锂离子电池的荷电状态和健康状态的准确估计一直是亟待解决的关键科学问题。依据二阶分数阶等效电路模型，建立其状态空间方程，推导电池参数和荷电状态的分数阶微积分方程的离散化表达式，再研究1种双分数阶扩展卡尔曼滤波方法，对电池的等效电路参数、荷电状态以及电池容量同时进行估计。提出基于估计的荷电状态和电池容量的时间加权序列方法，监测不同放电电流与累积时间，在线计算电池可用容量，从而实现在任意放电深度和任意放电速率下的电池健康状态实时估计，并且在动态应力测试工况下以3块同厂家、同型号、不同老化程度的单体磷酸铁锂电池进行实验验证。