As a key component of high-voltage power conversion system for electric vehicles (EVs), bidirectional DC/DC (Bi-DC/DC) is required to have high efficiency and light weight. Conventional design methods optimize the Bi-DC/DC at the maximum power dissipation point (MPDP). For EVs application, the work condition of the Bi-DC/DC is not strict as the MPDP, where the design method using MPDP may not be optimal during travel of EVs. This paper optimizes the Bi-DC/DC converter targeting efficiency and weight based on the driving cycle. By analyzing the two-phase interleaved Bi-DC/DC for hybrid energy storage systems (HESS) of EVs, its power dissipation is calculated, and an efficiency model is derived. On this basis, weight models of capacitor, inductor and heat sink are built, as well as a dynamic temperature model of heat sink. Based on these models, a method using New European Driving Cycle (NEDC) for optimal design of Bi-DC/DC which simultaneously considered efficiency and weight is proposed. The simulation result shows that compare with conventional optimization methods revealed that the optimization approach based on driving cycle allowed significant weight reduction while meeting the efficiency requirements.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.10
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pp.4685-4693
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2013
Present work deals with a shape optimal design to minimize the weight of the mask-frame used in the process of OLED vapor deposition by the fine metal mask. A design concept for an optimal shape of the frame to increase the stiffness and to reduce the weight is derived using the topology optimization, shape design variables of the frame by adopting slots being defined. An optimal shape is determined by solving the shape optimization problem to minimize the weight of the frame under constraints of the maximum displacement. Weight of the optimal design is 117.6 kg, which is reduced by 138.4 kg(54.1%) of that of the first design, 256 kg.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.9
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pp.21-27
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2022
The rotorcraft engine gearbox transmits the power generated by the turboshaft engine to the rotor by reducing the rotational speed and increasing the torque. The core of the rotorcraft engine gearbox is lightweight performance, which requires maximum weight reduction within the range that meets various requirements and constraints. Therefore, lightweight design through gear macro geometry optimization is necessary. In this study, gear macro geometry optimization was performed to reduce the weight of a rotorcraft engine gearbox. NSGA-III was used for the optimization, resulting in a combination of the gear ratio and macro geometry that minimizes the weight of the total gear. In addition, the safety factor of the gears satisfied the given conditions.
Dong Hui Eom;Dong Wook Cho;Seong Ju Kim;Sang Hyeon Park;Sung Ho Hwang
Journal of Drive and Control
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v.21
no.1
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pp.46-52
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2024
The advancement of autonomous driving technology has heightened the importance of Autonomous Mobile Robotics (AMR) within smart factories. Notably, in tasks involving the transportation of heavy objects, the consideration of weight in route optimization and path planning has become crucial. There is ongoing research on local path planning, such as Dijkstra, A*, and RRT*, focusing on minimizing travel time and distance within smart factory warehouses. Additionally, there are ongoing simultaneous studies on route optimization, including TSP algorithms for various path explorations and on minimizing energy consumption in mobile robotics operations. However, previous studies have often overlooked the weight of the objects being transported, emphasizing only minimal travel time or distance. Therefore, this research proposes route planning that accounts for the maximum payload capacity of mobile robotics and offers load-optimized path planning for multi-destination transportation. Considering the load, a genetic algorithm with the objectives of minimizing both travel time and distance, as well as energy consumption is employed. This approach is expected to enhance the efficiency of mobility within smart factories.
Composite material-due to low density-causes weight savings, which results in lower fuel consumption of transport vehicles. The aim of the research was to change the existing base-plate of the aluminum airplane container with the composite sandwich plate in order to reduce the weight of the containers of cargo aircrafts. The newly constructed sandwich plate consists of aluminum honeycomb core and composite face-sheets. The face-sheets consist of glass or carbon or hybrid fiber layers. The orientations of the fibers in the face-sheets were 0°, 90° and ±45°. Multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich plates. Based on the design aim, the importance of the objective functions (weight and cost of sandwich plates) was the same (50%). During the optimization nine design constraints were considered: stiffness, deflection, facing stress, core shear stress, skin stress, plate buckling, shear crimping, skin wrinkling, intracell buckling. The design variables were core thickness and number of layers of the face-sheets. During the optimization both the Weighted Normalized Method of the Excel Solver and the Genetic Algorithm Solver of Matlab software were applied. The mechanical properties of composite face-sheets were calculated by Laminator software according to the Classical Lamination Plate Theory and Tsai-Hill failure criteria. The main added-value of the study is that the multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich structures. It was confirmed that the optimal new composite sandwich construction-due to weight savings and lower fuel consumption of cargo aircrafts - is more advantageous than conventional all-aluminum container.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.8
no.4
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pp.136-142
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2009
The vehicle's light-weight technology is divided into optimization of structure geometric and material. Structure geometric optimization and improvement of materials has examined to be power-train and maintenance on the severe condition. The core technology of Special vehicle's light-weight is constitute by Drop box, Axle and Final reduction gear. Technology and product of the parts is high to overseas and import dependency. We will want to examine the possibility of light-weight for the Axle Case and Drop box-connections. In this research, conventional design of excess weight will inhibit the mobility and fuel efficiency. Through the improvement of Axle material, we saw the possibility reducing weight. If you use the results of these studies, it will be available to domestic production technology and reducing weight of RV car, Dump truck, Track crain, etc.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.2
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pp.270-287
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2015
According to the increase of the operating cost and material cost of a ship due to the change of international oil price, a demand for the lightening of the ship weight is being made from various parties such as shipping companies, ship owners, and shipyards. To satisfy such demand, many studies for a light ship are being made. As one of them, an optimal design method of an existing hull structure, that is, a method for lightening the ship weight based on the optimization technique was proposed in this study. For this, we selected a hatch cover of a bulk carrier as an optimization target and formulated an optimization problem in order to determine optimal principal dimensions of the hatch cover for lightening the bulk carrier. Some dimensions representing the shape of the hatch cover were selected as design variables and some design considerations related to the maximum stress, maximum deflection, and geometry of the hatch cover were selected as constraints. In addition, the minimization of the weight of the hatch cover was selected as an objective function. To solve this optimization problem, we developed an optimization program based on the Sequential Quadratic Programming (SQP) using C++ programming language. To evaluate the applicability of the developed program, it was applied to a problem for finding optimal principal dimensions of the hatch cover of a deadweight 180,000 ton bulk carrier. The result shows that the developed program can decrease the hatch cover's weight by about 8.5%. Thus, this study will be able to contribute to make energy saving and environment-friendly ship in shipyard.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.9
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pp.2162-2171
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1993
Geneal Structure optimization is utilized to minimize the weight of structures while satisfying constraints imposed on stress, displacements and natural frequencies, etc. Sandwich structures consist of inside core and outside face sheets. The selected sandwich structures are isotropic sandwich beams and isotropic sandwich plate. The face sheets are treated as membrane and assumed to carry only tensions, while the core is assumed to carry only transverse shear. The characteristic of the varying area are considered by adding the projected component of the tension to the transverse shear. The bending theory and energy method are adopted for analyzing sandwich beams and plates, respectively. In the optimization process, the cost function is the weight of a structure, and a deflection and stress constraints are considered. Design variable are thickness and tapering coefficients which determine the shape of a structure. An existing optimization code is used for solving the formulated problems.
In this study we suggested two optimization models to determine conversion weight of convertible bonds. The problem of this study is same as that of Park and Shim [1]. But this study used Value-at-Risk (VaR) for risk measurement instead of CVaR, Conditional-Value-at-Risk. In comparison with conventional Markowitz portfolio models, which use the variance of return, our models used VaR. In 1996, Basel Committee on Banking Supervision recommended VaR for portfolio risk measurement. But there are difficulties in solving optimization models including VaR. Benati and Rizzi [5] proved NP-hardness of general portfolio optimization problems including VaR. We adopted their approach. But we developed efficient algorithms with time complexity O(nlogn) or less for our models. We applied examples of our models to the convertible bond issued by a semiconductor company Hynix.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2001.10a
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pp.231-236
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2001
The goal of multiphase optimization of machine structure is to obtain 1) light weight, 2) statically and dynamically rigid structure. The entire optimization process is carried out in two phases. In the first phase, multiple optimization problem with two objective functions is treated using pareto genetic algorithm. Two objective functions are weight of the structure, and static compliance. In the second phase, maximum receptance is minimized using genetic algorithm. The method is applied to design of quill type machine structure with back column.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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