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Conduite économe en énergie utilisant l'intelligence artificielle pour les véhicules électriques
Get PDFAbstract : Electric Vehicles (EVs) have emerged as a crucial solution to reduce emissions and transition towards sustainable transportation. However, reducing energy consumption of EVs (ECEV) remains a significant challenge, particularly as EVs become more complex with multiple energy sources and motors. Energy Management Strategies (EMSs) are essential for improving the performance and efficiency of EVs by coordinating the flow of energy between various components. The scientific community has proposed several EMSs to reduce ECEV. However, traditional EMSs often rely on predetermined rules that struggle to adapt to dynamic, real-time driving conditions. These traditional EMSs typically require complete knowledge of the travel route in advance, a scenario that is impractical in real-world driving, thereby limiting their ability to optimize energy consumption effectively. To address these issues, researchers have increasingly turned to Artificial Intelligence (AI), particularly Machine Learning (ML) algorithms, to develop advanced EMSs. Despite their potential, many existing ML-based EMSs lack the flexibility to be applied across different EV configurations or road conditions. Moreover, many are designed specifically for hybrid vehicles, making them unsuitable for dual-source or dual-motor EVs. In this thesis, the main contribution is the development of ML-based EMSs to enhance energy efficiency, reduce battery degradation, and optimize power distribution in dual energy source EVs (DSEVs) and torque distribution in dual-motor EVs (DMEVs). To this end, we first present an up-to-date, comprehensive review of ML-based studies on ECEV management which provides the foundation for this work, highlighting the current state of ML-based approaches for managing ECEV and identifying gaps in existing solutions. Building on these insights, two ML-based methods are developed to design EMSs aimed at reducing energy consumption in DSEVs. Furthermore, a real-time comparative analysis of the two designed ML-based EMSs is conducted using Signal Hardware-In-the-Loop (S-HIL) simulations, offering insights into selecting the most suitable EMS for specific applications. Finally, based on the comparison results, our second ML-based EMS design method, previously developed for DSEVs, is adapted to off-road DMEVs. Our three ML-based EMSs are designed to operate autonomously, making real-time decisions without requiring prior knowledge of driving conditions, ensuring adaptability and efficiency even in unpredictable scenarios. The findings of this thesis demonstrate that our three ML-based EMSs can significantly reduce ECEV, leading to more efficient energy use and longer battery lifespans. This work contributes to the growing field of intelligent energy management in EVs, offering innovative, adaptable ML-based solutions to address both present and future challenges in EVs.Les véhicules électriques (VE) représentent une solution clé pour réduire les émissions de gaz à effet de
serre et accélérer la transition vers des moyens de transport plus durables. Cependant, l’un des
principaux défis liés aux VE est de limiter leur consommation d’énergie, en particulier avec l’évolution
de ces véhicules vers des configurations de plus en plus complexes, intégrant plusieurs sources d’énergie
et moteurs.
Les stratégies de gestion d'énergie (SGE) jouent un rôle essentiel dans l'amélioration des performances
et de l'efficacité des VE, en optimisant le flux d'énergie entre les différentes sources et composants.
Beaucoup de SGE traditionnelles reposent encore sur des règles statiques et prédéfinies, qui peinent à
s’adapter aux variations dynamiques des conditions réelles de conduite. Ces approches conventionnelles
nécessitent souvent une connaissance préalable du trajet, une contrainte difficilement compatible avec
les conditions de conduite quotidienne. Ainsi, leur capacité à réduire la consommation énergétique reste
limitée. Pour résoudre les limitations des SGE traditionnelles, de plus en plus de chercheurs se tournent vers
l'intelligence artificielle (IA), et plus particulièrement vers les algorithmes d'apprentissage automatique
(Machine Learning) afin de concevoir des SGE avancées. Bien que prometteurs, de nombreux systèmes
fondés sur l’apprentissage automatique manquent encore de flexibilité pour s'adapter à des
configurations de VE variées ou à des conditions routières changeantes. De plus, nombre d’entre eux
sont conçus spécifiquement pour les véhicules hybrides, ce qui les rend inadaptées aux VE à sources et
moteurs multiples. D’où la nécessité de concevoir de nouveaux modèles plus performants et adaptatifs.
La contribution principale de cette thèse est le développement de SGE utilisant des algorithmes
d'apprentissage automatique pour améliorer l'efficacité énergétique, réduire la dégradation des batteries
et optimiser la répartition de puissance dans les VE à deux sources (VEDS) ainsi que la répartition du
couple dans les VE à deux moteurs (VEDM). Pour atteindre cet objectif, nous présentons d’abord une
revue complète et actualisée des études de recherche publiées sur la réduction de la consommation
énergétique des VE à l’aide d’algorithmes d'apprentissage automatique. Sur la base de cette analyse,
nous développons deux méthodes utilisant des algorithmes d’apprentissage pour concevoir deux SGE
visant à réduire la consommation d’énergie dans les VEDS. De plus, nous réalisons une analyse
comparative en temps réel des deux SGE élaborées, en utilisant des simulations Hardware-In-the-Loop
(S-HIL) pour fournir des informations précieuses sur la stratégie la plus adaptée à des applications
spécifiques. Enfin, en nous appuyant sur les résultats de cette comparaison et en adaptant la
méthodologie de gestion énergétique des VEDS, nous développons une nouvelle SGE pour les VEDM. Les trois SGE développées à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique sont conçues pour
fonctionner de manière autonome, prenant des décisions en temps réel sans connaissance préalable des
conditions de conduite. Cela garantit une grande adaptabilité et une grande efficacité, même dans des
situations imprévues.
Les résultats de cette thèse montrent que les trois SGE peuvent réduire de manière significative la
consommation d’énergie des véhicules électriques, ce qui se traduit par une utilisation plus efficace de
l’énergie et une durée de vie prolongée des batteries. Ce travail contribue à l’avancement de la gestion
intelligente de l’énergie dans les VE, en proposant des solutions innovantes et adaptables pour relever
les défis actuels et futurs dans ce domaine
Investigation du degré d'action composite dans les poutres composites avec des dalles en béton préfabriqué à noyaux creux
No full textLa construction composite en acier-béton est fréquemment utilisée pour les avantages économiques et structurels qu’elle offre, particulièrement dans les structures multiétagées à
longue portée. La présente étude se concentre sur les éléments composites contenant des
dalles préfabriquées en béton à noyau creux (PCHC), qui sont favorisées pour leur poids
léger, leur économie et la garantie de leur qualité. Les dalles PCHC offrent plusieurs avantages, notamment une meilleure résistance contre le feu, une meilleure isolation acoustique
et thermique, et une facilité d’installation par rapport aux dalles en béton pleines traditionnelles. Des recherches précédentes ont examiné l’action composite entre les poutres
en acier et les dalles en béton pleines, mais il y a moins de recherches sur le comportement composite des poutres en acier avec les dalles en PCHC, particulièrement en ce qui
concerne le degré de l’action composite dans ces éléments.
Pour contribuer aux connaissances existantes dans ce domaine, la présente étude a effectué
onze essais de poussée en grandeur réelle sur des spécimens de dalles PCHC de 203 mm et
254 mm reliées par des connecteurs de 13 mm et 19 mm de diamètre, avec des variations
dans la résistance à la compression du béton, l’épaisseur de la dalle et la configuration des
goujons de cisaillement. La formation de fissures dans le béton, les modes de rupture et
les déformations ont été surveillés à l’aide de systèmes d’instrumentation et d’acquisition
de données. Par la suite, les propriétés mécaniques comme la rigidité et la capacité des
goujons de cisaillement dans des poutres composites en acier avec des dalles PCHC ont
été étudiées et comparées aux valeurs correspondantes basées sur le code pour des poutres
composites conventionnelles avec des dalles en béton pleines. De plus, deux essais de flexion
en grandeur réelle ont été effectués sur des spécimens comprenant des dalles PCHC avec des
profondeurs de 203 mm et 254 mm, connectées à des poutres en acier par des connecteurs
de cisaillement de 19 mm de diamètre. Enfin, le comportement composite des poutres en
acier avec des dalles PCHC a été investigué. Les résultats des essais de poussée ont révélé que les équations codifiées actuelles pour
l’estimation de la capacité de cisaillement des goujons dans les dalles en béton pleine sousestiment la capacité des goujons dans les poutres composites avec des dalles PCHC. Une
des observations importantes de ces essais est la réduction d’environ 15% de la capacité de
cisaillement lorsque la poutre est soumise à une charge cyclique par rapport à une charge
monotone. Le degré d’action composite (DCA), un facteur déterminant pour comprendre
les performances structurelles des poutres composites, a été évalué à l’aide d’essais de
flexion sur poutre et de méthodes analytiques. Pendant les essais, la technique de corrélation d’images numériques (DIC) a été utilisée pour suivre avec précision la position de
l’axe neutre, et ces résultats ont été validés avec les données expérimentales obtenues à
l’aide de jauges de déformation. Finalement, l’action composite réaliste entre les poutres
en acier et les dalles PCHC a été étudiée en détail, offrant un cadre précieux pour la
conception structurelle d’éléments composites incorporant des dalles PCHC.Steel-concrete composite construction is widely utilized for its economic and structurally efficient design benefits, particularly in multistory long-span structures. This study focuses on composite elements incorporating precast concrete hollow core (PCHC) slabs, which are favored for their lightweight, cost-effectiveness, and guaranteed quality. PCHC slabs offer several advantages, including enhanced fire resistance, improved acoustic and thermal insulation, and ease of installation compared to traditional solid concrete slabs. Although previous research has examined the composite action between steel beams and solid concrete slabs, there has been limited investigation into the composite behavior of steel beams with PCHC slabs, particularly regarding the degree of composite action in these elements. To address this gap, this study performs eleven full-scale push-out tests on specimens with 203 mm and 254 mm PCHC slabs connected via 13 mm and 19 mm diameter connectors, with variations in concrete compressive strength, slab thickness, and shear stud layouts. The monitoring of concrete crack formation, failure modes, and deflections was conducted using instrumentation and a data acquisition system. Later, mechanical properties such as stiffness and capacity of the headed shear studs in composite steel beams with PCHC slabs were investigated and compared to the corresponding code-based values for conventional composite beams with solid concrete slabs. In addition, two full-scale flexural tests were conducted on specimens featuring PCHC slabs with depths of 203 mm and 254 mm, connected to steel beams through 19 mm diameter shear connectors. Finally, the composite behavior of the composite steel beams with PCHC slabs were investigated. The push-out test results revealed that the current codified equations for estimating the shear capacity of studs in solid slabs underestimate the capacity of studs in composite beams with PCHC slabs. A notable observation from the tests was the approximately 15% reduction in shear capacity when subjected to cyclic loading compared to monotonic loading. The degree of composite action (DCA), a key factor in understanding the structural performance of composite beams, was evaluated using both flexural beam tests and analytical methods. During testing, the digital image correlation (DIC) technique was used to accurately track the neutral axis position, and these results were validated with experimental data obtained from strain gauges. Ultimately, the realistic composite action between steel beams and PCHC slabs was thoroughly explored, offering a valuable framework for the structural design of composite elements incorporating PCHC slabs
Callonico, Guillaume A., Don't look East; le réveil géopolitique de la finance. Êtes-vous prêt à affronter la guerre? Décembre 2022, Éditeur indépendant, Montréal, 288 pages
Get PDFCes dernières années, plusieurs crises internationales ont montré les conséquences de la grande interdépendance mondiale de plusieurs secteurs tels que la finance, la sécurité, le commerce, etc. La particularité de ces crises est qu’elles ont tendance à se renforcer mutuellement et à affecter plus d’un secteur. La guerre en Ukraine et la pandémie de COVID-19 sont des exemples flagrants de ce type de crise. Michael Lawrence, Scott Janzwood et Thomas Homer-Dixon utilisent justement le concept de « polycrise globale » pour désigner des crises provenant de plusieurs systèmes qui s’entremêlent de façon à réduire considérablement les perspectives de l’humanité (Lawrence, Janzwood et Homer- Dixon, 2022, 2). [...
Study on mechanical, physical and durability properties of vinylester resin and GFRP bars containing nanoparticles (CNPs)
Get PDFLes matériaux composites en Polymères Renforcés de Fibres (PRF) sont de plus en plus utilisés dans diverses applications industrielles en raison des nombreux avantages qu'ils présentent par rapport aux matériaux conventionnels. Dans le domaine du génie civil, les PRF sont utilisés comme barres d’armature dans les structures et ouvrages en béton armé. La résine vinylester (VE) est couramment utilisée dans la fabrication de PRF; cependant, elle présente généralement une résistance mécanique moindre que celle des résines époxy. En outre, les matériaux PRF à base de VE sont susceptibles de se dégrader au fil du temps lorsqu'ils sont exposés à des environnements extrêmes et humides. L'incorporation de nanomatériaux constitue une approche efficace pour améliorer les performances globales des matériaux PRF, en particulier dans des conditions environnementales sévères. Cette étude vise à étudier de manière approfondie les effets des nanoparticules de carbone (NPC), en particulier le graphène et les nanotubes de carbone (NTC), sur les propriétés mécaniques, physiques, d'absorption de l'humidité et de durabilité de la résine VE et des barres d'armature en PRF.
Dans la première partie de l'étude, les effets des nanotubes de carbone multi-parois oxydés (NTC-MO) sur la durabilité et les propriétés mécaniques de la résine VE ont été analysés. L'oxydation acide a été utilisée pour modifier les NTC et les matériaux résultants ont ensuite été caractérisés par microscopie électronique à balayage (MEB), analyse élémentaire et spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS). Les NTC fonctionnalisés ont été incorporés dans les nanocomposites VE à hauteur de 0,1 % en poids, en présence d'agents dispersants (BYK 9076 et BYK 104S) afin d'améliorer leur dispersion et leur adhésion interfaciale. L'analyse au microscope électronique a balayage (MEB) a confirmé une meilleure distribution des particules, et les essais de traction ont révélé une augmentation de 43 % de la résistance à la traction pour les échantillons contenant des NTC oxydés combinés avec des agents dispersants. Lors de l'exposition à l'humidité et à des solutions alcalines à 50 °C, les nanocomposites intégrant des NTC oxydés et des agents dispersants ont présenté la plus faible réduction des propriétés mécaniques et thermomécaniques, indiquant ainsi une durabilité et une résistance accrues à la dégradation environnementale.
La deuxième partie de l'étude a exploré l'influence de diverses techniques de fonctionnalisation des NTC sur les nanocomposites VE, notamment l'oxydation acide par voie humide, la silanisation (avec et sans pré-oxydation) et l'utilisation d'un agent de couplage au zirconate (SM7SN). La caractérisation de ces modifications par MEB et SPX a révélé que la pré-oxydation améliorait de manière significative la fixation du silane, conduisant à une durabilité accrue. Les essais de traction, l'analyse mécanique dynamique (DMA) et les essais d'absorption d'humidité effectués après immersion dans le NaOH ont démontré que les NTCMP pré-oxydés amélioraient efficacement la résistance à la dégradation environnementale avec une réduction minimale des performances mécaniques. De plus, l'application du SM7SN comme agent dispersant s'est avérée être une méthode de modification simple mais efficace qui a amélioré les propriétés de la matrice sans nécessiter de traitements de surface complexes.
Dans la dernière partie de l'étude, les effets de l'incorporation de nanoplaquettes de graphène (NPG) dans des barres d'armature en polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) à base de résine VE ont été examinés. Différentes charges de NPG (0–2 % en poids) ont été fabriquées par le processus de pultrusion. Les propriétés physiques, mécaniques, thermiques, barrière et de durabilité des barres d'armature en PRFV ont été évaluées par des essais de de résistance au cisaillement transversal et interlaminaire, des essais d'absorption d'humidité à 50°C et une analyse de la dégradation de la matrice par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et MEB avant et après le conditionnement dans une solution alcaline. En outre, une analyse thermogravimétrique (TGA) a été réalisée pour évaluer la stabilité thermique. Les résultats ont démontré que l'incorporation de 0,25 % en poids de NPG améliorait de manière significative les propriétés globales des barres d'armature en PRFV, ce qui les rend plus adaptées aux futures applications industrielles.Abstract: Fiber-reinforced polymer (FRP) materials are increasingly utilized across various industrial applications due to their numerous advantages over conventional materials. In civil engineering, FRPs are used as reinforcements in externally bonded systems and structural components, including deck panels and pilings. Vinyl ester (VE) resin is commonly employed in FRP production; however, it generally exhibits lower mechanical strength compared to epoxy resins. Furthermore, VE-based FRP materials are susceptible to degradation over time when exposed to harsh and humid environments. One effective approach to enhancing FRP materials' overall performance, particularly under extreme environmental conditions, is through the incorporation of nanomaterials. This study aims to comprehensively investigate the effects of carbon nanoparticles (CNPs), specifically graphene and carbon nanotubes (CNTs), on the mechanical, physical, moisture absorption, and durability properties of VE resin and GFRP industrial bars.
In the first part of the study, the effects of oxidized multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on the durability and mechanical properties of VE resin were investigated. Acid oxidation was used to modify the CNTs, and the resulting functionalized CNTs were characterized using scanning electron microscopy (SEM), elemental analysis, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Functionalized CNTs were incorporated into VE nanocomposites at 0.1 wt.% with dispersing agents (BYK 9076 and BYK 104S) to improve dispersion and interfacial adhesion. SEM analysis confirmed enhanced particle distribution, and tensile tests demonstrated a 43% increase in tensile strength for the samples containing oxidized CNTs with surfactants. Upon exposure to moisture and alkaline solutions at 50°C, VE/OX/AG nanocomposites exhibited the lowest reduction in mechanical and thermomechanical properties, indicating improved durability and resistance to environmental degradation.
The second part of the study further explored the influence of various MWCNT functionalization techniques on VE nanocomposites, including wet acid oxidation, silanization (both with and without pre-oxidation), and the use of a zirconate coupling agent (SM7SN). Characterization of these modifications using SEM and XPS revealed that pre-oxidation significantly improved silane attachment, leading to enhanced durability. Tensile tests, dynamic mechanical analysis (DMA), and moisture absorption tests conducted after NaOH immersion demonstrated that pre-oxidized MWCNTs effectively improved resistance to environmental degradation with minimal reduction in mechanical performance. Additionally, the application of SM7SN as a dispersing agent proved to be a simple yet effective modification method that enhanced matrix properties without requiring complex surface treatments.
In the final part of the study, the effects of incorporating graphene nanoplatelets (GNP) into VE-based glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars were examined. Given the susceptibility of GFRP bars to degradation in alkaline and humid environments, as well as their limitations in thermal stability, different GNP loadings (0–2 wt.%) were introduced during the pultrusion process. The physical, mechanical, thermal, barrier, and durability properties of the GFRP bars were evaluated through transverse and interlaminar shear tests, moisture absorption tests at 50°C, and matrix degradation analysis using differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and SEM before and after conditioning in an alkaline solution. Additionally, thermogravimetric analysis (TGA) was conducted to assess thermal stability. The results demonstrated that incorporating 0.25 wt.% GNPs significantly enhanced the overall properties of GFRP bars, making them more suitable for future industrial applications
Conception d’un microréacteur électrique pour le reformage du méthane adapté à la production de masse par collage par diffusion
Get PDFL’hydrogène est largement vu comme un important vecteur de décarbonation, notamment pour les
industries de la métallurgie, des carburants avancés et des produits chimiques spécialisés. La
production d’hydrogène à ce jour est pourtant responsable de près de 3% des émissions globales
de gaz à effet de serre. Cela est dû à sa production par reformage du méthane, chauffé par
combustion. Une alternative consiste à remplacer le chauffage par combustion par un chauffage
électrique qui permettrait de couper de moitié les émissions liées à ce procédé chimique. C’est
l’avenue visée par l’équipe de l’Université de Sherbrooke, qui a développé une architecture de
microréacteurs chauffés électriquement et hautement intégrés. Ces microréacteurs permettent
d’être 10 fois plus compact que le procédé conventionnel et largement plus efficace
énergétiquement. La barrière à leur adoption est toutefois principalement économique, puisque
leurs coûts de fabrication restent trop élevés et la capacité de production trop faible pour
compétitionner avec les réacteurs standards.
L’objectif du projet de recherche est de concevoir, fabriquer et valider, sous un angle technicoéconomique,
un microréacteur respectant l’architecture développée qui soit adapté à la production
de masse. Pour ce faire, les méthodes de fabrication potentielles ont été évaluées et le collage par
diffusion de plaques fabriquées par gravure photochimique a été retenu comme procédé ayant le
plus de potentiel. Un modèle de microréacteur respectant les limites de ces méthodes et le design
des microréacteurs de l’Université de Sherbrooke a été conçu puis fabriqué. Une validation
expérimentale des prototypes a été effectuée, permettant de valider leur tenue en pression
d’opération et à une température de 900 °C. Les aspects économiques du processus de fabrication
ont été analysés, révélant qu’à une échelle de production de 100 réacteurs, le coût unitaire
atteignable était de 107 CAD, soit 16% de plus que l’objectif de 92 CAD et plus de onze fois moins
coûteux que l’impression 3D (DMLM) à 1197 CAD. Les opportunités de réduction de coûts à
l’échelle du millier de réacteur offrent toutefois une lumière positive sur la capacité à rejoindre,
voire dépasser, ce coût cible
Baseline membrane thickness in asthma: where type-2 inflammation meets remodeling?
Get PDFAbstract: « We congratulate Leung and colleagues for their thoughtful andrigorous study of basement membrane zone (BMZ) thickness inasthma (1). Specifically, we commend their use of multiple orthogonalmeasurements to account for variations in biopsy embedding andsectioning and the use of a healthy control group to anchor their BMZthickness dichotomy. Notably, their association of BMZ thickness withan IL-13/MUC5AC–rich endotype may help explain two previousobservations regarding dupilumab: its impact on mucus plugging (2),and the negative primary findings of the EXPEDITION (Evaluationof Dupilumab’s Effects on Airway Inflammation in Patients WithAsthma) bronchoscopy study (NCT02573233; results unpublished).Revisiting EXPEDITION to assess the impact of IL-4/-13 targeting onBMZ thickness could be valuable. [...]
Système de gestion thermique pour batteries Li-ion utilisant des plaques thermiques diphasiques
Get PDFL'électrification peut aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre en fonction du mix énergétique. À cet égard, les véhicules électriques (VE) ont le potentiel de réduire les émissions lorsqu'ils sont alimentés par des sources propres telles que l'hydroélectricité, le solaire, le nucléaire, etc. Bien que la fabrication des VE ait une empreinte carbone initiale en raison de la batterie Li-ion, cet impact peut être compensé au fil du temps par rapport aux moteurs à combustion interne. Un facteur important dans la longévité des batteries est la gestion thermique efficace des cellules Li-ion, qui sont le type de cellule de batterie le plus couramment utilisé dans les VE. Les systèmes de gestion thermique des batteries (BTMS) sont évalués par la température des cellules, l'uniformité de la température, la compacité, la facilité de maintenance, la rentabilité, etc. Bien que les méthodes de refroidissement liquide, comme les plaques froides et l'immersion, soient les approches les plus courantes pour extraire la chaleur générée dans la batterie, les approches de refroidissement par air pourraient être plus économiques puisqu'il n'y a ni moteur, ni pompe, ni raccords hydrauliques, ni tuyauterie, ni radiateur, et possiblement pas de pompe à chaleur. Cependant, en raison de la faible conductivité thermique et de la capacité thermique massique de l'air par rapport aux liquides, la méthode de refroidissement par air seule n'est pas aussi efficace que les méthodes de refroidissement liquide pour extraire la chaleur générée par la batterie et maintenir l'uniformité de la température. Combiner des méthodes de refroidissement par air pour la dissipation de la chaleur avec des éléments hautement conducteurs thermiques, tels que les plans thermiques (TGPs) pour l'extraction de la chaleur, promet un système de refroidissement efficace et économique. Les TGPs consistent en des caloducs plats en 2D dans lesquels un écoulement diphasique circule pour transporter la chaleur. Cette thèse examine la performance d'un BTMS basé sur le caloduc capillaire (WHP), WHP-BTMS, comme alternative au BTMS à plaque froide (CP-BTMS) pour extraire la chaleur générée. À cet égard, un module de batterie refroidi par le bas, composé de cellules cylindriques, est considéré comme une étude de cas. Un modèle de circuit thermique électrique (TECM) avec un transfert de chaleur unidimensionnel a été développé pour capturer les températures des cellules et leur distribution dans les BTMS CP-BTMS et WHP-BTMS à des fins de comparaison. Le modèle a évalué la performance de la batterie à des taux de décharge de 1C, 2C et 3C.
L’estimation de la chaleur générée dans une cellule est une étape clé de la modélisation des BTMS. Elle comprend deux composantes principales : la chaleur entropique et la chaleur ohmique, la première étant plus complexe à quantifier. Une nouvelle approche est proposée pour estimer la chaleur entropique en utilisant uniquement les données de température des cellules à deux taux de décharge, offrant ainsi une alternative nettement plus rapide aux méthodes conventionnelles. Pour valider le modèle, les résultats ont été comparés à des données expérimentales obtenues avec une plaque froide. Les résultats montrent que, lorsqu’ils sont bien conçus, les TGP peuvent atteindre une résistance thermique aussi faible que 0,05 °C/W, représentant 5 % de la résistance thermique totale du BTMS. Ainsi, la température maximale des cellules et les écarts de température entre elles restent inférieurs à 2 °C par rapport à un système à plaque froide. Les caloducs pulsés (PHP), dépourvus de couche capillaire, apparaissent comme une solution plus simple et économique et méritent une étude approfondie pour une application en BTMS. Une analyse numérique fondamentale a été menée sur un ménisque oscillant dans un capillaire afin d’étudier le dépôt de film liquide et son rôle dans les échanges de masse. Les résultats indiquent que le film liquide améliore le transfert thermique uniquement lorsqu’il reste suffisamment mince pour participer à l’évaporation nette lors du recul du ménisque. Dans le cas contraire, il introduit une résistance thermique qui réduit l’efficacité du transfert de chaleur. Cette observation est cruciale pour l’optimisation des PHP en tant qu’alternatives potentielles aux WHP, mettant en évidence la nécessité de contrôler l’épaisseur du film pour améliorer leurs performances thermiques.Electrification can help reduce greenhouse gas emissions depending on the energy mix. In this regard, electric vehicles (EVs) have the potential to lower emissions when powered by clean sources such as hydro, solar, nuclear power, etc. Although EV manufacturing has an initial carbon footprint due to the Li-ion battery, this impact can be offset over time compared with internal combustion engines. An important factor in battery longevity is effective thermal management of Li-ion cells, which are the most common type of battery cell in EVs. Battery Thermal Management Systems (BTMS) are evaluated by cell temperature, temperature uniformity, compactness, ease of maintenance, cost-effectiveness, etc. While liquid cooling methods like cold-plates and immersion are the most common approaches for extracting heat generated within the battery, air cooling approaches could be more cost-effective as there is no motor, pump, hydraulic fittings, tubing, radiator and possibly no heat pump. However, due to the poor thermal conductivity and specific heat of air compared with liquids, the air-cooling methods by itself is not as efficient as liquid cooling methods in extracting generated heat from the battery and keeping the temperature uniformity. Combining air cooling methods for heat dissipation with high thermally conductive elements such as thermal ground planes (TGPs) for heat extraction, promises an efficient cost-effective cooling system. TGPs consist of 2D flat heat pipes in which a two-phase flow circulates to carry the heat. This thesis examines the performance of a BTMS based on the wicking heat pipe (WHP), WHP-BTMS, as an alternative to cold-plate BTMS (CP-BTMS) for extracting the generated heat. In this regard, a bottomcooled battery module of cylindrical cell is considered as a case study. A thermal electric circuit model (TECM) with one-dimensional heat transfer was developed to capture cell temperatures and its distribution in both CP-BTMS and WHP-BTMS for comparison purposes. The model evaluated battery performance at discharge rates of 1C, 2C, and 3C. Estimating heat generation within a cell is a fundamental step in BTMS modeling. The two main components are entropy heat and ohmic heat, with the former being more challenging to quantify. A new approach is proposed to estimate entropy heat generation using only cell temperature data from two discharge rates, offering a significantly faster alternative to traditional methods. To benchmark the model, the performance was compared to experimental results using a cold-plate. Results indicate that, when properly designed, TGPs can achieve thermal resistance as low as 0.05 °C/W, a negligeable fraction of of the overall BTMS thermal resistance. Consequently, the maximum cell temperature and temperature differences within and among cells using a TGP differ by less than 2 °C from those using a cold-plate. As a simpler and more cost-effective option due to the lack of wicking layer, pulsating heat pipes (PHPs) warrant further investigation for their potential in BTMS applications. A fundamental numerical analysis was conducted on an oscillating meniscus in a capillary to investigate liquid film deposition and its role in mass exchange. The results indicate that the deposited liquid film enhances heat transfer only when it remains thin enough to participate in net evaporation during meniscus recession. Otherwise, it introduces thermal resistance, reducing heat transfer efficiency. This finding is important for developing PHPs as potential alternatives to WHPs, highlighting the need for controlling film thickness to improve thermal performance of PHPs
QUALITY study : feasibility of longitudinal collection of quality of life data in individuals living with congenital heart defects
No full textIntroduction : L'importance des Patient-Reported Outcomes (PRO) en recherche sur les malformations cardiaques congénitales (MCC) est désormais reconnue. Cependant, les ressources nécessaires pour collecter ces données rarement disponibles dans les banques traditionnelles constituent un obstacle majeur. Les médias sociaux offrent de nouvelles opportunités d’interagir avec les participants de recherche. Ce projet vise à évaluer la faisabilité de collecter ces données en ligne et de les lier à une base de données clinique.
Méthodes : Tous les patients atteints de MCC âgés de ≥14 ans et les parents d’enfants atteints de MCC âgés de 5 à 17 ans ayant reçu des soins au Québec étaient éligibles. Un lien vers un sondage en ligne comprenant quatre outils a été diffusé sur Internet et affiché dans les salles d’attente de cardiologie pédiatrique, sans aucun contact direct des participants par l’équipe de recherche. Les données recueillies ont été liées à un registre clinique de plus de 50 000 patients.
Résultats : 160 personnes ont accédé à l’étude et 68 ont signé le formulaire de consentement. Un plateau de recrutement a rapidement été atteint, avec 44/68 (65 %) participants ayant fourni des informations suffisantes à la liaison avec le registre. Une surreprésentation des cas de malformations sévères et un manque de diversité ethnique ont été constatés. Le taux de rétention à un an était de 25 %. La qualité de vie liée à la santé était généralement bonne, similairement à d’autres cohortes atteintes de MCC.
Conclusion : La méthode de recrutement et de collection de données n’a pas permis de recruter un échantillon représentatif et de taille suffisante. Un réseau communautaire plus faible qu’anticipé, des réticences à partager des informations personnelles en ligne et des difficultés à cibler efficacement les participants via Internet peuvent expliquer ces résultats.Abstract : Introduction: The importance of patient-reported outcomes (PROs) in research in
congenital heart disease (CHD) is being increasingly recognized. The resources needed for
direct, in-clinic recruitment of study participants, are important barriers. Social media enable
new ways to interact with potential participants. We aimed to test the feasibility of collecting
PROs without direct contact by the research team, with subsequent linkage with the Quebec
CHD Registry (QCHDR).
Methods: We targeted all patients with CHD aged ≥14 years and parents of a child with
CHD aged 5 to 17 years who received cardiac care in Quebec. We disseminated a link to an
online survey consisting of 4 PROs instruments on the Internet and by displaying in pediatric
cardiology waiting rooms. No direct contact by a study team was done. The data was
subsequently linked to a clinical registry of >50,000 patients.
Results: 160 people accessed the study of which 68 signed the consent form. A plateau of
enrollment was quickly reached, despite reminders. 44 provided information for linkage to
the clinical registry. The study had an over-representation of severe disease cases and lacked
ethnic diversity. The retention rate at one year was 25%. Health-related quality of life was
consistent with other CHD cohorts, and participants reported good satisfaction with life.
Conclusion: Recruiting participants with CHD without direct contact was ineffective for
recruitment at population level. Several factors may explain these results, including a weaker
community network among participants than anticipated, apprehension about sharing
personal information online, and difficulty effectively targeting participants on the Internet
Characterization of small nucleolar RNAs through a transcriptomics and machine learning approach
No full textLes petits ARN nucléolaires (snoRNA) constituent une large classe d’ARN non-codants conservés chez les eucaryotes et qui se divise en deux types aux fonctions distinctes : les C/D et H/ACA. Les snoRNA sont imbriqués dans les introns de gènes hôtes ou encodés indépendamment avec leur propre promoteur. D’abord associés à la modification des ARN ribosomiques, le spectre fonctionnel des snoRNA a depuis connu une grande expansion, allant de la régulation de l’épissage jusqu’à la séquestration de protéines. Malgré leur importance, les profils d’expression des snoRNA chez l’humain restent peu caractérisés, tout comme les facteurs régulant leur expression et celle de leur gène hôte. De plus, les annotations de gène de snoRNA sont souvent incomplètes ou absentes pour plusieurs espèces eucaryotes, nuisant ainsi à leur détection dans les données transcriptomiques. Les prédicteurs actuels de snoRNA sont limités par leur faible fiabilité et leur inefficacité.
Cette thèse vise donc à mieux caractériser les snoRNA et les facteurs modulant leur expression chez l’humain et d’autres espèces eucaryotes. D’abord, leurs profils d’expression ont été cartographiés à travers sept tissus humains sains, révélant deux classes d’expression prédominantes aux attributs distincts : les snoRNA enrichis dans un tissu ou uniformément exprimés. Des mécanismes impliquant des architectures géniques spécifiques ont été identifiés comme modulant l’expression des snoRNA et de leur gène hôte selon les besoins tissulaires. Ensuite, l’usage de différents modèles prédictifs a permis d’élucider les principaux déterminants de l’expression des snoRNA, soit la conservation de leurs motifs, leur stabilité structurale et le niveau d’expression de leur locus hôte. Ces facteurs expliquent aussi pourquoi la majorité des snoRNA annotés chez les vertébrés ne sont jamais exprimés. Ces snoRNA fort différents des snoRNA exprimés ont ainsi été reclassés en tant que pseudogènes de snoRNA. Enfin, SnoBIRD, un prédicteur de snoRNA de type C/D basé sur l’apprentissage automatique, a été créé afin d’identifier efficacement les snoRNA exprimés et leurs pseudogènes dans n’importe quel génome. Bref, cet outil et les précédentes analyses d’expression constituent d’importantes contributions facilitant de futures études fonctionnelles et comparatives entre les snoRNA de différentes espèces.Abstract: Small nucleolar RNAs (snoRNAs) constitute a large class of noncoding RNAs that are conserved across eukaryotes. They are usually separated into two types according to their functions and motifs: the C/D and H/ACA box snoRNAs. SnoRNAs are embedded in the introns of host genes or encoded independently with their own promoter. Once only associated with the modification of ribosomal RNAs, the range of snoRNA function has since largely expanded, spanning from the regulation of splicing to the sequestration of proteins. Despite their importance, the expression profiles of snoRNAs in human remain poorly characterized, as do the factors regulating their expression and that of their host gene. Moreover, snoRNA gene annotations are often incomplete or even absent for several eukaryote species, thereby hindering their detection in transcriptomics datasets. Current snoRNA predictors are limited by their low reliability and inefficiency.
This thesis aims to better characterize snoRNAs and the features modulating their expression in human and other eukaryote species. Firstly, snoRNA expression profiles were determined across seven healthy human tissues, revealing two main expression classes with distinct characteristics: tissue-enriched and uniformly expressed snoRNAs. Mechanisms involving specific gene architectures were identified as modulating the expression of snoRNAs and their host gene according to tissue needs. Secondly, the use of various predictive models enabled the elucidation of the main determinants of snoRNA expression, namely snoRNA motif conservation, structural stability and the expression level of their host locus. These features also explain why the vast majority of annotated snoRNAs in vertebrates are never expressed. These non-expressed snoRNAs, which are very different from the expressed snoRNAs, were thus reclassified as snoRNA pseudogenes. Lastly, SnoBIRD, a C/D box snoRNA predictor based on machine learning, was created to efficiently identify expressed snoRNAs and their pseudogenes in any eukaryote genome. Overall, this tool as well as the previous snoRNA expression analyses represent important contributions that will facilitate future functional and comparative studies between snoRNAs of different species
Optimisation de la résolution des modèles p-spin avec les réseaux de tenseurs
Get PDFCe mémoire a pour objectif d'introduire un algorithme basé sur les réseaux de tenseurs pour la résolution des modèles p-spin, une classe importante de modèles en physique statistique et en théorie des systèmes désordonnés.
Ces modèles, qui étudient l'interaction de spins dans des systèmes complexes, sont fondamentaux pour la compréhension des transitions de phase, du comportement des verres de spin et de diverses problématiques en optimisation combinatoire.
L'algorithme proposé utilise la compression des liens par le biais de décompositions révélatrices de rang, effectuées durant la contraction du réseau de tenseurs.
Cette approche permet de supprimer les redondances logiques du système, garantissant ainsi une méthode sans perte d'informations tout en apportant des améliorations significatives des temps d'exécution selon les différents régimes du modèle.
Tout d'abord, on montre que la compression des liens émule l'algorithme d'élimination des feuilles (venant de l'anglais leaf-removal), résolvant efficacement le problème dans la phase dite « facile ».
Dans celle-ci, les contraintes du système sont faibles et peuvent être éliminées successivement sans nécessiter de calculs complexes, ce qui permet une résolution rapide des instances du modèle p-spin.
Cette observation relie donc l'approche par réseaux de tenseurs à des algorithmes classiques de simplification des graphes.
Au-delà d'une transition de phase dite dynamique, correspondant à un seuil de complexité accru, on observe que les temps de calcul deviennent superpolynomiaux.
Ce phénomène indique en fait l'apparition d'un composant noyau dans la structure du problème.
Ce composant correspond à une partie irréductible du problème qui ne peut plus être simplifiée par l'élimination des feuilles.
Dans ce régime, les redondances logiques sont plus difficiles à éliminer en raison de leur moindre présence, ce qui accroît la complexité computationnelle.
Pour mieux comprendre la mise à l'échelle des ressources computationnelles nécessaires pour la contraction dans cette phase difficile, une méthode graphique est développée.
Elle permet d'étudier un ensemble minimal d'instances composées uniquement de ce type de composant noyau, là où l'algorithme d'élimination des feuilles est inefficace.
Grâce à cette analyse, on observe que la largeur de contraction suit une tendance sous-exponentielle, améliorant ainsi les résultats obtenus sans compression, qui suivent une échelle exponentielle.
Cela démontre que la compression des liens, bien que non trivialement reliée à la structure du problème, offre une amélioration substantielle de la performance dans les régimes complexes du modèle.
Les résultats suggèrent que cet algorithme à base de réseaux de tenseurs englobe et généralise l'algorithme classique d'élimination des feuilles, tout en simplifiant les autres redondances présentes dans les systèmes venant du modèle p-spin grâce à une compression sans perte.
Cette méthode, qui ne nécessite pas une connaissance explicite de la structure du problème, fournit ainsi un outil puissant pour résoudre efficacement des problèmes complexes dans des systèmes fortement corrélés.
Elle ouvre la voie à des applications potentielles dans d'autres domaines nécessitant la contraction efficace de réseaux de tenseurs, et plus largement dans la résolution de problèmes combinatoires et de physique statistique