基于TRIZ理论的新能源汽车电池温控系统设计

：本文分析了TRIZ(俄文теории решения изобретательских задач 的英文音译Teoriya Resheniya Izo- breatatelskikh Zadatch 的缩写，其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems 发明问题解决理论)理论与方法的主要内容，阐述了TRIZ 的基本思想和方法体系，通过实例说明TRIZ 在新能源汽车动力电池改进中的应用。本文从TRIZ 理论的技术系统进化体系出发，通过各项图表分析汽车行业的发展现状，得出新能源汽车动力电池系统的研究是有实际价值并且迫在眉睫的。其次，用TRIZ 理论指导新能源汽车动力电池的改进。采用矛盾矩阵和分离原理，将电池系统与新能源汽车系统中分离开来，单独研究温度对动力电池系统的作用。分析其存在的技术矛盾，利用矛盾矩阵找到解决方法。分析其存在的物理矛盾，采用系统分离原理，将温度解决问题并入子系统解决。并通过51 单片机的知识和DS18B20 温度传感器得出解决方案。最后，利用Proteus 仿真软件实现对解决方案的验证。

TRIZ 理论是由前苏联G. S. Altshuller 及其领导的一批研究人员自1946 年开始，在分析，研究，归纳， 总结世界各国250 万件高水平发明专利的基础上所提出的发明问题解决理论。

简要地说就是当发明问题产生时，首先对照技术体系进化法则确定其所处的发展阶段，预测其未来的发展方向，进行理想解描述的过程。

一般问题的解决路径是：对系统进行各种分析， 主要工具有功能分析，资源分析和矛盾分析等，从而将一般问题转化为TRIZ 标准问题(确定技术矛盾)， 提取通用工程参数，查找矛盾矩阵表，运用40 个发明原理求解；如确定为物理矛盾的，运用分离原理配合40 个发明原理求解。

本论文对发明问题解决理论TRIZ 进行了深入的分析和研究，并以此为指导设计了新能源汽车动力系统控温反馈系统。

首先，从TRIZ 理论的技术系统进化体系出发， 通过各项图表分析汽车行业的发展现状，得出新能源汽车动力电池系统的研究是有实际价值和迫在眉睫的发展方向。

其次，用TRIZ 理论指导新能源汽车动力电池的改进。采用矛盾矩阵和分离原理，将电池系统与新能源汽车系统分离开来，单独研究温度对动力电池系统的作用。分析其存在的技术矛盾，利用矛盾矩阵找到解决方法；分析其存在的物理矛盾，采用系统分离原理，将温度解决问题并入子系统解决。

再则，并通过51 单片机的知识和DS18B20 温度传感器得出解决方案。

最后，利用Proteus 仿真软件实现对解决方案的验证。

2. 利用技术进化论确定研究方向 2.1. TRIZ 的技术进化论 TRIZ 理论认为技术系统的进化并非取决于人的主观愿望，而是遵循事物进化的客观规律和模式。它与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义同被称为“三大进化论”。

TRIZ 中的技术进化理论是TRIZ 理论的基础。

技术进化理论将产品进化过程分为4 个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、退出期，形成如图1 所示的S 型进化曲线。处于前两个阶段的产品，企业应加大投入， 尽快使其进入成熟期，以便企业获得最大效益；处于成熟期的产品，企业应对其替代技术进行研究，使产品取得新的替代技术，以应对未来的市场竞争；处于退出期的产品，企业利润急剧下降，应尽快淘汰。这些可以为企业产品规划提供具体的、科学的支持。

运用TRIZ 的技术进化论在产品开发战略层面对产品的技术、创新、市场等参数进行归纳分析，明确产品现阶段的发展定位，由此确定如何选择产品差异化与低成本、渐进和突破开发战略，为产品开发战术实施提供导向。

2.2. 汽车产业发展分析 根据资料[1]所统计有关汽车从产生到发展到现在的一些数据资料，分别根据汽车的参数性能，发明专利数量，发明级别，获得利润的数据绘制成图，如图2 所示汽车进化各阶段各参数变化。

图2 中红线部分即为汽车现在所处的发展阶段， 从现阶段汽车发展情况曲线可以看出，汽车速度的进化已经进入了成熟期，车速已经够快了，道路也足够好了，也就是说，汽车发展变的日趋完善，性能水平达到最高，所获的利润达到最大并有下降的趋势。关键问题已经不是车能跑多快，而是出于安全的考虑， 车速需要限制的问题。至此汽车速度在发展上已经接近了一个发展极限。而汽车的其他很多参数，例如安全性，操控性能参数，则仍然处于成长期阶段，还有许多可以开发的余地。因此汽车的安全系统、电子系统、环保指标等，就成了汽车研发的主攻方向。

性能参数成长期 婴儿期 时间 成熟期 自然和社会系统客观规律 衰退期 Figure 1. The S-curve graph 图1. S-曲线的进化规律