本发明属于动力电池热管理技术领域，具体涉及一种过冷相变材料的分级电池温控装置及其温控方法，包括电池与套设于电池外的多级腔体；每一级腔体内均填充过冷相变材料，电池被过冷相变材料包裹；过冷相变材料可在低温环境内处于过冷非凝固状态，在高温环境内吸热熔化；每一级腔体的底部均设有主动触发机构，主动触发机构用来触发所在腔体内的过冷相变材料的凝固过程；还包括控制器，用于根据电池温度，控制一级或多级腔体的主动触发机构的启停。本发明冬季工作模式为预热模式和控温模式，夏季的工作模式为单控温模式，本发明利用分级设置，实现电池的精细化温度控制，达到避免电池温度过高的目的。