區塊鏈技術在電動汽車智能化管理中的研究現狀與發展

王巖慶，周均，叢若晨，王力成，黃一諾，陳道煉

（1.青島大學電氣工程學院，山東 青島 266071；2.國網浙江諸暨市供電有限公司，浙江 諸暨 311800；3.浙江工業大學信息工程學院，杭州 310014）

0 引言

區塊鏈技術是構建比特幣系統的底層技術［1］，數字貨幣比特幣于2008年被提出［2］，在沒有任何權威機構統籌下，互不信任的人可以直接采用比特幣支付。區塊鏈技術的突出優勢是去中心化［3］，依托于智能合約、防篡改、帶有數據時間戳等優點，在金融［4］、醫學［5］、數據管理［6］、保險［7］等領域得到了廣泛的應用。區塊鏈作為可以記錄交易數據的去中心化的分布式數據庫［8］，其發展可以劃分為三代［9］：區塊鏈1.0時期，主要用于比特幣等虛擬貨幣，實現虛擬貨幣的共識及安全；區塊鏈2.0時期的標志為以太坊等平臺的產生，為區塊鏈技術帶來了可編寫智能合約的平臺；而區塊鏈3.0時期進入超越交易外的區塊鏈自治社會階段［10］。

目前已有眾多學者研究了區塊鏈技術在能源互聯網中的應用。能源互聯網的去中心化、區域自治協同等理念［11］與區塊鏈特點具有一定的相似性，區塊鏈技術特性與能源互聯網相結合［12-15］，可進一步推動能源互聯網各方面的建設，改變傳統能源的交易及管理方式。區塊鏈技術特性與分布式的電能交易相結合［16］，可為電力交易帶來技術創新［17-19］，提高交易處理效率，有助于消納分布式能源。基于區塊鏈技術的分布式賬本與微電網拍賣結合［20-21］，使交易更加安全私密［22］，保證用戶數據足夠安全。

區塊鏈技術的推廣不僅對能源領域產生了深刻的影響，也逐步應用于電動汽車電能交易領域［23-25］。電動汽車交易數據龐大且分散，采用傳統的中心化交易方式進行數據處理及存儲時存在安全性問題，建立點對點電能交易模型，用于智能電網中的電動汽車購買和銷售電能［26-27］，可以有效提高電動汽車與充電樁之間交易的安全性。除安全性問題外，遠程控制中心處理能源交易決策會導致延遲和網絡開銷的增加［28］，應用區塊鏈技術的分布式特點，進行去中心化交易處理還可通過多節點對電動汽車請求進行驗證，降低了通信和計算成本［29-31］。

總體而言，目前區塊鏈技術在電動汽車領域應用的研究主要集中在金融領域外延的電動汽車電能交易結算方面。然而，隨著人們對區塊鏈技術研究的不斷深入，其研究范圍也從電動汽車電能交易方面逐步觸及電動汽車的更多應用領域。例如：基于電動汽車聯盟鏈，可有效解決電動汽車充電困難問題［32］，通過區塊鏈建立充電站充電權拍賣交易模型可保證充電權公開透明［33］，區塊鏈技術與充電樁維運系統結合，可有效保護充電樁維運系統的實用性［34］，通過區塊鏈技術建立電動汽車激勵系統，可提高可再生能源的利用率［35］。

隨著我國電動汽車行業的迅猛發展，電動汽車領域也面臨共享化、智能化、聯網化的大變局，區塊鏈技術對于升級電動汽車領域各方面應用將帶來顛覆性的突破，全面總結區塊鏈技術在電動汽車領域的應用現狀和發展潛力有著十分重要的意義。因此，本文首先分析了區塊鏈技術在電動汽車領域的應用可行性；然后對研究場景進行屬性分類后，對各場景的研究現狀進行歸納總結；并對區塊鏈技術在電動汽車領域的實際應用進展進行分析；最后，指出了區塊鏈技術在電動汽車領域應用過程中可能面臨的挑戰并提出了發展意見。

1 區塊鏈技術在電動汽車領域的應用可行性分析

為更好地分析區塊鏈技術在電動汽車領域的應用可行性，本節從電動汽車智能化發展過程中存在的問題入手，分析了區塊鏈技術在電動汽車智能化管理中的應用優勢。

1.1 電動汽車智能化發展過程中存在的問題

隨著人工智能、大數據、5G等各項新興技術的持續發展，電動汽車信息的采集、存儲及處理變得更為高效便捷。電動汽車的智能化發展是指電動汽車應具有先進的底層操作系統以及信息網絡平臺，并具備安全性、可靠性等優越性質［36］。然而，電動汽車在智能化發展的同時，也會遭遇以下問題：

1）中心化數據處理問題

在電動汽車的電能交易、充放電調度等應用領域，電動汽車的各項數據都需要匯總到中心化系統進行存儲和處理，然而隨著電動汽車規模的劇增，中心化系統所承擔的數據計算工作也將呈幾何形式增長，中心化服務系統將出現難以為繼的情況。

2）交易透明問題

在電動汽車零部件供應、電能交易等應用領域，參與主體類型眾多，涉及的交易規則復雜，若無法保證交易公開透明，那么各交易主體很容易因為交易規則不清晰的問題而產生糾紛，使得各方主體難以建立相互信任。因此，現實中往往需要第三方管理機構進行交易信任擔保，增加了交易的成本。

3）信息安全問題

與現代通信技術進行融合是電動汽車信息智能化發展的特征［37］，而電動汽車各項信息經由無線網絡傳輸時極易被竊取，而且海量電動汽車數據存儲在少數中心節點，數據缺少備份，信息安全得不到保證。隨著電動汽車聯網設備所存儲數據的價值的提升，電動汽車聯網設備也成為了不法分子惡意攻擊的主要對象［38］。

4）自動化推進問題

在電動汽車智能化發展的背景下，各方車企對電動汽車管理的自動化水平也提出了更高的要求，在多方參與情況下，保證事件按照一定規律自動執行是電動汽車智能化發展所面臨的重要問題。

1.2 區塊鏈技術在電動汽車智能化管理中的應用優勢

區塊鏈技術以數據庫為數據操作載體［39］，憑借其分布式結構以及眾多技術特點得到了廣泛發展。在電動汽車智能化發展的背景下，區塊鏈技術在電動汽車智能化管理中的應用優勢體現如下。

1）去中心化：在電動汽車電能交易、集群調度等應用領域，數據分散且復雜，對電動汽車群體進行數據管理時，通過多節點采用分布式數據存儲的方式進行數據管理可以提高數據的可靠性。基于區塊鏈的分布式結構，使得交易網絡不需要控制中心便可以保證整個數據網絡的安全。

2）開放透明：在電動汽車電能安全交易、自動支付等應用場景中，需要一個透明的運行平臺保證交易規則的公平開放［40］。區塊鏈運作過程中交易規則公開透明，充分實現了數據的互聯共享，可以保證節點之間數據可信。

3）智能合約：智能合約的引入可以為開發者帶來更多可操作空間，有助于提升信息處理的效率。智能合約的自動化特性還可保證電動汽車各應用領域在實際運作時無需監管便可以完成自動化運行。

4）可溯源性：區塊鏈系統存儲的信息均可以通過其可溯源性的特點實現追蹤，類似電動汽車電池溯源、綠色供應鏈等便是可溯源性的典型應用場景，該特性保證信息不可篡改，可以為監管帶來便利。

2 區塊鏈技術在電動汽車領域研究內容的屬性分類

從應用場景角度，將區塊鏈技術在電動汽車領域的實際或潛在研究內容劃分為價值屬性、能量屬性和社會屬性等3類，表1對各類研究屬性的應用場景和區塊鏈技術的主要優勢進行了說明。

表1 區塊鏈技術在電動汽車領域應用的屬性分類Tab.1 Attribute classification of the application of blockchain technology in the field of electric vehicles

2.1 區塊鏈在電動汽車領域應用的價值屬性

區塊鏈在電動汽車領域應用的價值屬性是指區塊鏈技術可以為電動汽車自動支付、充放電交易、車網互動環境下電力市場電價博弈等應用場景提供交易透明、信息可查詢、結算安全的去中心化交易平臺，解決現有電能結算環境下的安全性問題。采用區塊鏈技術進行電動汽車電能結算，無需第三方信任，便可實現交易標準化、電費的自動計量與結算。本節通過電動汽車電能交易、電力市場交易主體多元化發展、智能收費3個方面展開介紹區塊鏈在電動汽車領域應用的價值屬性。

2.1.1 電動汽車電能交易

現階段電力市場的電能交易信息通常是由中心系統進行統一管理［41-42］，但是該管理方式并不能保證電動汽車用戶的信息安全，如果中心系統受損可能會出現電動汽車用戶信息泄露、數據遺失以及交易信息被篡改等問題。另外，通過遠程控制中心進行交易也無法保證用戶身份的真實性，可能會出現因用戶身份被盜用帶來的虛假交易問題［43］。

應用區塊鏈技術后對電動汽車電能交易方面可進行如下改進：

1）分布式信息存儲方式使全網交易節點均保留了信息庫的完整備份，即使部分節點在受到攻擊后出現信息癱瘓的情況，也可以通過其他節點重構交易信息，有效保障電能交易信息不可篡改。

2）通過區塊鏈中的數字加密技術注冊并識別用戶的身份信息，可以減少用戶身份被盜用帶來的不可靠電能交易，使用戶電能交易安全得到保障。

針對電動汽車電能交易問題，文獻［44］提出了一種保護隱私的電動汽車能源交易方案，引入了一種基于區塊鏈的支付系統，有效保護了用戶的安全和隱私。文獻［45］提出了一種電動汽車隱私保護算法，用以對能源價格的談判，其研究結果表明，所提出的方案在效率、隱私保護和能源價格等方面均優于傳統技術。文獻［46］建立了由擴展區塊鏈、公平交易智能合約和V2G隱私保護協議組成的V2G隱私保護公平交換方案，為電能安全交易問題提供了參考。

2.1.2 電力市場交易主體多元化發展

大量分布式能源以及電動汽車加入電力市場后，電力市場的電能交易更加多元化［17］，但是挑戰也隨之而來。一方面，參與電力市場的各主體對能源設備的自動計量技術提出了更高的要求，另一方面，大量電動汽車的充放電資源以及分布式能源參與到電力市場競價［24］時需要一個更加安全、可信的交易平臺以及智能化的交易體系促進多方能源交易處理。

應用區塊鏈技術后對電力市場交易主體多元化發展方面可進行如下改進：

1）區塊鏈體系下數據的采集及存儲都具有驗證功能，使得新能源電量的實時計量數據準確并可在鏈上共享，為產銷新能源的供應商提供便利，降低通信及能源結算成本。

2）在電動汽車電能交易中應用區塊鏈的智能合約技術，建立完善的交易規則，可以促進電能交易的多元化，例如：合約中添加清潔能源補貼等交易激勵規則可以促進清潔能源的利用；完善分時電價合約可有效減少系統負荷波動。

在推動電力市場交易主體多元化發展方面，文獻［47］提出了一個基于區塊鏈的電動汽車激勵系統，可以最大限度地利用可再生能源。文獻［48］通過分布式賬本和加密貨幣技術為電動汽車和能源節點提供了能源傳輸服務的安全性保障，在定價機制的推動下，能源節點與電動汽車合作將可再生能源輸送到具有不同電力負荷需求的區域。文獻［49］提出通過在電力市場中整合電動汽車和可再生能源，以降低運營成本，而且在需求響應程序中添加智能合約還可以提高這些程序的運行效率。文獻［50］提出了一種新穎的安全電力交易和激勵合約模型，減少了傳輸延遲，可以有效激勵可再生能源的使用。

2.1.3 智能計費

現階段，我國高速公路開始大量普及電子不停車收費系統（electronic toll collection，ETC）［51］，極大地節省了通行費的繳納時間，但是由于使用該系統需要安裝相應的感應設備，辦理過程繁瑣，因此在收費站還是設立人工收費與電子收費同時進行的狀態，無法實現真正不停車收費的目的［52］。另外，由于傳統電量計費軟件以及電量測量設備存在安全性問題，可能會出現充電站測量的充電電量與電動汽車實際充電電量不符以及電費賬單信息被篡改的問題［53］。因此需建立更完善、自動化的智能計費機制。

應用區塊鏈技術后對智能收費問題可進行如下改進。

1）通過區塊鏈技術對汽車進行身份認證，汽車數據的傳輸、存儲過程均建立在區塊鏈體系之上，感應設備節點和數據庫都改造為具有通信與驗證功能的分布式賬本，可以有效提升計費的準確性。

2）各運營商通過區塊鏈技術的智能合約功能，根據指定的計費規則進行自動扣費，并開具鏈上憑證，可以實現收費透明，有效防止賬單信息被篡改。

在基于區塊鏈的智能計費方面，文獻［54］為了防止人為操縱計費信息以及電動汽車測量的充電結果與在充電站的充電量不相符等問題，提出了一種基于區塊鏈的計費系統，電動汽車和充電站相互認證后將計費信息存儲在區塊鏈中防止被修改，通過結合各種工作證明和加密算法來建立一個更加優越的計費系統，為當前智能計費問題提供了參考。

2.2 區塊鏈在電動汽車領域應用的能量屬性

區塊鏈技術在電動汽車領域應用的能量屬性是指在電動汽車作為分布式儲能元件［55］與智能電網協同優化工作時［56］，區塊鏈技術可以有效解決傳統情況下計算負擔過重，電動汽車數據檢索困難等問題，有助于保護用戶隱私并管理電動汽車充放電行為。本節將通過分布式優化、智能調度、調度用戶行為管理三個方面展開介紹區塊鏈在電動汽車領域應用的能量屬性。

2.2.1 分布式優化

電動汽車的充放電調度一般通過數據控制中心采集配電網、用戶以及電動汽車充電需求等數據信息，進行優化計算后，再將充電命令下達到每個充電樁或電動汽車，每次存儲的信息和計算量相當大，而且優化時間過長，隨著電動汽車規模的增大甚至會出現“維數災”問題［57］。另外，采用中心化方式處理數據時，如果出現單點故障，可能會造成調度方案失敗的情況［58］，無法保證調度的可靠性。

應用區塊鏈技術后對分布式優化問題可進行如下改進。

1）基于區塊鏈的分布式控制方式對電動汽車進行調度，使各個獨立充電站作為調度管理機構對調度數據智能決策，有利于計算量分散，緩解集中調度情況下控制中心的計算負擔。

2）引入區塊鏈技術后，其非對稱加密技術與哈希運算保證了調度數據傳輸的安全性以及不可篡改性，有效保證了電動汽車用戶及電網調度數據的信息安全。

針對分布式優化問題的研究，文獻［43］提出了分布式實時優化模型，將獨立的充電站、大型停車場或某一區域內所有充電樁的聚合體作為區域內充電設備的管理機構，直接與配網運營商保持通信，以求解集中式優化難以計算的問題。文獻［58］指出通過配電系統運營商和充電站、電動汽車之間的集中優化得出最佳充電計劃，會出現運營商計算負擔過重、受到單點故障后易出現系統協調失敗等問題，該文通過基于區塊鏈的優化協調機制，可以實現在不需要第三方協調的情況下對電動汽車的可信賴充電調度。

2.2.2 智能調度

為實現配電網的不同優化效果，調度決策中心應根據電網實際問題（如電壓、負荷波動等）制定各充電站的不同充放電計劃，在調度過程中充電站應在滿足電動汽車用戶個性需求的前提下對各電動汽車制定具體的充電計劃［43］，然而電動汽車的充電時間以及電動汽車用戶的充電行為等均具有較強的隨機性和實時性，難以預測，給配電網優化調度帶來了困難。

應用區塊鏈技術后對智能調度問題可進行如下改進。

1）電動汽車、充電站以及調度決策中心三方可以通過區塊鏈簽署一系列智能合約，使參與調度的電動汽車成為穩定的可控負荷，從而針對不同配電網問題開展相應的調度計劃。

2）區塊鏈技術中的點對點通信廣播特點可以將調度計劃及電動汽車的實時數據傳播至各節點，使調度數據的獲取及傳輸成本大大降低。

針對電動汽車參與電網調度的研究，文獻［59］通過優化電動汽車的充放電周期來最小化總負荷偏差，利用聯盟區塊鏈為電動汽車和電網之間的雙向電力交易設計了一個去中心化、安全并保護隱私的方案。文獻［60］指出電動汽車可為電網提供儲能、旋轉備用、頻率和電壓調節等輔助服務，提出了一個智能能源管理控制器，通過考慮當前容量、電網頻率和太陽能可用性來優化決定電動汽車充電和放電操作，以滿足配電網的個性需求。

2.2.3 調度用戶行為管理

如果無法對電動汽車用戶的充放電行為進行有效管理，那么電動汽車參與電網調度的穩定性就會出現問題。然而由于電動汽車參與調度的歷史記錄分散、雜亂而且查詢困難，不利于管控電動汽車用戶的充放電行為，因此對用戶的充放電違約情況很難做出違約懲罰。

應用區塊鏈技術后對調度用戶行為管理問題可進行如下改進。

1）依靠區塊鏈技術的可溯源性，可以對電動汽車用戶的執行情況進行記錄，以便對用戶進行監管和責任處理，對車主違約行為進行有效懲罰。

2）通過建立電動汽車充放電信用管理智能合約，可以直接對電動汽車的充放電違約情況自動執行懲罰措施，有效保證了調度策略的執行力。

為了對電動汽車用戶行為進行有效管控，保證電動汽車可以給電網提供穩定的充電負荷，文獻［61］提出了“EVChain”，在電動汽車車主之間建立共享充電積分，用于電動汽車充電市場的充電管理。文獻［62］為有效引導需求側資源積極參與電網調度，降低違約風險，建了考慮信用值的資源交易機制，使守信用戶獲得更多利益，從而長期有效引導需求側資源參與市場交易，為解決電動汽車用戶行為管控問題提供了參考。同樣地，文獻［63］基于區塊鏈設計了帶有激勵的光伏交易機制，使低違約用戶可以獲得更加滿意的交易。文獻［64］設計了信用評分用于電力市場交易平臺。

2.3 區塊鏈在電動汽車領域應用的社會屬性

區塊鏈技術在電動汽車領域的社會屬性應用場景包括電動汽車尋樁處理［65］、電池溯源［66］、共享電動汽車的里程追蹤、綠色供應鏈［67］等問題。這些信息的處理都需要可靠的信息保存以及數據計量體系，區塊鏈技術可促進這些領域的多方主體信任，為各項數據監管提供可靠平臺。本節將通過充電樁管理、電動汽車電池溯源、綠色供應鏈3個方面展開介紹區塊鏈在電動汽車領域應用的社會屬性。

2.3.1 充電樁管理

目前電動汽車公共充電站和私人充電樁都存在一些使用方面的問題。一方面，用戶出行習慣及路網交通的不確定性會導致電動汽車的出行充電選擇難以預測，可能會導致公共充電站之間的利用率不均衡［68］，另一方面，電動汽車與充電站的實時數據獲取困難以及用戶充電選擇的主觀性等問題也導致了部分公共充電站的排隊時間難以預測。私人充電樁則存在缺乏有效管理、利用率低［69］等情況。

應用區塊鏈技術后對充電樁管理問題可進行如下改進。

1）建立基于區塊鏈的充電樁平臺，可以幫助用戶獲取充電樁的實時信息，電動汽車用戶可以基于智能合約智能選擇充電站，以減小因盲目選擇充電站導致的充電等待時間過長等問題。

2）對于加入區塊鏈的私人充電樁，通過區塊鏈技術的數據共享特征將充電樁數據共享后，再對電動汽車進行有效充電引導可有助于提高私人充電樁的利用率。

在區塊鏈技術與充電樁管理結合的問題上，文獻［70］為私人充電樁共享網絡中的電動汽車提供了一種基于區塊鏈的私人充電樁共享方案，通過開發一種基于信譽的私人充電樁共享協議，有效地達成了私人充電樁共享共識。文獻［71］提出了一個基于區塊鏈的電動汽車充電樁共享平臺策略，可以有效提高平臺的安全性以及用戶的使用效用。

2.3.2 電動汽車電池溯源

由于缺乏健全的電池溯源機制，我國電動汽車電池回收工作體系還未建立，電動汽車電池退役后的回收利用價值尚未體現。因此應當建立一個完備的電池溯源機制，做到電動汽車電池生命周期內信息全程可追溯［72］。

應用區塊鏈技術后對電動汽車電池溯源問題可進行如下改進。

1）區塊鏈分布式存儲的特點可有效解決電池溯源系統參與主體復雜、數據量龐大以及信息分散的問題［73］。

2）對電動汽車電池的各使用環節加蓋時間戳，可以實現電池使用周期內的信息可溯源，保障用戶在遇到缺陷電池問題時維護自身權利。

在基于區塊鏈技術的電池溯源體系探索中，文獻［74］提出在各個溯源環節上部署聯盟鏈節點，從而建立兼顧隱私保護的電動汽車電池溯源系統，實現針對電動汽車各個環節的全方位監管和溯源。文獻［66］將射頻識別（radio frequency identification，RFID）、條碼技術運用到區塊鏈平臺以高效實現缺陷電池的跟蹤與逆溯，解決了由于信息不透明導致的供應鏈企業溯源效率低下的問題。

2.3.3 綠色供應鏈

受到資源、環境等多方面壓力影響，我國汽車產業供應鏈計劃實施綠色供應鏈管理實踐［75］。但在實施低碳轉型的情況下，汽車供應鏈的循環運行將是一個巨大挑戰。另一方面，在碳排放認證與交易場景中，多部門標準尚未統一，因此應建立有效管理對碳排放量進行記錄［76］，實現供應鏈穩定并降低碳排放，保證碳排放記錄真實，碳足跡可溯源［77］。

應用區塊鏈技術后對綠色供應鏈問題可進行如下改進。

1）通過區塊鏈技術建立電動汽車供應鏈信息記錄平臺，可以有效保證供應鏈信息真實可靠，實現電動汽車零部件可溯源。

2）基于區塊鏈技術的共識機制，各部門可以共同維護碳排放認證與交易的過程，實現碳排放標準的統一。

3）通過區塊鏈的智能合約，對碳排放量進行自動計量［78］，對不符合要求的企業進行相應政策處罰，實現汽車零部件綠色供應鏈的目標。

為有效管理電動汽車供應鏈，文獻［79］基于混合區塊鏈技術提出了一種跟蹤電動汽車供應鏈整個生命周期的，保持供應鏈記錄可信任、透明、不可篡改的方法。而文獻［80］以汽車制造為例展示區塊鏈和物聯網集成的原理，通過區塊鏈平臺從機器和傳感器收集數據，確保了信息的完整性、集成數據庫并實現可追溯性。在用戶碳排放問題上，文獻［81］介紹了以用戶為中心的排放交易系統的設計，用戶工作在市場交易模式下，每次排放溫室氣體時都會花費代幣，實現了未來以大規模用戶為中心的碳排放標記及管理，為電動汽車綠色供應鏈提供了參考。

3 區塊鏈技術在電動汽車領域中的實際應用進展

1）MOBI移動開放區塊鏈計劃

在大數據背景下，改革車險費率確定方式已成為大勢所趨［82］。另外，如何以安全高效的方式實現自動汽車支付是一個有待解決的重要問題［83］。

MOBI組織主要開發區塊鏈技術在車輛注冊以及跟蹤維護兩方面的應用。車輛注冊是指在區塊鏈賬本上建立車輛數字移動生態系統［84］，存儲車輛使用周期內所有信息，用于車輛識別、自動支付等功能。維護跟蹤則是期望實現汽車維護歷史防篡改，方便保險公司更透明地了解必要信息。該計劃示意圖如圖1所示。

圖1 MOBI移動開放區塊鏈計劃示意圖Fig.1 Schematic diagram of MOBI mobile open blockchain plan

該計劃的車輛注冊項目依靠區塊鏈的數據安全、信息共享等特點，對用戶身份進行認證，解決了車輛識別、自動支付等問題，降低了車輛管理成本；維護跟蹤項目基于區塊鏈技術下可溯源性的特點對用戶保險記錄進行監管，方便各機構了解必要信息。

2）德國Share&Charge項目

目前，私人充電樁缺乏有效的統籌管理，如何在共享網絡中優化私人充電樁的共享方案成為了一個嚴峻的挑戰［85］。

將私人充電樁通過區塊鏈技術實現共享是Share&Charge的應用項目［40］。該項目通過以太坊推出，電動汽車通過應用程序完成驗證后便可在已加入區塊鏈的充電樁中選擇合適的充電樁充電［86］。德國Share&Charge項目示意圖如圖2所示。

圖2 Share&Charge項目示意圖Fig.2 Share&Charge schematic diagram of the project

Share&Charge項目基于區塊鏈技術開放透明的特點，實現了私人充電樁的信息共享，通過基于以太坊的智能合約為電動汽車用戶推薦充電樁，有效提升了私人充電樁利用率，也為電動汽車用戶帶來了便利。

3）本田及通用公司電動汽車與智能電網協同調度項目

盡管電動汽車與家庭電能供應方面［87］已趨于實際應用，但是大規模電動汽車與大電網的連接仍然只處在研究試驗階段，主要原因是大規模電動汽車的電池充放電狀態難以確定，隨機性較強。

本田與通用汽車公司展開合作，計劃探索利用區塊鏈技術研究電動汽車和智能電網協同工作，穩定智能電網電力供應。項目示意圖如圖3所示。

圖3 電動汽車與智能電網項目示意圖Fig.3 Schematic diagram of electric vehicle and smart grid project

該項目依靠區塊鏈技術的數據透明、安全傳輸等特點，可實現電動汽車和與智能電網數據連接的可靠性，提高電動汽車群對智能電網電能出力的預測精度，減小新能源發電給智能電網帶來的不穩定情況。

4）通用公司自動駕駛導航更新專利

自動駕駛汽車通過車內各類感應設備來感知車輛周圍的環境［88］，根據所感應的各類信息控制車速及轉向，保證車輛在道路上安全可靠地行駛［89］，因此自動駕駛汽車對“時間事件數據”的“高度完整性”要求極高。

通用公司提出通過裝有傳感器設備的汽車對周圍信息進行采集［90］，將采集的信息與已有信息進行差異比對，產生的差異將會傳輸到區塊鏈網絡，經過驗證后進行分布式存儲并更新導航地圖。項目示意圖如圖4所示。

圖4 自動駕駛汽車導航更新示意圖Fig.4 Auto driving vehicle navigation update map

該專利項目表明，通過區塊鏈技術可以擴大自動駕駛汽車與交通管理系統之間的互動。另外該系統創建了一個在線區塊鏈分類賬本，可以有效管理管理車輛行為和駕駛員行為等相關信息。

5）Koopman更高效的汽車供應鏈計劃

由于新冠肺炎疫情的沖擊，促使全球各國家和企業對供應鏈安全問題展開了高度關注［91］。傳統的供應鏈管理機制通常存在信息共享不足、數據檢索延遲時間長、產品追溯不可靠、供應鏈成本高昂［92］等問題。

為此，Koopman與IBM展開了合作，以數字化流程制造了第一批車輛。這意味著零件可以在世界范圍內追蹤，該項目示意圖如圖5所示。

圖5 Koopman汽車供應鏈計劃示意圖Fig.5 Schematic diagram of Koopman automobile supply chain plan

該汽車供應鏈計劃基于區塊鏈技術不可篡改的特點，更容易分辨汽車零件的各類信息，確保了信息的完整性。這將提高汽車生產效率，提高產業可視性，削減供應鏈的成本。

4 區塊鏈技術未來在電動汽車領域應用中可能出現的問題以及發展建議

區塊鏈技術應用在電動汽車領域可解決現存的一些問題，但是由于區塊鏈本身的特點，其與電動汽車結合時可能會出現一些局限性問題。

1）響應速度問題：區塊鏈應用平臺在確定計算結果時往往需要經過大量節點間的數據傳輸及相互驗證，從而導致區塊鏈技術在實際應用時會出現響應速度不夠快的問題［12］。區塊鏈技術應用最為成熟的場景是虛擬貨幣，但虛擬貨幣交易平臺平均每秒也只能處理7筆交易，而且交易過程中還會出現交易延遲的問題［11］，因此對于電動汽車領域中數據實時性要求高的場景，如自動駕駛汽車的地圖實時更新等，可能無法完全滿足要求。

2）區塊鏈技術在電動汽車領域的實踐經驗較少：以太坊等區塊鏈平臺的建立，使區塊鏈技術得到了快速的發展，但與區塊鏈技術應用較為成熟的金融領域不同，電動汽車領域各應用場景所涉及的主體較為復雜，各應用方向的信息標準［93］也難以統一，因此區塊鏈技術在電動汽車領域實際實踐時會面臨諸多挑戰，而且電動汽車領域的實際應用進展基本仍處在摸索階段，將區塊鏈技術在電動汽車領域進行開發、推廣仍需要更多經驗的積累。

3）智能合約風險問題：雖然智能合約為區塊鏈技術拓展了更多應用領域，提升了區塊鏈應用的可擴展性，但是區塊鏈平臺的主體往往是虛擬賬戶，雖然保證了用戶的信息隱私，但難以對違約主體進行追責。另外，區塊鏈防篡改的特點保障了合約的穩定運行，但也給智能合約的修改帶來了困難，編寫智能合約代碼時如果出現錯誤，則需要付出極大代價才能進行彌補。

4）相關法律有待完善：由于區塊鏈技術在電動汽車領域的應用涉及智能聯網、電網運行、電能消費以及市場運營等諸多方面，因此區塊鏈技術在汽車產業應用時要嚴格監管，保證其應用的合法性。另外，區塊鏈技術在電動汽車領域的應用尚處于起步階段，實際試點項目較少，因此涉及電動汽車領域的區塊鏈技術監管體系尚未成型。

針對我國區塊鏈技術在電動汽車領域的應用現狀及存在的問題，提出發展建議如下。

1）新技術結合應用：受限于自身技術的原因，區塊鏈技術的響應速度可能無法完全滿足實時性要求高的應用場景，這就需要將區塊鏈技術與人工智能、大數據、5G等新興技術深度結合，以便改善區塊鏈自身存在的響應速度問題。也可以發展側鏈技術，將主鏈的計算工作轉移到側鏈上，以對主鏈數據進行有效分流，提高區塊鏈的處理性能［16］。

2）激勵企業展開實際應用：當前區塊鏈在電動汽車領域應用的研究大都處于理論或測試狀態，缺乏實際應用經驗，部分原因是政府支持政策不夠完善，相關企業缺乏創新動力，不愿以自身利益為代價嘗試創新。因此，政府應完善相關支持政策，激勵企業開展區塊鏈技術在電動汽車領域的研發項目，推動區塊鏈技術在電動汽車領域的長遠發展。

3）智能合約部署前到區塊鏈前進行充分測試：智能合約作為一種計算機協議，其自動執行的特點為電動汽車領域的諸多應用場景帶來了方便，但是智能合約在區塊鏈上運行后，合約的內容將無法修改。因此，針對可能存在的智能合約漏洞問題，最佳的處理方法是在上鏈前進行充分測試，避免出現合約漏洞問題。也可以在合約中設置外部調用端口以應對合約漏洞或無法滿足現實要求的情況［8］。

4）完善相關法律及監管體系：我國在2019年已將區塊鏈技術上升為了國家發展戰略［94］，然而我國相關法律法規及監管政策不夠細化。國家及各汽車企業應在創新發展的基礎上盡快完善相關法律及監管政策，保證區塊鏈技術應用的合法性，建立適用于區塊鏈技術的監管體系。

5 結語

區塊鏈作為一種高度安全的數據管理技術，其眾多技術特點會深刻影響電動汽車智能聯網、信息存儲、電能安全支付以及充電樁管理等多個應用環節，促進電動汽車領域的高效化和智能化發展。在國外，已有業內領先的汽車企業開展了區塊鏈技術在汽車行業的實際應用，然而現階段區塊鏈技術作為新興技術在電動汽車領域的實際應用經驗不夠豐富，將其推進至實際應用層面可能存在風險，因此后期可以將其與人工智能、5G等新興技術結合以完善更多電動汽車應用場景。