Palaghioi Florin 1741 [613008]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
1
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ -NAPOCA
FACULTATEA CONSTRUCȚII DE MAȘINI
SPECIALIZARE DESIGN INDUSTRIAL
LUCRARE DE LICENȚĂ
Absolvent: [anonimizat]
2018
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
2
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ -NAPOCA
FACULTATEA CONSTRUCȚII DE MAȘIN I
SPECIALIZARE DESIGN INDUSTRIAL
PROIECTAREA UNUI DISPOZITIV DESTINAT
ÎNCĂRCĂRII VEHICULELOR ELECTRICE
Îndrumător științific , Absolvent: [anonimizat]. Liana HANCU Florin PALAGHIOI
2018
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
3
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
4
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
5
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
6
REZUMATUL LUCRĂRII
În această lucrare se va realiza proiectarea unu i dispozitiv portabil destinat
încărcării vehiculelor electrice . În vederea proiectării s -au parcurs mai multe etape după
cum urmează:
În prima prima etapă s -a făcut o scurtă descriere a produsului dezvoltat în cadrul
acestui proiect și a părților componente. De asemenea s -au trasat obiectivele proiectului
și cerințele necesare în vederea realizării cu succes a acestora. S -a realizat o scurtă
descrie re a istoricului dispozitivului de încărcare și a conceptelor de bază care trebuie
luate în considerare în momentul proiectării și dezvoltării unui astfel de produs.
În continuare s-a trecut la partea de do cumentare și anume studierea brevetelor de
invenție pe tema proiectului pentru soluționarea problemelor și însușirea mai bună a
funcționalității produsului. Analiza stadiului actual a soluționării problemei s -a realizat
prin studierea produselor existente deja pe piață, a performanțelor oferite de acestea, a
datelor tehnice și nu în ultimul rând a prețurilor la care aceste produse sunt vândute.
Următoarea etapă este cea de analiză a consumatorului, unde s -a efectuat un
sondaj de opinie pe baza unui chestio nar completat de un grup țintă de potențiali
consumatori. Cerințele consumatorilor au fost luate în calcul și s -au întocmit diagrame în
soft-ul Qualica pentru a stabili ordinea priorităților. Folosind acest soft s -au putut obține
rezultate procentuale pent ru a stabili importanța funcțiilor produsului, modulelor până la
nivel de piesă componentă. Tot aici au fost generate trei concepte ale bicicletei, iar pe
baza tuturor datelor s -a ales conceptul care a îndeplinit toate condițiile.
Etapa următ oare a constat în calculul de dimensionare a carcasei și verificarea
rezistenței acesteia .
Ultima etapă a fost realizarea modelului 3D al produsului. Pentru aceasta s -a
folosit soft -ul de proiectare Solidworks 2015.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
7
ABSTRACT
In this work pape r we will design a portable device designed to charge electric
vehicles. For designing, several steps have been taken as follows:
In the first stage a short description of the product developed within this project and
its component parts was made . It also outlined the objectives of the project and the
necessary requirements for their successful realization. A brief description of the
charging device history and the basic concepts to be considered when designing and
developing such a product has be en made.
Next, we went to the documentary part, namely patent research on the problem
solving project and the better acquisition of product functionality. The analysis of the
current stage of solving the problem has been made by studying the prod ucts already
existing on the market, their performance, the technical data and, last but not least, the
prices at which these products are sold.
The next step is the consumer analysis, where a survey was conducted on the basis
of a questionnaire filled in by a target group of potential consumers. Consumer
requirements have been taken into account and charts have been developed in the Qualica
software to determine the order of priorities. Using this software, it was possible to obtain
percentage re sults to determine the importance of product functions, modules up to the
component part level. Here, three concepts of the bike were generated, and on the basis of
all the data, the concept that fulfilled all the conditions was chosen.
The next step consisted in calculating the casing sizing and verifying its strength.
The last step was to create the 3D product model. For this purpose, the Solidworks
2015 design software was used.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
8
Cuprins
Capitolul 1. Formularea specificației inițiale de design …………………….. 11
1.1. Descrierea lucrării ………………………….. ………………………….. …………………………. 11
1.2. Obiectivele propuse ………………………….. ………………………….. ………………………. 11
1.3. Cui este destinat produsul? ………………………….. ………………………….. …………….. 11
1.4. Părțile componente ………………………….. ………………………….. ……………………….. 11
Capitolul 2. Planificarea desfășurării proiectului – Diagrama Gantt … 12
Capitolul 3. Încadrarea produsului în context ………………………….. ……… 14
3.1. Considerații generale ………………………….. ………………………….. …………………….. 14
3.2. Istoria dispozitivelor de încărcare destinate vehiculelor electrice …………………. 16
Capitolul 4. Brevete de invenție în domeniul temei ………………………….. . 22
4.1. Brevetul numărul 1 ………………………….. ………………………….. ……………………….. 22
4.2. Rezumat al invenției ………………………….. ………………………….. ……………………… 22
4.3. Brevetul numărul 2 ………………………….. ………………………….. ……………………….. 23
4.4. Rezumat al inventiei ………………………….. ………………………….. ……………………… 24
4.5. Brevetul numărul 3 ………………………….. ………………………….. ……………………….. 24
4.6. Rezumatul invenț iei ………………………….. ………………………….. ………………………. 25
Capitolul 5. Analiza studiului actual al soluționă rii problemei ………… 25
5.1. BOS CH ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 25
5.2. ABL ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 27
5.3. SIEMENS AG ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 28
5.4. Analiza produselor competitoare existente pe piață ………………………….. ……….. 30
Capitolul 6. Analiza necesităților consumatorilor ………………………….. … 31
6.1. Definirea consumatorului țintă ………………………….. ………………………….. ……….. 31
6.2. Identificarea nevoilor consumatorului ………………………….. ………………………….. 31
6.3. Formular de interviu ………………………….. ………………………….. ……………………… 32
6.4. Interpretarea rezultatului chestionarului ………………………….. ………………………. 33
6.5. Ierarhizarea cerințelor ………………………….. ………………………….. ……………………. 33
Capitolul 7. Încadrarea produsului în prevederile legislative ……………. 35
7.1. Analiza prevederilor legislative europene în vederea u tilizării dispozitivelor
destinate încărcării vehiculeor electrice ………………………….. ………………………….. …….. 35
7.2. Formularea unor recomandări de proiectare ………………………….. ………………….. 38
7.3. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 38
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
9
Capitolul 8. Stabilirea cerințelor de desi gn ………………………….. ………….. 39
8.1 Scopul ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 39
8.2 Detalii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 39
Capitolul 9. Elaborarea specificației țintă de proiectare …………………… 41
Capitolul 10. Proiectare conceptuală ………………………….. …………………… 43
10.1. Concepte ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 43
10.2. Diagrama Spyder ………………………….. ………………………….. ………………………….. 48
10.3. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 48
Capitolul 11. Explorarea și evaluarea conc eptelor ………………………….. .. 49
11.1. Dezvoltarea conceptului final ………………………….. ………………………….. …………. 49
11.2. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 52
Capitolul 12. Analiza și dezvoltarea conceptului la niv el de
competivitate a produsului ………………………….. ………………………….. ……… 53
12.1. Bazele dezvoltării produselor competitive ………………………….. ……………………. 53
12.2. Ierarhizarea cerințelor consumatorilor ………………………….. ………………………….. 53
12.3. Stabilirea ca racteristicilor tehnice de performanță ………………………….. …………. 55
12.4. Planificarea performanței produsului ………………………….. ………………………….. . 56
12.5. Definirea și planificarea funcțiilor produsului ………………………….. ……………….. 57
12.6. Părțile componente ………………………….. ………………………….. ……………………….. 58
12.7. Analiza modurilor de defectare ………………………….. ………………………….. ………. 59
12.8. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 62
Capitolul 13. Analiza ergonomică și a siguranței în utilizare …………….. 63
Capitolul 14. Justificarea compatibilității cu cerințe de mediu a
soluți ilor adoptate . ………………………….. ………………………….. …………………. 65
14.1. Parametrii de proiectare ecologică pentru produse ………………………….. …………. 65
14.2. Materiale folosite la fabricarea produsului ………………………….. ……………………. 66
Capitolul 15. P roiectarea dispozitivului destinat încărcării vehiculelor
electrice ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 69
15.1. Analiza părților compon ente ………………………….. ………………………….. …………… 69
15.2. Tehnologii de fabricație prin care se realizează principalele compontente al e
produsului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 70
15.3. Fundamentarea soluțiilor funcționale și constructive adoptate …………………….. 72
15.4. Concl uzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 79
Capitolul 16. Studiu de culoare ………………………….. ………………………….. . 80
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplom ă
10
Capitolul 17. Concluzii ………………………….. ………………………….. …………… 83
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 84
OPIS …….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 86
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
11
Capitolul 1. Formularea specificației inițiale de design
1.1. Descrierea lucrării
În cadrul proiectului de diplomă voi proiecta un dispozitiv portabil utilizat pentru
încărcarea vehiculelor electrice. În acest caz utilizatorii vor avea posibilitatea de a -și
încărca vehiculele de oriunde există o sursă de curent electri c. Acest produs este destinat
folosirii de către utilizatori în spațiu rezidențial, parcări private, loc de muncă, spații
comerciale.
În vremea d e astăzi, consumatorii se axează mai mult pe cumpă rarea unor prod use
care sunt ușor de folosit, î ndeplinesc fun cțiile dorite si care au un design atractiv.
1.2. Obiectivele propuse
Îmbunătățir ea desig nului dispozitivului destinat încărcării vehiculelor electrice,
proiectarea carcasei folosind materiale compozite, reducerea consumului de curent și
diminuarea timpului de alimentare cu energie electrică.
1.3. Cui este destinat produsul?
Acest produs este destinat tuturor utilizatorilor care de țin vehicule electrice,
oferindu -le posibilitatea de a -și alimenta vehiculele de oriunde există o sursă electrică sau
la locuința propri e.
1.4. Părțile componente
Acest produs este proiectat pentru a alimenta vehiculele electrice cu energie
electrică.
Părțile componente ale dispozitivului destinat încărcării vehiculelor electrice sunt:
butonul de pauza , buton de start, c onector , indicator nive l încărcare, șuruburile de
închidere, balamale, butoane ON/OFF, panoul de montare, sursa de alimentare din față,
carcasă, c ablul de alimentare , placă de bază, suport de prindere conector, suport de
fixare.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
12
Capitolul 2. Planificarea desfășurării proiectului – Diagra ma Gantt
N
Nr.c
rt
Etapa
Martie 2018
Aprilie 2018
Mai 2018
Iunie 2018
Iulie 2018
Săpt I
Săpt 2
Săpt 3
Săpt 4
Săpt 1
Săpt 2
Săpt 3
Săpt 4
Săpt 1
Săpt 2
Săpt 3
Săpt 4
Săpt 1
Săpt 2
Săpt 3
Săpt 4
Săpt 1
Săpt 2
Săpt 3
Săpt 4
Etapa 1 –
Elaborarea
conceptului
1
1.
Propunerea temei
de proiect și
aprobarea sa
2
2.
Formularea
specificatiei
formale iniția le de
design al
produsului
3
3.
Planificarea
desfășurării
proiectului
4
4.
Încadrarea
produsului în
context
5
5.
Documentarea
tematică
6
6.
Analiza stadiului
actual al
soluționării
problemei
7
7.
Analiza pieței
8
8.
Analiza
produselor
similare
9
9.
Posibilități de
fabricație
1
10.
Analiză brevete
1
11.
Elabora re
chestionare
1
12.
Definire
consumatori țintă
1
13.
Generare idei
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
13
1
14.
Definire cerințe de
design
1
15.
Elaborare
concepte
Etapa II
1
16.
Specificația
detaliată
1
17.
Elaborare,
evaluare concepte
1
18.
Dezvoltare
concepte
1
19.
Definirea
arhitecturii
2
20.
Specificația de
materiale
2
21.
Calcule tehnice
2
22.
Ingineria calității
2
23.
Fundamentarea
prețului
Etapa III
2
24.
Rafinarea
conceptului
2
25.
Modelarea 3D
2
26.
Desene 2D
2
27.
Analiza F MEA
2
28.
Concluzii
2
29.
Redactare
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
14
Capitolul 3. Încadrarea produsului în context
3.1. Considerații generale
,,Socie tatea modernă depinde de circulația bunurilor și a persoanelor, dar sistemul
nostru actual de transport are efecte negative asupra sănătății umane și asupra mediului.
Am stat de vorbă cu Magdalena Jóźwicka, coordonatoarea proiectului unui viitor raport
privind vehiculele electrice, despre avantajele pentru mediu și provocările utilizării
energiei electrice ca alternativă la combustibilii convenționali pentru vehicule.
În prezent există mai multe tipuri diferite. Când vorbim despre autoturisme MT1 ,
se poate face distincția între vehiculele electrice car e funcționează doar pe baterie
propuls ate doar de un motor electric și diferite tipuri de vehicule hibride reîncărcabile,
care au atât un motor electric, cât și unul cu ardere internă.
Există și alte tipuri d e vehicule care pot funcționa cu energie electrică. Vedem în
trafic din ce în ce mai multe biciclete, camionete și autobuze electrice. În ceea ce privește
alte mijloace de transport, avem și locomotive electrice, feriboturi, nave și bărci.
FIG. 3.1 Autoturisme electrice[1]
În fiecare an se vând din ce în ce mai multe autoturisme electrice, atât din cele care
funcționează exclusiv cu acumulator, cât și hibride reîncărcabile. Anul trecut, în UE s -au
vândut aproximativ 150 000 de vehicule electrice noi. Deși vânzările înregistrează o
creștere procentuală rapidă, vehiculele electrice au încă o pondere mică în totalul
vânzărilor, doar 1,2 % în 2015. Și estimăm că numai 0,15 % din vehiculele aflate în
circulație sunt electrice. Altfel spus, doar unul din 700 de autoturisme. O țară care merită
menționată este Norvegia, care conduce în topul vânzărilor de vehicule electrice. Anul
trecut, în Norvegia s -au vândut 34 000 de vehicule electrice noi, adică una di n cinci
mașini noi.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
15
Utilizarea combustibililor fosili în transporturi dăunează calității aerului pe plan
local și climei. Aceasta se întâmplă datorită gazelor de eșapament care conțin emisii de
CO2 și de poluanți atmosferici dăunători, precum oxiz ii de azot și particulele în
suspensie. De asemenea, traficul rutier este de departe principala sursă de zgomot în
întreaga Europă. În mod evident, integrarea vehiculelor electrice în parcul auto poate să
reducă semnificativ nivelul general al emisiilor de gaze cu efect de seră (GES) și poluarea
atmosferică, în special dacă energia electrică provine din surse regenerabile. Dar chiar și
atunci când ea este produsă din combustibili fosili, mediul urban poate beneficia totuși de
trecerea la vehiculele electric e dacă avem în vedere reducerea poluării atmosferice și a
nivelului de zgomot pe plan local.
Pentru o adoptare pe scară mai largă de către consumatori a conceptului de
electromobilitatesunt necesare îmbunătățiri tehnologice, sub mai multe aspecte. De
exemplu, autonomia trebuie să fie mai mare, iar încărcarea mai rapidă. În prezent,
încărcarea unui vehicul pentru un traseu de 100 km durează 20 -30 de minute la stațiile
cele mai rapide. De asemenea, este nevoie de o îmbunătățire a infrastructurii, as tfel încât
punctele de încărcare să devină la fel de numeroase ca stațiile de alimentare cu
combustibil convențional, iar capacitatea de producere a energiei din surse regenerabile
să fie extinsă pentru a profita pe deplin de beneficiile electromobilității . Un alt aspect este
legat de prețul vehiculelor electrice, acestea fiind mai scumpe decât cele convenționale.
Este important de reținut și faptul că simpla înlocuire a vehiculelor convenționale cu cele
electrice nu va rezolva multe dintre problemele asoci ate transportului. Deși vehiculele
electrice pot contribui la reducerea emisiilor de GES, a poluării atmosferice și a
zgomotului, ele nu rezolvă alte probleme, cum ar fi congestionarea traficului sau deficitul
de infrastructură rutieră și de spații de parc are. Pentru ca transportul să devină un sector
cu dezvoltare cu adevărat durabilă, noi, ca societate, trebuie să ne regândim întregul
sistem de mobilitate, căutând soluții inovatoare pentru reducerea dependenței de vehicule.
Astfel de soluții pot fi: folos irea sistemelor de utilizare în comun a automobilelor,
dezvoltarea unei infrastructuri mai bune pentru transportul public și utilizarea mai intensă
a modurilor de transport cu emisii scăzute sau fără emisii de dioxid de carbon. ‟‟ [1]
Stațiile sau dispozit ivele de încăr care se împart în patru categorii de bază:
Stații de încărcare rezidențiale: un proprietar EV se conectează atunci când se
întoarce acasă, iar autovehiculul se reîncarcă peste noapte. O stație de încărcare
la domiciliu nu are, de obicei, aute ntificare de utilizator, nici o măsurare și poate
necesita cablarea unui circuit dedicat. Unele încărcătoare portabile pot fi de
asemenea montate pe perete ca stații de încărcare.
Încărcarea în timp ce vehiculul este parcat (inclusiv stațiile publice de în cărcare) –
o afacere comercială contra cost sau gratuit, oferită în parteneriat cu proprietarii
parcării. Această încărcare poate fi lentă sau de mare viteză și încurajează
proprietarii EV să -și încarce autoturismele în timp ce profită de facilitățile din
apropiere. Poate include stații de parcare, parcări la mall -uri, centre mici și gări
(sau pentru angajații proprii ai unei afaceri).
Încărcare rapidă la stațiile de încărcare publice care au o capacitate mai mare de
40 kW, care oferă o distanță de peste 10 0 de km în 10 -30 de minute. Aceste
încărcătoare pot fi în stații de odihnă pentru a permite deplasări pe distanță mai
lungă. Acestea pot fi, de asemenea, utilizate în mod regulat de către navetiști în
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
16
zone metropolitane și pentru încărcare în timp ce sunt parcați pentru perioade mai
scurte sau mai lungi.
Bateriile care se schimbă și se încarcă în mai puțin de 15 minute. O țintă
specificată pentru creditele CARB pentru un vehicul cu emisii zero este
adăugarea a 200 de mile în gama sa în mai puțin de 15 minut e. În 2014, acest
lucru nu a fost posibil pentru încărcarea vehiculelor electrice, dar se poate realiza
prin schimburi de baterii EV și vehicule cu carburanți cu hidrogen. Acesta
intenționează să se potrivească așteptărilor de realimentare ale șoferilor ob ișnuiți.
3.2. Istoria dispozitivelor de încărcare destinate vehiculelor electrice
,,Mașina electrică era la fel de populară ca cea pe benzină atunci când a intrat în
linia de producție la începutul secolului XX. Oamenii o îndrăgeau pentru că polua mai
puțin decât un motor cu combustie internă, însă odată cu apariția șoselelor și, în
consecință, cu dorința de a parcurge distanțe mai mari, au renunțat la ea pentru că nu o
ținea bateria. Astăzi ne lovim de același scenariu: consumatorii admiră puritate a mașinile
electrice pentru, însă sunt dezamăgiți de distanțele mici pe care le poate parcurge. ‟‟[2]
FIG. 3.2 Mașină electrică la începutul secolului XX[2]
Orice automobil cu motor electric este considerat automobil electric. Sursa de
alimentare, afla tă pe vehicul, uzual, este o baterie de acumulatoare electrice.
Automobilele electrice prezint ă, față de cele cu motoar e termice, o serie de avantaje:
reducerea drastică a poluării chimice și fonice; posibilitatea utilizării unor sisteme de
acționare sofis ticate; realizarea sistemelor de frânare antiblocante; frânare recuperativă;
acționare individuală a roților cu eliminarea diferențialului mecanic . Principalele
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
17
probleme pe care încă le pun automobilele electrice și care, îngreunează, relativ
proliferarea acestora sunt: densitatea de energie și puterea acumulatoarelor electrice care
este semnificativ mai scăzută decât a combustibililor .
Autovehiculul electric a apărut la mijlocul anilor 1800. A ținut recordul de viteză
terestră până în 1900. Thomas Alva Edi son de exemplu, poseda unul din 1903. În 1899,
90 % dintre taxiurile din New York erau electrice. Flota de mașini fusese construită de
compania Electric Carriage and Wagon din Philadelphia. Acționarea electrică a început
cu o mică cale ferată comandată cu un motor electric în miniatură, construit de Thomas
Davenport în 1835. În 1838 scoțianul Robert Davidson a construit o locomotivă electrică,
care a atins viteza de 4 mph. În Anglia un patent a fost acordat în 1840 pentru folosirea
șinelor pe post de conduc toare și un patent american a fost editat de Lille si Colten în
1847. Între 1832 și 1839 Robert Anderson a inventat primul vagon electric, alimentat cu
baterii primare nereîncărcabile. Prima aplicație comerciala a unui automobil a avut loc în
1897 când Ele ctric Carriage & Wagon Company din Philadelphia a construit taxiuri
pentru parcul auto al New York -ului. In 1916, Woods a inventat prima mașină hibridă,
combinând motorul electric cu cel cu combustie internă. Începutul secolului XX a fost
apogeul automobil ului electric în America urmat și de decăderea sa. Lovitura finală au
dat-o producătorii automobilelor cu combustie internă, prin Henry Ford. Prin producția în
masă a automobilelor acestea costau mai puțin de jumătate decât orice mașină electrică.
Automobi lul electric a intrat în declin până în anii 60. Criza petrolieră a generat interes
pentru descoperirea altor carburanți. Legile noi au influențat constructorii de automobile
să dezvolte prototipuri ale automobilului electric. În Norvegia vehiculele cu zer o emisie
sunt scutite de taxe. Vehiculele electrice devin populare printre utilizatorii privați. Din
1985 până în 1995 exista chiar un concurs anual la care participau numai vehicule
electrice solare. Vehiculele electrice sunt scutite de taxe, fiind cele m ai vândute. În
majoritatea orașelor din Regatul Unit, camioanele pentru transport de produse lactate sunt
electrice. Un grup pe nume Battery Vehicle Society organizează regulat curse și
evenimente pentru vehiculele construite de acesta. Inventatorul Clive Sinclair a dezvoltat
un autovehicul extrem de ieftin, cu 3 roți. În Italia toate autovehiculele electrice sunt
scutite de taxe și au o reducere substanțială la asigurare. Accesul în zonele istorice din
centrele anumitor orașe, este permis numai cu vehicule electrice.
O critică obișnuită a mașinilor electrice este aceea că volumele electrice necesită
prea mult timp pentru încărcare. Această atitudine se bazează pe experiența obișnuită a
șoferilor mașinilor cu gaz care, în timpul unei opriri la 10 minute de l a o stație de
benzină, pompează în combustibil în valoare de câteva sute de kilometri. Între timp,
timpii de încărcare a mașinilor electrice sunt de obicei măsurați în ore, nu în minute.
Aceste fapte de bază nu sunt contestate. Dar, în cazul în care aceste argumente
lipsesc, marca nu este în măsură să ia în considerare mai mulți factori critici, inclusiv
apariția unei încărcări rapide EV, care se apropie puțin de experiența de alimentare cu
combustibil a automobilelor cu ardere internă.
Americanii, în medie , conduc mai puțin de 40 de mile pe zi – aproximativ
jumătate din gama de mașini electrice populare, cum ar fi Nissan LEAF. Prin urmare,
necesitatea unei încărcări rapide nu este o normă pentru majoritatea companiilor din SUA
Aproape toate mașinile sunt pa rcate peste noapte, când pot fi conectate,
producând un acumulator complet pregătit pentru utilizare dimineața.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
18
Ușurința d e conectare la domiciliu face încărcătorul mai comod (și mai ieftin) de
combustibil decât autovehiculele cu gaz care necesită o excurs ie la benzinărie. Nu este
necesară respirația fumului.
Cu toate acestea, rețeaua rapidă de încărcătoare cu alimentare rapidă, care în mod
obișnuit adaugă aproximativ 50 sau 60 de mile pe distanță în aproximativ 20 de minute,
face ca mașinile electrice să f ie și mai convenabile și mai funcționale. Cu alte cuvinte, cei
mai mulți șoferi EV vor avea nevoie rar de încărcarea rapidă a publicului, dar este bine să
știți că este disponibil atunci când este necesar – mai ales pentru călătoriile pe șosele mai
lungi, care depășesc intervalul vehiculelor de astăzi.
FIG. 3.3 Stație de încărcare gratuită din Okhlaoma City [3]
Cea mai lentă formă de încărcare a mașinilor electrice la 120 de volți se numește
Nivelul 1. Și încărcarea la 240 de volți la mijlocul nivelului se numește Nivelul 2. Dar
încărcarea ultrarapidă care poate furniza sucul în jur de 40 -60 kW nu este numită Nivelul
3, . Conform terminologiei oficiale a Societății de Inginerie Automotive, se numește
încărcare rapidă DC sau încărcare rapidă DC – uneori abreviată ca DCQC.
În primul rând, în încărcarea de nivel 1 și nivelul 2, curentul alternativ curent
alternativ (AC) este alimentat în mașină, unde este transformat de către un încărcător de
la bord la curent continuu (DC) înainte de a trece la bat eria, unde energia este stocate. În
încărcarea rapidă DC, încărcătorul este amplasat în afara vehiculului. Această bucată
mare de echipamente se ocupă de conversia AC -DC și furnizează curent electric DC la
baterie la o rată mult mai mare.
În al doilea rând , în timp ce toate autovehiculele electrice pot accepta primele
două niveluri de încărcare, numai vehiculele electrice care transportă echipamente
speciale de încărcare rapidă pot beneficia de avantajele acelor jeturi de combustibil
electric. Încărcarea ra pidă este un animal diferit de nivelul 1 și nivelul 2.
Pe o bază tehnică, ați putea privi tensiunea ca o indicație a vitezei de
încărcare. Fiecare nivel de încărcare în esență dublează tensiunea. Sari de la Nivelul 1 la
Nivelul 2 înseamnă o creștere de la 120 volți la 240 de volți. De asemenea, încărcarea
rapidă dublează din nou tensiunea la 480 volți, adesea rotunjită la 500.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
19
O valoare mai utilă este numărul de kilometri de interval care se adaugă pentru
fiecare oră de încărcare.Înainte de a elimina un e -mail furios, vă rugăm să știți că aceste
numere reprezintă o regulă generală mai degrabă decât o garanție. În cazul încarcerării la
nivelul 1 de 120 de volți, puteți adăuga aproximativ 4 mile de rază la fiecare oră. Este
lent, așa cum o mașină care conduce 4 mile pe oră abia se mișcă. Nivelul 2 de încărcare
de 240 de volți adaugă în jur de 25 mile de interval într -o oră. Aceasta este o viteză mai
bună, doar modul de călătorie 25 mph într -o mașină este bun pentru multe situații oraș.
Dar încărcarea rapidă cre ște teoretic lucrurile la viteza Autobahn: 100 de mile sau
mai mult, cu o rază adăugată pe oră. În practică, datorită multor factori, viteza de
încărcare rapidă nu se desfășoară într -un ritm constant.
O baterie complet goală se încarcă mai repede decât una cu o anumită cantitate de
energie stocată. O baterie goală este ca un burete uscat, care înmoaie treptat apă. Dar, pe
măsură ce bateria se umple, devine mai greu să împingi mai mulți electroni într -un spațiu
deja aglomerat. Primele câteva minute ale unei încărcări rapide – când bateria trece de la
starea zero a încărcării (SOC) până la un sfert de plină, poate fi de două ori mai rapidă
decât aceeași baterie exactă, doar puțin mai târziu, trecând de la 90% SOC la 100% plin.
Ultimii electroni pot fi atât de dureros încât cei mai mulți oameni vorbesc doar
despre trecerea d e la capacitatea goală la 80%, în mod obișnuit în aproximativ 30 de
minute pentru o mașină electrică ca Nissan LEAF care are o rază de aproximativ 80 de
mile de la bateria de 24 de kWh . Un m odel Tesla S, cu bateria monstru de 60 sau 85 de
kWh, se poate încărca la o viteză mai mare pentru o perioadă mai lungă de timp, parțial
pentru că durează mult mai mult pentru a ajunge la acea perioadă de încetinire când
începe bateria pentru a se completa .
S-ar putea să presupuneți că toate încărcătoarele rapide funcționează cu toate
mașinile electrice moderne, la fel ca toate pompele de gaz care funcționează cu toate
vehiculele cu gaz. Din păcate, este mai complicat decât asta. În Statele Unite, există tr ei
tipuri primare de încărcătoare rapidă: CHAdeMO, SAE Combo și Tesla
Superchargers. Totul îndeplinește în mod esențial aceeași sarcină de pompare a unei
cantități maxime de energie electrică, dar tipul de încărcător rapid pe care îl puteți utiliza
depinde de vehiculul dvs.
Mulți observatori echivă existența diferitelor protocoale de încărcare rapidă în
lupta dintre VHS și Betamax pentr u dominarea tehnologiei video. Pentru înregistrare,
VHS a câștigat bătălia, dar a pierdut războiul pentru DVD -uri, care acu m se bate prin
streaming video. Comparația se scurtează deoarece echipamentul de încărcare rapidă are
potențialul de a suporta mai multe protocoale într -o singură unitate de încărcare cu
dublarea minimă de componente. Pentru mai bine sau mai rău, mai multe protocoale de
încărcare rapidă vor coexista mai degrabă decât să existe un singur standard global (care
ar fi fost frumos). Ca rezultat, multe stații publice de încărcare rapidă vor avea în cele din
urmă mai mulți conectori.
Când planificați o călătorie l a o stație de încărcare rapidă, utilizați funcția
PlugSha re pentru a verifica dacă stația de încărcare dorită are protocolul care se
potrivește cu autovehiculul dvs. Funcția PlugShare vă permite să filtrați posturile în
funcție de tipul de conector și, dacă specificați vehiculul în profilul contului dvs., puteț i
afișa automat numai posturile compatibile. Dacă stația de încărcare are cabluri multiple
pentru diferite protocoale, asigurați -vă că ați inițiat o încărcare cu cea corectă.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
20
FIG. 3.4 Conectori de încărcare rapidă [3]
Inginerii americani și germani di n domeniul automobilelor, care lucrau în diferite
comitete ale Societății de Ingineri pentru Automobile (și asociațiile lor omoloage din
Europa), au decis că conectorul și protocolul CHAdeMO erau inadecvate. În 2012, SAE a
publicat așa -numitul "standard" p entru o variantă a conectorului J1772 (deja folosit
pentru încărcarea de nivel 2), solicitând pini suplimentari pentru a acoperi încărcarea
rapidă DC de până la 90 kW.
Ambalarea unui conector pentru viteze multiple de încărcare – nivelul 1, nivelul 2
și încărcarea rapidă DC – a dat naștere la denumirea sistemului de încărcare combinată,
denumită adesea "cablu combo" sau "cuplaj combo". Din nou, în SUA și Europa, nu este
surprinzător faptul că mașinile electrice produse de General Motors și BMW sunt primele
care sunt compatibile cu SAE Combo Cord. Punerea în funcțiune a stațiilor de încărcare
cu conectorul Combo a ieșit într -un început târziu, datorită atât stabilirii ulterioare a
standardului SAE, cât și lipsei vehiculelor cu intrarea corespunzătoare. Număru l actual al
acestor posturi este în Statele Unite este de aproximativ 18.
FIG. 3.5 Tesla SuperCharger[3]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
21
Ca de obicei, Tesla merge singură atunci când vine vorba de toate formele de
încărcare, inclusiv încărcarea rapidă. Modelul Tesla S utilizează un conector cu două pini
proiectat personalizat care se poate ocupa de încărcarea de la Nivelul 1 de 120 de volți
AC încărcând până la încărcarea rapidă DC la 120 kW. Tesla oferă un adaptor simplu
pentru o mufă J1772 de nivel 2 și un cablu de călătorie cu ata șamente pentru încărcarea
de nivel de 120 de volți și încărcarea de nivel 2 de 240 de volți prin intermediul unor
uscători și ieșiri RV. Conectorul Tesla atinge aceeasi combinatie de capacitati de
incarcare AC si DC, in timp ce SAE Combo este încă mai mic si mai ușor decâ t atât
prizele CHAdeMO cât si Combo. Tesla utilizează acest conector pentru încărcătorul său
rapid, denumit Compresor, care se poate încărca la viteze de până la 120 kW. Tesla
construiește o rețea de compresoare în SUA (și în alte țări), da r veți avea nevoie de un
model S echipat corespunzător pentru a utiliza stațiile. De asemenea, Tesla vinde un
adaptor CHAdeMO, permițând modelului S să se încarce la orice stație CHAdeMO.
Încărcarea rapidă face ca utilizarea automobilele lor electrice să fi e ma i utilă
datorită fap tului că șoferii știu că automobilele se pot reîncărca rapid și durata de
călătorie este mai rapidă. Se pare că proprietarii de mașini cu autoturisme electrice , cu
stații de încărcare rapide suficient de mult e în jurul lor, se simt capabili să facă deplasări
mai lungi. [4]
În septembrie 2009, în cadrul Simpozionului ZEV, sponsorizat de Consiliul de
Resurse California Air Resources, o prezentare făcută de BMW, Daimler și VW a
solicitat un singur protocol de încărcare până la nivelul de biți definit folosind modelul
OSI cu 7 straturi. [4]
Din păcate, în timp ce în 2011 au fost disponibile mașini electrice cu încărcare
rapidă (Nissan Leaf, Mitsubishi i -MiEV), infrastructura de încărcare CHAdeMO nu a
crescut foarte repede. [4]
FIG. 3.5 AC Fast Charging[4]
Unii producători au făcut lobby împotriva implementării CHAdeMO, deoarece nu
era un standard binecuvântat de SAE. În schimb, CHAdeMO a fost standard dezvoltat de
TEPCO și producătorii japonezi. În loc să adopte CHAdeMO, SAE și -a dezvol tat
propriul standard de încărcare rapidă (Combo Charging System), Tesla Motors a
dezvoltat un sistem propriu de încărcare rapidă (Supercharger), iar chinezii au dezvoltat
un standard diferit de încărcare rapidă.[4]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
22
Capitolul 4. Brevete de invenție î n domeniul teme i
4.1. Brevetul numărul 1
FIG 4.1 Prima pagină a brevetului[5]
FIG. 4.2 Brevet dispozitiv de încărcare pentru un automobil electric [5]
4.2. Rezumat al invenț iei
Prezenta invenție furnizează un dispozitiv de încărcare pentru un automobil
electr ic care poate reduce numărul de conexiuni terminale furnizate într -un vehicul și care
răspund la o multitudine de metode de încărcare, incluzând încărcarea normală și
încărcarea rapidă. Linii de încărcare rapide, un încărcător în vehicul și un alimentator
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
23
unitatea este conectată la un circuit de alimentare cu energie pentru alimentarea de la o
baterie de tensiune ridicată către un motor / generator. linii de încărcare rapide, linii de
încărcare normale conectate la încărcătorul din vehicul și linii de alime ntare conectate la
alimentator unitățile sunt conectate la terminalele comune de conectare ale unui conector.
Releele furnizate pe liniile respective sunt activate în funcție de tipul de fișă de conectare
atașată la conector și, prin urmare, se efectuează încărcarea în funcție de tipul
conectorului de conectare.
4.3. Brevetul numărul 2
FIG. 4.3 Prima pagină a brevetului[6]
FIG 4.4 Brevet dispozitiv de încărcare pentru un automobil electric (convertor) [6]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
24
4.4. Rezumat al invenției
Această inv enție se referă la un modul de putere pentru un vehicul electric hibrid
plug-in, incluzând un convertizor integrat având un redresor AC la DC, un convertor DC
/ DC care se schimbă de la o primă tensiune la o a doua tensiune și o baterie care
stochează ener gia electrică. Convertorul funcționează în trei moduri :
1) Modul de încărcare prin conectare AC,
2) Mod sursă de aprovizionare – alimentarea de la magistrala electrică la baterie și
3) înapoi în modul de alimentare . Convertorul integrat utilizează acel ași inductor
în timpul fiecăruia dintre cele trei moduri de o perare pentru a reduce costurile și
greutatea sistemului.
4.5. Brevetul numărul 3
FIG. 4.5 Prima pagină a brevetului[7]
FIG 4.6 Brevet c ontor electric de parcare pentru reîncărcarea vehiculelor [7]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
25
4.6. Rezumat al inven ției
Un contor electric de parcare pentru reîncărcarea vehiculelor include un contor de
parcare, un procesor, un afișaj interconectat cu procesorul pentru a furniza informații
vizuale unui utilizator și un dispozitiv de intrare interc onectat la procesor. Intrarea
dispozitivului permite utilizatorului să selecteze timpul de parcare și / sau timpul de
reîncărcare pentru vehiculul electric. Procesorul este receptiv la utilizator Selectarea
timpului de reîncărcare, a timpului de parcare și a cerințelor de alimentare de reîncărcare
introduse pe intrare dispozitiv. Un receptor de plată pentru primirea plății pentru timpul
de parcare și de reîncărcare selectat de utilizator este interconectat cu procesorul pentru a
indica primirea plății pentr u timpul de parcare și reîncărcarea energiei electrice.
Procesorul permite a Switch to close Deci, puterea va fi furnizată vehiculului de la o
sursă de energie. Un conector este atașat la un post sau stați pe acest metru poate fi
montat prin care electric vehiculul poate fi interconectat la sursa de alimentare. O putere
controler, care funcționează ca răspuns la semnalele de la procesor, este interconectat
între sursa de alimentare și conectorul.
Capitolul 5. Analiza studiului actual al soluționării problemei
Ideea t emei de proiect a fost analizată și evaluată în urma unor cercetări
amănunțite a pieței și a cerinț elor consumatorului. Aceste cercetări s -au făcut î n mediul
virtual cu a jutorul internetului și prin consultarea ar hivei de patente pusă la dispoziț ie de
Googl e.
Producători de dispozitive destinate încărcării electrice(EV Charger):
– BOSCH
– ABL
– SIEMENS AG
5.1. BOSCH
,,Grupul Bosch este prezent pe piața din România de aproximativ 25 de ani și
numără peste 6.500 de angajați. În anul 2017, Bosch a înregistrat un volum de vânzări
consolidate de 416 milioane de euro în România. Cu două fabrici, un centru de cercetare
și dezvoltare și birouri de vânzări, toate cele patru sectoare de activitate ale grupului sunt
reprezentate în România: Soluții de mobilitate, Bunuri de larg consum, Tehnologie pentru
construcții și energie și Tehnologie industrială. În România, Grupul Bosch este prezent
cu cinci entități în diferite locații din țară. Sediul central al companiei este situat în
București, unde Bosch are și un birou de vânzări. Tot în capitală se află și o filială a BSH
Hausgeräte GmbH, activă pe piața electrocasnicelor. În Cluj, Bosch operează un centru
de cercetare și dezvoltare și o unitate de producție pentru tehnologie auto. O unitate de
producție de tehnică liniară și una d e tehnologie auto se află în Blaj. De asemenea,
compania are un centru de externalizare a proceselor de afaceri (BPO) în Timișoara.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
26
Bosch în România face parte din Grupul Bosch, lider global în furnizarea de
tehnologii și servicii. Obiectivul strategic al Grupului Bosch este de a furniza inovații
pentru o viață conectată. Bosch sporește calitatea vieții la nivel mondial prin produse și
servicii inovatoare și care stârnesc entuziasm. Pe scurt, Bosch creează „Tehnică pentru o
viață.”
În 1886, Robert Bosch a î nființat "Atelierul de mecanică fină și inginerie
electrică" în Stuttgart. Acesta a fost momentul nașterii companiei care astăzi operează la
nivel global. Încă de la început, compania s -a remarcat prin inovație și implicare
socială. ‟‟[8]
FIG. 5.1 BOSCH – Power Xpress[9 ]
Bosch Power Xpress cu rezistență la intemperii utilizează o carcasă complet
sigilată pentru a oferi o încărcare sigură în orice condiții. Puterea reglabilă variază de la
12 la 32 de amperi pentru a vă ajuta să găsiți cea mai eficientă în cărcare pentru vehiculul
dvs. electric și cablurile existente. O opțiune de conectare convenabilă și placă de
montare pe perete permite ca Po wer Xpress să fie ușor deplasat. Nivelul 2 240V făcut de
Power Xpress vă permite să alegeți o putere între 12 – 32 amperi , și puteți încărca EVs
compatibile de până la 5 ori mai repede decât o priză standard 110V.
Designul compact și durabil al Power Xpress va rezista aproape oricăror medii în
timp ce va ocupa un spațiu minim. În interior și în exterior, Power Xpress este versatil,
fiabil și eficient.
Power Xpress este construit pentru a rezista ploii, zăpezii, zăpezii, gheții și
căldurii, toate oferind o înc ărcare sigură, sigură și rapidă. Rezistența la intemperii NEMA
4X din industrie înseamnă că puteți încărca în si guranță în interior sau în exterior.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
27
5.2. ABL
Această firmă reprezintă o afacere de familie, cu o perspectivă internațională, cu
sediul în Lauf, în regiunea metropolitană Nürnberg.
În 1925, ABL a inventat dopul SCHUKO. Indiferent dacă fișa de cauciuc clasică
sau conectorul inovator Elamid – ABL este originalul.
În 1933, Primul întrerupător automat a fost dezvoltat în incinta ABL. Astăzi
fabricăm întreruptoare de înaltă calitate pentru infrastructura electrică a clădirilor
și pentru ingineria comutatoarelor.
În 2011, ABL a dezvoltat cea mai mică cutie de perete pentru încărcarea
vehiculelor electrice. Astăzi, mii de unități eMH1 sunt deja în funcțiune – pe tot
globul. Noul nostru perete de perete eMH3 Twin, precum și polițele noastre de
încărcare eMC2 și eMC3 pe ntru aplicații publice pot chiar încărca două vehicule
în același timp.
FIG. 5.2 ABL charging station eMH1 [10]
Cu o putere de încărcare de 3,7 kW, cu ABL charging station puteți încărca 1,5
ori mai repede decât o priză obișnuită. Cu stația de încărcare Volkswagen de la ABL,
puteți încărca vehiculul electric cu o putere de 3,7 kW, ceea ce reduce semnificativ
timpul de încărcare. Am pregătit un rezumat aici pentru clienți pentru a vedea cum pot să
perceapă taxe mai rapide pentru vehiculele specifice și, p rin urmare, să economisească
timp. Perfect pentru garaj, dar și pentru utilizarea în aer liber.
Stația de încărcare Volkswagen de la ABL este proiectată pentru montarea pe
perete sau pe podea, cu un suport pentru utilizare în interior și în exterior. O ca rcasă de
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
28
plastic rezistentă la intemperii și durabilă protejează echipamentul electric împotriva
umezelii și o face atât stabilă, cât și durabilă. Datorită suportului de cablu convenabil,
totul este ușor de curățat, iar stația de încărcare Volkswagen de la ABL este întotdeauna
pregătită imediat pentru încărcare.
5.3. SIEMENS AG
Siemens SRL este una dintre cele mai importante companii de tehnologie din
Romania al cărei nume este, de 110 ani în Romania, sinonim cu realizări tehnice,
inovaț ie, ca litate și î ncrede re. Brandul Siemens este pentru români un simbol al calităț ii
germane. De altfel, istoria Romăniei ș i a companiei germane se impletesc de 110 de ani,
concernul, activ in diverse domenii – electrificarea , automatizarea, digitalizarea și
sănatate – fiind unu l dintre princip alii parteneri in modernizarea țării noastre. Î n prezent,
Siemens este considerat cel mai mare conglomerat europ ean, cu peste 360.000 de angajați
în întreaga lume.
Înființată în 1847 de că tre Ern st Werner von Siemens, aceasta și -a extins af acerea
în toată lumea, ajungând să fie una dintre cele mai importante firme de tehnologie.
Compania își desfășoară activitatea î n patru sectoare: Industrie, Energie, Sănatate și
Infrastructură, punând la dispoziție clienților în mare parte servicii ș i ech ipamente din
industria electrică ș i industria lă.
Funcția de director general în cadrul companiei este deținută de către Joe Kaeser.
În primul trimest ru al anului 2015, Siemens a obț inut u n profit net cu 42% mai mare față
de aceeași perioadă a anului anterio r. Siemens a anunțat în 2016 că va prelua fi rma
americană de software CD -adapco în urma unei tranzacț ii de 1 miliard de dolari.
Siemens a intrat și pe piața din România in 1998 odată ce a fost înființată
reprezentanț a Siem ens Business Services la Bucureș ti. Com pania oferă și soluț ii de
optimizare a proceselor de afa ceri din domeniul IT, la baza cărora stau etapele de
consultanță , elab orare, implementare si mentenanță .
FIG. 5.3 VersiCharge Residential EV Charging [11]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
29
Fondată acum mai bine de 165 de ani, S iemens este lider mondial în industria
electronică și electrotehnică, dedicat inovării, calității și fiabilității în domeniul energiei,
al industriei și al asistenței medicale. În ceea ce privește excelența tehnologică și
furnizarea de soluții de infrastru ctură, Siemens este principalul furnizor mondial de
tehnologii ecologice, cu aproximativ 40% din veniturile totale provenite din produse și
soluții ecologice. VersiCharge este doar unul dintre cele mai bune produse de clasă din
sectorul energiei verzi care va fi dezvoltat de Siemens.
Încărcătorul electric pentru vehicule electrice Siemens 30 -A Level 2 VersiCharge
este disponibil în două configurații – Hardwire pentru utilizare în interior
(VC30GRYHW) și Universal care poate fi utilizat în interior și exteri or (VC30GRYU).
Unitatea universală este pregătită să se conecteze pentru a fi utilizată într -o recepție de
240V și este ușor de atașat la majoritatea suprafețelor cu ajutorul suportului de montare
furnizat.
Cele mai multe baterii EV vor fi încărcate de la zero la maxim în mai puțin de 3,5
ore, permițând mult timp să vă amânați încărcarea cu 2 -8 ore cu funcția de întârziere a
încărcării ușor de utilizat pe unitate. Caracteristici suplimentare, cum ar fi indicatorul de
stare Halo vizibil de la distanță și o s oluție curată de gestionare a cablului, vă vor lăsa și
mai mulțumiți atunci când intrați în EV complet încărcat în fiecare zi.
Universal VersiCharge este echipat cu un ansamblu de ștecăr și cablu care poate fi
fie conectat la un recipient cu banda dublă cu dimensiuni adecvate, sub sau în spatele
unității. Ansamblul ștecher și cablu poate fi detașat de unitate pentru o instalare pe cablu.
Pentru o aplicație de tip hardwire numai pentru interior, vă recomandăm versiunea
VersiCharge hardwire mai ieftină (VC30G RYHW). Nu numai că această instalare ușoară
cu plug -and-play vă permite să luați VersiCharge pe drum cu dvs., dar este echipat cu un
suport de montare și alte echipamente hardware pentru instalarea permanentă la domiciliu
în garaj, carport sau parcare. Car casa NEMA 4 rezistentă la intemperii, realizată din
material reciclat de 60% cu finisaj mat, este proiectată să reziste la elementele indiferent
de locația sa. Conectorul standard SAE J1772 al aparatului este ergonomic pentru
confortul utilizatorului, iar un toc integrat păstrează resturile și praful din priză pentru o
utilizare curată și convenabilă. Cablul de 20 de picioare atașat (14 picioare numai pentru
Hardwire) împachetează în partea superioară a carcasei pentru o depozitare adecvată și
curată.
Versi Charge este ambalat cu caracteristici ușor de utilizat, care fac mai ușor ca
niciodată să încărcați în mod eficient și economic vehiculul dvs. electric. Monitorizați
starea încărcării autovehiculului cu ajutorul indicativului LED de culoare care este vizib il
dincolo de garaj și afișează stadiul de încărcare, de la gata de încărcare, până la încărcare,
la încărcare completă. Deoarece planurile de utilitate a răspunsului la cerere cresc în
popularitate, întrebați -vă cu ajutorul dvs. despre utilizarea conexiun ii de joasă tensiune
VersiCharge pentru a vă înscrie încărcătorul în programele potențiale de economii oferite
de uti litatea utilizatorului. În plus, oferind opțiuni amperaj reglabile și extinse,
VersiCharge ține pasul cu evoluția tehnologiei vehiculelor e lectrice, ajutând la o
compatibilitate viitoare în timp.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
30
5.4. Analiza produselor competitoare existente pe piață
În analiza produselor competitoare se va face o analiză a produselor existente pe
piață care aparțin anumitor firme producătoare punându -se accent pe caracteristicile
tehnice . Caracteristici legate de dimensiuni ,elemente c omponente ,diferite accesorii ,și o
analiză comparativă a prețului .Se va pune accent pe acele elementele componente care
fac obiectul lucrării de licență cu specificația diferit elor etape legate de proiectarea
produsului. Se va evidenția designul produsului punându -se accent pe dimensiuni formă
carcasei si materialele utilizate. Este foarte imporant si preț ul produsul ui fiind un element
de plecare î n realizarea urmatoarele etape. Acest capitol se va încheia cu o analiză
comparativă tabelară legată de caracteristiicile tehnice luate in considerare. Tabel în care
se vor trece ș i caracteristici suplimentare a competitorilor.
Tabel 5.4 Comparație produse competitoare
BOSCH – Power Xpress
ABL eMH1
VersiCharge
Caracteristici tehnice
Dimensiuni [ LxWxD inch ] 14 x 5 x 4 221 x 272 x 116 mm 20.5 x 18 x 15
Amperaj [Amps ] 12-32 32 30
Voltaj [VAC ] 96-264 230 240
Greutate [Ibs] 14 2,9 kg 25
Lungime cablu [ft ] 18 18 14
Putere de intrar e/ieșire
[kW] 7.2 6,9 7.2
Funcții și opțiuni Acesta respectă sau
depășește standardele
NEMA 4X, NEC 625,
SAE J1772 și este listat în
UL, ETL și cETL.
Power Xpress poate fi
utilizat în condiții de vânt,
ploaie, zăpadă, zăpadă,
gheață, frig și rezistență la
căldură, ceea ce îl face
ideal pentru instalarea în
interior sau în exterior.
Se încarcă de până la 1,5
ori mai rapid decât o
priză obișnuită (în funcție
de puterea de încărcare a
mașinii).
În mod specific pentru
țările din Europa de Est,
de ex. Poloni a și
Ungaria; în Germania,
încărcarea monofazică
este permisă nu mai până
la 4,6 kW.
Compatibil cu toate
vehiculele electrice
conectate (plug -in SAE
J1772).
Capacitatea de răspuns la
cerere pentru a beneficia
de programele de
economii de utilitate.
Preț( RON) 999.00$ 719.20€ 486.85$
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
31
Capitolul 6. Analiza necesităților consumatorilor
6.1. Definirea consumatorilor țintă
Multe inițiative ajung să fie produse și comercializate fără să se facă o cercetare a
pieței înainte, doar pe baza concepției producătorului respectiv. Dacă o singură persoană
consideră că este o idee genială, atunci el presupune că toată lumea ar trebui să fie de
acord cu el.
O asemenea gândire poate determina eș ecul produsului respectiv pe piată pentru
că nu satisface pe deplin nevoile consumatorului. Produc ătorul ar trebui să analizeze
piața, să chestioneze potențialii consumatori și să afle ce își doresc aceștia cu adevărat,
înainte de a investi sume și resurse imense în dezvoltare. Este foarte mică probabilitatea
ca un produs nou, total deosebit de ceea ce există deja pe piată să satisfacă nevoile
clienț ilor.
Este imposibil pentru companiile din ziua de astăzi să mulțumească pe toti
cumpăratorii aflați pe piață sau, cel puțin nu pot fi mulțumiți toți în aceași
măsură.Cumpărătorii sunt prea numeroși răspândi ți în toată lumea, având nevoi și
obiceiuri mult prea variate.În plus companiile diferă foarte mult privind capacitatea de a
satisfice nevoile unui segment de piață.Decât să încerce să concureze cu o întreagă piață,
câteodată împotriva unei compani concure nte care este superioară, fiecare companie
trebuie să identifice singure segmentele de piață unde au cel mai mare profit și pe care le
pot servi cel mai bine.
Lansarea unui nou produs pe piață necesită identificarea consumatorilor țintă, care
în viitorul apropiat vor utiliza acest produs.Pentru că vânzările să producă un profit
considerabil pentru compania care lansează produsul nou, este important ca nevoiile,
cerințele consumatorilor să fie apreciate și să fie luate în considerare încă din faza de
conce pt.
6.2. Identificarea nevoilor consumatorului
Identificarea nevoilor consumatorilor este foarte importantă în faza primară a
dezvoltării oricărui produs, scopurile acestuia fiind :
– Să se asigure ca produsul este adecvat nevoilor consumatorului;
– Indeti ficarea atât nevoilor latente cât și cele explicite;
– Asigurarea că nici o nevoie subliniată de consumator nu este uitată/omisă;
În ziua de azi nu poți mulțumi toți cumpărătorii de pe piață, sau cel puțin nu ii poți
mulțumi pe toți în aceași măsură. Cu mpărătorii sunt prea numeroși și imprăștiați pe o
suprafața prea mare și fiecare au obiceiuri si idei diferite.
Procesul de indetificare a nevoilor consumatorilor face parte din procesul mult
mai larg de dezvoltare a produsului, fiind în mod special legat de generarea conceptului,
alegerea conceptului și stabilirea caracteristiilor produsului.
Pe de altă parte, caracteristiciile noului produs vor depinde de conceptul ales.
Acestea depinde de ceea ce este tehnic și economic fezabil și în funcție de ce ofer ă
competitorii pe piață, precum și de nevoile consumatorilor.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
32
6.3. Formular de interviu
În cadrul acestei lucrări , în urmatoarele etape s e va proiecta un dispozitiv destinat
încărcării vehiculelor electrice . Aceste dipozitive sunt împraștiate atât în spațiile publice
cât și în spații rezindețiale , deci consumatorii țintă vor f i firmele care dețin parcări
private .
Tabelul 3 Formular de interviu
Nume/Prenume
Vârstă
Ocupație
1. Sunteți la curent cu termenul
de mașină electrică sau modul de
încărcare rapid ă (fast charger)? a)da
b)nu
2. Credeți că mașinile electrice
sunt o rentabilitate bună a
investiției? a) da
b) nu
c) nu știu
3. Care credeți ca sunt beneficiile
de a deține o mașină electrică? a) Economie de combustibil;
b) Produce mai puține emisii de carbon;
c) Publicitate;
d) Altele:
e) Nu cred ca sunt avantaje;
4. Pentru tine care sunt
dezavantajele unei mașini
electrice? a) Reîncărcarea necesită timp;
b) Reîncărcarea este incomodă;
c) Costul inițial pentru achiziționare;
d) Număr redus de stații de încărcare disponibile;
e) Altele:
f) Nu cred că există dezavantaje;
5. Care dintre următoarele
enumerate mai jos considerați că
ar fi mai utilă? a) O stație de încarcare publică;
b) Un dispozivitiv propriu de încărcare rapidă ;
c) Ambele
6. Care dint re caracteristicile
enumerate mai jos le considerați a
fi mai importante în cazul unui
încărcător destinat mașinilor
electrice? a) Timpul de încarcare;
b) Gabaritul produsului;
c) Designul exterior al produsului;
d) Lungimea cablului de alimentare;
7. Ca re dintre dimensiunile
următoare le considerați a fi
corespunzătoare? a) 400 mm x 350 mm x 250 mm
b) 300 mm x 280 mm x 200 mm
c) 350 mm x 300 mm x 120 mm
d) 370 mm x 370 mm x 200 mm
8. Considerați că materialele
utilizate pentru realizarea acestui
produs reprezintă o importanță
majoră? a) da
b) nu
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
33
9. Cu mașina actuală parcurgeți o
distanță relativ mare, pe un interval
de timp de o săptămână? a) da
b) nu
11.Care este prețul maxim pe care ați
fi dispus sa îl plătiți pentru acest
produs?
6.4. Interpretarea rezultatelor chestionarului
Analizând rezultatele obținute la chestionarul prezentat în subcapitolul de mai sus
s-au tras următoarele concluzii:
– Majoritatea dintre cei care au completat acest chestionar nu erau la curent cu
termenul de mașină electrică, d ar li se părea un concept interesant.
– Totodată s -a costatat că deocamdată prețurile acestor echipamente sunt destul de
ridicate, dar prezintă o multitudine de avantaje.
– Principalul dezavantaj la acest echipament care a ieșit în urma interpretării
răspunsur ilor ar fi acela că reîncărcarea unei mașini electrice necesită timp, dar un
dispozitiv propriu de încărcare rapidă ar fi foarte util.
– Totodată am dedus că pentru u tilizator contează și designul produsului, deoarece
un design atrăgător ar acapara mai ușor atenția utilizatorilor.
– In medie prețul maxim pe care un utilizator l -ar da pe un astefel de dispoitiv
destinat încărcării vehiculelor elecrice ar fi de 500 $.
În concluzie aspectele prezentate în acest capitol conțin informații referitoare la
cerințele consumatorilor, sondaje efectuate pentru a perfecționa produsul care va fi
proiectat astfel încât produsul să aibă cât mai mare succes pe piață .
6.5. Ierarhizarea cerințelor
Clienții sunt interesați de acest produs deoarece vor să îl achiziționeze la un preț
destul de bun, dar și să corespundă conform cerințelor.
Utilizatorii finali sunt cei mai interesați deoarece ei achiziționează produsul și
care îl exploatează cel mai mult.
Mai jos se va prezenta cerințele necesare pentru proiectarea dispozitivului destina t
încărcării vehiculelor electrice.
Utilizator:
– să fie ușor de folosit
– existența unui manul de utilizare și instalare
– să fie ușor de instalat
– să fie ușor de demontat
– să fie compact
– să fie ușor de transportat
– să realizeze o alimentare cât de rapidă posibil
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
34
Client:
– să prezinte un preț accesibil
– să prezinte o durată de viață ridicată
– să consume cât mai puțină energie posibil
– să prezinte un design atrăgător
– materialele din care este realizat produsul să prezinte o calitate ridicată
Integrator:
– ușor de integrat într -un proces automatizat
Autorități SSM:
– produsul să fie sigur în exploatare
– să prezinte condiții de instalare corespunzătoare
FIG. 6.1 Diagrama AHP Qualica – Ierarhizarea cerințelor
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
35
În concluzie, analizând figura d e mai sus produsul nostru trebuie să fie ușor de
folosit, să fie ușor de instalat, să prezinte un manual de utilizare și instalare, să fie
compact și să fie ușor de demontat.
Capitolul 7. Încadrarea produsului în prevederile legislative
7.1. Analiza prevederilor legislat ive europene în vederea utilizării
dispozitivelor destinate încărcării vehiculeor electrice
Legislație privind utilizarea dispozitivelor destinate încărcării vehiculeor electrice .
Tabel 7.1 Cerințe legislative la nivel european [12]
The VersiCharge EV Ch arging Stations incorporate industry accepted operating
standards for EV charging. These include the operation and communication
protocols between the VersiCharge and the EV, as well as the required safety
features. This section explains in detail the step s of operation.
Tabel 7.2 V erificare înaintea utilizării [12 ]
1. Verify that the VersiCharge is in the „Power Available‟ state by ensuring
that the „Power Available‟ indicator is illuminated.
2. Remove the connector from the connector holster by pressing the button
on the connector handle and pulling the handle away from the
VersiCharge holster .
3. Plug the connector into the corresponding receiver on the EV. Feel for a
positive connection with a click.
4. Do not force the connector into the receiver on the EV. Forcing the
connectio n can cause damage to the EV and/or the VersiCharge. If the
connection between the receiver and the connector shows any resistance,
inspect the pins in each, and if damage is found, call a qualified service person.
5. If the EV does not require a charge, t he VersiCharge will go into the
„Ready to Charge‟ state.
6. If the EV does require a charge, the VersiCharge will automatically switch
to the „Charging‟ state. An audible click is present when the VersiCharge
goes into and out of the „Charging‟ state.
7. Once the charge is complete, or the EV sends a signal to stop charging,
the VersiCharge will automatically return to the „Ready to Charge” state.
8. A fault is indicated by a solid red halo, a blinking red halo, and/or the fault LED
being illuminated. In an y of these conditions, please press the 'Pause' button
twice to reset the device. If the condition persists, please turn the circuit breaker
feeding the device off, then turn it back on. If the condition still persists, please
contact customer support at 1 -800-241-4453.
9. If a fault occurs during charging, the VersiCharge will disconnect power
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
36
from the EV, with an audible click, and change to the „Fault‟ state. The
VersiCharge will automatically self -recover when all faults clear, with the
exception of gro unding faults.
10. For grounding faults, after 15 minutes, the VersiCharge will attempt to
continue charging, and if no faults are present, will return to the „Charging‟
state. During this 15 minute delay, the „Fault‟ indicator on the unit will blink,
the „2 Hour Delay‟ indicator is illuminated, and the Halo on the unit will blink
red simultaneously.
11. If a fault is still present immediately after the VersiCharge re -enters the
„Charging‟ state, the VersiCharge will return to the „Fault‟ state, and remain
in that state until it is manually reset. During this time the „Fault‟ indicator
will be illuminated in red, the „4 Hour Delay‟ indicator will be illuminated, and
the Halo on the unit will be illuminated in a constant red color.
12. To reset the device, pr ess the „Pause‟ button, which will take the device to
the „Pause‟ state.
13. Pressing the „Pause‟ button again will move the VersiCharge to the
„Ready to Charge‟ state, and if a charge is required, the VersiCharge will
automatically begin charging and move to the „Charging‟ state.
14. To reset the device you can turn the circuit breaker feeding the device off,
then turn it back on.
15. Some cars may delay the command to start charging again when coming
out of the „Pause” state. Please refer to user manual o f the EV if this is
happening on your unit.
16. If the device continues to experience immediate faults, contact a qualified
person for assistance.
17. Delay timer LEDs in combination with fault LEDs give more information on fault
type. Please call customer support for more details.
18. When not in use, the connector cord should be looped over the top of the
VersiCharge unit to prevent accidental damage .
19. The connector should be plugged into the connector holster on the front of
the VersiCharge to prevent accidental damage .
20. While in use, the cord can be unwrapped, loop by loop, to allow sufficient
length of cord to be unwound to reach the EV receiver .
21. The VersiCharge has a built in delay timer to allow users to select the time that
they would like for their EV to charge. The delay timer will prevent the
VersiCharge from entering the „Charging‟ state for the selected length of time
(2/4/6/8 hours).
22. Every two hours, the next „hour Delay‟ indicator will turn off, so you can tell
how much delay time is remaining by looking at the remaining illuminated
„Hour Delay‟ indicators .
23. Halo indicator on VersiCharge indicates the status of charging session .
24. The Halo indicator on the versiCharge can be deactivated to marginally lower
power consumption o f your device during normal operation. This will prevent the
Halo from illuminating in all states, except the „Fault‟ state.
25. The Siemens VersiCharge has a Remote Control Interface that allows charging
to be controlled by an external device. Examples in clude demand response
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
37
switches, building automation systems, digital sensors, etc.
26. Some of the errors that occur are not caused by the VersiCharge, but by the EV
compatibility or by settings which are turned on in the EV itself.
27. The VersiCharge has been designed to self indicate which type of fault has
occured.
28. A fault is indicated by a solid red halo, a blinking red halo, and/or the fault LED
being illuminated. In any of these conditions, please press the 'Pause' button
twice to reset the devic e. If the condition persists, please turn the circuit breaker
feeding the device off, then turn it back on. If the condition still persists, please
contact customer support at 1 -800-241-4453.
29. Before taking any of the actions which suggest opening the u nit for
adjustment, turn off the power supply the VersiCharge.
Ambalare
Ambalajul este destinat traseului de transport. Aceasta corespunde cu cele acceptate în
general regulile de ambalare. Depozitarea ambalajelor se poate realiza:
– în cazul unei plâng eri sau returnări, reclamațiile dumneavoastra, privind garanția
pot fi în cazul în care ambalajul este inadecvat;
– păstrați ambalajul pe durata perioadei de garanție;
Transportul
Componentele mecanice sau electronice pot fi deteriorate.
Este posibil ca apara tul să nu fie lovit, scuturat sau aruncat în timpul funcționării
transport.
Transportați dispozitivul numai cu blocare de transport montată.
Nu utilizați dispozitivul cu încuietoare de transport încorporată.
Instalarea dispozitivului destinat încărcării v ehiculelor electrice
Dispozitivul de încarcare EV Charger trebuie sa fie conectat la un un sistem de
împământare. Pentru intalarea produsului sunt recomandate utilizarea următoarelor
dispozitive:
– Componentele furnizate de către furnizori
– Componentele furni zate de instalator
– Instrumente recomandate necesare instalării
Dispozitivul de încărcare EV Charger trebuie instalat numai de către un electrician
licențiat, respectându -se codurile și standardele electrice.
FIG. 7.1 Instalarea dispozitivului
pe peret e[13]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
38
Pentru montarea produsului pe perete urmăriți cele două imagini de mai sus care
oferă diferite detalii despre cum se realizează prinderea și fixarea. După finalizarea
procesului de instalare utilizați o protecție adecvată atunci când conectați la rețeaua
principală cablul de distribuție a energiei.
Instrucțiuni de utilizare
Porniți dispozitivul EV Charger apăsând pe întrerupătorul ON. Toți indicatorii de
stare sunt porniți în timpul procesului de autotestare. Când autotestul este complet,
indicat orul de alimentare se aprinde în verde, adică EV Charger este pregătit pentru
încărcare.
Conectați cablul de alimentare la vehiculul electric.
Încărcarea începe automat după ce cablul de alimentare este introdus corect.
Pentru a opri încărcarea înainte ca aceasta să se încheie, deconectați conectorul de
încărcare de la EV.
Pentru a reporni încărcarea, trebuie să deconectați și să reconectați conectorul de
încărcare cu EV.
Când încărcarea este completă, deconectați conectorul de încărcare de la EV.
7.2. Formula rea unor recomandări de proiectare
1. Se va efectua cercetări asupra tehnologiei de fabricație a dispozitivelor destinate
încărcării vehiculelor electrice.
2. Se va analiza produsele competitoare pe piață.
3. Se va analiza nevoile consumatorilor posibili.
4. Se va stabili un plan de fabricație din punct de vedere economic.
5. Se va trece la proiectarea asistată pe calculator a tuturor componentelor morii ținând
cont de criterile fundamentale de proiectare.
6. Alegerea materialelor. Acestea să fie rezistent e,să aibă o greutate corespunzătoare dar
și un cost scăzut.
7. Obținerea unui gabarit cât se poate de redus.
8. Obținerea unei forme ergonomice.
9. Proiectarea carcasei și a celorlalte părți ale dispozitivului astfel încât să nu fie
dăunătoare pentru utili zator(ex: muchii ascuțite).
7.3. Concluzii
În acest capitol au fost prezentate normele legislative referitoare la întreținerea și
utilizarea mașinilor de cusut și recomandări de proiectare. Recomandările sunt valabile
pentru întregul proces de proiectare, de l a stadiul conceptului până la momentul de
realizare a proiectului.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
39
Capitolul 8. Stabilirea cerințelor de design
8.1 Scopul
Capitolul „Stabilirea cerințelor de design” se referă la un dispozitiv destinat încărcării
vehiculelor electrice . Acest dispozitiv este recomand at tuturor utilizatorilor de vehicule
electrice. Astefel aceștia au posibilitatea de a -și încărca vehiculele în orice loc care
permite conectarea aparatului la o sursă cu curent electric . Produsul va intra pe piață sub
numele de: FP EV Charger.
8.2 Detal ii
1) Performanță:
Acest produs va fi folosit ca oportunitate de încărcare a vehiculelor electrice și
oferă posibilitatea utilizatorilor de a avea propria stație de alimentare si totodată le
oferă varinta de a realiza două cicluri de încăr care în același ti mp. Acest pro dus poate
fi instalat și spații rezindențiale sau parcări private deținute de anumite firme. Astfel li
se oferă sanșa angajaților de a -și alimenta cu energie electrică automobilele în timpul
programului de lucru.
2) Alimentarea :
Se real izează prin conectarea dispozitivului la o sursă de curent ce prezintă o
tensiune de 220V. După un ciclu complet de încărcare, vehiculului îi se oferă o
autonomie de aproximativ 150 km.
3) Funcționalitate:
Constă în conectarea dispozitivului de încărcare la o sursă de curent electric.
Alimentarea propriu -zisă a mașinii electrice se va realiza într -un interval de timp
cuprins între 60 -80 minute și va avea o autonomie de aproximativ 500 km.
4) Calitate și fiabilitate:
Calitatea produsului va fi una ridicată, ce se va reflecta prin utilizarea unor
materiale de calitate, oferind un aspect elegant și modern.
Fiabilitatea produsului depinde în primul rând de calitatea materialelor utilizate
dar și de modul de ex ploatare și îngrijire. Produsul va beneficia de o garanție de 2 ani
și de revizii gratuite o dată la 6 luni în această perioadă.
5) Utilizare:
Utilizarea dispozitivului de încărcare destinat vehiculelor electrice se poate face în
orice condiții meteorologice, elementele sensibile fiind protejate de apă sau alți
factori externi.
6) Testare:
Testarea produsului din punct de vedere al rezistenței materialelor se va face într –
un soft CAD/CAM cu ajutorul unor analize cu elemente finite.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
40
Dispozitivul pentru înărcarea vehiculelor electrice, se testeaza la sta ndul de
verificare pentru a se verifica următoarele aspecte:
– Timpul de încărcare a unei sesiuni complete, conectând apaatul la diferite surse de
curent electric, cu caracteristici mai ridicate sau mai scăzute. Rezultatele trebuie
sa corespundă cu parametri i menționți în cartea tehnică a produsului.
– Aspectul estetic al dispozitivului. Se realizeză o inspecție vizuală a carcasei,
detectându -se asfelt unele defecțiuni, zgârieturi,etc.
– La componentele metalice se verifică dacă acestea nu sunt expuse sub o tensi une
electrică, evitându -se astfel unele descarcări de tensiune. In acest caz, toate
acestea pot provoca utilizatorului daune corporale.
Toate aceste aspecte se testează și sunt apreciate în prezența unui operator, care
realizează astfel operația de sortare a produselor din serie.
7) Siguranță:
Pentru utilizarea produsului trebuie ținut cont de măsu rile de securitate de bază:
Citiți toate instrucțiunile înainte de a utiliza acest produs.
Copiii ar trebui să fie supravegheați atunci când acest produs este fo losit în jurul
copiilor.
Nu bagați degetele în interiorul conectorului EV.
Nu utilizați acest dispozitiv dacă cablul de alimentare este rupt, au izolație
deteriorată sau prezintă alte defecte.
Nu utilizați acest produs în cazul în care carcasa sau conector ul EV este spart,
crăpat, deschis sau prezintă alte semne de deteriorare.
Dispozitivul de încărcare EV Charger trebuie instalat numai de către un
electrician licențiat, respectându -se astfel toate codurile și standardele.
Utilizați o protecție adecvată at unci când conectați la rețeaua principală cablul de
distribuție a energiei.
8) Standarde [14]:
• Directiva Uniunii Europene 2006/42/CE,privnd siguranța mașinilor;
• Directiva Uniunii Europene 004/108/CE privind compatibilitatea
electromagnetică;
• SR EN ISO 1 2100:2011 Securitatea mașiniilor.Concepte de bază,principii
generale de proiectare;
• SR EN ISO 13857/2008 Distanța de securitate pentru protejarea membrelor
superioare și inferioare;
• SR EN 1050(14121) Princiipile de evaluare a riscurilor;
• SR EN 6020 4/2007 Echipamentul electric al mașinii;
• EN ISO 13849/1 Elementele sistemului de control al securității;
• SR EN ISO 13850 Dispozitive pemtru oprirea de siguranța;
• SR EN ISO 3746/2009 Determinarea nivelurilor de putere acustică emise de
sursele de zgom ot;
• SR EN ISO 9001 -Sistemul de Mangement al Calității;
• SR EN ISO 14001 Sistemul de Management al Mediului;
• OHSAS18001 Sistemul de Management al Sănătății și Securității ocupaționale;
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
41
9) Fabricarea:
Fabricarea pieselor componente se va realiza utilizând tehnologii clasice de
fabricare respectând standardele de calitate impuse pentru fiecare piesă în parte. Piesele
existente pe piață deja vor fi cumpărate direct de la furnizori.
Componentele carcasei produsului se vor realiza prin turnare din materiale
compozite.
10) Ergonomia și esteticul
Din punct de vedere ergonomic, designul dispozitivului destinat încărcării
vehiculelor electrice trebuie astfel proiectat, încât utilizarea dispozitivului să nu fie
neconfortabilă pentru utilizator. Butoanele trebuie amplasa te la vederea utilizatorului și
trebuie un spațiu destul de mare între ele pentru a asigura utilizatorul că apasă pe butonul
potrivit.
Din punct de vedere estetic dispozitivul trebuie să aibă un aspect atrăgător, cu
forme simple, deoarece designul prea com plex poate induce o părere despre utilizarea
greoaie și complexă a acesteia. Materialul utilizat pentru proiectarea carcasei are un efect
important și el, deoarece trebuie să fie un material de calitate care are un aspect frumos.
Culorile alese trebuie să aibă un efect linișitor.La fel și butonul de pornire/oprire trebuie
să aibă culori care ies în evidență cum ar fi verdele și roșul.
Capitolul 9. Elaborarea specificației țintă de proiectare
Figure 9.1 Părțile componente principale
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
42
Tabel 9.1 Părțile componente princ ipale
Numele componentei Material
1. Cablu conector Cauciuc
2. Suport de prindere conector Plastic ABS
3. Capac Material compozit
4. Ecran
5. Buton Pause Plastic
6. Carcasă superioară Material compozit
7. Buton Start Plastic
8. Buton ON Plastic
9. Buton OFF Plastic
10. Șurub de fixare Oțel
11. Suport de fixare Lemn
12. Conector Oțel
În cadrul acestui capitol s -au evidențiat atât principalele componeste, cât și
materialele din care vor fi executate în vede rea obținerii produsului final.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
43
Capitolul 10. Proiectare conceptuală
10.1. Concepte
FIG. 10.1 Conceptul numărul 1
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
44
Modelul utilizează un conector cu două pini proiectat personalizat care se poate
ocupa de încărcarea de la Nivelul 1 de 120 de volți AC încărcând până la DC la 120
kW.Produsul oferă un adaptor simplu pentru o mufă J1772 de nivel 2 și un cablu de
călătorie cu atașamente pentru încărcarea de nivel de 120 de volți și încărcarea de nivel 2
de 240 de volți prin intermediul un or uscători și ieșiri RV. Conectorul atinge aceeasi
combinatie de capacitati de incarcare AC si DC.Se utilizează acest conector pentru
încărcătorul său rapid, denumit Compresor, care se poate încărca la viteze de până la 120
kW.
FIG. 10.2 Conceptul numărul 2
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
45
Design elegant și modern.Cu ajutorul unor brațe de montare ușor de instalat,
conceptul numărul 2 este o soluție convenabilă pentru necesitățile de încărcare în interior
sau în exterior. O placă de mo ntare robustă cu șuruburi și o cheie de blocare păstrează
aparatul în siguranță. Butonul de alimentare permite consumul zero de energie atunci
când unitatea nu este utilizată. Produsul oferă liniște, cu protecție la defecțiuni la sol și
indicatoare de încă rcare LED și etichete de stare a defecțiunilor. Un inel LED înconjoară
intrarea ștecherului și se va aprinde alb când stația de încărcare este pornită sau în modul
de așteptare. O pictogramă de încărcare în fundal verde se aprinde pentru a semnala că
EV es te în curs de încărcare. Când încărcarea este completă, pur și simplu cablul se
înfășoară în jurul aparatului, păstrându -l organizat și departe de drum.
FIG. 10.3 Conceptul numărul 3
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
46
Conceptul numărul 3 p rezintă î ncărcare mai rapidă . Este ușor de instalat: include
un suport de montare convenabil, un cablu de încărcare și o instalare prin cablu
(electrician recomandat). Funcții de pauză și de întârziere de 2/4/6/8 ore încorporate în
partea frontală a încăr cătorului. Construit pentru a rezista: garanție de 3 ani pentru uz
intern și fabricată în California. Lucrează cu toate autoturismele care respectă standardul
J1772, precum și cu autovehiculele Tesla, utilizând adaptorul de încărcare Tesla.
FIG. 10.4 Conceptul numărul 4
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
47
Conceptul numărul 4 prezintă un d esign compact și elegant, alimentează orice
vehicul care respectă standardul SAE J1772. Produsul este rezistent la intemperii,
disponibil atât pentru instalarea în interior cât și în e xterior. Alimentarea se realizeaza
numai prin cablu. Comutatorul On / Off permite consumul zero de energie în momentul
nefolosirii aparatului. Prezintă leduri multifuncționale care indică încărcarea și starea
alimentării. Prezintă o garanție limitată de 3 ani.
FIG. 10.4 Conceptul numărul 5
Conceptul numărul 5 este compatibil cu toate standardele și practicile
recomandate pentru echipamentele de alimentare cu energie electrică (EVSE), inclusiv
SAE J1772 NEC 625, UL 2231 și UL 2594. Inst alarea non -permanentă facilitează și
scoaterea, înlocuirea sau luarea cu dumneavoastră în cazul în care vă mutați. Prezintă o
garanție limitată de 3 ani în domeniu. Este însoțit și de o fișă ascunsă pentru aplicații cu
montare pe perete.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
48
10.2. Diagrama Spyd er
FIG. 10.4 Diagrama spyder
10.3. Concluzii
În acest capitol s -au prezentat cinci variante constructive ale unui dispozitiv
destinat încărcării vehiculelor electrice, deosebindu -se atât prin aspectul vizual dar și prin
cel funțional . S-a observat că un astfel de produs poate fi privit din mai multe puncte
vedere, carcasa acestuia putând fi variată, adoptând diferite stiluri, de la cel clasic până la
stil modern, minimalist.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
49
Capitolul 11. Explorarea și evaluarea concepte lor
11.1. Dezvoltarea conceptului final
După analizarea conceptelor prezentate în capitolul anterior în funcție de cerințele
consumatorilor s -a ajuns la concluzia că varianta conceptuală numărul doi îndeplineste
cel mai bine aceste cerințe. Varianta numărul doi are forma cea mai potrivită preferințelor
clienților, având un aspect modern dar totodată încadrându -se perfect in peisajul urban.
Pentru a se înțelege mai bine această analiză, în continuare este tabelul cu
ierarhizarea cerințelor consumatorilor prezenta t și în capitolul 6 .
Table 11.1 Ierarhizarea cerințelor consumatorilor
1
1 Să fie ușor de folosit 21,9%
2
2 Să fie ușor de instalat 15,3%
3
3 Existența unui manual de utilizare și instalare 13,9%
4
4 Să fie compact 8,5%
5
5 Să fie u șor de demontat 8,2%
6
6 Să fie ușor de transportat 6,6%
7
7 Să utilizeze alimentare cât de rapid posibil 5,9%
8
8 Să prezinte un preț accesibil 4,8%
9
9 Să prezinte o durată de viață ridicată 3,3%
1
10 Să consume cât mai puțină energie posibil 3,2%
1
11 Să prezinte un design atrăgător 2,5%
F
12 Materialele din care este realizat produsul să prezinte o
calitate ridicată
2,1%
1
13 Ușor de integrat într -un proces automatizat
1,6%
1
14
1 Produsul să fie sigur în exploatare 1,6%
2
15 Să prezinte condiții de i nstalare corespunzătoare
0,5%
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
50
Prima cerință din tabelul 11.1 este ,,Ușor de folosit‟‟, cerință care a fost întru totul
respectată deoarece dispozitivul destinat încărcării vehiculelor electrice prezintă o
interfață foarte simplă, cu butoane clar poziți onate și proiectate astfel încât util izatorul să
nu întâmpine probleme în timpul folosirii produ sului. Practic pentru a re aliza un ciclu de
încărcare, uti lizatorul trebuie să execute 4 operații simple și anume:
– Conectarea dispozitivului la sursa de energi e electrică;
– Conectarea conectorului de încărcare la vehiculul electric;
– Pornirea dispozitivului acționând butonul ON și începerea ciclului de încărcare
folosind butonul start;
– Deconectarea conectorului de la vehiculul electric la terminarea ciclului de
încărcare.
Conceptul numărul 2 prezintă și un afișaj digital, ceea ce face ca ciclul de
încărcare să fie ușor de urmărit. Prin cele prezentate mai sus, produsul nu oferă dif icultăți
de folosire utilizatorului, a stfel prima cerință impusă este respectată.
A doua cerință din tabel este ca produsul să fie ,,Ușor de instalat” , cerință care a
fost respectată prin utilizarea unor component e care sunt ușor de instalat, transportat ,
demontat și totodată face ca produsul să fie compact. Deoarece conceptul numărul 2 are
dimensiuni mai mici și un gabarit mai redus face ca acesta să fie mai ușo r de instalat .
Totodată materialele folosite pentru conceptul numărul 3 sunt de o calitate mai ridicată
ceea ce conferă o durată de viață ridicată și face ca reciclarea acestora să fie una ușoară.
O cerință la fel de importantă și respectată, situată pe locul 3 face referire la
prezența unui manual de utilizare și instalare, ceea uțorează munca utilizatorului la
primul contact cu produsul.
Având un design mai simpl u și atractiv, dis pozitivul destinat încărcării
vehiculelor electrice are un aspect estetic plăcut și totodată este ușor de depozitat,
datorită dimensiunilor și gabaritului.
Având în vedere afirmațiile făcute în continuare se va dezvolta conceptul nr 2.
Pentru realizarea m odelului, am apelat la programul de proiectare CAD,
SolidWorks. Folosind acest program am modificat aspectul exterior al conceptului.
FIG. 11.1 Modelul realizat folosind softul SolidWorks
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
51
FIG 11.2 Modeul 3D – Vedere din față
FIG 11.3 Modelul 3D – Vedere din spate
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
52
FIG 11.4 Modelul 3D – Vedere din stânga
FIG 11.5 Modelul 3D – Vedere de sus
11.2. Concluzii
În acest capitol s -au prezentat detalii despre conceptul ales și modul în care s -au
respectat cerințele consumatorilor, toate acestea ducând la realizarea unui model 3D al
produsului final.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
53
Capitolul 12. Analiza și dezvolta rea conceptului la nivel de
competivitate a produsului
12.1. Bazele dezvoltării produselor competitive
,,Condițiile noi de pe piața de produse solicită activități complexe cu un ridicat
grad de inovativitate. Este cunoscut că în ultimii ani pretențiile consumato rilor s -au
diversificat, au devenit mai individualizate, mai deosebite. Produsele industriale trebuie
să facă față următoarelor situații și direcții noi:
– Piețe suprasaturate pe care se poate pătrunde numai prin scăderea prețurilor, sau
prin noi soluții c onstructive și tehnologice;
– Pretențiile pieței sunt cu mult mai eterogene;
– Timpii de dezvoltare a noilor produse trebuie reduși substanțial.
Noile pretenții necesită metode de organizare și de management al fabricației,
respectiv de dezvoltare a produs elor mult mai competente, mai flexibile, cu șanse mai
mari de succes.
Pentru a asigura ca produsul nou va fi un succes pe piață este nevoie de un sondaj
în care posibilii consumatori/utilizatori sunt întrebați de cerințele lor față de produsul
respec tiv. “ [15]
,, Managementul inovării constă în implementarea și exploatarea economică a
noilor idei și descoperiri. Ca orice altă activitate managerială, procesul de inovare trebuie
să fie planificat, organizat,dirijat și controlat. Activitățile și deciziile asup ra inovării
includ:
– activități de studiu și dirijare a realizării tuturor proiectelor de inovare ale firmei;
– luarea deciziilor asupra oportunităților identificate,investițiilor,planificării
proiectelor de inovare ce vor fi lansate și a monitorizării acesto ra.
Managementul inovării a fost definit de Sandrine Fernez -Walch și François
Romon (2009) ca fiind "ansamblul acțiunilor conduse de o întreprindere și al opțiunilor
efectuate pentru a favoriza emergența proiectelor de inovare,a decide lansarea lor și a
realiza comercializarea noilor produse sau implementarea de noi procese în întreprindere,
pentru creșterea competitivității". O definiție alternativă a managementului inovării
detaliază scopul final al procesului de inovare:" Prin managementul inovării se po ate
înțelege procesul orientat spre organizarea și alocarea resurselor disponibile,atât umane
cât și tehnice și economice, în scopul dobândirii de noi cunoștințe, de generare a ideilor
care permit obținerea de noi produse,procese și servicii sau îmbunătăți rea celor existente
și al transferului celor mai bune idei spre fazele d e fabricare și comercializare".
Managementul inovării trebuie să fie tratat ca parte a strategiei de afaceri a firm ei.‟‟[16 ]
12.2. Ierarhizarea cerințelor consumatorilor
Ierarhizarea cerin țelor consumatorilor s -a realizat în soft -ul Qualica prin
elaborarea unei diagrame AHP. Analytic Hierarchy Process (AHP) înseamnă construirea
unei matrice exprimând valorile r elative unui set de atribute [17].
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
54
Fiecare cerință a consumatorului a fost compar ată cu toate celelalte în parte pentru
a se stabili importanța fiecăreia. Astfel la fin al s-a obținut un set de rezultate procentuale
care indică ordinea importanței cerințelor.
FIG 12.1 Reprezentarea cer ințelor consumatorilor în diagrama AHP
După analiza rezultatelor obținute se poate observa că pe primul loc în cerințele
consum atorilor se află „Ușor de folosit” cu un procentaj de 21,9 %. Ac est aspect este
important deoarece dispozitivul destinat încărcăr ii vehiculelor electrice trebuie să ofere
utilizatorului o interfață cât mai simplă, ușurându -i munca în momentul în care acestea
dorește să realizeze un ciclu de încărcare și să nu piardă timpul gandindu -se la operațiile
care necesită să fie execute.
Următoarea cerință în ordinea importanțe i lor este „Să fie ușor de instalat ”, într-un
procent de 15,3% . Dacă dispozitivul are dimensiuni mai mici și un gabarit mai redus face
ca acesta să fie mai ușor de instalat. Pentru obținerea unui prod us de calitate est e nevoie
pe lâ nga o proiectare foarte bună și de folosirea materialelor superioare calitativ care
implicit costă mai mult. Astfel că trebuie să se gaseasca echilibrul perfect între calitate și
preț.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
55
12.3. Stabilirea caracteristicilor tehnice de performanță
– Tens iunea nominală
– Dimensiuni conductor cordon
– Încărcare nominală
– Putere maximă
– Temperatura maximă la care ajunge în funcționare(pentru curent maxim)
– Lungime cordon
– Forma carcasei
– Material carcasă,ștecher
– Tensiune maximă furnizată în priză
– Cicluri on/off buton
– Intensitate luminoasă led
– Forța maximă cu care se trage de cablu
– Accesibilitate siguranță(înlocuire)
– Precizia de fixare
– Dificulatea de instalare
– Dificultatea de transportare
– Standarde cu care e conform
După stabilirea caracteristicilor de performanță est e necesară stabilirea direcției
de optimizare pentru fiecare în parte, a unității de măsură și a valorilor țintă.
Table 12.3 Caracteristicile de performanță
Caracteristici de performanță UM Valoare țintă Optimizare
Tensiunea nominală V 220 ●
Dimensiuni conductor cordon mm² 80 ▲
Încărcare nominală A 12 ▲
Putere maximă W 200 ●
Temperatura maximă la care ajunge în
funcționare(pentru curent maxim) °C 40 ▼
Lungime cordon m 4 ●
Forma carcasei – – ▲
Material carcasă,ștecher – – ▲
Tensiune maximă furnizat ă în priză V 240 ●
Cicluri on/off buton – – ●
Intensitate luminoasă led F1 5 ●
Forța maximă cu care se trage de cablu N 90 ▲
Accesibilitate siguranță(înlocuire) s 120 ▼
Precizia de fixare mm 0.2 ●
Dificulatea de instalare – – ▼
Dificultatea de trans portare – – ▲
Standarde cu care e conform – – ●
Legendă:
▲ – îmbunătățirea carcteristicii; ▼ – reducerea valorii; ● – nu necesită schimbare.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
56
12.4. Planificarea performanței produsului
FIG 12.2 Diagrama House of Quality
În urma analizării caracteristicilor tehnice în funcție de cerințele consumatorilor s –
a constatat că cea mai importantă car acteristică tehnica este „Dificultatea de transportare ”
care a obținut un procentaj de 12,1 %. Fiind un dispozitiv portabil condițiile de
transportare a produsului sunt foarte importante, deoarece pot să aducă probleme
clienților în timpul deplasării pe distanțe mai lungi, când sunt nevoiți să transporte
dispozitivul .
O altă caracteristică importantă clasat ă pe următoarea poziție cu un procent de
11,8%, este „Dificultatea de instalare”. În acest caz, cu cât instalarea produsului este mai
rapidă și mai eficientă, fară complicații inutile și cu instrucțiuni clare, cu atât mai mult
procesul de instalare se va r ealiza într -un timp mai scurt, iar clientul va fi satisfăcut de
produs.
Următoarea caracteristică tehnică din punctul de vedere al cerințelor este
,,materialul carcasei ‟‟ care a obținut un procentaj de 11,3 %. Materialul carcasei, este un
materia l compozit de greutate mică, care are rezistență mare la șocuri, la diferite acizi, și
este durabil. Forma carcasei ocupă un loc important în matricea.
,,Puterea maximă ‟‟ reprezintă o altă caracteristică tehnică de performanță din
punct de vedere al cerințelor . Acea stă caracteristică este important ă deoarece cu cât
puterea este mai mare, cu atât ciclul de încărcare se realizează mai rapid. Acest aspect
prezintă și un dezavantaj deoarece prin creșterea puterii, vom avea costuri mai ridicate.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
57
12.5. Definirea și planificare a funcțiilor produsului
Funcțiile produsului se pot împărți în trei categorii: funcții de bază, funcții
auxiliare și funcții nedorite.
1) Funcții de bază:
Încărcarea vehiculelor electrice
2) Funcții auxiliare:
Afișaj digital
Închiderea manuală a procesului de încărcare
3) Nedorite:
Supraîncălzirea
Încetinerea procesului de încărcare
FIG. 12.3 Matricea cu funcțiile produsului
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
58
În urma analizei funcțiilor produsului în raport cu caracteristicile tehnice se poate
observa ca pe primul loc cu un procentaj de 33,6% se află funcția de ,,încărcare”, care
reprezintă și funcția de bază a produsului . Această funcț ie este îndepinită automat de
către circuitul electric localizat în interiorul carcasei și care este produs de că tre firma
BOSCH. Acesta prezintă conține o placă de bază care face legătura cu toate componetele
eletrice ale dispozitivului.
Pe locul imediat urmator la o diferență foarte mic ă se află funcția de
,,supraîncălzire ”, care este o funcție de nedorit . Această funcție ar încetini ciclul de
încărcare, iar aceste acțiuni repetate se v -a ajunge la defectarea produsului. De accea
utilizatorii au pus accent pe acest aspect, pentru a se lua măsuri semnificative care să
împiedice apariția acestor deranjamente care ar pune dispozitinul într -o poziție nu tocmai
bună în fața clienților.
Al treilea loc este ocupat de funcția de „ închidere manuală a procesului de
încărcare ”, funcție care este îndeplinită cu ajutorul unor butoane START/PAUSE, care
oferă utilizatorului să op rească procesul de încărcare, și să revină după un anumit interval
de timp să reia ciclul din aceeași fază.
12.6. Părțile componente
În această e tapă s -a realizat o analiză a pă rților componente ale dispozitivului în
raport cu funcțiile acesteia.
FIG. 12.4 A naliza pieselor componente în raport cu funcțiile dispozitivului
Din analiza QFD reiese că piesele componente care au cea m ai mare importanță
sunt cablulu conectorului, cabulu de alimentare și placa de bază . La polul opus se află
suportul de prindere cone ctor și suportul de fixare , care sunt componente opționale și care
nu influențează în vreun fel funcționalitatea dispozitivului destinat încărcării vehiculelor
electrice .
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
59
12.7. Analiza modurilor de defectare
Table 12 .7 Analiza FMEA
Proce
ss
step Potential
failure mode Potential
failure effects SEV Potential
causes OCC DET RPN Actions
recommend
ed Responsib
ility (target
date) Actions
taken New SEV New OCC New DET New RPN
Cablu
de
încărc
are Cablul nu
transmite
energie Nu se poate
folos i
dispozitivul
pentru
încărcare 7 Contacte
electrice
defecte 2 10 140 Veridicarea
lungimii
cablului dintr –
un lot de 500
bucăți Departame
ntulde
măsurare și
control Controlul
unei bucăți
de produs
dintr-un lot
de
dimensiune
semnificativă 7 4 10 280
Defect
area
circuit
ului(pl
acă de
bază) Dispozitivul nu
funcționează Nu se poate
folosi produsul 9 Utilizarea
circuitelor
nepotrivit
e 10 5 450 Cumpărarea
elementelor
de circuit
care nu sunt
destul de
rezistente Subsistemu
l de
prelucrare Asamblarea
circuitelor
care sunt
capabile sa
transmită
curent de o
anumită
intensitate 9 1 5 45
Afișaj
digital Nu se afișează
nivelul
încărcării Procedeul de
încărcare
devine dificil 8 Uzarea
ledului de
lumină 1 8 64 Instalarea
ledurilor cu
durată de
viață mai
lungă Subsistemu
l de
asamblare Înlocuirea
ledului 7 1 5 35
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
60
Conec
tor Dispozitivul nu
funcționează Nu se
realizează
ciclul de
încărcare 5 Pini
conectoru
zați 7 10 140 Schimbarea
furnizorului
de conectori Departame
ntul funcții
tehnice Efectuarea
unor analize
electrice 8 3 10 240
Buton
ul
Pause Nu permite
dezactivarea
butonului Dispozitivul
incarcă in mod
continuu 8 Uzarea
butonului 5 10 300 Modificarea
materialelo r
folosite la
fabricarea
acestuia Departame
ntul de
proiectare Efectuarea
unor teste de
uzura 6 5 10 300
Buton
ON Nu p ermite
pornirea
dispozitivului Nu se poate
realiza ciclul
de încărcare 9 5 10 450 Modificarea
materialelor
folosite la
fabricarea
acestuia Departame
ntul de
proiectare Efectuarea
unor teste de
calitate 6 4 10 240
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
61
,,Termenul FMEA provine de la acronimul d in limba engleză pentru Failure Mode
and Effects Analysis, respectiv Analiza Modului de Defectare și a Efectelor. Condiționat
de așteptările tot mai înalte ale clientului în ceea ce privește calitatea, FMEA își găsește
aplicația tot mai mult în ultimii ani . Ideea de bază, pe care se fundamentează metoda, este
aceea că defectele care nu se produc nu trebuie nici înlăturate. Această idee nu aduce în
principiu nimic nou. Prin dezvoltarea metodicii FMEA s -a 283 realizat oricum un
instrument al analizei sistemat ice a calității și al planificării calității care poate fi înțeles și
aplicat ușor de oricine. Utilizată corect FMEA permite descoperirea din timp a
problemelor de calitate și evitarea apariției lor prin măsuri adecvate. Metoda FMEA este
o metodă de analiz ă și minimalizare a riscurilor potențiale. Cu ajutorul ei vor trebui
cercetate previzibil toate felurile de defecte potențiale precum și cauzele și efectele lor.
Printr -o evaluare calitativă a ponderii efectului defectului B, a probabilității de apariție A ,
precum și probabilitatea de descoperire E pot fi descoperite cu ajutorul numărului de
priorități de risc RPZ = B x A x E locurile slabe sau riscurile. După introducerea și
stabilirea măsurilor corective adecvate, apariția cauzelor defectelor pot fi îngre unate sau
chiar evitate. Astfel FMEA este o metodă eficace a asigurării calității preventive.
FMEA trebuie utilizată înainte de realizarea produsului. Nu are nici un rost ca
ulterior, numai pentru că o cere clientul, să se realizeze FMEA. Din această cauză , FMEA
trebuie să se încadreze în desfășurarea organizatorică. Cercetarea FMEA se realizează în
grupe interdisciplinare la care participă compartimentele implicate în realizarea
produsului sub conducerea unui moderator. La realizarea FMEA participă în gene ral
colaboratori ai compartimentelor de proiectare -dezvoltare, de planificare a fabricației, de
fabricație, de control, ai serviciului cu clienții și ai asigurării calității, numărul acestora
urmând să nu depășească 6 – 8 persoane. Prin aceasta se garantea ză că toate
compartimentele implicate în realizarea produselor își aduc experiența lor în cadrul
analizei. Succesul FMEA depinde în mare măsură de creativitatea echipei. Produsul este
descompus în mod sistematic printr -un procedeu “de sus în jos“, în compo nente sau
funcții și ulterior cercetat cu privire la îndeplinirea cerințelor constructive, respectiv cu
păstrarea acestor cerințe în cursul fabricației. Procedura sistematică în cadrul analizei este
sprijinită prin utilizarea unui formular corespunzător.
Punctele cele mai des criticate la FMEA sunt consumul ridicat de timp necesar
efectuării de FMEA și formularul destul de neadecvat la completarea manuală.
Preponderente sunt însă punctele pozitive ale FMEA.
Avantajele utilizării FMEA constau din:
● Recunoa șterea din timp și evitarea defectelor posibile în cadrul diferitelor faze
ale planificării și realizării produselor, cât și în cadrul întregii structurări a proceselor;
● Efectuarea rapidă a modificărilor necesare și evitarea celor care nu sunt
necesare, reducând astfel timpii de fabricație, respectiv scăderea costurilor calității în
toate domeniile;
● Utilizarea extrem de simplă, cât și aplicarea neutră în toate branșele, atât pentru
probleme tehnice și organizatorice, cât și pentru servicii;
● Complet are cu succes a unor noi tehnici de lucru, verificate, ca de exemplu
analiza valorii Quality Function Deployment;
● Utilizarea corectă a cunoștiințelor existente ale experților;
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
62
● Fiabilitate mai bună și verificarea unor cerințe/caracteristici (caiet de sarcini);
● Îmbunătățirea comunicării, cooperării și colaborării dintre clienți, furnizori și
diferite compartimente interne ale unei organizații. ‟‟[18 ]
„Există mai multe tipuri de FMEA:
o FMEA pentru proiectare – are ca principal obiectiv asigurarea realiz ării funcțiilor
definite în specificațiile de produs. În același timp trebuie proiectate acțiuni
potrivite pentru a prevedea sau pentru a detecta defectele potențiale la toate
componentele cu risc ale produsului;
o FMEA pentru proces – este dezvoltat în cadr ul procesului de proiectare a
producției (proiectare tehnologică), adică înainte de stadiul prelucrării produsului.
Scopul FMEA de proces este de a asigura că fiecare etapă de prelucrare a
produsului să permită obținerea caracteristicilor dorite ale produs ului. De
asemenea, ele trebuie planificate pentru a preveni, respectiv pentru a detecta
defectele care pot să apară în timpul prelucrării;
o FMEA de sistem – se aplică întregului sistem, spre deosebire de primele două
tipuri care abordează produsul prin pris ma unui aspect particular al ciclului de
fabricație. Rezultatele obținute prin aplicarea FMEA de proiectare și de proces
sunt analizate pentru a investiga efectel e asupra întregului sistem;” [19 ]
”FMEA este un procedeu de analiză a riscului larg răspândit. Este folosit pentru
identificarea riscului în cadrul dezvoltării sau fabricării unui produs, precum și în cadrul
proiectării unor servicii. Ca urmare, rezultatele erorilor, precum și urmările acestora pot fi
reduse substanțial, chiar eliminate. Scopul lui este de a recunoaște erorile, urmările,
precum și probabilitatea apariției acestora.
FMEA este o aplicație preventivă. Pentru o utilizare cât mai eficientă este ideal să
fie aplicată în faza inițială a proiectării produsului. ‟‟[20 ]
12.8. Concluzii
Analizele efectuate folosind soft -ul Qualica au ca scop oferirea informațiilor
despre produs încă din faza de proiectare. Astfel pot fi corectate diferite defecte sau
greșeli de proiectare pentru ca în final să rezulte un produs cât mai fiabil, cu o durată de
viață cât mai mare și cu o s atisfacere a c onsumatorului cât mai bună.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
63
Capitolul 13. Analiza ergonomică și a siguranței în utilizare
,,Ergonomia este un domeniu de activitate tehnico -științific din cadrul psihologiei
muncii, care prin colaborarea dintre psihologi, fiziologi ș i tehnicieni studiază și realizează
o astfel de organizare a sistemului " om – mașină – condiții de loc de muncă " în așa fel,
încât munca să fie efectuată cu costuri biologice minime și maximă eficiență. Aceasta se
poate de asemenea interpreta precum că, er gonomia are ca scop adaptarea sarcinilor de
muncă și a locului de muncă la oameni cât și a oamenilor față de muncă și loc de muncă.
Optimizarea funcționării sistemului "om -mașină -condiții de muncă" urmărește reducerea
maximă până la eliminare a bolilor (îm bolnăvirilor) profesionale.
Ergonomia se ocupă se studierea particularităților antropometrice, fiziologice,
psihologice și de capacitatea omului care lucrează. Având datele antropometrice ale
corpului uman s -au stabilit dimensiunile și forma locului de mun că și ale mijloacelor de
lucru. Cunoscând datele fiziologice se poate determina capacitatea de lucru a celui care
lucrează. Variațiile măsurabile ale organismului uman în timpul lucrului, de exemplu
pulsul inimii, temperatura corpului, tensiunea arterială, frecvența de respirație și altele
dau informații asupra solicitării omului în timpul lucrului. Analizele psihologice se ocupă
în final de probleme ale satisfacției în muncă, de motivări, instruire și de apariția
monotoniei în timpul lucrului. Având noțiun i de ergonomie se poate înțelege necesitatea,
posibilitățile și limitele unei acomodări între om și lucru, pentru a crea condiții de muncă
cât mai agreabile Termenul de ergonomie vine din limba greacă. Acesta a fost folosit
pentru prima dată în anul 1857 d e biologul polonez Wojciech Zostryebowski în studiul
său „Perspectivele ergonomiei ca știință a muncii”, dar în limbajul comun de specialitate
termenul a fost lansat mult mai târziu, în anul 1949 de psihologul englez K.F.H. Marrell.
Dacă la început ideea a circulat sub diferite denumiri (știința muncii, psihologia muncii,
chiar și psihologie inginerească), astăzi denumirea ergonomie este acceptată de
majoritatea specialiștilor.
Principalele sco puri urmărite de ergonomie sunt
Adaptarea muncii la capacitatea de performanță a lucrătorului, cu scopul de a
evita cerințele prea mari sau prea mici;
Proiectarea mașinilor și uneltelor etc. pentru ca acestea să fie ușor de manevrat,
iar utilizarea lor – lipsită de accidente;
Dimensionarea locurilor de muncă în conform itate cu mărimea corpului,
permițând o poziție natural;
Adaptarea influențelor din mediu, în special a luminii și climatului. ‟‟[21]
„Ergonomia este un domeniu de activitate tehnico -stiințifică din cadrul
psihologiei muncii, care prin colaborarea dintre psi hologi, fiziologi și tehniceni studiază
și realizează o astfel de organizare a sistemului „om -mașină -condiții loc de muncă” în așa
fel, încât munca să fie efectuată cu costuri biologice minime și maximă eficiență. Aceasta
se poate deasemenea interpreta pre cum că ergonomia are ca scop adaptarea sarcinilor de
muncă și a locului de muncă la oameni cât și a oamenilor față de muncă și loc de muncă.
Optimizarea funcționării sistemului „om -mașină -condiții loc de muncă” urmărește
reducerea maximă până la eliminare a bolilor profesionale.” [2 2]
„Au fost aduse contribuții în acest domeniu din diverse discipline cum ar fi
psihologie, inginerie, biomecanică, design industrial, fiziologie și antropometrie. În
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
64
esență, înseamnă studiul proiectării echipamentelor, produselo r și a proceselor astfel încât
să se adapteze cât mai bine corpului uman și abilităților cognitive ale acestuia.” [2 3]
„Termenul de ergonomie a fost folosit pentru prima dată în anul 1857 de biologul
polonez Wojciech Zostryebowski în studiul său „Perspecti vele ergonomiei ca știință a
muncii”, dar în limbajul comun de specialitate a fost lansat mult mai târziu, în anul 1949,
de psihologul englez K.F.H. Murrell (de la Universitatea Bristol – Anglia).” [2 4]
,, Ergonomia producției studiază condițiile în care s e desfășoară munca în
complexitatea procesului de producție (execuție, repartiție, circulație, consum).
Ergonomia produ sului studiază produsele destinate să devină mijloace de muncă.
Preocupările pentru studiul ergonomic trebuie să înceapă încă din faza de concepție și să
fie continuate în faza de exploatare prin corecții aduse și optimizări. Scopul acestei
cercetări și perfecționări a produselor sub aspect ergonomic este elaborarea atestatului
ergonomic, instrument prin care se stabilesc solicitările opera torului uman în condițiile
efective ale folosirii produsului dat. Atestatul ergonomic conferă producătorilor un plus
de competitivitate, iar beneficiarilor un important avantaj economic pe linia orientării,
formării și selecției profesionale și în final a organizării muncii .
În funcție de stadiul sau faza de aplicare a ergonomiei se disting :
-Ergonomia de concepție (proiectivă sau inițială) care constituie preocuparea
proiectanților în sensul unei mai bune amplasări a mijloacelor de producție pentru
obține rea unei structuri optime a mediului de muncă, în concordanță cu posibilitățile
lucrative ale oamenilor;
-Ergonomia de corecție (ulterioară conceperii produselor) care urmărește
remedierea unor lipsuri ale ergonomiei de concepție sau modernizarea pe baze
ergonomice a locurilor de muncă .
În funcție de sfera preponderentă a elementelor componente, preocupările
ergonomiei au generat apariția și dezvoltarea unor noi subdiscipline :
-Ergonomia activităților care studiază procesele de muncă prin prisma aspectelor
fiziologice, antropologice și de igienă;
-Ergonomia informațională ce se referă la proiectarea și amplasarea dispozitivelor
de semnalizare/avertizare și răspuns;
-Ergonomia sistemelor sau a organizațiilor care ține seama de raporturile de
interacțiune a s ubsistemelor în ansamblu;
-Ergonomia euristică ce se bazează pe analiza proceselor mentale în cursul
rezolvării sarcinilor de muncă;
-Topoergonomia care se ocupă de dimensionarea mașinilor, organelor de
comandă, a locurilor de muncă pe b aza noțiunilor de a ntropometrie.‟‟ [25]
Ergonomia joacă un rol foarte important în proiectarea unui produs și poate
decide succesul sau eșecul acestuia. Simple omisiuni în procesul de proiectare poate
aduce dupa sine probleme serioase cauzate de interacțiunea neadecvată dint re om și
mașină.
Pentru proiectarea acestui produs s -a ținut cont de toate aspectele legate de
ergonomia utilizării bicicletelor și s -a încercat găsirea de soluții noi sau adaptarea celor
existente deja pe piață. S -a dorit realizarea unui produs potrivit pentru un număr cât mai
mare de utilizatori fără a fi nevoie de adaptări speciale pentru fiecare în parte.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
65
Capitolul 14. Justificarea compatibilității cu cerințe de mediu a
soluțiilor adoptate
14.1. Parametrii de proiectare ecologică pentru produse
“Parametrii de proiectare ecologică depind de diferitele faze ale ciclului de viață
al produsului:
– alegerea și utilizarea materiei prime;
– fabricare;
– ambalare, transport și distribuție;
– instalare și întreținere;
– utilizare;
– sfârșitul vieții.
Pentru fiecare fază, se evaluează următoarele caracteristici ale produsului:
-consumul prevăzut de materiale, energie și alte resurse;
-emisiile anticipate, în aer, apă sau sol;
-poluarea anticipată (cum ar fi zgomotul, vibrațiile, radiațiile, câmpurile
electromagnetice);
-generarea de deșeuri prevăzută;
-posibilitatea de refolosire, reciclare și recuperare a materialelor și/sau a energiei,
luând în considerare Directiva privind deșeurile de echipamente electrice și
electronice.” [26]
,,Există anumite produse care trebuie să respecte cerințele minime legate de
eficiența energetică. Este vorba de cerințele în materie de proiectare ecologică, scopul
fiind acela de a reduce impactul negativ asupra mediului pe durata întregului ciclu de
viață al produsului.
Înainte de a introdu ce pe piața UE astfel de produse, trebuie să vă asigurați că ele
respecte aceste cerințe. Există două tipuri de cerințe prevăzute de Directiva privind
proiectarea ecologică.
Cerințele specifice sunt cele care stabilesc valori -limită și impun respectarea un or
măsurători exacte. Ele se pot referi, de exemplu, la consumul maxim de energie sau la
cantitățile minime de material reciclat care urmează să fie folosite în procesul de
producție.
Cerințele generice nu stabilesc valori -limită, dar vă pot impune:
să pro iectați un produs „eficient din punct de vedere energetic" sau „reciclabil"
să oferiți informații privind modul de utilizare și întreținere a produsului în așa fel
încât impactul său asupra mediului să fie cât mai redus
să efectuați o analiză a ciclului de viață al produsului, pentru a identifica opțiuni și
soluții alternative de proiectare pentru o eventuală îmbunătățire.
Introducerea de noi cerințe minime poate avea ca rezultat interzicerea
comercializării tuturor produsele neconforme în țările UE.
Utiliz area standardelor armonizate permite asigurarea prezumției de conformitate.
Aceasta înseamnă că produsele sunt considerate a fi în conformitate cu cerințele
prevăzute de măsurile de punere în aplicare, atunci când sunt testate cu ajutorul unui
standard arm onizat. ‟‟[27]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
66
14.2. Materiale folosite la fabricarea produsului
În general la fabricarea produselor electronice se folosesc următoarele tipuri de
materiale: oțel, material compozit cu rășină epoxid ică, cauciuc sintetic , plastic ABS.
Carcasa dispozitivului destin at încărcării vehiculelor electrice se va realiza din
material compozit, folosind o metodă de fabricație prin f ormare de transfer de rășină și
anume metoda RTM. Tot din material compozit se mai realizează și capacul ce închide
carcasa superioară a produsul ui.
,, Materialele compozite au fost concepute pentru a înlocui, într -o proporție tot
mai mare, materialele tradiționale feroase și neferoase, care sunt caracterizate de unele
neajunsuri referitoare la performanțele, procedeele de obținere și prelucrare, g abarite,
mase, complexități geometrice, domenii de utilizare și costuri importante.
Materialele compozite sunt materiale cu proprietăți anizotrope, formate din mai
multe componente, a căror organizare și elaborare permit folosirea celor mai bune
caracteris tici ale componentelor.
Din punct de vedere tehnic, noțiunea de materiale compozite se referă la
materialele care posedă următoarele proprietăți:
– sunt create artificial, prin combinarea diferitelor componente;
– reprezintă o combinare a cel puțin două materi ale deosebite din pu nct de vedere
chimic, între care există o suprafață de separație distinctă;
– prezintă proprietăți pe care nici un component luat separat nu le poate avea.
Avantajul major, esențial al compozitelor constă în posibilitatea modulării
propr ietăților și obținerea în acest fel a unei game foarte variate de materiale, a căror utilizare se
poate extinde în aproape toate domeniile de activitate tehnică.
Practic, materialele compozite sunt formate dintr -o matrice (plastică, ceramică sau
metalică) și elemente de armare (ranforsanți), care sunt dispuse în matrice în diferite
proporții și orientări. Armătura conferă materialului compozit o rezistență ridicată și
reprezintă elementul principal de preluare a sarcinii, iar matricea are rolul de material de
legătură între elementele de armare și mediul de transfer al sarcinii exterioare spre
acestea.
În general, aceste două faze nu reacționează între ele și se aleg astfel încât să fie
inerte una față de cealaltă în condițiile utilizărilor.
Materialele comp ozite prezintă o serie de avantaje între care se menționează:
masă volumică mică în raport cu metalele (de exemplu compozitele din rășini
epoxidice armate cu fibre de siliciu, bor și carbon au masă volumică sub 2
kg/dm3)
rezistență mare la tracțiune (c ompozitul denumit Kevlar, polimer organic cu fibre
de aramide, are o rezistență la tracțiune de două ori mai mare decât a sticlei);
coeficient de dilatare foarte mic în raport cu metalele;
rezistență la șoc ridicată;
durabilitate ridicată
capacitat e mare de amortizare a vibrațiilor;
siguranță mare în funcționare (ruperea unei fibre dintr -o piesă din material
compozit nu constituie amorsă de rupere);
consum energetic scăzut și instalații mai puțin costisitoare în procesul de obținere,
în raport c u metalele;
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
67
rezistență chimică și rezistență mare la temperaturi ridicate (fibrele de Kevlar,
teflon și hyfil până la 500oC, iar fibrele ceramice de tip SiC, Si 3N4, și Al 2O3între
1400oC și 2000oC).
O clasificare mai generala a materialelor compozite, car e le prezintă intr -un mod
sintetic, are la baza utilizarea concomitenta a doua criterii si anume: particularitățile
geometrice ale materialului complementar si modul de orientare a acestuia i n matrice
(FIG. 14.1 ).
FIG. 14.1 Clasificarea materialelor com pozite[28]
Matricea compozitelor trebuie să fie constituită dintr -un material capabil să
înglobeze componenta dispersă, pe care să nu o distrugă prin dizolvare, topire, reacție
chimică sau acțiune mecanică. Rezistenta compozitului la temperatura și la cor oziune sau
oxidare este determinată în primul rând de natura matricei. În cele mai multe cazuri,
aceasta reprezintă partea deformabilă a materialului, având o rezistență mecanică mai
scazută decât materialul complementar pe care îl include. Alegerea matric ei se face în
funcție de scopul urmărit și de posibilitățile de producere a compozitului. În tehnologiile
actuale se folosesc numeroase tipuri de matrici: metalică, ceramică, sau organică.
Matricea reprezintă așadar, o parte a materialului compozit care as igură atât
transferul solicitărilor exterioare la ranforsant, cât și protecția elementelor de ranforsare
împotriva distrugerilor mecanice și prin eroziune. ‟‟[28]
,,Sub numele de rășini epoxidice se găsește o gamă foarte largă de produse
industriale. Se găs esc rășini transparente sau colorate, mono sau bicomponente, lichide
sau solide. Pot fi foarte diferite unele de altele, dar au ca parte comună niște grupări
reactive numite grupe epoxi care reacționează între ele sau cu alte tipuri de grupări
reactive. În funcție de numărul acestora și de grupările cu care pot reacționa (întăritorul
folosit) proprietățile materialului rezultat pot fi foarte diferite.
Pot exista mai multe posibilități de legare și mai multe substanțe cu care se pot
lega. De la legările grup arilor reactive cu alte grupări vin proprietățile speciale ale
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
68
rășinilor, iar de la posibilitatea legării cu diverse grupări apare diversitatea lor. De știut că
rasina epoxidica nelegată – neîntărită – are proprietăți foarte slabe.
În urma reacțiilor chimi ce pe care diversele tipuri de rășini le au cu întăritorii
rezultă produse cu proprietăți adezive foarte bune, sau cu rezistențe chimice sau la
temperatură mare foarte bune, izolatori electrici deosebiți sau materiale cu proprietăți
mecanice deosebite. Cum vă spuneam, rășinile epoxidice nu sunt numai cele care,
împreună cu lemnul, formează blaturi de mese unice ca aspect.
Domeniile în care sunt folosite rășinile epoxidice sunt multiple:
acoperirea metalelor
electronică și electrotehnică
fabricarea vopselelo r și a adezivilor
obținerea unor materiale plastice cu proprietăț i speciale
în construcții .‟‟[29]
Conectorul dispozitivului, prin care se face transferul de energie electrică la
vehicul este fabricat din plastic ABS.
ABS este un termoplastic opac care pose dă o combinație diversă de
proprietăți. ABS -ul se caracterizează prin rezistența la substanțe chimice, căldură și
impact. Aplicațiile tipice pentru ABS includ carcasele aparatelor, bagajele, corpurile
camerei, carcasele sculelor electrice, carcasele pentru baterii, cutiile de scule, cutiile de
ambalare, carcasele radio și diverse componente de mobilier.
ABS este un material ideal pentru aplicații structurale atunci când rezistența la
impact, rezistența și rigiditatea sunt necesare. Este utilizat pe scară la rgă pentru
prelucrarea prototipurilor de pre-producție, deoarece are o stabilitate dimensională
excelentă și este ușor de vopsit și lipit.
‚‚Acest material este utilizat ca materie primă la multe produse deoarece este
rezistent la diferite soluții chimice cere conțin acid, alcaline etc și este durabil. Rezistența
la temperaturi înalte și rezistența la șocuri pot fi îmbunătățite prin adăugarea în
componența ABS -ului a diferitelor materiale. Reciclarea ABS -ului este costisitor și
complicat, ca urmare acest ma terial se reciclează foarte rar.” [30 ]
Cauciucul sintetic este folosit la fa bricarea cablurilor . Cauciucul este și el un
material plastic, obținut prin polimerizarea propilenei în prezența de catalizatori.
Deoarece polipropilena se obține prin rafinarea pe trolului, obținerea cauciucurilor
sintetice este dăunătoare la mediul înconjurător. Reciclarea cauciucurilor sintetice se face
prin topire: cauciucul folosit se încălzește la temperatura de topire, unde are loc topire
materialului care ulterior este turnat în forme potrivite produsului nou.
Șuruburile de fixare sunt fabricate din oțel. Acest material este ușor reciclabil,
deoarece este sensibil la creșterea temperaturii, deci la o anumită temperatură (depinde de
materiale adăugate la oțel) oțelul se se tope ște. Acest proces poate fi efectuat de
nenumărate ori. Reciclarea oțelurilor și este foarte importantă, deoarece fabricarea
oțelului are un impact major asupra solului, aerului și a apelor .
În zilele noastre protejarea mediului înconjurător a deveint impor tantă. Datorită
faptului că resursele limitate, reciclarea produselor nefolosite sau uzate ocupă un loc
important. Prin reciclare, putem reduce măsura pouării mediului înconjurător și totodată
măsura îmbolnăviriilor alergice.
La proiectarea acestui produs am încercat să găsesc materiale ușor reciclabile și
durabile pentru a prelungi timpului de viață al produsului respectiv.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
69
Capitolul 15. Proiectarea dispozitivului destinat încărcării
vehiculelor electrice
15.1. Analiza părților componente
FIG 15.1 Părțile componente
1. Conector – elementul prin care se realizează transferul de energie electrică la
vehiculul electric ;
2. Cablul conector – această componentă realizeză legătura dintre placa de bază a
dispozitivului și conector, realizând rolul de conductor ;
3. Suport de susținere conector – are rolul de a susține cablul conectorului după ce
dispozitivul nu mai este utilizat ;
4. Suport de fixare – pe această componentă se așează dispozitivul și suportul de
susținere conector, deoarece produsul trebuie fixat pe un anumit su port sau perete
5. Buton ON – realizează pornirea dispozitivului ;
6. Buton OFF – realizează operația de închidere a dispozitivului ;
7. Capac – are rolul de a închide carcasa superioară și reprezintă suport de
susținere pentru placa de bază ;
8. Buton START – prin acționarea acestui buton se pornește ciclul de încărcare ;
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
70
9. Buton PAUSE – prin accționarea acestui buton putem să punem procesul de
încărcare pe modul de așteptare ;
10. Ecran – indică nivelul de încărcare în timpul procesului ;
11. Carcasa superioar ă – rol estetic și totodată îndeplinește rolul de protecție a
circuitului de protecție din interior;
12. Cablu de alimentare – se transmite energia electrică la dispozitivul de
încărcare a vehiculelor electrice ;
13. Ștecher – conectorul prin care se face c onexiunea la sursa de curent;
14. Placa de bază – componeta care face legatura între toate elementele circuitului
electric.
15.2. Tehnologii de fabricație prin care se realizează principalele compontente
ale produsului
Carcasa superioară a dispozitivului des tinat încărcării vehiculelor electrice se
realizează prin tehnologia de fabricație RTM (formare prin transfer de rășină).
,,Procesul RTM a început în anii 1950, în prezent procesul de turnare RTM a fost
utilizat pe scară largă în construcții, transport, te lecomunicații, sănătate, aerospațială și
alte domenii. Iată câteva dintre tehnologiile RTM. Tehnologia se bazează pe tehnologia
poliuretanică. Matrița este închisă și rășina este injectată în preformă cu un conținut
scăzut de sticlă de aproximativ 20 -45%. ‟‟[31]
,,Procedeul formării prin transfer de rășină, cunoscut și sub denumirea de RTM
constă în injectarea sub presiune, a unei matrice polimerice, care va trebui să traverseze
un material de armare preformat, dispus în cavitatea unei matrițe închise.
Se po t utiliza o gamă largă de rășini cum ar fi: poliesterice, epoxidice, fenolice,
combinate cu pigmenți sau alte materiale de umplutură, iar ca material de armare se
utilizează fibre de sticlă, carbon sau aramidă, orientate aleatoriu sau preferențial, ceea c e
conferă piesei finite, înalte calități de rezistență mecanică.
Procedeul prezintă numeroase avantaje față de alte procedee de formare, putând fi
utilizat la producerea pieselor într -un ritm de fabricație compatibil cu cerințele unei
producții industriale de serie, piesele răspunzând exigențelor privind complexitatea,
precizia dimensională și calitatea suprafețelor. ‟‟[32]
FIG. 15 .2 Schema de principiu a tehnologiei RTM[ 32]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
71
FIG. 15.3 Etapele formării prin procedeul RTM [32]
‚,Etapele formării prin pr ocedeul RTM prezentate schematic în figura , sunt:
– decuparea materialului de armare din fibre compactate sub formă de mat sau
țesătură, în conformitate cu forma și dimensiunile piesei;
– optional: introducerea materialului de armare într-o matriță de preforma re pentru
realizarea formei structurale a ranforsării;
– introducerea materialului de armare în matrița de formare, închiderea matriței și
încălzirea ei la temperatura de inițiere a polimerizării;
– injectarea cu viteză mică a rășinii în matrița încălzită, pen tru a permite
impregnarea fibrelor structurii ranforsării, umplerea completă a matriței și
degazarea bulelor de gaz ce iau naștere în procesul de polimerizare, eliminarea
gazelor putându -se face cu ajutorul unei pompe de vid;
– menținerea presiunii de injecț ie pe tot timpul procesului de polimerizare;
– realizarea completă a polimerizării matricei;
– deschiderea matriței și demularea piesei;
– debavurarea piesei și remedierea eventualelor defecte;
– aplicarea eventuală a unui proces termic de maturare (postpolimeriza re) a piesei
pentru menținerea formei și a dimensiunilor inițiale. ‟‟[32]
,,Tehnologia utilizează un vid pentru a trage rășina în preformă, dar poate fi de
asemenea presată în rășină cu un vid de aproximativ 10 -28 țoli de mercur. În general,
produsele mai puțin poroase, conținutul de fibre de sticlă poate fi mărit. ‟‟[31]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
72
15.3. Fundamentarea soluțiilor funcționale și constructive adoptate
După cum am precizat și în subcapitolul precedent, carcasa superioară a
dispozitivului destinat încărcării vehiculelor elect rice se va realiza prin metoda RTM,
folosind o matriță pentru injectat.
FIG. 15.4 Modelul 3D al carcasei superioare
Materialul ales pentru executarea plăcilor de formare a matriței de injectat este
OL37.
FIG. 15.5 Schiță matriță de in jectat [33]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
73
Astfel se vor realiza calcule de proiectare a matrișei de injectat necesară pentru
obținerea carcasei superioare prin metoda RTM. Se vor analiza și se vor executa
următoarele calcule:
a) Calcu lul forței de închidere a matriț ei
Plăcile matriței sunt de regulă , solicitate la compresiune și la încovoiere datorită
forței de injectare care se exercită în interiorul matriței. Forța interioară de injectare nu
poate fi calculată cu exactitate datorită numărului mare de factori variabili care
influențează mărimea ei , dar poate fi determinată empiric cu o precizie satisfăcătoare
pentru efectuarea calculelor de rezistență. Conform datelor experimentale valoarea
presiunii interioare din cuibul matriței poate fi dedusă din valoarea presiunii exterioare
cu relația: pi=(0.4…0.6)pe .
Forța de inchidere necesara pentru compensarea presiunii interioare astfel incat
matrita sa nu se deschida in timpul injectarii va fi:
Unde:
Fi – este forța de inchidere, în daN;
pe – este presiunea exterioară din cilindrul mașinii de injectare care se alege in functie de
material, în daN/cm²;
s – este suprafața frontală a cuibului (aria proiectata), în cm².
În figura 15.6 se reprezintă suprafața frontală a cuibului matriței sau aria
proiectată.
sp Fe i 6.0…4.0
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
74
FIG. 15.6 Aria proiectată[34]
b) Verificarea suprafețelor de închidere a plăcilor de formare
Se recomandă efectuarea acestei verificări în cazul în care suprafața frontală a
cuiburilor este mare in raport cu suprafața totală a plăcii de formare.
Suprafața totală a plăcii de formare St se calculează cu relația: St=Sc+Si, unde:
Sc – este suprafața frontală a cuibului;
Si – suprafața de închidere.
Verificarea se face cu relația:
Unde:
Si- este suprafața de închidere necesară, în cm²;
σ r – este rezistența la rupere a materialului pl ăcii , în daN/cm².
riFSi
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
75
La proiectarea matriței se va alege suprafața de închidere efectivă mai mare decât
suprafața de închidere calculată.
c) Calculul plăcilor de formare
Calculul de rezistență al plăcilor de formare ale matrițelor de injectat se
efectu ează considerând forme simplificate ale acestora.
Vom considera pentru simplificare ca placile sunt circulare. Pentru efectuarea
calculelor, acestea se asimileaza cu cilindrii cu pereți groși, supuși presiunii interioare
pi, care acționează în timpul pr ocesului de injectare pe peretii interiori ai cuibului.
În general, diametrul interior d al plăcii de formare se calculează în funcție de
dimensiunea piesei, ținând cont de contracția materialului. Diametrul exterior D se
calculează, cu ajutorul formulei :
Unde:
D – diametrul exterior al plăcii de formare, în cm;
P – perimetrul cuibului, în cm;
pi – presiuna interioară de injectare în daN/cm²;
σa – rezistența admisibilă la tracțiune pentru materialul plăcii de formare, în daN/cm².
d) Calcule de dimensionare a cuiburilor matrițelor pentru injectat
Marea majoritate a pieselor injectate din materiale termoplastice nu reclamă cote
foarte precise, cu toleranțe strânse, astfel că dimensiunile părților active ale matriței
asigură, chiar și fără o prec izie deosebită, cerințele impuse.
Există cazuri însă când sunt necesare cote foarte precise, deoarece orice abatere de
la dimensiunea nominală a piesei injectate conduce la rebutarea ei. Așa se întâmplă în
cazul reperelor care intră în componența unui ans amblu sau subansamblu, a rulmenților, a
roților dințate. În asemenea cazuri, este absolut necesară dimensionarea părților active ale
matriței de injectat în strânsă concordanță cu tolerantele prescrise pentru dimensiunile
respective ale piesei ținând cont și de contracția materialului.
i ai a
ppdD3,17,0
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
76
Fenomenul de contracție al piesei se manifestă prin aceea că dimensiunile piesei
măsurate după 12 -24 ore după injectare sunt diferite față de dimensiunile corespunzătoare
ale părților active (cuiburi și miezuri) ale matriței, chiar și în situația în care construcția
tehnologică a matriței de injectat este corectă , mașina de injectare este în bună stare de
funcționare și corect reglată, iar parametrii tehnologici de injectare sunt corect stabiliți și
respectați.
Pentru stabili rea dimensiunii cuiburilor se va ține co nt de contracția materialului.
Presupunem că valoarea limită maximă admisă a uneia din dimensiunile cavității este mai
mare decât cea a corpului cu contracție minimă rezultată din cavitatea cu toleranță
maximă și că valoarea minimă admisă este mai mică decât cea corespunzătoare corpului
cu contracția maximă rezultată din cavitatea cu toleranță minimă.
În această situație vom avea:
Cmax, Cmin, Cmed – contracția maximă, minimă și medie a materialului piesei.
FIG. 15.7 Reprezentarea cuibului și a miezului în procesul de injectare[34]
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
77
FIG. 15.8 Cotele pentru care se calculează dimensiunile cuibului, repesctiv miezului
Pentru cota 260 ± 0,3 se cal culează dimensiunea cuibului în felul următor:
S-a obținut pentru cuib dimensiunea 264 mm cu abaterea superioară= 0,375 mm
și abaterea inferioară= -1,097 mm.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
78
Pentru cota 237 ±0,4 se cal culează dimensiunea miezului în felul următor :
S-a obț inut pentru miez dimensiunea 235 mm cu abaterea sup erioară= 0,026 mm
și abaterea inferioară= -2,659 mm.
Pentru cota 230 ±0, 2 se calculează dimensiunea cuibului în felul următor:
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
79
S-a obț inut pentru cuib dimensiunea 233 mm cu abaterea superioară= 0,936 mm
și abaterea inferioară= -0,498 mm.
Pentru co ta 207 ±0, 1 se calculează dimensiunea miezului în felul următor:
S-a obținut pentru miez dimensiunea 2 05 mm cu abaterea superioară= 0, 029 mm
și abaterea inferioară= -1,824 mm.
Pentru realizarea acestor calcule s -au urmat etapele prezentate în bibliogr afia
notată cu numărul de ordine [34]. Pentru efectuarea acestor calcule s -a utilizat softul
Mathcad Prime.
15.4. Concluzii
În acest capitol s -a făcut dimensionarea matriței necesare pentru fabricarea
carcasei superioare a dispozitivului . Acest lucru a fost necesar pentru a putea stabili atât
piesele componente cât si dimensiu nile de gabarit ale produsului .
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
80
Capitolul 16. Studiu de culoare
Pentru a schimba aspectul unui produs se poate modifica forma acestuia sau
culoarea. Schimbarea culorii este un proces simplu car e de cele mai multe ori are un
impact semnificativ asupra produsului. În acest capitol sunt incluse mai multe imagini
generate pe calculator cu modelul 3D al dispozitivului destinat încărcării vehiculelor
electrice.
„Definiția culorii ca noțiune psiho -fizică sublinează faptul că suntem influențați în
mod remarca bil de culoare, care ne provoacă stări, trăiri și sentimente atât de nuantă cât și
de saturaț ie. Informația culorii se obține atât pe cale vizuală , prin intermediul luminii care
induce simțul văzulu i, capabil de recepț ionare a peste 90% din totalul cunoștințelor
asupra obiectelor și fenomenelor din natură .” [35]
În acest capitol sunt incluse mai multe imagini generate pe calcul ator cu modelul
3D al dispozitivului în diferite teme de culoare.
FIG 16.1 Dispozitiv destinat încărcării vehiculelor electrice – Albastru
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
81
FIG 16.2 Dispozitiv destinat încărcării vehiculelor electrice – Culori reci
FIG 16.3 Dispozitiv destinat încărcării vehiculelor electrice – Alb
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
82
FIG 16.4 Dispozitiv destinat încărcării vehiculelor electrice – Culori diferite
FIG 16.5 Dispozitiv destinat încărcării vehiculelor electrice – Culori calde
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
83
Capitolul 17. Concluz ii
În cadrul acestui proiect s -a avut în vedere proiectarea unui dispozitiv destinat
încărcării vehiculelor electrice.
Istoria vehicului electric este o parte imp ortantă a istoriei vehiculelor. Încă de la
începutul secolului XX, un vehicul electric stabil ea recordul de viteză terestru. Istoria
automobilului electric este strâns lega tă de cea a electricității, bateriilor și acumulatorilor.
Astfel încă din acea peri oadă s -a pus problema găsirii unei metode cât mai eficinte pentru
rezolvarea problemei de încă rcare a acestora.
În momentul de față automobilele electrice intră puternic pe piața internațională
conducând la necesitatea realizării unor echipamente de încărcare cât mai eficiente pentru
orice tipologie. De aceea în cadrul acestei teme a fost necesar ă propunerea unor soluții
eficiente cu scopul realizării încărcarii vehiculelor electrice.
Pe piața actuală principalele producătoare de încărc ătoare pentru vehicule
electrice sunt: Tesla, ABL, Bosch, Siemens. Aceste firme produc dispozitive destul de
perfo mante și care îndeplinesc diferite funcții, înafară de funcția de bază care este cea de
încărcare. Produsele acestor firme pot fi ușor comparate, pentru a analiza stad iul actual al
dispozitivelo r destinate încărcării vehiculelor electrice .
Contribuția pers onală constă în îmbunătățirea formei carcasei, realizarea acesteia
în mai multe combinații de culori, proiectând un design simplu și atrăgător și
îmbunătățirea calității produsului folosind materiale compozite. Produsul este destinat
mai multor domenii de utilizare cum ar fi: parcări rezidențiale, parcări private, uz general
pentru orice utilizator care deține un vehicul electric.
Pentru planificarea proiectului s -a folosit Diagrama Gantt, care oferă posibilitatea
de monitorizare a întregului proiect în tim p real.
Analizând produsele deja existente pe piață au fost concepute 5 variante
constructive în urma cărora a fost aleasă varianta care a satisfăcut cel mai bine cerințele.
Pentru realizarea studiului de competitivitate, și anume analiza cerințelor, ana liza
conceptelor, analiza funcțiilor și a modulelor de funcționale a fost utilizat softul Qualica.
De asemenea a fost realizat și un studiu FMEA, pentru a identifica p osibile
defecțiuni ale produsului .
Pentru realizarea modelului 3D pe calculator a fost utilizat softul SOLIDWORKS ,
care oferă posibilitatea d e a modela orice tip de corp solid .
Pentru realizarea studiului de culoare a fost utilizat softul KeyShot. Piesele au fost
colorate , iar la final s -a realizat randarea dispozitivului destinat încărcării vehiculelor
electrice.
În final, deoare ce tehnologia este în continuă avansare , putem spunce că
dezvoltarea acestor tipuri de dispozitive nu se va încheia și asteptăm apariția unor modele
noi, mai performante, cu funcții mult mai avansate.
Universitatea Tehnică din Cluj -Napo ca Lucrare de Diplomă
84
Biblio grafie
[1] https://www.eea.europa.eu/ro/articles/vehiculele -electrice -un-pas-inainte Data
accesării: 10.03 .2018
[2] https://www.totb.ro/istoria -de-100-de-ani-a-masinii -electrice Data accesării:
10.03.2018
[3] http://www.plugincars.com/quick -guide-buying -your-first-home -ev-charger –
126875.html Data accesării: 10.03.2018
[4] https: //greentransportation.info/ev -charging/range -confidence/chap8 -tech/ev -dc-
fast-charging -standards -chademo -ccs-sae-combo -tesla-supercharger -etc.html Data
accesării: 10.03.2018
[5] https://patents.google.com/patent/US20090096410A1/en?oq=US20090096410A1
Data accesării: 14 .03.2018
[6] https://patents.google.com/patent/US7889524B2/en?oq=US7889524 Data
accesării: 14 .03.2018
[7] https://patents.google.com/patent/US6081205A/en?oq=US6081205 Data
accesării: 14.03.2018
[8] https://www.bosch.ro/compania -noastra/bosch -in-romania/ Data accesării:
25.03.2018
[9] https://www.boschevsolutions.com/charging -stations/power -xpress?sku=EL –
50600 -D Data accesării: 25 .03.2018
[10] https://www.abl.de/en/products/emobility/ Data accesării: 25.03 .2018
[11] https://w3.usa.siemens.com/powerdistribution/us/en/product –
portfolio/electricvehicle/versicharge/pages/ev -charging -station.aspx Data
accesării: 25.03 .2018
[12] https://w3.usa.siemens.com/us/internet –
dms/btlv/residential/residential/docs_home/sie_im_versicharge.pdf Data accesării:
25.03 .2018
[13] https://www.boschevsolutions.com/sites/default/files/579367%20REV%20A.pdf
Data accesării: 30.03 .2018
[14] http://stiintasiinginerie.ro/wp -content/uploads/2013/12/23 -41-MA%C8%98INI –
ELECTRICE -ROTATIVE -%E2%80%93 -%C3%8EN -CONTEXTUL –
STANDARDIZ%C4%82RII -EUROPENE -%C8% 98I-A.pdf Data accesării:
07.04 .2018
[15] N. Bâlc, Cs. Gyenge, P. Berce, Proiectare pentru fabricatia competitivă, Teorie,
aplicatii si studii de caz, Editura Alma Mater, Cluj Napoca, 2006
[16] https://ro.wikipedia.org/wiki/Managementul_inov%C4%83rii Data accesării:
07.07.2018
[17] Geoff Coyle, Practical Strategy. Open Access Material. AHP, The analytic
hierarchy process, Pearson Education Limited 2004
[18] http://stiintasiinginerie.ro/wp -content/uploads/2013/12/37 -APLICAREA –
METODEI -FMEA -PENTRU -STUDIUL.pdf Data accesării: 24.06.2018
[19] http://193.226.17.76/icpd -edu/images/edu/2012 -dcsr-ri/fmea -compilation –
2012.03.30.doc Data accesării: 25.06 .2018
Universitatea Tehnică din Cluj -Napo ca Lucrare de Diplomă
85
[20] http://193.226.17.76/icpd –
edu/index.php?option=com_content&view=article&id=16&Itemid=18 Data
accesării: 14.05 .2018
[21] https://ro.wikipedia.org/wiki/Ergonomie Data accesării: 14.05 .2018
[22] Lector sup erior Elena MADAN, Importanț a Ergonomiei în procesul de proiectare,
Univer sitatea Tehnică a Moldovei, Chiș inău, R.Moldova
[23] http://www.iea.cc/whats/index.html Data accesării: 15.05.2018
[24] http://www.ergonomics.org.uk/learning/what -ergonomics/ Data accesării:
15.05 .2018
[25] https://biblioteca.regielive.ro/cursuri/economie/curs -ergonomie -merceologie –
148588.html Data accesării: 15.05 .2018
[26] Mircea Bejan, Constantin C. S armet, Design Industrial, Editua Mega, Cluj
Napoca, 2006
[27] https://europa.eu/youreurope/business/environment/eco -design/index_ro.htm
Data accesării: 23.05 .2018
[28] http://mihaelabucur.blogspot.com/2009/05/materiale -compozite -i.html Data
accesării: 23.05 .2018
[29] https://www.revistadinlemn.ro/2018/04/12 /rasina -epoxidica -pardoseala -epoxidica/
Data accesării: 25.05 .2018
[30] http://www.alinecomponents.com/abs.html Data accesării: 06.06.2018
[31] http://ro.polyestergeogrid.com/news/the -type-of-rtm-12489785.html Data
accesării: 06.06.2018
[32] Hancu Liana, Curs – Fabricatia materialelor din material compozit
[33] https://accentform.com/vakuuminfusionsverfahren -rtm/rtm -grafik/ Data accesării:
05.07.2018
[34] Hancu Liana, Curs – Calcule de proiectare
[35] https://www.scri bd.com/document/84563340/Studiul -culorilor Data accesării:
07.07.2018
Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca Lucrare de Diplomă
86
OPIS
Numărul paginilor scrise: 86
Numărul figurilor: 47
Numărul tabelelor: 8
Numărul desenelor: 3
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Palaghioi Florin 1741 [613008] (ID: 613008)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.