为降低锂离子电池传感器故障对电动车辆安全与性能的影响，提出了一种基于观测器的电池传感器故障诊断方法。结合锂离子电池电热耦合动态模型，构建两个扩展卡尔曼滤波（extended kalman filter， EKF）观测器，估计电池单体的状态量，对比状态量估计值与传感器测量值以生成残差，并使用累计和（cumulative sum， CUSUM）测试方法进行残差评价，根据残差组合的不同响应情况实现锂离子电池电流传感器、电压传感器以及表面温度传感器故障的诊断与分离（fault diagnosis and isolation， FDI）。在不同的传感器故障情况下对诊断方法进行测试，结果表明，该方法能够及时准确地对锂离子电池单体3种传感器故障进行诊断与定位，性能表现优异且易于实施。