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系統識別號 U0026-3001201513093800
論文名稱(中文) 以逆向矛盾矩陣方法探討電動車輛電力系統創新
論文名稱(英文) A Study of Electric Vehicle's Power System Innovation Using Reverse TRIZ Contradiction Matrix Method
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程管理碩士在職專班
系所名稱(英) Institute of Engineering Management (on the job class)
學年度 103
學期 1
出版年 104
研究生(中文) 陳耀川
研究生(英文) Yao-Tsuan Chen
學號 N07011127
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 81頁
口試委員 指導教授-邵揮洲
口試委員-楊大和
口試委員-何俊亨
口試委員-洪郁修
中文關鍵字 電動車輛  安全裝置  逆向  矛盾矩陣  萃智 
英文關鍵字 Electric Vehicle  Interlock  Reverse  Contradiction Matrix  TRIZ 
學科別分類
中文摘要 近年來,各國積極投入電動車輛(Electric Vehicle, EV,泛指電動汽車與電動機車)研發以達到節能減碳的目的。由於電動車輛以電池為主要能源來源,電動車輛的電力系統為主要發展重點,其架構大致可分為儲能、充電、動力、電子控制及附件系統。
本研究提出有別於傳統TRIZ矛盾矩陣的創新方法「逆向矛盾矩陣方法」,該方法可讓使用者將現有的技術或創新法則,逆向求得其相關的工程參數,藉此得到創新發明的啟發。我們並且一一檢視40創新法則對應的工程參數,整理出「單一創新法則對應的工程特性表」,讓使用者能方便使用。在方法驗證的部分,本文以電動車輛常見的技術「油電混合車輛」、「輪轂馬達」、「脈波寬度調變」、「行車模式自動切換裝置」、「電池控溫系統」轉換成創新法則後,利用「逆向矛盾矩陣方法」,找出與其相關的單一工程參數,其參數結果皆與欲解決的問題高度相關,證明「逆向矛盾矩陣方法」確實可行,使用者可以從獲得的工程參數中獲得創新的啟發。
本研究利用「逆向矛盾矩陣方法」,探討兩個電動車輛電力系統案例。案例一,建議採用無線充電方式,除了可以改善傳統插電式充電裝置的設計複雜性、易用性以及充電時間的浪費,若未來技術能夠突破並應用在動態充電,更能解決「移動物體所需能源」與「移動物體的耐久性」,將可進一步解決里程焦慮的問題。案例二,將現有的電動機車電門安全裝置應用延伸,將其裝置創新應用為電動車輛的「坐墊重量感測安全裝置」,獲得專利申請核准。
本研究證明TRIZ矛盾矩陣的應用並非單向,使用者可逆向透過矛盾矩陣方法,擴大現有裝置的應用範圍,或是作為研發時的參考依據。
英文摘要 In recent years, companies speed up Electric Vehicles (EV, include Electric Cars and Electric Motorcycles) development aggressively for carbon reduction. Since battery is the major energy source of Electric Vehicles, Power System is key focus of development which included energy storage unit, charging unit, power train unit, controlling unit and auxiliary unit.

This study proposed a new method “Reverse Contradiction Matrix Method” which is different from the traditional TRIZ Contradiction Matrix. Users could get highly corresponsive engineering parameter from the existed inventive principles through this new method during innovation. This method also proven by the technology of Hybrid Vehicle, Wheel Motor, Pulse Width Modulation, Electric Motorcycle Driving Mode Auto Switcher and Battery Temperature Controlling System. Through the method to find out the highly corresponsive engineering parameters, the results are match to the original inventing causes. Therefore, Reverse Contradiction Matrix Method is functional and useable.

Demonstrated with two cases of electric vehicle’s power system using Reverse Contradiction Matrix Method. Case 1, the wireless charging is recommended to improve the system complexity, user friendly and time wasting during charging of typical plug in charging system. The range anxiety problem could be solved once the dynamic wireless charging technology breakthrough in future. Case 2, to enrich Throttle Interlock device’s application on electric motorcycle, we retrofitted the throttle interlock device by weight sensor adding and link it with the seat. The patent application of new throttle interlock device is approved.

Above study proved that theory of TRIZ contradiction matrix’s application is not unidirectional. The application of existed devices could be extended and get some clues during innovation through Reverse Contradiction Matrix Method.
論文目次 摘要 I
Extended Abstract II
誌謝 VII
目錄 VIII
表目錄 XI
圖目錄 XII
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究範圍與限制 3
1.4 研究方法與流程 4
第2章 文獻探討 7
2.1 TRIZ理論 7
2.1.1 TRIZ的定義 7
2.1.2 TRIZ的方法 8
2.2 九宮格思考法[14] 9
2.3 TRIZ矛盾矩陣[15] 10
2.3.1 傳統TRIZ矛盾矩陣解決問題的模式 13
2.3.2 單一工程特性對應創新法則[18] 14
2.3.3 矛盾矩陣空矩陣建議解法[20] 17
第3章 逆向矛盾矩陣方法 18
3.1 動機 18
3.2 依據 18
3.3 制定「單一創新法則對應的工程特性表」 19
3.4 使用流程建議 26
第4章 方法驗證 28
4.1 驗證對象 28
4.2 驗證方法與流程 28
4.3 案例一、油電混合車輛(Hybrid electric vehicle,HEV) 29
4.3.1 裝置發明描述 29
4.3.2 以單一創新法則對應的工程特性表驗證 30
4.3.3 驗證結果 31
4.4 案例二、輪轂馬達(Wheel Motors) 32
4.4.1 裝置發明描述 32
4.4.2 以單一創新法則對應的工程特性表驗證 33
4.4.3 驗證結果 35
4.5 案例三、脈波寬度調變(Pulse Width Modulation, PWM)[26] 38
4.5.1 裝置發明描述 38
4.5.2 以單一創新法則對應的工程特性表驗證 38
4.5.3 驗證結果 39
4.6 案例四、電動車輛動力模式切換方法及裝置,專利證書號I371381 41
4.6.1 裝置發明描述 41
4.6.2 以單一創新法則對應的工程特性表驗證 42
4.6.3 驗證結果 43
4.7 案例五、Tesla 電動車輛鋰電池溫度控制系統[29] 44
4.7.1 裝置發明描述 44
4.7.2 以單一創新法則對應的工程特性表驗證 45
4.7.3 驗證結果 46
第5章 運用逆向矛盾矩陣方法創新 48
5.1 動機 48
5.2 實例一、電動車輛充電系統之改善與未來發展方向 48
5.2.1 問題描述 48
5.2.2 矛盾表與創新法則 49
5.2.2.1 無線充電技術(Wireless Charging) 50
5.2.2.2 無線充電技術應用於電動車輛 51
5.2.3 逆向矛盾矩陣方法探索無線充電技術應用 52
5.2.3.1 單一創新法則對應的工程特性表 52
5.2.3.2 與現有無線充電裝置對照 54
5.2.4 九宮格思考方式 55
5.2.5 動態無線充電相關資訊 56
5.3 實例二 、電動機車電門安全裝置創新 58
5.3.1 問題描述 58
5.3.2 創新流程 58
5.3.3 常見電門安全裝置 59
5.3.4 單一創新法則對應的工程特性表 60
5.3.5 與現有電門安全裝置對照 63
5.3.6 九宮格思考法 64
5.3.7 創新電門安全裝置 64
第6章 結論與建議 67
6.1 結論 67
6.2 未來研究建議 68
參考文獻 69
附錄一 39X39矛盾矩陣表 73
附錄二 40個創新法則表 79
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