储能系统作为微电网实现稳态运行和能量管理的核心与载体,具有削峰填谷、调压调频、应急备用等功能。锂离子电池具有能量密度大、功率密度大、充放电效率高、响应速度快等优点,是目前综合性能较优且成本不高的一种储能电池。温度监测是锂离子电池堆进行热量管理和安全保护的一项重要依据,在实际应用中,常用的手段多为接触式测温,但其只能反映电池的单点温度,存在监测不到位的问题,且后期维护成本高。随着计算机技术和微电子技术的迅速发展,推进了红外诊断技术的改进和完善,为电池堆的热管理带来了契机。然而使用二维红外图像表述三维物体的温度分布具有严重局限性,包括只能获取单个视角下物体的表面温度信息、缺少温度异常区域的三维信息、无法精确定位热点位置等。针对红外热像仪无法监测电池堆内部温度场的问题,提出了一种基于表面温度场与虚拟热源的三维温度场重构方法。通过分割算法将有效区域分离,利用定标将其映射为表面温度场,进而初步重构三维温度场,最后以虚拟热源对立体子单元温度进行修正。实验结果表明,该方法能够反映电池堆内部温度变化趋势和局部差异,能够及时发现系统存在的热故障,同时精度满足实际应用需求。为了避免电池堆红外图像有效区域分割不准确对三维重构造成的影响,文中针对电池堆红外图像对比度低、边缘灰度混叠,“感兴趣”区域分割困难的问题,综合利用可见光图像和红外图像,同时对马尔可夫随机场约束下的模糊核C均值聚类(Markov Random Field,Kernel-Based Fuzzy C-Means Clustering,MRF-KFCM)算法进行了改进。首先通过OTSU算法在可见光图像中初步获得有效区域,然后赋予像元以不同的目标信息权重进行聚类,最后经配准得到电池堆在红外图像中的位置。实验结果表明文中算法能够较完整地划分出目标区域,且只引入了极少量的背景区域。文中提出的基于MRF-KFCM的改进分割算法具有良好的鲁棒性,对于已知目标质心或目标可能区域的图像均可进行有效分割。提出的基于表面温度场与虚拟热源的三维温度场重构方法,为热传导求解问题提供了新的思路和方法,将反问题转化为正问题,简化了三维重构的计算复杂度,具有一定的实用价值。