Simulador de Potencia Orbital y Vida en Ciclos de Batería

Calcula la generación solar en iluminación, la profundidad de descarga (DoD) en eclipse y la retención multianual de capacidad en celdas Li-ion.

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 %

METODOLOGÍA FÍSICA Y DE DATOS DETERMINISTA

Cómo Funciona Esta Calculadora

Módulos fuente: lib/physics/power.ts, lib/physics/battery.ts, lib/physics/orbit.ts

Calcula la generación solar media orbital en rotación libre, la duración de sol y eclipse en sombra cilíndrica, la profundidad de descarga (DoD) por órbita y la retención ilustrativa de capacidad en baterías Li-ion.

Ecuaciones Gobernantes y Modelo Físico

Potencia solar media y fracción de eclipse
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))

Con S₀ = 1361 W/m², células GaAs η = 0,28, factor de empaquetado p = 0,60 y ángulo solar β.

Carga ponderada por ciclo y DoD en eclipse
P_load = P_base + d_tx·P_tx + d_pl·P_pl,   DoD = (P_load · t_ecl) / E_batt

Obtiene la energía extraída en sombra a partir del período kepleriano T = 2π√(a³/μ).

Modelo empírico ilustrativo de envejecimiento Li-ion
N_80 = 6200 · (0.2 / DoD)¹·⁵⁸ · exp(−2600·(T_ref⁻¹ − T⁻¹)) · 0.62 · 2^((4.2 − V_chg)/0.1)

Modela pérdida 0,2·(N / N_80)⁰·⁶⁵ a T_celda = 18 °C y corte de carga de 4,1 V.

Entradas, Parámetros y Unidades

ParámetroUnidadDefinición física
A_tot, h, βcm², km, °Superficie externa total, altitud circular y ángulo beta solar.
P_base, P_tx, P_plmWConsumo base del bus, potencia DC activa del transmisor y carga útil.
d_tx, d_pl, E_batt%, %, WhCiclos de trabajo de radio y carga útil, y energía nominal de batería.

Supuestos y Límites de Validez

  • La función evaluateBatteryAgeing es un modelo empírico ilustrativo para estudios preliminares de sensibilidad DoD/tensión y no sustituye ensayos de calificación.
  • Se asume seguimiento MPPT con η = 28 % constante sin degradación térmica de tensión.

Caso de Referencia Resuelto por Defecto

EPS 1P por defecto (150 cm², 525 km, β = 15°, 9,25 Wh Li-ion)

A 525 km y β = 15°, hay 59,9 min de sol y 35,2 min de eclipse; 540 mW generados frente a 200 mW consumidos dejan +340 mW de margen y 1,3 % de DoD.

Generación media orbital
540 mW (59,9 min sol)
Carga media ponderada
200 mW (+340 mW margen)
DoD en eclipse
1,3 % (35,2 min sombra)
Retención ilustrativa a 3 años
95,5 % SoH (a 4,1 V)