Orbitaler Leistungs- & Batterie-Zyklenlebensdauer-Simulator

Solarstromerzeugung in der Sonnenphase, Batterie-Entladetiefe (DoD) im Erdschatten und mehrjährige Li-Ionen-Kapazitätserhaltung berechnen.

EPS & Orbit Parameters
cm²
km
°
mW
mW
%
mW
%
Wh
Orbit-average generation540 mWSunlit: 59,9 min
Orbit-average load200 mWEclipse: 35,2 min
Net power margin+340 mW
Eclipse battery DoD1,3 %
Cycles to 80% SoH163.70029,6 years
3-year capacity retention95,5 %

DETERMINISTISCHE PHYSIK- & DATENMETHODIK

Wie Dieser Rechner Funktioniert

Quellmodule: lib/physics/power.ts, lib/physics/battery.ts, lib/physics/orbit.ts

Berechnet die umlaufgemittelte Solarleistung eines taumelnden Satelliten, Sonnen- und Eklipsendauern im zylindrischen Erdschatten, die Entladetiefe (DoD) pro Umlauf sowie die illustrative Zyklenalterung von Li-Ionen-Zellen.

Grundgleichungen & Physikalisches Modell

Mittlere Solarleistung & Eklipsenanteil
P̄_gen = S₀ · η · p · (A_tot / 4) · (1 − f_e(h, β)),   f_e = (1/π)·arccos(√(h² + 2R_E h) / ((R_E + h)·cos β))

Mit S₀ = 1361 W/m², GaAs-Wirkungsgrad η = 0,28, Packungsfaktor p = 0,60 und Sonnen-Beta-Winkel β.

Tastgradgewichtete Last & Eklipsen-DoD
P_load = P_base + d_tx·P_tx + d_pl·P_pl,   DoD = (P_load · t_ecl) / E_batt

Bestimmt die während der Schattenphase entnommene Energie aus der Umlaufzeit T = 2π√(a³/μ).

Illustratives empirisches Li-Ionen-Alterungsmodell
N_80 = 6200 · (0.2 / DoD)¹·⁵⁸ · exp(−2600·(T_ref⁻¹ − T⁻¹)) · 0.62 · 2^((4.2 − V_chg)/0.1)

Modelliert den Kapazitätsverlust 0,2·(N / N_80)⁰·⁶⁵ bei 18 °C Zelltemperatur und 4,1 V Ladeschluss.

Eingangsgrößen, Parameter & Einheiten

ParameterEinheitPhysikalische Bedeutung
A_tot, h, βcm², km, °Gesamtoberfläche, Kreisbahnhöhe und Beta-Winkel.
P_base, P_tx, P_plmWBus-Ruhelast, aktive Sender-Gleichleistung und Nutzlastleistung.
d_tx, d_pl, E_batt%, %, WhTastgrade von Sender und Nutzlast sowie nominale Batteriekapazität.

Modellannahmen & Gültigkeitsgrenzen

  • evaluateBatteryAgeing ist ein illustratives empirisches Modell für Vorstudien zu DoD- und Spannungs-Derating, kein zellspezifischer Qualifikationsdatensatz.
  • Es wird MPPT-Betrieb mit konstantem η = 28 % ohne Temperatur-Derating angesetzt.

Durchgerechneter Standard-Referenzfall

1P-EPS-Standardfall (150 cm², 525 km, β = 15°, 9,25 Wh Li-Ion)

Bei 525 km und β = 15° betragen Sonnenphase 59,9 min und Schatten 35,2 min; 540 mW Erzeugung gegenüber 200 mW Last ergeben +340 mW Marge und 1,3 % DoD.

Umlaufgemittelte Erzeugung
540 mW (59,9 min Sonne)
Mittlere Gesamtlast
200 mW (+340 mW Marge)
Eklipsen-Entladetiefe
1,3 % (35,2 min Schatten)
Illustrative 3-Jahres-Kapazität
95,5 % SoH (bei 4,1 V)
Modellvalidierung & Analytische TestsuiteFachartikel zum PocketQube-Leistungsbudget

Ingenieurspezifikationen, Gleichungen & Themenzentren

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