基于區塊鏈的電動汽車共享充電樁平臺設計研究

摘 要：本文主要通過對現階段電動汽車共享充電樁平臺設計中存在的問題進行分析，來探討電動汽車充電樁共享平臺的框架設計，研究了智能合約設計，提出了科學的基于區塊鏈的共享充電樁方案，以改善當前電動汽車充電樁共享平臺的應用狀況，提高充電樁共享平臺設計水平，滿足人們的電動汽車充電需求，為電動汽車的發展提供重要保障，推動共享經濟模式的有效發展。

關鍵詞：區塊鏈 電動汽車 共享充電樁 平臺設計 有效應用

Research on the Design of Electric Vehicle Shared Charging Pile Platform Based on Blockchain

Lu Sha

Abstract：This article mainly analyzes the existing problems in the design of the electric vehicle charging pile platform at this stage， discusses the framework design of the electric vehicle charging pile sharing platform， studies the smart contract design， and proposes a scientific blockchain-based sharing. The charging pile plan is to improve the current application status of the charging pile sharing platform for electric vehicles， improve the design level of the charging pile sharing platform， meet people's electric vehicle charging needs， provide an important guarantee for the development of electric vehicles， and promote the effective development of the sharing economy model.

Key words：blockchain， electric vehicle， shared charging pile， platform design， effective application

近年來，隨著我國社會經濟的高速發展，電動汽車產業也隨之蓬勃發展，取得了不錯的成效，受到人們的廣泛關注。雖然現如今電動汽車銷售量逐步提升，但是受技術限制，其在續航方面仍然存在著一定的問題，需要有配套的充電基礎設施，以滿足電動汽車使用者的充電需求。就目前而言，電動汽車充電設施較少，在城市布局方面沒有科學的規劃，不夠合理，管理上也有所不足，直接影響了電動汽車產業的發展。基于此，在共享經濟模式下，應當加強對電動汽車共享充電樁平臺設計的研究，充分發揮區塊鏈技術，以提高電動汽車共享充電服務水平。

1 現階段電動汽車共享充電樁平臺設計中存在的問題

現階段，電動汽車共享充電樁平臺設計中存在的問題主要有：一是平臺設計架構不夠合理，平臺的運行系統存在安全漏洞，容易受到惡意攻擊，致使重要信息泄漏，或是被不良控制;二是第三方平臺在交易過程中，需要支付手續費，增加了交易成本。大部分充電樁網絡運營由政府、企業主導，信用建設成本較高，用戶使用也不夠便捷;三是容易形成信息孤島，并未有效實現信息數據的共享[1]。

2 電動汽車充電樁共享平臺的框架設計

2.1 設計框架

當前在我國共享服務行業中，使用較多的推廣方式是優惠積分政策，用戶可以通過積累共享積分，來購買相應的充電服務產品，有利于激發用戶的參與性，使之向周圍人宣傳電動汽車充電樁共享平臺，提高充電樁的使用率，避免其閑置。將充電優惠積分，作為購買充電服務產品的支付媒介，使之參與到共享充電樁的資金流動中，讓市場主體通過轉讓、兌換等方式來靈活操作，有利于提高用戶的使用積極性[2]。

基于區塊鏈的電動汽車充電樁共享平臺，有著多個市場主體，主要是電動汽車用戶、電動汽車管理商、充電樁運營商。每一個市場主體在區塊鏈網絡中都具有獨立性，其可以通過節點來實現彼此之間的交互，在這個過程中涵蓋了IP地址、加密信息等內容，其所采用的共享交易系統呈現點對點分布形式。電動汽車管理商，可以通過發布充電積分，或是清算充電積分，來對用戶進行管理，了解充電樁運營商的實際支付狀況，需要注意的是電動汽車管理商的優惠積分只針對于用戶，充電樁運營商則利用充電積分，來向電動汽車管理商兌換相應的資金（詳見圖1）。

充電樁運營商可利用區塊鏈網絡，來發布求租信息，用戶則可以根據自身需求，選擇附近的充電樁來進行充電。在這個過程中，市場主體之間的交易會形成智能合約，自動執行，每一筆交易信息都會被實時記錄于賬本中。

2.2 系統技術架構

就目前而言，在進行區塊鏈電動汽車共享充電樁平臺設計的時候，可充分利用Truffle應用技術，可從以下部分來完善其系統技術架構：第一，設計基于區塊鏈網絡的數據層。此部分的數據儲存環境，需要在以太坊平臺區塊鏈分布基礎上進行設計，可有效儲存交易賬本等相關數據信息，支持上層智能合約中的各項區塊信息。區塊鏈網絡中的各個市場主體，可實現有效的節點交互，并且基于共識機制，利用非對稱加密技術，來支持彼此之間的交易，合法記錄交易賬款[3]。每一個節點中都有唯一的賬本副本，具有透明化，可有效避免賬本信息被惡意篡改;第二，智能合約層設計。這部分的作用主要是處理各個市場主體之間的業務需求，并且為其業務的有效開展提供重要保障，通過智能合約的形式，將其載入至區塊鏈以太坊平臺中，制定科學的交互協議，并規范各個市場主體之間的交易流程，達成和約后不可隨意更改;第三，中間接口層設計。在進行這一部分的設計時，應當充分發揮Web3技術的作用，實現接口API，有效對接底層業務邏輯和上層應用，形成完善的交互式界面系統，優化智能合約操作架構;第四，應用層設計。基于HTML語言，合理規劃Web瀏覽器界面，以提高可視化交互操作，方便各個市場主體之間的交易操作。

3 智能合約設計

3.1 合約屬性設計

基于區塊鏈的電動汽車共享充電樁平臺中的每一個市場主體，都具有獨立性，能夠有效執行所達成的智能合約。比如說，電動汽車用戶賬戶模型中，公鑰地址為賬號，私鑰地址則是密碼，其能夠直接于平臺中搜索附近的充電樁，查詢充電樁編號及其信息等，可以全面了解充電樁的類型、充電功率等[4]。

3.2 合約功能模塊設計

區塊鏈電動汽車共享充電樁平臺智能合約功能模塊設計中，主要包含了以下內容：一是客戶端登陸合約。這部分涉及到的市場主體有兩個，一個是電動汽車用戶，另一個則是充電樁運營商。兩者都需要通過密鑰來注冊登陸平臺，對自己的個人賬戶進行有效管理。市場主體能夠通過公私鑰技術，注冊獲取賬戶，設置密碼，登陸各自智能合約客戶端，進行相應的操作;二是充電積分操作合約。這部分的設計主要關系充電樁運營商之間的積分操作，其流程是打開應用平臺，登陸充電樁運營商客戶端，根據其需求來轉讓充電積分，或是兌換充電積分。如若選擇的是轉讓充電積分操作，則可向目標運營商地址轉讓允許數額的充電積分，根據剩余充電積分的多少，來判斷積分轉讓是否成功，需要判斷目標地址是否存在;如若選擇的是兌換充電積分，則需要先向電動汽車管理商申請兌換，通過運營商積分數額，來判斷是否兌換成功[5]。

4 基于區塊鏈的共享充電樁方案

4.1 明確參與主體

基于區塊鏈的共享充電樁，主要參與主體是：第一，區塊鏈平臺。其架構以分布式為主，通過記賬節點來維護平臺的正常運行，平臺中可以接入參與主體，提供充電樁定位查詢服務，具有交易支付結算功能，并且能夠有效記錄相關交易信息，可有效查詢數據、分析數據;二是充電樁主。充電樁主可以是個人，也可以是運營機構，其主要負責于建設充電樁設施，為電動汽車用戶提供充電樁服務。充電樁主通過接入區塊鏈平臺來處理閑置的充電樁，基于共享經濟來獲取一定的收益;三是電動車用戶。電動車用戶是充電樁需求者，其在需要給電動汽車進行充電的時候，通過區塊鏈平臺來查詢周圍閑置的充電樁位置，然后與充電樁主進行交易，電動汽車用戶滿足充電需求后要向充電樁主支付相應的資金;四是記賬節點。這部分的作用在于維護區塊鏈平臺中市場主體間交易的順利開展，記錄交易賬本，做好備份工作，需要檢驗交易的合法性，避免出現違規行為[6]。可充分發揮DPoS共識機制的作用，保存區塊鏈平臺中的交易記錄;五是第三方機構。指的是政府和電力企業等。政府可根據現有的充電樁數量、位置，來分析其發展現狀，科學規劃充電樁管理，推動電動汽車的長遠發展;電力企業則可采集交易數據，以調整電力負荷，提高電力供應服務水平。與此同時，通過對區塊鏈共享充電樁平臺中數據的分析，能夠挖掘出更多的商業價值，應用于其他相關領域中，如保險、維修服務等。

4.2 規范運行流程

為保障區塊鏈共享充電樁平臺的正常運行，應當規范運行流程，從以下幾個方面來進行把控：一是注冊用戶。充電樁主，或是電動汽車用戶在注冊加入共享充電樁品臺的時候，既可以匿名，也可以實名認證。二是充電樁登記。充電樁主在加入區塊鏈平臺中后，可發布充電樁相關信息，為電動汽車用戶提供共享充電服務。充電樁主的各項信息，包括但不限于充電樁的地理位置、描述、價格、簽名信息等。如果充電樁主選擇的是匿名方式，那么信息的發布為公鑰信息，平臺中應當給充電樁進行編號處理，于地圖上標注其所在位置，以便于電動汽車使用者查詢;三是充電樁查詢。電動汽車用戶需要充電的時候，可登陸客戶端查找附近的充電樁相關信息，區塊鏈平臺予以查詢結果，由電動汽車主來進行自由選擇;四是共享充電樁交易。電動汽車用戶、充電樁主之間達成智能合約之后，便要執行，用戶根據充電量向充電樁主支付相應的費用。

5 結束語

基于區塊鏈的電動汽車共享充電樁平臺設計，十分重要，應當從各方面來加以優化和調節，不斷地完善平臺運行系統，滿足充電樁主和電動汽車用戶的需求，推動電動汽車產業的長遠發展。

參考文獻：

[1]卞鵬，沈玉，段志豪.基于物聯網的充電樁資源共享平臺的設計與研究[J].科技傳播，2018：128-129.

[2]徐志丹，趙宏振，張宗慧.基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計與實現[J].電氣時代，2014：63-66.

[3]李正盼.基于云計算的汽車共享充電樁設計[J].數碼設計（上），2018：4.

[4]田成元，王志新.基于DSP的電動汽車直流充電樁的設計與研究[J].汽車實用技術，2017：56-59.

作者簡介

陸莎：（1984.06.26—），女，漢族，山東聊城人，講師，本科，電氣自動化。