新能源汽车数据分析与应用

为了描述新能源汽车的探索与分析过程，本节引出一个概念——衍生变量。本节中，利用衍生变量的概念去描述不同维度下新能源汽车大数据平台中的数据，能够挖掘到一些内容。

1.衍生变量的定义

顾名思义，衍生变量是由其他已经拥有的变量通过不同形式的组合而衍生出的变量。例如，已知一个物体的质量、长度、体积，就可通过对现有的三个变量的组合得到一些衍生变量，如密度=质量/体积，线密度=质量/长度。

在数据挖掘过程中，通常需要对现有的变量进行各种形式的衍生，以得到更多可用的变量。虽然衍生变量与原始变量有一定的相关性，但能更直观地反映事物的某些特征，表现在数据上就会更直接。因此某些衍生变量在数据挖掘过程中反而具有比其原本变量更大的效用。类似于上文提及的密度和线密度，针对哪些物体可以漂浮在水面上的研究，只要根据密度这一衍生变量就可以判断出来。

2.变量衍生的原则和方法

变量衍生的方法多种多样，也没有统一的标准，因此对于任何一个数据挖掘项目都有无数个衍生变量。当我们期望从无穷多的衍生变量中找到我们所需要的衍生变量时，就需要遵守以下的衍生变量原则：

①衍生变量能够客观地反映事物的特征。

②衍生变量与数据挖掘的业务目标有一定的联系。

当然，在这个原则指导下产生的衍生变量还是很宽泛的，往往还要按照一定的方法，再融入对业务的理解产生衍生变量。这里提供几个基本的产生衍生变量的方法：

①对多个列变量进行组合。例如，身高的平方/体重（肥胖指数）、负债/收益、总通话时间/总呼叫次数、网页访问量/购买总量等。

②按照维度分类汇总。例如，在分析无线通信客户流失现象时发现按照手机型号分类汇总的流失率（流失数量/该手机型号客户总数）比单纯用手机型号分类的数量数据更有用。

③对某个变量进一步分解。例如，对于日期变量，可以进一步分解为季度、节假日、工作日、周末等变量。

④对具有时间序列特征的变量可以进一步提取时序特征。例如，一段时间的总开销、平均增长率、初始值与终值的比率、两个相邻值之间的比率、顾客在假期购物占年度比重、周末电话时间平均长度与每周电话时间平均长度等。

3.新能源汽车领域衍生变量介绍

新能源汽车大数据平台上导出的数据非常丰富，可以批量导出多辆车的数据，也可以实时追踪其中的某一辆车的实时行驶数据。对于数量如此庞大的数据，可以暂时分为三类：空间维度、时间维度和新能源汽车特有的充放电及电池状态数据。下面就这三个方面分别介绍一些衍生变量：(www.xing528.com)

（1）空间维度衍生变量

空间维度衍生变量主要基于行驶里程、速度、加速度和位置信息等产生。其中运用比较广泛的数据是基于行驶里程产生的里程利用率。计算公式如下：

新能源汽车相邻两次充电之间的行驶里程，即从这一次充电结束起，至下一次充电开始止，新能源汽车所运行的总里程数。该里程数实质上体现的是续驶里程，例如某品牌新能源汽车电池容量大、电池包数目多，则该值就偏大。

考虑到不同新能源汽车的定价和品牌定位不同，为专注于研究车辆的性能和行驶中其他因素（如环境、驾驶员等）的影响，需要对行驶里程进行无量纲化的处理。通过上述公式可得到里程利用率。

里程利用率体现的是车辆行驶能力的利用程度，受到车辆性能水平、驾驶员驾驶水平、当地基础设施水平和环境因素（如温度等）等多方面因素的影响。在不同的背景下对里程利用率进行讨论，将衍生出多种多样的研究方向，例如，针对同一季节、同一地区、同一车型的多辆车里程利用率研究，将能在一定程度上反映出驾驶员的驾驶技术和对新能源汽车的驾驶信心，从而可以对诸如电动出租车公司驾驶员的培训提供相关方面的指导。

（2）时间维度衍生变量

每时每刻都有大量车辆在路上运行，同时产生数据发送到平台端。但是，由于人们的生活作息原因，一天当中的不同时间段被赋予了独特的含义。图3-11所示为一天当中不同时间段电动出租车行驶和充电的数量分布图，以1h为最小统计单位初步分析一天当中电动出租车行驶和充电数量的变化情况，从而反映一定的行驶规律。进一步可以将一天当中的时间按照人们生活工作作息进行分类，比如早高峰、工作时段、晚高峰和休息时段等。针对不同的时段研究出租车调动策略和充电策略，具有非常巨大的参考价值。

图3-11 某月北京市电动出租车日均行驶、充电车辆数

（3）新能源汽车特有的充放电和电池状态数据

和平常使用的手机、手提电脑等便携式设备一样，如今的纯电动汽车大部分使用的是锂离子电池。为了满足车辆较长的续驶里程，纯电动汽车的车载动力电池一般容量较大，所需要的充电时间较长，充电电流较大，传统的充电技术不能满足其需求。纯电动汽车的充电方式一般分为常规充电（慢充）和快速充电（快充）。常规充电站是为带车载充电机的纯电动汽车设计的，采用常规充电电流充电，一般分布在居民区或工作场所附近，常规充电站充电电流较小（0.1C～0.5C）。快速充电站是为纯电动汽车提供快速充电设施的场所，目的是在短时间内给车充电，充电电流和电压较高，充电机的工作功率也较高。

由于两种充电方式所需的充电站设备的要求不同，充电时对电池产生的影响也不同。因此，将两种充电方式分开来研究十分必要。不同充电行为可对动力电池以及区域电网峰值功率等造成巨大影响。图3-12所示为出租车充电开始的时刻频次图，对快充和慢充进行对比，综合时间维度变量因素来进行研究。从图中可以看出，慢充的高峰时间段在晚间10点左右，快充的高峰时间段在午间12点左右，这对充电桩的规则工作具有很大的参考价值。