基于区块链的电动汽车电池更换系统的制作方法

这里讨论的实施例涉及基于区块链的电动汽车电池更换系统和方法。

背景技术：

区块链技术起源于比特币。区块链可被视为一种以去中心化方式进行操作的分布式数据库。区块链技术通过使用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在分布式系统中的交易节点无需互相信任的情况下，实现基于去中心化的点对点交易、协调与协作，从而解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题。

随着近年来比特币的发展和普及，区块链作为一种新形式的具有普适性的分布式底层架构，可以应用于金融、经济、科技甚至政治等各个领域。

以车载电池为动力源，通过电机进行驱动的电动汽车(electricvehicle：ev)已变得越来越普及。为此，建设了用于为电动汽车更换电池的换电站，电动汽车可以在换电站将电力已耗尽的电池更换成充满电的电池并支付或收取相应的费用。

在电动汽车电池更换系统中，存在两个需要解决的问题，即信任问题和效率问题。信任问题是如何保证电池信息的安全性和可信性，而效率问题是如何在电动汽车和换电站之间快速有效地完成有关电池更换的交易。

技术实现要素：

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为了解决电动汽车电池更换系统的信任问题和效率问题，本发明人提出了基于区块链的电动汽车电池更换系统。通过将区块链技术应用于电动汽车电池更换系统，可以利用区块链的不可篡改性在电池更换过程中将电池信息存储在区块链上来解决信任问题；并且可以利用区块链技术中的智能合约实现与电池更换有关的自动交易，并且通过调节区块链的性能参数来优化交易过程，从而解决效率问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种基于区块链的电动汽车电池更换系统。该电动汽车电池更换系统包括：获取单元，从电动汽车获取电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取换电站处的用于更换第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到电动汽车电池更换系统的区块链的智能合约；评估单元，基于获取单元获取的第一电池和第二电池的电池信息利用智能合约评估第一电池的价值和第二电池的价值；更换单元，基于评估单元评估的第一电池的价值和第二电池的价值，将第一电池更换为第二电池并且将更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在区块链中；调整单元，根据电动汽车和换电站之间的电池更换交易的交易延迟时间来调整区块链的性能参数。

根据本公开的另一方面，提供了一种基于区块链的电动汽车电池更换方法，包括：获取步骤，用于从电动汽车获取电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取换电站处的用于更换第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到区块链的智能合约；评估步骤，用于基于所获取的第一电池和第二电池的电池信息利用智能合约评估第一电池的价值和第二电池的价值；更换步骤，用于基于所评估的第一电池的价值和第二电池的价值，将第一电池更换为第二电池并且将更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在区块链中；以及调整步骤，用于根据电动汽车和换电站之间的电池更换交易的交易延迟时间来调整区块链的性能参数。

附图说明

参照下面结合附图对本公开实施例的说明，会更加容易地理解本公开的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本公开的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1是示出了根据本公开的一个实施例的电动汽车电池更换系统的配置的框图；

图2是示出了根据本公开的实施例的电动汽车电池更换系统进行的电池更换过程的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的与电动汽车放电过程相关的电池信息的数据结构以及智能合约的示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的与换电站充电过程相关的电池信息的数据结构以及智能合约的示意图；

图5示出了根据本公开的一个实施例的用于确定计算电池使用率的权重的层次分析方法的流程图；

图6示出了根据本公开的一个实施例的根据电池品牌相同的其他电池的使用信息调整电池市场价格的方法的流程图；

图7示出了根据本公开的一个实施例的动态调整挖矿困难度的方法的流程图；以及

图8示出了根据本公开的一个实施例的电动汽车电池更换方法的流程图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的部件，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

根据本公开，电动汽车和换电站作为节点组成区块链的点对点(peertopeer)分布式网络，其中换电站是该分布式网络的矿工节点，而电动汽车仅作为交易节点。

在电动汽车电池更换系统中存在电池在换电站处进行充电的充电过程、电动汽车在行驶过程中使用电池的放电过程以及电动汽车在换电站处更换电池的更换过程。在电池的更换过程中，关于电动汽车的待更换的电池和换电站处用于更换的电池的信息被更新并且存储在区块链中。此外，关于电池更换交易的信息也被存储在区块链中。

图1是图示了根据本公开的一个实施例的电动汽车电池更换系统100的配置的框图。电动汽车电池更换系统100包括获取单元101、评估单元102、更换单元103和调整单元104。

根据本公开的实施例，获取单元101从电动汽车获取电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取换电站处的用于更换第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到电动汽车电池更换系统的区块链的智能合约。评估单元102基于获取单元101获取的第一电池和第二电池的电池信息利用智能合约评估第一电池的价值和第二电池的价值。更换单元103基于评估单元102评估的第一电池的价值和第二电池的价值，将第一电池更换为第二电池并且将更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在区块链中。调整单元104根据电动汽车和换电站之间的交易延迟时间来调整区块链的性能参数。

图2是示出了根据本公开的实施例的电动汽车电池更换系统100进行的电池更换过程的示意图。

如图2所示，在电动汽车ev行驶过程中，为电动汽车的电动机提供电力的第一电池放电，关于第一电池的放电的信息被实时存储在电动汽车中。相应地，换电站为第二电池充电，关于充电的信息被实时存储在换电站中。当电动汽车进入换电站以将第一电池更换为第二电池时，从电动汽车和换电站分别获取关于第一电池和第二电池的电池信息作为区块链的智能合约的输入，用于分别计算第一电池和第二电池的价值，并且基于所计算的第一电池和第二电池的价值来进行电池的更换。经更新的第一电池和第二电池的电池信息以及关于更换过程的信息被存储在区块链中。

由于区块链本身的不可篡改性，将电池信息和相关的交易信息存储在区块链中可以极大地提高电池自身的可信性。例如，如果电动汽车的车主私自篡改电池的充放电次数以期获取其电池的更高价值，则在该电动汽车进入换电站更换电池时，从区块链获取的关于该电动汽车的电池的信息与从该电动汽车获取的电池的信息不一致，则换电站可以拒绝该交易。同理，如果换电站对电池信息进行篡改，则电动汽车的车主同样可以拒绝该交易。

此外，由于区块链的本质，区块链的区块内容的更新速度与区块链自身的某些性能参数相关。具体而言，只有在作为矿工节点的换电站生成新的区块时才能对区块内容进行更新，因此本公开提出了根据电池更换交易耗用的时间来自适应地调整的区块链的性能参数，从而提高电动汽车电池更换系统的总体效率。在本公开的基于区块链的电动汽车电池更换系统中，电池更换交易耗用的时间与区块链的挖矿时间、区块传播时间和剪枝时间相关联。通过对区块链的这些时间相关性能参数进行调整，可以提高电动汽车电池更换系统的总体效率。

下面对构成电动汽车电池更换系统100的获取单元101、评估单元102、更换单元103和调整单元104的功能分别进行详细描述。

获取单元101的功能

根据本公开的实施例，当电动汽车进入换电站以将电动汽车的第一电池更换为已在换电站充电的第二电池时，获取单元101可以从电动汽车获取电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取换电站处的用于更换第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到电动汽车电池更换系统的区块链的智能合约。

根据本公开的实施例，第一电池和第二电池的电池信息可以包括电池基本信息、电池状态信息、电池使用信息、电池钱包信息等。

例如，电池基本信息可以包括电池身份(诸如电池的序列号)、电池品牌、电池生产时间、电池最大使用寿命、电池最大充电次数、电池最大放电次数等。电池基本信息是不可更改的。

例如，电池状态信息可以包括电池充电或放电的开始时间和结束时间、电池充电或放电时的电压和/或电流、电池充电或放电的能量、电池的电量、电池事件信息等(诸如指示电池当前进行的是充电操作还是放电操作)。

例如，电池使用信息可以包括电池当前充电次数、电池当前放电次数、当前拥有该电池的电动汽车的身份(诸如电动汽车的车牌号)或换电站的身份(诸如换电站的编号)等。

例如，电池钱包信息可以包括电池的价值、电池当前所有者的账户信息等。

包括上述电池基本信息、电池状态信息、电池使用信息和电池钱包信息的电池信息根据电池的使用，即电池的充电和放电而被更新，并且在换电站处进行电池更换交易之后被存储在区块链中。

根据本公开的实施例，获取单元101可以验证从电动汽车和换电站获取的第一电池和第二电池的电池信息的真实性。例如，根据本公开的一个实施例，获取单元101可以将所获取的电池信息与区块链中存储的电池信息进行比较来验证所获取的电池信息的真实性。例如，如果电池当前充电次数或电池当前放电次数与区块链存储的电池当前充电次数或电池当前放电次数不一致，则可以认为电池信息被篡改过，则电动汽车电池更换系统可以拒绝该次电池更换交易。

当电动汽车使用第一电池行驶时，电动汽车的第一电池的发生变化的电池信息可以被实时存储在电动汽车中，当在电动汽车进入换电站更换电池时，即利用区块链技术进行电池交易时，获取单元101获取的电动汽车的第一电池的部分电池信息可以用作区块链的智能合约的输入，通过智能合约计算第一电池的完整电池信息。

图3示出了根据本公开的实施例的与电动汽车放电过程相关的电池信息的数据结构以及智能合约的示意图。例如，如图3所示，在电动汽车的行驶过程中，电动汽车的第一电池进行放电。在第一电池的放电过程中，电动汽车处的电表检测第一电池放电时的电压和电流以及放电的开始时间和结束时间，智能合约根据下式(1)计算第一电池放电的能量。

电池放电的能量＝放电电压×放电电流×(放电结束时间-放电开始时间)(1)

在该充电过程中，电池状态信息发生了变化。相应地，电池使用信息也发生了变化，例如智能合约使电池当前放电次数加1。

相应地，在换电站对第二电池进行充电时，换电站的第二电池的发生变化的电池信息可以被实时存储在换电站中，当在电动汽车进入换电站更换电池时，即利用区块链技术进行电池交易时，获取单元101获取的换电站的第二电池的部分电池信息可以用作区块链的智能合约的输入，通过智能合约计算第二电池的完整电池信息。

图4示出了根据本公开的实施例的与换电站充电过程相关的电池信息的数据结构和智能合约的示意图。例如，如图4所示，在换电站处进行的第二电池的充电过程中，换电站处的电表检测对第二电池进行充电时的电压和电流以及充电的开始时间和结束时间，智能合约根据下式(2)计算第二电池进行充电的能量。

电池充电的能量＝充电电压×充电电流×(充电结束时间-充电开始时间)(2)

在该充电过程中，电池状态信息发生了变化。相应地，电池使用信息也发生了变化，例如智能合约使电池当前充电次数加1。

应注意，以上说明的关于第一电池和第二电池的电池信息仅是示例，并且本公开不限于此。

例如，根据本公开的一个实施例，获取单元101还可以从区块链获取关于与电池品牌相同的其他电池的使用信息。例如，获取单元101可以从区块链获取在电动汽车电池更换系统中的与第一电池和第二电池的品牌相同的所有其他电池的使用信息。

例如，假设电池的品牌是brand1，获取单元101可以从区块链获取所有具有品牌brand1的电池的电池当前充电次数的总和和电池当前放电次数的总和，作为与电池品牌相同的所有其他电池的使用信息。

评估单元102的功能

根据本公开的实施例，评估单元102可以基于获取单元101获取的第一电池和第二电池的电池信息利用智能合约评估第一电池的价值和第二电池的价值。

根据本公开的一个实施例，评估单元102可以利用智能合约基于获取单元101获取的第一电池和第二电池的电池信息中包括的电池生产时间、电池最大使用寿命、电池最大充电次数、电池最大放电次数、电池当前充电次数和电池当前放电次数根据下式(3)来计算电池的使用率并且根据电池的使用率计算电池的价值。

使用率＝w1×(当前时间-电池生产时间)/电池最大使用寿命+w2×电池当前充电次数/电池最大充电次数+w3×电池当前放电次数/电池最大放电次数(3)

其中w1反映电池使用时间在电池使用率中所占的权重，w2反映电池当前充电次数在电池使用率中所占的权重，并且w3反映电池当前放电次数在电池使用率中所占的权重。

根据本公开的一个实施例，可以采用层次分析方法确定用于计算电池使用率的权重w1、w2、w3。

图5示出了根据本公开的一个实施例的用于确定计算电池使用率的权重的层次分析方法500的流程图。

如图5所示，方法500开始于步骤s501。在步骤s502中，构建比较矩阵a。比较矩阵a具有如下形式：

其中a1表示w2相比于w1的重要程度、a2表示w3相比于w1的重要程度。a1和a2的取值可以根据应用场景和实际情况确定。

在步骤s503中，计算矩阵a的最大特征根λmax。在s504中，根据下式(4)计算一致性比率cr：

cr＝(λmax-n)/(n-2)/ri(4)

其中n是矩阵的阶数，在矩阵a的情况下，n取值为3；并且ri是随机一致性指标，在矩阵a为3阶方阵的情况下，ri取值为0.58。

在步骤s505中，确定一致性比率cr是否小于0.1。如果在步骤s505中确定一致性比率cr小于0.1，则方法500前往步骤s506，其中计算矩阵a的特征向量并且对其进行归一化，从而得到向量w＝[w1,w2,w3]。随后，该方法结束于步骤s508。

如果在步骤s505中确定一致性比率cr不小于0.1，即等于或大于0.1，则方法500前往步骤s507，其中对比较矩阵a进行调整，即调整a1和a2的取值。随后，重复步骤s503至s505，直至一致性比率cr小于0.1。

根据本公开的一个实施例，评估单元102可以利用智能合约基于第一电池的使用率根据下式(5)计算第一电池的价值。

第一电池的价值＝(1-第一电池的使用率)×第一电池的电池市场价格

(5)

此外，评估单元102可以利用智能合约基于第二电池的使用率根据下式(6)计算第二电池的价值。

第二电池的价值＝(1-第二电池的使用率)×第一电池的电池市场价格+第二电池的电池充电的能量×单位电能价格(6)

根据本公开的一个实施例，评估单元102可以基于获取单元101从区块链获取的关于与电池品牌相同的其他电池的使用信息利用智能合约对电池市场价格进行适应性调整。

例如，评估单元102可以基于获取单元101从区块链获取所有相同品牌的电池的电池当前充电次数的总和和电池当前放电次数的总和来调整电池市场价格。

由于在电动汽车电池更换系统中可能流通不同品牌的电池，这些电池的性能可能存在差异，导致电动汽车的车主可能偏好于某种品牌的电池，因而会更倾向于使用该种品牌的电池。通常，电池在未被使用的情况下仍会以缓慢的速度放电，如果换电站处的电池长期未被使用，则需要对电池重新充电以在需要时能够立即用于更换电动汽车上的电池。因此，对于不太受欢迎的电池品牌，其当前充电次数可能显著高于当前放电次数。基于该原因，可以通过参考在电动汽车电池更换系统中流通的相同品牌的所有其他电池的使用信息来对电池市场价格进行调整。

图6示出了根据本公开的一个实施例的根据电池品牌相同的其他电池的使用信息调整电池市场价格的方法600的流程图。

方法600开始于步骤s601。

随后，在步骤s602中，确定电池品牌相同的所有其他电池的电池当前充电次数的总和是否大于这些电池的电池当前放电次数的总和。

如果在步骤s602中确定电池当前充电次数的总和大于电池当前放电次数的总和，则在步骤s603中将电池市场价格下调预定价格。

如果在步骤s602中确定电池当前充电次数的总和不大于电池当前放电次数的总和，则在步骤s604中确定电池当前充电次数的总和是否小于电池当前放电次数的总和。

如果在步骤s604中确定电池当前充电次数的总和小于电池当前放电次数的总和，则在步骤s605将电池市场价格上调预定价格。

如果在步骤s604中确定电池当前充电次数的总和不小于电池当前放电次数的总和，即电池当前充电次数的总和等于电池当前放电次数的总和，则在步骤s606中使电池市场价格保持不变。随后，方法600结束于步骤s607。

通过上述方法600，可以根据市场情况动态地调整电池市场价格，从而更为准确且合理地评估电池的价值。

更换单元103的功能

根据本公开的实施例，更换单元103可以基于评估单元102评估的第一电池的价值和第二电池的价值，将第一电池更换为第二电池并且将更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在区块链中。

更换单元103可以计算第一电池的价值与第二电池的价值之间的差，从而完成电池更换交易。此外，更换单元103可以将更新的第一电池和第二电池的电池信息存储在区块链中。例如，第一电池和第二电池的所有者发生了互换，因此更换单元103需要将第一电池的电池信息中的指示放电的事件信息更新为指示充电的事件信息，将第二电池的电池信息中的指示充电的事件信息更新为指示放电的事件信息。此外，更换单元103需要将第一电池的电池信息中的指示第一电池的所有者信息从电动汽车更新为换电站。同样地，更换单元103需要将第二电池的电池信息中的指示第二电池的所有者信息从换电站更新为电动汽车。此外，更换单元103需要对电池的所有者的账户信息进行更新，即相应地加上或者减去第一电池的价值与第二电池的价值之间的差。

更换单元103还可以将关于电池更换交易的信息存储到区块链中。例如，更换单元103可以在区块链中存储进行电池更换交易的时间、进行电池更换交易的电动汽车和换电站的身份信息等。

调整单元104的功能

根据本公开的实施例，调整单元104可以根据电动汽车和换电站之间的交易延迟时间来调整区块链的性能参数。

当电动汽车进入换电站以进行将电动汽车处的第一电池更换为换电站处的第二电池的电池更换交易时，已被更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的信息在存储到区块链中之后，电池更换交易被确认并且完成。由于只有在作为区块链的矿工节点的换电站生成新的区块时，区块链中的信息才能被更新，因此换电站的挖矿速度直接影响电池更换交易的交易延迟时间。

为了提高电池更换交易的效率，本公开提出了根据电池更换交易的交易延迟时间来调整区块链的性能参数，从而提高电池更换交易的效率。

交易延迟时间主要由区块链的三个时间相关性能参数确定，即作为区块链的矿工节点的换电站的挖矿时间、新生成的区块在分布式网络中传播的区块传播时间以及在区块链出现分支时用于剪除分支的剪枝时间。

具体地，根据区块链技术的基本原理，矿工节点的挖矿过程是通过解决一个数学问题找到新的区块的过程。首先对区块链的最后一个区块的块头(blockheader)进行哈希计算，如果所得到的哈希值小于给定的目标值，则生成一个新的区块并且将其链接到区块链中。因此，挖矿时间和挖矿困难度与哈希计算的哈希值成反比。具体地，该关系可以通过下式(7)表达。

挖矿时间＝挖矿困难度/(哈希率×2³²)(7)

通常，哈希率由矿工节点的硬件条件决定。在哈希率不变的情况下，挖矿时间取决于挖矿困难度。

此外，根据区块链技术的基本原理，在某一矿工节点生成新的区块时需要将该新生成的区块向全网进行广播以在整个分布式网络中对该新生成的区块达成共识。新生成的区块在分布式网络中传播的区块传播时间由分布式网络中的某一矿工节点生成新的区块的时间与分布式网络中的其他节点中最晚接收到该新生成的区块的时间之间的时间差决定。剪枝时间取决于分布式网络的网络拓扑、通信速度等因素。

此外，根据区块链技术的基本原理，分布式网络中的两个或更多个矿工节点可能同时生成新的区块，导致区块链出现分支。为了解决这一问题，后续生成新的区块的矿工节点总是将新生成的区块链接到累计挖矿工作量最大的区块链分支上，从而剪除其他分支。因而，在出现区块链分支时，需要耗用剪枝时间用于剪除区块链的分支。显然，在不存在区块链分支的情况下，剪枝时间等于零。

因此，在根据本公开的基于区块链的电动汽车电池更换系统中，电池更换交易的交易延迟时间与挖矿时间、区块传播时间和剪枝时间的总和相关。

根据本公开的一个实施例，调整单元104设定目标交易延迟时间，在电池更换交易的交易延迟时间大于目标交易延迟时间的情况下，对换电站的挖矿困难度进行调整，从而缩短电池更换交易的交易延迟时间，以提高电池更换交易的效率。

图7示出了根据本公开的一个实施例的动态调整挖矿困难度的方法700的流程图。

方法700开始于步骤s701。在步骤s702中，调整单元104检测电池更换交易的交易延迟时间。例如，可以通过检测电动汽车提出电池更换交易请求开始直到电池更换交易完成并且相关的电池信息和交易信息存储到区块链中所耗用的时间来确定交易延迟时间。如上文所述，该交易延迟时间与挖矿时间、区块传播时间和剪枝时间的总和相关。

在步骤s703中，调整单元104将检测到的交易延迟时间与目标交易延迟时间进行比较。目标交易延迟时间可以根据应用环境等而被预先设定。

在步骤s703中确定交易延迟时间大于目标交易延迟时间的情况下，在步骤s704中降低挖矿困难度。例如，使挖矿困难度减去1。随后，方法700结束于步骤s705。

在步骤s703中确定交易延迟时间小于或等于目标交易延迟时间的情况下，不对挖矿困难度进行调整，并且方法700结束于步骤s705。

通过调整单元104对挖矿困难度的调整，可以缩短挖矿时间，从而使更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的信息更快地存储在区块链中，以缩短完成电池更换交易的时间，提高电池更换交易的效率。

下面根据图8描述根据本公开的一个实施例的电动汽车电池更换方法。

图8示出了根据本公开的一个实施例的电动汽车电池更换方法800的流程图。

方法800开始于获取步骤s801。在获取步骤s802中，从电动汽车获取电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取换电站处的用于更换第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到区块链的智能合约。例如，可以通过执行参照图1描述的获取单元101的处理来实现获取步骤s802，在此省略其描述。

随后，方法800前往评估步骤s803。在评估步骤s803中，基于所获取的第一电池和第二电池的电池信息利用智能合约评估第一电池的价值和第二电池的价值。例如，可以通过执行参照图1描述的评估单元102的处理来实现评估步骤s803，在此省略其描述。

随后，方法800前往更换步骤s804。在更换步骤s804中，所评估的第一电池的价值和第二电池的价值，将第一电池更换为第二电池并且将更新的第一电池和第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在区块链中。例如，可以通过执行参照图1描述的更换单元103的处理来实现更换步骤s804，在此省略其描述。

随后，方法800前往调整步骤s805。在调整步骤s805中，根据电动汽车和换电站之间的电池更换交易的交易延迟时间来调整区块链的性能参数。例如，可以通过执行参照图1描述的调整单元104的处理来实现调整步骤s805，在此省略其描述。

方法800结束于步骤s806。

通过根据本公开的基于区块链的电动汽车电池更换系统以及相应的方法，可以利用区块链的不可篡改性在电池更换过程中将电池信息存储在区块链上来解决信任问题；并且可以利用区块链技术中的智能合约实现与电池更换有关的自动交易，并且通过调节区块链的性能参数来优化交易过程，从而解决效率问题。

在上面对本公开的具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。涉及序数的术语“第一”，“第二”等并不表示这些术语所限定的特征、要素、步骤或组件的实施顺序或者重要性程度，而仅仅是为了描述清楚起见而用于在这些特征、要素、步骤或组件之间进行标识。

此外，本公开的各实施例的方法不限于按照说明书中描述的或者附图中示出的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本公开的技术范围构成限制。

综上，在根据本公开的实施例中，本公开提供了如下方案，但不限于此：

方案1.一种基于区块链的电动汽车电池更换系统，包括：

获取单元，被配置成从电动汽车获取所述电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取所述换电站处的用于更换所述第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到所述电动汽车电池更换系统的区块链的智能合约；

评估单元，被配置成基于所述获取单元获取的所述第一电池和所述第二电池的电池信息利用所述智能合约评估所述第一电池的价值和所述第二电池的价值；

更换单元，基于所述评估单元评估的所述第一电池的价值和所述第二电池的价值，将所述第一电池更换为所述第二电池并且将更新的所述第一电池和所述第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在所述区块链中；以及

调整单元，根据所述电动汽车和所述换电站之间的电池更换交易的交易延迟时间来调整所述区块链的性能参数。

方案2.根据方案1所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述获取单元被进一步配置成通过将所获取的电池信息与所述区块链中存储的电池信息进行比较来验证所获取的电池信息的真实性。

方案3.根据方案1所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述电池信息包括电池基本信息、电池状态信息、电池使用信息、电池钱包信息。

方案4.根据方案3所述的电动汽车电池更换系统，其中

所述电池基本信息包括电池身份、电池品牌、电池生产时间、电池最大使用寿命、电池最大充电次数和电池最大放电次数中的一个或更多个。

方案5.根据方案3所述的电动汽车电池更换系统，其中

所述电池状态信息包括电池充电或放电的开始时间和结束时间、电池充电或放电时的电压和/或电流、电池充电或放电的能量、电池的电量和电池事件信息中的一个或更多个。

方案6.根据方案3所述的电动汽车电池更换系统，其中

所述电池使用信息包括电池当前充电次数、电池当前放电次数和当前拥有该电池的电动汽车的身份或换电站的身份中的一个或更多个。

方案7.根据方案3所述的电动汽车电池更换系统，其中

所述电池钱包信息包括电池的价值和电池当前所有者的账户信息中的一个或更多个。

方案8.根据方案1所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述获取单元被进一步配置成从所述区块链获取在所述电动汽车电池更换系统中的与所述第一电池和所述第二电池的品牌相同的所有其他电池的使用信息。

方案9.根据方案1所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述评估单元被进一步配置成利用所述智能合约基于所述获取单元获取的所述第一电池和所述第二电池的电池信息中包括的电池生产时间、电池最大使用寿命、电池最大充电次数、电池最大放电次数、电池当前充电次数和电池当前放电次数根据下式来计算电池的使用率并且根据电池的使用率计算电池的价值：

使用率＝w1×(当前时间-电池生产时间)/电池最大使用寿命+w2×电池当前充电次数/电池最大充电次数+w3×电池当前放电次数/电池最大放电次数，

其中w1反映电池使用时间在电池使用率中所占的权重，w2反映电池当前充电次数在电池使用率中所占的权重，并且w3反映电池当前放电次数在电池使用率中所占的权重。

方案10.根据方案9所述的电动汽车电池更换系统，其中，

采用层次分析方法确定用于计算电池使用率的权重w1、w2、w3。

方案11.根据方案9所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述评估单元被进一步配置成利用所述智能合约基于所述第一电池的使用率根据下式计算所述第一电池的价值：

第一电池的价值＝(1-第一电池的使用率)×第一电池的电池市场价格,以及

所述评估单元利用所述智能合约基于所述第二电池的使用率根据下式计算所述第二电池的价值：

第二电池的价值＝(1-第二电池的使用率)×第一电池的电池市场价格+第二电池的电池充电的能量×单位电能价格。

方案12.根据方案11所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述评估单元被进一步配置成基于所述获取单元从所述区块链获取的关于与电池品牌相同的其他电池的使用信息利用所述智能合约对电池市场价格进行适应性调整。

方案13.根据方案1所述的电动汽车电池更换系统，其中，

所述调整单元被进一步配置成设定目标交易延迟时间，在电池更换交易的交易延迟时间大于所述目标交易延迟时间的情况下，降低所述换电站的挖矿困难度。

方案14.一种基于区块链的电动汽车电池更换方法，包括：

获取步骤，用于从电动汽车获取所述电动汽车处的待更换的第一电池的电池信息，从换电站获取所述换电站处的用于更换所述第一电池的第二电池的电池信息，并且将所获取的电池信息输入到所述区块链的智能合约；

评估步骤，用于基于所获取的所述第一电池和所述第二电池的电池信息利用所述智能合约评估所述第一电池的价值和所述第二电池的价值；

更换步骤，用于基于所评估的所述第一电池的价值和所述第二电池的价值，将所述第一电池更换为所述第二电池并且将更新的所述第一电池和所述第二电池的电池信息以及与电池更换交易相关的交易信息存储在所述区块链中；以及

调整步骤，用于根据所述电动汽车和所述换电站之间的电池更换交易的交易延迟时间来调整所述区块链的性能参数。

方案15.根据方案14所述的电动汽车电池更换方法，其中，

所述获取步骤还包括：通过将所获取的电池信息与所述区块链中存储的电池信息进行比较来验证所获取的电池信息的真实性。

方案16.根据方案14所述的电动汽车电池更换方法，其中，

所述获取步骤还包括：从所述区块链获取与所述第一电池和所述第二电池的品牌相同的所有其他电池的使用信息。

方案17.根据方案14所述的电动汽车电池更换方法，其中，

所述评估步骤还包括：利用所述智能合约基于所获取的所述第一电池和所述第二电池的电池信息中包括的电池生产时间、电池最大使用寿命、电池最大充电次数、电池最大放电次数、电池当前充电次数和电池当前放电次数根据下式来计算电池的使用率并且根据电池的使用率计算电池的价值：

使用率＝w1×(当前时间-电池生产时间)/电池最大使用寿命+w2×电池当前充电次数/电池最大充电次数+w3×电池当前放电次数/电池最大放电次数，

其中w1反映电池使用时间在电池使用率中所占的权重，w2反映电池当前充电次数在电池使用率中所占的权重，并且w3反映电池当前放电次数在电池使用率中所占的权重。

方案18.根据方案17所述的电动汽车电池更换方法，其中，

采用层次分析方法确定用于计算电池使用率的权重w1、w2、w3。

方案19.根据方案17所述的电动汽车电池更换方法，其中，

所述调整步骤还包括：设定目标交易延迟时间，在电池更换交易的交易延迟时间大于所述目标交易延迟时间的情况下，降低所述换电站的挖矿困难度。

尽管上面已经通过对本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开的保护范围内。