Cómo modelar los vehículos conectados y autónomos
Marzo de 2020: Martin Hartmann explica una forma rápida y cómoda de estudiar el comportamiento de los vehículos autónomos y conectados en función de los supuestos.
Modelo de consumo de la MFC y de la batería
Abril de 2022 – Nota técnica nº 68
Geline Canayon
Especialista de producto en Aimsun
El Modelo de Aceleración de Flujo Libre Microscópico (MFC) capta de forma precisa y coherente la dinámica de aceleración de los vehículos en función de los parámetros del motor, considerando también las condiciones ambientales y el comportamiento del conductor. Esto permite un cálculo más preciso de las emisiones y el consumo de combustible, que son estadísticas influidas por la dinámica del vehículo. Aunque el MFC introduce complejidad en el cálculo, el impacto en el tiempo de ejecución de la simulación es mínimo, ya que utiliza perfiles de marcha y aceleración preconstruidos para los distintos segmentos de eurocoches para determinar la aceleración de un vehículo. El modelo incluye motores de gasolina, diésel y eléctricos. En el caso de los motores de combustión, en primer lugar, la marcha se determina a partir de la velocidad del vehículo y del estilo de conducción. En segundo lugar, la aceleración del motor se toma de la curva de aceleración basada en la marcha y la velocidad. Por último, se calcula la aceleración del vehículo, teniendo en cuenta las resistencias, como la de rodadura y la de arrastre. En el caso de los motores eléctricos, sólo hay una curva de velocidad-aceleración a la que también se aplican las resistencias. Además, para todos los tipos de motor, se aplica un factor de estilo de conducción para calcular la aceleración actual.
Si observamos la aceleración del segmento A del Eurocoche en la imagen 1, el Modelo Gipps puede tender a sobrestimar la aceleración a velocidades más altas y el TWOPAS es ligeramente mejor, pero puede seguir sobrestimando la aceleración en comparación con lo que calcula el Modelo MFC. No quiere decir que los dos primeros modelos no sean adecuados en la modelización típica, sino que cuando se hace un estudio medioambiental, las estadísticas de emisiones y consumo de combustible pueden calcularse con mayor precisión utilizando un modelo de aceleración avanzado como el MFC.
El modelo de consumo de la batería utiliza el modelo MFC para obtener el tren de potencia del motor/generador para obtener el nivel de carga instantáneo de la batería. También tiene en cuenta la eficiencia de los distintos procesos que intervienen en el funcionamiento del vehículo: el motor/generador, el frenado regenerativo y la transmisión, y recoge el efecto de la temperatura ambiente debido a la consiguiente potencia accesoria necesaria para calentar/enfriar el habitáculo del vehículo. En primer lugar, determina la aceleración del motor en función de la velocidad del vehículo y, en segundo lugar, la aceleración del vehículo se calcula teniendo en cuenta las resistencias.
Entradas del modelo de consumo de la MFC y de la batería
Vehículo
La categoría de vehículo se define por el tipo de vehículo y el tipo de motor se define por la composición de la flota del tipo de vehículo. En este momento sólo se admite la categoría Coche.
El segmento se toma de la distribución de parámetros de peso del tipo de vehículo. La distribución del segmento de coches europeos por tipo de motor se detalla en el manual de usuario de Aimsun Next.
Los siguientes vídeos muestran el rendimiento del vehículo en condiciones de flujo libre con el Modelo Gipps y el Modelo MFC de Euro Car Segment para vehículos de gasolina y eléctricos.
Comportamiento del conductor
El parámetro de agresividad de la marcha define el cambio de marchas y el estilo de conducción del tipo de vehículo. Los valores aceptados están entre -1,00 y 1,00.
El siguiente vídeo muestra el impacto del parámetro de agresividad de la vía durante la simulación.
Estado de las carreteras
La pendiente está definida por los segmentos de una sección. Esto repercute en la resistencia del motor del vehículo.
El tiempo y la temperatura se definen en la pestaña Parámetros del escenario. El tiempo se utiliza en el modelo MFC, y la temperatura la utiliza el Modelo de Consumo de Batería. La temperatura ambiente afecta a la potencia necesaria para calentar o refrigerar el interior del vehículo.
El siguiente vídeo muestra el impacto en el comportamiento del conductor de un día soleado frente a un día de nieve.
Consumo de combustible
El consumo de combustible de los vehículos con motor de combustión se define por tipo de vehículo.
El siguiente vídeo muestra el consumo de combustible de diferentes segmentos de coches Euro (con su respectiva capacidad de depósito) en MFC.
Consumo de la batería
El consumo de la batería de un tipo de vehículo se ve afectado por la potencia de los accesorios eléctricos necesarios para calentar o refrigerar el interior del vehículo.
El siguiente vídeo muestra el consumo de batería de cada uno de los segmentos de Euro Car (con su respectiva capacidad de batería) en MFC.
Consumo de energía
Tanto para los vehículos de combustión como para los eléctricos, se puede modificar la distribución del nivel inicial de combustible o de batería en porcentaje. Establece el nivel de combustible o de batería de los vehículos al inicio de una simulación.
Activar el MFC y el modelo de consumo de batería
El modelo MFC debe activarse tanto en el nivel de Tipo de Vehículo como en el de Experimento. Ten en cuenta que el MFC no es compatible con el modelo TWOPAS, por lo que el modelo MFC no estará disponible como opción si el tipo de vehículo tiene activado el TWOPAS.
Tipo de vehículo:
Experimento:
Resultados del modelo de consumo de la MFC y de la batería
Las estadísticas de Consumo de Combustible y Batería se generan para toda la red, para cada tramo y turno y para las sub-rutas. Los modos de vista pueden utilizarse para visualizar el consumo de combustible o de batería en la red.
A nivel de vehículo, el nivel de combustible o el estado de carga actuales, el combustible o la batería consumidos y el total de combustible o batería consumidos son estadísticas disponibles en los Atributos Dinámicos del vehículo de simulación.
Los modos de visualización pueden utilizarse para marcar los vehículos según el tipo de motor o el estado de carga actual, como se ve en los siguientes ejemplos.
Lo que hay que tener en cuenta:
- El modelo MFC no es compatible con el modelo TWOPAS.
- El MFC sólo está disponible para la categoría de vehículo Coche. Actualmente no cubre los camiones, autobuses y motocicletas.
- El modelo MFC sólo se aplica cuando los vehículos están en condiciones de flujo libre.
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