Statistical analysis on battery consumption of electric vehicles in urban areas

The base of this thesis is to make a statistical analysis of the behavior of the batteries of electric vehicles, in particular their discharging rate, inside urban areas divided into three main time slots. The process that leads to this statistic is the core of this work and it could be the starting point of many other analyses. Now day the electric vehicles are taking more and more space in the transport market and a big part of the fossil fuel car owners wants to convert his main transport mean with an eco-sustainable one. Unfortunately, some behaviors of the batteries of the electric cars such as the discharging rate or the expected life of them is not well known and it is under analysis by many researchers. This analysis is very important to establish a standard process for the analysis of telemetric data with battery-related data. This work is structured in four chapters and a conclusions chapter where are firstly presented the source of the data and the preliminary hypotheses done in order to make consistent the results of this analysis. It is then reported the process of track matching performed to improve the routes information of the source data and its computational and interpretative aspects. Subsequently are described the computational steps that will lead to the computation of the discharging rate of the battery that will be the core of the following statistical analysis. The results will show that an electric car has an opposite behavior with respect to a traditional internal combustion engine car, in fact, as it will be deeply explained in the following chapters, the electric vehicle can run across a longer distance in intense traffic conditions than in the lighter traffic situations.

La base di questa tesi è di fare un'analisi statistica del comportamento delle batterie dei veicoli elettrici, in particolare la loro velocità di scarica, all'interno delle aree urbane divise in tre fasce temporali principali. Il processo che porta a questa statistica è il fulcro di questo lavoro e potrebbe essere il punto di partenza di molte altre analisi. Oggi i veicoli elettrici occupano sempre più spazio nel mercato dei trasporti e gran parte dei proprietari di auto a combustibile fossile vuole convertire il suo mezzo di trasporto principale con uno ecosostenibile. Sfortunatamente, alcuni comportamenti delle batterie delle auto elettriche come il tasso di scarica o la loro durata prevista non sono ben noti ed è sotto analisi da molti ricercatori. Questa analisi è molto importante per stabilire un processo standard per l'analisi dei dati telemetrici con dati relativi alla batteria. Questo lavoro è strutturato in quattro capitoli e in un capitolo di conclusioni in cui sono presentati in primo luogo la fonte dei dati e le ipotesi preliminari fatte al fine di rendere coerenti i risultati di questa analisi. Viene quindi riportato il processo di abbinamento delle tracce eseguito per migliorare le informazioni sulle rotte dei dati di origine e i suoi aspetti computazionali e interpretativi. Successivamente vengono descritte le fasi computazionali che porteranno al calcolo della velocità di scarica della batteria che costituirà il nucleo della seguente analisi statistica. I risultati mostreranno che un'auto elettrica ha un comportamento opposto rispetto a un'auto a motore a combustione interna tradizionale, infatti, come sarà profondamente spiegato nei capitoli seguenti, il veicolo elettrico può percorrere una distanza più lunga in condizioni di traffico intenso rispetto a quelle di traffico più leggero.