Pourquoi la tension de la batterie chute quand on accélère : la résistance interne
Quand on accélère, la tension de la batterie baisse, puis remonte dès qu'on relâche. Ce phénomène, appelé affaissement de tension, vient de la résistance interne des cellules et des liaisons : plus le courant est fort, plus la tension chute pendant l'effort, et plus la batterie chauffe. Il est normal dans une certaine mesure. Il devient un problème quand la chute fait perdre de la puissance, affole la jauge ou fait couper la batterie. Voici d'où il vient, ce qui l'aggrave, et comment le réduire.
L'essentiel
- Chute de tension = courant × résistance interne : doubler le courant double la chute.
- La chaleur produite augmente avec le carré du courant : doubler le courant la multiplie par quatre.
- La résistance interne augmente avec le froid, la batterie basse et le vieillissement.
- Une chute trop forte fait perdre de la puissance, puis déclenche les coupures du BMS ou du contrôleur.
- Plus de cellules en parallèle, des cellules de puissance et de bonnes liaisons réduisent la chute.
Le mécanisme : la résistance interne
Une batterie n'est pas une source de tension parfaite. Les cellules, les bandes de nickel, les soudures, les câbles et les connecteurs opposent tous une petite résistance au passage du courant. Cette résistance « mange » une partie de la tension dès que le courant circule, selon la loi d'Ohm :
tension sous charge = tension à vide − courant × résistance interne
Un exemple de calcul, avec une valeur choisie pour l'illustration : si la résistance totale d'une batterie était de 0,1 ohm, un courant de 100 A ferait chuter sa tension de 10 V pendant l'accélération. Et cette résistance dissiperait 100 × 100 × 0,1 = 1 000 W en chaleur, à l'intérieur de la batterie, pendant tout ce temps.
Dans une batterie, la résistance d'une cellule est multipliée par le nombre de cellules en série et divisée par le nombre en parallèle. C'est pourquoi une batterie avec beaucoup de cellules en parallèle tient beaucoup mieux sa tension.
Ce qui augmente la chute de tension
| Facteur | Pourquoi |
|---|---|
| Courant élevé | La chute est proportionnelle au courant : contrôleur remonté, bimoteur, démarrage en côte |
| Froid | La chimie des cellules ralentit, leur résistance interne augmente nettement |
| Batterie basse | La tension à vide est plus faible, et la résistance augmente en fin de décharge |
| Vieillissement | La résistance interne des cellules augmente avec les cycles et les années |
| Cellules « énergie » | Conçues pour la capacité, elles ont une résistance plus élevée que les cellules de puissance |
| Connexions fatiguées | Connecteur oxydé ou desserré, soudure fissurée : une résistance de plus, qui chauffe localement |
Les conséquences sur la trottinette
Une puissance qui fond
La puissance disponible est le produit de la tension et du courant. Si la tension s'effondre pendant l'accélération, le contrôleur ne peut plus délivrer la puissance réglée, surtout en côte et en fin de batterie. La trottinette paraît « molle ».
Une jauge qui s'affole
Beaucoup d'afficheurs estiment la charge restante d'après la tension. À chaque accélération, la jauge plonge, puis remonte au relâchement. Ce n'est pas la batterie qui se vide d'un coup : c'est la tension qui s'affaisse sous l'effort.
Des coupures
Quand la tension d'un groupe de cellules passe sous le seuil bas du BMS, celui-ci coupe la batterie pour la protéger : tout s'éteint. Le contrôleur peut aussi réduire la puissance ou couper s'il voit une tension trop basse. C'est le scénario détaillé dans notre guide batterie et BMS qui coupent quand on accélère. Dans tous les cas, c'est le groupe de cellules le plus faible qui décide : un seul groupe fatigué suffit à faire couper toute la batterie.
De la chaleur
La chaleur produite augmente avec le carré du courant. Une batterie qui s'affaisse beaucoup chauffe beaucoup, et la chaleur fait vieillir les cellules, ce qui augmente encore leur résistance. C'est un cercle vicieux.
Comment réduire la chute de tension
- Accorder le contrôleur à la batterie : limiter le courant batterie à ce que les cellules supportent à l'aise.
- Rouler avec une batterie tempérée : l'hiver, une batterie stockée au chaud tient bien mieux sa tension.
- Contrôler les connexions : un connecteur noirci ou desserré ajoute une chute et un point chaud.
- Ajouter une batterie en parallèle : une batterie externe partage le courant avec l'interne. Notre batterie externe Performance (S) 72 V 15 Ah, à cellules forte décharge, est faite pour cela.
- Passer à une batterie de puissance : cellules forte décharge, plus de cellules en parallèle, liaisons généreuses. Notre batterie Performance 80 V 40,5 Ah pour Nami Burn-E, en Molicel P45B, délivre jusqu'à 450 A en pic contre 98 A pour la batterie d'origine. La différence est expliquée dans batterie Performance ou Autonomie.
Mesurer l'affaissement
Un BMS connecté ou un contrôleur programmable permet d'enregistrer la tension et le courant pendant une accélération. Comparer la tension à vide et la tension au plus fort de l'effort donne une idée de la résistance de la batterie : divisez la chute de tension par le courant. Refaites la mesure dans les mêmes conditions (charge, température) d'une saison à l'autre : si la chute augmente nettement au même courant, la batterie vieillit, ou une connexion se dégrade. La lecture des chiffres d'une cellule est détaillée dans lire la fiche technique d'une cellule lithium.
Le conseil de l'atelier
Une batterie qui s'affaisse plus qu'avant au même usage signale presque toujours un groupe de cellules fatigué ou une connexion qui chauffe. Avant de changer de batterie, faites vérifier la tension de chaque groupe et l'état des connecteurs. Et si vous voulez vraiment plus de puissance, regardez nos batteries de trottinette Performance avant de toucher au contrôleur.
Questions fréquentes
Est-ce normal que la tension baisse à chaque accélération ?
Oui, toutes les batteries s'affaissent sous l'effort. C'est l'ampleur de la chute qui compte : si elle fait couper la batterie ou perdre nettement de la puissance, la batterie est sous-dimensionnée, froide, basse ou fatiguée.
Pourquoi ma jauge remonte-t-elle quand je relâche l'accélérateur ?
Parce que la jauge lit la tension, et que la tension remonte dès que le courant diminue. La vraie charge restante se lit au repos, après quelques instants sans accélérer.
Pourquoi la chute est-elle plus forte en fin de batterie ?
En fin de décharge, la tension à vide est plus basse et la résistance interne des cellules augmente. La même accélération fait donc descendre la tension plus bas, souvent jusqu'au seuil de coupure.
Un contrôleur plus puissant règle-t-il le problème ?
Non, il l'aggrave : il demande plus de courant, donc la chute de tension et la chauffe augmentent. La solution est du côté de la batterie.