Toute batterie présente une résistance interne en ohms. C''est elle qui détermine la puissance disponible, la chaleur générée et la chute de tension sous effort. Une résistance interne basse signifie une batterie performante et en bon état. Une résistance qui grimpe annonce un vieillissement.
La résistance interne, c''est quoi exactement
La résistance interne (notée R0 ou Rdc) caractérise l''opposition naturelle de la batterie au passage du courant. Elle vient de plusieurs facteurs internes :
- La résistivité électrique des matériaux (cathode, anode, électrolyte).
- La résistance de contact entre les électrodes et les connecteurs.
- La résistance de transfert de charge à la surface des particules actives.
- La résistance de diffusion des ions de lithium dans l''électrolyte.
Pour une cellule lithium-ion 18650 neuve, la résistance interne tourne autour de 25 à 40 milliohms. Pour une cellule prismatique LFP de grande taille, autour de 1 à 3 milliohms.
L''effet sur la puissance disponible
La résistance interne provoque une chute de tension dès qu''un courant la traverse. Loi d''Ohm :
Tension réelle = Tension à vide - (Courant x Résistance interne)
U_réelle = U_vide - I x R
Exemple concret pour une batterie 400 V avec une résistance interne totale de 100 milliohms :
- En roulage normal à 50 A : chute de 5 V (1.25 %).
- En accélération forte à 500 A : chute de 50 V (12.5 %).
- En recharge DC à 350 A : chute de 35 V (8.75 %).
Plus la résistance est élevée, plus la tension chute sous effort, plus la puissance réelle disponible est faible.
L''effet sur la chaleur générée
L''énergie perdue dans la résistance interne se dissipe en chaleur. Calcul :
Puissance dissipée = Courant² x Résistance
P_perte = I² x R
Pour le même exemple :
- À 50 A : 250 W de chaleur.
- À 500 A : 25 kW de chaleur (équivalent à 25 radiateurs d''appoint).
- À 350 A : 12 kW de chaleur en recharge DC.
C''est cette chaleur qui justifie le refroidissement liquide actif sur les VE à recharge rapide. Sans dissipation efficace, la batterie monte rapidement en température et le BMS bride la puissance.
Comment la résistance évolue avec le SOC
La résistance interne n''est pas constante. Elle varie en fonction du niveau de charge :
| SOC | Résistance interne relative |
|---|---|
| 100 % | 1.0 (référence) |
| 80 % | 0.95 |
| 50 % | 0.90 (minimum) |
| 30 % | 0.95 |
| 10 % | 1.10 |
| 5 % | 1.30 |
La résistance est minimale autour de 50 % de charge. Elle remonte aux extrêmes, ce qui explique pourquoi la performance et la régénération deviennent moindres à 0 ou 100 %.
Comment la résistance évolue avec la température
La température joue encore plus fort :
| Température | Résistance interne relative |
|---|---|
| 60 °C | 0.7 |
| 25 °C | 1.0 (référence) |
| 0 °C | 2.0 |
| -10 °C | 3.5 |
| -20 °C | 6.0 |
À moins vingt degrés, la résistance interne est multipliée par six. C''est pourquoi la voiture devient si poussive et la recharge DC si lente par grand froid.
L''évolution avec l''âge
C''est le marqueur de vieillissement le plus fiable. Une batterie neuve présente une certaine résistance interne. Avec les cycles et le temps, des couches s''accumulent à la surface des électrodes et la résistance grimpe.
- Batterie neuve : 100 % de référence.
- Batterie à 5 ans : 110 à 125 %.
- Batterie à 10 ans : 130 à 160 %.
- Batterie en fin de vie (sub 70 % SOH) : plus de 200 %.
L''augmentation de résistance s''accélère en fin de vie, créant une boucle : plus de chaleur dissipée, plus de stress sur la chimie, dégradation plus rapide.
Comment mesurer la résistance interne
Trois méthodes existent :
-
La méthode DC : appliquer un courant connu, mesurer la chute de tension. Simple mais peu précis.
-
La méthode AC : injecter un courant alternatif à différentes fréquences (10 Hz à 10 kHz) et mesurer la réponse. Bien plus précis, c''est la méthode d''impédance.
-
La méthode HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization) : utilisée par les constructeurs pour calibrer les BMS. Très précise mais nécessite un banc d''essai.
Sur les outils OBD grand public (Car Scanner, LeafSpy), la résistance interne est parfois affichée. Le BMS la calcule en permanence et l''utilise pour estimer le SOH.
L''effet sur le diagnostic d''une cellule défaillante
Quand une cellule individuelle vieillit plus vite, sa résistance interne augmente. Sous courant, elle chauffe davantage et chute en tension plus vite que ses voisines. Le BMS détecte cette dérive :
Tension cellule 1 : 3.65 V
Tension cellule 2 : 3.66 V
Tension cellule 3 : 3.49 V <- défaillante, R interne anormalement haute
Tension cellule 4 : 3.67 V
Un écart supérieur à 50 millivolts entre cellules indique une dérive significative. Au-delà de 100 millivolts, la cellule défaillante doit être identifiée et le module remplacé.
En résumé
La résistance interne détermine la puissance, la chaleur et la performance d''une batterie. Elle dépend de la chimie, du SOC, de la température et de l''âge. Sa mesure régulière permet de suivre le vieillissement et de détecter des cellules défaillantes. Une batterie qui chauffe anormalement ou qui chute en puissance révèle souvent une résistance interne qui a grimpé.