基于区块链的快换站管理系统及方法与流程

1.本发明涉及电动汽车换电站的管理控制领域，特别涉及一种基于区块链的快换站管理系统及方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车的快速普及，快速换电池包的车电分离方案已经成为解决新能源汽车充电慢续航短的方法，快速换电站已经成为重要的新型基础设施，其建设和发展对我国新能源汽车产业的发展具有重要意义。快速换电站主要实现车用电池包的充电及用户计费。目前，在快换站运营平台中，快换站主要通过有线方式(can总线等)和无线方式实现通信，通过app完成用户的认证，通过置入智能电表和刷卡器进行电量计费以及缴费，通过运营管理平台进行业务管理和技术支持。然而，随着新能源汽车数量的快速增加和用户数量的迅速扩大，目前的快换站功能、应用及运营模式面临着极大的挑战。通过app实现用户的认证，需要依赖于可信第三方,这种中心化认证方式存在着易遭受内外攻击而引发单点故障或数据被篡改等安全问题；计费方面，同样也存在数据不安全问题。在运营方面，存在多个平台管理分散，效率低下以及重复建设的弊端。区块链技术改变了传统的互联网模式与格局，以保障信任为重心，推动数据交易、安全认证等的高效运行。区块链去中心化、协同自治、无需第三方信任机制以及智能合约各方面的技术特点可以促进各参与主体的协同，使信息与物理系统进一步融合，实现交易的多元化和低成本化。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于区块链的快换站管理系统及方法，用于基于区块链实现快换站的计费管理及控制。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于区块链的快换站管理系统，包括快换站、区块链平台及客户app，所述快换站内置控制模块，所述控制模块通过采集电动汽车识别信息并基于接入的区块链平台完成对电动汽车的身份识别并对快换账单进行自动记账，所述控制模块通过通信模块与客户app连接用于将电动汽车的换电信息发送至客户app中进行监控。
5.所述控制模块中集成设置有区块链接口，用于接入区块链平台。
6.所述控制模块中集成can通讯和5g通讯单元，用于实现与电动汽车、区块链平台、客户app的通信交互。
7.所述换电站控制模块中集成计费模块，用于对快换站对于快换包电能、费用的计算。
8.所述控制模块集成设置设备启动控制单元、设备报警单元、快换状态监控提醒单元和机械接入单元，用于对快换站进行管理和控制。
9.所述区块链平台包括区块链和运营平台，所述区块链用于实现用户充电汽车身份的识别认证、交易执行、数据存储、数据安全等功能；所述运营平台用于基于区块链中的交
易数据完成电费账单生成、查询、费用核算以及形成月度清单等功能。
10.所述区块链包括数据层、通信层、安全层、应用层，其中数据层包括快换站的车辆数据、认证数据、计费数据、交易记录数据，所述通信层包括p2p通信和传播机制，用于对区块链的数据传输提供基础支持；所述安全层包括数据加密和数据签名，用于实现区块链的数据通信安全。
11.所述区块链还包括智能合约，换电站使用者和换电站通过协约定或已有智能合约模板签订智能合约并在签订完成后通过p2p网络传播并存储在区块链中，当用户的电动汽车满足智能合约的触发条件后，智能合约自动执行并完成合约中规定的内容。
12.基于区块链的快换站管理方法，通过接入快换站的区块链平台对接入快换站的电动汽车的快速身份自动识别以及快换账单的自动记账；通过快换站侧实现区块链平台接入、电动汽车身份认证、快换后电池充电电量计量、电池充电费用计算以及状态监控等功能；基于快换站的通信模块完成快换站与区块链平台信息的接收与传递；电动汽车通过快换站的通信模块与区块链平台连接，完成车桩安全认证，认证完成后基于区块链平台完成用户充电汽车身份的识别认证、交易执行、数据存储、数据安全、电费账单生成、查询、费用核算以及形成月度清单等功能。
13.本发明的优点在于：采用区块链技术对快换站的数据进行管理计费，可以保证数据安全和提高管理效率；利用区块链的特点，将其应用到新能源电动汽车车电分离行业这一领域中，改变了传统的互联网模式与格局，以保障信任为重心，推动数据交易、安全认证等的高效运行。区块链去中心化、协同自治、无需第三方信任机制以及智能合约各方面的技术特点可以促进各参与主体的协同，使信息与物理系统进一步融合，实现交易的多元化和低成本化。
附图说明
14.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
15.图1为本发明管理系统的框架示意图。
具体实施方式
16.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
17.本技术主要利用区块链技术将快换站的管理、计费通过区块链来进行管理控制，从而实现了数据的安全可靠，同时减少现有技术中依赖于第三方可信平台造成的安全风险，具体方案如下：
18.如图1所示，基于区块链的快换站管理系统，包括快换站、区块链平台及客户app三部分，其中：
19.快换站主要用于与车辆交互实现快速换电、快速充电的功能，快换站内置控制模块，来实现对于电动汽车的充换电控制和计费通信等快换站的功能控制，其内置有区块链接入口，用于接入区块链平台，控制模块通过采集电动汽车识别信息并基于接入的区块链平台完成对电动汽车的身份识别并对快换账单进行自动记账、计费并基于区块链平台进行记账保存。
20.其中在快换站中的电动汽车充换电数据可以通过通信模块与客户app连接用于将电动汽车的换电信息发送至客户app中进行监控，实现了将数据发送至区块链中的目的。
21.本技术基于区块链平台中区块链技术实现对于换电站中接入的电动汽车的身份进行识别认证同时进行费用管理，从而减少数据的安全风险和提高管理效率，因此在换电站侧需要预先留有区块链接入的接口模块，实现区块链的接入。
22.如图1所示，快换站内置控制模块，其与换电车辆之间可以通过can通讯的方式进行交互数据，从而实现车辆的认真的基础数据的获取，在控制模块中分别集成中区块链接入接口，用于接入区块链平台。
23.集成can通讯和5g通讯单元，用于实现与电动汽车、区块链平台、客户app的通信交互。其中can通讯是用于与车辆进行信息交互的，5g通信用于与区块链平台交互和客户app交互。
24.集成计费模块，用于对快换站对于快换包电能、费用的计算，通过对快换站中与电动汽车之间的换电、充电进行记录和记录，实现对于快换包充电能、费用的计算，是快换站的管理和计费的核心单元。
25.集成设置设备启动控制单元、设备报警单元、快换状态监控提醒单元和机械接入单元，用于对快换站进行管理和控制，快换站的启动该运行监控，需要对设备的启动进行控制、设备安全报警、设备快换状态监控、机械接入控制等监控单元，实现对于快换站工作的监控。
26.区块链平台包括区块链和运营平台，区块链用于实现用户充电汽车身份的识别认证、交易执行、数据存储、数据安全等功能；运营平台用于基于区块链中的交易数据完成电费账单生成、查询、费用核算以及形成月度清单等功能。
27.区块链包括数据层、通信层、安全层、应用层和智能合约：
28.其中数据层包括快换站的车辆数据、认证数据、计费数据、交易记录数据，通信层包括p2p通信和传播机制，用于对区块链的数据传输提供基础支持；安全层包括数据加密和数据签名，用于实现区块链的数据通信安全。
29.智能合约：换电站使用者和换电站通过协约定或已有智能合约模板签订智能合约并在签订完成后通过p2p网络传播并存储在区块链中，当用户的电动汽车满足智能合约的触发条件后，智能合约自动执行并完成合约中规定的内容。
30.基于区块链的快换站管理方法，通过接入快换站的区块链平台对接入快换站的电动汽车的快速身份自动识别以及快换账单的自动记账；通过快换站侧实现区块链平台接入、电动汽车身份认证、快换后电池充电电量计量、电池充电费用计算以及状态监控等功能；基于快换站的通信模块完成快换站与区块链平台信息的接收与传递；电动汽车通过快换站的通信模块与区块链平台连接，完成车桩安全认证，认证完成后基于区块链平台完成用户充电汽车身份的识别认证、交易执行、数据存储、数据安全、电费账单生成、查询、费用核算以及形成月度清单等功能。
31.本本发明的目的在于利用区块链解决新能源电动汽车车电分离行业数据交换的信任难题和在运营方面存在多个平台管理分散、效率低下以及重复建设的弊端。
32.1、基于区块链应用的智能合约构建及执行可以分为如下步骤：
33.(1)签订智能合约：参与者通过协商约定或已有智能合约模板签订智能合约；
34.(2)被确认后的智能合约，通过p2p网络传播，并将为一份拥有地址的信息存储到区块中；
35.(3)当条件被触发后，智能合约自动执行，并完成合约规定的相关内容。
36.本专利通过一系列智能合约来保证客户与快换站交易的自动执行，实现系统各项功能。
37.2、基于区块链的快换站计费系统总体架构
38.基于区块链的快换站计费系统核心设计思想有两点：
39.一是将电动汽车识别信息与快换设备id绑定，从而实现电动汽车在快换的费用和快换后的充电费用计入运营费用账单，可与客户租赁电池包费用作对比，可计算出快换站的运营成本和利润，简化了快换站运营结算业务。
40.二是利用区块链，完成充电桩对接入电动汽车的快速身份自动识别以及快换账单的自动记账，从而实现即换即走，极大地提高了快换设施使用效率和车主体验。
41.围绕上述核心设计思想，本专利提出的基于区块链的快换站计费系统整体架构主要划分为快换站侧和平台侧两个部分(如图1所示)。快换站主要涉及快换用户(即汽车)和快换设备两种角色；平台侧主要涉及区块链和运营计费两类平台。快换站侧主要完成区块链平台接入、电动汽车身份认证、快换后电池充电电量计量、电池充电费用计算以及状态监控等功能；通信模块同时不属于快换站侧和平台侧，共同完成常规的车和设备的通信，并为上层区块链平台运行提供底层通信保障，完成快换站与区块链平台信息的接收与传递；电动汽车通过快换站的通信模块与平台连接，完成车桩安全认证。平台侧通信模块支撑上层应用实现用户信息采集与展示、实时数据采集与展示、快换流程控制、计量计费等功能。本系统底层通信可支持5g、电力线通信等多种技术实现。区块链平台主要完成用户充电汽车身份的识别认证、交易执行、数据存储、数据安全等功能；运营平台主要完成电费账单生成、查询、费用核算以及形成月度清单等功能。
42.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。