Introduction
Ce document synthétise les principaux blocs fonctionnels, contraintes d’ingénierie, et interfaces critiques à maîtriser pour concevoir un chargeur mural AC pour véhicules électriques. Il s’adresse aux développeurs impliqués dans la conception électronique, firmware embarqué, intégration réseau, ou certification.
Alimentation secteur et conversion
| Fonction | Objectif |
| Sélection de tension | Adapter le chargeur à une source mono ou tri |
| Limitation de courant | Conformité aux protections installées |
| Isolation galvanique | Sécurité utilisateur et compatibilité normes |
| Filtrage EMI | Réduction interférences secteur |
| Détection perte de neutre | Sécurité en alimentation triphasée |
Pilotage de la charge
| Fonction | Objectif |
| Commande contacteur | Autoriser ou non la mise sous tension EV |
| Détection de présence | Identifier connexion véhicule |
| Pilotage courant de charge | Adapter la puissance selon disponibilité |
| Contrôle relais sécurité | Prévenir collage ou arc électrique |
Mesures et surveillance
| Mesure | Utilité |
| Courant consommé | Supervision charge / facturation |
| Tension secteur | Protection surtension / absence phase |
| Température interne | Arrêt sécurité ou limitation thermique |
| Énergie délivrée | Calcul kWh pour bilan ou facturation |
Communication avec l’utilisateur
| Interface | Utilisation |
| Signalisation lumineuse | État du chargeur (attente, charge, erreur…) |
| Afficheur / écran | Informations détaillées (puissance, tarif…) |
| Commandes locales | Interrupteur, boutons, déclencheur manuel |
| App mobile / interface | Démarrage, historique, configuration |
Authentification et accès
| Technologie | Usage |
| Lecture badge RFID | Accès restreint à certains usagers |
| Vérification backend | Validation distante par serveur |
| App smartphone | Déverrouillage via Bluetooth ou Wi‑Fi |
Connectivité réseau
| Média | Objectif |
| Wi‑Fi ou Ethernet | Communication avec serveur ou supervision |
| Réseau mobile (LTE) | Accès distant si site isolé |
| Bluetooth local | Pairing initial ou configuration rapide |
| Protocole de supervision | Dialogue avec plateforme centrale (OCPP, etc.) |
| Norme ou exigence | Sujet couvert |
| Compatibilité électromagnétique | Immunité CEM / EMI / filtrage |
| Sécurité électrique | Protection utilisateurs, relais, défauts |
| Protection différentielle | Détection courant de fuite AC + DC |
| Certification produit | CE, MID, IP, etc. selon usage final |
Mise en œuvre mécanique
| Paramètre | Considérations |
| Indice de protection | Installation extérieure (IP54 ou supérieur) |
| Dissipation thermique | Besoin de ventilation passive ou active |
| Accès câblage | Bornier / presse-étoupes sécurisés |
| Encombrement | Conformité aux normes d’installation |
Sécurité fonctionnelle
| Composant critique | Fonction de sécurité |
| Surveillance relais | Détection d’anomalies de contact |
| Capteurs redondants | Mesures critiques (température, courant…) |
| Auto-test au démarrage | Vérification des fonctions avant activation |
| Protection logicielle | Timeout, watchdog, gestion erreurs critiques |
Scénarios de fonctionnement typiques
| Scénario | Comportement attendu |
| Véhicule branché | Détection et vérification de conformité |
| Authentification échouée | Refus de charge, signalisation erreur |
| Surtempérature | Réduction puissance ou arrêt |
| Panne réseau | Mode dégradé ou arrêt sécurisé |
Ressources recommandées
- Normes internationales (IEC 61851, ISO 15118)
- Guides de mise en conformité CE
- Spécifications OCPP
- Documentation fabricants de relais, capteurs, MCU, etc.
EV Wallbox Design Cheatsheet
Architecture Fonctionnelle
1. Alimentation Secteur
- Disjoncteur de protection
- Filtrage EMI/RFI
- Redresseur AC/DC
- Alimentation à découpage (SMPS) pour alimenter l’électronique
2. Microcontrôleur Principal (MCU)
- Interfaces : GPIO, UART, SPI, I2C, PWM, ADC, CAN, RTC, Watchdog
- Gestion du signal pilote (IEC 61851 Mode 3)
- Contrôle relais et contacteurs
- Lecture capteurs (température, courant, tension)
- Communication (OCPP, Bluetooth, Wi-Fi)
3. Mesures & Sécurité Électrique
- Capteurs de courant (shunt, effet Hall)
- Capteurs de tension
- Protection différentiel (RCD)
- Surveillance température
4. Interface Utilisateur
- LEDs de statut
- Écran LCD / OLED
- Boutons physiques
5. Interface de Communication
- Modules Wi-Fi, LTE, Bluetooth LE, RFID
- Protocoles UART, SPI, USB, I2C
6. Pilotage Puissance vers Véhicule
- Relais et contacteurs de puissance
- Connecteur Type 2 (ou autre standard)
- Gestion du signal pilote PWM (contrôle du courant de charge)
Set Block Diagram – EV Wallbox AC Typique
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Alimentation secteur │
│ ┌─────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ Disjoncteur │───▶│ Filtrage EMI │───▶│ Redresseur AC/DC │ │
│ └─────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │
│ │ │
│ ┌────────▼─────────┐ │
│ │ Alim. à découpage│ │
│ └────────▲─────────┘ │
└─────────────────────────────────────────┴─────────────────────────────────┘
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Microcontrôleur principal (MCU) │
│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Interfaces : UART / I2C / SPI / GPIO / PWM / ADC / CAN / RTC / WDG │ │
│ │ - Contrôle relais puissance │ │
│ │ - Lecture capteurs (T°, courant, tension) │ │
│ │ - Traitement du signal pilote (PWM type IEC 61851) │ │
│ │ - Gestion RFID / Bluetooth / TCP/IP │ │
│ │ - Dialogue OCPP ou backend Cloud via module de com │ │
│ └───────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Mesures & Sécurité électrique │
│ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ ┌─────────────────────────────┐ │
│ │ Capteur courant│ │ Capteur tension│ │ Détection défaut différentiel│ │
│ └────────────────┘ └────────────────┘ └─────────────────────────────┘ │
│ │ │ │ │
│ └───────────────┬─────┴──────────────┬───────────┘ │
│ ▼ ▼ │
│ Entrées ADC Entrée interruption sécurité │
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┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Interface utilisateur │
│ ┌────────────────────────┐ ┌────────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
│ │ LED / Signalisation │ │ Écran LCD / OLED │ │ Boutons locaux │ │
│ └────────────────────────┘ └────────────────────┘ └─────────────────┘ │
│ │ │ │ │
│ └──────────────┬─────────────┴────────────┬────────────┘ │
│ ▼ ▼ │
│ Pilotage via GPIO Lecture via Entrée │
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┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Interface de communication │
│ ┌───────────────┐ ┌────────────┐ ┌────────────────────┐ ┌────────────┐ │
│ │ Module Wi‑Fi │ │ Module LTE │ │ Module Bluetooth LE│ │ Module RFID│ │
│ └───────────────┘ └────────────┘ └────────────────────┘ └────────────┘ │
│ │ │ │ │ │
│ └───────┬───────┴────────────┬───────┴────────────┬──────┘ │
│ ▼ ▼ ▼ │
│ UART / SPI / GPIO UART / USB UART / I2C │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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│ Pilotage puissance vers VE │
│ ┌────────────────────┐ ┌──────────────────────┐ ┌────────────────┐ │
│ │ Relais de puissance│────▶│ Connecteur Type 2 │◀──│ Signal pilote │ │
│ └────────────────────┘ └──────────────────────┘ └────────────────┘ │
│ ▲ ▲ │
│ │ │ │
│ Retour état contacteur PWM Control (MCU GPIO) │
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