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本发明公开了一种基于热泵原理应用于圆柱形电池的复合热管理系统及控制方法,所述电池热管理系统包括：电池箱、外部循环设备、电子控制单元。所述电池箱内设置若干电池组,每个电池组由P层N*M个顺排的圆柱型单体电池构成,相变材料填充在电池箱空隙之中,内部液体管路由(N-1)*(M-1)个螺纹圆柱管构成。所述外部循环设备由外部液体管路、电子水泵、电控三通阀、换热器、压缩机、电控四通换向阀、冷凝器、储液罐、电控膨胀阀、蒸发器组成。所述电子控制单元控制外部循环设备的工作情况。本发明具有结构紧凑、换热效率高、控温均匀性好、能耗低等优点；基于热泵原理可实现对电池组的冷却、加热和保温三种功能,以保证全工况下电池组工作在最佳温度范围。