KR102042882B1 - 휴대용 전자 디바이스 - Google Patents

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KR102042882B1
KR102042882B1 KR1020157011105A KR20157011105A KR102042882B1 KR 102042882 B1 KR102042882 B1 KR 102042882B1 KR 1020157011105 A KR1020157011105 A KR 1020157011105A KR 20157011105 A KR20157011105 A KR 20157011105A KR 102042882 B1 KR102042882 B1 KR 102042882B1
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마르쿠스 그라프
안드레아스 티에페나우어
안드레아 사케티
도미니크 니에더버거
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센시리온 에이지
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Abstract

휴대용 전자 디바이스에서, 동작 동안 전력을 소비하는 구성요소들(2)은 열을 발생시킬 수 있다. 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도(TS)를 감지하기 위한 온도 센서(1)는 결과로서 정확한 온도 값을 공급하지 않을 수 있다. 적어도 감지된 주변 온도(TS) 및 구성요소들(2) 중 적어도 하나에 의해 소비된 전력에 관련된 정보(Pi)에 의존하여 보상된 주변 온도(TA)를 결정하기 위한 보상기(4)를 제공하는 것이 제안된다. 휴대용 전자 디바이스의 전원 끄기 및 재활성화 후에, 전원 끄기 시에 저장된 마지막 내부 상태들(x(a))에 의존하여, 중단과 재활성화 사이에서의 감지된 온도의 추정된 추이(T*S)에 의존하여, 그리고 중단과 재활성화 사이에서 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이(P*i)에 의존하여, 보상 모델의 실제 내부 상태들(x(b))이 추정된다.

Description

휴대용 전자 디바이스{PORTABLE ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 휴대용 전자 디바이스를 동작시키기 위한 방법, 휴대용 전자 디바이스를 동작시키기 위한 컴퓨터 프로그램 요소, 및 휴대용 전자 디바이스에 관한 것이다.
모바일 전화기 또는 휴대용 컴퓨팅 디바이스와 같은 휴대용 전자 디바이스 - 이 휴대용 전자 디바이스는 전형적으로 동작 동안 열을 발생시키는 디스플레이 및/또는 프로세서를 포함함 - 에서 온도의 정확한 측정을 수행하는 것이 요구된다. 관심 온도는, 예를 들어, 주어진 위치에서의 디바이스의 내부 온도일 수 있거나, 또는 휴대용 전자 디바이스에 의해 측정될 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도일 수 있다.
이 문제점은 청구항 1의 특징들에 따른 휴대용 전자 디바이스를 동작시키기 위한 방법에 의해 그리고 청구항 12의 특징들에 따른 휴대용 전자 디바이스에 의해 해결된다.
휴대용 전자 디바이스는 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함한다. 관심 온도는, 예를 들어, 주어진 위치에서의 디바이스의 내부 온도일 수 있다. 예를 들어, 관심 온도는 디바이스의 중앙 처리 유닛의 온도 또는 배터리의 온도일 수 있다. 따라서, 온도가 결정되어야 하는 주어진 위치는, 이 경우들에서, 각각 중앙 처리 유닛 또는 배터리의 위치일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 온도 센서는 이러한 위치에 직접 배열되어 있다. 다른 변형예에서, 관심 온도는 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도일 수 있다. 여기서, 온도 센서는, 바람직하게는, 예를 들어 디바이스의 하우징에 있는 개구부들을 통해 온도 센서를 주변에 노출시키는 것에 의해 또는 다른 수단에 의해, 휴대용 전자 디바이스의 환경에 대한 충분한 열 결합을 제공한다.
그러나, 일 실시예에서 모바일 전화기 또는 휴대용 전자 컴퓨팅 디바이스일 수 있는 휴대용 전자 디바이스가, 전형적으로, 예를 들어 프로세서 및/또는 디스플레이와 같이, 전력을 소비하며 그에 따라 동작 동안 열을 방출하는 구성요소들을 포함하는 경우, 온도 센서에 의해 감지되는 온도는 이러한 구성요소로부터 온도 센서로 이동하는 열 때문에 영향을 받을 수 있다. 임의의 이러한 구성요소는 이하에서 열원(heat source)이라고도 지칭될 수 있다. 이러한 열원은, 온도 센서가 주어진 위치에서의 실제 온도를 더 이상 반영하지 않지만 하나 이상의 열원의 자체 발열(self-heating)에 의해 교란된 실제 온도를 반영한다는 점에서, 온도 감지에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 휴대용 전자 디바이스는, 바람직하게는 주어진 위치에서의 실제 온도를 더 양호하게 반영하는 보상된 온도를 결정하기 위한 보상기(compensator)(보상 모델(compensation model)이라고도 함)를 포함한다. 이 보상된 온도는, 온도 센서에 의해 공급되는 감지된 온도에 기초한 그리고 이 구성요소에 의해 소비된 전력에 관련된 정보를 통해 디바이스의 열원들 중 적어도 하나에 의해 발생된 열을 고려하는 것에 의한 실제 온도의 추정치를 나타낸다.
그 결과, 감지된 온도는 바람직하게는 대상 열원으로부터 온도 센서로 전달된 열로 인한 온도 값에 의해 보정될 수 있다. 다른 실시예에서, 보상된 온도의 결정이 관심 대상인 주어진 위치는 온도 센서가 배치되어 있는 위치와 반드시 일치하지는 않는다. 적어도 하나의 열원으로부터 주어진 위치로의 그리고 온도 센서의 위치로부터 주어진 위치로의 열 전파(heat propagation)를 고려하여 휴대용 전자 디바이스의 임의의 위치에 대해 온도가 결정될 수 있다.
바람직하게는, 주요 열원의 역할을 하는 디바이스의 모든 구성요소들이 보상 프로세스에 수반되는데, 즉 이들 모든 구성요소들의 전력 소비 관련 정보가 감지된 온도를 보상하는데 포함된다. 주요 열원의 결정은, 열원들을 서로 비교하고 이용가능한 열원들 중에서 가장 많은 열을 발생시킨 n개의 열원을 선택함으로써, 상대적 측면에서 달성될 수 있다. 상이한 접근법에서, 온도 센서에 가장 많은 영향을 미치는 n개의 열원이 주요 열원으로서 선택된다. 이 접근법에서, 단지 적은 열만을 발생시키지만 온도 센서에 열적으로 잘 결합되어 있는 열원이 온도의 감지에 가장 많은 영향을 미칠 수 있다는 것을 고려하면, 온도 센서로 전파되는 열원의 열이 선택을 위한 중요 기준이다. 이들 접근법 둘 다에 대해, 임계치가 선택을 허용할 수 있고, 이들 접근법 둘 다에서, n은 적어도 하나 또는 그 이상일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 휴대용 전자 디바이스의 디스플레이는 보상된 온도를 결정하기 위해 고려될 수 있는 적어도 하나의 열원일 수 있고, 여기서 디스플레이의 전력 소비 관련 정보가 보상을 위해 이용될 수 있다. 현재의 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터에서, 디스플레이가 대형인 것을 고려하면, 디스플레이는 동작 동안 주요 열원을 나타낼 수 있고, 이와 같이 온도 센서에 의한 온도의 측정에 영향을 미친다.
일반적으로, 관련 구성요소에서 소비되는 전력이 측정될 수 있고, 보상된 온도의 결정에 기여한다. 그러나, 그 대신에 또는 그에 부가하여, 관련 구성요소에 의해 소비되는 전력을 나타내거나 그 전력을 평가하는 것을 허용하는 다른 정보가 보상된 온도의 결정에 기여할 수 있다. 디스플레이의 전술한 실시예에서, 디스플레이가 밝게 동작될수록, 디스플레이가 더 많은 전력을 소비하기 때문에, 디스플레이의 휘도(intensity)가 이용되는 전력 관련 정보를 구성할 수 있다. 그러나, 디스플레이의 휘도에 대한 척도가, 예컨대, 휘도 조절 설정의 형태로, 용이하게 이용가능할 수 있는 한편, 디스플레이에 의해 소비되는 정확한 전력을 측정하는 것은 어려울 수 있다.
다른 실시예에서, 휴대용 전자 디바이스의 에너지 공급 장치(예컨대, 배터리)는 적어도 그의 재충전 동안 열을 방사하는 구성요소를 나타낼 수 있다. 따라서, 에너지 공급 장치는 휴대용 전자 디바이스에서의 전력 소비자(power consumer)로서 간주될 수 있다. 전원 공급 장치에 의해 소비되는 전력이 측정되고, 보상을 위해 이용될 수 있다. 그러나, 다른 접근법에서, 소비된 전력의 척도로서의 충전 레벨이 전형적으로 사용자에게 디스플레이되기 때문에, 어떻게든 이용가능할 수 있다는 것을 고려하면, 에너지 공급 장치의 충전 레벨에 관한 정보가 그 대신에 이용될 수 있다. 다른 접근법에서, 충전 레벨의 도함수(derivative)가 충전 레벨 대신에 또는 그에 부가하여 이용될 수 있다.
휴대용 전자 디바이스의 하나 이상의 구성요소의 전력 관련 정보에 부가하여, 보상된 온도가 또한 하나 이상의 열원과 주어진 위치 또는 온도 센서 사이의 열 경로(heat path)의 열 전도율(thermal conductivity)에 기초하여 결정될 수 있는 것이 바람직하다. 이 척도는 보상된 온도의 결정을 훨씬 더 정확하게 할 수 있는데, 그 이유는 그것이 구성요소에 의해 발생된 그대로의 열(bare heat)보다는 온도 센서에 사실상 도달하는 열속(heat flux)을 고려하기 때문이다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 열원의 전력 관련 정보에 부가하여, 보상된 주변 온도가 휴대용 전자 디바이스에 있는 열 커패시턴스(thermal capacitance)들 중 하나 이상의 열 커패시턴스의 열 용량(thermal capacity)에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 열 커패시턴스는 열 에너지를 저장할 수 있는 휴대용 전자 디바이스의 임의의 요소에 의해 표현될 수 있다. 예를 들어, 휴대용 전자 디바이스의 하우징 또는 그의 부분들이 열 커패시턴스로서 간주될 수 있다. 열 커패시턴스는 전력을 반드시 소비하지는 않고, 전력을 소비하는 구성요소들에 의해 가열될 수 있다. 열 커패시턴스는 소정의 시간에 걸쳐 공급된 열 에너지를 저장할 수 있다. 특히 온도 센서에서의 온도가 열 커패시턴스의 온도보다 낮을 때, 이러한 열이 열 전도 경로(thermal conducting path)를 통해 온도 센서로 전달될 수 있다.
바람직하게는, 보상된 주변 온도를 결정하기 위해 주요 열 커패시턴스들만이 고려된다. 일반적으로, 이는 휴대용 전자 디바이스의 설계, 휴대용 전자 디바이스에서 얼마나 많은 구성요소들, 열 경로들 또는 열 커패시턴스들이 이용가능한지, 및 보상에 기여하기 위해 이들 중 어느 것이 선택되는지에 의존한다.
바람직하게는, 휴대용 전자 디바이스는 모바일 전화기, 특히 스마트폰, 핸드헬드 컴퓨터, 전자 리더(electronic reader), 태블릿 컴퓨터, 게임 컨트롤러, 포인팅 디바이스, 사진 또는 비디오 카메라, 컴퓨터 주변 장치 중 하나일 수 있다.
온도 센서가 적어도 일시적으로 이용가능하지 않은 시나리오들이 있을 수 있다. 중단(interruption) 및 그에 뒤따른 나중의 재활성화(reactivation)에 의해 이러한 기간이 시작될 수 있다. 이 기간 동안, 감지된 온도 값들의 결여로 인해 최신의 보상된 온도가 결정될 수 없다. 재활성화 후에, 당시의 실제의 보상된 온도가 당시의 감지된 실제 온도에 의존하여 그리고 당시의 실제 전력 정보에 의존하여 결정될 수 있다.
그러나, 보상된 온도를 결정하기 위한 보상기를 표현하기 위해 상태 공간 모델(state space model)을 사용하는 것이 바람직하다는 것을 고려하면, 보상된 온도는 또한 보상기의 상태 공간 모델의 내부 상태들에 그리고 구체적으로는 과거의 보상기의 내부 상태들에 의존한다. 재활성화 시에, 보상기의 당시의 실제 내부 상태들을 추정하는 것이 바람직하다. 그렇게 하기 위해, 중단 이전의 내부 상태들이 마지막 내부 상태들로서, 바람직하게는 휴대용 전자 디바이스의 비휘발성 메모리에 저장된다. 재활성화 시에, 열 모델의 당시의 실제 내부 상태들은, 저장된 마지막 내부 상태들에 의존하여, 그리고 중단과 재활성화 사이에서의 감지된 온도의 추정된 추이(estimated course)에 의존하여, 그리고 중단과 재활성화 사이에서 적어도 하나의 열원에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이에 의존하여 추정된다.
재활성화 시의 실제 내부 상태들의 이러한 추정에 의해, 재활성화 시에 결정될 실제의 보상된 온도의 품질이 개선될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 열원에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이는, 중단이 다양한 열원들의 전력 차단을 비롯한 휴대용 전자 디바이스의 전원 끄기(power down)라는 가정 하에서, 중단과 동작의 재활성화 사이에서 0으로 설정된다.
바람직하게는, 중단과 동작의 재활성화 사이에서 온도 센서의 위치에서의 감지된 온도의 추정된 추이는 중단 전에/중단 시에 감지된 온도로부터 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도 쪽으로 지수적으로(exponentially) 감소하는 온도의 추이, 중단 시에 감지된 온도로부터 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도 쪽으로 선형으로 감소하는 온도의 추이, 또는 중단 시에 감지된 온도와 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도 사이의 스플라인 보간(spline interpolation) 중 하나로서 사전 정의된다.
구체적으로는, 온도의 추정된 추이 및 정보의 추정된 추이가 사전 정의되어 비휘발성 메모리에 저장된다.
중단 후의 보상기의 실제 내부 상태들의 결정에 관하여, 2가지 대안이 있다: 일 실시예에서, 재활성화 시의 열 모델의 실제 내부 상태들은 중단과 재활성화 사이의 중간 시점들에 대한 추정된 중간 내부 상태들의 세트들에 기초한다. 중간 내부 상태들의 각각의 세트는 그로써 이전의 중간 시점에 대한 중간 내부 상태들의 이전의 세트에 의존하여 그리고 현재의 중간 시점에서의 감지된 온도의 추정된 값 및 적어도 하나의 열원의 전력에 관련된 정보의 추정된 값에 의존하여 추정된다. 대안의 실시예에서, 열 모델의 실제 내부 상태들은, 중단과 재활성화 사이의 중간 시점들에 대한 중간 내부 상태들의 세트를 추정하지 않고, 저장된 마지막 내부 상태들에 의존해서만 추정된다.
본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 휴대용 전자 디바이스를 동작시키기 위한 컴퓨터 프로그램 요소가 제공되고, 이 컴퓨터 프로그램 요소 - 바람직하게는 컴퓨터 저장 매체에 저장되어 있음 - 는 휴대용 전자 디바이스의 온도 센서에 의해 감지된 온도 값을 수신하기 위한, 휴대용 전자 디바이스의 적어도 하나의 열원에 의해 소비된 전력에 관련된 정보를 수신하기 위한, 그리고 적어도 감지된 온도 값, 적어도 하나의 열원에 의해 소비된 전력에 관련된 정보, 및 휴대용 전자 디바이스의 보상 모델의 내부 상태들에 의존하여 휴대용 전자 디바이스의 주어진 위치에 대한 보상된 온도를 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함한다. 온도 센서의 동작의 중단 시에, 컴퓨터 프로그램 코드 수단은 보상 모델의 마지막 내부 상태들을 저장하도록 되어 있다. 휴대용 전자 디바이스의 동작의 재활성화 시에, 컴퓨터 프로그램 코드 수단은, 보상 모델의 실제 내부 상태들을, 저장된 마지막 내부 상태들에 의존하여, 중단과 재활성화 사이에서의 감지된 온도의 추정된 추이에 의존하여, 그리고 중단과 재활성화 사이에서 적어도 하나의 열원에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이에 의존하여 추정하도록 되어 있다.
다른 유리한 실시예들이 이하의 설명뿐만 아니라 종속 청구항들에 열거되어 있다. 기술된 실시예들도 마찬가지로 디바이스, 방법 및 컴퓨터 프로그램 요소에 관한 것이다. 실시예들의 상이한 조합들로부터 시너지 효과가 발생할 수 있지만, 이들은 상세히 기술되어 있지 않을 수 있다.
또한, 방법에 관한 본 발명의 모든 실시예들이 기술된 바와 같은 단계들의 순서로 수행될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 그럼에도 불구하고, 이것은 단계들의 유일한 필수적인 순서일 필요는 없고, 기술적으로 실현가능한 경우, 방법 단계들의 모든 상이한 순서들은 청구항들의 범위에 포함되며 방법 청구항들에 의해 개시될 것이다.
상세한 설명은 본 발명의 실시예들을 참조한다. 이러한 설명은 첨부 도면들을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 전화기를 도면 a)에 도시하고, 연관된 열 블록도(thermal block diagram)를 도면 b)에 도시하며, 연관된 보상기를 도면 c)에 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 보상 효과를 나타내는 시간에 따른 상이한 온도 신호들의 차트를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 적용했을 때의 변형예를 포함하는 시간 k에 따른 내부 상태들 x(k)의 샘플 추이(sample course)를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 적용했을 때의 추정된 입력 u*(k) 및 보상된 출력 y(k)의 샘플 추이를 도시한다.
도 1의 a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 전화기를 나타내는 도면을 도시한다. 모바일 전화기는 온도 센서(1), 및 모바일 전화기의 동작 동안 열을 발생시키는 수개의 구성요소들(2)을 포함한다. 온도 센서(1)는 감지된 주변 온도(TS)를 제공한다.
온도 센서(1) 자체는, 실제 주변 온도(TR)가 아니라, 내부 온도 센서(1)를 교란시키는 디바이스의 자체 발열 때문에 실제 주변 온도(TR)로부터 벗어난 감지된 주변 온도(TS)를 제공할 수 있다. 다른 이유는 실제 주변 온도(TR)가 변하고 있을 때에 온도 센서(1)의 온도 응답을 느려지게 하는 느린 동적 특성(slow dynamic)일 수 있다.
일 실시예에서, 주변 온도를 보다 정확하게 결정하기 위해, 통합된 온도 센서의 신호가 어떻게 보상되는지의 방법이 기술되어 있다. 이 보상기는 바람직하게는 동작 동안 열원의 역할을 하는 디바이스 내의 전자 구성요소들의 전력 소비 및/또는 온도의 정보를 이용하고, 바람직하게는 주변 온도를 감지하기 위한 온도 센서 쪽으로의 시간상 열 전파를 계산하여, 그것의 영향이 온도 센서의 온도 센서 신호로부터 보상될 수 있게 한다.
모바일 전화기의 디스플레이는 참조 번호 21로 표시되어 있다. 디스플레이(21)는, 전기 에너지를 소비하며 그렇게 하는 동안에 열원의 역할을 하는 구성요소들 중 하나일 수 있다. 다른 열 발생 구성요소들은 모바일 전화기의 중앙 처리 유닛 또는 배터리일 수 있다.
실제 주변 온도(TR)는 휴대용 전자 디바이스에 의해 보상된 주변 온도(TA)를 결정함으로써 추정되는 것이 요구된다.
도 1의 b)로 넘어가면, 도 1의 a)의 모바일 전화기의 "열" 블록도가 도시되어 있다. 열 발생 구성요소들(2)은 열속이 전파되는 열 경로들(HP)에 의해 온도 센서(1)에 그리고 서로에 연결되어 있다. 본 실시예에서, 다른 온도 센서(3)가 제공되어 있고, 이 다른 온도 센서(3)는 디바이스의 중앙 처리 유닛의 또는 임의의 다른 구성요소나 위치의 온도(T1)를 감지하기 위한 센서의 역할을 할 수 있다.
바람직하게는, 온도 센서(1)로 전파되는 열속이 온도 센서(1)에서 결정되고 도 1의 c)에 도시된 것과 같은 보상기(4)에 의해 보상될 수 있다. 보상기(4)는, 감지된 주변 온도(TS), 감지된 온도(T1), 및 감지된 주변 온도(TS)에 영향을 미치는데 가장 결정적인 것으로서 식별된 3개의 구성요소들(2)의 전력 소비에 관련된 정보(P1, P2, P3)를 수신하는 엔티티(하드웨어, 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합으로 표현됨)일 수 있다. 보상기(4)는 그 출력에서 보상된 주변 온도(TA)를 제공한다.
일반적으로, 보상기(4)는, 예를 들어, 도 1의 b)에 도시된 것과 같은 모바일 디바이스의 동적 열 모델(dynamic thermal model)을 이용할 수 있다. 동적 열 모델은 수학적으로 미분 방정식 시스템(differential equation system)에 의해 기술될 수 있다. 이 모델은 온도 센서를 포함하고, 이 모델은 모바일 디바이스에서 이용가능할 수 있는 하나 이상의 선택적인 온도 센서를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 이 모델은, 일 실시예에서, 하나 이상의 그리고 바람직하게는 가장 관련있는 열원들을 포함하고, 다른 실시예에서, 그에 부가하여, 하나 이상의 그리고 바람직하게는 가장 관련있는 열 전도율들을 포함하며, 다른 실시예에서, 그에 부가하여, 하나 이상의 그리고 바람직하게는 가장 관련있는 열 용량들을 포함할 수 있다.
이어서, 보상된 주변 온도(TA)가 다음의 수학식 1을 보상기(4)로서 이용함으로써 이 입력들로부터 추정될 수 있는데:
Figure 112015041333239-pct00001
여기서, u(k)는 시간 스텝(time step) k에서의 입력들을 나타내고, y(k)는 출력(TA)을 나타내며, x(k)는 보상기의 내부 상태 벡터(internal state vector)를 나타낸다. A는 n x n 행렬이고, B는 n x m 행렬이며, C는 1 x n 행렬이고, D는 1 x m 행렬이며, 여기서 n은 모델의 복잡도에 의존하는 상태들의 수이고, m은 입력들의 수이다. 전형적인 입력들은, 예를 들어, 디스플레이의 휘도, 배터리 충전 레벨의 시간 도함수(time derivative), 중앙 처리 유닛 부하, 또는 다른 전력 관리 정보일 수 있다. 휴대용 전자 디바이스의 과열점(hot spot)들에 있는 부가의 온도 센서들은 보상 결과를 개선할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 휴대용 전자 디바이스는, 열원들을 갖는 그리고 선택적으로 열 용량들 및/또는 열 전도율들을 갖는 열 시스템(thermal system)으로서 모델링된다. 이 모델로부터, 다음의 소프트웨어 코드를 이용하여 휴대용 전자 디바이스의 마이크로프로세서 상에서 용이하게 구현될 수 있는, 수학식 1의 상태 공간 표현(state space description)에 따른 시간 이산 보상기(time-discrete compensator)(4)가 도출된다:
Figure 112015041333239-pct00002
보상된 온도(TA)는 디스플레이(21) 상에 디스플레이될 수 있다.
도 2에서의 시간(t)에 따른 온도(T) 차트에서 - 여기서, 시간(t)은 이산 시간 스텝들(k*Δt)에 의해 표현됨 -, 휴대용 전자 디바이스의 주변에서의 샘플 실제 온도 특성(TR)은 직선으로 도시되어 있다. 파선은 모바일 디바이스의 온도 센서에 의해 감지되는 대응하는 주변 온도(TS)를 나타낸다. 내부 발열로 인해, 온도 센서가 실제 주변 온도(TR)보다 더 높은 주변 온도(TS)를 검출한다는 것이 도 2의 차트로부터 명백하게 된다. 구간 I1은, 예를 들어, 모바일 디바이스가 평균 부하에서 동작되는 시간 구간을 나타낼 수 있다. 그러나, 구간 I2에서, 모바일 디바이스가, 예를 들어, 대량의 계산 및 디스플레이 자원들을 필요로 하는 비디오 게임을 실행함으로써, 적어도 일시적으로 고부하에서 동작되는 것으로 가정된다. 이 결과, 감지된 주변 온도(TS)가 실제 주변 온도(TR)로부터 훨씬 더 벗어나 있다: 구간 I2의 끝에서, 예를 들어, 모바일 디바이스의 사용자가 지하실에 들어가는 것으로 인해, 실제 주변 온도(TR)가 강하된다. 감지된 주변 온도(TS)는 실제 주변 온도(TR)의 온도 강하를 단지 서서히 따라간다.
한편, 일점쇄선은, 휴대용 전자 디바이스의 열 모델에 기초하는, 도 1의 c)에 예시된 것과 같은 보상기를 사용하여 결정되는 보상된 주변 온도(TA)를 나타낸다. 휴대용 전자 디바이스의 동작의 시작으로부터, 보상된 주변 온도(TA)의 실제 주변 온도(TR)로부터의 편차가 최소화되고, 적어도 보상된 주변 온도(TA)가 감지된 주변 온도(TS)보다 더 낮다는 것을 알 수 있다. 많은 열을 방출하는 모바일 디바이스의 고부하 동작들도 보상된 주변 온도(TA)에 그다지 영향을 미치지 않는다.
구간 I3에서, 보상된 주변 온도(TA)는 실제 주변 온도(TR)의 강하를 훨씬 더 빠르게 따라간다. 감지된 주변 온도(TS)의 동적 기여의 온도 의존적 보상을 보상기에서 구현하는 것에 의해 이 효과가 야기될 수 있다. 동적 기여는 주파수 f>0 Hz를 갖는 스펙트럼 범위에서의 임의의 기여로서 이해된다. 구간 I2의 끝에서의 스텝 함수(step function)와 같은 빠르게 변하는 주변 온도의 경우에, 보상된 주변 온도(TA)가 실제 주변 온도(TR)의 그리고 결과적으로 감지된 주변 온도(TS)의 변화에 보다 빠르게 반응하도록 모바일 디바이스의 열 동적 특성(thermal dynamics)을 가속시키기 위해 보상기가 인에이블된다. 감지된 주변 온도 신호의 동적 특성의 이러한 온도 의존적 보상을 위해, 미국 특허 공개 공보 US 2011/0307208호가 참조된다.
전술한 실시예들 중 임의의 것에서 사용될 수 있는 것과 같은 보상기 - 이 보상기는 필터, 칼만 필터(Kalman filter), 상태 공간 추정기(state-space estimators) 등이라고도 또한 지칭될 수 있음 - 가 센서 신호를 개선하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 보상기는, 과거의 값들 그리고 구체적으로는 과거의 내부 상태들(x(k))의 값들에 의존하는 미분 방정식 시스템(수학식 1 참조)으로서 구현된다. 보상기가 처음으로 기동될 때, 보상기의 내부 상태들의 초기 값들이 요구된다. 이러한 시나리오에 대한 최신의 가정은, 내부 상태들의 초기 값들이 시스템이 정상 상태(steady-state)에 있다는 가정에 기초하여 계산된다는 것이다. 이러한 가정에서, 초기 시점(k+1)에서의 내부 상태들(x(k+1))의 초기 값들이 이전의 시점(k)의 내부 상태들(x(k))과 동일한 것으로 가정된다. 센서 시스템이 처음으로 기동되는 경우 또는 센서 시스템이 오랜 시간 동안 턴오프되는 경우, 이 가정은 타당하다.
그러나, 센서 시스템이 꽤 짧은 시간 동안 턴오프/중단되었다가 이어서 재활성화되는 경우에, 센서 시스템은 정상 상태에 있지 않고, 이러한 중단 후의 내부 상태들의 실제 값들은 실제 내부 상태들로부터 상당히 벗어나 있을 수 있다. 임의의 이러한 편차는 적어도 재활성화 후의 기간에서 잘못된 보상된 출력 신호를 초래할 수 있다.
도 3은 시간(k)에 따른 내부 상태들(x(k))의 샘플 추이를 도시한다. 휴대용 전자 디바이스의 동작의 시작을 나타내는 k=0과 k=a 사이에서, 수학식 1의 상태 공간 표현에 따른 내부 상태들(x(k))의 샘플 추이가 도시되어 있다. k=a에서, 휴대용 전자 디바이스는 셧다운되어 최신의 온도 값들이 더 이상 이용가능하지 않은 것으로 가정된다. 다른 시나리오에서, 휴대용 전자 디바이스는 k=a에서 턴온된 채로 있을 수 있지만, 온도 센서는, 이 시점에서, 예를 들어, 전력 제한으로 인해, 동작을 중단할 수 있다. 따라서, 예컨대, 센서 시스템이 슬립 모드에 들어갈 때 또는 잠시 동안 완전히 턴오프될 때, 센서 신호 정보를 갖지 않는 시간 갭(a<k<b)이 발생할 수 있다. k=b에서, 센서 시스템은 다시 동작하게 된다. k=b에서, 어떠한 과거의 정보도 이용가능하지 않고, 구체적으로는, 구간(a<k<b) 동안의 내부 상태들에 관한 어떠한 정보도 이용가능하지 않다.
도 3의 도면에서의 굵은 점(bullet) 3)은, k=b에서 시스템이 정상 상태에 있다는 가정 하에, 실제 시간(k=b)에서의 실제 내부 상태들을 나타내고, 여기서 수학식 1에서
Figure 112015041333239-pct00003
이도록 x(k)=Ax(k)+Bu(k)이다. 그러나, 추정된 실제 내부 상태들은 굵은 점 3)의 실제 내부 상태들과 상이하고, 그에 따라 시간(k=b)에서의 보상된 온도의 결정을 위한 이상적인 기초의 역할을 하지 않을 수 있다. 굵은 점 1)에 따른 다른 가정에서, 내부 상태들이 구간(a<k<b) 동안 변하지 않은 것으로 가정하여, 시간(k=b)에서의 내부 상태들이 시간(k=a)에서의 내부 상태들로 설정될 수 있다(즉, x(b)=x(a)). 그러나, 굵은 점 1)에 따른 추정된 실제 내부 상태들은 굵은 점 3)의 실제 내부 상태들과 상이하고, 그에 따라 역시 시간(k=b)에서의 보상된 온도의 결정을 위한 이상적인 기초의 역할을 하지 않을 수 있다.
시간(k=b)에서의 실제 내부 상태들(x(b))은 본 발명의 일 실시예에 따른 가정 - 이 가정은 기간(a<k<b) 동안 보상기에 대한 추정된 입력(u*(k))을 고려함 - 을 적용함으로써 최상으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스가 슬립 모드에 들어가는 경우, 구성요소들의 대부분이 턴오프되고, 주 전력 소비(main power consumption)는 0이다. 이러한 이유로, 이러한 시나리오에서, 열원들 중 임의의 것에 의해 전력이 소비되지 않는 것으로 가정된다면, 열 모델에서 고려되는 임의의 열원에 대한 전력 소비에 관련된 정보는 0으로 설정된다. 한편, 감지된 온도 입력은 바람직하게는 주변 온도에 지수적으로 수렴하는 것으로 추정될 수 있다.
이 정보를 이용하여, 시점(b)에서의 실제 내부 상태들을 얻기 위해 a와 b 사이의 내부 상태들을 시뮬레이트하는 것이 가능하다:
Figure 112015041333239-pct00004
수학식 2는, 전술한 기준을, 수학식 1의 시간 이산 상태 공간 표현(time discrete state space description)과 다음의 수학식 3에 의해 주어지는 보상기를 나타내는 미분 방정식 시스템의 관련 시간 연속 표현(time continuous description) 사이의 매핑에 적용하는 것에 의한 수학식 1의 직접적인 결과인데:
Figure 112015041333239-pct00005
여기서, 다음의 대응 관계들:
Figure 112015041333239-pct00006
및
Figure 112015041333239-pct00007
이 있고,
TS는 샘플링 시간이다.
수학식 2는 샘플링 구간(b-a)에 대한 내부 상태 정의로서 해석될 수 있다.
이 표기법에서, u*는 a와 b 사이에서 입력 벡터에 대한 타당한 가정이고, x(a)는 시간(k=a)에서의 중단 이전에 저장된 마지막 내부 상태 벡터를 나타낸다.
도 4는 입력 u(k), u*(k)의 샘플 추이를 도면 a)에 도시하는데, 여기서 u*(k)는 온도 감지 기능의 동작불능 동안의 u(k)의 추정치(estimation)를 나타낸다. 시간(a) 이전에, 휴대용 전자 디바이스는 구간 1) 동안 동작하고, 본 예에서 감지된 온도(T) - 그의 값들은 이산 시간 스텝들(k*TS)에서 다이아몬드들로 표현됨 - 및 전력 관련 정보(P) - 그의 값들은 이산 시간 스텝들(k*TS)에서 원들로 표현됨 - 를 포함하는 입력 벡터(u(k))가 감지된다. 시간(a)에서, 온도 감지가 구간(a<k<b)(구간 2) 참조) 동안 중단되는 것으로 가정된다. 이 구간 2) 동안, 입력 벡터(u*(t))의 사전 정의된 추이가 이 구간 동안의 P=0 및
Figure 112015041333239-pct00008
를 이용하여 추정되는데, 여기서 A는 중단(a) 시의 온도를 나타내고, TAmb는 주변 온도를 나타내며, r은 시상수(time constant)를 나타낸다.
그러나, 어떠한 감지된 온도 값들도 이용가능하지 않은 기간 동안 온도(T)의 추이를 추정하기 위해 임의의 다른 함수 또는 보간 접근법이 이용될 수 있다.
추정치들이 제공되는 이산 시간 스텝들(k*T0)은 정규 동작 1) 동안의 시간 스텝들과 상이할 수 있다.
시간(b)에서, 디바이스가 재활성화되고, 벡터(u(k))의 새로운 입력 값들이 이제 다시 측정될 수 있다. 구간(a<k<b)에 대해, 내부 상태 벡터들의 세트들이 결정된다. 각각의 이산 시간 스텝(k*T0)에 대해, 내부 상태들의 세트가 결정될 수 있다. 따라서, 시간(b)에서의 추정된 실제 내부 상태들(x(t)) 및 시간(b)에서의 실제 입력들(T 및 P)에 기초하여, 실제의 보상된 온도(TA=y(b))가 결정될 수 있도록, 도 3에 따라 시간(b)에 대한 실제 내부 상태 벡터가 추정될 수 있다.
본 발명의 본 실시예들은, 휴대용 전자 디바이스의 동작 동안 내부 열원들의 역할을 하는 전자 구성요소들에 의해 야기된 교란들을 보상함으로써, 휴대용 전자 디바이스에서 보상된 주변 온도를 추정하기 위한 보상기로부터 이득을 본다. 보상된 주변 온도는 단지 작은 허용 오차만을 갖거나 허용 오차가 없는 실제 주변 온도를 반영한다.

Claims (15)

  1. 휴대용 전자 디바이스를 동작시키기 위한 방법으로서,
    상기 휴대용 전자 디바이스의 온도 센서(1)로 온도(TS)를 감지하는 단계,
    상기 휴대용 전자 디바이스의 주어진 위치에 대한 보상된 온도(TA)를, 적어도 상기 감지된 온도(TS), 상기 휴대용 전자 디바이스의 적어도 하나의 열원(heat source)(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보(Pi), 및 상기 보상된 온도(TA)를 결정하기 위한 보상 모델(compensation model)(4)의 내부 상태들(x(k))에 의존하여 결정하는 단계,
    상기 온도 센서(1)의 동작의 중단 시에, 상기 보상 모델(4)의 마지막 내부 상태들(x(a))을 저장하는 단계, 및
    상기 온도 센서의 동작의 재활성화 시에, 상기 보상 모델(4)의 실제 내부 상태들(x(b))을, 상기 저장된 마지막 내부 상태들(x(a))에 의존하여, 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서의 상기 감지된 온도의 추정된 추이(estimated course)(T*S)에 의존하여, 그리고 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서 상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이(P*i)에 의존하여 추정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서의 동작의 재활성화 시에, 상기 주어진 위치에 대한 실제의 보상된 온도(y(b))를, 상기 추정된 실제 내부 상태들(x(b))에 의존하여, 상기 온도 센서(1)에 의해 감지된 실제 온도(T(b))에 의존하여, 그리고 상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 실제 정보(Pi(b))에 의존하여 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마지막 내부 상태들(x(a))은 상기 휴대용 전자 디바이스의 비휘발성 메모리에 저장되고,
    상기 감지된 온도의 추정된 추이(T*S) 및 상기 정보의 추정된 추이(P*i)가 사전 정의되어 상기 비휘발성 메모리에 저장되는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보(Pi)는, 상기 휴대용 전자 디바이스의 디스플레이(21), 배터리 및 중앙 처리 유닛 중 하나 이상에 의해 소비된 전력에 관련된 정보를 포함하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주어진 위치는 상기 온도 센서(1)의 위치를 나타내고,
    상기 주어진 위치에서의 상기 보상된 온도(TA)는, 상기 적어도 하나의 열원(2)으로부터 방출되어 하나 이상의 열 경로(heat paths)(HP)를 통해 상기 온도 센서(1)로 전파되는 열의 영향을 나타내는 온도 값만큼 상기 감지된 온도(TS)를 조절한 것을 나타내는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중단과 상기 재활성화 사이에서의 상기 감지된 온도의 추정된 추이(T*S)는,
    상기 중단 시에 감지된 온도(T(a))로부터 상기 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도 쪽으로 지수적으로(exponentially) 감소하는 온도의 추이,
    상기 중단 시에 감지된 온도(T(a))로부터 상기 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도 쪽으로 선형으로 감소하는 온도의 추이, 및
    상기 중단 시에 감지된 온도(T(a))와 상기 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도 사이의 스플라인 보간(spline interpolation)
    중 하나로서 사전 정의되는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이(P*i)는 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서 0으로 설정되는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 재활성화 시에 상기 보상 모델(4)의 실제 내부 상태들(x(b))을 추정하기 위해, 상기 중단과 상기 재활성화 사이의 중간 시점들에 대해 중간 내부 상태들(x(k))의 세트들이 추정되고,
    중간 내부 상태들(x(k))의 각각의 세트는 이전의 중간 시점에 대한 중간 내부 상태들의 이전의 세트에 의존하여 그리고 현재의 중간 시점에서의 상기 감지된 온도의 추정된 값(T*S) 및 상기 적어도 하나의 열원(2)의 전력에 관련된 정보의 추정된 값(P*i)에 의존하여 추정되는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보상 모델의 실제 내부 상태들(x(b))은, 상기 중단과 상기 재활성화 사이의 중간 시점들에 대한 중간 내부 상태들(x(k))의 세트를 추정하지 않고, 상기 저장된 마지막 내부 상태들(x(a))에 의존해서만 추정되는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보상 모델(4)은, 상기 적어도 하나의 열원(2)으로부터 상기 주어진 위치로의 열 전파를 시간의 함수로서 결정하기 위한 상기 휴대용 전자 디바이스의 열 모델(thermal model)에 의해 표현되는 방법.
  11. 휴대용 전자 디바이스를 동작시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 기록 매체로서,
    상기 휴대용 전자 디바이스의 프로세서 상에서 실행될 때,
    상기 휴대용 전자 디바이스의 온도 센서(1)에 의해 감지된 온도(TS)를 수신하는 단계,
    상기 휴대용 전자 디바이스의 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보(Pi)를 수신하는 단계,
    상기 휴대용 전자 디바이스의 주어진 위치에 대한 보상된 온도(TA)를, 적어도 상기 감지된 온도(TS), 상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보(Pi), 및 상기 보상된 온도(TA)를 결정하기 위한 보상 모델(4)의 내부 상태들(x(k))에 의존하여 결정하는 단계,
    상기 온도 센서(1)의 동작의 중단 시에, 상기 보상 모델(4)의 마지막 내부 상태들(x(a))을 저장하는 단계, 및
    상기 온도 센서(1)의 동작의 재활성화 시에, 상기 보상 모델(4)의 실제 내부 상태들(x(b))을, 상기 저장된 마지막 내부 상태들(x(a))에 의존하여, 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서의 상기 감지된 온도의 추정된 추이(T*S)에 의존하여, 그리고 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서 상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이(P*i)에 의존하여 추정하는 단계
    를 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  12. 휴대용 전자 디바이스로서,
    동작 동안 전력을 소비하는 적어도 하나의 열원(2),
    상기 휴대용 전자 디바이스의 주어진 위치에서의 온도(TS)를 감지하기 위한 온도 센서(1), 및
    보상기(compensator)(4)
    를 포함하고,
    상기 보상기(4)는,
    적어도 상기 감지된 온도(TS), 상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보(Pi), 및 상기 보상기(4)의 내부 상태들(x(k))에 의존하여, 보상된 온도(TA)를 결정하고,
    상기 온도 센서(1)의 동작의 중단 시에, 상기 보상기(4)의 마지막 내부 상태들(x(a))을 저장하며,
    상기 온도 센서(1)의 동작의 재활성화 시에, 상기 보상기(4)의 실제 내부 상태들(x(b))을, 상기 저장된 마지막 내부 상태들(x(a))에 의존하여, 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서의 상기 온도의 추정된 추이(T*S)에 의존하여, 그리고 상기 중단과 상기 재활성화 사이에서 상기 적어도 하나의 열원(2)에 의해 소비된 전력에 관련된 정보의 추정된 추이(P*i)에 의존하여 추정하는 휴대용 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주어진 위치는 상기 온도 센서(1)의 위치이고, 상기 온도 센서(1)는 상기 휴대용 전자 디바이스의 주변 온도를 감지하도록 배치되어 있고,
    상기 열원(2)은 적어도 디스플레이(21)를 포함하고,
    상기 디스플레이(21)는 상기 보상된 주변 온도(TA)를 디스플레이하도록 되어 있는 휴대용 전자 디바이스.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 보상기(4)는, 상기 적어도 하나의 열원(2)과 상기 온도 센서(1) 사이의 열 경로(HP)의 열 전도율(thermal conductivity)에 의존하여 그리고 상기 휴대용 전자 디바이스의 열 커패시턴스(thermal capacitance) 중 적어도 하나의 열 커패시턴스의 열 용량(thermal capacity)에 의존하여, 상기 보상된 주변 온도(TA)를 결정하도록 되어 있는 휴대용 전자 디바이스.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 보상기(4)는, 상기 적어도 하나의 열원(2)으로부터 방출되어 하나 이상의 열 경로(HP)를 통해 상기 온도 센서(1)로 전파되는 열의 영향을 나타내는 온도 값만큼 상기 감지된 온도(TS)를 조절하도록 되어 있는 휴대용 전자 디바이스.
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