CN104583725A - 便携电子设备 - Google Patents

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CN104583725A CN201380029563.7A CN201380029563A CN104583725A CN 104583725 A CN104583725 A CN 104583725A CN 201380029563 A CN201380029563 A CN 201380029563A CN 104583725 A CN104583725 A CN 104583725A
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A·萨凯蒂
A·蒂芬奥尔
D·尼德伯格
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Abstract

在便携电子设备中，在运行期间消耗电能的组件(2)可产生热量。便携电子设备的用于感测环境温度(TS)的温度传感器(1)可能因此不能提供正确的温度值。建议提供用于至少取决于感测环境温度(TS)和与各组件(2)的至少一个消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定经补偿的环境温度(TA)的补偿器(4)。

Description

便携电子设备
相关申请的交叉引用
本申请请求2012年7月2日欧洲专利申请12004897.0的优先权，该申请的内容通过整体引用结合在本文中。
技术领域
本发明涉及便携电子设备、操作便携电子设备的方法，以及用于操作便携电子设备的计算机程序元素。
背景技术
希望进行诸如移动电话或便携计算设备的便携式电子设备的环境温度的精确测量，便携式电子设备通常包括在运行中产生热量的处理器和/或显示器。
发明内容
该问题通过根据权利要求1的特征的便携电子设备来解决。
该便携电子设备包括用于感测便携电子设备的环境温度的温度传感器，该温度传感器通常例如通过经由设备的外壳中的开口或其它手段被暴露到环境中来提供与便携电子设备的环境的充分的耦合。然而，假设便携电子设备(在一个实施例中可能是移动电话或便携电子计算机设备)，通常包括耗电的部件(例如，诸如处理器和/或显示器)并因此在运行期间释放热量，由温度传感器感测到的环境温度可能受到从这样的组件迁移到该温度传感器的热量的影响。这可导致由温度传感器感测到的温度不再反映实际环境温度，而是反映了被设备自身发热扰乱了的实际环境温度。因此，当前的便携电子设备包括用于确定经补偿的环境温度的补偿器，其优选地更好反映实际环境温度。基于由温度传感器提供的感测到的环境温度并(通过被关联到设备的至少一个释放热量的电子组件消耗的电功率的信息)考虑该电子组件产生的热量，经补偿的环境温度表示了对实际环境温度的估计。
作为结果，感测到的环境温度优选地可被归因于从受影响的组件传到温度传感器的热量的温度值来更正。优选地，作为主要热源的设备的全部组件被包括在补偿处理中，即全部这些组件的功耗相关信息被包括在补偿感测到的环境温度中。主要热源的确定可按相对关系通过将各热源相互比较并从可用热源中选择产生最多热量的n个热源来完成。在一个不同方法中，对温度传感器最有影响的n个热源被选择为主要热源。在此方法中，已知仅产生少量热量的但较好热耦合到温度传感器的热源可能最大地影响温度感测，则热源传播到温度传感器的热量是选择的关键标准。对于这两个方法，阈值可允许选择，并且在这两个方法中n可以是至少一个或多个。
在优选实施例中，便携电子设备的显示器可能是对经补偿的环境温度有贡献的至少一个组件，其中与显示器的功耗相关信息可被用于补偿。已知在现如今的智能手机或平板计算机，显示器为大尺寸的，显示器可代表运行期间主要热源，并因此影响温度传感器的环境温度的测量。
一般而言，相关组件中消耗的功率可被测量并对经补偿的环境温度的确定作出贡献。然而，代替或附加地，表示或允许访问相关组件消耗的功率的其它信息可对经补偿的环境温度的确定作出贡献。在上面的显示器的实施例中，显示器亮度可组成所使用的功率相关信息，因为显示器运行得越亮它消耗越多的功率。然而，显示器亮度的测量可能容易地例如以亮度调节设置的形式可用，而显示器消耗的精确功率可能难以测量。代替或除了显示器所运行的亮度以外，显示器的颜色以及特别是显示器所运行的颜色分布可被采用作为表示由显示器消耗的功率的度量。例如，当显示器主要示出黑色区域，只有很小区域不同颜色，显示器消耗的功率小于当显示器完全运行在亮色下时消耗的功率。亮色可被采用作为显示器的相对高的功耗的指示。因此，颜色分布可被采用作为显示器消耗的功率的度量。
在另一个实施例中，便携电子设备的能源，例如电池，可代表在其再充电期间辐射热的一个组件。因此，能源可被看成是便携电子设备中的功率消耗。由电源消耗掉的功率可被测量并被用于补偿目的。然而，在另一个方法中，已知作为所消耗的功率的度量的充电水平可以以任何方式可用(因为它通常被显示给用户)，则关于能源的充电水平的信息可被使用作为替代。在另一个方法中，充电水平导数可被使用以替代充电水平或作为其补充。
在优选实施例中，便携电子设备的中央处理单元可被包括在对经补偿的环境温度作出贡献的至少一个组件中，其中与中央处理单元的功耗相关的信息可被用于补偿。在一个实施例中，中央处理单元的功耗可被测量并被用于补偿目的。在另一个实施例中，负载相关图像可表示中央处理单元的功耗。例如，这样的负载相关图像可以是当前负载或一段时间的平均负载。负载通常可被理解为中央处理单元执行的计算工作量。负载可以被，例如，还被表示为CPU利用率的正运行的进程的数量来表示，和/或CPU队列中排队的进程的数量来表示。CPU负载数据通常由便携计算设备的操作系统提供，且如此是容易访问的。在另一个实施例中，已知频率影响中央处理器产生的热量，则中央处理器所运行的频率－也被表示为时钟速率－也可被考虑。在优选实施例中，负载和频率对用于补偿所感测的温度的信息有贡献。例如，频率可乘以负载，且结果可被输入到补偿模式。
在另一个优选实施例中，便携电子设备的射频收发机(RF)可被包括在对经补偿的环境温度有贡献的至少一个组件中，其中与收发机的功耗相关的信息可被用于补偿。特别是在包括电话功能和/或无线数据发射的设备(诸如移动电话并且尤其是智能电话)中，提供了射频收发机用于向底层无线网络基础结构的基站发送和从基站接收音频信号和/或数据。射频收发机可被看作是其功耗影响环境温度的测量的一个组件。这样的收发机消耗的功率可作为补偿收发机的热影响的信息。收发机可以是，例如，2G、3G或4G(分别指第二、第三或第四代移动通信标准，诸如分别是GSM、UMTS或LTE)的收发机之一。收发机在其它实施例中可以是WLAN或蓝牙收发机，或另一个近场通信(NFC)收发机。收发机相关功率可以是发射和接收功率的一个或多个，并且在一个实施例中可以被测量。在另一个实施例中，例如，由收发机接收到的信号(诸如来自远程基站的信号)的信号强度可被采用作为与射频收发机消耗的功率相关的信息。信号强度通常是由收发机以任何方式提供的参数。该实施例基于这样的假设：所检测的信号强度越高，经由该收发机发送信号所需功率越少。并且所检测的信号强度越小，经由该收发机发送信号所需功率越多。
在另一个优选实施例中，便携电子设备的投影仪(beamer)可被包括在对经补偿的环境温度有贡献的至少一个组件中，其中与投影仪的功耗相关的信息可被用于补偿。尤其是智能电话或平板计算机可被装配有投影仪，可以理解该投影仪作为将内容从该智能电话/平板计算机投射到银屏或便携电子设备之外的其它表面的光源。这样的投影仪在运行期间可代表主要热源并因此影响温度传感器对环境温度的测量。
在另一个优选实施例中，便携电子设备的全球定位模块或其它传感器模块可被包括在对经补偿的环境温度有贡献的至少一个组件中，与全球定位模块或其它传感器模块的功耗相关的信息可分别被用于补偿。已知现如今的智能电话或平板计算机，GPS接收器或其它全球定位模块可用于基于从卫星接收到的信号确定设备位置，这样的全球定位模块可在操作时作为热源贡献，并因此影响环境温度的测量。类似于射频收发机的功耗相关信息的确定，大部分全球定位模块提供的信号强度信息可基于以下假设被采用作为全球定位系统的功耗的指示：信号强度越小，在该全球定位模块中获得设备的位置所需的计算功率越多。
可被看作影响环境温度的测量使得与这些热源的功耗相关的信息可被用于补偿的热源的其它组件在各实施例中可包括下述一个或多个：相机、扬声器、闪光灯等。
优选，除了与便携电子设备的一个或多个组件的功率相关信息，经补偿的环境温度还可基于一个或多个组件和温度传感器之间的热通道的导热率来确定。该测量可使得经补偿的环境温度的确定甚至更精确，因为它考虑了有效地到达温度传感器的热流动而不光是组件产生的热量。
在另一个实施例中，除了一个或多个组件的功率相关信息以外，经补偿的环境温度可基于便携电子设备中的一个或多个热电容的热容量来确定。这样的热容可以由便携电子设备的能够储存热能的任何元件来表示。例如，便携电子设备的外壳或其部分可被看成热容。热容不需要消耗电功率但可被消耗电功率的组件加热。热容可将所供给的热能存储一段时间。当在温度传感器处的温度低于热容的温度时，这样的热可通过热传导通路转移到温度传感器。
优选地，仅主要热容被考虑用于确定经补偿的环境温度。通常，取决于便携电子设备的设计，便携电子设备中有多少可用的组件、热通路或热容，以及这些中哪些被选作对补偿作贡献。
在另一个优选实施例中，设备中设置的至少另一个温度传感器感测到的温度可被用于确定经补偿的环境温度，特别是当这样的温度传感器在设备中以任何方式可用时。这样的温度传感器可包括设置在便携电子设备中用于测量特定位置的温度或特定组件(例如设备的中央处理单元或电池)的温度的温度传感器。
优选地，便携电子设备可以是移动电话，而且特别是智能电话、手持计算机、电子阅读器、平板计算机、游戏控制器、定点设备、摄影或摄像机、计算机外围设备之一。
根据本发明的另一个方面，提供了用于操作便携电子设备的方法。便携电子设备的环境温度由温度传感器感测，并且取决于至少该感测到的环境温度以及与便携电子设备的至少一个组件消耗的电功率相关的信息来确定经补偿的环境温度。
根据优选实施例，频率f>0Hz时所感测的环境温度的频率贡献取决于所感测到的环境温度来进行调整。
根据本发明的又一个方面，提供计算机程序元素用于操作便携电子设备，优选地存储在计算机存储介质上的该计算机程序元素，包括当全部在便携电子设备的处理单元上执行时用于以下操作的计算机程序代码装置：接收表示由便携电子设备的温度传感器感测的该便携电子设备的环境温度的信号、接收与由便携电子设备的至少一个组件所消耗的电功率相关的信息、并至少取决于所感测的环境温度和与该便携电子设备的至少一个组件所消耗的电功率相关的信息来确定经补偿的环境温度。
通常，在该方法的任何方面，便携电子设备和计算机程序元素，温度传感器可替换地不被提供和/或被安排用于感测环境温度，而是被提供和/或安排用于感测设备的组件的温度或设备内一位置的温度。再次，由(其它)组件产生的热可能影响这样的测量。因此，再次优选提供补偿器用于至少取决于感测到的温度和与至少一个(其它)组件消耗的电功率相关的信息来确定经补偿的温度。
其它有利的实施例列在从属权利要求中，以及以下描述中。
所描述的各实施例类似地涉及设备、方法，和计算机程序元素。协同作用效果可从各实施例的不同组合中出现，尽管可能没有详细描述它们。
此外，应当注意，本发明的全部关于方法的实施例可以按所描述的步骤的顺序执行。尽管这不一定是唯一必须的步骤顺序，但是方法步骤的全部的不同顺序应当被包括在权利要求的范围中并被方法权利要求所揭示。
附图简述
详细描述涉及本发明的各实施例。此类描述参照了附图，其中：
图1在图a)示出了根据本发明的一个实施例的移动电话、在图b)中示出了相关联的热框图，在图c)中示出了关联补偿器，以及
图2示出了不同温度信号随时间的图表，该图表说明了根据本发明的各实施例的补偿效果。
详细描述
图1a)示出了说明根据本发明的一个实施例的移动电话的图。移动电话包括温度传感器1和在移动电话运行期间产生热量的几个组件2。温度传感器1提供感测的环境温度TS。
温度传感器1本身可能不提供实际的环境温度TR而是从实际环境温度TR中获得的感测的环境温度TS，因为设备的自发热扰乱了内部温度传感器1。另一个原因可能是当实际环境温度TR正在改变时，减缓温度传感器1的温度响应的减缓动态。
在一个实施例中，描述了关于集成的温度传感器的信号如何被补偿以更精确地确定环境温度的方法。该补偿器优选地使用设备中在运行期间用作热源的电子组件的功耗和/或温度的信息，并优选地计算朝着用于感测环境温度的温度传感器的随时间的热传播，使得它的影响可从温度传感器的温度传感器信号被补偿。
移动电话的显示器用附图标记21表示。显示器21是在这样做时消耗电功率并产生热的各组件之一。其它产生热的组件根据设备的可用性可以是中央处理单元、移动电话的电池、射频收发器、全球定位模块、投影仪等。
希望由便携电子设备通过确定经补偿的环境温度TA来估计实际环境温度TR。
切换到图1b)，示出了图1a)的移动电话的“热”框图。产热组件2通过热流在其上传播的热通路HP连接到温度传感器1并相互连接。在本实施例中，提供了另一个温度传感器3，它可用作感测设备的中央处理单元或任何其它组件或位置的温度T1的传感器。优选地，传播到温度传感器1的热流可被确定并在温度传感器1处被如图1c)所示的补偿器4补偿。补偿器4可以是由硬件、软件，或两者的组合所表示的实体，它接收感测到的环境温度TS、感测到的温度T1、以及与被标识为对影响感测到的环境温度TS最至关紧要的三个组件2的功耗相关的信息P1、P2、P3。补偿器4在其输出提供经补偿的环境温度TA。一般而言，补偿器4可利用例如如图1b)所示的移动设备的动态热模式。动态热模式可用不同方程组来数学地描述。该模式在一个实施例中可包括一个或多个并且优选地为最相关的热源，并在另一个实施例中附加地一个或多个并且优选地为最相关导热率，并在另一个实施例中附加地一个或多个并且优选地为最相关热容，并且它包括与环境良好耦合的温度传感器，并且它可包括移动设备中可用的一个或多个可选温度传感器。
经补偿的环境温度TA可接着从这些输入通过使用以下等式1)作为补偿器4来进行估计：
x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)
y(k)＝Cx(k)+Bu(k)         (方程组1)
其中u(k)指时间步进k处的输入，y(k)指输出TA，且x(k)指内部状态矢量。A是n乘n矩阵，B是n乘m矩阵，C是1乘n矩阵，并且D是1乘m的矩阵，其中n是状态的数量，其取决于模型的复杂程度，而m是输入的数量。典型的输入可以是，例如，显示器亮度、电池充电水平的时间导数、中央处理单元负载，或其它功率管理信息。便携电子设备的各热点处的附加温度传感器可改善补偿结果。
因此，在一个实施例中，便携电子设备被建模为有热源，并且可选地有热容和/或导热率的热系统。从该模型，得到根据等式1)的状态空间描述的时间离散补偿器，它可使用以下软件代码来在便携电子设备的微处理器上容易地实现：
经补偿的环境温度TA可被显示在显示器21上。
在根据图2的温度T对时间t的图表中，其中t由离散时间步进k*Δt表示，便携电子设备的环境中的采样实际温度特性TR由直线示出。虚线表示由移动设备的温度传感器感测的对应的环境温度TS。从图2的图表中可看出，由于内热，温度传感器检测到高于实际环境温度TR的环境温度TS。间隔I1可以，例如，表示时间间隔，其中移动设备在平均负载运行。然而，在间隔I2，假设移动设备至少临时地在高负载运行，例如，通过执行需要大量计算和显示资源的视频游戏。这导致感测到的环境温度TS甚至更偏离实际环境温度TR：在间隔I2结束处，实际环境温度TR下降，例如，由于移动设备的用户进入地下室。所感测到的环境温度TS仅缓慢地跟随实际环境温度TR中的温度下降。
点划线在另一方面示出了经补偿的环境温度TA，它通过使用诸如在图1c)中示出的补偿器基于便携电子设备的热模型来确定。可见，从便携电子设备运行的一开始，经补偿的环境温度TA与实际环境温度TR的偏离被最小化了，至少经补偿的环境温度TA低于所感测到的环境温度TS。甚至是移动设备的高负载运行释放大量热量也不太影响经补偿的环境温度TA。
在间隔I3中，经补偿的环境温度TA更快地与实际环境温度TR的下降对齐。这个效果可以由在补偿器中实现对所感测到的环境温度TS的动态贡献的温度依赖补偿引起。动态贡献被理解为频率f>0Hz的频谱范围中的任何贡献。在快速变化环境温度的情况下，诸如间隔I2结束时的阶梯作用，补偿器能够加速移动设备的热动态使得经补偿的环境温度TA对实际环境温度TR中的改变(进而对所感测到的环境温度TS中的改变)更快响应。对于这样的所感测的环境温度信号的动态的温度依赖补偿，参见美国专利公布US2011/0307208。
本发明的当前各实施例得益于补偿器，该补偿器用于通过对由在设备的运行期间用作内部热源的电子组件引起的干扰进行补偿来估计便携电子设备中的经补偿的环境温度。经补偿的环境温度反映只有小的或没有干扰的实际环境温度。
尽管示出并描述的本发明的当前优选的各实施例，显然应该理解，本发明不限于此，而可以以其它各种方式在后续权利要求的范围内实施和实践。

Claims (24)

1.一种便携电子设备，包括：
在运行期间消耗电功率的组件(2)，
用于感测所述便携电子设备的环境温度(TS)的温度传感器(1)，
补偿器(4)，用于至少取决于所感测的环境温度(TS)和与组件(2)的至少一个消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定经补偿的环境温度(TA)。
2.如权利要求1所述的便携电子设备，
其中所述组件(2)包括显示器(21)，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于与所述显示器(21)消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
3.如权利要求2所述的便携电子设备，
与所述显示器(21)消耗的电功率相关的信息(Pi)包括对所述显示器(21)运行的亮度和颜色分布的一个或多个的测量。
4.如权利要求2或权利要求3所述的便携电子设备，
所述显示器(21)被调适以显示所述经补偿的环境温度(TA)。
5.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
包括用于补充用于操作所述便携电子设备的电功率的电池，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于与在再充电期间所述电池消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
6.如权利要求5所述的便携电子设备，
与在再充电期间所述电池消耗的电功率相关的信息(Pi)包括对所述电池的充电水平和所述电池的充电水平的导数至少一个的测量。
7.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
其中所述组件(2)包括中央处理单元，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于与所述中央处理单元消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
8.如权利要求7所述的便携电子设备，
与所述中央处理单元消耗的电功率相关的信息(Pi)包括所述中央处理单元的负载和所述中央处理单元的频率的一个或多个。
9.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
其中所述组件(2)包括射频收发机，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于与所述射频收发机消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
10.如权利要求9所述的便携电子设备，
与所述射频收发机消耗的电功率相关的信息(Pi)包括由所述射频收发机接收的信号的信号强度。
11.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
其中所述组件(2)包括用于确定所述便携电子设备(21)的位置的全球定位模块，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于与所述全球定位模块(21)消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
12.如权利要求11所述的便携电子设备，
与所述全球定位模块消耗的电功率相关的信息(Pi)包括由所述全球定位模块接收的位置信号的信号强度。
13.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
所述补偿器(4)被调适以取决于所述组件(2)的至少一个和所述温度传感器(1)之间的热通路(HP)的导热率来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
14.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
包括热容，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于所述至少一个热容的热容量来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
15.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
所述补偿器(4)包括用于确定作为时间的函数的从所述组件(2)的至少一个到所述温度传感器的热传播的模型。
16.如上述权利要求的任一项所述的便携电子设备，
包括用于感测所述便携电子设备内的一个位置的温度(T1)的至少一个其它温度传感器(3)，
其中所述补偿器(4)被调适以取决于由所述至少一个其它温度传感器(3)感测的温度(T1)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
17.一种用于操作便携电子设备的方法，包括：
通过温度传感器(1)感测所述便携电子设备的环境温度(TS)，
至少取决于所感测的环境温度(TS)并取决于与所述便携电子设备的至少一个组件(2)的消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定经补偿的环境温度(TA)。
18.如权利要求17所述的方法，
其中取决于与所述便携电子设备的显示器(21)消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
19.如权利要求17或18所述的方法，
其中取决于与所述便携电子设备的中央处理单元消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
20.如上述权利要求中17到19的任一项所述的方法，
其中取决于与所述便携电子设备的射频收发机消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
21.如上述权利要求中17到20的任一项所述的方法，
其中取决于与所述便携电子设备的全球定位模块消耗的电功率相关的信息(Pi)来确定所述经补偿的环境温度(TA)。
22.如上述权利要求中17到21的任一项所述的方法，
其中所述经补偿的环境温度(TA)表示由温度值所调节的所感测的环境温度(TS)，所述温度值表示从所述组件(2)的至少一个释放并经由热通路(HP)传播到所述温度传感器(1)的热对所感测的环境温度(TS)的影响。
23.如上述权利要求中17到22之一所述的方法，
其中具有频率f>0Hz的所感测的环境温度(TS)的频率贡献取决于所感测的环境温度(TS)来被调节。
24.一种用于操作便携电子设备的计算机程序元素，包括用于当在便携电子设备的处理器上执行时实现以下步骤的计算机程序代码装置：
接收信号，所述信号表示由所述便携电子设备的温度传感器(1)感测的所述便携电子设备的环境温度(TS)，
接收与由所述便携电子设备的至少一个组件(2)消耗的电功率相关的信息(Pi)，
至少取决于所感测的环境温度(TA)和与由所述至少一个组件(2)消耗的电功率相关的所述信息(Pi)来确定经补偿的环境温度(TA)。
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