区块链技术在电动汽车充电桩共享检测中的应用

摘要：分析当前充电桩共享面临的信息不对称、数据安全、信任缺失、维护检测不规范等问题，提出利用区块链的去中心化、数据不可篡改、加密安全、可追溯等特性，从实时状态上链、数据加密保护、智能合约建立信任、可追溯维护检测4个方面进行应对。研究表明，区块链技术的应用有效提升了充电桩共享的透明度、安全性、效率和规范性，对推动行业高质量发展具有重要意义。

关键词：区块链；电动汽车；充电桩；共享检测；智能合约

中图分类号：U469 收稿日期：2024-06-21

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.09.018

1 前言

近年来，随着新能源汽车产业的蓬勃发展，电动汽车保有量不断攀升，其充电桩的建设也如火如荼地进行。根据充电联盟数据，截至2024年3月，我国公共充电桩保有量达290.9万台。然而，在充电桩数量快速增长的同时，充电桩共享过程中也出现了诸多问题，如充电桩状态信息不透明、使用数据安全难以保障、使用双方缺乏互信、维护检测不够规范等。这些问题制约了充电桩共享的进一步推广，影响了电动汽车的使用体验。区块链作为一种去中心化、高安全、可追溯的新兴技术，为解决上述充电桩共享问题提供了新思路。

2 区块链技术概述

区块链技术是一种革命性的分布式账本技术，其基于密码学原理、共识机制、智能合约等多项关键技术，构建了一个去中心化、不可篡改、高度透明、可追溯的信任网络[1]。在区块链系统中，数据被组织成一个个区块，并通过哈希函数将区块按时间顺序串联起来，形成一条不可逆转的链式结构。每个区块中包含了一定时间段内的交易数据、时间戳、前一区块的哈希值等关键信息，确保了数据的完整性和一致性。区块链网络中的每个节点都维护一份完整的数据副本，且通过共识算法实现节点间的协同和验证，从而保证了系统的安全性和可靠性[2]。表1总结了区块链技术的特点。

3 电动汽车充电桩共享检测的问题

3.1 信息不对称

电动汽车充电桩共享过程中，信息不对称问题普遍存在。a.充电桩运营商掌握了充电桩的实时状态、使用频率、故障情况等关键信息，而电动汽车用户难以全面了解和判断充电桩的真实状况，导致了信息的不对称。b.充电桩共享平台作为信息中介，往往难以对充电桩运营商上传的信息进行有效验证，存在数据造假、信息失真等风险，进一步加剧了信息不对称问题。c.不同充电桩运营商、共享平台之间缺乏有效的信息共享机制，数据孤岛现象严重，使得用户无法获取全面、准确的充电桩信息，影响了充电决策的合理性[3]。信息不对称不仅损害了用户的利益，也扰乱了充电桩共享市场的正常秩序。运营商之间信息壁垒的存在导致资源无法实现优化配置，一定程度上加剧了充电桩建设和共享的盲目性、无序性。因此，突破信息不对称困境，建立充电桩信息高效共享、透明公开的机制成为亟需解决的现实问题。

3ehpQY4DtqgnYgIiWWSX9nA==.2 数据安全问题

电动汽车充电桩共享过程中，数据安全问题日益凸显。在充电桩共享场景下，海量的用户隐私数据、财务数据、运营数据等敏感信息不断产生和流转，然而，当前的数据管理和保护机制却存在诸多薄弱环节。a.集中式的数据存储架构面临单点故障、外部攻击等高风险。b.多方参与的复杂网络环境使得数据在传输、共享过程中易被窃取、篡改，而现有的数据加密和访问控制技术难以完全防范内外部威胁。c.缺乏明确的数据权属划分和监管规范也加剧了数据违规使用、非法交易等乱象。一些运营商和共享平台在用户不知情的情况下，将充电数据用于商业分析、广告推送等目的，严重侵犯了用户的数据主权和隐私权。

3.3 缺乏信任机制

电动汽车充电桩共享领域目前普遍存在信任机制缺失的问题。当前，充电桩运营商、共享平台、电动汽车用户等多方主体之间缺乏有效的信任基础，难以形成良性的协同互动。运营商对共享平台的调度能力和公平性存在顾虑，担心自身利益受损；共享平台对运营商上传数据的真实性难以核实，面临许多潜在风险；用户对运营商和平台的服务质量、收费标准等缺乏足够信任，使用积极性不高。信任问题进一步导致了诸如恶意竞争、掉单跑单、恶意差评等失信行为频发，加剧了行业的无序状态。

可见，构建可信任的商业环境已成为充电桩共享行业的当务之急。然而，传统的信用机制在复杂的多方利益博弈中往往难以发挥作用，中心化的信用评估也面临效率低、成本高等难题。因此，充电桩共享领域亟需引入创新的技术手段，建立起分布式、不可篡改、可追溯的信任体系。

3.4 维护与检测不规范

在电动汽车充电桩共享领域，维护与检测不规范问题日益突出，严重影响了充电桩的稳定运行和用户使用体验。当前，充电桩运营商在维护和检测方面普遍缺乏统一、明确的标准和规程，导致维护质量参差不齐，隐患问题频发。许多运营商为节省成本，采取“故障后修复”的被动式维护策略，而缺少事前预防和定期保养等措施，使得充电设备的完好率和可靠性大打折扣。同时，运营商对充电桩的日常巡检和功能测试流于形式，记录不完整、数据不准确的现象普遍存在，这使得故障诊断和隐患排查难以有效开展，极大地延长了问题处理周期。维护与检测不规范不仅直接导致充电桩可用率和充电成功率下降，也严重损害了用户的充电体验和满意度。

4 区块链技术在充电桩共享检测中的具体应用

4.1 实时状态上链

区块链技术为解决充电桩共享中的信息不对称问题提供了创新思路。通过将充电桩的实时状态信息上链，可以实现充电桩运行数据的透明化、不可篡改和可追溯，从而有效提升信息的公信力和可获得性[4]。

具体而言，运营商可利用物联网设备实时采集充电桩的运行参数，如位置、可用性、充电功率、电量、预计等待时间等，并通过区块链网络将这些数据上传至分布式账本。借助区块链的共识机制和加密算法，可以确保上链数据的真实性和一致性，杜绝信息造假行为。同时，区块链独特的数据存储方式使得任何数据的变动都会形成永久记录，便于事后的审计和追溯。一旦充电桩状态发生改变，区块链网络各节点均可实时同步更新，确保信息的时效性。

以某区块链充电桩平台为例，其采用的PBFT共识算法可实现秒级状态更新，每秒可处理超过1万笔状态同步交易，满足大规模应用场景需求。用户在选择充电桩时，可从区块链上便捷地查询，比对不同充电桩的实时状态，根据自身需求做出最优决策，有效避免盲目寻桩、排队等候等问题，显著提升充电体验。

该平台数据显示，接入区块链后，用户的平均寻桩时间从15 min缩短至5 min以内，充电等待时间从30 min降低至10 min以下。对共享平台而言，基于充电桩的实时状态信息，可动态优化调度策略和算法模型，在保障公平性的同时最大化资源利用效率，实现多方共赢。该平台应用智能调度算法，将充电桩的周转效率提高了50%以上，日均交易量较传统模式增长超过100%。

4.2 加密保护数据

区块链技术凭借其加密机制为充电桩共享中的数据安全提供了有力保障。区块链采用非对称加密算法对数据进行加密，确保数据在传输和存储过程中不被非法窃取和篡改[5]。在充电桩共享场景下，涉及海量的交易数据和用户隐私信息，如用户ID、车辆信息、位置信息、支付信息等敏感数据。通过区块链技术，这些数据在上链前均被加密为密文，即使获取到数据也难以解密，大大降低了数据泄露风险。

以某区块链充电桩项目为例，其采用ECC椭圆曲线加密算法对交易数据进行加密，算法密钥长度达到256位，在现有计算能力下，破解难度高达2的128次方，相当于每秒尝试300万亿个密钥持续计算100亿年。同时，区块链网络中每个节点仅存储经过哈希运算后的数据指纹，而不存储原始明文数据。共享平台和参与节点即使受到攻击，数据库被脱库，也不会泄露用户隐私。

此外，区块链独特的密钥管理方案和多重签名机制进一步强化了用户的隐私保护[6]。用户可自持私钥并利用公钥进行身份认证和授权，在确保匿名性的同时享受各项服务，真正实现了用户的身份主权和数据主权。而多重签名技术要求交易需经过指定节点的联合授权方能生效，可有效规避单点故障风险，防止用户信息被恶意挪用。

4.3 智能合约建立信任

区块链技术中的智能合约为构建充电桩共享信任机制提供了崭新路径。智能合约本质上是一种自动执行的程序协议，将交易规则和业务逻辑以代码形式嵌入区块链，实现合约条款的透明化和执行过程的自动化。在充电桩共享场景下，智能合约可将各方主体间的权责利关系以及交易流程固化为代码，确保共享协议严格按照约定执行，任何一方都无法篡改或逃避合约义务，从而在多方之间建立起牢不可破的信任基础。

智能合约采用图灵完备的编程语言进行编写，支持复杂的条件判断、循环控制等逻辑，可满足绝大多数的充电桩共享业务需求。当共享交易达成时，智能合约自动判断条件是否满足，如充电桩可用状态、用户支付到位等，一旦条件满足即自动执行合约，将充电权限授予用户并触发结算分账。整个过程无需人工干预，系统响应时间可达到毫秒级，执行结果可实时上链，供各方查询验证。

基于这一机制，运营商无法恶意拒绝或延迟服务，平台无法克扣或挪用资金，用户也无法逃避支付义务，有效规避了欺诈、违约等失信行为。可见，智能合约以技术力量重塑了充电桩共享的信任基石，用不可篡改、不可逆转的代码约束各方行为，让失信行为无处遁形，让守信行为得到保障，为行业的健康发展注入新动能。

4.4 维护检测溯源

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区块链技术凭借其不可篡改和可追溯的特性，为规范充电桩的维护检测提供了创新解决方案。具体实现路径为：物联网设备实时采集充电桩的故障信息、电参数、环境参数等关键数据并上传至区块链，智能合约自动触发维护检测流程，包括故障报修、巡检养护、远程监测、质量评价等环节。每个环节的操作信息和时间戳都将被永久记录在链上，可供多方实时查询和审计，实现了全流程可视可追溯。表2展示了区块链技术在充电桩不同检测维护环节的应用效果。

如表2所示，区块链技术在故障报修、巡检养护、远程监测、质量评价等各个检测维护环节发挥了显著作用，推动故障响应更迅速、巡检养护更到位、监测预警更准确、考评机制更科学，充电桩运维效率和质量得到全面提升。

5 结语

区块链技术以其去中心化、数据不可篡改、加密安全、可追溯等特性，为解决电动汽车充电桩共享检测中的信息不对称、数据安全、信任机制缺失、维护检测不规范等关键问题提供了创新思路和技术支撑。通过基于区块链的实时状态上链、数据加密保护、智能合约信任机制、维护检测追溯体系，充电桩共享行业有望在透明度、安全性、效率、规范性等方面实现跨越式发展，进而更好地服务于电动汽车用户，助力新能源汽车产业的健康、可持续发展。未来，随着区块链技术的不断成熟和迭代，其在充电桩等新基建领域的探索实践势必更加深入，推动行业加速迈向高质量、智慧化的发展新阶段。

参考文献：

[1]吴楚禹.基于区块链的充电桩共享方案研究[D].桂林：桂林电子科技大学，2023.

[2]王亮.基于区块链技术的充电桩电量交易设计方案[D].北京：华北电力大学（北京），2023.

[3]李嘉晖.基于区块链技术的充电桩运维研究[J].现代工业经济和信息化，2023，13（3）：41-42+45.

[4]王岩庆，周均，丛若晨，等.区块链技术在电动汽车智能化管理中的研究现状与发展[J].南方电网技术，2022，16（11）：55-67.

[5]丁建顺，任民，马亚彬，等.基于区块链技术的电动汽车充电桩共享检测[J].电测与仪表，2023，60（7）：26-32.

[6]巩硕.结合区块链的充电桩电池诊断系统及共享策略研究[D].上海：上海工程技术大学，2020.