[发明专利]一种基于区块链的电池管理系统

权利要求书

1.一种基于区块链的电池管理系统，其特征在于：该系统由区块链网络、文件管理网络、用户网络以及CA网络四个部分组成，其中区块链网络由一种或者多种类型的节点构成，该网络主要负责区块的生成、将区块添加至区块链、区块链的审计以及对外开放读写接口，存储在区块链上的所有数据信息选择加密存储或明文储存，文件管理网络为一种基于分布式哈希表与有向无环图的对等节点网络，该网络主要负责动力电池具体数据的上传、下载以及网络内部节点之间的同步，用户网络包含电动汽车、电动汽车充电设施以及多种类型的用户，该网络主要负责动力电池系统相关信息的登记、动力电池系统详细数据的导入、动力电池系统数据的评价、动力电池系统状态变化的记录，CA网络为电池管理系统的数字证书管理中心，该网络主要负责系统中用户及设备身份信息的认证与注册、数字证书的发行、数字证书的延期与吊销；电池管理系统中的每个用户拥有一个属于自己的身份证书，身份证书包含用户身份信息、用户操作权限，任何用户不得进行跨权限操作；当有一个新动力电池系统产生时，由制造商为其进行身份信息注册，注册内容包含新动力电池系统内所有电芯各自的生产信息、标识信息、动力电池系统内部电芯的联结方式，电池管理系统根据注册内容建立Merkle树结构后生成动力电池系统身份唯一性标识并永远存储在动力电池系统中，注册完成后需将动力电池系统与电动汽车进行绑定；电池管理系统中的贸易部门负责记录动力电池系统的销售过程，包括销售价格、销售人员信息、购买人员信息、质保信息；电池管理系统中的个人用户能够查阅与自己相关的动力电池系统状态信息与记录信息、参与动力电池系统的数据验证过程；若动力电池系统需要进行检修、维护，需将动力电池系统运送至维护部门进行安全维护，完成维护后维护部门须进行维护登记，登记内容会记录在区块链网络中，登记内容包括维护内容、维护时间及维护人员信息；当动力电池系统达到退役标准时，须将动力电池系统运送至回收部门，回收部门对退役动力电池系统进行登记，登记内容会记录在区块链网络中，回收部门根据唯一性标识可以从区块链网络中获取对应动力电池系统的当前状态并可进行流水单式的审计。

2.按照权利要求1所述的一种基于区块链的电池管理系统，其特征在于：基于Merkle树结构的动力电池包标识法将动力电池系统的“电池包-模组-电芯”结构以Merkle树形式进行表达，树中存在有4种类型节点，分别为电池包节点，串联节点，并联节点，电芯节点，每个节点均有一个ID及节点类型标识; 电芯节点均为叶子节点，它没有子节点且父节点只能为串联节点或者并联节点；并联节点与串联节点有至少2个的子节点和唯一的父节点，节点类型决定了它子节点的联结方式，并联/串联节点表示其子节点所代表的电芯或者模组按照排列顺序依次并联/串联；电池包节点为Merkle树根的根节点，它拥有一个子节点且只能为串联节点或并联节点中的一种，所有节点ID均按照指定规则生成，生成方式如下：

1)整个电池树中电池包节点的层级为1，根据电池模块的联结方式选择第二层级子节点的节点类型；

2)第二层级节点的子节点依据电池模块的构成生成；子节点的数量与电池模块数量一致，子节点的顺序与电池模块排列顺序一致；

3)若第三层节点的子节点不为电芯节点，则由子节点的构成方式生成第四层节点；

4)依据3)继续向下生成电池树，直至树的末端节点均为电芯节点且叶子节点的数目等于电池包中电芯的个数；

5)电池树的节点ID为自下而上生成，电芯节点的ID为对编码标识进行Hash运算生成；

6)每个节点ID的计算公式如下式所示，

id_node＝ID_chidren1|ID_chidren2|…|ID_chidreni|NodeType_id

ID_node＝HASH(id_node)

式中，ID_chidreni为节点第i个子节点ID，NodeType_id为节点类型标识，|为累加运算符，id_node为运算后生成的新ID，HASH(·)函数为哈希函数，ID_node为计算后形成的最终节点ID标识。

3.按照权利要求1所述的一种基于区块链的电池管理系统，其特征在于：当动力电池系统使用至低电量状态时，需将电动汽车连接电动汽车充电设施进行充电，充电过程中电动汽车会与电动汽车充电设施进行能量与信息的双向交换，即电动汽车充电设施将电能输送给动力电池系统，动力电池系统将自身的运作数据传输给电动汽车充电设施，数据传输完成后，电动汽车充电设施会随机连接文件管理网络中的一个可用节点并对获取的数据使用自己的身份信息进行数字签名后上传至文件管理网络，上传完毕后文件管理网络会反馈电动汽车充电设施一个哈希文件名，该哈希文件名为传输数据的信息摘要且存在唯一性，然后电动汽车充电设施在电池管理系统中触发一次数据验证过程并开启一个定时器T，此时电池管理系统会产生一个不大于系统中总用户人数N的随机数X，若X小于随机门槛值M，系统会随机选择X个用户参与验证且须收集X个用户的选择，若X大于随机门槛值M，系统会随机选择X个用户参与验证且须至少收集A个用户的选择，A＜X，系统会通知被选择的用户参与验证过程并将数据的哈希值与动力电池系统唯一性标识发送给参与用户，用户可根据唯一性标识查看动力电池系统历史数据，根据哈希文件名从文件管理系统获取相应数据内容，用户在经过对比、匹配、校验后给出自己选择结果，若此阶段动力电池系统出现非正常运行状态，用户可迅速通知电池管理系统的管理者用户，防止危险事故的发生；若在定时器T溢出时系统仍未收集到目标数量的用户选择，则认定此次验证过程无效，须重置定时器T并重新开启一次数据验证过程，若定时器重置次数超过3次，则由电池管理系统的管理者进行数据验证，若定时器T未溢出且系统收集到目标数量的用户选择，根据用户选择结果的大多数进行数据评判，即有超过三分之二的用户认为该数据有效判断数据为有效，否则数据为无效，若评判结果为无效，则将放弃该数据，若评判结果有效，电池管理系统会将数据的哈希文件名，动力电池系统的当前状态，验证过程结果记录在区块链网络中。