Projet professionnel - techelec.e-monsite.comtechelec.e-monsite.com/medias/files/projet.pdf · - Faciliter le choix de la batterie en fonction de son niveau de charge (FIFO) - Intégrer

Brevet de Technicien Supérieur

Maintenance Après-Vente Engins de Travaux Publics et Manutention

BORY Romain

Projet professionnel

Optimisation d’une salle de charge

Responsable de tutorat et tuteur opérationnel : Monsieur TRAVARD Jean-Luc

Z.I. Sud - Avenue Benoît Fourneyron 42160 ANDREZIEUX BOUTHEON Tel : 04 77 48 17 29 Fax : 04 77 48 17 28

26, rue de Bellevue 19300 EGLETONS Tél : 05.55.93.24.88 Fax : 05.55.93.18.04



BORY Romain

Epreuve professionnelle de synthèse E.6 Réalisation de projet Unité U.61

Session 2017

Projet proposé : Optimisation de la salle de charge

STAGIAIRE ENTREPRISE

Nom : BORY Prénom : Romain Adresse : 8, Allée Simon Lassablière 42330 CHAMBOEUF Tél : 06 87 33 86 94 Email : [email protected]

Nom : FRAMATEQ MANUTENTION Adresse : Avenue Benoît Fourneyron 42160 ANDREZIEUX-BOUTHEON Tél : 04 77 48 17 29 Responsable du projet : Jean-Luc TRAVARD

Maintenance et Après-Vente des Engins de

Travaux Publics et Manutention

BTS

http://fr.123rf.com/photo_17593207_chariot-elevateur-jaune-isole-sur-fond-blanc.html?term=chariot elevateur

http://fr.123rf.com/photo_4969201_la-pelle-mecanique.html



BORY Romain

I) Expression du besoin :

Un client de l’entreprise arrive au terme de son contrat et renouvelle sa flotte de chariots. Ceux-ci possèdent des batteries amovibles que les caristes enlèvent pour les mettre en charge. Auparavant, un matériel avait été créé pour faciliter cette manutention mais le client ne veut pas renouveler cette méthode. Le service commercial a donc proposé une autre alternative pour changer les batteries en supprimant cet outil et en les prenant avec un autre chariot. Lors de leur charge, les batteries sont entreposées sur des racks avec un chargeur mural. Après la charge, le cariste doit brancher un tuyau pour faire le niveau d’eau et attendre à côté. L’entreprise demande à l’étudiant de proposer un système permettant d’automatiser le remplissage d’eau après la charge complète de la batterie.

II) Nature de l’intervention :

Après avoir analysé les raisons qui ont poussé l’entreprise à abandonner l’ancien dispositif de charge, une étude sera conduite pour optimiser le système de remplissage d’eau et pour mettre en place une méthode FIFO pour gérer la charge des batteries. La conduite de ces études a pour objectif de réduire le temps et d’optimiser les interventions.

III) Cahier des charges :

- Proposer un dispositif fiable en prenant en compte la fréquence

d’utilisation.

- Optimiser la phase de remplissage d’eau en fin de charge.

- Faciliter le choix de la batterie en fonction de son niveau de

charge (FIFO)

- Intégrer les exigences du client

- Maîtriser le budget défini par FRAMATEQ



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IV) Processus prévisionnel de résolution :

- Etude de l’ancien dispositif pour en dégager les limites.

- Présentation du nouveau processus mis en œuvre.

- Proposition de solutions pour le dispositif de remplissage d’eau

automatique.

- Mise en place d’une méthode FIFO de gestion de charge

- Détermination des coûts du projet, choix.

- Mise en œuvre

- Finalisation



BORY Romain



BORY Romain

SOMMAIRE

Remerciements

I. Présentation de l’entreprise 1.1 Fiche d’identité de l’entreprise 1.2 Historique 1.3 Situation géographique

II. Projet 2.1 Présentation 2.2 Echéancier 2.3 Cahier des charges

2.3.1 Objectifs 2.3.2 Procédure pour changer la batterie 2.3.3 Matériels utilisés 2.3.4 Présentation du site équipé de ce système 2.3.5 Fonctionnement du Togger 2.3.6 Analyse du contexte

2.3.6.1 Présentation de l’outil Togger 2.3.6.2 Actigrammes 2.3.6.3 Vue d’ensemble du caisson 2.3.6.4 Schéma électrique 2.3.6.5 Schéma hydraulique/mécanique 2.3.6.6 Inconvénients

2.3.7 Méthode actuelle pour le remplissage en eau 2.3.8 Présentation du système de charge actuel 2.3.9 Evaluation des temps d’intervention 2.3.10 Charges

2.3.10.1 Contraintes techniques 2.3.10.2 Charges financières 2.3.10.3 Délais 2.3.10.4 Charges environnementales 2.3.10.5 Contraintes associées au protocole de charge 2.3.10.6 Contraintes associées à la sécurité

2.3.10.6.1 Risques électriques 2.3.10.6.2 Risques chimiques 2.3.10.6.3 Autres risques

2.3.10.7 Contraintes liées aux opérateurs 2.3.11 Synthèse

p. 2 p. 3 p. 4

p. 5 p. 5 p. 5 p. 5 p. 6 p. 6 p. 7 p. 8 p. 9

p. 15 p. 16 p. 17 p. 18

p. 23



BORY Romain

2.4 Solutions envisagées 2.4.1 Mise en place d’un système de remplissage sur l’outil

existant 2.4.1.1 Travaux envisagés 2.4.1.2 Coût 2.4.1.3 Atouts 2.4.1.4 Limites

2.4.2 Mise en place d’un système automatisé pour la mise en eau 2.4.2.1 Travaux envisagés

2.4.2.1.1 Méthodologie de remplissage en eau 2.4.2.1.2 Idée proposée 2.4.2.1.3 Système de déminéralisation de l’eau 2.4.2.1.4 Environnement

2.4.2.2 Coût 2.4.2.3 Atouts 2.4.2.4 Limites

2.4.3 Système FIFO 2.4.4 Contrôle des batteries 2.4.5 Système rétractable de câble chargeur 2.4.6 Présentation de l’étude à l’entreprise 2.4.7 Bilan

2.5 Mise en œuvre 2.5.1 Réalisation 2.5.2 Mise en route, essais 2.5.3 Analyse 2.5.4 Bilan financier, rentabilité 2.5.5 Synthèse

Conclusion Annexes

p. 24

p. 26

p. 42 p. 43 p. 54 p. 55 p. 55

p. 56 p. 58 p. 61 p. 62 p. 63

p. 64 p. 65

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Brevet de Technicien Supérieur Maintenance Après-Vente

Engins de Travaux Publics et Manutention BORY Romain

Remerciements

Mes premiers remerciements s’adressent à M. BADET, directeur du groupe HBI qui m’a permis d’effectuer ces deux années en alternance au sein de son groupe et ainsi réaliser ma formation de BTS via un contrat de professionnalisation.

Je remercie le chef d’atelier, Rémy MERLEY, pour m’avoir confié des

tâches à responsabilité ainsi que pour m’avoir fait partager son savoir-faire. Je remercie aussi le magasinier ainsi que les quatre techniciens de

l’agence qui m’ont appris beaucoup de choses durant ces deux années sans oublier les commerciaux qui m’ont fait comprendre leur travail et leurs fonctions.

Je terminerai par remercier mon tuteur Jean-Luc TRAVARD pour m’avoir

pris en charge durant ces deux années, formé et épaulé dans les diverses tâches auxquelles j’ai pu participer que ce soit en partielle ou entière autonomie.

Enfin, je n’oublierai pas de remercier l’EFIATP qui m’a suivi pendant deux

ans et qui surtout m’a permis de finaliser une partie de mon projet en me fournissant des composants manquants.

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I. Présentation de l’entreprise

1.1 Fiche d’identité de l’entreprise

Présentation de FRAMATEQ MANUTENTION :

Informations Juridiques :

Président : Christian BADEY

Directeur général : Ludovic BADEY

Etablissement principal : - Date d’immatriculation : 14/10/2002 - Forme juridique : SASU - Capital social : 1 000 000 € - Code NAF : 4663 Z (Commerce de gros) - SIRET : 443 745 179 00046 - Chiffre d’affaires HT (2015) : 13 990 100 €

- Adresse : Allée des érables 71100 SEVREY

Etablissement secondaire (depuis le 01/03/2004) : - SIRET : 443 745 179 00038

- Adresse : Z.I Sud – Avenue Benoît Fourneyron 42160 ANDREZIEUX BOUTHEON FRAMATEQ MANUTENTION a principalement comme activités le SAV, la vente ainsi que la location de matériel de manutention, neuf ou d’occasion, de marque MANITOU et TOYOTA.

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1.2 Historique

L’histoire du groupe HBI commence en 1991 par la création de l’agence FRAMATEQ RHONE-ALPES à Lyon. Puis durant 7 années, 3 agences furent créées : Grenoble en 1993, Valence en 1997 et Besançon en 1999.

C’est en 1999 que le groupe HBI est créé. Ses initiales signifient « Holding Badey

Investissement » où l’on retrouve le nom du fondateur. Il créa la même année une société pour la location qu’il appellera BADEYLOC. Il racheta les sociétés CAMUC et LOCAMUC, pour la location, en 2000 ainsi qu’une

société qu’il rebaptisera TECMAT SERVICE en 2007. C’est en 2002 que la première agence FRAMATEQ MANUTENTION voit le jour. Elle sera

implantée à Saint-Etienne. Puis en 2003 celle de Bourg En Bresse sera créée et en 2005 c’est au tour de Chalon Sur Saône. Enfin en 2008 il créa Rhône Alpes Equipement, un distributeur de petits outillages, pièces d’usure et petits équipements.

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1.3 Situation géographique

Le groupe HBI, grâce à ses nombreuses agences, est très présent dans la région Rhône-Alpes. Son secteur d’activité concernant la location de machines est en plein développement. Des nouvelles agences sont donc créées.

L’agence dans laquelle je travaille se situe près de Saint-Etienne, à Andrézieux-

Bouthéon.

Agence Andrézieux-Bouthéon

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II. Projet

2.1 Présentation

Lorsque la batterie d’un chariot est à un niveau de charge insuffisant, un protocole est à respecter pour que le cariste procède à l’échange du pack d’accumulateurs. Le projet portera sur l’étude de l’ancien système permettant le changement de la batterie pour appuyer l’étude d’un système permettant un remplissage automatique en eau des batteries.

2.2 Echéancier

Décembre : - Analyse du contexte - Etude du système existant - Synthèse

Janvier : - Etude de solutions - Chiffrage des coûts associés à chaque solution

Février : - Choix de la solution

Mars/Avril :

- Evolution de la solution retenue à partir des remarques des partenaires - Mise en œuvre du projet - Tests

2.3 Cahier des charges

2.3.1 Objectifs

Les objectifs ont été fixés avec le chef d’atelier en concertation avec le chef de production du site ainsi que notre commercial. Ils sont les suivants :

- Améliorer la salle de charge existante - Réduire le temps d’intervention pour changer la batterie - Améliorer le système de mise à niveau d’eau existant - Prendre en compte les normes de sécurité et sanitaires - Mettre en place un système permettant un suivi régulier des batteries

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2.3.2 Procédure pour changer la batterie :

- Rentrer avec son chariot dans la salle de charge - Couper le contact - Ouvrir la vitre arrière - Lever le capot - Débrancher la prise de la batterie du chariot - Prendre en main le TOGGER et sortir la batterie du

chariot pour la mettre dessus - Mettre en place la batterie sur un emplacement vide - Brancher la prise de la batterie au chargeur - Vérifier que le chargeur indique « dispo » - Débrancher la prise de la batterie du chargeur - Mettre la batterie sur le TOGGER - Introduire la batterie dans le chariot - Brancher le tuyau de remplissage d’eau centralisé à

la batterie - Attendre que la batterie soit remplie puis débrancher le tuyau - Brancher la prise de la batterie au chariot - Fermer le capot - Sortir de la salle de charge

Pour assister la manipulation des batteries, un système appelé « Togger » a été mis en

place.

2.3.3 Matériels utilisés

Les batteries sont implantées sur des chariots TOYOTA 7FBMF30. Il y en a 8 travaillant sur différents postes. Chaque chariot possède deux batteries afin de pouvoir tourner les batteries lors de la charge. Les batteries ne sont affectées qu’à un seul chariot mais elles peuvent se mettre sur tous les chariots du même type.

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2.3.4 Présentation du site équipé de ce système

Le site où a été mis en place ce système de changement des batteries est une entreprise alimentaire « REFRESCO » basée à St Alban les Eaux (42). Elle est spécialisée dans la formulation de jus, de boissons aux fruits, de boissons gazeuses, dans le remplissage aseptique ainsi que dans le packaging en bouteilles PET* et en canettes.

Ce site est équipé d’une salle de charge de 113m² fermée avec ventilation continue pour l’extraction des gaz nocifs.

* PolyEthylène Téréphtalate (plastique pour les bouteilles)

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2.3.5 Fonctionnement du Togger Le système utilisé par l’entreprise est un transpalette qui a été modifié, proposant un

système permettant d’aimanter et de tirer la batterie. Ce système est composé d’un caisson avec une barre qui pousse et tire un aimant. Il est très simple d’utilisation afin que n’importe quel cariste puisse l’utiliser sans n’avoir eu aucune formation particulière. Le fonctionnement est simple :

- Un boitier de commande permet le fonctionnement de l’option (sortie/rentrée de la barre avec l’aimant grâce à deux boutons et activation/désactivation de l’aimant grâce à un autre bouton)

- Les commandes standards du transpalette sont conservées pour bouger le caisson, l’emmener vers le rack et s’aligner avec le chariot.

Boitier de commande de l’option

Transpalette modifié appelé « Togger »

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2.3.6 Analyse du contexte

2.3.6.1 Présentation de l’outil Togger

L’outil appelé « Togger » est constitué d’un transpalette sur lequel on a ajouté un caisson sur les fourches.

2.3.6.2 Actigrammes A-0 du transpalette A-0 du caisson

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A0 du caisson

11 BORY Romain


Engins de Travaux Publics et Manutention

2.3.6.3 Vue d’ensemble du caisson

Modélisé sous SketchUp

12 BORY Romain



2.3.6.4 Schéma électrique

Nomenclature :

F1 fusible principal 100A

F2 fusible de commande 6A

F3 fusible de puissance 30A

A1 aimant

B1 boitier de commande

C1 commande sortie de barre

C2 commande rentrée de barre

C3 commande activation/désactivation aimant

K1 relais de temporisation

R1 relais commande aimant

R2 relais commande moteur électrique

M1 moteur électrique entrainant la pompe hydraulique

Cf1 capteur fin de course sortie de barre

Cf2 capteur fin de course rentré de barre

E1 commande électro distributeur sortie barre

E2 commande électro distributeur rentrée barre

rep désignation

13 BORY Romain



2.3.6.5 Schéma hydraulique/mécanique

Nomenclature :

M1 moteur électrique

M2 moteur hydraulique

P1 pompe hydraulique

D1 distributeur

LP1 limiteur de pression

R1 réservoir hydraulique

Pi1 pignon

Pi2 pignon

Pi3 pignon

Pi4 pignon

Pi5 pignon

Pi6 pignon

ch1 chaîne d’entrainement



Bt1 barre de poussée

rep désignation

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2.3.6.6 Inconvénients

Malgré l’étude réalisée qui a permis de créer ce système, quelques inconvénients sont constatés et reviennent fréquemment lors de pannes sur cet engin:

- Le cariste doit prendre le temps de bien s’aligner perpendiculairement au chariot pour éviter que l’aimant ne force de travers ;

- L’aimant n’est pas assez fort si le cariste essaye de tirer la batterie alors qu’il est plus haut que le niveau du chariot ;

- Les maillons de la chaine de traction cassent lorsque la batterie bute dans le chariot mais que le cariste continue de pousser ;

- Le système de levage force et a du mal à monter la charge et le fusible de puissance est régulièrement détruit ;

Roue supportant l’aimant

Aimant

Rails permettant le glissement de la batterie

Chaînes de traction

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2.3.7 Méthode actuelle pour le remplissage en eau des batteries

Un tuyau avec un enrouleur est mis à disposition dans la salle de charge. Le cariste, après avoir mis en place sa batterie alors chargée sur le chariot, branche le tuyau d’eau au remplissage centralisé de la batterie. Une petite roulette est branchée au niveau du raccordement des deux tuyaux ce qui permet au cariste de visualiser la fin du remplissage (quand la roulette ne tourne plus). Une fois le remplissage terminé, le cariste enroule le tuyau puis peut repartir sur son poste.

Voici l’extrémité du tuyau que le cariste doit brancher au système de remplissage centralisé de la batterie.

Filtres pour la déminéralisation de l’eau

Enrouleur

Remplissage centralisé

16 BORY Romain



2.3.8 Présentation du système de charge actuel Avant le renouvellement du contrat, le site était équipé de 8 chargeurs muraux de type HAWKER TC3 80V 120A. Ils étaient accrochés au mur avec une alimentation 400V, possédant chacun un disjoncteur personnel. Leurs prises étaient posées sur un bras accroché au mur qui pivotait grâce à une liaison pivot. Le cariste pouvait alors brancher et débrancher la prise facilement. Etant donné qu’il y avait 9 racks de batterie et seulement 8 chargeurs, les branchements arrivaient à se croiser. De plus, nous avons pu constater que les bras n’étaient pas assez résistants car les caristes arrivaient à les arracher du mur en tirant sur la prise pour la débrancher et ceux-ci reposaient sur la batterie (photo de gauche). Nous constatons aussi que parfois les fils du chargeur ne sont plus dans la gorge du bras ce qui les expose à un risque de pincement lors de l’entrée de la batterie sur le rack (photo de droite).

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2.3.9 Evaluation des temps d’intervention Pour déterminer le temps que met un cariste pour changer une batterie, j’ai dû effectuer deux prises de temps. J’ai commencé la première au moment où il rentrait dans la salle jusqu’au moment où il avait fini de refermer les capots. Ceci me donne le temps qu’il a mis pour changer sa batterie et mettre l’ancienne en charge. Puis j’ai pris un deuxième temps lorsqu’il remplissait en eau sa batterie. Je les ai ensuite ajoutés pour avoir le temps total que passe le cariste à changer une batterie. J’ai ensuite répété l’opération 5 fois puis j’ai effectué une moyenne de tous les temps.

Temps moyen pour changer la batterie 5 min

Temps moyen pour remplir en eau la batterie 4 min

Temps total moyen de l’intervention 9 min

En moyenne, l’opérateur perd 10 minutes pour changer une batterie, sachant qu’il en change au moins 2 durant son poste, l’opération accapare au minimum 20 minutes sur une journée de 8h. Cela représente à peu près 4% sur une journée.

Emplacement du chargeur

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2.3.10 Charges

2.3.10.1 Contraintes techniques L’emplacement du système ne devra pas être trop volumineux car la salle pour changer les batteries n’est pas très grande. Le système devra exploiter au mieux le réseau électrique déjà implanté de même que les arrivées d’eau existantes.

De plus, le système devra répondre aux normes en vigueur et proposer une ergonomie satisfaisante pour le client et les utilisateurs.

2.3.10.2 Charges financières

Pour la réalisation de ce projet, l’entreprise n’a pas fixé de plafond concernant le budget. Toutefois, il ne devra pas être trop conséquent sachant qu’il devra être amorti au plus tard à la fin du contrat full service d’une durée de 5 ans.

2.3.10.3 Délais Le projet proposé devra être présenté au plus tard au mois de Février à l’entreprise disposant de cette salle de charge car le renouvellement du contrat va se décider à cette période et l’étude impacte directement le nouveau contrat. La mise en service de ce système se fera en même temps que la mise en route des chariots c'est-à-dire au mois de mai/juin 2017.

2.3.10.4 Charges environnementales Dans l’industrie agroalimentaire, de nombreuses normes et arrêtés impactent les travaux à réaliser sur le site. Voici les principales en lien avec le projet :

L'ISO 22000 est une norme internationale, relative à la sécurité des denrées alimentaires. Elle est applicable pour tous les organismes de la filière agro-alimentaire.

L'ISO 9001 est la norme qui fournit l'ensemble des exigences pour un système de management de la qualité.

19 BORY Romain



Il faut ajouter à cela les arrêtés spécifiques aux salles de charge concernant l’évacuation des eaux et l’extraction des gaz dégagés pendant les cycles de charge. La puissance limite cumulée des chargeurs est de 50kW. Au-delà de cette valeur, l’entreprise est obligée de mettre en place une salle de charge équipée.

International Food Standard (IFS) est un référentiel d'audit, créé en 2003, qui certifie les fournisseurs d'aliments des marques de distributeurs. Elle est basée sur la norme ISO 9001 et le système HACCP (système qui identifie, évalue et maîtrise les dangers significatifs au regard de la sécurité des aliments).

KORE est le système qualité Coca-Cola. Il couvre toutes les exigences en matière de qualité, de sécurité alimentaire, d’environnement, de santé et de sécurité pour les collaborateurs.

La norme AIB International contribue à inspecter et évaluer : - Les méthodes opérationnelles et pratiques du personnel - L’entretien pour la sécurité des aliments - Les pratiques de nettoyage - La gestion intégrée des organismes nuisibles - La suffisance des programmes préalables et de sécurité des aliments

La norme ISO 14001 est une norme internationale qui constitue la référence des organismes pour mettre en place un système de management environnemental.

20 BORY Romain



2.3.10.5 Contraintes associées au protocole de charge

Paramètres importants spécifiés dans l’arrêté du 29 mai 2000 – Rubrique n° 2925 concernant les ateliers de charge d’accumulateurs :

- L’arrêté concerne les batteries de traction ouvertes (batteries au plomb par exemple) dites non étanches dégageant des gaz lors de l’opération de recharge. L’électrolyte est sous forme liquide et les batteries sont installées dans des coffres étanches aux liquides.

- L’installation doit être implantée à une distance d’au moins 5m des limites de

propriété.

- Les murs et planchers hauts doivent être coupe-feu de degré 2 heures.

- Le local doit avoir une couverture incombustible.

- Les portes intérieures doivent être coupe-feu de degré ½ heure et munies d’un ferme-porte ou d’un dispositif assurant leur fermeture automatique.

- Les autres matériaux doivent être de classe M0 (incombustibles).

- Les locaux doivent être équipés en partie haute de dispositifs permettant

l’évacuation des fumées et gaz de combustion dégagées en cas d’incendie. Le système de désenfumage doit être adapté aux risques particuliers de l’installation.

- Les locaux doivent être convenablement ventilés pour éviter tout risque

d’atmosphère explosive ou nocive.

- Les équipements métalliques installés doivent être mis à la terre compte tenu de la nature explosive ou inflammable des produits.

- Le sol des aires et des locaux de stockage doit être étanche, incombustible et équipé

de façon à pouvoir recueillir ou traiter les eaux de lavage et les produits répandus accidentellement ; pour cela un seuil surélevé par rapport au niveau du sol ou tout dispositif équivalent les sépare de l’extérieur ou d’autres aires ou locaux.

- Des matériels de protection individuelle, adaptés aux risques présentés par

l’installation et permettant l’intervention en cas de sinistre, doivent être conservés à proximité du dépôt et du lieu d’utilisation.

- Les parties d’installation présentant un risque spécifique tel qu’identifié auparavant,

sont équipées de détecteurs d’hydrogène.

- Le seuil de concentration limite en hydrogène admise dans le local sera pris à 25% de la L.I.E (Limite Inférieure d’Explosivité), soit 1% d’hydrogène dans l’air. Le dépassement de ce seuil devra interrompre automatiquement l’opération de charge et déclencher une alarme.

21 BORY Romain



- Les installations électriques doivent être réduites à ce qui est strictement nécessaire

aux besoins de l’exploitation.

- Pour les installations non-équipées de détecteur d’hydrogène, une coupure des systèmes d’extraction d’air devra interrompre automatiquement l’opération de charge et déclencher une alarme.

- Le réseau de collecte d’eau doit être de type séparatif permettant d’isoler les eaux

résiduaires polluées des eaux pluviales non susceptibles d’être polluées.

- Le rejet direct ou indirect même après épuration d’eaux résiduaires dans une nappe souterraine est interdit.

- Des dispositions doivent être prises pour qu’il ne puisse pas y avoir, en cas

d’accident, déversement de matières dangereuses dans les égouts publics ou le milieu naturel.

- Les diverses catégories de déchets doivent être collectées séparément puis valorisées

ou éliminées dans des installations appropriées.

- Les accumulateurs à électrolyte usagés doivent être éliminés dans des installations autorisées à recevoir ces déchets.

22 BORY Romain



2.3.10.6 Contraintes associées à la sécurité

2.3.10.6.1 Risques électriques

Avec la présence de pièces nues sous tension, des contacts électriques sont possibles et peuvent entrainer une électrocution ou électrisation lorsque les seuils de tension critiques sont atteints. Le second risque est le court-circuit à l’origine de brûlures et de projection de matériaux en fusion. Complément sur le cycle de charge d’une batterie :

Lors de la charge d’une batterie, un dégagement gazeux s’effectue. Il s’agit de l’hydrogène qui, combiné à l’oxygène, forme un mélange explosif. Il est donc nécessaire d'aérer la zone de charge et d’éviter toute flamme ou étincelle à proximité. Les bouchons de remplissage ne doivent pas être ôtés pendant l'utilisation du chargeur, sauf cas particulier.

L’intérieur d’une batterie est composé de plaques qui baignent dans un liquide appelé « électrolyte ». Ce liquide est fabriqué lors de la charge des éléments par une réaction chimique entre le pôle positif et le pôle négatif, phénomène de l’électrolyse de l’eau. Il est donc important de compléter le niveau d’eau régulièrement à l’intérieur des éléments pour que les plaques restent immergées. De plus, il ne faut jamais mettre d’acide à l’intérieur d’un élément mais de l’eau distillée ou déminéralisée.

Pour toute intervention sur une batterie, il faut porter ses Equipements de Protection Individuels car les vapeurs et les projections d'acide sulfurique sont corrosives.

23 BORY Romain



2.3.10.6.2 Risques chimiques

L’électrolyte présente dans les batteries mais aussi le gaz appelé hydrogène

antimonié qui se dégage lors de l’utilisation d’un chargeur non adapté est dangereux pour la santé. Il est très toxique par inhalation.

2.3.10.6.3 Autres risques

Il ne faut pas oublier de rajouter à ces risques celui de l’inondation car la présence d’eau pour remplir les batteries est primordiale mais doit cependant être canalisée. En effet, un éventuel débordement doit être pris en compte afin de prévoir une solution pour recycler l’eau présentant un niveau d’acidité anormal.

2.3.10.7 Contraintes liées aux opérateurs

Lors de l’utilisation du procédé de remplissage d’eau, des contraintes viennent s’ajouter à celles évoquées précédemment. L’utilisateur, qui se trouve être un simple cariste, n’a généralement que peu de notions sur les risques encourus lors d’une charge de batterie, lors du fonctionnement d’un chariot ou lors d’une recharge d’une batterie sans eau à l’intérieur.

2.3.11 Synthèse

Pour réaliser le travail, il est nécessaire de respecter un ensemble de consignes. Un espace spécifique est défini, il faut exploiter pleinement les installations d’eau et d’électricité existantes, proposer un produit plaisant au client, ergonomique et facile d’utilisation et répondant aux normes.

L’entreprise est libre au niveau budget et le produit doit être présenté en Février aux membres du site puis conçu pour Juin 2017 au plus tard.

Pour travailler dans un environnement alimentaire avec un système comportant différents risques, des règles sont à respecter comme par exemple le traitement des éventuelles eaux rejetées. Il faut donc prévoir la récupération de celles-ci.

Lorsque l’on rentre dans une salle où des batteries sont en charge, des risques chimiques (dégagement gazeux) et électriques (courts-circuits, électrocution…) sont présents. Il faut donc se protéger, les réduire ou mieux, les supprimer. De plus, un risque d’inondation est présent lors du remplissage en eau des éléments de batterie.

Toutes ces contraintes doivent être prises en compte pour la réalisation du projet sans oublier les attentes et les besoins des futurs utilisateurs.

24 BORY Romain



2.4 Solutions envisagées

2.4.1 Première solution : Mise en place d’un système de remplissage sur l’outil existant

2.4.1.1 Travaux envisagés

L’idée serait de garder le système existant mais de le compléter pour répondre au besoin du remplissage en eau des batteries. La solution de développer un système « embarqué » consisterait à implanter une cuve (20L environ) sur le matériel existant afin que le cariste puisse brancher le remplissage en prenant sa batterie. En outre, le remplissage s’effectuerait pendant le transfert de la batterie de la zone de charge jusqu’au chariot.

La cuve serait posée et attachée sur un support qui ressemblerait à un pied, positionné au-dessus de la batterie pour que l’eau puisse s’écouler par gravité. Pour réaliser ce système il faut donc prévoir la fabrication du support, l’achat d’un bidon de 20L avec un robinet, un tuyau flexible transparent d’1 mètre et un raccord pour se brancher au système de remplissage centralisé des batteries.

Accessoires permettant la mise à niveau de l’eau dans les éléments, ensemble clapets et durites

25 BORY Romain



2.4.1.2 Coût

Quantité Désignation Prix HT

1 Bidon 20L 25,50 €

1 Tuyau flexible 0,80 €

1 Raccord 9,45 €

Coût total fournitures achetées 35,75 €

Le coût n’est pas excessif car peu de pièces sont à acheter. Il faut ajouter à cela les heures de main d’œuvre pour la fabrication du support, la mise en place du système et les tests. Ce temps peut être estimé à 8 heures.

Coût global HT Le coût global comprend le coût des pièces (35,75€), un forfait fournitures pour la

fabrication du support (30€) et la main d’œuvre (500€). Ceci nous fait donc un total de 565,75€.

2.4.1.3 Atouts

- Le cariste n’a pas de temps d’attente puisque le remplissage s’effectuerait pendant le transfert.

- Le coût de la modification ne serait pas excessif et pourrait être vite rentabilisé.

2.4.1.4 Limites

- Ce système est embarqué donc la cuve ne pourrait être remplie que par une personne. Il faudrait donc qu’il prenne le temps de la remplir régulièrement.

- Le remplissage de la batterie en eau peut prendre jusqu’à 2 minutes alors que le transfert de la batterie s’effectue en moins d’1 minute. La batterie ne serait pas forcement remplie en eau.

- Pour que le remplissage s’effectue correctement, le circuit d’eau doit être à une pression de 1,5 bar à peu près ou alors placer le réservoir à 2 mètres au-dessus du haut de la batterie. De fait, le système fonctionnerait mais pas dans des conditions optimales (par exemple un niveau incomplet) ou alors le système aura une hauteur de 3 mètres (ce qui est dangereux lors des manœuvres et pas pratique pour le remplissage du bidon).

26 BORY Romain



2.4.2 Deuxième solution:

Mise en place d’un système automatisé pour la mise en eau

2.4.2.1 Travaux envisagés Le but de ce projet est d’optimiser la phase de remplissage en eau (volumes et durée de remplissage) ainsi que la rotation des prises de batterie. Des relevés devront permettre un suivi des phases. En concertation avec les utilisateurs, le service maintenance et après analyse de publications techniques de fabricants d’accumulateurs et de chargeurs, un cahier des charges spécifique à ces problématiques est défini :

- Le remplissage d’eau doit se déclencher une fois que la batterie est entièrement chargée.

- L’eau pour remplir les éléments batterie doit être déminéralisée. - Le mauvais fonctionnement d’un bouchon du RC *doit être détecté. - La prise d’informations en sortie de carte des chargeurs est impossible. - Plusieurs batteries peuvent être en phase de remplissage en même temps. - Le dispositif devra prendre le moins de place possible. - Un dispositif sanitaire et environnemental doit accompagner le dispositif. - Le coût de l’équipement doit être raisonnable, neuf postes devraient être équipés.

*RC : Remplissage Centralisé

2.4.2.1.1 Méthodologie de remplissage en eau Afin d’optimiser au mieux les capacités d’une batterie de traction au plomb ouverte, ses éléments doivent être chargés mais surtout remplis en eau. Par conséquent, ce remplissage est nécessaire après la fin de chaque charge. Dans cette entreprise, pour approvisionner un poste 24h/24, le personnel travaille en 3x8 c'est-à-dire qu’il y a 3 équipes de 8h de travail sur un même poste. Il y a donc 3 plages de travail dans la journée ; le matin, l’après-midi puis le soir. De ce fait les chariots tournent 24h/24 et ont donc besoin d’un certain nombre de renouvellements de batteries dans la journée. Prenons l’exemple d’un chariot faisant 22h/jour. Sachant qu’une batterie a une

autonomie de 4h de travail et que l’on comptabilise 22h de travail dans une journée, calculons le nombre de changements de batterie :

N = 22

4 = 5,5 changements

Nous effectuons un arrondi à l’inférieur car la batterie n’est pas tout le temps sollicitée ce qui nous donne 5 changements par jour pour un chariot.

27 BORY Romain



En s’appuyant sur les caractéristiques suivantes, calculons le temps de charge qu’il

faut à un chargeur pour remonter une batterie : - Tension de charge : 80V - Courant de charge : 120A - Capacité batterie 770Ah - Rendement chargeur : 100%

D’après la formule Temps de charge = (1,4 Capacité)

Courant

T = (1,4 770)

120 = 9h

Il faut donc 9h à un chargeur pour remonter entièrement une batterie. Sachant qu’un chargeur remonte une batterie en 9h, calculons le nombre de charges

que peut effectuer un chargeur en une journée :

N = 24

9 = 2,6 charges

Un chargeur peut donc effectuer 2 cycles et demi de charge par jour soit 5 charges en 2 jours. Calculons maintenant combien de fois une batterie peut être affectée à un chariot :

Un cycle = temps charge + temps décharge = 9 + 4 = 13h

N = 24

13 = 1,8 fois

Une batterie peut être affectée à un chariot 2 fois en une journée. Il faut donc prévoir 2 batteries par chariot. Cela signifie qu’un cariste change, théoriquement, au moins une fois sa batterie pendant ses 8 heures de travail. Etant donné qu’ils n’ont pas forcément envie de perdre de temps lors du changement, certains oublient parfois de faire le niveau d’eau et les batteries retournent au travail avec moins de capacité car l’échange entre les plaques de plomb n’est pas optimum. C’est pourquoi le remplissage en eau doit être revu afin que le cariste ne soit plus obligé d’intervenir.

28 BORY Romain



2.4.2.1.2 Idée proposée

L’idée serait de laisser l’enrouleur existant pour remplir manuellement une batterie de transpalette par exemple et de brancher en parallèle un circuit d’eau avec une rampe ayant une sortie à chaque rack de chargeur. Celui-ci aurait en bout le raccord compatible avec celui implanté sur le circuit de remplissage des batteries. Le tuyau serait rattaché à la prise du chargeur et par conséquent lorsque le cariste viendra brancher la prise de la batterie avec celle du chargeur il branchera le système d’eau en même temps.

Etant donné que le remplissage en eau ne doit s’effectuer qu’après la fin de la charge complète de la batterie, une électrovanne gèrera le passage en eau vers la batterie. Les batteries sont équipées d’un système de remplissage centralisé. Ceci est un système avec clapet et flotteur à chaque élément qui permet d’arrêter automatiquement le remplissage lorsque que tous les éléments sont remplis et par conséquent que tous les flotteurs sont en position haute.

Concernant le pilotage de l’électrovanne, il doit être réalisé à un instant précis pendant une durée précise. En effet, il faut prendre en compte que :

- le chargeur ne démarre pas tout de suite quand on branche la prise de la batterie mais environ 1min30 après.

- le niveau se fait à la fin de la charge. - l’alimentation de l’électrovanne doit être gérée au cas où un flotteur resterait coincé

en position basse. Cela empêcherait un débordement trop important.

Pour remédier à chacune de ces contraintes, une solution est envisagée :

- Concernant la charge à retardement, une temporisation est nécessaire. - Concernant le temps d’alimentation maximum, un compte à rebours doit être ajouté. - Le pilotage de l’électrovanne nécessite un relais compte tenu de l’intensité absorbée. - Un capteur de courant est nécessaire pour pouvoir piloter l’électrovanne lorsque le

chargeur a fini son cycle (l’intensité de charge chute en fin de cycle).

Flotteur

Arrivée d’eau Sortie de l’eau

29 BORY Romain



Solution:

Le pilotage de l’électrovanne (lorsque le chargeur a fini son cycle de charge) pourrait être déclenché en exploitant l’information délivrée par un capteur d’intensité associé à l’un des fils du chargeur. En effet au début de la charge l’intensité délivrée par le chargeur avoisine les 120A et diminue petit à petit pour finir autour de 5A à la fin de la charge (moment où l’on pilotera l’électrovanne). Pour traiter l’information, on choisira d’implanter un automate qui à partir d’un programme, traitera les informations (intensité, compte à rebours) et alimentera l’électrovanne. Pour gérer le fait que lorsqu’aucune batterie n’est branchée au chargeur et que dans ce cas l’électrovanne ne soit pas alimentée, un capteur de présence batterie sera implanté et remontera l’information à l’automate. Celui-ci gèrera donc toutes ces informations. Nous implanterons aussi un pressostat qui permettra de maintenir une pression constante de l’ordre de 0,3 à 0,5 bar ; ceci est très important lors du remplissage de l’eau car une bonne pression permet un bon fonctionnement des flotteurs et donc un bon niveau d’eau dans la batterie. Schéma synoptique

30 BORY Romain



Schéma électrique

C1 capteur de courant

C2 capteur présence batterie

E1 électrovanne

rep désignation

Actigramme

31 BORY Romain



Actigramme système de remplissage A0

32

BORY Romain Brevet de Technicien Supérieur


Fonctionnement Regardons de plus près le fonctionnement d’un capteur ampère métrique. Un capteur ampère métrique fonctionne comme un débit mètre par comptage du débit d’électrons, donc de l’intensité circulant dans le conducteur. Un fil enroulé autour d’un anneau permet de générer une tension du fait de la création d’un champ magnétique par les électrons en déplacement. Cette tension est récupérée et traitée par un amplificateur opérationnel qui va délivrer une tension exploitable. Données techniques:

- Intensité d’entrée minimum : 0A - Intensité d’entrée maximum (IPN) : 200 A - Tension de sortie pour 0A : VREF ± 0.025 V - Tension sortie : VREF ± (1.25 x IP/IPN)

33



Le capteur de courant délivre une tension en sortie, il nécessite en alimentation une

tension stabilisée 0-5 V. Il est possible de rajouter une tension appelée VREF pour changer la plage du capteur et ainsi modifier la valeur de tension de sortie en fonction de la valeur de VREF. Cette dernière se calcule grâce à cette formule : VREF = 0,5 x Vc La plage correspondant à l’application est surlignée en rouge. Elle nous indique que plus on augmente la tension VREF, plus la plage d’intensité positive pouvant être mesurée par le capteur diminue, il peut par contre mesurer une intensité négative. Ce qui est important dans notre cas où nous allons exploiter le signal quand l’intensité sera proche de 0, c’est que grâce à une valeur de VREF de 2,5 V par exemple, on disposera d’une sortie en tension supérieure à 0 V, donc exploitable par l’automate. Il est donc nécessaire d’alimenter la ligne VREF du capteur. Sachant que nous avons une tension Vc de 5 V, calculons VREF :

VREF = 0,5 x 5 VREF = 2,5 V

34



Pour pouvoir générer cette tension de référence, il faut un dispositif spécifique. Il devra fournir une tension de 2,5 V à partir des 5 V de l’alimentation générale. Pour cela, un régulateur de tension sera nécessaire. L’implantation de celui-ci se fera directement à la sortie du capteur comme ceci : Principe de fonctionnement du régulateur de tension : Le régulateur de tension permet, grâce à une tension d’entrée stable, de régler une tension de sortie grâce à un potentiomètre qui permet de faire varier la valeur de la résistance R2. A l’intérieur, la valeur de la résistance R1 est fixée pour le bon fonctionnement du LM317. Il ne faut donc pas la modifier. La tension de sortie = 1.25 x (1 + R2/R1)

35



Le régulateur de tension ne peut pas fonctionner tout seul. Il faut lui rajouter des résistances et des condensateurs. C’est pourquoi nous opterons pour l’achat d’une platine déjà équipée de tous ces ensembles. schéma électrique de la platine : Cette platine possède un pont de diode à l’entrée car elle a été conçue pour être alimentée en courant alternatif. Nous court-circuiterons le pont de diode en nous branchant directement à sa sortie. P1 est un potentiomètre qui permettra de régler la tension de sortie à 2,5 V. Cette tension sortira à la borne +Ua.

36



Présentation de l‘automate Maintenant que les périphériques sont cernés, le travail s’oriente vers le choix d’un automate. Cet automate doit être alimenté sous une tension stabilisée de 24 V en permanence. Les entrées de consignes (en haut) acceptent des tensions comprises entre 0 V et 10 V. Il existe des entrées analogiques et TOR (Tout Ou Rien). Il possède des sorties « relais » ce qui signifie que lorsque la sortie est activée (0/1), un bloc de sortie interne assure une commutation de puissance. Variables à calculer : D’après les données, nous pouvons calculer la tension en sortie du capteur quand le chargeur sera en fin de cycle de charge (environ 5 A): Calculons la tension arrivant à l’automate en fin de charge

U = VREF + 1.25 x Ip

Ipn

U = 2,5 + 1.25 x 5

200

U = 2,53125 V Donc, lorsque le chargeur sera à la fin de la charge, il y aura une tension délivrée par le capteur d’environ 2,53 V. Le programme devra suivre ce cheminement : Lorsque la tension délivrée en signal est égale ou inférieure à 2,5 V, alors la sortie correspondante peut être activée pendant 3 minutes correspondant au temps moyen nécessaire pour assurer le complément d’eau de la batterie. Nous pouvons représenter ce cheminement par le logigramme page suivante.

37



Logigramme de fonctionnement de l’automate :

38



2.4.2.1.3 Système de déminéralisation de l’eau Pour rajouter de l’eau dans une batterie, il faut au préalable la déminéraliser afin que

l’échange à l’intérieur d’un élément soit optimum. Pour cela, on utilise un système avec des filtres (résines échangeuses d’ions) qu’il faut changer suivant l’utilisation. Le système choisi doit couvrir le débit en eau maximum que l’on peut utiliser. Pour cela, il faut choisir le matériel en fonction du nombre de batteries qu’il y aura à remplir et voir si elles sont équipées d’un système de remplissage centralisé. En général, pour une tranche de 10 à 20 batteries, les constructeurs nous donnent une consommation d’eau d’environ 1000 Litres par mois.

Voici l’exemple d’un tableau d’un fournisseur pour choisir le type de système :

Pour notre site équipé de 9 batteries en charges et d’un enrouleur, il faut compter 1000 litres ce qui nous donne le type D1000P. Ensuite, il faut regarder ce qui change entre les deux types, c’est-à-dire le remplissage de deux batteries en simultané. Il nous faut donc prendre le type D1000P/BOX35 pour répondre à toutes nos attentes. Ce système possède une cartouche filtrante composée de résine. Lorsque celle-ci est saturée, les cristaux vont changer de couleur et se transformer en sédiments. Il faudra alors les changer. Pour cela il suffit de dévisser, vider l’ancienne résine, remplir avec les nouveaux cristaux puis revisser. (Extrait de la doc constructeur) Dans notre cas, la cartouche de rechange nous concernant est de type RD1000 (x1).

39



2.4.2.1.4 Environnement A cause du dégagement gazeux produit lors de la charge d’une batterie, il est fortement conseillé de ventiler l’endroit de charge. Une loi définit une plage de puissance qui, lorsqu’elle est dépassée, implique la mise en place d’un système d’extraction de gaz. Ce système a un débit bien précis qui se calcule en fonction du courant et du nombre d’éléments qui chargent. La loi dit que lorsque l’on dépasse une puissance maximale des chargeurs de 50 kW, alors il faut obligatoirement une salle de charge avec système de ventilation. Calculons la puissance dans la salle de charge

P = U x I P = 80 x 120 P = 9600 W La puissance d’un chargeur lors d’une charge est de 9,6 kW. Calculons pour les 9 chargeurs : P = 9,6 x 9 P = 86,4 kW > 50 kW La puissance est supérieure à 50 kW donc la norme nous concerne. Il faut donc mettre en place un système de ventilation approprié pour respecter la norme régie par la loi. Calculons le débit pour la ventilation

Q = 0,05 x n x I Q = 0,05 x 9 x (120x9) Q = 486 m3/h La ventilation devra donc évacuer un débit d’environ 500 m3/h.

n nombre d’éléments en charge I courant (A) Q débit en m3/h

40



Afin de mieux répondre aux éventuels dysfonctionnements du système de remplissage, nous devons prendre en compte un débordement d’eau. Pour cela, il faut prévoir une évacuation de l’eau qui pourrait potentiellement sortir du caisson batterie. Les racks de batteries existants sont sur rouleaux, l’eau peut donc s’écouler, la salle de charge est déjà équipée d’un système d’évacuation des eaux par deux regards au centre de celle-ci.

2.4.2.2 Coût Le coût de ce montage est évalué dans le tableau ci-dessous :

Quantité Désignation Prix unitaire Prix HT

9 Electrovanne 41,99 € 377,91 €

9 Connecteur 2,10 € 18,90 €

9 Joint 0,45 € 4,05 €

1 Automate 409,00 € 409,00 €

1 Alimentation 24V 99,11 € 99,11 €

9 Capteur ampère métrique 18,31 € 164,79 €

9 Platine régulateur de tension 10,99 € 98,91 €

TOTAL 1 172,67 €

Le coût de ce système est plus onéreux que celui étudié en premier lieu car il y a besoin de plus de matériel pour pouvoir le développer. De plus, des composants électriques sont présents ce qui augmente le prix. Nous sommes ici sur un système automatisé donc qui n’a rien à voir avec le premier système qui demandait quand même la participation d’une personne pour pouvoir fonctionner. Pour savoir combien va coûter ce système à l’entreprise, il faut diviser la somme globale par le nombre de mois du contrat ce qui définit le prix à inclure dans le contrat.

Prix = 1 172,67

5 12 = 19,55 € HT

Le prix pour une durée de contrat de 5 ans s’élève donc à 19,55 € par mois.

41



2.4.2.3 Atouts

Le principal atout de ce système est que le cariste ne perd plus de temps à faire son

niveau d’eau de la batterie après la charge. Il gagne donc un temps précieux pour son travail. Pour les caristes qui faisaient le niveau d’eau, ils devaient attendre que la roulette matérialisant la circulation de l’eau ne tourne plus mais des flotteurs restaient bloqués en position haute et interdisaient donc l’eau de rentrer dans l’élément. Ce phénomène était dû à un manque d’eau sur un cycle précédent qui avait entraîné une montée en température de l’élément et avait dégradé le plastique du flotteur qui se bloquait de travers. Grâce à un niveau qui sera constamment bon grâce à ce système, les flotteurs ne se déformeront plus et chaque élément recevra de l’eau à chaque remplissage.

Un autre avantage majeur est lié à la durée de vie de la batterie. En effet, si le niveau d’eau à l’intérieur des éléments est toujours respecté, l’échange entre les plaques est optimum et la batterie peut restituer entièrement sa capacité. Cela diminue aussi sa dégradation liée à la montée en température, le phénomène disparaissant grâce à ce système.

Enfin, l’entreprise fera des économies pour le changement de flotteurs ou d’éléments complets pendant la durée du contrat.

2.4.2.4 Limites

Il faut prendre en compte le fait que nous travaillons dans une atmosphère industrielle et qu’il faut donc confectionner des systèmes robustes. Le fait de laisser un remplissage d’eau en autonomie peut être une limite car si l’utilisateur a attrapé un des tuyaux permettant le remplissage entre les éléments, lorsque que le remplissage va être lancé, il y aura une fuite. Cela va générer un mauvais remplissage des éléments de la batterie et lorsque le cariste va débrancher celle-ci, il ne va pas faire attention au fait que le niveau d’eau n’est pas correct. Il restera toujours la possibilité pour nous, techniciens, de contrôler le bon fonctionnement des flotteurs, l’état de la tuyauterie ainsi que le niveau d’eau dans les éléments et de faire l’appoint grâce au tuyau qu’on laissera à disposition dans la salle.

Il existe quand même une dernière contrainte : le cariste doit penser à brancher le tuyau d’eau en même temps que sa prise batterie lors de la charge.

42



2.4.3 Système FIFO Pour optimiser la durée de vie des batteries, il est important de faire un brassage régulier des batteries entre la charge et la décharge. Dans des entreprises où ce sont les caristes qui décident de la batterie qu’ils doivent prendre, il arrive souvent qu’ils choisissent celle qui est la plus facile à prendre, généralement celle mise en charge au milieu ; celles situées sur les bords sont rarement prises sauf en périodes de grosse activité. Nous pensons équiper cette salle de charge d’un système FIFO (First In First Out). Ce système se base sur une information délivrée par le chargeur, indiquant que la charge de la batterie est finie. Celui-ci renvoie le numéro du rack sur un afficheur. Cela permet au cariste qui rentre dans la salle de charge de voir tout de suite quelle batterie doit être mise en service.

Photo d’un système FIFO implanté pour 13 racks Le branchement de ce système se fait grâce à une liaison filaire entre chaque chargeur et l’afficheur. C’est un câble spécifique qui est livré avec le système. Un de nos clients est déjà équipé de ce système depuis environ 5 ans et les résultats sont plutôt concluants. En effet, si nous comparons deux batteries identiques mais l’une gérée par un système FIFO et l’autre non, celle non gérée par le dispositif est en fin de vie alors que l’autre délivre encore plus de 70% de sa capacité. De plus, ce système est équipé d’un avertisseur sonore et visuel qui se déclenche lorsque la mauvaise batterie est débranchée (non respect du FIFO). Le système FIFO permet également de réduire le nombre de batteries en double jeu. Par exemple si nous partons sur un parc de 4 chariots en double jeu, il nous faudrait donc 8 batteries. Grâce à un calcul donné, il est possible de réduire le nombre de batteries et donc de passer à 7. Soit un montage avec 8 racks au lieu de 9.

n = 4 x 1,75 = 7 batteries

Le prix du système implanté par notre fournisseur s’élève à 3 097,00 € HT

43



2.4.4 Contrôle des batteries Pour contrôler le bon fonctionnement d’une batterie, nous implantons des boitiers qui nous permettent d’enregistrer les valeurs caractéristiques du cycle de charge. Le boitier mis à disposition par notre fournisseur d’accumulateurs est un dispositif conçu pour la surveillance et le contrôle de batteries au plomb ou GEL, fonctionnant sur des tensions pouvant aller de 24V à 96V. Il possède une mémoire pouvant enregistrer 400 cycles de charge/décharge. Il est muni d’une prise USB pour pouvoir récupérer les données ainsi que d’un logiciel d’exploitation de données installé sur PC. Fonctionnement Lorsque le nombre de cycles arrive à 400, le plus ancien est écrasé automatiquement pour écrire le nouveau. Le boitier intègre un capteur à effet hall pour relever la valeur du courant absorbé. Lors du fonctionnement, des LED placées sur le boitier donnent des indications ce qui permet à n’importe quel utilisateur de visualiser le niveau de la charge en cours.

44



Installation La première étape lors de l’installation est la mise en place et le branchement du boitier. Il suffit de faire passer le câble du pôle positif de la batterie à l’intérieur de l’anneau. Ensuite, il faut brancher l’alimentation du boitier, qui est constituée de deux fils associés aux bornes de la batterie. La deuxième étape consiste à paramétrer les boitiers. Le paramétrage permet d’entrer des données précises concernant la batterie. Cela permettra de collecter correctement les données, il faut réaliser cette procédure avec le plus grand soin. Il faut disposer d’un Pc et y installer le logiciel, puis le relier à chaque boitier, un par un, à l’aide d’un câble USB. Voici les configurations que l’on doit effectuer :

- Réglage de la date et de l’heure - Caractéristiques de la batterie (V, Ah, A) - Indiquer le nombre de fois où le fil passe dans l’anneau - Régler la valeur de courant à partir duquel le boitier va considérer que le chariot

fonctionne (par défaut 10A) Enfin, la dernière étape est la phase d’alignement du boitier. Cela consiste à effectuer une recharge complète de la batterie pour qu’il puisse intégrer l’état réel de la charge et ainsi fournir des données correctes. Une fois l’alignement terminé, toutes les LED sur le boitier sont allumées. Cela indique que la batterie est chargée. Si l’alignement n’a pas pu s’effectuer correctement, alors la LED rouge clignotera jusqu’à ce qu’un alignement soit réalisé.

Caractéristiques batterie

Nombre de fois où le fil passe dans l’anneau

Valeur de démarrage du chariot

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Interprétations des données Pour pouvoir lire les données, il faut les télécharger à l’aide d’une clé USB ou d’un PC. Une fois les données enregistrées sur clé USB, il suffit de les lire à l’aide du logiciel. Etant donné que le logiciel n’est pas intuitif, il me parait important d’expliquer les données relevées importantes. Dans un premier temps, la lecture du premier onglet « Old Data » permet de visualiser les graphiques des batteries qui sont bien explicites. Ils nous permettent de voir rapidement dans quel état la batterie a été mise en charge et à quel moment elle a été débranchée. Ceci est visualisable pour n’importe quel cycle car tous les cycles sont séparés. Sur cette capture d’écran du logiciel, les données les plus importantes sont les pourcentages des capacités de la batterie lors de sa mise en charge et de sa déconnexion ainsi que les temps de charge et décharge.

Capacité de la batterie avant la

charge

Temps de la décharge

Capacité de la batterie à la fin

de la charge

Temps mis pour charger

la batterie

Numéro du cycle

Données de la batterie

46



Dans un deuxième temps, si nous souhaitons regarder de plus près les données collectées, il suffit de regarder le deuxième onglet « Old Data Info ». Cet onglet est plus précis et permet de voir plus de valeurs concernant les cycles. Sur cette page nous pouvons retrouver :

Le nombre d’actions effectuées sur le chariot (levage, MAV, MAR…) (Rep.1)

L’autodécharge (Rep.2) Cette valeur nous permet de visualiser rapidement si un consommateur décharge trop rapidement la batterie.

Les temps des deux parties de charge (Rep.3) - 1st correspond à la première partie de la charge - 2nd correspond à la deuxième partie de la charge qui commence lorsque la

tension de dégazage est atteinte (2,40V/éléments)

Le pourcentage de surcharge (Rep.4) Ce paramètre est très important car il permet de voir si le chargeur coupe à la fin de la charge ou pas.

1

2

3

4

47



Afin de remonter les informations au client, j’ai réalisé un tableau sous EXCEL permettant de restituer les données des batteries et ainsi effectuer une synthèse compréhensible. Le boitier alimente automatiquement avec plusieurs données un fichier EXCEL dans l’onglet « Summary ». Sur cette page nous retrouvons beaucoup d’informations que nous avions dans le premier onglet comme les durées de charge et décharge, la capacité ainsi que le pourcentage de charge et décharge. Pour pouvoir télécharger le fichier, il nous suffit de cliquer sur le logo EXCEL. Ainsi je peux me servir des données collectées pour les intégrer dans mon classeur.

Logo EXCEL

48



Pour pouvoir récupérer les données, j’ai effectué un « copier-coller » des colonnes qui me servaient le plus. J’ai donc retenu deux grandes informations importantes : le seuil de tension correspondant à la mise en charge (colonne G) et le nombre de fois où la batterie a été débranchée avant la fin de sa charge (colonne M). Ces deux informations sont importantes car elles permettent de justifier un endommagement prématuré de la batterie (durée de vie). Extrait du tableau crée par le logiciel :

Les valeurs écrites dans les deux colonnes surlignées sont des valeurs de tension. De ce fait, j’ai donc mis en place des formules pour pouvoir comparer les valeurs avec les valeurs de référence et ainsi établir des pourcentages.

49



J’ai souhaité intégrer l’interprétation des données dans un fichier EXCEL car cela me permet de lier toutes les données et ainsi pouvoir construire rapidement des diagrammes et tableaux pour le client. Tout d’abord, j’ai commencé par rentrer les données des batteries en fonction des mois et le nombre de charges qui ont été effectuées pour mettre en évidence les différences entre les différentes batteries.

Sur ce tableau, des filtres au niveau des mois et des batteries ont été mis en place au cas où l’on ait un problème sur une batterie pour que l’on ne puisse visualiser que celle-là et ainsi voir les anomalies.

Nombres de charges effectuées

Bat 44503

Bat 44504

Bat 44507

Bat 44509

Bat 44511

Bat 33453

Total charges

Janvier 0 0 0 0 0 0

0

Février 0 0 0 0 0 0

0

Mars 5 7 8 15 4 5

44 Avril 0 9 16 9 10 9

53

Mai 7 9 9 6 7 7

45 Juin 11 11 12 9 14 10

67

Juillet 0 10 7 7 9 12

45 Août 0 5 7 0 8 7

27

Septembre 0 8 7 0 6 5

26

Octobre 0 3 2 0 0 4

9 Novembre 0 0 0 0 0 0

0

Décembre 0 0 0 0 0 0

0

Total charges 23 62 68 46 58 59

316

50



0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Bat 44503 Bat 44504 Bat 44507 Bat 44509 Bat 44511 Bat 33453

Janvier

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

Novembre

Décembre

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Nombre de charges par mois

Nombre de charges

Grâce à ce tableau, j’ai aussi pu mettre en place un graphique représentant le nombre d’utilisation mensuelle de la batterie. De plus, ce qui me semblait important pour notre client était d’avoir la possibilité de consulter le nombre de charges effectuées par mois sur nos batteries. Cela nous permet aussi d’anticiper sur les prochaines années en voyant la variation d’activité mensuelle.

51



Concernant la mise en charge de la batterie à un seuil inférieur à celui préconisé (20%), j’ai intégré des formules pour savoir combien de fois ceci a été réalisé. Pour laisser une marge au client, nous avons décidé de descendre la limite à 15% au lieu de 20%. Une fois les données rentrées, un tableau est effectué. Pour pouvoir visualiser rapidement s’il y a problème ou pas, les cases s’affichent soit en vert si les données correspondent aux attentes ou alors en rouge.

Nombre de fois où la batterie est inférieure à 15% de charge lors de la mise en charge

Bat 44503 5 fois

22%

Bat 44504 14 fois

23%

Bat 44507 4 fois

6%

Bat 44509 19 fois

41%

Bat 44511 16 fois

28%

Bat 33453 24 fois

41%

Pour savoir combien de fois la batterie a été débranchée avant la fin complète de sa charge, j’ai mis en place un document basé sur le même principe.

Nombre de fois où la batterie a été débranchée avant la fin de sa charge complète

Bat 44503 1 fois

4%

Bat 44504 3 fois

5%

Bat 44507 1 fois

1%

Bat 44509 0 fois

0%

Bat 44511 4 fois

7%

Bat 33453 6 fois

10%

52



Ce document est très important et permet d’effectuer une synthèse concise de toutes les données des batteries. Ces tableaux seront intégrés au « Reporting » du parc client construit à la fin de chaque mois. Cela nous permettra ainsi de lui expliquer pourquoi ses batteries perdent en capacité, de justifier des remplacements, de préparer des investissements. Avantages Ce système équipé du boitier est très important pour notre société car dans le cadre de contrats de longue durée de chariots électriques, il est très important de savoir si les batteries sont utilisées correctement afin de ne pas les endommager. Lorsque nous constatons en fin du contrat que les batteries sont plus usées que ce qu’elles devraient être, il est difficile de savoir ce qui est à l’origine de cette dégradation. Ce boitier nous permet de visualiser rapidement si c’est un problème d’utilisation ou alors si c’est un problème de pièce ou de maintenance. Inconvénients Ce boitier a tout de même quelques limites dont son coût, le temps d’installation et celui nécessaire à la collecte des données et à leur interprétation. Il peut aussi arriver que parfois il soit attrapé par les caristes et que les fils se débranchent. Dans ce cas là, le boitier n’enregistre plus les données et il faut donc refaire les connexions.

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Pour savoir si les batteries restituent assez d’énergie à l’issue des 5 ans, nous avons fait appel à un organisme spécialisé dans les batteries. On peut voir qu’environ 60% des batteries sont à changer et seulement 3 sur 16 (soit 18% du parc) restituent une capacité convenable.

CHARIOT BATTERIE OBSERVATIONS

MARQUE TYPE TYPE Numéro Etat

d'usure normal

Changement d'éléments

Batterie en fin de vie

Batterie à

remplacer

Observations / Divers

Estimation de la capacité restante

TO

YO

TA

7FBMF30 80V

5PZS775 44508 X X

BATTERIE FAIBLE 1 ELEMENT HS Entre 50 et 70%

7FBMF30 80V

5PZS775 33453 X

BATTERIE FAIBLE MAIS REGULIERE

Reste plus de 80% de capacité

7FBMF30 80V

5PZS775 56062 X



7FBMF30 80V

5PZS775 44511 X X

BATTERIE TRES FAIBLE 5 ELEMENTS HS

Moins de 50%

7FBMF30 80V

5PZS775 44507 X X

BATTERIE FAIBLE 1 ELEMENT A REMPLACER

Entre 50 et 70% après

remplacement de l'élément

7FBMF30 80V

5PZS775 33457 X

BATTERIE TRES FAIBLE

Moins de 50%

7FBMF30 80V

5PZS775 44512 X

BATTERIE FAIBLE Entre 50 et 70%

7FBMF30 80V

5PZS775 44503 X X

BATTERIE TRES FAIBLE 2 ELEMENTS HS

Moins de 50%

7FBMF30 80V

5PZS775 33906 X


7FBMF30 80V

5PZS775 44506 X X

BATTERIE FAIBLE 1 ELEMENT HS



7FBMF30 80V

5PZS775 36063 X X

BATTERIE SURDECHARGEE

1 ELEMNT HS *



7FBMF30 80V

5PZS775 33907 X



7FBMF30 80V

5PZS775 44510 X X

BATTERIE TRES FAIBLE 1 ELEMENT HS

Moins de 50%

7FBMF30 80V

5PZS775 44509 X X

BATTERIE TRES FAIBLE 1 ELEMENT HS

Moins de 50%

7FBMF30 80V

5PZS775 33454 X


7FBMF30 80V

5PZS775 44504 X

BATTERIE TRES FAIBLE

Moins de 50%

Batterie en bon état (C > 80%)

Batterie en fin de vie (50% < C < 70%)

Batterie en fin de vie, changer élément(s) (50% < C < 70%)

Batterie à remplacer (C < 50%)

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2.4.5 Système rétractable de câble chargeur En plus des systèmes de remplissage, de FIFO et le contrôle des batteries, nous pouvons ajouter un système assurant le maintien des prises des câbles de charge pour éviter d’éventuels problèmes de pincement ou d’arrachement. Notre fournisseur de pièces batterie nous propose un système rétractable de câble chargeur qui permet à la prise de rester tout le temps suspendue. Ce système est réglable au niveau de la dureté du ressort ce qui permet de régler la hauteur de remontée une fois la prise débranchée. Nous pouvons choisir de mettre en place le serre câble soit au niveau de la prise, soit au niveau du câble. Ceci est très utile si on veut que la prise remonte complètement (1ère photo) ou alors que ce soit le câble qui remonte complètement et donc que la prise retombe légèrement (2ème photo).

Serre câble au niveau de la prise

Serre câble au milieu du câble

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2.4.6 Présentation de l’étude à l’entreprise

Suite à la présentation de l’étude à l’entreprise, les responsables étaient d’accord pour me suivre. Malheureusement, le renouvellement du contrat a été plus long que prévu et au mois de Janvier, je ne savais toujours pas si nous aurions le parc de chariots. L’entreprise m’a donc proposé de fabriquer un prototype du projet afin de voir le système en fonctionnement et pouvoir le montrer au client ; c’est un argument commercial qui permet de se démarquer de nos concurrents.

2.4.7 Bilan Après avoir débattu sur les deux solutions, nous retiendrons la deuxième qui permet un fonctionnement quasi en autonomie. En effet, le premier système serait trop dangereux et ne serait pas plus utilisé que le système déjà existant. De plus le système automatisé permettrait un bon remplissage en eau et au bon moment. Cumulé au système FIFO, l’ensemble permettra une vraie harmonie entre le fonctionnement de la batterie et sa charge. Enfin, en rajoutant le boitier permettant les relevés, on continue dans le même objectif en analysant les relevés et en comparant le travail attendu et le travail réellement effectué.

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2.5 Mise en œuvre

2.5.1 Réalisation Pour réaliser le prototype, il a fallu commencer par définir les composants dont nous avions besoin. Comme certains composants coûtaient plus chers que d’autres, j’ai commencé par faire acheter seulement le capteur ampère-métrique pour pouvoir effectuer quelques essais afin de vérifier les valeurs de sortie et conforter mes idées sur les relevés. J’ai pu effectuer le montage suivant qui m’a permis de constater que mes relevés correspondaient à mon étude.

(Photo du montage avec capteur, alimentation et voltmètre) Pour réaliser les relevés, j’ai implanté un Voltmètre en sortie du capteur ampère-métrique et j’ai comparé la tension qui variait en fonction de l’intensité qui sortait du chargeur grâce à une pince ampère-métrique.

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Un relevé de valeurs a été réalisé en cours de charge qui est présenté dans le tableau ci-dessous. Nous pouvons constater que plus l’intensité augmente, plus la tension augmente et vice-versa. Cependant, nous pouvons remarquer que sans l’ajout d’une tension de référence (Vref) la tension de sortie du capteur n’est pas nulle en fin de charge. Cela nous évite de commander la platine régulatrice de tension. De ce fait, l’électrovanne, l’automate, l’alimentation et les capteurs ont été commandés. Tableau récapitulatif de la commande :

Désignation Prix HT

Electrovanne 41,99 €

Connecteur 2,10 €

Joint 0,45 €

Automate 211,71 €

Alimentation 24V 99,11 €

Capteur ampère métrique 18,31 €

Capteur fin de course 15,00 €

TOTAL 388,67 €

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2.5.2 Mise en route, essais Malheureusement, je n’ai pas pu avoir l’ensemble des composants car mon entreprise n’a pas passée commande pour ceux manquants. Par conséquent, j’ai dû confectionner mon montage dans un établissement qui possédait un automate. J’ai pu ainsi effectuer les branchements pour faire le prototype. Voici un schéma du branchement :

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Pour réaliser le montage, j’ai du procéder à quelques changements de composants. Tout d’abord j’ai pris une lampe témoin pour remplacer l’électrovanne afin de mieux visualiser le changement d’état. Ensuite j’ai effectué mes essais à l’aide d’un chargeur et d’une batterie 12V à défaut d’avoir une batterie 80V. Le capteur de fin de course sera remplacé par un interrupteur. Pour simuler ma décharge en dessous du seuil de tension, j’ai coupé l’alimentation du chargeur afin de supprimer le courant circulant dans le capteur.

Photo du branchement réalisé Une fois le branchement effectué, j’ai pu procéder à la conception du programme ainsi qu’à l’enregistrement dans l’automate.

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Ayant effectué la programmation via un ordinateur, j’ai du installer le logiciel fourni avec l’automate. Voici des captures d’écran concernant le logiciel. Tout d’abord j’ai commencé par mettre en place mes « contacts » et « bobines » dont j’avais besoin. Le principe du langage de programmation FBD (Fonctional Bloc Diagram) est de poser les questions sous forme de blocs ayant une fonction bien précise.

Visualisation de la programmation Une fois terminé la programmation, nous pouvons avoir un aperçu du programme avec les légendes que j’ai attribuées à chaque boite.

Visualisation de l’aperçu

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Avant de lancer le programme dans l’automate, il est possible de le tester grâce à une simulation. Il suffit de la démarrer et de faire varier les valeurs pour voir bouger les contacts. Lors de cette phase il est très facile de voir si tout est bien placé et si je n’ai rien oublié.

Visualisation de la simulation

Après cette phase, la dernière étape consiste à envoyer le programme dans l’automate et de tester si tout fonctionne.

2.5.3 Analyse Lors de l’analyse du système, j’ai pu constater que le prototype marchait comme je l’avais imaginé. Le programme dans l’automate était bien conçu et j’ai pu simuler plusieurs situations pour voir s’il répondait correctement.

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2.5.4 Bilan financier/rentabilité Afin d’effectuer un bilan financier complet, il faut prendre en compte le projet de A à Z, de la fabrication de la partie automatisée jusqu’aux relevés permettant le suivi. Nous nous servirons du système de déminéralisation d’eau actuel déjà implanté, qui répond aux attentes, et prendrons un parc de 4 chariots montés en double jeu soit 7 batteries.

Quantité Désignation Prix HT Prix HT

1 Système FIFO 3 097,00 € 3 097,00 €

7 Boitier de contrôle 120,00 € 840,00 €

8 Système de câble rétractable 81,00 € 648,00 €

8 Electrovanne 41,99 € 335,92 €

8 Connecteur 2,10 € 16,80 €

8 Joint 0,45 € 3,60 €

1 Automate 211,71 € 211,71 €

1 Alimentation 24 V 99,11 € 99,11 €

8 Capteur Ampère métrique 18,31 € 146,48 €

8 Capteur fin de course 15,00 € 120,00 €

TOTAL 5 518,62 € HT

Pour aborder des notions de rentabilité, il faut préciser qu’un système de gestion de charge des batteries en FIFO permet de gagner une batterie donc un rack en moins et un chargeur en moins. Le prix de l’ensemble batterie plus chargeur s’élevant à 7 000 €, ceci n’est pas négligeable. Lors de la présentation de ce projet à une entreprise, il existe deux solutions. Soit nous présentons le système comme quelque chose en plus et l’entreprise paye l’installation directement au début du contrat, soit nous l’intégrons dans notre contrat. Dans ce cas, il faut diviser la somme totale de l’installation par la durée totale du contrat (5 ans ici).

P = 5 518,62

12 5 = 91,98 €

Grâce à ce calcul, nous pouvons déterminer qu’il faudra rajouter au contrat la somme de 91,98 € par mois durant les 5 ans.

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2.5.5 Synthèse Une entreprise agroalimentaire possède des chariots pour pouvoir transporter et déplacer les palettes. Ces chariots sont obligatoirement électriques avec les normes alimentaires pour éviter les dégagements de gaz. Pour pouvoir avoir de l’énergie électrique, il faut des batteries de traction. Celles-ci peuvent soit être chargées directement sur le chariot ou alors elles peuvent se sortir pour être mise en charge sur un rack. De ce fait il nous faut un appareil que l’on appelle « Togger » qui nous permet de les changer. Notre client possède depuis 5 ans maintenant un contrat full maintenance avec ce type de chariot. Nous avons pu constater, et le client aussi, divers dysfonctionnements de celui-ci. C’est pourquoi, lors du renouvellement de contrat, nous lui avons proposé d’enlever le Togger et de mettre des batteries avec des fourreaux pour pouvoir les sortir directement avec un autre chariot. Suite à cela, nous avons donc réfléchi à un système automatisé pour remplir l’eau des batteries. J’ai donc réalisé l’étude afin de mettre au point un système homologué. Malheureusement, nous n’avons pas eu le contrat pour le renouvellement du parc et, de fait, l’entreprise qui m’accueille n’a pas investi dans l’achat des éléments nécessaires. Toutefois, j’ai quand même pu réaliser un prototype grâce à l’achat des principaux composants par mon école afin de réaliser le montage et voir si cela marcherait. En voyant les résultats satisfaisants de l’étude, l’entreprise a gardé le projet de côté afin de le soumettre aux commerciaux. En effet, ce projet pourrait être intéressant pour une entreprise qui voudrait un parc conséquent de chariots électriques mais ne voudrait pas s’occuper de l’entretien journalier des batteries, sans parler de l’avantage considérable du système pour optimiser la durée de vie des batteries.

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CONCLUSION La réalisation de ce projet m’a permis de développer de nouvelles compétences, travailler la partie communication et relationnelle en prenant contact avec les fournisseurs de l’entreprise mais aussi avec la clientèle. Ceci m’a bien plu, m’a permis de mieux maîtriser les moyens de communications usuels, de comprendre l’importance de s’exprimer correctement tant à l’écrit qu’à l’oral. J’ai aussi eu la chance d’avoir fait partie d’un grand groupe, J’ai ainsi pu découvrir le fonctionnement « inter-agences » avec ce que cela implique en termes de logistique, communication, avantages ou contraintes. Cependant, travaillant dans une petite agence de moins de 10 salariés, j’ai pu exercer mes fonctions de technicien de maintenance dans un cadre plus « familial » au sein d’une équipe conviviale et chaleureuse. Cela m’a permis de découvrir les talents et compétences de chaque salarié dans son domaine, et en le suivant, apprendre de nouvelles techniques et découvrir d’autres facettes du métier. J’ai aussi pu développer mes compétences technologiques grâce aux moyens disponibles au niveau de l’entreprise comme l’utilisation de l’ordinateur de diagnostic. Cette formation en alternance, qui a duré deux ans, m’a beaucoup plu car je pouvais lier les connaissances acquises durant les périodes scolaires et les situations rencontrées en entreprise. J’ai ainsi pu acquérir une certaine autonomie, eu une efficacité sur les actions de maintenance qui me permettent d’aborder ma vie future avec sérénité.

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ANNEXES

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Annexe 1 : Capteur effet hall

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Annexe 2 : Automate SR1-B201BD

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Annexe 3 : Décret n° 2006-646 (extrait)

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Annexe 4 : Recommandation R.466 (extraits)

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Annexe 5 : Arrêté type - Rubrique n° 2925 (extraits)

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Documents

Projet professionnel - techelec.e-monsite.comtechelec.e-monsite.com/medias/files/projet.pdf · - Faciliter le choix de la batterie en fonction de son niveau de charge (FIFO) - Intégrer