[发明专利]一种储能系统锂电池堆三维立体温度场重构方法

权利要求书

1.一种储能系统锂电池堆三维立体温度场重构方法，其特征在于，所述重构方法包括步骤如下：

1)温度值—灰度映射

对红外图像采集设备进行温度标定，通过设定黑体炉不同的温度并采集黑体炉对应稳定温度下的红外图像，确定红外图像灰度值与被拍摄目标像素对应位置的温度值的映射关系，建立温度值—灰度映射模型T＝f(G)；

2)电池堆红外轮廓提取

电池堆的红外图像与可见光图像同时采集，结合可见光图像中电池堆清晰的轮廓提取电池堆红外轮廓，将电池堆红外立体轮廓按照可见的三个表面m、n、l进行区域分割，得到电池堆三个表面的温度场分布情况；

3)表面网格划分与立体网格划分

根据电池堆实际的物理尺寸按照比例建立电池堆模型，将红外图像中得到的电池堆三个表面温度场进行网格划分，得到三个表面网格单元二维矩阵m(k,i)、n(k,j)、l(i,j)；同样的，将电池堆三维立体模型按照相同的表面网格划分规则即相同的网格间距进行网格划分，立体网格单元构成三维矩阵V(i,j,k)；

4)表面网格灰度值矫正与温度映射

首先将每个表面网格区域内的像素灰度取平均值，并赋予对应的表面网格单元；接着根据辐射理论朗伯余弦定律，对每个表面网格单元的灰度值进行朗伯余弦矫正；接着按照步骤1)建立的温度—灰度模型T＝f(G)，映射得到每个表面网格单元的温度值，此时映射得到的二维矩阵M(k,i)、N(k,j)、L(i,j)代表了量化后的电池堆表面温度场；

5)立体温度场重构

首先根据二维矩阵M(k,i)、N(k,j)、L(i,j)所构成的电池堆表面温度场迭代计算得到电池堆三维立体温度场分量VT₁(i,j,k)；接着将电池堆内部R个采集点的温度向周围扩散，得到电池堆三维立体温度场分量VT₂(i,j,k)，重构的电池堆三维立体温度场V(i,j,k)由以上两个分量叠加构成；最后，电池堆内部铺设的第R+1个采集点的温度用于验证重构的电池堆三维立体温度场；

所述步骤5)中，由三个表面温度场M(k,i)、N(k,j)、L(i,j)逐个加权迭代得到的立体温度场分量VT₁(i,j,k)，即有：

VT₁(i,j,k)＝(1/3)(A₁+A₂+A₃) (2)

式中A₁、A₂、A₃-为与每个立体网格单元相邻的表面网格单元或者立体网格单元的温度值。

2.如权利要求1所述的一种储能系统锂电池堆三维立体温度场重构方法，其特征在于：所述步骤2)中，红外图像采集设备与可见光图像采集设备相对于电池堆要求具有相同的空间位置关系，以及相同的像素尺寸，结合两幅图像的严格配准来提取电池堆轮廓内的红外图像，并根据三个表面m、n、l轮廓进行图像分割。

3.如权利要求1或2所述的一种储能系统锂电池堆三维立体温度场重构方法，其特征在于：所述步骤4)中，电池堆红外图像的拍摄与电池三个表面的法线都呈现一定的偏转角，需要根据朗伯余弦定律对每个表面网格单元的灰度值进行校正，其校正公式为：

I_θ＝I₀cosθ (1)

式中I_θ-为每个表面网格单元矫正后的灰度值；

I₀-为校正前每个表面网格单元区域的平均灰度值；

θ-为表面网格单元区域表面的辐射法线与红外图像拍摄连线的夹角即辐射的偏转角。