前常用的方式是将电池模组参数信息存储至数据库，然而，由于数据库的不透明性，数据可更改性等缺点，使得电池模组的梯次利用并未被很好地推广应用，因此，亟需一种针对梯次电池，保证梯次电池信息真实有效的管理方法。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种技术方案来解决电池在进行梯次利用时数据上的真实有效性问题。
5.本发明第一方面提供一种基于区块链的梯次电池数据管理方法，所述方法应用于区块链的节点设备，包括：
6.s1.获取用户的电池参数信息，将所述用户的电池参数信息加密后上传至区块链；
7.s2.获取并验证区块链上存储的其他用户的电池参数信息，基于区块链上存储的其他用户的电池参数信息与所述用户的电池参数信息对电池进行匹配与重组；
8.s3.基于电池匹配与重组结果构建电池匹配与重组交易，并向区块链发布所述电池匹配与重组交易，以使所述电池匹配与重组交易被所述区块链的节点设备共识验证通过后存储于所述区块链。
9.作为本发明优选的实施方式，所述电池参数信息包括：电池的电压数据、电流数据、温度数据、soh和soc。
10.作为一种可能的实施方式，所述获取用户的电池参数信息，将所述用户的电池参数信息加密后上传至区块链；
11.具体包括如下步骤：
12.s101.获取用户的电池参数信息，并基于所述用户的电池参数信息的获取时间生成时间戳；
13.s102.将所述用户的电池参数信息进行哈希运算，得到所述用户的电池参数信息
的哈希值；
14.s103.基于预设的加密算法将所述哈希值、所述用户的电池参数信息加密后与所述时间戳一同上传至区块链。
15.作为一种可能的实施方式，所述获取并验证区块链上存储的其他用户的电池参数信息，具体包括如下步骤：
16.s201.获取其他用户的电池参数信息的时间戳；
17.s202.使用预设加密算法对应的解密算法，基于其他用户的电池参数信息的时间戳，从区块链中解密得到其他用户的电池参数信息以及其他用户的电池参数信息的哈希值；
18.s203.使用所述其他用户的电池参数信息的哈希值验证所述其他用户的电池参数信息。
19.作为一种可能的实施方式，所述基于区块链上存储的其他用户的电池参数信息与所述用户的电池参数信息对电池进行匹配与重组；包括
20.s210.将电池的参数信息进行加权后得到电池健康信息；
21.s211将所述电池健康信息与各梯次利用阶段对应的预设阈值进行比较，以确定电池模组是否需要梯次利用，若是，则执行s212；
22.s212.基于所述预设阈值将所述电池参数信息相近的电池进行匹配与重组。
23.作为一种可能的实施方式，所述区块链的节点设备使用pbft算法进行共识验证。
24.作为一种可能的实施方式，所述预设的加密算法包括：des、3des、aes128、aes192、aes256加密算法。
25.本发明第二方面提供一种基于区块链的梯次电池数据管理系统，所述系统包括：
26.获取单元，用于获取电池参数信息；
27.校验单元，用于验证区块链上存储的其他用户的电池参数信息；
28.匹配与重组单元，用于基于电池参数信息对电池进行匹配与重组
29.发布单元，用于向区块链发布所述电池匹配与重组交易，以使所述电池匹配与重组交易被所述区块链的节点设备共识验证通过后存储于所述区块链。
30.本发明第三方面提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现上述的一种退役动力电池信息匹配重组方法。
31.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：通过使用本发明所提出的技术方案，可以使不同用户之间的电池参数信息彼此变得透明，并且可以最大程度的保证不同用户之间的电池参数信息的真实有效性。同时，本发明可以将电池对应的梯次利用阶段与电池的参数信息相关联，并存储至区块链中。本发明利用了区块链技术的无法篡改和可追溯的特性，将电池参数信息、梯次利用和撇配信息永久的记录在区块中，在整个动力电池行业内建立起电池模组梯次利用的生态，建立电池模组的使用评价体系，从而便于其他用户查询电池模组对应的参数信息、梯次利用阶段。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1为本发明示例性实施例中提出的一种基于区块链的梯次电池数据管理方法整体流程图；
34.图2为本发明示例性实施例中提出的电池参数信息处理流程图；
35.图3为本发明示例性实施例中提出的一种区块格式示意图；
36.图4为本发明示例性实施例中提出的电池soh数据示意图；
37.图5为本发明示例性实施例中提出的电池匹配与重组结果示意图。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
39.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
41.区块链一般被划分为三种类型：公有链(public blockchain)，私有链(privateblockchain)和联盟链(consortium blockchain)。此外，还可以有上述多种类型的结合，比如私有链 联盟链、联盟链 公有链等。
42.其中，去中心化程度最高的是公有链。公有链以比特币、以太坊为代表，加入公有链的参与者(也可称为区块链中的节点)可以读取链上的数据记录、参与交易、以及竞争新区块的记账权等。而且，各节点可自由加入或者退出网络，并进行相关操作。
43.私有链则相反，该网络的写入权限由某个组织或者机构控制，数据读取权限受组织规定。简单来说，私有链可以为一个弱中心化系统，其对节点具有严格限制且节点数量较少。这种类型的区块链更适合于特定机构内部使用。
44.联盟链则是介于公有链以及私有链之间的区块链，可实现“部分去中心化”。联盟链中各个节点通常有与之相对应的实体机构或者组织；节点通过授权加入网络并组成利益相关联盟，共同维护区块链运行。
45.基于区块链的基本特性，区块链通常是由若干个区块构成。在这些区块中分别记录有与该区块的创建时刻对应的时间戳，所有的区块严格按照区块中记录的时间戳，构成一条在时间上有序的数据链条。
46.在区块链领域，有一个重要的概念就是账户(account)；以以太坊为例，以太坊通常将账户划分为外部账户和合约账户两类；外部账户就是由用户直接控制的账户，也称之为用户账户；而合约账户则是由用户通过外部账户创建的，包含合约代码的账户，即智能合约(smart contract)。
47.在实际应用中，区块链上的智能合约是在区块链上可以被交易触发执行的合约。智能合约可以通过代码的形式定义。
48.同样以以太坊为例，支持用户在以太坊网络中创建并调用一些复杂的逻辑。以太坊作为一个可编程区块链，其核心是以太坊虚拟机(evm)，每个以太坊节点都可以运行evm。evm是一个图灵完备的虚拟机，通过它可以实现各种复杂的逻辑。用户在以太坊中发布和调用智能合约就是在evm上运行的。实际上，evm直接运行的是虚拟机代码(虚拟机字节码，下简称“字节码”)，所以部署在区块链上的智能合约可以是字节码。例如，bob将一笔包含创建智能合约信息的交易(transaction)发送到以太坊网络后，各节点均可以在evm中执行这笔交易。交易的from字段用于记录发起创建智能合约的账户的地址，交易的data字段的字段值保存的合约代码可以是字节码，交易的to字段的字段值为一个null(空)的账户。当节点间通过共识机制达成一致后，这个智能合约成功创建，后续用户可以调用这个智能合约。
49.智能合约创建后，区块链上出现一个与该智能合约对应的合约账户，并拥有一个特定的地址；比如“0x68e12cf284
…”
就代表了创建的这个合约账户的地址；合约代码(code)和账户存储(storage)将保存在该合约账户的账户存储中。智能合约的行为由合约代码控制，而智能合约的账户存储则保存了合约的状态。换句话说，智能合约使得区块链上产生包含合约代码和账户存储的虚拟账户。
50.区块链上部署的智能合约，通常只能引用区块链上存储的数据内容；而在实际应用中，对基于智能合约技术实现的一些复杂的业务场景，智能合约可能还需要引用一些链外的数据实体上的外部数据。
51.在本实施例种梯次利用可以是指某一个已经使用过的产品已经达到原生设计寿命，再通过其他方法使其功能全部或部分恢复的继续使用过程，且该过程属于基本同级或降级应用的方式。
52.以应用到电动汽车上的电池模组为例，可能存在电池模组已经无法保障电动汽车的动力要求，已经不适合继续应用到电动汽车上，而电池模组还可以继续应用到其它领域，例如，应用到通信电源、太阳能路灯、储能领域以使电池模组可以继续发挥余热，以提高能源的利用效率。
53.参考图1，图一为一种基于区块链的梯次电池数据管理方法整体流程图，所述方法应用于区块链的节点设备，包括：
54.s1.获取用户的电池参数信息，将所述用户的电池参数信息加密后上传至区块链；
55.s2.获取并验证区块链上存储的其他用户的电池参数信息，基于区块链上存储的其他用户的电池参数信息与所述用户的电池参数信息对电池进行匹配与重组；
56.s3.基于电池匹配与重组结果构建电池匹配与重组交易，并向区块链发布所述电池匹配与重组交易，以使所述电池匹配与重组交易被所述区块链的节点设备共识验证通过后存储于所述区块链。
57.可以理解的是，本实施例中的电池参数信息可以包括:电池的电压数据、电流数据、温度数据、soh和soc。
58.在根据电池参数信息判断出电池需要梯次利用的情况下，可以对最新区块记录的电池参数信息进行数据分析，这里数据分析的主要目的是从电池模组的性能、寿命、容量等方面对电池模组进行准确的评级，从而确定电池模组对应的梯次利用阶段，其中，梯次利用阶段是电池模组梯次利用的价值体现，表示电池模组可以继续应用的应用场景，例如，应用到通信电源、太阳能路灯、储能等领域。
59.可以理解的是，本实施例中的用户可以为电池的生产厂商、电池维修厂商、电池运输厂商，以及不同的电池消费者，电池消费者可以是电动汽车生产厂商、电动自行车的生产厂商、电池储能设施的生产厂商等；
60.作为一种优选的实施方式，本实施例中的区块链选择联盟链的形式
61.可以理解的是，本实施例中的节点设备可以为终端设备，也可以为提供用户的语音和/或数据连接的设备，或者可以为诸如个人数字助理(personal digital assistant，pda)等独立设备。节点设备还可以称为系统、用户单元、用户站、移动站、移动台、远程站、接入点、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理或用户装置。
62.本实施例中的电池用于为相应的工具提供动力，为工具的动力来源，这里的工具可以是电动汽车、电动自行车等。每个电池模组都有一定的生命周期，随着电池模组的使用，电池模组对应的参数信息也会随之发生相应的变化；
63.如图2所示，作为一种可能的实施方式，s1.获取用户的电池参数信息，将所述用户的电池参数信息加密后上传至区块链；
64.具体包括如下步骤：
65.s101.获取用户的电池参数信息，并基于所述用户的电池参数信息的获取时间生成时间戳；
66.s102.将所述用户的电池参数信息进行哈希运算，得到所述用户的电池参数信息的哈希值；
67.s103.基于预设的加密算法将所述哈希值、所述用户的电池参数信息加密后与所述时间戳一同上传至区块链。
68.优选的,本实施例在电池每n次充电结束后，通过上述节点设备，将电池参数信息写入到区块中，以区块形式存储至区块链中，一种示例性的区块格式如图3所示。其中，电池参数信息可以用于表征电池模组的性能。通过将电池参数信息上传至区块链确保了数据的真实性和不可更改性，从而提升了基于电池模组参数信息确定电池的梯次利用阶段的可信任度。其中n为大于等于1的正整数；可以根据用户对电池不同的使用场景合理设置；使用当电池用于电动汽车时，n推荐选取10；当电池用于储能中心时，n推荐选取1.
69.作为一种可能的实施方式，所述获取并验证区块链上存储的其他用户的电池参数信息，具体包括如下步骤：
70.s201.获取其他用户的电池参数信息的时间戳；
71.s202.使用预设加密算法对应的解密算法，基于其他用户的电池参数信息的时间戳，从区块链中解密得到其他用户的电池参数信息以及其他用户的电池参数信息的哈希值；
72.s203.使用所述其他用户的电池参数信息的哈希值验证所述其他用户的电池参数信息。
73.作为一种可能的实施方式，上述预设的加密算法包括：des、3des、aes128、aes192、aes256加密算法。本发明使用对称算法对电池参数信息进行加密，；当数据意外泄露时，可以一定程度上保证数据的安全性。
74.作为一种可能的实施方式，所述基于区块链上存储的其他用户的电池参数信息与所述用户的电池参数信息对电池进行匹配与重组；包括
75.s210.将电池的参数信息进行加权后得到电池健康信息；
76.在本实施例中，虽然可以直接通过电池参数信息例如soh判断是否需要梯次利用；但是，为了能够更为精准地评价电池模组的梯次利用价值，使得所确定的梯次利用阶段更符合电池模组再次利用的价值，本实施例将电池的参数信息进行加权后得到电池健康信息，一种示例性的电池soh数据如图4所示。
77.具体地，可以通过电池的电压数据得到电池的最高单体电压、最低单体电压；通过电池的电流数据得到电池的最大单体电流、最小单体电流；通过温度数据得到电池工作的最高温度；将soh赋予权重0.8；将soc赋予权重0.1；最大单体电流、最小单体电流、最高单体电压、最低单体电压赋予权重0.025；在确定了电池参数信息对应的权重后，可以通过加权算法，根据电池参数信息及对应的权重计算电池模组的健康信息。可以理解的是此处仅是举例说明，不具有任何限定作用。
78.s211将所述电池健康信息与各梯次利用阶段对应的预设阈值进行比较，以确定电池模组是否需要梯次利用，若是，则执行s212；
79.具体地，不同的应用领域，对电池模组的健康状态参数要求不同，预设阈值也不尽相同；举例说明，电动汽车领域要求电池模组的健康状态参数达到90，即，健康状态参数小于90时，电池模组将不能在电动汽车继续使用；储能领域要求电池模组的健康状态参数达到50，即，健康状态参数小于50时，电池模组将不能继续用于储能；因此，针对不同的梯次利用阶段可以设定相应的预设阈值，将健康状态参数与各梯次阶段对应的预设阈值进行比较，可以确定电池模组是否需要梯次利用。这里仅是举例说明，本领域技术人员可以根据实际应用设定电池可梯次利用阶段及对应的预设阈值。本步骤中计算的电池模组的健康信息可以反映电池模组的性能、寿命、容量等方面。
80.s212.基于所述预设阈值将所述电池参数信息相近的电池进行匹配与重组。一种示例性的电池匹配重组结果如图5所示。
81.不同的应用领域，对电池模组的健康值要求不同，通过精确地确定电池模组的健康值，可以准确地对电池模组进行评级，即，确定电池模组对应的梯次利用阶段，其中，梯次利用阶段是电池模组梯次利用的价值体现，表示电池模组可以继续应用的应用场景，例如，应用到通信电源、太阳能路灯、储能等领域。
82.在确定了电池模组对应的梯次利用阶段后，可以将电池模组对应的梯次利用阶段与最新区块记录的电池模组参数信息相关联，并存储至区块链中。这里利用了区块链技术的无法篡改和可追溯的特性，将电池模组参数信息、梯次利用阶段永久的记录在区块中，在整个动力电池行业内建立起电池模组梯次利用的生态，建立电池模组的使用评价体系，从而便于其他用户查询电池模组对应的参数信息、梯次利用阶段。
83.这里的查询方可以是有电池模组购买需求的用户，当查询方想要购买相应的电池模组时，为了提高交易成功率，在接收到查询方发送的梯次利用阶段查询请求后，可以根据时间戳从区块链中读取最新区块记录的电池模组参数信息及关联的梯次利用阶段，然后，将电池模组参数信息及关联的梯次利用阶段提供给查询方，查询方可以根据电池模组参数信息重新确定电池模组对应的梯次利用阶段，通过重新确定电池模组对应的梯次利用阶段可以确定区块链中存储的数据的真实性，从而便于查询方决定是否购买电池模组。
84.在本实施例中，还可以将区块链所记录的历史电池模组参数信息全部导出，提供
给查询方，使查询方能够对电池模组进行综合评价，从而决定是否购买电池模组。
85.本发明在确定了电池模组对应的梯次利用阶段后，以及电池匹配与重组结构后，可以将电池模组对应的梯次利用阶段与最新区块记录的电池模组参数信息相关联，并存储至区块链中。这里利用了区块链技术的无法篡改和可追溯的特性，将电池模组参数信息、梯次利用阶段永久的记录在区块中，在整个动力电池行业内建立起电池模组梯次利用的生态，建立电池模组的使用评价体系，从而便于其他用户查询电池模组对应的参数信息、梯次利用阶段。
86.作为一种可能的实施方式，所述区块链的节点设备使用pbft算法进行共识验证。
87.在区块链中使用的共识算法通常包括：第一类共识算法与第二类共识算法。
88.第一类共识算法，即节点设备需要争夺每一轮的记账周期的记账权的共识算法；例如，工作量证明(proof of work，pow)、股权证明(proof of stake，pos)、委任权益证明(delegated proof of stake，dpos)等共识算法；
89.第二类共识算法，即预先为每一轮记账周期选举记账节点(不需要争夺记账权)的共识算法；例如，实用拜占庭容错(practical byzantine fault tolerance，pbft)等共识算法。
90.在采用第一类共识算法的区块链网络中，争夺记账权的节点设备，都可以在接收到交易后执行该笔交易。争夺记账权的节点设备中可能有一个节点设备在本轮争夺记账权的过程中胜出，成为记账节点。记账节点可以将收到的交易与其它交易一起打包以生成最新区块，并将生成的最新区块或者该最新区块的区块头发送至其它节点设备进行共识。
91.在采用第二类共识算法的区块链网络中，具有记账权的节点设备在本轮记账前已经商定好。因此，节点设备在接收到交易后，如果自身不是本轮的记账节点，则可以将该交易发送至记账节点。对于本轮的记账节点，在将该交易与其它交易一起打包以生成最新区块的过程中或者之前，可以执行该交易。记账节点在生成最新区块后，可以将该最新区块或者该最新区块的区块头发送至其它节点设备进行共识。
92.在考虑本发明所应用的实际场景时，本发明采用第二类共识算法中的pbft算法进行共识验证。
93.根据本发明上述实施例提供的方法，在每n次充电结束后，将更新的电池模组参数信息以区块形式存储至区块链中；根据最新区块记录的电池模组参数信息判断电池模组是否需要梯次利用；若是，则对最新区块记录的电池参数信息进行数据分析，确定电池模组对应的梯次利用阶段；将电池对应的梯次利用阶段与最新区块记录的电池模组参数信息关联存储至区块链中。基于本发明提供的技术方案，以区块链技术来实现数据保真，确保了电池模组参数信息的真实性，从而提升了基于电池模组参数信息所确定的梯次利用阶段的可信度，使得电池模组能够得到更好地利用，克服了现有技术由于无法确定数据的真实性，而导致根据电池模组参数信息所确定的梯次利用阶段的可信度低，无法使电池模组得到更好地、充分地利用，造成资源的浪费。
94.本实施例还提供一种基于区块链的梯次电池数据管理设备，所述设备包括：
95.获取单元，用于获取电池参数信息；
96.校验单元，用于验证区块链上存储的其他用户的电池参数信息；
97.匹配与重组单元，用于基于电池参数信息对电池进行匹配与重组
98.发布单元，用于向区块链发布所述电池匹配与重组交易，以使所述电池匹配与重组交易被所述区块链的节点设备共识验证通过后存储于所述区块链。
99.本实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现上述的一种退役动力电池信息匹配重组方法。
100.可以理解的是，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
101.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。