CN112632848A - 基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法和系统，包括：步骤1：将具备区块链技术的边缘计算设备集成到充电桩侧，搭建充电联盟网络；步骤2：获取电动车辆的单次充电数据；步骤3：对获取的单次充电数据进行筛选；步骤4：重复执行步骤2和步骤3，获取该电动车辆在充电联盟网络中任意充电桩的充电数据；步骤5：将该电动车辆的所有充电数据进行缝合处理；步骤6：搭建电池寿命评估模型；步骤7：将缝合处理后的充电数据导入电池寿命评估模型进行估算，得出当前时刻的电池健康状态SOH。本发明利用区块链分布式存储的特性，解决了充电桩侧充电数据被割裂、碎片化的难题，有效的估算了充电桩侧的电池寿命。

Description

基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法和系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及一种基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法和系统。
背景技术
纯电动汽车在它的电池全生命周期中，会在不同的充电桩企业的不同充电平台的充电桩上进行充电。
因此，充电数据的是碎片化的，无法通过某一充电桩或充电平台获取完整的充电数据；而碎片化的数据没有利用价值，无法进行电池的寿命评估。本发明提出利用区块链的技术将割裂的充电数据进行缝合，获得纯电动车辆完整的充电数据，并利用这些数据搭建电池寿命模型，对电池的衰减进行估算，形成电池的寿命评估画像。
专利文献CN109672202A(申请号：CN201811579880.7)公开了一种基于区块链技术的能源局域网储能系统自动需求响应方法，获取接入能源局域网的储能系统的状态信息，建立储能系统充放电模型；建立电动汽车可调度能力综合评估体系；采用实时电价机制，制定面向电动汽车用户的充放电电价；最后基于区块链技术，发展去中心化的自动需求响应准则，构建交易双方间的智能合约。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法和系统。
根据本发明提供的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，包括：
步骤1：将具备区块链技术的边缘计算设备集成到充电桩侧，搭建充电联盟网络；
步骤2：从充电桩侧通过CAN或Ether通信协议获取电动车辆的单次充电数据；
步骤3：对获取的单次充电数据进行筛选；
步骤4：重复执行步骤2和步骤3，直至获取该电动车辆在充电联盟网络中所有充电桩的充电数据；
步骤5：将该电动车辆的所有充电数据进行缝合处理；
步骤6：搭建电池寿命评估模型；
步骤7：将缝合处理后的充电数据导入电池寿命评估模型进行估算，得出当前时刻的电池健康状态SOH。
优选的，基于区块链技术，为网络中的所有充电桩和新能源车辆分配唯一的区块链DID。
优选的，在获取的充电数据中提取进行电池寿命评估的参数，将提取的参数以预设数据结构进行打包，存储到充电运营平台的服务器，并通过MD5或SHA算法进行摘要提取，利用充电桩的私钥进行签名后上传到区块链服务平台；
不同充电桩的充电运营平台的服务器不同。
优选的，所述步骤5包括：
步骤5.1：在充电桩侧通过电动车辆区块链DID向区块链服务平台请求获取充电数据查询下载授权，区块链服务平台根据该充电桩的区块链DID在DID池中查询匹配该充电桩是否有数据查询下载的权限，若没有则拒绝请求；
步骤5.2：区块链服务平台对有下载权限的请求进行授权，并向充电联盟网络内所有的充电运营平台的服务器发送该授权；
步骤5.3：联盟内所有充电运营平台的服务器根据该授权检索服务器内是否有该电动车辆区块链DID的充电数据块，如有则通过MQTT传输协议将充电数据块发布到预设主题中，只有得到授权的充电桩才能订阅；
步骤5.4：获得授权的充电桩通过订阅的方式获取充电联盟网络中在各个充电节点中该电动车辆的所有充电数据，并分别计算下载的各个数据块的哈希值；
步骤5.5：将哈希值与最先上传到区块链服务平台的哈希值进行校验，确认数据完整性，如数据不完整，则发布方重新发布充电数据至预设主题，订阅方重新下载数据库计算哈希值；
步骤5.6：在充电桩获取到完整的充电数据后，根据时间戳的先后顺序，对数据块进行时间序列化的排列，获得电池寿命评估模型需要的参数信息。
优选的，所述步骤6包括：
步骤6.1：利用机器学习算法计算预设时间段内的电压电流值的拟合斜率，斜率为电池当前内阻值，公式为：
R＝(SUM_VI-SUM_V*SUM_I/Sample_num)/(SUM_II-SUM_I*SUM_I/Sample_num)
其中，SUM_VI表示电压和电流的乘积和；SUM_V表示电压总和；SUM_II表示电流平方和；SUM_I表示电流总和；Sample_num表示采样数；
步骤6.2：根据电池当前内阻值计算第一极限功率；
步骤6.3：根据出厂电芯内阻计算第二极限功率；
步骤6.4：将第一极限功率和第二极限功率形成的比例定义为当前电池健康状态SOH。
根据本发明提供的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，包括：
模块M1：在充电桩侧，根据具备区块链技术的边缘计算设备，搭建充电联盟网络；
模块M2：从充电桩侧通过CAN或Ether通信协议获取电动车辆的单次充电数据；
模块M3：对获取的单次充电数据进行筛选；
模块M4：重复调用模块M2和模块M3，直至获取该电动车辆在充电联盟网络中所有充电桩的充电数据；
模块M5：将该电动车辆的所有充电数据进行缝合处理；
模块M6：搭建电池寿命评估模型；
模块M7：将缝合处理后的充电数据导入电池寿命评估模型进行估算，得出当前时刻的电池健康状态SOH。
优选的，基于区块链技术，为网络中的所有充电桩和新能源车辆分配唯一的区块链DID。
优选的，在获取的充电数据中提取进行电池寿命评估的参数，将提取的参数以预设数据结构进行打包，存储到充电运营平台的服务器，并通过MD5或SHA算法进行摘要提取，利用充电桩的私钥进行签名后上传到区块链服务平台；
不同充电桩的充电运营平台的服务器不同。
优选的，所述模块M5包括：
模块M5.1：在充电桩侧通过电动车辆区块链DID向区块链服务平台请求获取充电数据查询下载授权，区块链服务平台根据该充电桩的区块链DID在DID池中查询匹配该充电桩是否有数据查询下载的权限，若没有则拒绝请求；
模块M5.2：区块链服务平台对有下载权限的请求进行授权，并向充电联盟网络内所有的充电运营平台的服务器发送该授权；
模块M5.3：联盟内所有充电运营平台的服务器根据该授权检索服务器内是否有该电动车辆区块链DID的充电数据块，如有则通过MQTT传输协议将充电数据块发布到预设主题中，只有得到授权的充电桩才能订阅；
模块M5.4：获得授权的充电桩通过订阅的方式获取充电联盟网络中在各个充电节点中该电动车辆的所有充电数据，并分别计算下载的各个数据块的哈希值；
模块M5.5：将哈希值与最先上传到区块链服务平台的哈希值进行校验，确认数据完整性，如数据不完整，则发布方重新发布充电数据至预设主题，订阅方重新下载数据库计算哈希值；
模块M5.6：在充电桩获取到完整的充电数据后，根据时间戳的先后顺序，对数据块进行时间序列化的排列，获得电池寿命评估模型需要的参数信息。
优选的，所述模块M6包括：
模块M6.1：利用机器学习算法计算预设时间段内的电压电流值的拟合斜率，斜率为电池当前内阻值，公式为：
R＝(SUM_VI-SUM_V*SUM_I/Sample_num)/(SUM_II-SUM_I*SUM_I/Sample_num)
其中，SUM_VI表示电压和电流的乘积和；SUM_V表示电压总和；SUM_II表示电流平方和；SUM_I表示电流总和；Sample_num表示采样数；
模块M6.2：根据电池当前内阻值计算第一极限功率；
模块M6.3：根据出厂电芯内阻计算第二极限功率；
模块M6.4：将第一极限功率和第二极限功率形成的比例定义为当前电池健康状态SOH。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明利用区块链分布式存储的特性，创造性的解决了充电桩侧充电数据被割裂、碎片化的难题，从而为充电桩侧进行电池寿命估算提供了方案。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为SOH计算流程图；
图2为充电数据缝合原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例：
本发明利用区块链的技术将割裂的充电数据进行缝合，获得纯电动车辆完整的充电数据，并利用这些数据搭建电池寿命模型，对电池的衰减进行估算，形成电池的寿命评估画像。
根据本发明提供的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，包括：
步骤1：将具备区块链能力的边缘计算设备集成到充电桩侧；
步骤2：利用上述设备基于区块链技术去搭建充电联盟网络，为网络中的所有充电桩和新能源车辆分配唯一的区块链DID；
步骤3：利用上述设备从充电桩侧，通过CAN或Ether等通信协议获取某电动车辆的单次充电数据；
步骤4：将抓取到的单次充电数据进行筛选，提取出与电池寿命评估相关的关键参数，将上述参数以特殊的数据结构进行打包存储到充电运营平台的服务器(不同充电桩的充电运营平台的服务器不同)，并通过MD5或SHA等Hash算法进行摘要提取，利用充电桩的私钥进行签名后上传到区块链服务平台；
步骤5：重复步骤3和步骤4，抓取该电动汽车在充电联盟中任意充电桩的充电数据；
步骤6：将该电动车辆的数据进行缝合处理；
步骤7：搭建电池寿命评估模型；
步骤8：将缝合处理的充电数据导入搭建好的电池寿命模型进行估算，得出当前时刻电池SOH值，用于电池使用画像评估。
如图2，所述步骤6包括如下步骤：
步骤6.1：在充电桩侧利用步骤2中分配的该电动汽车区块链DID向区块链服务平台请求获取充电数据查询下载授权，区块链服务平台会根据该充电桩的区块链DID在DID池中查询匹配该充电桩是否有数据查询下载的权限，若没有拒绝请求；
步骤6.2：区块链服务平台对有下载权限的请求进行授权，并向联盟内所有的充电运营平台服务器发送该授权；
步骤6.3：联盟内所有的充电运营平台服务器根据该授权去检索服务器内是否有该电动汽车区块链DID的充电数据块，如有则通过类似MQTT的传输协议将相关的充电数据块完整的发布到特定的主题，只有得到授权的充电桩才能都订阅；
步骤6.4：获得授权的充电桩通过订阅的方式获取整个充电网络中在各个充电节点中该电动车辆的所有充电数据，并分别计算下载的各个数据块的哈希值；
步骤6.5：将上述哈希值与最先上传到区块链服务平台的哈希值进行一一校验，确认数据完整性，如数据不完整则发布方重新发布，订阅方重新下载；
步骤6.6：在充电桩获取到完整的充电数据后，根据时间戳的先后顺序，对数据块进行时间序列化的排列，获得电池寿命评估模型需要的参数信息。
如图1，所述步骤7包括如下步骤：
步骤7.1：利用机器学习算法计算一段时间内的电压电流值的拟合斜率，其斜率近似为电池当前内阻值，公式为：
R＝(SUM_VI-SUM_V*SUM_I/Sample_num)/(SUM_II-SUM_I*SUM_I/Sample_num)
其中SUM_VI：电压和电流的乘积和；SUM_V：电压总和；SUM_II：电流平方和；SUM_I：电流总和；Sample_num：采样数；
步骤7.2：利用当前估算出来的内阻来计算第一极限功率；
步骤7.3：利用出厂时的电芯内阻去计算第二极限功率；
步骤7.4：将第一极限功率和第二极限功率形成比例定义为当前SOH。
根据本发明提供的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，包括：
模块M1：在充电桩侧，根据具备区块链技术的边缘计算设备，搭建充电联盟网络；
模块M2：从充电桩侧通过CAN或Ether通信协议获取电动车辆的单次充电数据；
模块M3：对获取的单次充电数据进行筛选；
模块M4：重复调用模块M2和模块M3，直至获取该电动车辆在充电联盟网络中所有充电桩的充电数据；
模块M5：将该电动车辆的所有充电数据进行缝合处理；
模块M6：搭建电池寿命评估模型；
模块M7：将缝合处理后的充电数据导入电池寿命评估模型进行估算，得出当前时刻的电池健康状态SOH。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，其特征在于，包括：
步骤1：将具备区块链技术的边缘计算设备集成到充电桩侧，搭建充电联盟网络；
步骤2：从充电桩侧通过CAN或Ether通信协议获取电动车辆的单次充电数据；
步骤3：对获取的单次充电数据进行筛选；
步骤4：重复执行步骤2和步骤3，直至获取该电动车辆在充电联盟网络中所有充电桩的充电数据；
步骤5：将该电动车辆的所有充电数据进行缝合处理；
步骤6：搭建电池寿命评估模型；
步骤7：将缝合处理后的充电数据导入电池寿命评估模型进行估算，得出当前时刻的电池健康状态SOH。
2.根据权利要求1所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，其特征在于，基于区块链技术，为网络中的所有充电桩和新能源车辆分配唯一的区块链DID。
3.根据权利要求1所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，其特征在于，在获取的充电数据中提取进行电池寿命评估的参数，将提取的参数以预设数据结构进行打包，存储到充电运营平台的服务器，并通过MD5或SHA算法进行摘要提取，利用充电桩的私钥进行签名后上传到区块链服务平台；
不同充电桩的充电运营平台的服务器不同。
4.根据权利要求2所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，其特征在于，所述步骤5包括：
步骤5.1：在充电桩侧通过电动车辆区块链DID向区块链服务平台请求获取充电数据查询下载授权，区块链服务平台根据该充电桩的区块链DID在DID池中查询匹配该充电桩是否有数据查询下载的权限，若没有则拒绝请求；
步骤5.2：区块链服务平台对有下载权限的请求进行授权，并向充电联盟网络内所有的充电运营平台的服务器发送该授权；
步骤5.3：联盟内所有充电运营平台的服务器根据该授权检索服务器内是否有该电动车辆区块链DID的充电数据块，如有则通过MQTT传输协议将充电数据块发布到预设主题中，只有得到授权的充电桩才能订阅；
步骤5.4：获得授权的充电桩通过订阅的方式获取充电联盟网络中在各个充电节点中该电动车辆的所有充电数据，并分别计算下载的各个数据块的哈希值；
步骤5.5：将哈希值与最先上传到区块链服务平台的哈希值进行校验，确认数据完整性，如数据不完整，则发布方重新发布充电数据至预设主题，订阅方重新下载数据库计算哈希值；
步骤5.6：在充电桩获取到完整的充电数据后，根据时间戳的先后顺序，对数据块进行时间序列化的排列，获得电池寿命评估模型需要的参数信息。
5.根据权利要求1所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估方法，其特征在于，所述步骤6包括：
步骤6.1：利用机器学习算法计算预设时间段内的电压电流值的拟合斜率，斜率为电池当前内阻值，公式为：
R＝(SUM_VI-SUM_V*SUM_I/Sample_num)/(SUM_II-SUM_I*SUM_I/Sample_num)
其中，SUM_VI表示电压和电流的乘积和；SUM_V表示电压总和；SUM_II表示电流平方和；SUM_I表示电流总和；Sample_num表示采样数；
步骤6.2：根据电池当前内阻值计算第一极限功率；
步骤6.3：根据出厂电芯内阻计算第二极限功率；
步骤6.4：将第一极限功率和第二极限功率形成的比例定义为当前电池健康状态SOH。
6.一种基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，其特征在于，包括：
模块M1：在充电桩侧，根据具备区块链技术的边缘计算设备，搭建充电联盟网络；
模块M2：从充电桩侧通过CAN或Ether通信协议获取电动车辆的单次充电数据；
模块M3：对获取的单次充电数据进行筛选；
模块M4：重复调用模块M2和模块M3，直至获取该电动车辆在充电联盟网络中所有充电桩的充电数据；
模块M5：将该电动车辆的所有充电数据进行缝合处理；
模块M6：搭建电池寿命评估模型；
模块M7：将缝合处理后的充电数据导入电池寿命评估模型进行估算，得出当前时刻的电池健康状态SOH。
7.根据权利要求6所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，其特征在于，基于区块链技术，为网络中的所有充电桩和新能源车辆分配唯一的区块链DID。
8.根据权利要求6所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，其特征在于，在获取的充电数据中提取进行电池寿命评估的参数，将提取的参数以预设数据结构进行打包，存储到充电运营平台的服务器，并通过MD5或SHA算法进行摘要提取，利用充电桩的私钥进行签名后上传到区块链服务平台；
不同充电桩的充电运营平台的服务器不同。
9.根据权利要求7所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，其特征在于，所述模块M5包括：
模块M5.1：在充电桩侧通过电动车辆区块链DID向区块链服务平台请求获取充电数据查询下载授权，区块链服务平台根据该充电桩的区块链DID在DID池中查询匹配该充电桩是否有数据查询下载的权限，若没有则拒绝请求；
模块M5.2：区块链服务平台对有下载权限的请求进行授权，并向充电联盟网络内所有的充电运营平台的服务器发送该授权；
模块M5.3：联盟内所有充电运营平台的服务器根据该授权检索服务器内是否有该电动车辆区块链DID的充电数据块，如有则通过MQTT传输协议将充电数据块发布到预设主题中，只有得到授权的充电桩才能订阅；
模块M5.4：获得授权的充电桩通过订阅的方式获取充电联盟网络中在各个充电节点中该电动车辆的所有充电数据，并分别计算下载的各个数据块的哈希值；
模块M5.5：将哈希值与最先上传到区块链服务平台的哈希值进行校验，确认数据完整性，如数据不完整，则发布方重新发布充电数据至预设主题，订阅方重新下载数据库计算哈希值；
模块M5.6：在充电桩获取到完整的充电数据后，根据时间戳的先后顺序，对数据块进行时间序列化的排列，获得电池寿命评估模型需要的参数信息。
10.根据权利要求6所述的基于区块链和充电设备的电动车辆电池寿命评估系统，其特征在于，所述模块M6包括：
模块M6.1：利用机器学习算法计算预设时间段内的电压电流值的拟合斜率，斜率为电池当前内阻值，公式为：
R＝(SUM_VI-SUM_V*SUM_I/Sample_num)/(SUM_II-SUM_I*SUM_I/Sample_num)
其中，SUM_VI表示电压和电流的乘积和；SUM_V表示电压总和；SUM_II表示电流平方和；SUM_I表示电流总和；Sample_num表示采样数；
模块M6.2：根据电池当前内阻值计算第一极限功率；
模块M6.3：根据出厂电芯内阻计算第二极限功率；
模块M6.4：将第一极限功率和第二极限功率形成的比例定义为当前电池健康状态SOH。
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