A GradCAM++-Driven State of Health Estimation Method for Lithium-Ion Battery Based on Relaxation Voltage with Physical Interpretability

可解释性 控制理论(社会学) 国家(计算机科学) 计算机科学 电池(电) 电压 健康状况 数学 稳态(化学) 放松(心理学) 估计 算法 工程类 估计理论 理论(学习稳定性) 电子工程 噪音(视频) 补偿(心理学) 人口
作者
Hongzhang Xu,Liangliang Wei,Zang Chen,Yuqian Fan,Weiwen Peng,Fangfang Yang,Xiaojun Tan
出处
期刊:IEEE Transactions on Transportation Electrification [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-1
标识
DOI:10.1109/tte.2026.3684276
摘要

To ensure the safe and reliable application of lithium-ion batteries, accurate estimation of the state of health (SOH) is essential. However, most existing data-driven methods rely on charge/discharge data and lack interpretability due to their "black-box" nature. To address these challenges, this paper pro-poses an interpretable-algorithm-driven SOH estimation method based on relaxation voltage. To enhance the interpretability of the approach, we integrated the GradCAM++ algorithm into the con-volutional neural network (CNN). This integration not only im-proved the model’s estimation accuracy, with an average reduc-tion in root mean square error (RMSE) of 16.34%, but also gener-ated important class activation maps. Subsequently, these maps were correlated with a battery equivalent circuit model for aging analysis. The results reveal how the CNN focuses on either diffu-sion depolarization or activation depolarization across different battery lifecycle stages to perform SOH estimation. For the batter-ies exhibiting different aging trends, the model emphasizes distinct depolarization processes. Comprehensive validation experiments confirm that the proposed method achieves accurate SOH estima-tion with an average RMSE of 1.70% using only the first 6 minutes of relaxation voltage data, while providing insights for guiding SOH estimation strategies in practical applications.
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