本发明提出了一种小卫星电源系统锂电池SOC在线估计方法，建立了温度依赖双极化等效电路模型作为锂离子电池的等效电路模型，能充分考虑温度变化对于锂电池内部参数的影响。并基于SOC定义式获取电池模型的状态空间方程。通过不同温度下的脉冲放电实验获取状态方程中参数，优化状态方程中的极化效应表达式，设计基于超螺旋滑模观测器的SOC估计算法。通过将温度变化导致的参数变化引入到状态方程中，能够充分的考虑温度对于容量以及内部参数的影响；通过采用超螺旋滑模观测器，能够减少传统滑模的抖动效果。测试结果表明，本发明能够减弱环境温度等对SOC估计结果的影响，提升小卫星SOC的估计精度，并且运算量小，实时性高，满足小卫星应用场景需求。