高電圧システム向け造船所向けバッテリー設計

新造船におけるバッテリーに関する最も高額な決定は、バッテリーそのものではないことが多い。それは、隔壁が400mmも近すぎたり、本来越えるはずのない防火境界を越えなければならなくなったケーブル配線、あるいは納入6週間前に船級協会から指摘された内容だったりする。バッテリー統合の失敗は、技術的な失敗として現れることはほとんどなく、スケジュール上の失敗として現れるのだ。

このガイドでは、高電圧が設計段階に入ると何が変わるのか、そして工場で通常どこで時間をロスするのかについて説明します。

取り上げる内容：

バッテリー設計が詳細設計段階ではなくコンセプト段階で行われるべき理由
空間計画、区分け、換気に関する要件が全体的な配置を決定する
電気アーキテクチャと最も重要な統合ポイント
2026年の船級規則改正が造船所にもたらした変化
新しい：2032年に大型バッテリーを搭載できる船体設計を今日から行う方法

ROYPOW社の海洋バッテリープラットフォームDNV型式認証取得済み、自然冷却式で、単一の繰り返しモジュールで構成されています。具体的な数値を示すことで設計上のポイントがより明確になる場合は、以下の仕様を参照してください。

バッテリー設計はコンセプト段階にとどまるべきだ

ほとんどの造船所では、バッテリーを設備購入品として扱っているが、そうではない。バッテリーは、全体配置、構造部材寸法、空調設備、防火区画、ケーブル配線、安定性計算など、あらゆる設計段階に影響を与える設計上の制約事項なのである。

詳細設計の段階でそれを導入すると、それらのすべての分野において、バッテリーが故障するという前提がすでに固定化されてしまう。

運用プロファイルから始めましょう

船級協会は、バッテリーの選定を決定する前に実現可能性調査を行うことを推奨しているが、その理由は官僚的なものではなく、実務的なものである。バッテリーの仕様は運用プロファイルから導き出されるものであり、その逆ではない。

システムのサイズを実際に決定する入力項目：

動作モード別のデューティサイクル。航行、操縦、定位置保持、そして接岸時の負荷など、それぞれ異なる電力消費パターンが存在します。タグボートの最大曳航力とフェリーの巡航負荷では、総電力消費量（kWh）が同じでも、バッテリーの仕様は全く異なります。
充電ウィンドウ。12分間の停泊を予定しているフェリーと、一晩中充電を行う作業船では、必要な充電レートが異なります。この単一の入力要素が、エネルギー需要の変化以上にモジュール数に大きな影響を与えることがよくあります。
目標とする耐用年数とサイクル数。1日に2回運転する船舶を15年間稼働させるには、およそ11,000回の運転サイクルが必要となる。この回数によって、処理方法や排出深度戦略が決定され、ひいては設備容量が決まる。
冗長性要件。クラスがバッテリールームを分割するか、独立した弦を要求するかによって、配置はわずかに変わるのではなく、根本的に変わる。

シーケンスが通常途切れる場所

設計段階	何が起こるべきか	よくあること
コンセプト	運用プロファイルとエネルギー予算が定義されました	バッテリー容量は「未定、約1000kWh」と記載されている。
基本設計	バッテリー収納スペースの位置、重量配分	残りの容量によって割り当てられたスペース
詳細設計	サプライヤーの図面を統合し、授業に提出しました。	サプライヤーを選定しましたが、図面が合いません。
生産	承認された図面に従って設置する	構造変更、スケジュール遅延

3行目は、プロジェクトが数ヶ月も遅れる部分です。修正費用は構想段階ではほとんどかかりませんが、生産段階では莫大な費用がかかります。

プロからのアドバイス：サプライヤーとの契約がまだ締結されていなくても、基本設計が完了する前に、モジュールの寸法と質量を全体配置に確定させておきましょう。標準的な船舶用モジュールは狭い範囲に収まるため、代表的な設置面積（ROYPOWのプラットフォームでは、モジュールあたり約800 x 465 x 247 mm、112 kg）で設計することで、後で詳細を詰めることができる現実的な容量を確保できます。

現代の船舶用バッテリープラットフォームがどのように設計されているかについての背景については、ROYPOW の概要を参照してください。海洋エネルギー貯蔵の進歩有用な設計上の背景情報を提供する。

空間計画、区画分け、換気

バッテリースペースは、ほとんどのヤードが想定する以上に、全体の配置を左右する重要な要素となる。主な要件は、防火境界、ガス排気、そしてアクセス性という3つである。

場所の制約

バッテリースペースには、配置全体に波及する制約が伴う。

防火境界評価。隣接する区画や旗の要件に応じて、通常はA-60または同等の境界が必要となります。これは隔壁の構造や断熱材の体積に影響します。
宿泊施設および管制ステーションからの分離。人が居住する空間に直接隣接している場合は、通常、制限されるか、追加の対策が必要となります。
燃料および機械からの分離。燃料タンク、オイルシステム、高温面への近接は、クラスによる追加の審査対象となります。
脱出経路の独立性。その空間には、バッテリー設備自体を通らずに済む避難経路が必要だ。

換気とガス管理

これは、造船所が計画段階で最も過小評価しがちな要件です。

認証済みの船舶用バッテリーパックには、熱暴走時に安全に排気するように設計された防爆型安全弁が装備されています。ROYPOW社のシステムでは、これらの安全弁は各パックの背面に金属製で取り付けられており、排気ダクトに直接接続できるように設計されています。

そのダクトは設計上の対象であり、後付けのものではありません。必要なものは以下の通りです。

各パックから船外の安全な排出地点までの明確な経路
設置済みのパック数全体に対して十分な断面であり、代表的なサンプルではありません。
接続部自体を収容するための、各ラックの背面のクリアランス。
走行路に沿った構造的サポート
空気取り入れ口、居住空間の開口部、および避難経路から離れた場所に排出場所を設ける。

配管経路は計画段階で設計してください。既に完成した区画にダクトを後付けするのは、バッテリープロジェクトにおける最終段階での変更の中でも、最も大きな混乱を招くもののひとつです。

アクセスおよびメンテナンス範囲

モジュールは重量があるため、船舶の耐用年数のある時点で取り外されることになる。

モジュールと搬送機器が通行できる十分な幅の搬出ルートを計画してください。
ラックの上部に吊り上げポイントまたはアイボルトを設ける。
コネクタへのアクセスと点検のために、前面に十分なスペースを確保してください。
ドアを閉めた状態で、船が水に浮いている状態でも、建設中だけでなく、航路が機能することを確認してください。

冷却戦略が空間を変える

冷却方法によって、区画の複雑さが決まります。

冷却方式	宇宙空間への影響
液冷式	ポンプ、冷却ライン、熱交換器、漏洩検知、ドリップトレイ、その他の貫通部
空冷式（強制冷却）	ファン、ダクト、フィルター、ファン故障時の冗長性
自然冷却	周囲温度制御のみで、専用の冷却サブシステムはありません。

自然冷却システムは、コンパートメントから機械サブシステム全体を取り除きます。貫通箇所が少なくなり、故障モードも減り、メンテナンス計画へのアクセスも少なくなり、クラス提出も簡素化されます。ROYPOW社高電圧船舶用バッテリーシステム自然冷却方式を採用し、IP67規格の保護等級を備えているため、筐体設計時に考慮する価値がある。

電気アーキテクチャと統合ポイント

高電圧は、バッテリー室にとどまらず、電気設計を大きく変える。DCバスが敷設される場所には必ず、新たな要件が伴う。

DCバスの決定

システム電圧は、下流側のほぼすべての要素を決定します。例えば、導体のサイズ、開閉装置の定格、保護協調、絶縁要件などです。

最新のプラットフォームは、幅広い視野を提供します。ROYPOWのシステムは、102.4Vから1000V直列モジュール構成により、単一システムのエネルギーは32.7 kWhから2,785 kWhまで、並列システムは最大100 Mまで拡張可能。Wh.

この範囲のおかげで、造船所はモジュールを標準化し、船ごとにストリング構成を変更できるため、船体ごとに異なる製品を認定する必要がなくなる。

設計の初期段階で統合すべきポイント

BMSとは、電力管理システムのことです。最新のバッテリー管理システムは、もはや船舶のPMSに生のセルデータを大量に送信することはありません。集計された値とステータスを表示します。通信プロトコルとデータセットについては、試運転時ではなく、基本設計段階で電気設備インテグレーターと確認してください。
インバーターとドライブの互換性。選択したインバータープラットフォームでバッテリーシステムが実地試験済みであることを確認してください。ROYPOWのBMSは、ABBおよびDanfossのインバーター、COMAPおよびDEIFの電力管理システムとの連携実績があり、統合リスクの重要なカテゴリーを排除します。
緊急停止回路。このクラスでは、ソフトウェアに依存しない、ローカルおよびリモートの両方のハードワイヤード緊急停止機能が求められます。既存の配線に追加するのではなく、最初から安全回路として配線してください。
防護調整。認証済みシステムは、パックレベルとPDUレベルの両方でヒューズが内蔵されています。船舶側の保護システムは、これと連携する必要があり、重複したり競合したりしてはなりません。
陸上電源接続インターフェース。充電システムを仕様決定する前に、充電インフラ、コネクタ規格、および利用可能な陸上電源容量を確認する必要があります。250kWの電源供給が可能なバースで1MWの充電を想定して設計された船舶は、技術的な問題ではなく、計画上の問題です。

重量と安定性

バッテリーの質量は一つの区画に集中しており、航行中に燃焼することはありません。燃料とは異なり、バッテリーの質量は一定です。

構想段階から、軽船の推定値に搭載質量全体を含める
バッテリースペースの垂直重心を具体的にモデル化する
設計で将来の容量拡張が想定されている場合は、安定性マージンにそれを考慮に入れる。
ハイブリッド化において燃料容量を減らすと、自由表面効果だけでなく総質量も変化することに注意してください。

契約締結前の入札段階で、バッテリー供給業者にモジュールの質量と寸法を文書で確認してください。詳細設計段階で提示される重量値は、口頭で提示された値よりも大きくなる傾向があります。

ロイポウの BMSの基礎ガイドリチウムシステムアーキテクチャに不慣れな電気チームに説明を行う際に役立つ参考資料となる。

2026年度クラス規則の改訂で変更された内容

2026年にはクラス規則が大幅に変更され、いくつかの変更点はヤードサイドのデザインに直接影響を与える。

DNV 2026年7月版

DNVの船舶およびオフショア設備に関する規則の2026年7月版では、電化への移行を明確に目的とした新しいクラス表記が導入されました。造船所にとって最も重要なのは次の2つです。

バッテリー準備完了。バッテリーを主要エネルギー設備の一部として搭載できるように準備されている船舶を示す表記で、納入時にはバッテリーは設置されていない。
陸上電源接続準備完了。陸上電源接続に対応した船舶の場合、これに相当する表記法が用いられる。

これらの表記法は、先進的な造船所が既に非公式に行っていたことを正式なものにしたものです。これにより、船主は船体を建造してから後から電動化するための明確で認証可能な方法を得ることができ、新造船に関する商業的な議論を大きく変えることになります。

小型船舶に関するISO規格

全長24メートル以下の船舶については、現在2つの基準が同時に適用されています。

標準	範囲
ISO 23625	リチウムイオン電池システムの要件
ISO 16315:2026	電気推進システムとハイブリッド推進システムの統合

この区分は重要です。ISO 23625はバッテリー自体を規定し、ISO 16315はバッテリーの組み込み方法を規定します。規格に準拠したバッテリーであっても、規格に準拠しない方法で取り付けられた場合は、やはり不合格となります。

ABSおよび地域要件

ABS船舶建造・分類規則2026年版は、2026年1月1日に発効しました。米国籍船舶については、46 CFR Part 111 Subpart 111.15が引き続きバッテリーの構造と設置を規定しており、充電器の出力による設置の分類、および海洋の温度、振動、衝撃条件に適した構造を要求しています。

責任の所在はどこにあるのか

この点は、しばしば誤解されているため、強調しておく必要がある。

部品の認証は供給業者の責任です。設置に関する法令遵守は、ヤードの責任です。

DNV型式認証を受けたバッテリーシステムは、設置が規格に適合することを意味するものではありません。これは、バッテリー自体を詳細な審査対象から除外することで、認証手続きを大幅に迅速化するものです。配置、分離、換気、保護調整、および文書化は、引き続き造船所の管轄範囲となります。

したがって、既に認証済みのプラットフォームを選択することは、技術的な決定であると同時に、スケジュール上の決定でもある。ROYPOWの海洋システムは、 DNV型式承認UN 38.3と並行して、既存のDNV試験記録は、試験プログラムを繰り返すのではなく、ABS認証を迅速化するために通常再利用できます。

未来のバッテリーに対応できる船体設計

バッテリーのエネルギー密度は着実に向上し、充電インフラは拡大し、排出ガス規制は厳格化している。今日500kWhのバッテリーを搭載して納入された船舶は、2032年には1,200kWhのバッテリーを必要とするかもしれない。そして、単純なアップグレードと非経済的なアップグレードの差は、設計段階で決まるのだ。

バッテリー対応に必要な条件とは

DNV表記法は枠組みを提供する。その根底にあるエンジニアリングは、後から追加するとコストがかかるものをあらかじめ確保しておくことに尽きる。

音量。拡張構成に備えて、たとえ最初は収納スペースとして使うとしても、収納スペースを確保しておきましょう。設計段階で容積を確保するのは比較的容易ですが、後から増やすのはほぼ不可能です。
構造耐力。デッキと基礎の寸法は、納入後の重量ではなく、将来の重量に基づいて設計してください。完成した区画内部の構造補強は、大掛かりな工事となります。
ケーブル配線容量。ケーブルトレイと貫通部のサイズが大きすぎる。小さすぎる貫通部に太い導体を通すには、構造物を切断する必要がある。
開閉装置の設置スペースと定格。配電盤には物理的なスペースを確保し、余裕のある定格容量を選択してください。
換気および排気能力。換気装置のサイズは、最初の設置時ではなく、想定される最大パック数に合わせて決定してください。
安定余裕。将来の質量と垂直重心を、文書化された事例として安定性計算に反映させる。

モジュール標準化がこの問題を悪化させる理由

モジュール式のプラットフォームを採用することで、将来の拡張は設計変更ではなく、調達作業で済むようになる。

既存のシステムが拡張システムと同じモジュールを使用している場合、拡張とは予約済みのラックにモジュールを追加することを意味します。BMSアーキテクチャ、通信プロトコル、保護方式、およびクラスドキュメントはすべて引き続き有効です。

サプライヤーが注文間でモジュール設計を変更した場合、その変更は一切引き継がれません。

艦隊レベルの特典

シリーズ船舶を建造する造船所や、リピート顧客に対応する造船所にとって、すべての作業において単一のモジュールに標準化することは、真のメリットをもたらします。

船体ごとに1つの提出テンプレートではなく、1つのクラス提出テンプレートを使用する
電気工事請負業者向けの統合プロファイル
試運転チーム向けの研修プログラム
オーナーへの引き渡し用スペアパーツ仕様書
予測可能で再現性のある設置作業時間

設計手法としての改修

改造作業においても、同様の考え方が逆の形で当てはまります。健全な構造と機能的な駆動系を備えた既存の船舶は、新造船よりも電動化に適している場合が多く、設計上の課題はほぼ同じです。バッテリーはどこに設置するのか、どのように換気するのか、どのように接続するのか、そして船級協会はどのような情報を必要とするのか、といった点です。

ロイポウの電気設備改修ソリューションこのプラットフォームは、その経路を中心に構築されており、 MBmax16.3Hそして MBmax14.3Hさまざまなエネルギーおよび電力プロファイルに合わせた構成。

プロからのアドバイス：バッテリー対応の配線に関する規定は、予約容量、構造上の許容値、ケーブル容量などを承認済みの図面に明記し、正式に文書化してください。文書化されていない規定は、次の設計チームがその存在を知らないため、実質的に規定がないのと同じです。

ROYPOWで最初から正しく構築しよう

高電圧統合においては、バッテリーを単なる購入注文ではなく設計上の重要な要素として捉える造船所が有利になります。運用プロファイルを早期に決定し、スペースをきちんと確保し、コンパートメントが閉じる前に換気経路を設計し、講習会を長引かせるのではなく短縮できるような認証済みのプラットフォームを選択しましょう。

このガイドの重要なポイント：

バッテリー仕様は、全体的な配置、構造、空調設備、および安定性を制約するため、コンセプト段階に属する。
動作プロファイルと充電ウィンドウは、kWhという数値よりも、システムサイズをより確実に決定する。
パックリリーフバルブからの排気ダクトは、配置レベルの設計対象であり、詳細設計の追加事項ではない。
自然冷却システムでは、ポンプ、冷却液ライン、漏れ検知装置がコンパートメントから完全に排除されます。
部品認証はサプライヤーの責任範囲です。設置の適合性はヤードの責任となります。
DNVの2026年7月版では、段階的電化に対応するため、バッテリー対応と陸上電源対応の表記が追加された。
ISO 23625とISO 16315:2026は、全長24メートル未満の船舶に同時に適用される。
2032年に必要となるバッテリーのための予備容積、構造耐力、ケーブル配線、換気設備を準備しておきましょう。

ROYPOWの高電圧船舶用バッテリーシステムDNV型式承認済み、自然冷却、IP67規格、102.4Vから2,785kWhまで拡張可能な単一の繰り返しモジュールで構築されています。1000Vシリーズ。シリーズ全体で標準化を進めているヤードや、改修プログラムを計画しているヤードの場合、エンジニアリングチームはお客様の運用プロファイルに基づいて直接作業を進めることができます。お問い合わせページ.