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船舶電化におけるバッテリーシステムとパワーエレクトロニクスインターフェースのレビュー：トポロジー、制御技術、将来動向

A review of battery systems and power electronics interfaces in electrified maritime transportation: Topologies, control techniques and future trends (原題)

Saeed Kazemian, Thomas Geury, Omar Hegazy

Energy Reports📚 査読済 / ジャーナル2026-05-17#エネルギー転換Origin: EU
DOI: 10.1016/j.egyr.2026.109396
原典: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2026.109396

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、船舶の電化に関する包括的なレビューである。AC、DC、ハイブリッドの電気アーキテクチャを比較し、バッテリーや燃料電池を含むエネルギー貯蔵システムの統合について分析する。さらに、パワーエレクトロニクスと制御技術の進展をまとめ、デジタルツインやAIによるエネルギー管理の将来動向を示す。

English

This paper reviews electrification of maritime transportation, comparing AC, DC, and hybrid architectures. It examines battery and fuel-cell integration, power electronics advances, and control strategies. The review identifies research gaps in digital twin co-design and reliability-aware control for future intelligent ship systems.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本は造船大国であり、IMOの脱炭素目標に沿った船舶電化が重要な政策課題である。本レビューは、様々な船種に適したバッテリーやアーキテクチャの選択肢を体系的に比較しており、日本の海事産業の技術開発や投資判断に有用な知見を提供する。

In the global GX context

This review provides a timely synthesis of maritime electrification technologies, which are critical for meeting global IMO decarbonization targets. The comparative analysis of architectures and storage systems offers guidance for system integrators and policymakers worldwide.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a structured comparison of architectures and storage technologies, identifying research gaps in integrated modeling and digital-twin co-design.

🏢実務担当者:Evaluates converter topologies and battery suitability for vessel classes, offering design guidance for system integrators.

🏛政策担当者:Maps electrification trends across vessel types and regulatory drivers, useful for shaping maritime decarbonization policies.

📄 抄録（日本語訳）

海事分野は、ますます厳しくなる環境規制と世界的な脱炭素目標に対応するため、低排出・高エネルギー効率の推進システムへの急速な移行を遂げている。この移行を可能にする技術の中でも、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、現代の電化船舶電力システムの主要コンポーネントとして浮上している。本論文は、船舶の電化に関する包括的なレビューを提示し、特に新興の電気/電子アーキテクチャおよびハイブリッド推進コンセプト内へのバッテリーエネルギー貯蔵システムの統合に焦点を当てる。まず、本論文は、異なる船舶カテゴリーにわたる船舶推進技術の進化をレビューし、運航プロファイルが電化の可能性にどのように影響するかを分析する。次に、AC、DC、およびハイブリッドAC/DC電気アーキテクチャを、効率、保護の複雑さ、拡張性、およびエネルギー貯蔵と再生可能エネルギー源の統合への適合性の観点から体系的に比較する。続いて、リチウムイオンバッテリー、ハイブリッドエネルギー貯蔵システム、および燃料電池ベースの構成を含むエネルギー貯蔵技術の役割を、運航要件、安全上の考慮事項、およびライフサイクル性能に関して検討する。さらに、本レビューは、電化船舶電力システムの効率的かつ信頼性の高い運転を可能にする、パワーエレクトロニクス、コンバータトポロジー、ワイドバンドギャップ半導体デバイス、および高度な制御戦略における最近の進歩を分析する。最後に、デジタルツイン、最適化ベースの共設計フレームワーク、およびAI強化エネルギー管理システムなどの船舶内グリッド管理における新興アプローチが、将来のインテリジェント海事エネルギーシステムの主要な実現要因として議論される。アーキテクチャ、貯蔵システム、パワーエレクトロニクス、および制御戦略にわたる技術開発を統合することにより、本レビューは現在の研究ギャップを特定し、信頼性が高く、拡張可能で、脱炭素化された船舶電力システムに向けた将来の方向性を概説する。 • AC、DC、およびハイブリッド船舶用E/Eアーキテクチャのシステムレベルの比較分析を提供する。 • バッテリー技術を定量的に比較し、異なる船舶クラスへの適合性をマッピングする。 • 効率、拡張性、および実装制約に関してコンバータトポロジーと制御戦略を評価する。 • 実際の船舶ケーススタディを統合して、電化とハイブリッド化の傾向を特定する。 • 統合モデリング、信頼性を考慮した制御、およびデジタルツイン対応の共設計における主要な研究ギャップを特定する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

The maritime sector is undergoing a rapid transition toward low-emission and energy-efficient propulsion systems in response to increasingly stringent environmental regulations and global decarbonization targets. Among the enabling technologies for this transition, battery energy storage systems have emerged as a key component of modern electrified ship power systems. This paper presents a comprehensive review of shipboard electrification with a particular focus on the integration of battery energy storage systems within emerging electrical/electronic architectures and hybrid propulsion concepts. First, the paper reviews the evolution of shipboard propulsion technologies across different vessel categories and analyzes how operational profiles influence electrification potential. Next, AC, DC, and hybrid AC/DC electrical architectures are systematically compared in terms of efficiency, protection complexity, scalability, and suitability for integrating energy storage and renewable sources. The role of energy storage technologies, including lithium-ion batteries, hybrid energy storage systems, and fuel-cell-based configurations, is then examined with respect to operational requirements, safety considerations, and lifecycle performance. The review further analyzes recent advances in power electronics, converter topologies, wide-bandgap semiconductor devices, and advanced control strategies that enable efficient and reliable operation of electrified ship power systems. Finally, emerging approaches in shipboard grid management, such as digital twins, optimization-based co-design frameworks, and AI-enhanced energy management systems, are discussed as key enablers for future intelligent maritime energy systems. By synthesizing technological developments across architectures, storage systems, power electronics, and control strategies, this review identifies current research gaps and outlines future directions toward reliable, scalable, and decarbonized shipboard power systems. • Provides a system-level comparative analysis of AC, DC, and hybrid shipboard E/E architectures. • Quantitatively compares battery technologies and maps their suitability to different vessel classes. • Evaluates converter topologies and control strategies with respect to efficiency, scalability, and implementation constraints. • Synthesizes real-world vessel case studies to identify trends in electrification and hybridization. • Identifies key research gaps in integrated modeling, reliability-aware control, and digital twin-enabled co-design.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。