Yörünge Güç Bütçesi ve Pil Çevrim Ömrü Simülatörü

Güneşli evre güneş hücresi üretimini, tutulma pil deşarj derinliğini (DoD) ve çok yıllı Li-iyon kapasite korunumunu hesaplayın.

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 DoD%1,3
Cycles to 80% SoH163.70029,6 years
3-year capacity retention%95,5

DETERMİNİSTİK FİZİK VE VERİ METODOLOJİSİ

Bu Hesaplayıcı Nasıl Çalışır?

Kaynak modüller: lib/physics/power.ts, lib/physics/battery.ts, lib/physics/orbit.ts

Rastgele takla atan dışbükey bir uydunun yörünge ortalama güneş üretimini, silindirik Dünya gölgesi aydınlık/tutulma sürelerini, tutulma başına pil deşarj derinliğini (DoD) ve temsili Li-iyon çevrim ömrünü hesaplar.

Yönetici Denklemler ve Fiziksel Model

Takla atan gövdede güneş gücü ve tutulma oranı
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))

S₀ = 1361 W/m², η = 0,28 üç eklemli GaAs verimi, p = 0,60 hücre doluluk oranı ve β açısını kullanır.

Görev çevrimli yük ve tutulma pil DoD oranı
P_load = P_base + d_tx·P_tx + d_pl·P_pl,   DoD = (P_load · t_ecl) / E_batt

Kepler periyodu T = 2π√(a³/μ) üzerinden tutulma süresinde pilden çekilen enerjiyi böler.

Temsili ampirik Li-iyon çevrim yaşlanma bağıntısı
N_80 = 6200 · (0.2 / DoD)¹·⁵⁸ · exp(−2600·(T_ref⁻¹ − T⁻¹)) · 0.62 · 2^((4.2 − V_chg)/0.1)

T_hücre = 18 °C ve V_şarj = 4,1 V değerlerinde 0,2·(N / N_80)⁰·⁶⁵ kapasite kaybını modeller.

Girdiler, Parametreler ve Birimler

ParametreBirimFiziksel tanım
A_tot, h, βcm², km, °Toplam dış yüzey alanı, dairesel irtifa ve Güneş beta açısı.
P_base, P_tx, P_plmWSürekli bus yükü, aktif verici DC gücü ve aktif faydalı yük gücü.
d_tx, d_pl, E_batt%, %, WhVerici ve faydalı yük görev çevrimleri ile nominal pil enerjisi.

Kabuller ve Geçerlilik Sınırları

  • evaluateBatteryAgeing fonksiyonu DoD ve şarj gerilimi ödünleşimlerini gösteren temsili (illustrative) bir ampirik modeldir; belirli bir uçuş hücresinin kalifikasyon verisi değildir.
  • Güneş panellerinde sıcaklık kaynaklı açık devre gerilimi düşümü olmaksızın η = %28 MPPT hasadı varsayılır.

Varsayılan Değerlerle Çözümlü Örnek

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

525 km ve β = 15°'de 59,9 dk aydınlık ve 35,2 dk tutulma oluşur; 540 mW ortalama üretim 200 mW ortalama yüke karşı +340 mW marj ve %1,3 tutulma DoD değeri bırakır.

Yörünge ortalama üretim
540 mW (59,9 dk aydınlık)
Ortalama toplam tüketim
200 mW (+340 mW marj)
Tutulma pil DoD
%1,3 (35,2 dk gölge)
Temsili 3 yıl kapasite korunumu
%95,5 SoH (4,1 V şarjda)