本发明涉及锂离子电池故障诊断技术领域，且公开了一种基于电压预测的锂离子电池故障诊断方法。首先获取锂离子电池实车数据并进行数据处理，之后搭建CNN‑GRU混合模型并对CNN‑GRU混合模型进行训练和优化，向训练完成后的CNN‑GRU混合模型输入电流、温度、荷电状态，输出电池电压，即获得电池预测电压，并基于预测电压生成电池残差，依据电池残差确定故障类型和等级。该基于电压预测的锂离子电池故障诊断方法利用CNN‑GRU方法实现了实车电池的电压预测，并且利用预测的电压与实际采集电压进行比较之后，能够对将要发生的电池故障进行分等级预警。