Batteries au lithium haute tension pour GPU électriques dans le secteur des équipements de soutien au sol

Électrification des équipements de soutien au sol dans le secteur aéroportuaire

Les aéroports du monde ne s’arrêtent jamais : chaque jour, des millions de passagers et des tonnes de marchandise traversent les pistes, les terminaux et les aires de manœuvre, poussant l’efficacité opérationnelle à des niveaux sans précédent. Dans ce tourbillon de mouvement, l’efficacité et le développement durable ne sont plus des options : ils deviennent la boussole qui guide les fabricants et les opérateurs vers le futur.

Les normes européennes toujours plus strictes au niveau des émissions poussent les fabricants et les gestionnaires d’aéroport à repenser les infrastructures et les engins. La transition vers des solutions électriques est désormais une priorité stratégique, surtout dans le secteur des équipements de soutien au sol (GSE) : GPU, tracteurs de remorquage, pushback, chargeurs à bande, plates-formes PRM, escaliers pour passagers, tracteurs et véhicules spéciaux garantissant le fonctionnement des avions au sol.

Électrifier ces équipements signifie :

• Réduire les émissions et le bruit
• Augmenter la fiabilité opérationnelle
• Réduire le coût total de possession
• Améliorer la flexibilité énergétique des flottes

Depuis plus de 12 ans, Flash Battery accompagne les principaux OEM et acteurs internationaux pour l’assistance aéroportuaire dans le développement de solutions au lithium personnalisées et conçues pour satisfaire les besoins les plus complexes du secteur GSE. Une approche sur mesure qui permet l’électrification de n’importe quel engin, optimisant les performances et garantissant des opérations plus durables.

Parmi les innovations les plus significatives se trouve la GPU électrique qui se distingue comme une solution stratégique pour l’alimentation des services auxiliaires des avions au sol. Bien qu’étant née pour le secteur aéroportuaire, la GPU est extrêmement polyvalente dans d’autres contextes, comme les ports et les chantiers, où les infrastructures électriques sont souvent limitées. C’est pourquoi, en plus de son utilisation traditionnelle dans les aéroports, il est fondamental de valoriser la Ground Power Unit dans une perspective plus large, en mettant en évidence sa capacité à fournir de l’énergie stable, autonome et sûre là où l’alimentation n’est pas disponible ou suffisante.

C’est sa double nature, spécialisée et transversale, qui fait de la GPU l’application idéale pour présenter une approche conceptuelle sur mesure comme celle de Flash Battery.

Mise à niveau d’un système batterie haute tension intégré pour GPU électriques

Le projet débute en 2019 à travers la collaboration avec un fabricant international d’équipements de soutien au sol, actif dans les principaux aéroports d’Europe, des États-Unis et du Moyen-Orient.

L’objectif était de réaliser une mise à niveau technologique avancée d’une solution haute tension déjà existante, en améliorant son intégration dans l’architecture électrique de la GPU et en élevant les niveaux de sécurité, de fiabilité et de continuité opérationnelle.

Dans la configuration précédente, la GPU électrique utilisait une solution modulaire composée de petites batteries avec une électronique de contrôle élémentaire. Cette configuration imposait au fabricant de la GPU :

• Une grande complexité d’assemblage
• De nombreux modules reliés en série et en parallèle
• Des composants auxiliaires externes non intégrés
• De longs délais d’assemblage
• Une mauvaise qualité globale.

Dans un système à haute tension, cette fragmentation se traduisait par une fiabilité globale moindre, une augmentation des coûts opérationnels et une plus grande complexité de gestion durant tout le cycle de vie de la machine.

C’est dans ce contexte que Flash Battery a développé un système batterie haute tension intégré, conçu pour simplifier l’architecture, réduire le nombre de composants et améliorer l’efficacité globale de la GPU électrique.

Conception d’une batterie HT personnalisée pour les applications aéroportuaires

Dès les premières réunions avec le client, il était évident qu’il s’agissait d’un projet extrêmement compliqué au niveau de l’ingénierie. Flash Battery a été choisie pour dépasser les limites des solutions modulaires existantes, affrontant un défi particulièrement complexe qui a demandé une étroite collaboration entre notre équipe R&D et l’équipe technique du client.

L’objectif était de concentrer des niveaux élevés d’énergie dans un espace réduit, en garantissant la conformité totale aux principales normes internationales pour les batteries industrielles à haute tension, y compris les exigences pour le transport et la sécurité électrique et électromagnétique.

Mais la complexité ne concernait pas que la conception : l’objectif était de réaliser une solution pouvant être industrialisée, vérifiée et entretenue durant tout son cycle de vie.

Les éléments les plus importants du projet étaient :

• L’intégration des systèmes de sécurité (contrôle isolement, précharge, MSD…) ;
• L’implémentation de logiques avancées de gestion demandées par le client ;
• La possibilité d’utilisation des batteries en parallèle pour atteindre une capacité élevée d’accumulation ;
• L’industrialisation des batteries HT ;
• Une conception permettant de réussir les essais exigés par le projet concernant la sécurité, la mécanique, le test CEM (compatibilité électromagnétique) ainsi que les tests spécifiques au secteur.
• Une conception après-vente.

Ces exigences ont nécessité une approche conceptuelle totalement personnalisée, en mesure d’élever les standards opérationnels de la GPU électrique.

Architecture intégrée haute tension avec BMS avancé et connexion 4G

Le projet a conduit au développement d’une gamme de batteries au lithium HV dédiées aux GPU électriques, conçues pour répondre à différents besoins opérationnels avec deux capacités énergétiques de 50 et 125 kWh.

Les deux configurations adoptent la chimie LFP (lithium-fer-phosphate), choisie pour garantir sécurité maximale, stabilité et vie utile supérieure à 4000 cycles, assurant des performances élevées même dans des conditions opérationnelles difficiles.

La création de deux tailles de batteries permet d’accumuler une grande quantité d’énergie en utilisant peu de batteries en parallèle. Cela réduit de manière drastique le nombre de composants, simplifie l’architecture et diminue le coût global de la solution. Cette modularité énergétique permet d’électrifier différents types de GPU, assurant la flexibilité opérationnelle, l’intégration complète avec la machine et une fiabilité constante durant tout le cycle de vie du système.

Mais la batterie n’est pas qu’un accumulateur d’énergie, c’est une partie active de la machine, car elle intègre en interne tous les systèmes fondamentaux :

• contrôle isolement
• MSD (Manual Service Disconnect)
• HVIL
• système de chauffage
• data logger
• capteur de gaz
• extincteurs intégrés
• connexion 4G pour le contrôle à distance et la maintenance prédictive

Outre la partie HT, dans cette application, le firmware a également été personnalisé pour implémenter des fonctions spécifiques demandées par l’OEM. Grâce à l’intégration de la connexion 4G, le client peut surveiller en temps réel toute sa flotte de GPU réparties sur plusieurs aéroports, centralisant les activités de gestion de la flotte, anticipant les interventions de maintenance et optimisant les performances opérationnelles des flottes GSE.

Cette connexion 4G intégrée au système de contrôle à distance Flash Data Center permet une surveillance constante des paramètres de la batterie, identifiant avec précision l’état de santé des batteries et envoyant de manière proactive des alertes en cas d’éventuels problèmes. Cette approche date-driven permet d’implémenter des stratégies de maintenance prédictive des batteries, de réduire les arrêts non planifiés et d’optimiser le coût total de possession de l’ensemble de la flotte GSE.

Dans ce contexte, la sécurité a été pensée comme un système actif et à plusieurs niveaux : l’intégration de capteurs de gaz permet un contrôle constant des conditions opérationnelles du pack batterie, permettant de détecter en temps utile les éventuelles anomalies et d’activer des stratégies de protection préventives. Pour compléter cette approche, les extincteurs intégrés représentent un niveau supplémentaire de sécurité. Ils sont conçus pour intervenir de manière automatique et localisée en cas de situation critique, réduisant le risque de propagation et augmentant la protection de la machine, de l’environnement et des opérateurs.

La combinaison de technologie haute tension, d’architecture intégrée et de connectivité avancée transforme la solution en un véritable avantage compétitif pour l’OEM et le manager de flotte, faisant de la GPU électrique un système complet, sût et facile à gérer.

L’approche de Flash Battery : co-conception de batteries haute tension pour des OEM du secteur GSE

Ce qui a vraiment fait la différence dans ce projet fut l’approche consultative de Flash Battery. Il ne s’agissait pas d’une simple fourniture de batteries, mais d’un véritable parcours de co-conception, basé sur l’écoute attentive, la compétence technique et la vision à long terme.

Dès le début, notre équipe de Recherche & Développement a étroitement collaboré avec l’équipe R&D du client, instaurant un dialogue technique permanent qui a permis d’analyser les besoins opérationnels, au-delà des spécificités initiales, en évaluant les contraintes d’application, les cadres d’utilisation et les objectifs futurs. Cette méthode a permis de construire un rapport de confiance solide, transformant Flash Battery en un partenaire stratégique et non plus un simple fournisseur.

Le client a choisi Flash Battery pour sa capacité à affronter un projet complexe, à abandonner les solutions modulaires avec de petites batteries et à développer une batterie sur mesure, spécifiquement conçue pour augmenter l’efficacité de la GPU électrique haute tension.

Du point de vue technologique, l’un des éléments décisifs a été le passage à la chimie LFP (lithium-fer-phosphate), plus sûre et plus stable, avec un cycle de vie plus long, garantissant un coût total de possession optimisé par rapport aux solutions précédentes. L’architecture avec des batteries grand format a elle aussi apporté des bénéfices concrets, réduisant les connexions et les composants, accélérant les diagnostics et rendant les activités d’après-vente beaucoup plus efficaces.

Du projet personnalisé à une plate-forme haute tension modulable pour les flottes GSE

Après l’installation des batteries sur les GPU électriques, les bénéfices opérationnels ont été immédiatement mesurables : réduction des coûts, plus grande fiabilité du système et gestion après-vente considérablement simplifiée. L’efficacité de la solution a favorisé l’extension de l’application à d’autres typologies d’équipements de soutien au sol, comme les tracteurs aéroportuaires, élargissant les possibilités d’intégration au sein des flottes GSE.

Aujourd’hui, le projet représente une référence à l’échelle internationale entre l’Europe, les États-Unis et le Moyen-Orient, contribuant concrètement aux processus d’électrification des aéroports des principaux hubs internationaux.

Un résultat construit au fil du temps, à partir de 2019, grâce à une collaboration constante qui a impliqué les services R&D, informatique, ventes et après-vente de Flash Battery ainsi que les équipes techniques et opérationnelles du client, transformant la solution en réponse aux besoins réels du secteur.

Cette expérience montre comment une approche basée sur la co-conception permanente peut se traduire en solutions fiables et modulables, en mesure de s’adapter à des contextes opérationnels et à des marchés différents tout au long du cycle de vie du produit.

L’évolution des infrastructures aéroportuaires vers des modèles neutres en carbone demandera dans les prochaines années des systèmes de stockage haute tension toujours plus intégrés, intelligents et interopérables. Les architectures développées pour ce projet représentent une plate-forme technologique modulable pour les futures générations d’équipements de soutien au sol électrifiés.