High-Voltage-Lithiumbatterien für elektrische GPUs im Ground Support Equipment
25 Februar 2026
Die Elektrifizierung von Industrie- und Spezialfahrzeugen ist nicht mehr nur ein aufkommender Trend, sondern eine strategische Entscheidung, die sich in Bereichen mit hohem Arbeitsvolumen, wie beispielweise auf Flughäfen, zunehmend verbreitet. Teil dieses Szenarios ist eines der herausforderndsten Projekte, die von Flash Battery entwickelt wurden: eine Reihe personalisierter High-Voltage-Lithiumbatterien speziell für elektrische GPUs (Ground Power Unit): Konzipiert als industrielles Hochspannungsbatteriesystem, das sich vollständig in die elektrische Architektur der Maschine integriert, und gefertigt für einen internationalen, weltweit führenden Hersteller von Ground Support Equipment. Ein ganzheitlicher Ansatz, der als technologisches Upgrade begann und die Serienproduktion des Batteriepacks einleitete.
Ein Projekt, das für die strengen Anforderungen des Flughafensektors entwickelt wurde, aber heute seine gesamte Anwendungsvielfalt zeigt und auch in komplexen Kontexten wie Häfen und Baustellen zum Einsatz kommt – Umgebungen, in denen eine zuverlässige Energieversorgung von entscheidender Bedeutung ist und Ladeinfrastrukturen oft begrenzt sind.
Elektrifizierung des Ground Support Equipment im Flughafenbereich
Flughäfen schlafen niemals, das gilt weltweit: Tag für Tag passieren Millionen von Passagieren und Tonnen von Gütern die Start- und Landebahnen, Terminals und Vorfelder und schaffen ein beispielloses Betriebsvolumen. In diesem Tumult sind Effizienz und Nachhaltigkeit nicht länger eine Option: Sie sind der zukunftsweisende Kompass für Hersteller und Arbeitskräfte.
Immer strengere europäische Emissionsvorschriften verlangen von Herstellern und Flughafenbetreibern, ihre Infrastrukturen und Fahrzeuge zu hinterfragen. Die Umstellung auf elektrische Lösungen hat mittlerweile strategische Priorität, insbesondere im Bereich der Ausrüstungen zur Unterstützung der Bodenabfertigung (GSE): GPUs, Flugzeugschlepper, Pushback-Fahrzeuge, Gepäckförderbänder, PRM-Personenaufzüge, Passagiertreppen, Zugmaschinen und Spezialfahrzeuge sichern den Betrieb von Flugzeugen am Boden.
Eine Elektrifizierung dieser Ausrüstung bedeutet:
- Emission- und Geräuschreduzierung
- Erhöhung der Betriebssicherheit
- Senkung der Gesamtbetriebskosten
- Verbesserung der Energieeffizienz von Fuhrparks
Seit über 12 Jahren unterstützt Flash Battery führende internationale OEMs und Ground Handler bei der Entwicklung personalisierter Lithium-Lösungen, die selbst anspruchsvollsten Anforderungen im GSE-Sektor gerecht werden. Ein maßgeschneiderter Ansatz, der die Elektrifizierung eines jeden Fahrzeugs ermöglicht, indem die Leistung optimiert und ein nachhaltiger Betrieb gewährleistet wird.
Als eine der signifikantesten Innovationen erweist sich die elektrische GPU als strategische Lösung für die Stromversorgung der Hilfsaggregate von Flugzeugen am Boden. Obwohl die Bodenunterstützungsausrüstung (GPU) für den Flughafenbereich entwickelt wurde, zeigt sie sich ebenfalls als äußerst vielseitig für den Einsatz in Häfen und auf Baustellen, bei denen die elektrische Infrastruktur oftmals begrenzt ist. Die Ground Power Unit sollte nicht nur im Hinblick auf die traditionelle Nutzung an Flughäfen betrachtet werden. Vielmehr ist ihre Fähigkeit in einem größeren Zusammenhang hervorzuheben: als Lieferant stabiler, autonomer und sicherer Energie für alle Orte, an denen eine Stromversorgung nicht verfügbar oder unzureichend ist.
Und eben diese doppelte, sowohl spezialisierte als auch übergreifende Funktion macht die GPU zur idealen Anwendung, um einen personalisierten Gestaltungsansatz wie den von Flash Battery optimal auszudrücken.
Elektrische GPU mit High-Voltage-Batteriesystem beim Luftfahrzeugeinsatz im Flughafenbereich
Das Projekt entsteht 2019 in Zusammenarbeit mit einem internationalen Hersteller von Bodenabfertigungsgeräten, der auf den großen Flughäfen in Europa, den USA und im Nahen Osten tätig ist.
Ziel war dabei, das fortschrittliche technologische Upgrade einer bereits bestehenden High-Voltage-Lösung umzusetzen und gleichzeitig die Einbindung in die elektrische Architektur der GPU zu verbessern sowie die Standards hinsichtlich Sicherheit, Zuverlässigkeit und Betriebskontinuität zu steigern.
In der bisherigen Konfiguration verwendete die elektrische GPU eine modulare Lösung aus kleinen Batterien mit elementarer Steuerelektronik. Diese Konfiguration bedeutete für den GPU-Hersteller:
- hohe Montagekomplexität
- zahlreiche in Reihe und parallel geschaltete Module
- nicht eingebaute, externe Hilfskomponenten
- lange Montagezeiten
- unzureichende Gesamtqualität.
In einem High-Voltage-System führte diese Fragmentierung zu einer geringeren Gesamtzuverlässigkeit, höheren Betriebskosten und größerem Verwaltungsaufwand während des Lebenszyklus der Maschine.
Unter Berücksichtigung der verschiedenen Aspekte entwickelte Flash Battery ein integriertes Hochspannungsbatteriesystem, mit dem die Architektur vereinfacht wie auch die Anzahl der Komponenten und der Gesamtwirkungsgrad der elektrischen GPU verbessert wird.
Entwurf einer benutzerdefinierten HV-Batterie für Flughafenanwendungen
Gleich bei den ersten Gesprächen mit dem Kunden wurde deutlich, dass es sich um ein Projekt von hoher technischer Komplexität handelt. Flash Battery wurde mit der Aufgabe betraut, die Grenzen bestehender modularer Lösungen zu überwinden. Dies stellte eine besondere Herausforderung dar, die eine enge Zusammenarbeit zwischen unserem R&D-Team und dem technischen Team des Kunden voraussetzte.
Es ging darum, eine hohe Energiedichte auf engstem Raum zu konzentrieren und die wichtigsten internationalen Vorschriften für Hochspannungsbatterien sowie die Anforderungen an den Transport und die elektrische und elektromagnetische Sicherheit zu gewährleisten.
Aber die Herausforderung lag nicht nur in der Planung: Das Ziel bestand darin, eine industriell herstellbare, testbare und über den gesamten Lebenszyklus wartungsfähige Lösung zu realisieren.
Zu den wichtigsten Elementen des Projekts gehörten:
- Integration von Sicherheitssystemen (Kontrolle der Isolation, Vorladung, MSD usw.).
- Einbindung der vom Kunden gewünschten fortschrittlichen Managementlogiken.
- Möglichkeit der parallelen Batterieschaltung, um eine hohe Speicherkapazität zu erreichen.
- Industrialisierung der HV-Batterien.
- Planung im Hinblick auf die vom Projekt verlangten Prüfungen: mechanische, Sicherheits-, EMV- und branchenspezifische Tests.
- After-Sales-Planung.
Diese Anforderungen bedurften eines komplett kundenspezifischen Planungsansatzes, der in der Lage war, die Betriebsstandards der elektrischen GPU zu steigern.
Entwicklung und Prüfung einer Custom-Elektronikkarte für High-Voltage-Batteriesysteme im R&D-Labor Flash Battery
Das Projekt resultierte in der Entwicklung einer Baureihe von HV-Lithiumbatterien speziell für elektrische GPUs, die mit zwei wesentlichen Energiekapazitäten für unterschiedliche Betriebsanforderungen ausgelegt sind:
- 500 V – 250 Ah (125 kWh)
- 500 V – 100 Ah (50 kWh)
Beide Konfigurationen verwenden LFP-Chemie (Lithium-Eisenphosphat). Diese wurde aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, ein Höchstmaß an Sicherheit, Stabilität und eine Lebensdauer von über 4.000 Zyklen zu gewährleisten. Dabei garantiert sie Performance selbst unter schwierigen Betriebsbedingungen.
Die Einführung zweier Batteriegrößen ermöglicht, mit wenigen, parallel geschalteten Batterien eine große Energiemenge zu speichern. Dies reduziert drastisch die Anzahl der Komponenten, vereinfacht die Architektur und senkt die Kosten der Gesamtlösung. Die energetische Modularität erlaubt eine Elektrifizierung verschiedener GPU-Typen und gewährleistet Betriebsflexibilität, den vollständige Einbau in das Fahrzeug sowie konstante Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus des Systems.
Aber die Batterie ist nicht nur ein Energiespeicher: Sie ist aktive Komponente des Geräts, weil sie in sich alle wesentlichen Systeme integriert:
- Kontrolle der Isolation
- MSD (Manual Service Disconnect)
- HVIL
- Heizsystem
- Datenlogger
- Gassensor
- integrierte Feuerlöschsysteme (Fire Extinguishers)
- 4G-Konnektivität für die Fernüberwachung und vorausschauende Wartung
Neben der HW wurde in dieser Anwendung auch die Firmware angepasst, um spezifische, vom OEM geforderte Funktionen zu implementieren. Dank der Integration der 4G-Konnektivität kann der Kunde in Echtzeit den gesamten, auf mehrere Flughäfen verteilten Fuhrpark an GPUs überwachen, das Flottenmanagement zentralisieren, Wartungseingriffe vorausschauend planen und die Betriebsleistung der GSE-Flotte optimieren.
Diese, in das Fernüberwachungssystem Flash Data Center eingebundene 4G-Verbindung ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Batterieparameter, wobei der Gesundheitszustand der Batterien genau identifiziert und proaktive Warnungen bei kritischen Problemen gesendet werden. Mit diesem datengesteuerten Ansatz lassen sich Strategien für die vorausschauende Wartung von Batterien umsetzen, ungeplante Ausfallzeiten reduzieren und die Gesamtbetriebskosten der vollständigen GSE-Flotte optimieren.
Dabei wurde die Sicherheit als ein aktives Multilevel-System konzipiert: Der Einbau von Gassensoren erlaubt eine kontinuierliche Überwachung der Betriebsbedingungen des Batteriepacks: Anomalien werden frühzeitig erkannt, sodass präventive Schutzstrategien aktiviert werden können. Ergänzend zu diesem Ansatz stellen integrierte Löschsysteme eine weitere Sicherheitsebene dar, die im Falle eines kritischen Ereignisses automatisch und lokal eingreifen, dabei das Risiko einer Ausbreitung verringern und den Schutz der Maschine, der Betriebsumgebung und der Bediener erhöhen.
Die Kombination aus High-Voltage-Technologie, integrierter Architektur und fortschrittlicher Konnektivität verschafft der Lösung einen wahren Wettbewerbsvorteil für OEMs und Flottenmanager und macht die elektrische GPU zu einem kompletten, sicheren und einfach zu verwaltenden System.
HV-Batteriepack, entwickelt und hergestellt von Flash Battery für elektrische GPUs und Custom-Lösungen in den Bereichen GSE und Industrie
Den wahren Unterschied bei diesem Projekt machte der beratende Ansatz von Flash Battery. Es handelte sich nicht um eine einfache Batterielieferung, sondern um einen gemeinsam gestalteten Planungsprozess, der auf echtem Interesse für Bedürfnisse, technischem Fachwissen und einer langfristigen Vision basierte.
Von Anfang an arbeitete unser Forschungs- und Entwicklungsteam eng mit dem R&D-Team des Kunden zusammen. So entstand ein kontinuierlicher technischer Dialog, der es ermöglichte, die betrieblichen Anforderungen über die ursprünglichen Spezifikationen hinaus zu analysieren und die Anwendungsbeschränkungen, Nutzungsszenarien und zukünftigen Ziele zu bewerten. Dank dieser Methode entstand ein solides Vertrauensverhältnis: Flash Battery fungierte nicht nur einfach als Lieferant, sondern wurde zum strategischen Partner.
Der Kunde entschied sich für Flash Battery dank der Fähigkeit, ein komplexes Projekt in Angriff zu nehmen, von modularen Lösungen mit kleinen Batterien abzurücken und eine Tailormade-Batterie zu entwickeln, die speziell zur Effizienzsteigerung von elektrischen High-Voltage-GPUs konzipiert wurde.
Aus technologischer Sicht war ein entscheidendes Element die Umstellung auf die LFP-Chemie (Lithium-Eisenphosphat): sicherer, stabiler und langlebiger sowie im Vergleich zu früheren Lösungen mit einem optimierten TCO. Auch die Architektur mit großformatigen Batterien brachte konkrete Vorteile: Sie reduziert die Anschlüsse und Komponenten, beschleunigt die Diagnose und sorgt für einen deutlich effizienteren After-Sales-Service.
„Dieses Projekt war besonders herausfordernd und ehrgeizig, weil es uns veranlasste, die Messlatte für die Technologien in unserem Portfolio höher zu legen. Um diese Herausforderung zu meistern, haben wir Batterien entwickelt, die fortschrittliche Leistung und Sicherheit kombinieren können und zugleich diverse international anerkannte Standards erfüllen. Die Batterien entsprechen den Transportanforderungen nach UN 38.3 sowie den Sicherheitsanforderungen für den industriellen Bereich IEC 62619 und werden von Selbsterklärungen über die Konformität begleitet, die durch dokumentierte Tests belegt sind. Gemäß den Normen EN 61000-6-2, EN 61000-6-4 und den von der IEC 62311 vorgesehenen Prüfmethoden (mit direkter Messmethode nach 62233) wurden Tests zur Funktionssicherheit des Batteriemanagementsystems (BMS), Falltests (Drop Test) sowie Tests der elektromechanischen Verträglichkeit (EMV) durchgeführt. Laut den Bestimmungen der EU-Verordnung 2023/1542 erfüllen die Batterien die Anforderungen der europäischen NSpRL (2014/35/EU), soweit anwendbar, sowie der EMV-Richtlinie (2014/30/EU) und gewährleisten zuverlässige und sichere Leistung auch unter komplexen industriellen Bedingungen auf dem gesamten EU-Markt.
Des Weiteren führte die von der Anwendung verlangte hohe Montageflexibilität zur Entwicklung eines dynamischen Konfigurationssystems, das den kombinierten Betrieb von Batterien, auch mit unterschiedlicher Kapazität, im selben Gerät ermöglicht. Gleichzeitig war es unerlässlich, den Produktionsfluss zu optimieren. Dazu wurden spezielle Ausrüstungen und Kontrollen eingeführt, welche die Qualität der Montage und die Sicherheit der Bediener an der Linie gewährleisten.
Das Projekt wurde zum Erfolg, da sich das System perfekt in die elektrische und elektronische Anlage des Geräts einbinden ließ, eine Performance in völliger Übereinstimmung mit den IATA-Normen an den Tag legte und die strengen Zertifizierungsprüfungen bestand. Die für dieses System entwickelten Technologien haben den Weg für zahlreiche weitere Anwendungen geebnet.“
Nach der Installation der Batterien an elektrischen GPUs waren die operativen Vorteile direkt messbar: Kostenreduzierung, höhere Zuverlässigkeit des Systems und ein deutlich vereinfachtes After-Sales-Management. Die Wirksamkeit der Lösung förderte eine Ausweitung der Anwendung auch auf andere Typen von Ground Support Equipment, beispielsweise Flughafenschlepper, und erweiterte die Integrationsmöglichkeit in GSE-Flotten.
Heute ist das Projekt mit seinen mehr als 420 operativen Batterien und über 33 MWh installierter Energie in Europa, den USA und im Nahen Osten ein internationaler Maßstab und leistet einen konkreten Beitrag zu Flughafen-Elektrifizierungsprozessen der wichtigsten internationalen Drehkreuze. Das Ergebnis entstand durch die kontinuierliche Zusammenarbeit seit dem Jahr 2019, an der die Bereiche R&D, IT, Sales und After-Sales von Flash Battery sowie die technischen und operativen Teams des Kunden beteiligt waren – gemeinsam für eine Lösung, die auf die tatsächlichen Bedürfnisse der Branche eingeht.
Diese Erfahrung zeigt, wie ein gemeinsam gestalteter, kontinuierlicher Planungsansatz zuverlässige und skalierbare Lösungen hervorbringen kann, die sich über den gesamten Produktlebenszyklus an unterschiedliche operative und Marktbedingungen anpassen lassen.
Die Entwicklung der Flughafeninfrastrukturen in Richtung CO2-neutraler Modelle setzt für die nächsten Jahre zunehmend integrierte, intelligente und interoperable High-Voltage-Speichersysteme voraus. In diesem Projekt entwickelte Architekturen bilden eine skalierbare Technologieplattform für die zukünftigen Generationen von elektrifiziertem Ground Support Equipment.
