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.
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
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.
P_load = P_base + d_tx·P_tx + d_pl·P_pl, DoD = (P_load · t_ecl) / E_battObtiene la energía extraída en sombra a partir del período kepleriano T = 2π√(a³/μ).
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
| Parámetro | Unidad | Definición física |
|---|---|---|
| A_tot, h, β | cm², km, ° | Superficie externa total, altitud circular y ángulo beta solar. |
| P_base, P_tx, P_pl | mW | Consumo base del bus, potencia DC activa del transmisor y carga útil. |
| d_tx, d_pl, E_batt | %, %, Wh | Ciclos 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
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)