CN111882758A - 一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法 - Google Patents

一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，具体包括以下步骤：步骤S1：公共充电桩运营商、私人充电桩的管理者、电动汽车聚合商、电动汽车用户端进行注册；步骤S2：分别发布充电桩信息和充电需求信息；步骤S3：将充电桩信息与充电需求信息进行链下匹配；步骤S4：将链下匹配的匹配结果广播到各个充电桩节点，并判断相应电动汽车用户端是否按照目标充电时间到达对应充电桩进行充电；步骤S5：充电完成后，通过智能合约进行结算、转账和信用度更新，并打包交易数据区块，形成区块链。与现有技术相比，本发明具有提高充电桩的利用率、即时满足电动汽车用户的充电需求等优点。

Description

一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是涉及一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法。
背景技术
目前充电桩的建设速度和投资金额正在逐步加大，各个公共充电桩运营商拥有各自的服务平台和服务模式，不利于进行信息交互与共享；相比于公共充电桩，私人充电桩的占比已达到60％，并且数量还处于不断地上升中。
但是目前公共充电桩的建设速度仍然远落后于电动汽车的销售速度，还不能完全满足电动汽车的日常充电需求，并且各公共充电桩运营商服务平台的信息相互独立，资源不能共享，且支付方式存在差异；与此同时，私人充电桩一般只在夜晚进行使用，白天多处于闲置状态，利用率较低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的公共充电桩资源不能共享、私人充电桩利用率较低的缺陷而提供一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：根据公共充电桩运营商、私人充电桩的管理者、电动汽车聚合商、电动汽车用户端的身份信息进行注册；
步骤S2：所述公共充电桩运营商和私人充电桩的管理者发布充电桩信息，所述电动汽车用户端发布充电需求信息，所述充电需求信息包括目标充电时间Ti；
步骤S3：将所述充电桩信息与充电需求信息进行链下匹配，若匹配成功则转至步骤S4，若匹配失败则继续匹配；
步骤S4：将链下匹配的匹配结果广播到各个充电桩节点，并判断相应电动汽车用户端是否按照目标充电时间到达对应充电桩进行充电，若是转至步骤S5，若否转至步骤S6；
步骤S5：充电完成后，通过智能合约，根据电动汽车用户端的充电电量进行结算并发送账单至电动汽车用户端同时进行信用度更新，电动汽车用户端根据账单的充电总费用完成相应金额的支付，并打包交易数据区块，形成区块链；
步骤S6：减少电动汽车用户端的信用度并更新。
所述充电桩包括公共充电桩和私人充电桩。
所述步骤S1中注册的方式为非对称加密，创建一对公钥和私钥。
所述充电桩信息包括以下特征：
Figure BDA0002610708040000021
其中，LNGj和LATj为充电桩位置的经纬度坐标，
Figure BDA0002610708040000022
为电价，Pj为充电功率，Tj为可供充电时间，
Figure BDA0002610708040000023
为停车费用。
所述充电需求信息还包括以下特征：
Figure BDA0002610708040000024
其中，SOCi为电动汽车剩余电量，
Figure BDA0002610708040000025
为电动汽车期望电量，Ci为电池总容量，ci为耗电量，LNGi和LATi为电动车位置，具体为电动车用户端所在的经纬度坐标。
进一步地，所述链下匹配具体包括以下步骤：
步骤S301：根据所示电动汽车剩余电量获取电动汽车所能到达范围内的所有充电桩；
步骤S302：根据所示电动汽车用户端的目标充电时间，获取支持所述目标充电时间的充电桩；
步骤S303：根据电动汽车用户端的时间成本与费用成本最小为目标函数进行建模，对该模型求解得到目标充电桩，匹配完成。
进一步地，所述步骤S303中通过粒子群算法对模型进行求解。
所述步骤S4中的匹配结果包括交易用户、电价和目标充电时间。
所述智能合约包括交易双方用户名、交易地址、交易起始时间、交易电价、交易电量和交易费用。
所述步骤S5中的充电总费用的计算公式如下所示：
Figure BDA0002610708040000031
其中，Wij为充电总费用，
Figure BDA0002610708040000032
为充电成本，
Figure BDA0002610708040000033
为停车费用，
Figure BDA0002610708040000034
为里程费用，
Figure BDA0002610708040000035
为时间成本，a1和a2为权重。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过区块链搭建平台底层服务框架，以其去中心化和P2P网络通信特点实现各充电桩的数据信息共享化、透明化，提高充电桩的利用率，即时满足电动汽车用户的充电需求。
2.本发明以剩余电量、预约充电时间、时间成本和费用成本建立目标函数，通过粒子群寻优算法为用户寻找最优的目标充电桩，提高了充电桩与用户需求的匹配度以及用户的满意度。
3.本发明将私人充电桩作为可使用的充电桩，一方面缓解充电桩不足的压力，降低傍晚电网峰谷时期电动汽车集体充电的数量，具有一定削峰的作用，另一方面增加私人充电桩的管理者的收益。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
目前充电桩运营商都有其对应的服务平台，平台间相互独立，没有形成互联互通，并且运营商平台与电动汽车间的交易方式不同，造成支付复杂、交易困难。如果引入第三方中心机构，统一管理充电服务、支付方式、交易信息等，但需要消耗较高的成本，且具有篡改数据、泄露信息的风险。区块链具有去中心化、防篡改、可信任的特点，依靠以太坊可以完美实现平台的构建。
如图1所示，一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，提高充电桩的利用率，即时满足电动汽车用户的充电需求，通过以太坊平台搭建区块链，建立平台底层框架，控制方法具体包括以下步骤：
步骤S1：根据公共充电桩运营商、私人充电桩的管理者、电动汽车聚合商、电动汽车用户端的身份信息进行注册；
步骤S2：公共充电桩运营商和私人充电桩的管理者发布充电桩信息，电动汽车用户端发布充电需求信息，充电需求信息包括目标充电时间Ti；
步骤S3：将充电桩信息与充电需求信息进行链下匹配，若匹配成功则转至步骤S4，若匹配失败则继续匹配；
步骤S4：将链下匹配的匹配结果广播到各个充电桩节点，并判断相应电动汽车用户端是否按照目标充电时间到达对应充电桩进行充电，若是转至步骤S5，若否转至步骤S6；
步骤S5：充电完成后，通过智能合约，根据电动汽车用户端的充电电量进行结算并发送账单至电动汽车用户端同时进行信用度更新，电动汽车用户端根据账单的充电总费用完成相应金额的支付，并打包交易数据区块，形成区块链；
步骤S6：减少电动汽车用户端的信用度并更新。
如图2所示，共享平台包括主节点、轻节点、链下匹配系统和智能合约，其中：
主节点记录平台完整的交易信息，具有较强的算力，支持查询功能，包括充电桩运营商、私人充电桩和电动汽车聚合商；
轻节点只记录和自身相关的交易数据，包括电动汽车用户端。
电动汽车聚合商用于统一管理电动汽车，负责将电动汽车用户发布的信息广播到各主节点，并将匹配结果广播到主节点和该电动汽车用户。
充电桩包括公共充电桩和私人充电桩。
步骤S1中注册的方式为非对称加密，创建一对公钥和私钥。
充电桩信息包括以下特征：
Figure BDA0002610708040000041
其中，LNGj和LATj为充电桩位置的经纬度坐标，
Figure BDA0002610708040000042
为电价，Pj为充电功率，Tj为可供充电时间，
Figure BDA0002610708040000043
为停车费用。
充电需求信息还包括以下特征：
Figure BDA0002610708040000044
其中，SOCi为电动汽车剩余电量，
Figure BDA0002610708040000045
为电动汽车期望电量，Ci为电池总容量，ci为耗电量，LNGi和LATi为电动车位置，具体为电动车用户端所在的经纬度坐标。
链下匹配具体包括以下步骤：
步骤S301：根据所示电动汽车剩余电量获取电动汽车所能到达范围内的所有充电桩；
步骤S302：根据所示电动汽车用户端的目标充电时间，获取支持目标充电时间的充电桩；
步骤S303：根据电动汽车用户端的时间成本与费用成本最小为目标函数进行建模，对该模型求解得到目标充电桩，匹配完成。
步骤S303中通过粒子群算法对模型进行求解。
步骤S4中的匹配结果包括交易用户、电价和目标充电时间。
在以太坊平台中通过底层智能合约虚拟机(EVM)模块执行与调用智能合约，调用时根据智能合约地址获得代码，生成环境后载入到EVM中运行。
智能合约包括交易双方用户名、交易地址、交易起始时间、交易电价、交易电量和交易费用。
充电桩上设有智能电表实时更新电动汽车用户端的充电电量，并上传至智能合约进行计算。
步骤S5中的充电总费用的计算公式如下所示：
Figure BDA0002610708040000051
其中，Wij为充电总费用，
Figure BDA0002610708040000052
为充电成本，
Figure BDA0002610708040000053
为停车费用，
Figure BDA0002610708040000054
为里程费用，
Figure BDA0002610708040000055
为时间成本，a1和a2为权重。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1：根据公共充电桩运营商、私人充电桩的管理者、电动汽车聚合商、电动汽车用户端的身份信息进行注册；
步骤S2：所述公共充电桩运营商和私人充电桩的管理者发布充电桩信息，所述电动汽车用户端发布充电需求信息，所述充电需求信息包括目标充电时间；
步骤S3：将所述充电桩信息与充电需求信息进行链下匹配，若匹配成功则转至步骤S4，若匹配失败则继续匹配；
步骤S4：将链下匹配的匹配结果广播到各个充电桩节点，并判断相应电动汽车用户端是否按照目标充电时间到达对应充电桩进行充电，若是转至步骤S5，若否转至步骤S6；
步骤S5：充电完成后，通过智能合约，根据电动汽车用户端的充电电量进行结算并发送账单至电动汽车用户端同时进行信用度更新，电动汽车用户端根据账单的充电总费用完成相应金额的支付，并打包交易数据区块，形成区块链；
步骤S6：减少电动汽车用户端的信用度并更新。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述步骤S1中注册的方式为非对称加密，创建一对公钥和私钥。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述充电桩信息包括充电桩位置、电价、充电功率、可供充电时间和停车费用。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述充电需求信息还包括电动汽车剩余电量、电动汽车期望电量、电池总容量、耗电量和电动车位置。
5.根据权利要求4所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述电动车位置具体为电动车用户端所在的经纬度坐标。
6.根据权利要求4所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述链下匹配具体包括以下步骤：
步骤S301：根据所示电动汽车剩余电量获取电动汽车所能到达范围内的所有充电桩；
步骤S302：根据所示电动汽车用户端的目标充电时间，获取支持所述目标充电时间的充电桩；
步骤S303：根据电动汽车用户端的时间成本与费用成本最小为目标函数进行建模，对该模型求解得到目标充电桩，匹配完成。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述步骤S303中通过粒子群算法对模型进行求解。
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述步骤S4中的匹配结果包括交易用户、电价和目标充电时间。
9.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述智能合约包括交易双方用户名、交易地址、交易起始时间、交易电价、交易电量和交易费用。
10.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电桩共享平台控制方法，其特征在于，所述步骤S5中的充电总费用的计算公式如下所示：
Figure FDA0002610708030000021
其中，Wij为充电总费用，
Figure FDA0002610708030000022
为充电成本，
Figure FDA0002610708030000023
为停车费用，
Figure FDA0002610708030000024
为里程费用，
Figure FDA0002610708030000025
为时间成本，a1和a2为权重。
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