[發明專利]一種儲能系統鋰電池堆三維立體溫度場重構方法

有效

• 申請號: 201710994035.5
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107845100B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 潘國兵;盧從成;歐陽靜;陳金鑫;普帥帥;姚小龍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/149;G06T17/20
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種儲能系統鋰電池堆三維立體溫度場重構方法，其特征在于，所述重構方法包括步驟如下：

1)溫度值—灰度映射

對紅外圖像采集設備進行溫度標定，通過設定黑體爐不同的溫度并采集黑體爐對應穩定溫度下的紅外圖像，確定紅外圖像灰度值與被拍攝目標像素對應位置的溫度值的映射關系，建立溫度值—灰度映射模型T＝f(G)；

2)電池堆紅外輪廓提取

電池堆的紅外圖像與可見光圖像同時采集，結合可見光圖像中電池堆清晰的輪廓提取電池堆紅外輪廓，將電池堆紅外立體輪廓按照可見的三個表面m、n、l進行區域分割，得到電池堆三個表面的溫度場分布情況；

3)表面網格劃分與立體網格劃分

根據電池堆實際的物理尺寸按照比例建立電池堆模型，將紅外圖像中得到的電池堆三個表面溫度場進行網格劃分，得到三個表面網格單元二維矩陣m(k,i)、n(k,j)、l(i,j)；同樣的，將電池堆三維立體模型按照相同的表面網格劃分規則即相同的網格間距進行網格劃分，立體網格單元構成三維矩陣V(i,j,k)；

4)表面網格灰度值矯正與溫度映射

首先將每個表面網格區域內的像素灰度取平均值，并賦予對應的表面網格單元；接著根據輻射理論朗伯余弦定律，對每個表面網格單元的灰度值進行朗伯余弦矯正；接著按照步驟1)建立的溫度—灰度模型T＝f(G)，映射得到每個表面網格單元的溫度值，此時映射得到的二維矩陣M(k,i)、N(k,j)、L(i,j)代表了量化后的電池堆表面溫度場；

5)立體溫度場重構

首先根據二維矩陣M(k,i)、N(k,j)、L(i,j)所構成的電池堆表面溫度場迭代計算得到電池堆三維立體溫度場分量VT₁(i,j,k)；接著將電池堆內部R個采集點的溫度向周圍擴散，得到電池堆三維立體溫度場分量VT₂(i,j,k)，重構的電池堆三維立體溫度場V(i,j,k)由以上兩個分量疊加構成；最后，電池堆內部鋪設的第R+1個采集點的溫度用于驗證重構的電池堆三維立體溫度場；

所述步驟5)中，由三個表面溫度場M(k,i)、N(k,j)、L(i,j)逐個加權迭代得到的立體溫度場分量VT₁(i,j,k)，即有：

VT₁(i,j,k)＝(1/3)(A₁+A₂+A₃) (2)

式中A₁、A₂、A₃-為與每個立體網格單元相鄰的表面網格單元或者立體網格單元的溫度值。

2.如權利要求1所述的一種儲能系統鋰電池堆三維立體溫度場重構方法，其特征在于：所述步驟2)中，紅外圖像采集設備與可見光圖像采集設備相對于電池堆要求具有相同的空間位置關系，以及相同的像素尺寸，結合兩幅圖像的嚴格配準來提取電池堆輪廓內的紅外圖像，并根據三個表面m、n、l輪廓進行圖像分割。

3.如權利要求1或2所述的一種儲能系統鋰電池堆三維立體溫度場重構方法，其特征在于：所述步驟4)中，電池堆紅外圖像的拍攝與電池三個表面的法線都呈現一定的偏轉角，需要根據朗伯余弦定律對每個表面網格單元的灰度值進行校正，其校正公式為：

I_θ＝I₀cosθ (1)

式中I_θ-為每個表面網格單元矯正后的灰度值；

I₀-為校正前每個表面網格單元區域的平均灰度值；

θ-為表面網格單元區域表面的輻射法線與紅外圖像拍攝連線的夾角即輻射的偏轉角。