6.2.3 太阳电池阵模型建模
电池阵发电模型包括太阳入射角影响计算、温度影响计算、休眠唤醒计算和实际发电计算。电池阵发电模型的计算受三类电池阵的太阳入射角、电池阵的温度、电池阵的衰减、休眠唤醒等的影响。电池阵发电模型输出为MPPT的输出功率、体装全调输出功率。电池阵模型包含入射角余角计算模型、指数曲线拟合公式模型、温度计算模型与太阳阵功率计算模型。
6.2.3.1 入射角影响拟合公式建模原理
配置不同的拟合参数，对入射角余角进行拟合计算，求得对日定向角度电流影响因子、对日定向角度电压影响因子、不对日定向角度电流影响因子、不对日定向角度电压影响因子，作为入射角对太阳电池阵发电影响的影响因子。
拟合公式及拟合参数：根据上述太阳入射角对发电的影响公式，太阳电池输出电流、电压均满足如下拟合公式：
式中，A1、A2、x0、dx均为拟合参数，对于不同太阳电池阵，该参数值有所不同，需通过试验得到；u为入射角的余角，单位为（°）。
6.2.3.2 温度计算模型建模原理
太阳翼的温度通过查表或解析计算得到，查表需根据对太阳电池阵的火面热分析结果，给出火面太阳电池阵温度数据表，再由软件通过读表得到太阳电池阵温度值。
解析计算法是根据太阳光入射功率，考虑发电、辐射的影响，结合天顶角的变化等，计算得到，相关参数见表6-7。
表6-7 温度计算相关参数
火星车有体装板太阳电池阵和展开翼太阳电池阵，体装板电池阵温度的计算公式为
展开翼电池阵温度计算公式为
根据实际情况，对函数计算的温度进行校正。
查表计算情况下，根据热控提供的数据表，计算高低温工况下的温度。数据表如图6-21所示。表中第一列为每天的时刻点，第二列为低温工况下的温度（℃），第三列为高温工况下的温度（℃）。
图6-21 温度输入表
6.2.3.3 太阳阵功率计算模型建模原理
结合遮挡影响、入射角影响、有效光强、温度因素，计算对日定向太阳翼发电功率、不对日定向太阳翼发电功率、体装板发电功率三个部分。
1）温度对发电的影响
太阳电池发电受温度影响明显，太阳电池光伏发电电压具有负的温度系数，电流具有正的温度系数，在光照强度一定的情况下，温度越高，电压越低，电流越小。标准光强下，T0温度下单片太阳电池片的最佳工作点电压为Vm，工作电流密度为Imd，则温度T下，单片太阳电池片的最佳工作点输出电压Vtm及电流密度Itmd为
针对串联型MPPT（最大功率点跟踪）调节系统，温度对太阳电池阵的发电功率影响通过温度系数Kt来刻画，为
对于并行型分流调节源控制系统，由于太阳电池阵工作电压受母线电压钳位，因此，温度对火面太阳电池阵发电的影响主要通过温度对电流的影响来表述。此系统中，温度系数Kt可表示为：
式中，Itmd为光强S0、温度T条件下的功率密度；Seff为总有效光强；S0为Imd功率测试时的标准光强。
2）太阳入射角对发电的影响
在太阳斜射角上，太阳电池的功率输出能力将降低。太阳电池的短路电流将近似按照入射角的余弦值降低，而实际的最大功率降低则比余弦值的降低趋势更为迅速。一般来说，对于约30°或更小的偏离角来说，这些与余弦定律的不一致性是无关紧要的，但在光照角较大时，这些与余弦定律的不一致性较为严重，需要加强关注。
在较大入射角时，由于涂层和滤光层的光学厚度发生表观变化，因而引起光谱透射率和反射率的表观变化。光的边缘效应可能引起太阳电池和盖片，尤其是较厚的盖片发生折射、散射以及额外的光吸收。太阳电池的盖片边缘、太阳电池互连器、引线以及太阳阵的其他较小元件在太阳电池上形成的阴影，也会引起功率损失。用入射角因子Cill_in表示，其值近似为入射角的余弦值。
3）火星尘对发电的影响
火星尘不但造成太阳光的散射和光照强度的降低，还会在太阳电池阵表面累积，导致太阳电池阵发电能力的衰减，通常采取除尘的方式降低其影响，用火星尘衰减系数kdust_D来表征火星尘每天对发电功率的影响，该值取（0.1%～0.3%）/天。
用除尘增益来表征采用除尘措施后对太阳发电的影响，除尘性能测试时，以2片为一组，测定电流值I1，再撒上灰尘，测试电流值I2，然后通过机械旋转90°，使灰尘产生重力滑落，再测试电流值I3，利用公式
×100%计算除尘增益Gclc，则火星尘对太阳电池阵发电的总影响系数为
火星尘除了造成积尘衰减外，还会造成散射，如第1章所述，通过散射因子刻画散射对太阳电池阵发电的影响。在敦煌不同天气（晴天、少云天、沙尘天气）下进行了散射因子测试，天气晴朗情况下，该值接近于1，沙尘天气下为0.66～0.76，在进行火面太阳电池阵发电中，散射光因子保守取值为0.5。
4）其他损耗对发电的影响
受空间辐射、温度交变等环境因素影响，会导致太阳电池阵性能衰减，此外，研制过程中，由于各串并联电池的不匹配性、电池盖片及测试误差，也会造成实际输出比设计值小。这些衰减的典型系数见表6-8。
表6-8 太阳电池阵常见衰减典型值
用Kloss表示这些因素的总损耗，则
对串联式MPPT（最大功率点跟踪）型功率调节电源控制系统，火星表面太阳电池阵的发电功率为
式中，Aarry为太阳电池阵面积；ηcell为发电效率；Seff为火面有效光强；kt为温度影响因子；kdust为火星尘影响因子；Kloss为综合损耗因子；Cill_in为入射角系数；KZD为遮挡系数；ηpass为功率传输与变换效率。
对并联式分流功率调节电源控制系统，火星表面太阳电池阵的发电功率为
6.2.3.4 太阳翼模型实现
太阳翼组件视图如图6-22所示，参数配置如图6-23所示。
图6-22 太阳翼组件视图
图6-23 太阳电池阵参数配置