(57)【要約】      （修正有）【課題】電池設計を最適化するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】電池のための電池設計レイアウトに対する初期ワーキング解を決定することを含む。初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、電池設計レイアウトに対する１つ以上の可能な解を決定することをさらに含む。局所探索アルゴリズムは、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた１つ以上の部品からの部品を電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた他の部品及びインベントリ内に残る他の部品のうちの少なくとも１つと交換することにより、初期ワーキング解から１つ以上の可能な解を反復的に生成する。部品の交換は、タブーリストによって制限される。【選択図】図２
2018109950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池（１２６）内に含まれるべき部品（１１０、１１２）のインベントリ（１１６）の動作パラメータを決定すること（２０４）であって、前記部品（１１０、１１２）が、蓄電部品（１１０）及び電気部品（１１２）を含む、動作パラメータを決定すること（２０４）と、
前記電池（１２６）のための電池設計レイアウト（１２２）に対する初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）であって、前記初期ワーキング解が、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記インベントリ（１１６）からの一組の部品（１１０、１１２）を含む、初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）と、
前記初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）であって、
前記局所探索アルゴリズムが、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた１つ以上の部品（１１０、１１２）からの部品（１１０、１１２）を前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた他の部品（１１０、１１２）及び前記インベントリ（１１６）内に残る他の部品（１１０、１１２）のうちの少なくとも１つと交換することにより、前記初期ワーキング解から前記１つ以上の可能な解を反復的に生成し、
タブーリストが、前記局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品（１１０、１１２）の識別子を記憶し、
前記１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記動作パラメータに基づいて、前記１つ以上の可能な解のそれぞれに対して、目的関数値が計算され、且つ、
部品（１１０、１１２）の前記交換が、前記タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される、１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）と、
前記１つ以上の可能な解に対して計算された前記目的関数値に基づいて、前記１つ以上の可能な解から選択された電池ビルド（１２４）を、インターフェース（１０８）を介して、ユーザ（１０６）に提供すること（２１４）と
を含む、方法（２００、３００）。
【請求項２】
確率関数及び冷却スケジュールに基づいて、新しい局所探索を実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法（２００、３００）。
【請求項３】
前記電池設計レイアウト（１２２）のための多様化プロセスを実行すること（３２４〜３４０）をさらに含み、前記多様化プロセスが、最小限の探索しかなされていない解空間の部分に１つ以上の追加の解を生成する、請求項１に記載の方法（２００、３００）。
【請求項４】
前記多様化プロセスが、
試験する新しい初期多様化解を決定すること（３２４）と、
前記新しい初期多様化解に基づいて、新しいワーキング解を考慮するために、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する前記１つ以上の追加の解を決定すること（２１２、３２６〜３４０）と
を含む、請求項３に記載の方法（２００、３００）。
【請求項５】
前記１つ以上の可能な解から１つ以上のエリート解を選択すること（２１２、３４６）と、
前記１つ以上のエリート解に集約化プロセスを実行すること（２１２、３４８〜３６４）と
をさらに含む、請求項１に記載の方法（２００、３００）。
【請求項６】
前記目的関数値内の１つ以上の項を計算することが、前記電池（１２６）内の仮想セル（４１８）の容量の差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）を含むモジュール（４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２）のインピーダンスの差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）内のインピーダンスの差を最小化することとを含む、請求項１に記載の方法（２００、３００）。
【請求項７】
前記蓄電部品（１１０）が、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）セル、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）セル、及びニッケル金属水素化物（ＮｉＭｈ）セルのうちの１つ以上を複数個含み、前記電気部品（１１２）が、ヒューズ、パストランジスタ、ダイオード、温度センサ、及びインジケータのうちの１つ以上を複数個含む、請求項１に記載の方法（２００、３００）。
【請求項８】
指令（１０４）を記憶する１つ以上のメモリデバイス（５０４）、及び
前記１つ以上のメモリデバイス（５０４）に連結され、且つ前記指令（１０４）を実行して方法（２００，３００）を実行するように構成されている１つ以上のプロセッサ（５０２）
を備えているシステム（１０２、５００）であって、前記方法（２００，３００）は、
電池（１２６）内に含まれるべき部品（１１０、１１２）のインベントリ（１１６）の動作パラメータを決定すること（２０４）であって、前記部品（１１０、１１２）が、蓄電部品（１１０）及び電気部品（１１２）を含む、動作パラメータを決定すること（２０４）と、
前記電池（１２６）のための電池設計レイアウト（１２２）に対する初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）であって、前記初期ワーキング解が、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記インベントリ（１１６）からの一組の部品（１１０、１１２）を含む、初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）と、
前記初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）であって、
前記局所探索アルゴリズムが、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた１つ以上の部品（１１０、１１２）からの部品（１１０、１１２）を前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた他の部品（１１０、１１２）及び前記インベントリ（１１６）内に残る他の部品（１１０、１１２）のうちの少なくとも１つと交換することにより、前記初期ワーキング解から前記１つ以上の可能な解を反復的に生成し、
タブーリストが、前記局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品（１１０、１１２）の識別子を記憶し、
前記１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記動作パラメータに基づいて、前記１つ以上の可能な解のそれぞれに対して、目的関数値が計算され、且つ、
部品（１１０、１１２）の前記交換が、前記タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される、１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）と、
前記１つ以上の可能な解に対して計算された前記目的関数値に基づいて、前記１つ以上の可能な解から選択された電池ビルド（１２４）を、インターフェース（１０８）を介して、ユーザ（１０６）に提供すること（２１４）と
を含む、システム（１０２、５００）。
【請求項９】
前記方法が、確率関数及び冷却スケジュールに基づいて、新しい局所探索を実行することをさらに含む、請求項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【請求項１０】
前記方法が、前記電池設計レイアウト（１２２）のための多様化プロセスを実行すること（３２４〜３４０）をさらに含み、前記多様化プロセスが、最小限の探索しかなされていない解空間の部分に１つ以上の追加の解を生成する、請求項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【請求項１１】
前記多様化プロセスが、
試験する新しい初期多様化解を決定すること（３２４）と、
前記新しい初期多様化解に基づいて、新しいワーキング解を考慮するために、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する前記１つ以上の追加の解を決定すること（２１２、３２６〜３４０）と
を含む、請求項１０に記載のシステム（１０２、５００）。
【請求項１２】
前記方法が、
前記１つ以上の可能な解から１つ以上のエリート解を選択すること（２１２、３４６）と、
前記１つ以上のエリート解に集約化プロセスを実行すること（２１２、３４８〜３６４）と
をさらに含む、請求項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【請求項１３】
前記目的関数値内の１つ以上の項を計算することが、前記電池（１２６）内の仮想セル（４１８）の容量の差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）を含むモジュール（４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２）のインピーダンスの差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）内のインピーダンスの差を最小化することとを含む、請求項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【請求項１４】
前記蓄電部品（１１０）が、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）セル、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）セル、及びニッケル金属水素化物（ＮｉＭｈ）セルのうちの１つ以上を複数個含み、前記電気部品（１１２）が、ヒューズ、パストランジスタ、ダイオード、温度センサ、及びインジケータのうちの１つ以上を複数個含む、請求項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
現在の大型電池は、様々な電気的配置で連結された個々の電池セル及び電気部品から構成され得る。大型電池は、商用オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）の電池セルからなるモジュラーサブユニットから形成され得る。大型電池において小型セルを用いるアプローチにより、電池に含まれるセルの総数が数百又は数千に及ぶ。ただし、電池の性能は、個々のセル及び他の電池部品の性能のばらつきにより影響を受ける恐れがある。
【発明の概要】
【０００２】
本開示の諸態様は、電池内に含まれるべき部品のインベントリの動作パラメータを決定することを含む方法に関する。部品は、蓄電部品及び電気部品を含む。当該方法は、電池のための電池設計レイアウトに対する初期ワーキング解を決定することをさらに含む。初期ワーキング解は、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた部品のインベントリからの一組の部品を含む。さらに、当該方法は、初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、電池設計レイアウトに対する１つ以上の可能な解を決定することを含む。局所探索アルゴリズムは、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた１つ以上の部品からの部品を電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた他の部品及びインベントリ内に残る他の部品のうちの少なくとも１つと交換することにより、初期ワーキング解から１つ以上の可能な解を反復的に生成する。タブーリスト（ｔａｂｕ  ｌｉｓｔ）は、局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品の識別子を記憶する。目的関数値は、１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品の動作パラメータに基づいて、１つ以上の可能な解のそれぞれに対して計算される。部品の交換は、タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される。当該方法は、１つ以上の可能な解に対して計算された目的関数値に基づいて、１つ以上の可能な解から選択された電池ビルドを、インターフェースを介して、ユーザに提供することをさらに含む。
【０００３】
本開示のさらなる態様は、指令を記憶する１つ以上のメモリデバイスと、１つ以上のメモリデバイスに連結され、且つ指令を実行して方法を実行するように構成されている１つ以上のプロセッサとを含むシステムに関する。当該方法は、電池内に含まれるべき部品のインベントリの動作パラメータを決定することを含む。部品は、蓄電部品及び電気部品を含む。当該方法は、電池のための電池設計レイアウトに対する初期ワーキング解を決定することをさらに含む。初期ワーキング解は、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた部品のインベントリからの一組の部品を含む。さらに、当該方法は、初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、電池設計レイアウトに対する１つ以上の可能な解を決定することを含む。局所探索アルゴリズムは、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた１つ以上の部品からの部品を電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた他の部品及びインベントリ内に残る他の部品のうちの少なくとも１つと交換することにより、初期ワーキング解から１つ以上の可能な解を反復的に生成する。タブーリストは、局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品の識別子を記憶する。目的関数値は、１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品の動作パラメータに基づいて、１つ以上の可能な解のそれぞれに対して計算される。部品の交換は、タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される。当該方法は、１つ以上の可能な解に対して計算された目的関数値に基づいて、１つ以上の可能な解から選択された電池ビルドを、インターフェースを介して、ユーザに提供することをさらに含む。
【０００４】
本開示のさらなる態様は、１つ以上のプロセッサに方法を実行させる指令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。当該方法は、電池内に含まれるべき部品のインベントリの動作パラメータを決定することを含む。部品は、蓄電部品及び電気部品を含む。当該方法は、電池のための電池設計レイアウトに対する初期ワーキング解を決定することをさらに含む。初期ワーキング解は、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた部品のインベントリからの一組の部品を含む。さらに、当該方法は、初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、電池設計レイアウトに対する１つ以上の可能な解を決定することを含む。局所探索アルゴリズムは、電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた１つ以上の部品からの部品を電池設計レイアウトにおける位置群に割り当てられた他の部品及びインベントリ内に残る他の部品のうちの少なくとも１つと交換することにより、初期ワーキング解から１つ以上の可能な解を反復的に生成する。タブーリストは、局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品の識別子を記憶する。目的関数値は、１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品の動作パラメータに基づいて、１つ以上の可能な解のそれぞれに対して計算される。部品の交換は、タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される。当該方法は、１つ以上の可能な解に対して計算された目的関数値に基づいて、１つ以上の可能な解から選択された電池ビルドを、インターフェースを介して、ユーザに提供することをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の様々な態様に係る、設計環境及び電池設計ツールを含むコンピュータシステムの実施例を示す。
【図２】本開示の様々な態様に係る、電池を設計するプロセスの実施例を示す。
【図３Ａ】本開示の様々な態様に係る、電池を設計するプロセスの実施例を示す。
【図３Ｂ】本開示の様々な態様に係る、電池を設計するプロセスの実施例を示す。
【図３Ｃ】本開示の様々な態様に係る、電池を設計するプロセスの実施例を示す。
【図４Ａ】本開示の様々な態様に係る、電池のための設計レイアウトの実施例を示す。
【図４Ｂ】本開示の様々な態様に係る、電池のための設計レイアウトの実施例を示す。
【図５】本開示の様々な態様に係る、コンピュータデバイスのハードウェア構成の実施例を示す。
【図６】本開示の様々な態様に係る、電池設計ツールの適用の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
簡略化及び例示を目的として、本教示の原理は、その様々な実装形態の実施例を主に参照することにより説明される。しかしながら、当業者であれば、同じ原理を、あらゆる種類の情報及びシステムに等しく適用可能であり、且つ、それらにおいて実装することができ、このような任意の変形例は、本教示の真の精神及び範囲から逸脱しないことを容易に認識するであろう。さらに、以下の詳細な説明では、添付図面が参照されており、これらの図面は、様々な実装形態の特定の実施例を示す。本教示の精神及び範囲から逸脱せずに、論理的及び構造的な変更を様々な実装形態の実施例に対して行うことができる。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈すべきではなく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定される。
【０００７】
図１は、本開示の諸態様に係る設計環境１００を示す。設計環境１００において、電池レイアウトを試験且つ決定することができる。図１では、設計環境１００に含まれる様々な部品を示すが、図１は、設計環境の一例であり、追加の部品を加えてもよく、既存の部品を取り除いてもよい。
【０００８】
図１で示されるように、設計環境１００には、コンピュータシステム１０２が含まれる。設計環境１００は、例えば、公的団体又は私的団体のサポートに用いられるコンピュータシステム及びネットワークハードウェアを示し得る。そのような団体としては、政府機関、個人、事業体、パートナーシップ、企業、コーポレーションなどがある。コンピュータシステム１０２は、任意の種類の従来のコンピュータシステムあってもよく、設計環境１００で動作したり、設計環境１００をサポートしたりする。例えば、コンピュータシステム１０２は、ファイルサーバ、ウェブサーバ、アプリケーションサーバ、データベースサーバ、Ｅメールサーバなど、設計環境１００においてサービスを提供する様々な種類のサーバを含み得る。また、例えば、コンピュータシステム１０２は、上述した団体のスタッフにより用いられるラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話などを含む。
【０００９】
さらに、例えば、設計環境１００は、設計環境１００をサポートする他のハードウェアシステム及びコンピュータシステムを含む。例えば、設計環境１００は、任意の種類の通信ネットワークをサポートするゲートウェイ、ルータ、無線アクセスポイント、ファイアウォールなどを含んでもよく、これにより、設計環境１００内のコンピューティングシステムが通信を行うことができる。いずれの例においても、設計環境１００内のコンピュータシステム（コンピュータシステム１０２を含む）は、プロセッサ、メモリ、ネットワークハードウェア、記憶デバイスなどのハードウェア資源と、オペレーティングシステム（ＯＳ）、アプリケーションプログラムなどのソフトウェア資源とを含む。
【００１０】
本開示の態様によれば、コンピュータシステム１０２は、電池設計ツール１０４を実行するように構成されている。電池設計ツール１０４は、複数の電池セル及び電気部品を含む電池設計レイアウト１２２において、部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）を選別（スクリーニング）且つマッチングするように構成されている。電気部品１１２は、ヒューズ、パストランジスタ、ダイオード、温度センサ、及びインジケータのうちの１つ以上を複数個含み得る。
【００１１】
電池設計ツール１０４は、電池の電池設計レイアウトのための１つ以上の電池ビルド（ｂａｔｔｅｒｙ  ｂｕｉｌｄ）を生成するように構成されている。１つ以上の電池ビルドは、電池設計レイアウトの各位置で使用されるべき特定の１つ以上の部品の識別子を表し得る。諸態様では、電池設計ツール１０４は、１つ以上の電池ビルドを判定するために、１つ以上の反復的アルゴリズムを利用することができる。反復的アルゴリズムのうちの１つ又は複数では、電池設計ツール１０４は、擬似アニーリングアルゴリズムを利用することができる。擬似アニーリングアルゴリズムでは、電池設計ツール１０４は、電池設計レイアウトのための解空間の局所探索を実行することができる。局所探索において、電池設計ツール１０４は、電池設計レイアウトにおいて個々の電気部品（例えば、セル、ヒューズ等）のランダム又は疑似ランダムな配置を含む初期試験解（ｉｎｉｔｉａｌ  ｔｅｓｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を選択し得る。電池設計ツール１０４は、試験解ビルドにおける１つ以上の部品を交換し、電池設計レイアウトに対する可能な解を作ることができる。次いで、電池設計ツール１０４は、目的関数値を評価することにより、可能な解の品質を判定し得る。一旦評価されると、目的関数値が現在の最適解の目的関数値に等しいか又はそれより優れている場合、最適解及びワーキング解を可能な解に設定することができる。目的関数値が現在のワーキング解の目的関数値より劣る場合、可能な解は、一定の確率で現在のワーキング解に取って代わることもできる。次に、電池設計ツール１０４は、１つ以上の新しい部品を交換することにより、プロセスを繰り返すことができる。探索を導くために、以前選択された部品（例えば、以前選択された部品のシリアル番号）をタブーリストに追加してもよい。タブーリスト上の部品は、特定数の局所探索の反復について位置を移動することができない。局所探索の各反復を通して、試験解は、以前に記憶された解よりも品質が高く、エリート解リストにおいて多様性を保つ場合、エリート解リストに追加されてもよい。
【００１２】
局所探索に加えて、電池設計ツール１０４は、アルゴリズム内で多様化及び集約化も実行することができる。多様化段階の間、電池設計ツール１０４は、探索されていなかったか、又は最小限の探索しかなされていなかった解空間領域に移動し得る。電池設計ツール１０４は、この解空間領域で局所探索を行うことができる。集約化段階の間、電池設計ツール１０４は、高品質解（ｈｉｇｈ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）が観察された解空間領域をより集中的に探索することができる。
【００１３】
局所探索を用いることにより、電池設計ツール１０４は、効率を向上させつつ、消費時間及び電力を抑えて、最適な電池ビルドを決定し且つ生成することができる。同様に、局所探索、タブーリスト、多様化、及び集約化を利用することにより、電池設計ツール１０４は、最適電池ビルドを計算するための計算時間及び電力を抑えつつ、大きな解空間をカバーする。
【００１４】
諸態様では、電池設計ツール１０４は、コンピュータシステム１０２で記憶且つ実行可能なソフトウェアプログラムとして構成される。電池設計ツール１０４は、ＪＡＶＡ、Ｃ＋＋、Ｐｙｔｈｏｎコード、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、拡張可能マークアップ言語（ＸＭＬ）などの様々なプログラミング言語で記述可能であり、様々なオペレーティングシステムやコンピューティングシステムアーキテクチャなどに適合可能である。
【００１５】
電池設計ツール１０４は、少なくとも部分的にユーザ１０６の制御下で動作するよう構成されている。入力を受信して、ユーザ１０６に対して結果を出力するため、電池設計ツール１０４は、ユーザインターフェース１０８を生成且つ提供するよう構成されている。ユーザインターフェース１０８は、ユーザ１０６が電池設計ツール１０４と対話することを可能にする任意の種類のコマンドライン及び／又はグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）であり得る。電池設計ツール１０４は、ユーザインターフェース１０８を介して、制御手段、フォーム、報告などを提供するよう構成されており、これにより、ユーザ１０６は、電池設計ツール１０４と対話し、本明細書に記載のプロセスを実行することができる。
【００１６】
諸態様では、電池設計ツール１０４によって利用される動作パラメータは、例えば、部品（例えば、電池セル１１０や電気部品１１２）の実際の動作性能を示す任意の情報及びメトリクスを含み得る。例えば、電池セルの動作パラメータは、電池セルの容量、インピーダンス、及びアンペア時定格に加え、電池の内部抵抗、電池の開回路電圧、電池の充電状態などを含み得る。例えば、電気部品の動作パラメータは、種々の温度において等価抵抗、及び種々の温度において等価インピーダンスを含み得る。諸態様では、電池設計ツール１０４は、動作パラメータに加え、例えば、ＡｒｂｉｎやＭａａｃｏｒなどの任意のフォーマットで生成、送信、又は記憶されるデータを利用するように構成されている。
【００１７】
幾つかの態様では、動作パラメータは、部品の製造者から受けたもの（例えば、理論動作パラメータ）でもよい。幾つかの態様では、動作パラメータは、第三者又は別のコンピュータにより決定され、コンピュータシステム１０２及び電池設計ツール１０４に提供されてもよい。幾つかの態様では、動作パラメータは、コンピュータシステム１０２及び電池設計ツール１０４により決定され得る。
【００１８】
例えば、動作パラメータを決定するため、コンピュータシステム１０２は、試験装置１１４に連結され得る。試験装置１１４は、電池セル１１０及び電気部品１１２を現実世界の動作条件に置く電子機器及び回路を含み得る。試験装置１１４は、現実世界の動作条件下にある電池セル１１０及び電気部品１１２の動作パラメータを測定する１つ以上のセンサをさら含み得る。さらに、例えば、動作パラメータは、例えば、ＩＲ傾向（ＩＲ  ｔｒｅｎｄｓ）及び容量傾向（ｃａｐａｃｉｔｙ  ｔｒｅｎｄｓ）などの計測データから算出されるパラメータを含み得る。
【００１９】
諸態様では、コンピュータシステム１０２は、リポジトリ１１６を含む。リポジトリ１１６は、電池設計ツール１０４が用いるデータを記憶するように構成され得る。例えば、リポジトリ１１６は、電池設計ツール１０４が試験装置１１４を用いて決定した動作パラメータを記憶することができる。同様に、例えば、リポジトリ１１６は、部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）のインベントリ、電池セル１１０及び電気部品１１２のそれぞれの識別子（例えば、シリアル番号）などの電池セル１１０及び電気部品１１２の詳細、電池セル１１０及び電気部品１１２の仕様、並びに電池セル１１０及び電気部品１１２の理論的動作パラメータ（例えば、製造業者指定の動作パラメータ）を含むデータベースを記憶することができる。
【００２０】
諸態様では、コンピュータシステム１０２は、１つ以上のネットワーク１２０を介して、１つ以上のリポジトリ１１８に連結することができる。例えば、リポジトリ１１８は、部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の製造業者により操作且つ維持され得る。電池設計ツール１０４は、部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の詳細を、ネットワーク１２０を介してリポジトリ１１８から取得するように構成され得る。ネットワーク１２０は、公共又は民間であれ、どのような種類のネットワークであってもよい。リポジトリ１１８は、部品に関する情報を記憶する任意の種類のコンピュータシステムであってもよい。
【００２１】
図２及び図３Ａ〜図３Ｃは、本開示の諸態様に係る、部品から電池を設計するためのプロセス２００及び３００の実施例を示す。図２及び図３Ａ〜３Ｃには、実行可能な様々な段階が示されているが、いくつかの段階を省いてもよく、追加の段階を加えてもよい。同様に、図示の段階を任意の順序で実行してもよい。
【００２２】
プロセスが開始すると、２０２において、電池設計ツール１０４が起動される。例えば、ユーザ１０６が、電池設計ツール１０４をコンピュータシステム１０２上で起動することができる。一旦起動されると、電池設計ツール１０４は、ユーザ１０６にユーザインターフェース１０８を提供することができる。ユーザインターフェース１０８は、ユーザ１０６が電池設計ツール１０４を操作することを可能にし得る。
【００２３】
２０４において、電池設計ツール１０４は、部品のインベントリをインポートする。部品は、電池セル及び電気部品（ヒューズ、抵抗器、及びコンデンサ等）を含み得る。部品のインベントリは、部品の識別子（例えば、シリアル番号）及び部品の詳細（例えば、部品の動作パラメータ）を含み得る。例えば、電池設計ツール１０４は、試験装置１１４と通信して、部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の動作パラメータを決定することができる。同様に、例えば、電池設計ツール１０４は、部品を予め試験しておき、試験済みの部品の動作パラメータを後から取得することもできる。同様に、電池設計ツール１０４は、部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の理論的動作パラメータ（例えば、製造業者指定の動作パラメータ）を取得することができる（あるいは、事前に取得することができる）。一実施例では、後述するように、インベントリ内の部品は、電池セル、ヒューズ、又は他の電気部品を含み得る。
【００２４】
２０６において、電池設計ツール１０４は、１つ以上の基準に合致しない部品をインベントリから取り除くことができる。例えば、電池設計ツール１０４は、動作パラメータが満たすべき１つ以上の基準を維持することができる。この１つ以上の基準を、電池設計ツール１０４で予め設定しておくことができる。また、ユーザ１０６が、ユーザインターフェース１０８を介して、この１つ以上基準を選択又は設定することもできる。インベントリから取り除く工程の決定は、電池設計ツール１０４において予め設定してもよい。また、ユーザ１０６が、ユーザインターフェース１０８を介して、このインベントリから取り除く工程の決定を選択又は設定することもできる。
【００２５】
例えば、ユーザ１０６は、特定の基準内の動作パラメータ（例えば、特定の標準偏差（例えば、１、２、又は３シグマ）内の動作パラメータ）を有しないインベントリの部品をフィルタリングするよう電池設計ツール１０４に指示することができる。これを受けて、電池設計ツール１０４は、電池設計レイアウトを決定する際に、そのような部品をインベントリから取り除くことができる。    
【００２６】
後述するように、一実施例では、電池設計レイアウトには、電池セル及びヒューズの両方を含めることができ、動作パラメータには、以下を含めることができる。
１．セルの容量
２．セルのインピーダンス、及び
３．ヒューズのインピーダンス。
【００２７】
２０８において、電池設計ツール１０４は、電池の設計レイアウトを決定する。諸態様では、電池の設計レイアウトは、部品（例えば、電池セル及び電気部品）から構成された電池の構造（例えば、回路図や回路構成）を含むことができ、当該電池に所望の性能を付与する。電池の設計レイアウトは、当該電池に含める部品の個数、種類、位置なども含み得る。例えば、回路図は、様々な電気的配置（例えば、直列回路構成及び並列回路構成）で配置された部品（例えば、電池セル及び電気部品）を含み、当該電池に所望の性能（例えば、所望の出力電圧、電流、寿命等）を付与することができる。
【００２８】
幾つかの態様では、電池設計ツール１０４は、完全な設計レイアウトである電池の設計レイアウトを決定且つ利用することができる。例えば、設計レイアウトが完全な設計レイアウトである場合、この設計レイアウトは、電池の構造（例えば、回路図や回路構成）、並びに当該電池の構造に含められるべき部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の完全な仕様（例えば、数、種類、位置等）を含み得る。
【００２９】
幾つかの態様では、電池設計ツール１０４は、部分的な設計レイアウトである電池の設計レイアウトを決定且つ利用することができる。例えば、設計レイアウトが部分的な設計レイアウトである場合、この設計レイアウトは、電池の部分的構造（例えば、回路図や回路構成）、当該電池の構造に含められるべき部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の部分的な仕様、又はこれらの組み合わせを含み得る。例えば、一実施例では、設計レイアウトは、電池の構造（例えば、回路図や回路構成）及び当該電池の構造に含められるべき電池セルの仕様（例えば、数、種類、位置等）を含み得るが、当該構造に含められるべき他の電気部品（例えば、ヒューズ）は特定しない。別の例では、設計レイアウトは、電池の構造（例えば、回路図や回路構成）及び当該電池の構造に含められるべき電気部品（例えば、ヒューズ）の仕様（例えば、数、種類、位置等）を含み得るが、電池セルは特定しない。
【００３０】
諸態様では、ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池の設計レイアウトを入力又は選択することができる。例えば、ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池の構造（例えば、回路図や回路構成）、当該電池の構造に含められるべき部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の仕様（例えば、数、種類、位置等）、又はこれらの組み合わせを入力することができる。ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池の完全な設計レイアウト、電池の部分的な設計レイアウト、又はこれらの組み合わせを入力することができる。幾つかの態様では、例えば、電池設計ツール１０４は、ユーザインターフェース１０８を介して、回路設計インターフェースを提供することができる。この回路設計インターフェースは、ユーザ１０６が、電池の構造を設計し、部品の仕様を部分的又は完全に提供することを可能にする。
【００３１】
同様に、例えば、ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池の構造（例えば、回路図や回路構成）、当該電池の構造に含められるべき部品（例えば、電池セル１１０及び電気部品１１２）の仕様（例えば、数、種類、位置等）、又はこれらの組み合わせを選択することができる。ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池の完全な設計レイアウト、電池の部分的な設計レイアウト、又はこれらの組み合わせを選択することができる。一実施例では、ユーザ１０６は、電池の構造（例えば、回路図や回路構成）を選択し、電気部品の部分的な仕様又は完全な仕様のいずれかを入力することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、種々の電池構成に対して１つ以上の設計レイアウトを記憶することができ、ユーザ１０６は、記憶された設計レイアウトのうちの１つ以上を選択することができる。
【００３２】
諸態様では、ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池設計ツール１０４により予め評価済みの完全なレイアウト又は部分的なレイアウトを選択し、選択したレイアウトを完成させたり、修正したり、改訂したりすることができる。一実施例では、ユーザは、全体的なレイアウトを予め入力又は選択しておき、電池ビルドを生成しておくこともできる。別の実施例では、ユーザ１０６は、当該電池の構造に含められるべき電気セルの仕様（例えば、数、種類、位置等）を含む部分的なレイアウトを予め入力又は選択しておき、当該構造に含められるべき他の電気部品（例えば、ヒューズ）を特定しないまま、電池設計ツール１０４で電池ビルドを生成しておくこともできる。同様に、別の例では、ユーザ１０６は、電池の構造に含められるべき電気部品（例えば、ヒューズ）の仕様（例えば、数、種類、位置等）を含む部分的なレイアウトを予め入力又は選択しておき、電池セルを特定しないまま、電池設計ツール１０４で電池ビルドを生成しておくこともできる。いずれの例においても、電池設計ツール１０４は、電池設計ツール１０４で決定した電池ビルドを含む完全なレイアウト又は部分的なレイアウトを記憶しておくことができる。ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、電池設計ツール１０４で予め評価された、記憶された完全なレイアウト又は部分的なレイアウトを選択し、例えば、電池セルの仕様、電気部品の仕様、又はそれらの組み合わせを入力することで、選択したレイアウトを完成させたり、改訂したりすることができる。これにより、ユーザは、利用可能な部品については、最適化された電池ビルドを部分的に生成しておき、後に、例えば、追加の部品が利用可能になったり、新たな部品が製造されたり、電池の要件が変更されたりした時点で、その部分レイアウトを完成させることができる。また、これにより、ユーザは、完全で最適化された電池ビルドを生成しておき、後に、例えば、新たな部品が製造されたり、電池の要件が変更されたりした場合、その設計レイアウトを改訂したり、修正したりすることができる。
【００３３】
諸態様では、ユーザ１０６は、電池の要件を入力することができ、電池設計ツール１０４は、部分的な又は完全なレイアウトに関わらず、電池の設計レイアウトを自動的に生成することができる。
【００３４】
図４Ａ及び図４Ｂは、電池の設計レイアウトの実施例を示している。例えば、図４Ａに示すように、電池の設計レイアウト４００は、モジュール１（４０２）、モジュール２（４０４）、モジュール３（４０６）、モジュール４（４０８）、モジュール５（４１０）、及びモジュール６（４１２）の６個のモジュールで構成され得る。これらの６個のモジュールは、当該電池に所望される電圧及び電流を生成するために、例えば、直列に連結されてもよい。なお、図では直列接続が示されているが、６個のモジュールは、例えば、直列、並列、又はその組み合わせなど、任意の形態で連結可能である。
【００３５】
この実施例では、１つ以上の部品をモジュール内の特定位置４１４に配置することができ、各位置は占有されなければならない。各モジュールは、縦及び横の列状に配列された数々の位置４１４を含み得る。例えば、モジュール１（４０２）は、図４Ｂに示されるように、複数の縦列４１６及び複数の横列４１８で配列された７２個の位置４１４を含み得る。この実施例では、位置は、例えば、電池セル、ヒューズ、その他の電気部品、又はこれらの組み合わせなどの１つ以上の部品を受け入れることができる。諸態様では、位置４１４は、例えば、直列、並列、又はその組み合わせなど、任意の形態で連結可能である。諸態様では、モジュール１（４０２）、モジュール２（４０４）、モジュール３（４０６）、モジュール４（４０８）、モジュール５（４１０）、及びモジュール６（４１２）は、同じ配置及び位置を有し得る。また、諸態様では、モジュール１（４０２）、モジュール２（４０４）、モジュール３（４０６）、モジュール４（４０８）、モジュール５（４１０）、及びモジュール６（４１２）は、それぞれ異なる配置及び位置を有し得る。
【００３６】
モジュール内の位置４１４は、縦列と横列の組で表される。この実施例では、各縦列は、仮想セルであると説明される。例えば、縦列の中の位置群は、接続されて、仮装セルを形成し得る。また、横列中の各位置をセルと呼んでもよい。この実施例では、各セルは、電池セル、又は、電池セル及びヒューズを含み得る。後述するように、設計レイアウトを説明するために下記の表記を使用してもよい。
2018109950.tif 000003
【００３７】
上述したように、この実施例では、設計レイアウト４００は、完全又は部分的であってもよい。例えば、設計レイアウト４００には、電池セルの仕様（位置、種類、数等）及びヒューズの仕様（位置、種類、数等）が含まれ得る。別の実施例では、設計レイアウト４００には、電池セルの仕様（位置、種類、数等）は含まれ得るが、ヒューズの仕様（位置、種類、数等）は含まれない場合がある。また別の実施例では、設計レイアウト４００には、ヒューズの仕様（位置、種類、数等）は含まれ得るが、電池セルの仕様（位置、種類、数等）は含まれない場合がある。
【００３８】
２１０において、電池設計ツール１０４は、目的関数内の項の重み係数（ｗｅｉｇｈｔ）を決定する。目的関数内の項の重み係数は、電池設計ツール１０４において予め設定することができる。同様に、ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、目的関数内の項の重み係数を入力することもできる。
【００３９】
例えば、目的関数内の項の重み係数は、電池設計レイアウトにおける目的関数内の各項の重要度を表し得る。目的関数内の項は、電池設計レイアウトの所望の性能を説明する基準を含み得る。目的関数内の項には、例えば、全仮想セル間の容量の差を最小化すること、各仮想セル内のインピーダンスの差を最小化すること、及び全モジュール間のインピーダンスの差を最小化することが含まれ得る。
【００４０】
一実施例では、電池設計ツール１０４は、プロセス２００のためのプロセスパラメータを決定することができる。プロセスパラメータは、例えば、以下で図２及び図３Ａ〜３Ｃを参照してさらに説明されるように、プロセスで使用される設定及び制約を含み得る。プロセスパラメータは、電池設計ツール１０４で予め設定しておくことができる。同様に、ユーザ１０６は、ユーザインターフェース１０８を介して、プロセスパラメータを入力することができる。
【００４１】
２１２において、電池設計ツール１０４は、電池の電池設計レイアウトのための１つ以上の電池ビルドを生成する。
１つ以上の電池ビルドは、電池設計レイアウトの各位置で使用されるべき特定の１つ以上の部品の識別子を表し得る。諸態様では、以下で図３Ａ〜３Ｃに関連して説明されているように、電池設計ツール１０４は、１つ以上の電池ビルドを決定するために、１つ以上の反復的アルゴリズムを利用することができる。反復的アルゴリズムのうちの１つ以上では、電池設計ツール１０４は、擬似アニーリングアルゴリズムを利用することができる。擬似アニーリングアルゴリズムでは、電池設計ツール１０４は、電池設計レイアウトのための解空間の局所探索を実行することができる。局所探索において、電池設計ツール１０４は、電池設計レイアウトにおいて個々の電気部品（例えば、セル、ヒューズ等）のランダム又は疑似ランダムな配置を含む初期試験解を選択し得る。電池設計ツール１０４は、試験解ビルドにおける１つ以上の部品を交換し、電池設計レイアウトに対する可能な解を作ることができる。次いで、電池設計ツール１０４は、目的関数値を評価することにより、可能な解の品質を決定し得る。一旦評価されると、目的関数値が現在の最適解の目的関数値に等しいか又はそれより優れている場合、最適解及びワーキング解を可能な解に設定することができる。目的関数値が現在のワーキング解の目的関数値より劣る場合、可能な解は、一定の確率で現在のワーキング解に取って代わることもできる。次に、電池設計ツール１０４は、１つ以上の新しい部品を交換することにより、プロセスを繰り返すことができる。探索を導くために、以前選択された部品（例えば、以前選択された部品のシリアル番号）をタブーリストに追加してもよい。タブーリスト上の部品は、特定数の局所探索の反復について位置を移動することができない。局所探索の各反復を通して、試験解は、以前に記憶された解よりも質が高い場合、エリート解リストに追加されてもよく、エリート解リストにおいて多様性を保つ。
【００４２】
局所探索に加えて、電池設計ツール１０４は、アルゴリズム内で多様化及び集約化も実行することができる。多様化段階の間、電池設計ツール１０４は、探索されていなかったか、又は最小限の探索しかなされていなかった解空間領域に移動し得る。電池設計ツール１０４は、この解空間領域で局所探索を行うことができる。集約化段階の間、電池設計ツール１０４は、高品質解が観察された解空間領域をより集中的に探索することができる。
【００４３】
図３Ａ〜３Ｃは、電池設計レイアウトに対する１つ以上の解を決定するための例示的なプロセス３００を示す。図３Ａで示されているように、プロセスが開始した後、３０２において、電池設計ツール１０４は、電池設計レイアウトに対する初期ワーキング解を決定する。初期ワーキング解は、試験プロセスのためのワーキング解として設定され得る。ワーキング解は、プロセス３００によって現在試験中の電池設計レイアウトに対する解であり得る。
【００４４】
電池設計ツール１０４は、インベントリから種々の部品を選択し、それらを電池設計レイアウトの位置に配置することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、インベントリから部品の種々のシリアル番号を選択し、そのシリアル番号を電池設計レイアウトの種々の位置で記録することができる。電池設計ツール１０４は、ランダムで種々の部品の配置を選択することができる。同様に、電池設計ツール１０４は、一組の部品の特徴に基づいて、種々の部品の配置を選択することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、動作パラメータの類似性、製造業者の類似性、部品の性能履歴、電池設計レイアウトに対する以前の解等に基づいて、種々の部品の配置を選択することができる。
【００４５】
３０４において、電池設計ツール１０４は、タブーリストには表れない交換のために１つ以上の試験部品を選択する。電池設計ツール１０４は、初期ワーキング解の１つ以上のシリアル番号を選択し、その数値をタブーリストと比較することができる。例えば、ある試験部品の場合、電池設計ツール１０４は、シリアル番号（例えば、「０００１００」）を選択し、部品のシリアル番号をタブーリストと比較して、シリアル番号がタブーリストにない場合、部品を選択することができる。電池設計ツール１０４は、ランダムでシリアル番号を選択することができる。同様に、電池設計ツール１０４は、一組の部品の特徴に基づいて、シリアル番号を選択することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、動作パラメータ、製造業者、部品の性能履歴、電池設計レイアウトに対する以前の解等に基づいて、試験部品を選択することができる。
【００４６】
３０６において、電池設計ツール１０４は、試験部品の近傍（ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ）内で試験部品を交換部品と変える。電池設計ツール１０４は、試験部品の近傍内で試験部品を交換部品と変え、トライアル解（トライアル解）を生成することができる。この近傍には、試験部品の種類に関連付けられたシリアル番号が含まれ得る。例えば、試験部品のシリアル番号がヒューズに関連付けられている場合、電池設計ツール１０４は、交換用のヒューズに関連付けられたシリアル番号を有する部品を選択することができる。交換部品は、ワーキング解における位置に割り当てられてもよい。交換部品がワーキング解における位置に割り当てられている場合、電池設計ツール１０４は、それぞれの位置で試験部品と交換部品とを交換することができる。同様に、交換部品は、ワーキング解において使用されない部品のインベントリ内にあってもよい。交換部品がワーキング解における位置に割り当てられていない場合、電池設計ツール１０４は、その位置において試験部品を未使用のインベントリからの交換部品と交換することができる。
【００４７】
３０８において、電池設計ツール１０４は、トライアル解の品質を決定する。電池設計ツール１０４は、トライアル解のための目的関数値を計算することにより、トライアル解の品質を決定することができる。目的関数内の項は、ユニットセルの容量、ユニットセルのインピーダンス、全モジュール間のインピーダンス等を含み得る。
【００４８】
例えば、電池において、モジュール内のユニットセルの容量は、式（１）によって定義することができ、仮想セルの容量は、式（２）によって定義することができる。
ユニットセルの容量＝セルの容量  （１）
仮想セルの容量＝Σユニットセルの容量  （２）
【００４９】
モジュール内のユニットセルのインピーダンスは、式（３）によって定義することができ、仮想セルのインピーダンスは、式（４）によって定義することができ、モジュールのインピーダンスは、式（５）によって定義することができる。
ユニットのインピーダンス＝セルのインピーダンス＋ヒューズのインピーダンス  （３）
2018109950.tif 000004
モジュールのインピーダンス＝Σ仮想セルのインピーダンス  （５）
【００５０】
全モジュール間のインピーダンスは、各モジュールのインピーダンスの合計により算出することができる。電池設計ツール１０４は、目的関数値を検証することにより、トライアル解の品質を決定することができる。例えば、質トライアル解（ｑｕａｌｉｔｙ  ｔｒｉａｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）とは、すべての仮想セル間の容量の差を最小化し、各仮想セル内のインピーダンスの差を最小化し、すべてのモジュール間のインピーダンスの差を最小化する目的関数値、又はそれらの重み付けした組み合わせを有するトライアル解であり得る。電池設計ツール１０４は、使用する目的関数の所定の選択、及び目的関数の各項に置かれる重み係数を含み得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、使用する目的関数の選択、及び各目的関数の項に配置される重み係数を入力するインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。
【００５１】
３１０において、電池設計ツール１０４は、試験部品について近傍が徹底的に探索されたかどうかを決定する。電池設計ツール１０４は、試験部品の近傍が適切に試験されたかどうか、すなわち、試験部品との適切な回数の交換が評価されたかどうかを決定することができる。電池設計ツール１０４は、近傍の試験に必要とされる反復の回数についての所定値を含み得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、考慮される反復の回数を入力するインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。
【００５２】
３１０において近傍が徹底的に探索されていない場合、電池設計ツール１０４は、３１２において、ワーキング解に戻り得る。電池設計ツール１０４は、部品をワーキング解における元の位置に戻すことができる。
【００５３】
さらに、例えば、ワーキング解に戻る前に、電池設計ツール１０４は、交換部品をタブーリストに追加して、交換が、現在のワーキング解よりも高い品質解を戻したかどうかを決定する。ワーキング解を現在のトライアル解と交換するべきかを決定する際に、電池設計ツール１０４は、現在のトライアル解を現在のワーキング解と比較し得る。
【００５４】
次に、電池設計ツール１０４は、３０６に戻って、試験部品を新しい交換部品と変えて、プロセスを繰り返すことができる。これにより、タブーリストの交換部品に基づいて解を再試験することなく、異なる交換について、試験部品の周囲のより多くの近傍領域の試験を行うことが可能となる。
【００５５】
３１０において近傍が徹底的に探索されたと決定された場合、３１４において、電池設計ツール１０４は、近傍から最適な交換を決定し、最適な交換をタブーリストに追加する。
【００５６】
３１６において、電池設計ツール１０４は、ワーキング解、最適解、及びエリート解リストを更新する。電池設計ツール１０４は、確率関数及び冷却スケジュールに基づいて、現在のワーキング解をトライアル解で更新するべきかどうかを決定することができる。確率関数は、トライアル解と比較した際の現在のワーキング解の質に関連する確率に基づいて、現在のワーキング解をトライアル解と交換するべきであると規定する。例えば、現在のトライアル解の目的関数値がワーキング解の目的関数値よりも優れている場合、電池設計ツール１０４は、ワーキング解をトライアル解と交換することができる。トライアル解の質がワーキング解の質に相対して落ちるにつれて、ワーキング解をトライアル解で更新する確率が減少する。
【００５７】
さらに、トライアル解が現在の最適解の目的関数値よりも優れた目的関数値を生み出す場合、電池設計ツール１０４は、最適解をトライアル解で更新することができる。解は、３１４で決定された、シリアル番号及び解の位置群、並びに解のための目的関数値として記憶され得る。電池設計ツール１０４は、探索プロセスからの１つ以上の最適解又は品質解を含むエリート解リストを維持することができる。エリート解リストは、高品質解を含むばかりでなく、実質的に多様な高品質解を含む。一実施例では、エリート解リストは、１つの最適解又は品質解（例えば、最適又は品質の目的関数値を有する解）を含んでもよい。別の実施例では、エリート解リストは、複数の最適又は品質解（例えば、反復プロセスで決定された１０の品質解又は最適解）を含んでもよい。これらの実施例では、電池設計ツール１０４は、目的関数に基づいて、複数の最適解又は品質解をランク付けすることができる。例えば、電池設計ツール１０４は、最適の目的関数値を有する最適解又は品質解を上位にランク付けされた最適解又は品質解として記憶することができ、残りの最適解又は品質解は、目的関数値に従って順序付けることができる。エリート解リストに記憶された最適解又は品質解を新しい最適解又は品質解と取り換えるべきかどうかを決定するにあたって、電池設計ツール１０４は、新しい最適解又は品質解を、解リストに記憶された最適解又は品質解のうちの１つ又はすべて（例えば、最も低くランク付けされたエリート解）と比較することができる。
【００５８】
３１７において、電池設計ツール１０４は、最適解が、更新されたか又は集約化プロセス（図３Ｃ）から戻されたかを決定する。最適解が更新されたか又は集約化プロセスから戻された場合、３１８において、反復回数（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ  ｃｏｕｎｔ）  が「０」に設定される。最適解が更新されていないか、又は集約化プロセスから戻されていない場合、３１９において、反復回数が１だけ増分する。
【００５９】
３２０において、電池設計ツール１０４は、別の部品が試験されるべきかを決定する。例えば、電池設計ツール１０４は、数々の反復について近傍を試験することができる。電池設計ツール１０４は、反復回数を検証して、数々の反復が行われたかを決定することができる。電池設計ツール１０４は、反復の回数の所定値を含み得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、反復の回数の値を入力するインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。電池設計ツール１０４は、ユーザによって規定された反復の回数について、タブーリストの部品を維持することができる。別の部品が試験されない場合、プロセス３００は終了し得る。
【００６０】
別の部品が試験される場合、３２１において、電池設計ツール１０４は、最適解に対して改善がない反復回数が最大値より低いかを決定する。探索には、集約化／多様化プロセスに入る前に、所定の又はユーザによって規定された反復の回数内で改善された結果を生み出すことが要求される。一旦集約化／多様化に入ると、計数がやり直しになる。電池設計ツール１０４は、探索プロセスがより優れた結果をもたらしているか、又は、反復を十分に行っていないかを判定することができる。例えば、現在のトライアル解が現在のワーキング解より優れている場合、電池設計ツールは、３０４に戻ることができる。３０４に戻ることにより、電池設計ツール１０４は、新しいワーキング解の新しい近傍を試験することができる。
【００６１】
上述の３１６では、トライアル解がワーキング解に取って代わり得るかを決定するために使用される確率関数は、冷却スケジュールによってさらに修正され得る。冷却スケジュールは、反復が実行された回数に基づいて、ワーキング解をより低い品質のトライアル解で更新する確率を変える修正子であり得る。例えば、反復が始まるにつれて、冷却スケジュールは「熱く」てもよい。この場合、電池設計ツール１０４は、現在のワーキング解をより低い品質のトライアル解と代える確率がより高い可能性がある。より多くの反復が実行されるにつれて、冷却スケジュールは、「冷却」し得る。この場合、現在のトライアル解がより優れた品質でない限り、電池設計ツール１０４は、ワーキング解をトライアル解と代える確率がより低い可能性がある。
【００６２】
探索プロセスが、ユーザによって規定された反復の回数に対する改善された結果を生み出していない場合、図３Ｂで示されるように、電池設計ツール１０４は、３２４へと進む。図３Ｂは、本開示の態様に係る、多様化プロセスを示す。
【００６３】
３２４では、電池設計ツール１０４は、初期多様解（ｉｎｉｔｉａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｆｙ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）をランダムに生成する。電池設計ツール１０４は、インベントリから種々の部品を選択し、それらを電池設計レイアウトの位置群に配置することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、インベントリから部品の種々のシリアル番号を選択し、そのシリアル番号を電池設計レイアウトの種々の位置で記録することができる。電池設計ツール１０４は、ランダムで種々の部品の配置を選択することができる。電池設計ツール１０４は、アルゴリズム内で最小限しか動いていないシリアル番号に付与された優先順位でシリアル番号の配置を選択することができる。電池設計ツール１０４は、以前の解プロセスを検証して、ほとんど又はまったく動いていない又は交換されていない部品の数を決定することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、部品がどれだけ動かされたか又は交換されたかによって重み付けされた選択項目で部品を疑似ランダムに選択することができる（例えば、移動又交換がほとんど又はまったくない場合、選択の重み付けがより高い）。このようにして、多様化プロセスは、以前まったく又はほとんど探索されていない解空間の部分を検証することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、シリアル番号（例えば、「１０００００」）が動かされていない、又は交換されていないことを決定し、部品のシリアル番号を選択することができる。
【００６４】
３２６において、電池設計ツール１０４は、タブーリストには表れない交換のために１つの試験部品を選択する。
【００６５】
３２８において、電池設計ツール１０４は、試験部品の近傍内で試験部品を交換部品と変える。電池設計ツール１０４は、試験部品を近傍又はインベントリ内の任意の交換部品と変えることができる。例えば、電池設計ツール１０４は、試験部品を近傍内の交換部品と変えることができる。この近傍には、試験部品と同じ種類であるシリアル番号が含まれ得る。例えば、試験部品が「ヒューズ」の種類である場合、電池設計ツール１０４は、交換用のヒューズに関連付けられたシリアル番号を有する部品を選択することができる。交換部品は、ワーキング多様解（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｄｉｖｅｒｓｉｆｙ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）における位置に割り当てられてもよい。交換部品がワーキング多様解における位置に割り当てられている場合、電池設計ツール１０４は、それぞれの位置で試験部品と交換部品とを交換することができる。同様に、交換部品は、ワーキング多様解において使用されない部品のインベントリ内にあってもよい。交換部品がワーキング多様解における位置に割り当てられていない場合、電池設計ツール１０４は、その位置において試験部品を未使用のインベントリからの交換部品と交換することができる。
【００６６】
３３０において、電池設計ツール１０４は、トライアル多様解（ｔｒｉａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｆｙ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）の品質を決定する。電池設計ツール１０４は、上述のように、トライアル多様解のための目的関数値を計算することにより、トライアル多様解の品質を決定することができる。
【００６７】
３３２において、電池設計ツール１０４は、近傍が徹底的に探索されたかどうかを決定する。電池設計ツール１０４は、試験部品の近傍が適切に試験されたかどうか、すなわち、試験部品について適切な回数の交換が考慮されたかどうかを決定することができる。電池設計ツール１０４は、近傍の試験に必要とされる反復の回数についての所定値を含み得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、反復の回数を入力するインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。
【００６８】
３３２で確認された際に近傍が徹底的に探索されていなかった場合、電池設計ツール１０４は、３３４において、ワーキング多様解に戻ることができる。電池設計ツール１０４は、部品をワーキング多様解における元の位置に戻すことができる。
【００６９】
さらに、例えば、ワーキング多様解に戻る前に、電池設計ツール１０４は、現在のトライアル多様解を最適多様解（ｂｅｓｔ  ｄｉｖｅｒｓｉｆｙ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）としてキャッシュすることができる。最適多様解は、現在の最適多様解におけるシリアル番号及び位置群、並びに現在のトライアル多様解のための目的関数値を記憶することができる。電池設計ツール１０４は、ワーキング多様解及びここまでナビゲートされた最適多様解を常に追跡する最適多様解を維持することができる。
【００７０】
次に、電池設計ツール１０４は、３２６に戻って、試験部品を新しい交換部品と変えて、プロセスを繰り返すことができる。これにより、タブーリストの交換部品に基づいて解を再試験することなく、異なる交換について、試験部品の周囲の近傍位置の試験を行うことが可能となる。
【００７１】
３３２において近傍が探索されたと決定された場合、３３６において、電池設計ツール１０４は、近傍から最適な交換を決定し、最適な交換をタブーリストに追加する。
【００７２】
３３８において、電池設計ツール１０４は、ワーキング多様解、及び最適多様解を更新する。電池設計ツール１０４は、ワーキング多様解を３３６で決定された最適近傍解（ｂｅｓｔ  ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）で更新することができる。電池設計ツール１０４は、ワーキング多様解を検証して、ワーキング多様解が最適多様解と代わるべきかどうかを決定することができる。冷却スケジュールは、現在のワーキング多様解を最適近傍解と交換する確率を割り当てるように利用される。同様に、最適近傍解が現在の最適多様解より品質が高い場合、最適多様解は、最適近傍解と取り代えられる。最適多様解及びワーキング多様解は、シリアル番号及び位置群として、その目的関数値と共に記憶される。
【００７３】
３４０において、電池設計ツール１０４は、別の部品が試験されるべきかを決定する。例えば、電池設計ツール１０４は、数々の反復について種々の近傍を試験することができる。電池設計ツール１０４は、反復の回数の所定値を含み得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、反復の回数の値を入力するインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。電池設計ツール１０４は、反復のある回数について、タブーリストの交換部品を維持することができる。別の部品が試験されるべき場合、電池設計ツール１０４は、３２６に戻る。
【００７４】
別の部品が試験されない場合、３４４において、電池設計ツール１０４は、最適多様解に基づいて、ワーキング解、最適解、及びエリート解リストを更新することができる。例えば、電池設計ツール１０４は、最適多様解をエリート解リストに追加してもよい。例えば、最適多様解がエリート解リスト内の１つ以上の解よりも品質が高い場合、電池設計ツール１０４は、必要に応じて、最適多様解をエリート解リストに追加して、エリート解リストから任意の解を取り除くことができる。同様に、電池設計ツール１０４は、冷却スケジュールの利用を通して、ワーキング解を最適多様解に変えることができる。さらに、電池設計ツール１０４は、最適多様解が現在の最適解より品質が高い場合、最適解を最適多様解に更新することができる。
【００７５】
多様化プロセスの後、３４６において、電池設計ツール１０４は、図３Ｃで示すように、集約化プロセスを実行し得る。３４６において、電池設計ツール１０４は、試験するため、エリート解リストからエリート解を決定する。例えば、エリート解は、エリート解リスト内の他の解との差を維持しながら、エリート解リスト（品質の目的関数値を提供する解のリストを含む）からの品質解であってもよい。
【００７６】
３４８において、電池設計ツール１０４は、交換にために１つ以上のシリアル番号を選択することができる。電池設計ツール１０４は、集約化プロセスにおいてはタブーリストを利用しない場合がある。例えば、ある試験部品の場合、電池設計ツール１０４は、シリアル番号（例えば、「０００５００」を選択し得る。電池設計ツール１０４は、ランダムでシリアル番号を選択することができる。
【００７７】
３５０において、電池設計ツール１０４は、試験部品の近傍内で試験部品を交換部品と変える。この近傍には、試験部品と同じ種類であるシリアル番号が含まれ得る。交換部品は、エリートトライアル解（ｅｌｉｔｅ  ｔｒｉａｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）における位置に割り当てられてもよい。交換部品がエリートトライアル解における位置に割り当てられている場合、電池設計ツール１０４は、それぞれの位置で試験部品と交換部品とを交換することができる。同様に、交換部品は、エリート解において使用されない部品のインベントリ内にあってもよい。交換部品がエリート解における位置に割り当てられていない場合、電池設計ツール１０４は、その位置において試験部品を未使用のインベントリからの交換部品と交換することができる。
【００７８】
３５２において、電池設計ツール１０４は、エリートトライアル解の品質を決定する。電池設計ツール１０４は、上述のように、目的関数値を計算することにより、エリートトライアル解の品質を決定することができる。
【００７９】
３５６において、電池設計ツール１０４は、試験部品について近傍が徹底的に探索されたかどうかを決定する。３５６において近傍が徹底的に探索されていない場合、電池設計ツール１０４は、３５８において、エリート解に戻り得る。電池設計ツール１０４は、部品をエリート解における元の位置に戻すことができ、電池設計ツール１０４は、試験部品のための位置を再度試験することができる。
【００８０】
次に、電池設計ツール１０４は、３５０に戻って、試験部品を新しい交換部品と変えて、プロセスを繰り返すことができる。これにより、試験部品の周りの近傍が種々の交換に関して試験されることが可能になる。
【００８１】
３５６において近傍が徹底的に探索されたと決定された場合、３６０において、電池設計ツール１０４は、近傍から最適な交換を決定する。エリートトライアル解の目的関数がワーキングエリート解の目的関数より優れている場合、電池設計ツール１０４は、ワーキングエリート解を検証して、ワーキングエリート解を更新することができる。
【００８２】
３６２では、電池設計ツール１０４は、ワーキングエリート解を更新する。電池設計ツール１０４は、ワーキングエリート解を３６０で決定された最適トライアルエリート解で更新することができる。
【００８３】
３６４において、電池設計ツール１０４は、別の部品が試験されるべきかを決定する。例えば、電池設計ツール１０４は、数々の反復について種々の近傍を試験することができる。電池設計ツール１０４は、反復の回数の所定値を含み得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、反復の回数の値を入力するインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。別の部品が試験されない場合、プロセス３００は、図３Ａに示された３１６に戻り、上述のフローに再び入ることができる。
【００８４】
図２に戻ると、２１４において、電池設計ツール１０４は、電池の設計レイアウトのための１つ以上の電池ビルドを出力する。例えば、電池設計ツール１０４は、エリート解リスト内に記憶された解のうちの１つ以上を１つ以上の電池ビルドとして出力することができる。例えば、諸態様では、電池ビルドは、電池の電池設計レイアウトの位置群のために潜在的に利用され得る部品の識別子を含み得る。幾つかの態様では、電池設計ツール１０４は、部品の識別子（例えば、シリアル番号）のリスト及び電池設計レイアウトにおける位置の表示を出力することができる。幾つかの態様では、電池設計ツール１０４は、設計レイアウトに記録された部品の識別子（例えば、シリアル番号）を含む設計レイアウトを出力することができる。電池設計ツール１０４は、さらに電池ビルド及び設計レイアウトを記憶することができる。
【００８５】
２１６において、電池設計ツール１０４は、設計レイアウトが修正されるべきか又は完成されるべきかを決定することができる。例えば、ユーザ１０６は、設計レイアウトを修正し、新しい電池ビルドを決定することを望む場合がある。その場合、プロセスは２０８に戻ってもよい。同様に、例えば、設計レイアウトは、部分的設計レイアウトであってもよく、ユーザ１０６は、設計レイアウトを完成することを望む場合がある。その場合、プロセスは２０８に戻ってもよい。さらに、電池設計ツール１０４は、後の評価及び完成のために、電池ビルド及び設計レイアウトをさらに記憶し得る。
【００８６】
プロセス２００では、電池設計ツール１０４は、部品の種々のインベントリ及び種々の電池設計レイアウトに対して最適化を実行することができる。２１８において、電池設計ツール１０４は、電池のための種々の設計レイアウトに対してマッチングプロセスを実行することができる。２１８において、電池設計ツール１０４は、電池のための新しい設計レイアウトを試験するべきかどうかを決定することができる。新しい設計レイアウトが試験されるべき場合、プロセス２００は、２０４に戻り得る。２１８において、電池設計ツール１０４は、部品の新しいインベントリを試験するべきかどうかを決定することができる。新しいインベントリを試験するべきである場合、プロセス２００は、２０４に戻ってもよく、部品の新しいインベントリのプロセスを繰り返すことができる。新しい設計レイアウト又は新しいインベントリが試験されない場合、プロセスが終了し得る。
【００８７】
上述のプロセスでは、多様化及び集約化は、任意のプロセスであってもよい。例えば、電池設計ツール１０４は、多様化プロセスを実行するように予め構成され得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、多様化の実行を選択するためのインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。さらに、電池設計ツール１０４は、集約化プロセスを実行するように予め構成され得る。同様に、電池設計ツール１０４は、ユーザが、集約化の実行を選択するためのインターフェース（例えば、ユーザインターフェース１０８）を提供することができる。
【００８８】
上述の説明は例示であり、当業者であれば、構成及び実装における変形例を想起することができる。例えば、本明細書で開示された実施形態に関連して記載された様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブル論理デバイス、個別のゲート又はトランジスタ論理、個別のハードウェアコンポーネント、又は本明細書に記載された機能を実施するように設計されたこれらのいずれかの組み合わせを用いて実装又は実施され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってよいが、代替的に、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械であってよい。プロセッサは、コンピュータデバイスの組み合わせ（例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、１つ以上のマイクロプロセッサとＤＳＰコアとの併用、又はこのような任意の他の構成）としても実装され得る。
【００８９】
１つ以上の例示的な実施形態では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせにおいて実装され得る。ソフトウェアにおける実装については、本明細書に記載の技術は、本明細書に記載された機能を実施するモジュール（例えば手順、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス等）で実装され得る。モジュールは、情報、データ、引数、パラメータ、又はメモリコンテンツをパッシング且つ／又は受信することによって、別のモジュール又はハードウェア回路に連結することができる。情報、引数、パラメータ、データ等は、メモリ共有、メッセージパッシング、トークンパッシング、ネットワーク送信等を含む任意の適切な手段を用いて、パッシング、転送、又は送信され得る。ソフトウェアのコードは、メモリユニットに保存され、プロセッサによって実行され得る。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に実装され得る。この場合、メモリユニットは、当技術分野で周知の様々な手段を介してプロセッサに通信可能に連結され得る。
【００９０】
例えば、図５は、コンピュータシステム１０２のハードウェア構成の実施例を示す。図５では、コンピュータデバイス５００に含まれる様々な部品を示したが、図５は、コンピュータデバイスの一例を示すものであり、追加の部品を加えてもよく、既存の部品を取り除いてもよい。
【００９１】
コンピュータデバイス５００は、任意の種類のコンピュータデバイスであってもよい。図５で示されているように、コンピュータデバイス５００は、様々なコア構成及びクロック周波数の１つ以上のプロセッサ５０２を含み得る。コンピュータデバイス５００は、コンピュータデバイス５００が動作している間にメインメモリとして機能する１つ以上のメモリデバイス５０４も含み得る。例えば、動作中、電池設計ツール１０４をサポートするソフトウェアのコピーを１つ以上のメモリデバイス５０４に保存することができる。コンピュータデバイス５００は、人とコンピュータデバイス５００との交信、及びコンピュータデバイス５００の操作を可能にするため、キーボード、マウス、タッチパッド、コンピュータスクリーン、タッチスクリーン等の１つ以上の周辺インターフェース５０６も含み得る。
【００９２】
コンピュータデバイス５００は、プロトコルを使用して有線又は無線媒体を介して通信するための、例えばイーサネットアダプタ、無線トランシーバー、又はシリアルネットワークコンポーネント等の１つ以上のネットワーク（例えば、ネットワーク１２０）を介して通信するために、１つ以上のネットワークインターフェース５０８も含み得る。コンピュータデバイス５００は、様々な物理的寸法及び記憶容量の１つ以上のストレージデバイス５１０も含み得る。ストレージデバイス５１０には、画像、ファイル、及び１つ以上のプロセッサ５０２によって実行するプログラム指令などのデータを記憶するための、例えば、フラッシュドライブ、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ等が含まれる。
【００９３】
さらに、コンピュータデバイス５００は、上述した電池設計ツール１０４の機能性を可能にする１つ以上のソフトウェアプログラム５１２を含み得る。１つ以上のソフトウェアプログラム５１２は、１つ以上のプロセッサ５０２に本明細書に記載されたプロセスを実行させる指令を含み得る。１つ以上のソフトウェアプログラム５１２のコピーを１つ以上のメモリデバイス５０４及び／又は１つ以上のストレージデバイス５１０に記憶させることができる。同様に、１つ以上のソフトウェアプログラム５１２によって利用されたデータを１つ以上のメモリデバイス５０４及び／又は１つ以上のストレージデバイス５１０に記憶させることができる。
【００９４】
コンピュータデバイス５００は、様々なデータストア、及び上述した他のメモリ及びストレージ媒体を含み得る。これらは、様々な場所、例えば、コンピュータのうちの１つ以上の近くの（且つ／又はその中に存在する）ストレージ媒体、或いは、ネットワーク上の任意の又は全てのコンピュータから離れたストレージ媒体に存在し得る。幾つかの実装態様では、情報は、当業者に既知のストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）に存在し得る。同様に、コンピュータ、サーバ、又はその他のネットワークデバイスに属する機能を実行するために必要な任意のファイルは、必要に応じて、ローカルで且つ／又はリモートで記憶することができる。
【００９５】
実装態様では、上述のコンピュータデバイス５００の部品は、単一の筐体内に入れる必要はなく、又は、互いに近接するように位置付けする必要もない。当業者であれば、コンピュータデバイス５００が、開示された実装態様を実行するための、任意の必要な付属ファームウェア又はソフトウェアを含む任意の種類のハードウェア構成部分も含み得るので、上述の構成部分は一例に過ぎないことを理解するであろう。コンピュータデバイス５００は、部分的に又は全体的に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の電子回路部品又はプロセッサによって実装することもできる。
【００９６】
ソフトウェアにおいて実装された場合、その機能は１つ以上の指令又はコードとして、コンピュータ可読媒体に記憶されるか、又はコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を促進する任意の媒体を含む、有形で非一時的なコンピュータストレージ媒体及び通信媒体の両方を含む。ストレージ媒体は、コンピュータによってアクセス可能な任意の利用可能な有形且つ非一時的な媒体であってもよい。非限定的な例として、有形で非一時的なコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）又はその他の光ディスク記憶域、磁気ディスク記憶域又はその他の磁気ストレージデバイス、或いは指令又はデータ構造の形態であり、コンピュータによってアクセス可能な所望のプログラムコードを担持又は記憶するように使用可能なその他の任意の媒体を含み得る。本明細書に記載されたディスク（ｄｉｓｋ及びｄｉｓｃ）とは、ＣＤ、レーザーディスク、光ディスク、ＤＶＤ，フロッピーディスク、及びブルーレイディスクを含む。ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常データを磁気的に再生するが、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。さらに、任意の接続は、適切にコンピュータ可読媒体と呼ばれる。例えば、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、又は赤外線、無線、及びマイクロ波等の無線技術を用いて、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、又は他の遠隔ソースから送信された場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、又は赤外線、無線、及びマイクロ波等の無線技術も媒体の定義に含まれる。上記の組み合わせは、コンピュータ可読媒体の範囲にも含まれるべきである。
【００９７】
上述の態様では、電池設計ツール１０４は、任意の種類の用途で使用される、電池のための設計レイアウトを決定するように利用され得る。図６は、電池設計ツール１０４の用途の一例を示す。図６で示されているように、航空機６００は、電池６０２を含み得る。諸態様では、電池設計ツール１０４は、電池６０２の設計レイアウトを決定するように利用され得る。
【００９８】
さらに、本開示は下記の条項に係る実施例を含む。
【００９９】
条項１
電池（１２６）内に含まれるべき部品（１１０、１１２）のインベントリ（１１６）の動作パラメータを決定すること（２０４）であって、前記部品（１１０、１１２）が、蓄電部品（１１０）及び電気部品（１１２）を含む、動作パラメータを決定すること（２０４）と、前記電池（１２６）のための電池設計レイアウト（１２２）に対する初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）であって、前記初期ワーキング解が、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記インベントリ（１１６）からの一組の部品（１１０、１１２）を含む、初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）と、前記初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）であって、前記局所探索アルゴリズムが、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた１つ以上の部品（１１０、１１２）からの部品（１１０、１１２）を前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた他の部品（１１０、１１２）及び前記インベントリ（１１６）内に残る他の部品（１１０、１１２）のうちの少なくとも１つと交換することにより、前記初期ワーキング解から前記１つ以上の可能な解を反復的に生成し、タブーリストが、前記局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品（１１０、１１２）の識別子を記憶し、前記１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記動作パラメータに基づいて、前記１つ以上の可能な解のそれぞれに対して、目的関数値が計算され、且つ、部品（１１０、１１２）の前記交換が、前記タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される、１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）と、前記１つ以上の可能な解に対して計算された前記目的関数値に基づいて、前記１つ以上の可能な解から選択された電池ビルド（１２４）を、インターフェース（１０８）を介して、ユーザ（１０６）に提供すること（２１４）とを含む、方法（２００、３００）。
【０１００】
条項２
確率関数及び冷却スケジュールに基づいて、新しい局所探索を実行することをさらに含む、条項１に記載の方法（２００、３００）。
【０１０１】
条項３
前記電池設計レイアウト（１２２）のための多様化プロセスを実行すること（３２４〜３４０）をさらに含み、前記多様化プロセスが、最小限の探索しかなされていない解空間の部分に１つ以上の追加の解を生成する、条項１に記載の方法（２００、３００）。
【０１０２】
条項４
前記多様化プロセスが、試験する新しい初期多様解を決定すること（３２４）と、前記新しい初期多様解に基づいて、新しいワーキング解を考慮するために、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する前記１つ以上の追加の解を決定すること（２１２、３２６〜３４０）とを含む、条項３に記載の方法（２００、３００）。
【０１０３】
条項５
前記１つ以上の可能な解から１つ以上のエリート解を選択すること（２１２、３４６）と、前記１つ以上のエリート解に集約化プロセスを実行すること（２１２、３４８〜３６４）とをさらに含む、条項１に記載の方法（２００、３００）。
【０１０４】
条項６
前記目的関数値内の１つ以上の項を計算することが、前記電池（１２６）内の仮想セル（４１８）の容量の差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）を含むモジュール（４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２）のインピーダンスの差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）内のインピーダンスの差を最小化することとを含む、条項１に記載の方法（２００、３００）。
【０１０５】
条項７
前記蓄電部品（１１０）が、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）セル、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）セル、及びニッケル金属水素化物（ＮｉＭｈ）セルのうちの１つ以上を複数個含み、前記電気部品（１１２）が、ヒューズ、パストランジスタ、ダイオード、温度センサ、及びインジケータのうちの１つ以上を複数個含む、条項１に記載の方法（２００、３００）。
【０１０６】
条項８
指令（１０４）を記憶する１つ以上のメモリデバイス（５０４）、及び前記１つ以上のメモリデバイス（５０４）に連結され、且つ前記指令（１０４）を実行して方法（２００，３００）を実行するように構成されている１つ以上のプロセッサ（５０２）を備えているシステム（１０２、５００）であって、前記方法（２００，３００）は、電池（１２６）内に含まれるべき部品（１１０、１１２）のインベントリ（１１６）の動作パラメータを決定すること（２０４）であって、前記部品（１１０、１１２）が、蓄電部品（１１０）及び電気部品（１１２）を含む、動作パラメータを決定すること（２０４）と、前記電池（１２６）のための電池設計レイアウト（１２２）に対する初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）であって、前記初期ワーキング解が、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記インベントリ（１１６）からの一組の部品（１１０、１１２）を含む、初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）と、前記初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）であって、前記局所探索アルゴリズムが、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた１つ以上の部品（１１０、１１２）からの部品（１１０、１１２）を前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた他の部品（１１０、１１２）及び前記インベントリ（１１６）内に残る他の部品（１１０、１１２）のうちの少なくとも１つと交換することにより、前記初期ワーキング解から前記１つ以上の可能な解を反復的に生成し、タブーリストが、前記局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品（１１０、１１２）の識別子を記憶し、前記１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記動作パラメータに基づいて、前記１つ以上の可能な解のそれぞれに対して、目的関数値が計算され、且つ、部品（１１０、１１２）の前記交換が、前記タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される、１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）と、前記１つ以上の可能な解に対して計算された前記目的関数値に基づいて、前記１つ以上の可能な解から選択された電池ビルド（１２４）を、インターフェース（１０８）を介して、ユーザ（１０６）に提供すること（２１４）とを含む、システム（１０２、５００）。
【０１０７】
条項９
前記方法が、確率関数及び冷却スケジュールに基づいて、新しい局所探索を実行することをさらに含む、条項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【０１０８】
条項１０
前記方法が、前記電池設計レイアウト（１２２）のための多様化プロセスを実行すること（３２４〜３４０）をさらに含み、前記多様化プロセスが、最小限の探索しかなされていない解空間の部分に１つ以上の追加の解を生成する、条項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【０１０９】
条項１１
前記多様化プロセスが、試験する新しい初期多様解を決定すること（３２４）と、前記新しい初期多様解に基づいて、新しいワーキング解を考慮するために、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する前記１つ以上の追加の解を決定すること（２１２、３２６〜３４０）とを含む、条項１０に記載のシステム（１０２、５００）。
【０１１０】
条項１２
前記方法が、前記１つ以上の可能な解から１つ以上のエリート解を選択すること（２１２、３４６）と、前記１つ以上のエリート解に集約化プロセスを実行すること（２１２、３４８〜３６４）とをさらに含む、条項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【０１１１】
条項１３
前記目的関数値内の１つ以上の項を計算することが、前記電池（１２６）内の仮想セル（４１８）の容量の差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）を含むモジュール（４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２）のインピーダンスの差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）内のインピーダンスの差を最小化することとを含む、条項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【０１１２】
条項１４
前記蓄電部品（１１０）が、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）セル、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）セル、及びニッケル金属水素化物（ＮｉＭｈ）セルのうちの１つ以上を複数個含み、前記電気部品（１１２）が、ヒューズ、パストランジスタ、ダイオード、温度センサ、及びインジケータのうちの１つ以上を複数個含む、条項８に記載のシステム（１０２、５００）。
【０１１３】
条項１５
１つ以上のプロセッサ（５０２）に方法（２００、３００）を実行させる指令（１０４）を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）であって、前記方法（２００、３００）は、電池（１２６）内に含まれるべき部品（１１０、１１２）のインベントリ（１１６）の動作パラメータを決定すること（２０４）であって、前記部品（１１０、１１２）が、蓄電部品（１１０）及び電気部品（１１２）を含む、動作パラメータを決定すること（２０４）と、前記電池（１２６）のための電池設計レイアウト（１２２）に対する初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）であって、前記初期ワーキング解が、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記インベントリ（１１６）からの一組の部品（１１０、１１２）を含む、初期ワーキング解を決定すること（２１２、３０２）と、前記初期ワーキング解に基づいて、局所探索アルゴリズムを利用して、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）であって、前記局所探索アルゴリズムが、前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた１つ以上の部品（１１０、１１２）からの部品（１１０、１１２）を前記電池設計レイアウト（１２２）における位置群に割り当てられた他の部品（１１０、１１２）及び前記インベントリ（１１６）内に残る他の部品（１１０、１１２）のうちの少なくとも１つと交換することにより、前記初期ワーキング解から前記１つ以上の可能な解を反復的に生成し、タブーリストが、前記局所探索アルゴリズムの数々の反復に対して交換が許可されていない１つ以上の部品（１１０、１１２）の識別子を記憶し、前記１つ以上の可能な解における位置群に割り当てられた部品（１１０、１１２）の前記動作パラメータに基づいて、前記１つ以上の可能な解のそれぞれに対して、目的関数値が計算され、且つ、部品（１１０、１１２）の前記交換が、前記タブーリストに基づいて少なくとも部分的に決定される、１つ以上の可能な解を決定すること（２１２、３０４〜３２０）と、前記１つ以上の可能な解に対して計算された前記目的関数値に基づいて、前記１つ以上の可能な解から選択された電池ビルド（１２４）を、インターフェース（１０８）を介して、ユーザ（１０６）に提供すること（２１４）とを含む、非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）。
【０１１４】
条項１６
前記方法が、確率関数及び冷却スケジュールに基づいて、局所探索を実行することをさらに含む、条項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）。
【０１１５】
条項１７
前記方法が、前記電池設計レイアウト（１２２）のための多様化プロセスを実行すること（３２４〜３４０）をさらに含み、前記多様化プロセスが、最小限の探索しかなされていない解空間の部分に１つ以上の追加の解を生成する、条項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）。
【０１１６】
条項１８
前記多様化プロセスが、試験する新しい初期多様解を決定すること（３２４）と、前記新しい初期多様解に基づいて、新しいワーキング解を考慮するために、前記電池設計レイアウト（１２２）に対する前記１つ以上の追加の解を決定すること（２１２、３２６〜３４０）とを含む、条項１７に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）。
【０１１７】
条項１９
前記方法が、前記１つ以上の可能な解から１つ以上のエリート解を選択すること（２１２、３４６）と、前記１つ以上のエリート解に集約化プロセスを実行すること（２１２、３４８〜３６４）とをさらに含む、条項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）。
【０１１８】
条項２０
前記１つ以上の目的関数値を計算することが、前記電池（１２６）内の仮想セル（４１８）の容量の差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）を含むモジュール（４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２）のインピーダンスの差を最小化することと、前記仮想セル（４１８）内のインピーダンスの差を最小化することとを含む、条項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体（５１０）。
【０１１９】
本教示内容を、それらの実装態様の例を参照しながら説明してきたが、当業者は、真の精神と範囲から逸脱することなく、説明した実装態様に様々な変更を行うことができるだろう。本明細書で使用されている用語及び記述は、説明のみを目的としたもので、限定を意図していない。特に、プロセスは実施例によって説明されているが、プロセスの段階は、例示とは異なる順序で、或いは、同時に実施することができる。さらに、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「伴う（ｗｉｔｈ）」、又はこれらの変形が、詳細な説明で使用されている限り、このような表現は、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包括的であることが意図されている。例えば、Ａ及びＢのようにアイテムのリストに関連して本明細書で使用される表現「１つ以上の」及び「少なくとも一つの」は、Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢを意味する。さらに、別途明記されない限り、「組（ｓｅｔ）」という用語は、「１つ以上」であると解釈するべきである。さらに、「連結（ｃｏｕｐｌｅ又はｃｏｕｐｌｅｓ）」という用語は、間接接続又は直接接続のいずれかを意味することが意図されている。したがって、第１のデバイスが第２のデバイスに連結される場合、その接続は直接接続によるものであってもよく、或いは、他のデバイス、部品、及び接続を介した間接接続によるものであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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