衛星電力バジェット
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Spacecraft Engineering

衛星電力バジェットシミュレーター

太陽電池アレイのサイズ・バッテリー容量・食時間・放電深度(DoD)・EOL電力をリアルタイム計算。宇宙機の電力系設計を支援します。

軌道パラメータ
軌道高度 h 500 km
LEO:200-2000 / MEO:2000-35786 / GEO:35786
軌道傾斜角 i 51.6 °
太陽電池パラメータ
変換効率 ηsa 28.0 %
シリコン:14-18% / GaAs:28-32% / 3接合:35%
配線損失 ηwire 95.0 %
年間劣化率 d 2.5 %/yr
設計寿命 L 5 年
電力要件・バッテリー
衛星消費電力 Psat 500 W
許容DoD 30 %
バッテリー電圧 Vbat 28.0 V
軌道周期 (min)
食時間 (min)
日照率 (%)
太陽電池面積 (m²)
バッテリー容量 (Wh)
EOL電力比 (%)

設計式

軌道周期:$T_{orb} = 2\pi\sqrt{\frac{(R_e+h)^3}{\mu}}$

食時間:$T_e = \frac{T_{orb}}{\pi}\arcsin\!\left(\frac{R_e}{R_e+h}\right)$

EOL電力:$P_{EOL} = P_{BOL}(1-d)^L$

必要太陽電池電力:$P_{sa} = \frac{P_{sat} \cdot T_{orb}}{\eta_{sa}\eta_{wire}\left[T_{sun} - \frac{T_e \cdot P_{sat}}{\eta_{bat} \cdot P_{sat}}\right]}$

バッテリー容量:$C_{bat} = \frac{P_{sat} \cdot T_e}{DoD \cdot \eta_{bat}}$

設計注意点: EOL基準での電力収支を必ず確認すること。GEO衛星では春・秋分点前後に最大72分の食が発生し、その期間のバッテリー充電深度管理が重要です。LEO衛星では1日約15周回のサイクルがあるため、DoD制限がバッテリー寿命を大きく左右します。
パラメータBOL値EOL値単位

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