(57)【要約】【課題】温度制御においてプロセッサのパフォーマンス低下を抑制する。【解決手段】電子機器１は、温度センサ３を用いて、筐体表面２の温度についての温度指標値を算出し、温度指標値の変化から予測到達値６を算出する。電子機器１は、ある時点で算出された予測到達値６と閾値７とに基づいて、予測到達値６を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータ８を算出する。電子機器１は、予測到達値６の複数の目標値とプロセッサ４ａの複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報５ａと、算出した速度パラメータ８とに基づいて、プロセッサ４ａのクロック周波数を制御する。【選択図】図１
2017220027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサと、
複数のクロック周波数で動作可能なプロセッサを含む制御部と、
前記温度センサと前記制御部を格納する筺体と、
を有し、前記制御部は、
前記温度センサを用いて、前記筐体の表面の温度についての温度指標値を算出し、算出した前記温度指標値の変化から、一定時間以上後に前記温度指標値が到達することが予測される予測到達値を算出し、
ある時点で算出された前記予測到達値と前記温度指標値の閾値とに基づいて、前記予測到達値を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータを算出し、
前記予測到達値の複数の目標値と前記複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報と、算出した前記速度パラメータとに基づいて、前記一定時間の経過前における前記プロセッサのクロック周波数を制御する、
電子機器。
【請求項２】
前記制御部は、前記予測到達値が前記速度パラメータに応じた低下速度で低下するように、前記プロセッサのクロック周波数を段階的に引き下げる、
請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御部は、前記速度パラメータを、前記ある時点で算出された前記予測到達値と、前記閾値と、前記プロセッサから前記筐体の表面への熱伝達の遅延を示す遅延パラメータとに基づいて算出する、
請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
前記温度センサを含む複数の温度センサを有し、
前記筐体の表面の温度は、前記プロセッサを含む複数の熱源の発熱に依存し、
前記制御部は、前記複数の温度センサを用いて、前記温度指標値として、前記筐体の表面の温度と基準温度との差のうち前記プロセッサの発熱により生じた温度差を算出する、
請求項１記載の電子機器。
【請求項５】
前記制御部は、前記筐体の表面の温度を算出し、前記閾値を、所定の許容温度と算出した前記筐体の表面の温度との差と、前記ある時点の前記温度指標値とに基づいて決定する、
請求項４記載の電子機器。
【請求項６】
電子機器が実行するプロセッサ制御方法であって、
前記電子機器が有する温度センサを用いて、前記電子機器の筐体表面の温度についての温度指標値を算出し、算出した前記温度指標値の変化から、一定時間以上後に前記温度指標値が到達することが予測される予測到達値を算出し、
ある時点で算出された前記予測到達値と前記温度指標値の閾値とに基づいて、前記予測到達値を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータを算出し、
前記予測到達値の複数の目標値と前記電子機器が有するプロセッサの複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報と、算出した前記速度パラメータとに基づいて、前記一定時間の経過前における前記プロセッサのクロック周波数を制御する、
プロセッサ制御方法。
【請求項７】
電子機器が有するコンピュータに、
前記電子機器が有する温度センサを用いて、前記電子機器の筐体表面の温度についての温度指標値を算出し、算出した前記温度指標値の変化から、一定時間以上後に前記温度指標値が到達することが予測される予測到達値を算出し、
ある時点で算出された前記予測到達値と前記温度指標値の閾値とに基づいて、前記予測到達値を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータを算出し、
前記予測到達値の複数の目標値と前記電子機器が有するプロセッサの複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報と、算出した前記速度パラメータとに基づいて、前記一定時間の経過前における前記プロセッサのクロック周波数を制御する、
処理を実行させるプロセッサ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器、プロセッサ制御方法およびプロセッサ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、スマートフォンやタブレット端末などの電子機器が普及しており、電子機器の多機能化や高性能化が進んでいる。多機能化や高性能化に伴い、電子機器に搭載されるプロセッサの発熱量が増大している。一方、形状の制約から、電子機器の冷却能力を向上させることは容易でない。そのため、プロセッサが長時間高負荷になると、冷却が不十分となり、プロセッサから筐体表面に熱が伝達して表面温度が高くなることがある。
【０００３】
クロック周波数が大きいほどプロセッサの発熱量も大きくなることが多い。プロセッサが複数のクロック周波数で動作可能である場合、電子機器は、表面温度が閾値を超えないようにクロック周波数を制限することが考えられる。ただし、プロセッサの熱が筐体表面に伝達するまでには遅延があり、クロック周波数を急に下げても表面温度の上昇がすぐに止まるわけではない。そこで、電子機器は、表面温度が上昇し始めて閾値を超える可能性があるときは、閾値を超える前にクロック周波数を制限することがある。
【０００４】
例えば、プロセッサのクロック周波数を制御する動的温度制御装置が提案されている。提案の動的温度制御装置は、熱源温度を測定するセンサと、周囲温度を測定する他のセンサと、プロセッサのクロック周波数を制限するコントローラとを有する。コントローラは、熱源温度と周囲温度と所定の計算式から、現在のクロック周波数が継続した場合の最高到達温度を推定する。コントローラは、推定した最高到達温度が閾値を超える場合、最高到達温度が閾値を超えないようなレベルまでクロック周波数を下げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
クロック周波数の制限によって表面温度が安定した定常状態においては、表面温度は閾値周辺に収束し、プロセッサのクロック周波数は表面温度の閾値に対応する一定のレベルになっていると期待される。しかし、表面温度が上昇し始めてから定常状態に至るまでの過渡状態において、どのようにクロック周波数を制御すればよいかが問題となる。
【０００７】
プロセッサと筐体表面との間には熱容量が存在するため、クロック周波数を定常状態相当のレベルまで急激に下げなくても、表面温度が閾値を超えない可能性がある。これに対し、上記の特許文献１に記載された技術のように、表面温度が閾値を超える可能性を検出したときにすぐにクロック周波数を定常状態相当のレベルまで下げてしまうと、プロセッサのパフォーマンスが過剰に低下してしまうおそれがある。
【０００８】
１つの側面では、本発明は、温度制御においてプロセッサのパフォーマンス低下を抑制する電子機器、プロセッサ制御方法およびプロセッサ制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの態様では、温度センサと、複数のクロック周波数で動作可能なプロセッサを含む制御部と、温度センサと制御部を格納する筺体とを有する電子機器が提供される。制御部は、温度センサを用いて、筐体の表面の温度についての温度指標値を算出し、算出した温度指標値の変化から、一定時間以上後に温度指標値が到達することが予測される予測到達値を算出する。制御部は、ある時点で算出された予測到達値と温度指標値の閾値とに基づいて、予測到達値を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータを算出する。制御部は、予測到達値の複数の目標値と複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報と、算出した速度パラメータとに基づいて、一定時間の経過前におけるプロセッサのクロック周波数を制御する。
【００１０】
また、１つの態様では、電子機器が実行するプロセッサ制御方法が提供される。また、１つの態様では、コンピュータに実行させるプロセッサ制御プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
１つの側面では、温度制御においてプロセッサのパフォーマンス低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の電子機器の例を示す図である。
【図２】携帯端末装置のハードウェア例を示すブロック図である。
【図３】設計装置のハードウェア例を示すブロック図である。
【図４】熱源と温度センサの配置例を示す図である。
【図５】熱伝導の過渡応答を示す熱回路モデルの例を示す図である。
【図６】複数の熱源からの熱伝導の例を示す図である。
【図７】複数の温度センサの相対温度の第１の変化例を示すグラフである。
【図８】複数の温度センサの相対温度の第２の変化例を示すグラフである。
【図９】中間パラメータテーブルの例を示す図である。
【図１０】パラメータテーブルの例を示す図である。
【図１１】複数の熱源の相対温度の推定例を示すグラフである。
【図１２】過去データテーブルの例を示す図である。
【図１３】熱源から筐体表面への寄与の推定例を示すグラフである。
【図１４】表面温度の推定例を示すグラフである。
【図１５】対応情報テーブルの例を示す図である。
【図１６】携帯端末装置と設計装置の機能例を示すブロック図である。
【図１７】パラメータ決定の手順例を示すフローチャートである。
【図１８】熱源制御の手順例を示すフローチャートである。
【図１９】複数のαに対応したＴｓａｔ（ｔ）と、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化例を示すグラフである。
【図２０】速度パラメータを用いない場合のＴｓａｔ（ｔ）と、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化例を示すグラフである。
【図２１】筐体の表面温度の制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施の形態の電子機器の例を示す図である。
第１の実施の形態の電子機器１は、人間がその筐体表面２に触れることのある装置である。電子機器１は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末、ノート型コンピュータなどの携帯端末装置である。電子機器１は、筐体表面２の温度が上がり過ぎないように、プロセッサ４ａのクロック周波数を制限することがある。
【００１５】
電子機器１は、温度センサ３、制御部４および記憶部５を有する。温度センサ３、制御部４および記憶部５は、例えば、電子機器１の筐体内部に配置されている。温度センサ３、制御部４および記憶部５は、筐体内部にある基板上に配置されていてもよい。制御部４は、プロセッサ４ａを含む。記憶部５は、制御部４に含まれていてもよい。
【００１６】
温度センサ３は、温度センサ３が配置された位置における温度を測定するセンサデバイスである。温度センサ３は、例えば、サーミスタである。電子機器１は、異なる位置に配置された、温度センサ３を含む複数の温度センサを有していてもよい。
【００１７】
プロセッサ４ａは、複数のクロック周波数で動作可能な演算装置である。プロセッサ４ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などである。制御部４は、他のプロセッサを含んでもよく、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの特定用途の電子回路を含んでもよい。制御部４は、プロセッサ４ａ、他のプロセッサまたはその他の電子回路を用いて、プロセッサ４ａのクロック周波数を制御する。プロセッサ４ａまたは他のプロセッサを用いる場合、制御部４は、以下に説明する処理を記載したプロセッサ制御プログラムを実行してもよい。プロセッサ制御プログラムは、記憶部５または他の記憶装置に記憶される。
【００１８】
記憶部５は、対応情報５ａを記憶する。記憶部５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の半導体メモリでもよいし、フラッシュメモリなどの不揮発性ストレージでもよい。対応情報５ａについては後述する。
【００１９】
制御部４は、温度センサ３を用いて、筐体表面２の温度についての温度指標値を算出する。温度指標値は、例えば、筐体表面２の温度と基準温度との温度差を示す。基準温度は、例えば、電子機器１の周辺の外気温である。ただし、電子機器１は、プロセッサ４ａを含む複数の熱源を有していてもよい。その場合、制御部４は、位置の異なる複数の温度センサを用いて、筐体表面２の温度と基準温度との温度差のうち、プロセッサ４ａの発熱によって生じた温度差を分離して推定してもよい。
【００２０】
制御部４は、算出した温度指標値の時間変化から、一定時間以上後に温度指標値が到達することが予測される予測到達値６を算出する。予測到達値６は、例えば、現在の温度指標値の変化傾向が続いた場合の最高到達値を示す。例えば、制御部４は、ある時点における温度指標値と単位時間当たりの温度指標値の上昇量と所定の推定式とから、予測到達値６を算出する。制御部４は、プロセッサ４ａから筐体表面２への熱伝達の遅延を示す遅延パラメータ（例えば、熱時定数）を更に用いて、予測到達値６を算出してもよい。
【００２１】
制御部４は、ある時点で算出された予測到達値６と温度指標値についての閾値７とに基づいて、予測到達値６を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータ８を算出する。制御部４は、ある時点で算出された予測到達値６が閾値７より大きい場合のみ、速度パラメータ８を算出してもよい。速度パラメータ８は、例えば、予測到達値６が閾値７に収束する速度を示す時定数である。制御部４は、プロセッサ４ａから筐体表面２への熱伝達の遅延を示す遅延パラメータを更に用いて、速度パラメータ８を算出してもよい。例えば、制御部４は、閾値７を予測到達値６で割った低下割合をαとして算出し、プロセッサ４ａから筐体表面２への熱時定数とαとの積を速度パラメータ８として算出する。
【００２２】
閾値７は、プロセッサ４ａに許容される発熱量に対応する温度指標値である。例えば、制御部４は、ある時点の筐体表面２の温度を算出し、所定の許容温度と算出した筐体表面２の温度との温度差（上昇余裕量）と、ある時点の温度指標値とに基づいて、閾値７を決定する。電子機器１が複数の熱源を有する場合、制御部４は、例えば、プロセッサ４ａの発熱によって生じた温度差に上昇余裕量を加えたものを、閾値７として決定する。
【００２３】
制御部４は、対応情報５ａと速度パラメータ８とに基づいて、一定時間の経過前におけるプロセッサ４ａのクロック周波数を制御する。対応情報５ａは、予測到達値６についての複数の目標値とプロセッサ４ａの複数のクロック周波数とを対応付けている。ある目標値は、例えば、あるクロック周波数でプロセッサ４ａが動作し続けた場合に温度指標値が到達する値である。対応情報５ａは、予め生成されて電子機器１に書き込まれてもよい。制御部４は、例えば、時間の経過に伴って予測到達値６が速度パラメータ８に応じた低下速度で低下するように、プロセッサ４ａのクロック周波数の上限を段階的に引き下げる。例えば、制御部４は、速度パラメータ８に基づいて所定時間後における予測到達値６の目標値を決定し、決定した目標値に対応付けられたクロック周波数を上限に設定する。
【００２４】
ここで、十分に時間が経過して電子機器１が定常状態に至った場合、筐体表面２の温度の上昇が停止し、算出される温度指標値は閾値７に収束すると期待される。このとき、予測到達値６も閾値７に収束し、プロセッサ４ａのクロック周波数またはその上限は、閾値７に対応するレベルに収束すると期待される。一方、筐体表面２の温度が上昇している過渡状態では、プロセッサ４ａのクロック周波数は、速度パラメータ８が示す低下速度に従って制限され、閾値７に対応するレベルまで急激に低下するとは限らない。
【００２５】
第１の実施の形態の電子機器１によれば、温度センサ３を用いて筐体表面２の温度についての温度指標値が算出され、一定時間以上後に温度指標値が到達することが予測される予測到達値６が算出される。ある時点で算出された予測到達値６と閾値７とに基づいて、予測到達値６を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータ８が算出される。予測到達値６の複数の目標値と複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報５ａと、算出された速度パラメータ８とに基づいて、プロセッサ４ａのクロック周波数が制御される。
【００２６】
これにより、予測到達値６が閾値７を超えたときにクロック周波数を閾値７に対応するレベルまで急激に低下させる場合と比べて、クロック周波数を過剰に制限しなくて済む。すなわち、プロセッサ４ａと筐体表面２との間の熱容量を考慮すると、過渡状態において一時的にクロック周波数が閾値７相当のレベルを上回ってもその後の温度指標値が閾値７を超えないことがあり、クロック周波数の収束に関して余裕時間が存在する。このような過渡状態を利用してクロック周波数の制限を緩やかにすることで、クロック周波数を過剰に制限しなくて済み、プロセッサ４ａのパフォーマンス低下を抑制できる。
【００２７】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を説明する。
図２は、携帯端末装置のハードウェア例を示すブロック図である。
【００２８】
第２の実施の形態の携帯端末装置１００は、ユーザがその表面に触れることのある携帯型の端末装置である。携帯端末装置１００は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末、ノート型コンピュータなどである。なお、携帯端末装置１００は、第１の実施の形態の電子機器１に対応する。
【００２９】
携帯端末装置１００は、制御部１１１、ＲＡＭ１１２、不揮発性メモリ１１３、無線インタフェース１１４、ディスプレイ１１５、タッチパネル１１６、撮像装置１１７、スピーカ１１８、マイクロホン１１９および媒体リーダ１２０を有する。また、携帯端末装置１００は、電力制御部１２１、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ、バッテリ１２３および充電回路１２４を有する。
【００３０】
制御部１１１は、携帯端末装置１００を制御する。制御部１１１は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂ、ＤＳＰ１１１ｃおよびＧＰＵ１１１ｄを有する。
ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂは、プログラムの命令を実行する演算回路を含むプロセッサである。ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂは、不揮発性メモリ１１３に記憶されたプログラムやデータの少なくとも一部をＲＡＭ１１２にロードし、プログラムを実行する。ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂは複数のＣＰＵコアを有していてもよい。複数のＣＰＵまたは複数のＣＰＵコアを用いて、第２の実施の形態の処理を並列に実行することも可能である。
【００３１】
ＤＳＰ１１１ｃは、デジタル信号を処理する。例えば、ＤＳＰ１１１ｃは、無線インタフェース１１４から送信される送信信号や無線インタフェース１１４が受信する受信信号を処理する。また、例えば、ＤＳＰ１１１ｃは、スピーカ１１８に出力する音声信号やマイクロホン１１９から入力される音声信号を処理する。ＧＰＵ１１１ｄは、画像信号を処理する。例えば、ＧＰＵ１１１ｄは、ディスプレイ１１５に表示する画像を生成する。
【００３２】
ＲＡＭ１１２は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂが実行するプログラムや演算に用いられるデータを一時的に記憶する揮発性の半導体メモリである。データには、対応情報が含まれる。対応情報は、一定時間以上後に携帯端末装置１００の筐体表面の温度についての温度指標値が到達することが予測される予測到達値についての複数の目標値と、プロセッサの複数のクロック周波数とを対応付けている。プロセッサは、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂ、ＤＳＰ１１１ｃおよびＧＰＵ１１１ｄのうちの１つ、または複数である。なお、携帯端末装置１００は、ＲＡＭ１１２以外の種類のメモリを有してもよく、複数個のメモリを有してもよい。
【００３３】
不揮発性メモリ１１３は、ＯＳ（Operating System）やミドルウェアやアプリケーションソフトウェアなどのソフトウェアのプログラム、および、データを記憶する不揮発性の記憶装置である。プログラムには、携帯端末装置１００の表面温度を推定する表面温度計算プログラムや、プロセッサのクロック周波数を制御するプロセッサ制御プログラムが含まれる。不揮発性メモリ１１３として、例えば、フラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）などが用いられる。ただし、携帯端末装置１００は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）など他の種類の不揮発性の記憶装置を有してもよい。
【００３４】
無線インタフェース１１４は、無線リンクを介して基地局やアクセスポイントなどの他の通信装置と通信する通信インタフェースである。ただし、携帯端末装置１００は、有線ケーブルを介してスイッチやルータなどの他の通信装置と通信する有線インタフェースを有していてもよい。無線インタフェース１１４は、送信信号を増幅する電力増幅器１１４ａを有する。電力増幅器１１４ａは、単に増幅器と言うこともあり、高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）と言うこともある。
【００３５】
ディスプレイ１１５は、制御部１１１からの命令に従って画像を表示する。ディスプレイ１１５として、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic Electro-Luminescence）ディスプレイなどが用いられる。
【００３６】
タッチパネル１１６は、ディスプレイ１１５に重ねて配置されている。タッチパネル１１６は、ディスプレイ１１５に対するユーザのタッチ操作を検出する。タッチパネル１１６は、指またはタッチペンによってタッチされた位置を検出し、検出した位置を制御部１１１に通知する。位置検出方法として、例えば、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが用いられる。ただし、携帯端末装置１００は、キーパッドなど他の入力装置を有していてもよい。例えば、キーパッドは、１または２以上の入力キーを有する。キーパッドは、ユーザによる入力キーの押下を検出し、押下された入力キーを制御部１１１に通知する。
【００３７】
撮像装置１１７は、静止画像または動画像を撮像する。イメージセンサとして、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが用いられる。撮像装置１１７は、撮像した画像を示す画像データをＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に保存する。
【００３８】
スピーカ１１８は、制御部１１１から音声信号としての電気信号を取得し、電気信号を物理信号に変換して音を再生する。例えば、ユーザが通話を行っているとき、通話相手の声や背景雑音が再生される。マイクロホン１１９は、音の物理信号を電気信号に変換し、音声信号としての電気信号を制御部１１１に出力する。例えば、ユーザが通話を行っているとき、当該ユーザの声や背景雑音がマイクロホン１１９から入力される。
【００３９】
媒体リーダ１２０は、記録媒体１２０ａに記録されたプログラムやデータを読み取る読み取り装置である。記録媒体１２０ａとして、例えば、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク（ＦＤ：Flexible Disk）やＨＤＤなどの磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto-Optical disk）などが用いられる。媒体リーダ１２０は、記録媒体１２０ａから読み取ったプログラムやデータをＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に保存する。
【００４０】
電力制御部１２１は、制御部１１１および無線インタフェース１１４の動作レベルを変更して、制御部１１１および無線インタフェース１１４の消費電力を制御する。動作レベルが高いほど、消費電力が大きく発熱量も大きくなる。例えば、電力制御部１２１は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂのクロック周波数を変更する。クロック周波数が高いほど、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂの演算能力が高くなり、消費電力や発熱量も大きくなる。また、例えば、電力制御部１２１は、無線インタフェース１１４の通信速度を変更する。通信速度が大きいほど、電力増幅器１１４ａの消費電力や発熱量が大きくなる。
【００４１】
温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄは、その温度センサが配置された位置における温度を測定する。温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄとして、例えば、サーミスタが用いられる。温度センサ１２２ａは、ＣＰＵ１１１ａの近くに配置されている。温度センサ１２２ｂは、充電回路１２４の近くに配置されている。温度センサ１２２ｃは、電力増幅器１１４ａの近くに配置されている。温度センサ１２２ｄは、バッテリ１２３の近くに配置されている。温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄは、測定した温度を制御部１１１に通知する。
【００４２】
バッテリ１２３は、蓄電と放電を繰り返すことが可能な二次電池である。バッテリ１２３には、充電回路１２４によって電気エネルギーが蓄積される。バッテリ１２３は、蓄積した電気エネルギーを携帯端末装置１００の構成部品に供給する。例えば、バッテリ１２３は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂや無線インタフェース１１４に電気エネルギーを供給する。充電回路１２４は、携帯端末装置１００の外部にある外部電源から電気エネルギーを取得し、電気エネルギーをバッテリ１２３に充電する。充電回路１２４による充電は、携帯端末装置１００が外部電源に接続されたときに行われる。
【００４３】
ここで、ユーザが携帯端末装置１００の表面に触れる可能性があるため、携帯端末装置１００の表面温度が高くなり過ぎないことが好ましい。そこで、携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを用いて表面温度を推定する。表面温度を推定するための推定式は、予め設計装置によって生成されて携帯端末装置１００に保存される。
【００４４】
図３は、設計装置のハードウェア例を示すブロック図である。
第２の実施の形態の設計装置２００は、携帯端末装置１００の表面温度の推定に用いる推定式を生成する。設計装置２００によって生成された推定式は、予め携帯端末装置１００の不揮発性メモリ１１３に保存される。ただし、設計装置２００または他の装置からネットワーク経由で携帯端末装置１００に推定式が送信されてもよい。設計装置２００は、ユーザによって操作されるクライアントコンピュータなどのクライアント装置でもよいし、サーバコンピュータなどのサーバ装置でもよい。設計装置２００は、ＣＰＵ２１１、ＲＡＭ２１２、ＨＤＤ２１３、画像信号処理部２１４、入力信号処理部２１５、媒体リーダ２１６および通信インタフェース２１７を有する。
【００４５】
ＣＰＵ２１１は、プログラムの命令を実行する演算回路を含むプロセッサである。ＣＰＵ２１１は、ＨＤＤ２１３に記憶されたプログラムやデータの少なくとも一部をＲＡＭ２１２にロードし、プログラムを実行する。ＲＡＭ２１２は、ＣＰＵ２１１が実行するプログラムやＣＰＵ２１１が演算に用いるデータを一時的に記憶する揮発性の半導体メモリである。ＨＤＤ２１３は、ＯＳやミドルウェアやアプリケーションソフトウェアなどのソフトウェアのプログラム、および、データを記憶する不揮発性の記憶装置である。なお、設計装置２００は、フラッシュメモリやＳＳＤなどの他の種類の記憶装置を備えてもよい。
【００４６】
画像信号処理部２１４は、ＣＰＵ２１１からの命令に従って、設計装置２００に接続されたディスプレイ２２１に画像を出力する。入力信号処理部２１５は、設計装置２００に接続された入力デバイス２２２から入力信号を取得し、ＣＰＵ２１１に出力する。入力デバイス２２２としては、マウスやタッチパネルやタッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、リモートコントローラ、ボタンスイッチなどを用いることができる。また、設計装置２００に、複数の種類の入力デバイスが接続されていてもよい。
【００４７】
媒体リーダ２１６は、記録媒体２２３に記録されたプログラムやデータを読み取る読み取り装置である。記録媒体２２３として、例えば、フレキシブルディスクやＨＤＤなどの磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどが用いられる。媒体リーダ２１６は、例えば、記録媒体２２３から読み取ったプログラムやデータをＲＡＭ２１２またはＨＤＤ２１３に格納する。
【００４８】
通信インタフェース２１７は、ネットワーク２２４に接続され、ネットワーク２２４を介して他の装置と通信を行う。通信インタフェース２１７は、スイッチなどの通信装置とケーブルで接続される有線通信インタフェースでもよいし、基地局と無線リンクで接続される無線通信インタフェースでもよい。
【００４９】
次に、携帯端末装置１００における熱の伝達について説明する。
図４は、熱源と温度センサの配置例を示す図である。
携帯端末装置１００は、筐体１０１および基板１０２を有する。筐体１０１は、携帯端末装置１００の構成部品を囲んでいる。筐体１０１の外側はユーザによって触れられる可能性がある。基板１０２は、筐体１０１の内側に配置されている。基板１０２上には、携帯端末装置１００の構成部品の少なくとも一部が配置されている。基板１０２には、２以上の構成部品を電気的に接続する配線（例えば、銅線）が形成されている。
【００５０】
基板１０２上には、ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａが配置されている。ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａは、比較的発熱量の大きい構成部品であり、熱源と言うことができる。基板１０２上には、これら複数の熱源に対応付けて温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃが配置されている。温度センサ１２２ａは、複数の熱源の中でＣＰＵ１１１ａに最も近い位置にある。温度センサ１２２ｂは、複数の熱源の中で充電回路１２４に最も近い位置にある。温度センサ１２２ｃは、複数の熱源の中で電力増幅器１１４ａに最も近い位置にある。
【００５１】
また、携帯端末装置１００は、基準点温度を測定する温度センサ１２２ｄを有する。温度センサ１２２ｄは、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと比べて、熱源であるＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａから十分に離れている。熱源の温度変化が温度センサ１２２ｄの測定温度に影響するまでの遅延時間は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと比べて十分に長いものとする。すなわち、後述する熱時定数は、温度センサ１２２ｄの方が温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃよりも十分に大きい。温度センサ１２２ｄは、基板１０２上に配置されていてもよいし、基板１０２以外の場所に配置されていてもよい。第２の実施の形態では、一例として、温度センサ１２２ｄがバッテリ１２３の近くに配置されているものとする。
【００５２】
ＣＰＵ１１１ａの熱は、基板１０２を介して温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃに伝達する。ただし、温度センサ１２２ａがＣＰＵ１１１ａに最も近いため、ＣＰＵ１１１ａの熱は温度センサ１２２ａの測定温度に最も大きく影響を与える。同様に、充電回路１２４の熱は、基板１０２を介して温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃに伝達する。ただし、温度センサ１２２ｂが充電回路１２４に最も近いため、充電回路１２４の熱は温度センサ１２２ｂの測定温度に最も大きく影響を与える。電力増幅器１１４ａの熱は、基板１０２を介して温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃに伝達する。ただし、温度センサ１２２ｃが電力増幅器１１４ａに最も近いため、電力増幅器１１４ａの熱は温度センサ１２２ｃの測定温度に最も大きく影響を与える。
【００５３】
また、ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａの熱は、基板１０２と筐体１０１の間に存在する有形物質または空間を介して、筐体１０１の表面に伝達する。筐体１０１の表面のうち表面温度が最大になる位置は、ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａの発熱量の組み合わせに依存する。よって、表面温度が最大になる位置は固定ではなく、構成部品の使用状況に応じて変化する。
【００５４】
なお、ＣＰＵ１１１ａは、第１の実施の形態のプロセッサ４ａに対応する。温度センサ１２２ａは、第１の実施の形態の温度センサ３に対応する。
ここで、最初に、基板１０２上の熱源が１つのみである場合の熱伝達モデルについて説明する。一例として、充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの発熱量が無視できるほど小さく、ＣＰＵ１１１ａのみが熱源である場合を考える。
【００５５】
熱源であるＣＰＵ１１１ａの熱が温度センサ１２２ａに伝達する。ＣＰＵ１１１ａから温度センサ１２２ａには徐々に熱が伝達するため、温度センサ１２２ａの測定温度には非定常状態としての過渡応答が発生する。また、熱源であるＣＰＵ１１１ａの熱が筐体１０１の表面に伝達する。ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１の表面には徐々に熱が伝達するため、筐体１０１の表面温度には非定常状態としての過渡応答が発生する。ここでは、ＣＰＵ１１１ａから温度センサ１２２ａへの過渡応答と、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１への過渡応答の両方を考慮した熱伝達モデルを考える。
【００５６】
温度センサ１２２ａの測定温度は、数式（１）のように定義することができる。Ｔｓｅｎｓｏｒ１（ｓ）は、温度センサ１２２ｄの基準点温度に対する温度センサ１２２ａの相対温度を、ラプラス変換を用いて周波数領域に変換したものである。相対温度は、温度センサ１２２ａの測定温度から温度センサ１２２ｄの測定温度（基準点温度）を差し引くことで算出できる。以下では、時間領域の変数を「ｔ」、周波数領域の変数を「ｓ」と表記することがある。Ｔｃｐｕ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度をラプラス変換したものである。Ｈ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度を温度センサ１２２ｄの相対温度に変換する周波数領域上の伝達関数である。Ｈ（ｓ）は、過渡応答を考慮した伝達関数であり、パラメータとしてｈとτｈを含む。ｈは熱伝達係数であり、τｈは熱時定数である。ｈ，τｈの値は設計装置２００を用いて予め算出する。例えば、ｈ＝０．５００，τｈ＝４０である。
【００５７】
【数１】
2017220027.tif 000003
【００５８】
図５は、熱伝導の過渡応答を示す熱回路モデルの例を示す図である。
伝達関数Ｈ（ｓ）は、図５に示した熱回路モデルから導出される。この熱回路モデルは、ＣＰＵ１１１ａと温度センサ１２２ａの間に存在するものとみなされる。熱回路モデルは、熱抵抗２１、熱容量２２および熱増幅器２３を有する。熱抵抗２１の大きさはＲｈである。熱容量２２の大きさはＣｈである。ＲｈとＣｈの積が熱時定数τｈである。熱増幅器２３の増幅率はｈである。熱抵抗２１の入力は、熱回路モデルの入力である。熱抵抗２１の出力は、熱容量２２の入力と熱増幅器２３の入力に接続されている。熱容量２２の出力はアースに接続されている。熱増幅器２３の出力は、熱回路モデルの出力である。
【００５９】
熱抵抗２１の入力が「０」から「１」に急激に変化したとする。すると、熱増幅器２３の出力は「０」から「ｈ」に変化する。ただし、熱増幅器２３の出力は急激には変化せず、「０」から「ｈ」に向かって徐々に変化する。熱増幅器２３の出力が変化し始めてから「ｈ」に十分近づくまでの遅延時間が熱時定数τｈである。よって、温度センサ１２２ａの測定温度は、熱伝達係数ｈが大きいほど大きくなり、熱伝達係数ｈが小さいほど小さくなる。また、ＣＰＵ１１１ａの発熱量が変化したときの温度センサ１２２ａの測定温度の変化は、熱時定数τｈが小さいほど速くなり、熱時定数τｈが大きいほど遅くなる。
【００６０】
ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１への熱伝達についても、ＣＰＵ１１１ａから温度センサ１２２ａへの熱伝達と同様の熱回路モデルを用いてモデル化することができる。ただし、熱伝達係数や熱時定数などのパラメータの値は、前者と後者とで異なる。
【００６１】
筐体１０１の表面温度は、数式（２）のように定義することができる。Ｔｓｕｒｆａｃｅ（ｓ）は、基準点温度に対する筐体１０１の相対温度を、ラプラス変換により周波数領域に変換したものである。Ｔｃｐｕ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度をラプラス変換したものである。Ｇ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度を筐体１０１の相対温度に変換する周波数領域上の伝達関数である。Ｇ（ｓ）は、過渡応答を考慮した伝達関数であり、パラメータとしてｇとτｇを含む。ｇは熱伝達係数であり、τｇは熱時定数である。ｇ，τｇの値は設計装置２００を用いて予め算出する。例えば、ｇ＝０．４２５，τｇ＝８５である。
【００６２】
【数２】
2017220027.tif 000004
【００６３】
筐体１０１の表面温度は、数式（１）と数式（２）から数式（３）のように定義することができる。数式（３）に示すＴｓｕｒｆａｃｅ（ｓ）は、周波数領域の筐体１０１の相対温度である。そこで、ある時点の筐体１０１の表面温度は、逆ラプラス変換を用いて数式（４）のように定義することができる。Ｔｓｕｒｆａｃｅ（ｔ）は、時刻ｔにおける筐体１０１の表面温度である。Ｔｓｅｎｓｏｒ２（ｔ）は、温度センサ１２２ｄによって測定された時刻ｔの基準点温度である。Ｔｓｕｒｆａｃｅ（ｔ）は、Ｔｓｕｒｆａｃｅ（ｓ）を逆ラプラス変換した値にＴｓｅｎｓｏｒ２（ｔ）を加算することで算出できる。
【００６４】
【数３】
2017220027.tif 000005
【００６５】
【数４】
2017220027.tif 000006
【００６６】
逆ラプラス変換を差分方程式に展開すると、数式（４）は数式（５）のように変換することができる。数式（５）の右辺の第１項は、温度センサ１２２ａの測定温度から基準点温度を引いたものであり、温度センサ１２２ａの相対温度である。右辺の第２項は、温度センサ１２２ａのΔｔ時間前の測定温度からΔｔ時間前の基準点温度を引いたものであり、温度センサ１２２ａのΔｔ時間前の相対温度である。Δｔは測定周期であり、例えば、１０秒程度とする。ｔ−Δｔは、前回の測定タイミングを意味する。
【００６７】
【数５】
2017220027.tif 000007
【００６８】
右辺の第３項は、筐体１０１のΔｔ時間前の表面温度からΔｔ時間前の基準点温度を引いたものであり、筐体１０１のΔｔ時間前の相対温度である。右辺の第４項は、温度センサ１２２ｄによって測定された基準点温度である。右辺の第１項には係数ａ０、右辺の第２項には係数ａ１、右辺の第３項には係数ｂ１が掛けられる。ａ０，ａ１，ｂ１は、ｈ，ｇ，τｈ，τｇを用いて数式（５）のように定義される。これにより、温度センサ１２２ａ，１２２ｄの測定温度、温度センサ１２２ａ，１２２ｄの前回の測定温度、および、筐体１０１の前回の表面温度の推定値を用いて、筐体１０１の表面温度を推定できる。
【００６９】
次に、上記の熱伝達モデルを熱源が複数存在する場合に拡張することを試みる。
図６は、複数の熱源からの熱伝導の例を示す図である。
ＣＰＵ１１１ａの相対温度をラプラス変換したものをＴｈ１（ｓ）とする。ＣＰＵ１１１ａの熱は、伝達関数Ｈ１１（ｓ）を介して温度センサ１２２ａに伝達し、伝達関数Ｈ１２（ｓ）を介して温度センサ１２２ｂに伝達し、伝達関数Ｈ１３（ｓ）を介して温度センサ１２２ｃに伝達する。同様に、充電回路１２４の相対温度をラプラス変換したものをＴｈ２（ｓ）とする。充電回路１２４の熱は、伝達関数Ｈ２１（ｓ）を介して温度センサ１２２ａに伝達し、伝達関数Ｈ２２（ｓ）を介して温度センサ１２２ｂに伝達し、伝達関数Ｈ２３（ｓ）を介して温度センサ１２２ｃに伝達する。電力増幅器１１４ａの相対温度をラプラス変換したものをＴｈ３（ｓ）とする。電力増幅器１１４ａの熱は、伝達関数Ｈ３１（ｓ）を介して温度センサ１２２ａに伝達し、伝達関数Ｈ３２（ｓ）を介して温度センサ１２２ｂに伝達し、伝達関数Ｈ３３（ｓ）を介して温度センサ１２２ｃに伝達する。
【００７０】
温度センサ１２２ａの相対温度をラプラス変換したものをＴｓ１（ｓ）とする。Ｔｓ１（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。よって、Ｔｓ１（ｓ）は、数式（６）のように定義することができる。Ｈｉｊ（ｓ）はｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱伝達を表す伝達関数である。ｈｉｊはｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱伝達係数であり、τｈｉｊはｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱時定数である。ｈｉｊ，τｈｉｊの値は設計装置２００を用いて予め算出する。
【００７１】
【数６】
2017220027.tif 000008
【００７２】
同様に、温度センサ１２２ｂの相対温度をラプラス変換したものをＴｓ２（ｓ）とする。Ｔｓ２（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。温度センサ１２２ｃの相対温度をラプラス変換したものをＴｓ３（ｓ）とする。Ｔｓ３（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。よって、Ｔｓ１（ｓ），Ｔｓ２（ｓ），Ｔｓ３（ｓ）は、数式（７）のように行列形式で表現できる。行列Ｈは伝達関数の行列である。行列Ｈのｉ行ｊ列の要素はＨｉｊ（ｓ）であり、ｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱伝達を表す。
【００７３】
【数７】
2017220027.tif 000009
【００７４】
また、ＣＰＵ１１１ａの熱は、伝達関数Ｇ１（ｓ）を介して筐体１０１の表面に伝達する。充電回路１２４の熱は、伝達関数Ｇ２（ｓ）を介して筐体１０１の表面に伝達する。電力増幅器１１４ａの熱は、伝達関数Ｇ３（ｓ）を介して筐体１０１の表面に伝達する。
【００７５】
筐体１０１の表面の相対温度をラプラス変換したものをＴｓｕｒｆ（ｓ）とする。Ｔｓｕｒｆ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。よって、Ｔｓｕｒｆ（ｓ）は、数式（８）のように定義することができる。Ｇｉ（ｓ）はｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達を表す伝達関数である。ｇｉはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達係数であり、τｇｉはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱時定数である。ｇｉ，τｇｉの値は設計装置２００を用いて予め算出する。
【００７６】
【数８】
2017220027.tif 000010
【００７７】
数式（８）は行列形式で表現できる。数式（７）を用いてＴｈ１（ｓ），Ｔｈ２（ｓ），Ｔｈ３（ｓ）を展開すると、数式（９）のように、Ｔｓｕｒｆ（ｓ）はＧｉ（ｓ）とＨの逆行列とＴｓｊ（ｓ）の積として表現することができる。すなわち、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度とＨの逆行列から、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度を推定することができる。そして、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度と、Ｇ１（ｓ），Ｇ２（ｓ），Ｇ３（ｓ）から、筐体１０１の表面温度を推定することができる。
【００７８】
【数９】
2017220027.tif 000011
【００７９】
Ｈの逆行列は数式（１０）のように定義される。ただし、数式（１０）では各伝達関数の引数ｓは省略している。Δは固有値であり、Δ＝（Ｈ１１Ｈ２２−Ｈ１２Ｈ２１）Ｈ３３＋（Ｈ１３Ｈ２１−Ｈ１１Ｈ２３）Ｈ３２＋（Ｈ１２Ｈ２３−Ｈ１３Ｈ２２）Ｈ３１である。
【００８０】
【数１０】
2017220027.tif 000012
【００８１】
ここで、数式（１０）に表れる伝達関数Ｈｉｊ（ｓ）は熱時定数τｈｉｊを含んでいる。そのため、Ｈの逆行列と温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度との積の計算量が膨大になってしまい、携帯端末装置１００の負荷が過大になるという問題がある。数式（９）によってＴｓｕｒｆ（ｓ）を算出する場合、６次のフィルタ計算を９回行うことになる。一般に、熱源と温度センサの組がｎ個（ｎは２以上の整数）存在する場合、２ｎ次のフィルタ計算をｎ２回行うことになる。
【００８２】
そこで、第２の実施の形態では、携帯端末装置１００は近似的に計算量の少ない方法でＴｓｕｒｆ（ｓ）を算出することとする。具体的には、携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度からＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの熱源温度を推定するときには、基板１０２上の過渡応答を考慮しない伝達関数を使用する。そして、携帯端末装置１００は、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの熱源温度から筐体１０１の表面温度を推定するときに、基板１０２から筐体１０１への過渡応答を考慮すると共に、基板１０２上の伝達遅延も考慮した伝達関数を使用する。このような近似計算は、以下の熱伝達の性質を利用している。
【００８３】
図７は、複数の温度センサの相対温度の第１の変化例を示すグラフである。
グラフ３１は、基準点温度からの温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度（ｄＴ）の変化を表している。曲線３１ａは、ＣＰＵ１１１ａの近くにある温度センサ１２２ａの相対温度の変化を表す。曲線３１ｂは、充電回路１２４の近くにある温度センサ１２２ｂの相対温度の変化を表す。曲線３１ｃは、電力増幅器１１４ａの近くにある温度センサ１２２ｃの相対温度の変化を表す。
【００８４】
グラフ３１に示すように、充電回路１２４が動作を開始すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が上昇し始める。また、充電回路１２４が動作を停止すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が下降し始める。同様に、ＣＰＵ１１１ａが動作を開始すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が上昇し始める。また、ＣＰＵ１１１ａが動作を停止すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が下降し始める。
【００８５】
このように、熱源温度の変化に対して、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度の変化の遅延は比較的小さく、応答速度が速い。すなわち、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度の熱時定数は、筐体１０１の表面温度と比べて小さい。また、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの間で応答速度のばらつきも小さい。これは、基板１０２には銅線など熱抵抗の小さい物質が使用されており、各熱源から温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃへの熱伝達が速くなるためである。
【００８６】
そこで、Ｈの逆行列を近似的に数式（１１）のように分解する。これは、伝達関数Ｈｉｊ（ｓ）の分子であるｈｉｊと分母である１＋ｓτｈｉｊを分解することを意味する。数式（１１）の右辺の演算子はアダマール積であり、通常の行列積と異なり、対応する行列要素毎に積を求める演算子である。右辺の第２項は、熱伝達係数ｈｉｊを含み熱時定数を含まない行列の逆行列であり、熱源温度の推定に用いられる。右辺の第１項は、熱源毎に１つの熱時定数を含む行列であり、熱源温度から表面温度を推定するときに用いられる。
【００８７】
【数１１】
2017220027.tif 000013
【００８８】
第２項を用いて熱源温度を推定することは、非定常状態としての過渡応答を考慮せず、定常状態を仮定することを意味する。これにより、熱源温度の推定の計算量を大きく削減することができる。第２項を用いて推定される熱源温度は、熱源から温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃへの熱伝達の遅延を無視しているため、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃによる温度測定時よりも所定時間前の熱源温度に相当する。そこで、熱源温度から表面温度を推定する伝達関数に、第１項が組み込まれる。これは、表面温度を推定するときに、熱源温度の推定遅延を考慮することを意味する。
【００８９】
数式（１１）では、ＣＰＵ１１１ａに対応する熱時定数τｈ１と、充電回路１２４に対応する熱時定数τｈ２と、電力増幅器１１４ａに対応する熱時定数τｈ３とが使用されている。ただし、基板１０２上の熱時定数は小さいため、τｈ１，τｈ２，τｈ３として同じ値を用いてもよい。τｈｉの値は設計装置２００を用いて予め算出する。
【００９０】
上記の近似計算によれば、熱源の相対温度Ｔｈ１（ｓ），Ｔｈ２（ｓ），Ｔｈ３（ｓ）は、数式（１２）のように算出することができる。行列Ｈ＊は、基板１０２上の近似的な伝達関数の行列である。行列Ｈ＊のｉ行ｊ列の要素はｈｉｊであり、ｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱時定数を無視した熱伝達を表す。Ｈ＊の逆行列は、数式（１１）の右辺の第２項に相当する。Ｈ＊の逆行列は、数式（１３）のように定義される。Δは固有値であり、Δ＝（ｈ１１ｈ２２−ｈ１２ｈ２１）ｈ３３＋（ｈ１３ｈ２１−ｈ１１ｈ２３）ｈ３２＋（ｈ１２ｈ２３−ｈ１３ｈ２２）ｈ３１である。過渡応答を考慮しないため、Ｈ＊の逆行列とＴｓ１（ｓ），Ｔｓ２（ｓ），Ｔｓ３（ｓ）との積の計算量は、Ｈの逆行列とＴｓ１（ｓ），Ｔｓ２（ｓ），Ｔｓ３（ｓ）との積の計算量と比べて大きく減少する。
【００９１】
【数１２】
2017220027.tif 000014
【００９２】
【数１３】
2017220027.tif 000015
【００９３】
そして、上記の近似計算によれば、筐体１０１の相対温度Ｔｓｕｒｆ（ｓ）は、推定したＴｈ１（ｓ），Ｔｈ２（ｓ），Ｔｈ３（ｓ）から数式（１４）のように算出することができる。Ｔｓｕｒｆ（ｓ）は、Ｇ＊ｉ（ｓ）とＴｈｉ（ｓ）の積和として表現することができる。Ｇ＊ｉ（ｓ）はｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達を表す伝達関数である。ｇｉはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達係数であり、τｈｉはｉ番目の熱源の基板１０２上の熱時定数であり、τｇｉはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱時定数である。このように、熱源温度の推定遅延を反映させるために、熱源温度から表面温度を推定する伝達関数に、基板１０２上の熱時定数τｈｉを組み込んでおく。
【００９４】
【数１４】
2017220027.tif 000016
【００９５】
次に、設計装置２００によるパラメータの決定方法について説明する。
設計装置２００は、基板１０２上の熱伝達係数ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３を決定する。そのために、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて、各熱源を単独で動作させたときの測定温度を取得する。
【００９６】
具体的には、充電回路１２４と電力増幅器１１４ａを停止させＣＰＵ１１１ａのみを動作させて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。設計装置２００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度から温度センサ１２２ｄの基準点温度を差し引いて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度を算出する。そして、設計装置２００は、時間領域上のフィッティングにより、温度センサ１２２ａの相対温度と温度センサ１２２ｂ，１２２ｃの相対温度の関係を最も適切に表すようなｈ２１，ｈ３１を算出する。ｈ１１は「１．０」となる。ただし、温度センサ１２２ａの相対温度を基準にしてｈ２１，ｈ３１を算出する代わりに、ＣＰＵ１１１ａの熱源温度を直接測定し、測定した熱源温度を基準にしてｈ１１，ｈ１２，ｈ１３を算出してもよい。
【００９７】
同様に、ＣＰＵ１１１ａと電力増幅器１１４ａを停止させ充電回路１２４のみを動作させて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。設計装置２００は、時間領域上のフィッティングにより、温度センサ１２２ｂの相対温度と温度センサ１２２ａ，１２２ｃの相対温度の関係を最も適切に表すようなｈ１２，ｈ３２を算出する。ｈ２２は「１．０」となる。また、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４を停止させ電力増幅器１１４ａのみを動作させて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。設計装置２００は、時間領域上のフィッティングにより、温度センサ１２２ｃの相対温度と温度センサ１２２ａ，１２２ｂの相対温度の関係を最も適切に表すようなｈ１３，ｈ２３を算出する。ｈ３３は「１．０」となる。
【００９８】
すなわち、熱伝達係数ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３は、数式（１５）のように決定することができる。Ｔｓ１（ｔ），Ｔｓ２（ｔ），Ｔｓ３（ｔ）は時刻ｔにおける温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度である。Ｔｒｔ（ｔ）は時刻ｔにおける温度センサ１２２ｄの測定温度であり、時刻ｔにおける基準点温度である。Ｔｈ１（ｔ），Ｔｈ２（ｔ），Ｔｈ３（ｔ）は時刻ｔにおける熱源温度である。一例として、ｈ１１＝１．０，ｈ１２＝０．６，ｈ１３＝０．６，ｈ２１＝０．７，ｈ２２＝１．０，ｈ２３＝０．４，ｈ３１＝１．０，ｈ３２＝０．３，ｈ３３＝１．０である。
【００９９】
【数１５】
2017220027.tif 000017
【０１００】
図８は、複数の温度センサの相対温度の第２の変化例を示すグラフである。
グラフ３２は、ＣＰＵ１１１ａと電力増幅器１１４ａを停止させ充電回路１２４のみを動作させた場合における、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度を表す。曲線３２ａは、温度センサ１２２ａの相対温度を表す。曲線３２ｂは、温度センサ１２２ｂの相対温度を表す。曲線３２ｃは、温度センサ１２２ｃの相対温度を表す。温度センサ１２２ｂが充電回路１２４に最も近いため、温度センサ１２２ｂの相対温度が温度センサ１２２ａ，１２２ｃよりも高くなっている。
【０１０１】
時間領域上でフィッティングを行うと、ｈ１２＝０．６とした場合に、温度センサ１２２ｂの相対温度をｈ１２倍したものと温度センサ１２２ａの相対温度との誤差が最小になる。よって、ｈ１２＝０．６と決定される。同様に、ｈ３２＝０．３とした場合に、温度センサ１２２ｂの相対温度をｈ３２倍したものと温度センサ１２２ｃの相対温度との誤差が最小になる。よって、ｈ３２＝０．３と決定される。
【０１０２】
次に、設計装置２００は、熱伝達係数ｇ１，ｇ２，ｇ３、熱時定数τｈ１，τｈ２，τｈ３および熱時定数τｇ１，τｇ２，τｇ３を決定する。そのために、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて、各熱源を単独で動作させたときの様々な位置の温度を測定する。具体的には、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの熱源温度を測定する。また、筐体１０１の表面のうち表面温度を推定したい位置を選択し、選択した位置の表面温度を測定する。表面温度を推定したい位置を２つ以上選択してもよい。また、温度センサ１２２ｄで測定された基準点温度を取得する。
【０１０３】
設計装置２００は、各熱源温度から基準点温度を差し引いて、各熱源の相対温度を算出する。設計装置２００は、各熱源の相対温度の時系列データを、ラプラス変換によって周波数領域のデータに変換する。また、設計装置２００は、表面温度から基準点温度を差し引いて、筐体１０１の相対温度を算出する。設計装置２００は、筐体１０１の相対温度の時系列データを、ラプラス変換によって周波数領域のデータに変換する。そして、設計装置２００は、周波数領域上のフィッティングにより、熱伝達係数ｇ１，ｇ２，ｇ３、熱時定数τｈ１，τｈ２，τｈ３および熱時定数τｇ１，τｇ２，τｇ３を決定する。周波数領域上のフィッティングには、例えば、最小二乗法を用いる。
【０１０４】
すなわち、熱伝達係数ｇ１，ｇ２，ｇ３、熱時定数τｈ１，τｈ２，τｈ３および熱時定数τｇ１，τｇ２，τｇ３は、数式（１６）のように決定することができる。Ｔｓｕｒｆ（ｔ）は時刻ｔにおける表面温度である。Ｔｒｔ（ｔ）は時刻ｔにおける温度センサ１２２ｄの測定温度であり、時刻ｔにおける基準点温度である。Ｔｈ１（ｔ），Ｔｈ２（ｔ），Ｔｈ３（ｔ）は時刻ｔにおける熱源温度である。
【０１０５】
【数１６】
2017220027.tif 000018
【０１０６】
このようにして、熱伝達係数ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３、熱伝達係数ｇ１，ｇ２，ｇ３、熱時定数τｈ１，τｈ２，τｈ３および熱時定数τｇ１，τｇ２，τｇ３が決定される。
【０１０７】
図９は、中間パラメータテーブルの例を示す図である。
設計装置２００は、中間パラメータテーブル４１を生成する。中間パラメータテーブル４１は、パラメータ名とその値とを対応付ける。パラメータ名が示すパラメータには、熱伝達係数ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３、熱伝達係数ｇ１，ｇ２，ｇ３、熱時定数τｈ１，τｈ２，τｈ３および熱時定数τｇ１，τｇ２，τｇ３が含まれる。これらのパラメータは、伝達関数に表れる第一次的なパラメータであり、中間パラメータと言うことができる。表面温度を推定する推定式に表れるパラメータは、これらの中間パラメータから導出される第二次的なパラメータである。パラメータ名と対応付けて、上記の方法によって決定した値が対応付けられる。
【０１０８】
図１０は、パラメータテーブルの例を示す図である。
設計装置２００は、中間パラメータテーブル４１に基づいてパラメータテーブル４２を生成する。パラメータテーブル４２は、パラメータ名とその値とを対応付ける。パラメータ名が示すパラメータには、ｈ＊１１，ｈ＊１２，ｈ＊１３，ｈ＊２１，ｈ＊２２，ｈ＊２３，ｈ＊３１，ｈ＊３２，ｈ＊３３，ａ０１，ａ１１，ｂ１１，ａ０２，ａ１２，ｂ１２，ａ０３，ａ１３，ｂ１３が含まれる。これらのパラメータは、中間パラメータテーブル４１の中間パラメータから導出されるパラメータである。パラメータテーブル４２のパラメータが、携帯端末装置１００に格納されることになる。
【０１０９】
ｈ＊１１，ｈ＊１２，ｈ＊１３，ｈ＊２１，ｈ＊２２，ｈ＊２３，ｈ＊３１，ｈ＊３２，ｈ＊３３は、前述の数式（１３）の行列要素である。ｈ＊ｉｊがＨ＊の逆行列のｉ行ｊ列に表れる。ｈ＊１１，ｈ＊１２，ｈ＊１３，ｈ＊２１，ｈ＊２２，ｈ＊２３，ｈ＊３１，ｈ＊３２，ｈ＊３３は、熱伝達係数ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３から導出される。ａ０１，ａ１１，ｂ１１，ａ０２，ａ１２，ｂ１２，ａ０３，ａ１３，ｂ１３は、後述するように、伝達関数Ｇ＊１（ｓ），Ｇ＊２（ｓ），Ｇ＊３（ｓ）の差分方程式に表れるパラメータである。ａ０１，ａ１１，ｂ１１，ａ０２，ａ１２，ｂ１２，ａ０３，ａ１３，ｂ１３は、熱伝達係数ｇ１，ｇ２，ｇ３、熱時定数τｈ１，τｈ２，τｈ３および熱時定数τｇ１，τｇ２，τｇ３から導出される。
【０１１０】
次に、携帯端末装置１００による表面温度の推定方法について説明する。
携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。すると、携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度から温度センサ１２２ｄの基準点温度を差し引いて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度を算出する。携帯端末装置１００は、数式（１７）に従って、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度から、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度を推定する。このとき、パラメータとしてｈ＊１１，ｈ＊１２，ｈ＊１３，ｈ＊２１，ｈ＊２２，ｈ＊２３，ｈ＊３１，ｈ＊３２，ｈ＊３３が使用される。熱源の相対温度の推定は、時間領域上で行われる。よって、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する毎に、一時点におけるＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度が推定されることになる。
【０１１１】
【数１７】
2017220027.tif 000019
【０１１２】
図１１は、複数の熱源の相対温度の推定例を示すグラフである。
グラフ３３は、図７のグラフ３１から推定されたＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度を表している。曲線３３ａは、ＣＰＵ１１１ａの相対温度の推定値を表す。曲線３３ｂは、充電回路１２４の相対温度の推定値を表す。曲線３３ｃは、電力増幅器１１４ａの相対温度の推定値を表す。
【０１１３】
携帯端末装置１００は、推定したＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度に基づいて、筐体１０１の表面の所定位置における表面温度を推定する。筐体１０１の表面の２以上の位置が選択されている場合、携帯端末装置１００は、選択された各位置の表面温度を推定する。その場合、表面温度を推定する位置に応じて異なる伝達関数Ｇ＊１（ｓ），Ｇ＊２（ｓ），Ｇ＊３（ｓ）が使用される。すなわち、表面温度を推定する位置毎に、パラメータａ０１，ａ１１，ｂ１１，ａ０２，ａ１２，ｂ１２，ａ０３，ａ１３，ｂ１３の値が用意される。
【０１１４】
表面温度は、数式（１８）のように定義することができる。Ｔｓｕｒｆ（ｔ）は、時刻ｔにおける表面温度である。Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）は、時刻ｔにおけるＣＰＵ１１１ａからの寄与、すなわち、ＣＰＵ１１１ａの発熱による表面温度の上昇量である。Ｔｓｕｒｆ−２（ｔ）は、時刻ｔにおける充電回路１２４からの寄与、すなわち、充電回路１２４の発熱による表面温度の上昇量である。Ｔｓｕｒｆ−３（ｔ）は、時刻ｔにおける電力増幅器１１４ａからの寄与、すなわち、電力増幅器１１４ａの発熱による表面温度の上昇量である。時刻ｔにおける表面温度は、時刻ｔにおける基準点温度に、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与を加えたものとなる。
【０１１５】
【数１８】
2017220027.tif 000020
【０１１６】
時刻ｔにおけるＣＰＵ１１１ａからの寄与は、Ｇ＊１（ｓ）とＴｈ１（ｓ）の積を逆ラプラス変換したものに相当する。時刻ｔにおける充電回路１２４からの寄与は、Ｇ＊２（ｓ）とＴｈ２（ｓ）の積を逆ラプラス変換したものに相当する。時刻ｔにおける電力増幅器１１４ａからの寄与は、Ｇ＊３（ｓ）とＴｈ３（ｓ）の積を逆ラプラス変換したものに相当する。Ｇ＊ｉ（ｓ）とＴｈｉ（ｓ）の積の逆ラプラス変換は、差分方程式を用いて、数式（１９）のように時間領域上の計算に展開することができる。
【０１１７】
【数１９】
2017220027.tif 000021
【０１１８】
Ｔｓｕｒｆ−ｉ（ｔ）は、時刻ｔにおけるｉ番目の熱源からの寄与である。数式（１９）の右辺の第１項は、ｉ番目の熱源の時刻ｔにおける相対温度である。右辺の第２項は、ｉ番目の熱源のΔｔ時間前における相対温度である。Δｔは測定周期であり、例えば、１０秒程度とする。ｔ−Δｔは、前回の測定タイミングを意味する。右辺の第３項は、Δｔ時間前におけるｉ番目の熱源からの寄与の推定値である。
【０１１９】
第１項には係数ａ０ｉ、第２項には係数ａ１ｉ、第３項には係数ｂ１ｉが掛けられる。ａ０ｉ，ａ１ｉ，ｂ１ｉは、ｇｉ，τｈｉ，τｇｉを用いて数式（２０）のように定義される。これにより、数式（１８）のＴｓｕｒｆ−１（ｔ），Ｔｓｕｒｆ−２（ｔ），Ｔｓｕｒｆ−３（ｔ）を算出できる。
【０１２０】
【数２０】
2017220027.tif 000022
【０１２１】
数式（１９）の差分方程式を使用するには、熱源毎に、前回算出した相対温度および前回推定した寄与を記録することになる。
図１２は、過去データテーブルの例を示す図である。
【０１２２】
携帯端末装置１００は、過去データテーブル４３を有する。過去データテーブル４３は、熱源とデータ名と値とを対応付ける。熱源には、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａが含まれる。データ名が示すデータには、前回の熱源の相対温度、および前回の熱源からの推定寄与が含まれる。すなわち、過去データテーブル４３には６個の値が記録される。携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄから測定温度を取得して表面温度を推定する毎に、過去データテーブル４３を更新する。
【０１２３】
図１３は、熱源から筐体表面への寄与の推定例を示すグラフである。
グラフ３４は、図１１のグラフ３３から推定された、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａによる表面温度の上昇への寄与を表している。曲線３４ａは、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１への寄与を表す。曲線３４ｂは、充電回路１２４から筐体１０１への寄与を表す。曲線３４ｃは、電力増幅器１１４ａから筐体１０１への寄与を表す。
【０１２４】
図１４は、表面温度の推定例を示すグラフである。
グラフ３５は、表面温度の推定値と、実際の表面温度と、両者の誤差を表している。曲線３５ａは、表面温度の推定値を表す。表面温度の推定値は、基準点温度に、グラフ３４に示したＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの寄与を加えたものである。曲線３５ｂは、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて測定した表面温度を表す。曲線３５ｃは、曲線３５ａと曲線３５ｂの誤差を表す。曲線３５ｃが示すように、この実験例によれば、誤差の絶対値が概ね１℃以内に収まっている。
【０１２５】
携帯端末装置１００は、推定した表面温度に基づいて、熱源を制御する。
まず、携帯端末装置１００は、ＣＰＵ１１１ａの発熱による表面温度の上昇量であるＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の時間変化から、一定時間以上後にＴｓｕｒｆ−１（ｔ）が到達することが予測される値の最大値（予測最高到達値）を算出する。なお、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）は、第１の実施の形態の温度指標値に対応する。
【０１２６】
以下では、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）の時間変化を、時刻ｔにおけるＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の傾きｄＴｓｕｒｆ−１（ｔ）で表す。Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）とｄＴｓｕｒｆ−１（ｔ）は、一般的に数式（２１）のように表すことができる。Ｔｓａｔ（ｔ）は、時刻ｔにおいて算出したＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の予測最高到達値である。予測最高到達値は、直近のＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化傾向が続くと仮定した場合に推定されるＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の最大値である。τｇ１は、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１の表面への熱時定数である。
【０１２７】
【数２１】
2017220027.tif 000023
【０１２８】
数式（２１）から、Ｔｓａｔ（ｔ）は、以下の数式（２２）で表すことができる。携帯端末装置１００は、数式（２２）に従ってＴｓａｔ（ｔ）を算出する。ｄＴｓｕｒｆ−１（ｔ）は、例えば、時刻ｔに対して一定時間（例えば、１秒、１０秒など）前の時刻ｔｐのＴｓｕｒｆ−１（ｔｐ）と、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）との差分をその一定時間で割ることで算出できる。一定時間が１秒である場合、ｄＴｓｕｒｆ−１（ｔ）＝Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）−Ｔｓｕｒｆ−１（ｔｐ）である。一定時間がΔｔ秒（例えば、１０秒）である場合、ｄＴｓｕｒｆ−１（ｔ）＝（Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）−Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ−Δｔ））／Δｔである。なお、上記の時刻ｔｐが時刻ｔの１秒前であり、前述のΔｔ（測定周期）が１０秒である場合、ｄＴｓｕｒｆ−１（ｔ）を得るために、時刻ｔｐにて臨時にＴｓｕｒｆ−１（ｔｐ）を算出することになる。
【０１２９】
【数２２】
2017220027.tif 000024
【０１３０】
次に、携帯端末装置１００は、算出したＴｓａｔ（ｔ）とＴｓｕｒｆ−１（ｔ）についての閾値とに基づいて、Ｔｓａｔ（ｔ）を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータを算出する。
【０１３１】
閾値は、ＣＰＵ１１１ａに許容される発熱量に対応する温度指標値である。例えば、携帯端末装置１００は、時刻ｔにおける筐体１０１の表面温度であるＴｓｕｒｆ（ｔ）を前述のように算出し、所定の許容温度（例えば、４５℃）と算出したＴｓｕｒｆ（ｔ）との温度差（上昇余裕量）に、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）を加えたものを、閾値として決定する。以下では、ある時刻ｔにおける閾値をＴｍａｘ（ｔ）と表記する。なお、筐体１０１の２以上の点について表面温度が推定されている場合、最大の表面温度が選択される。
【０１３２】
速度パラメータは、Ｔｓａｔ（ｔ）がＴｍａｘ（ｔ）に収束する速度を示す時定数である。携帯端末装置１００は、Ｔｍａｘ（ｔ）をＴｓａｔ（ｔ）で割った低下割合をαとして算出し、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１の表面への熱時定数τｇ１とαとの積であるατｇ１を、速度パラメータとして算出する。すなわち、Ｔｓａｔ（ｔ）をＴｍａｘ（ｔ）まで低下させる速度を示す時定数を、τｇ１×Ｔｍａｘ（ｔ）／Ｔｓａｔ（ｔ）とする。
【０１３３】
例えば、時刻ｔにおいて推定したＴｓａｔ（ｔ）が４０℃、時刻ｔのＴｍａｘ（ｔ）が２０℃、τｇ１が１００秒のとき、ατｇ１＝０．５×１００＝５０秒となる。なお、時定数は、例えば、変化量が目標値の（１−ｅ−１）≒６３．２％に達するまでに要する時間を示す。ただし、携帯端末装置１００は、時刻ｔで算出されたＴｓａｔ（ｔ）がＴｍａｘ（ｔ）より大きい場合のみ、速度パラメータを算出する。
【０１３４】
次に、携帯端末装置１００は、Ｔｓａｔ（ｔ）の複数の目標値と、ＣＰＵ１１１ａの複数のクロック周波数とを対応付けている対応情報と、速度パラメータとに基づいて、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数を制御する。ある目標値は、例えば、あるクロック周波数でＣＰＵ１１１ａが動作し続けた場合にＴｓｕｒｆ−１（ｔ）が到達する最高到達値に相当する。対応情報は、例えば、以下に示すような対応情報テーブルとして、ＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に格納されている。
【０１３５】
図１５は、対応情報テーブルの例を示す図である。
対応情報テーブル４４は、Ｔｓａｔ（ｔ）の複数の目標値と、ＣＰＵ１１１ａの複数のクロック周波数とを対応付ける。
【０１３６】
例えば、目標値＝５℃では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．０ＧＨｚで動作する。目標値＝１０℃では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．４ＧＨｚで動作する。目標値＝１５℃では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．８ＧＨｚで動作する。目標値＝２０℃では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数２．０ＧＨｚで動作する。なお、ＣＰＵ１１１ａにおけるクロック周波数がより細かく選択できるときには、目標値をより細かく設定可能である。
【０１３７】
このような、対応情報テーブル４４は、例えば、携帯端末装置１００によって予め生成することができる。携帯端末装置１００は、あるクロック周波数でＣＰＵ１１１ａを一定時間以上動作させた後の時刻ｔｘにおけるＴｓｕｒｆ−１（ｔｘ）を、そのあるクロック周波数に対応した目標値として上記対応情報テーブル４４に登録する。
【０１３８】
携帯端末装置１００は、例えば、上記のような対応情報テーブル４４を参照し、速度パラメータに基づいて所定時間後におけるＴｓａｔ（ｔ）の目標値を決定し、決定した目標値に対応付けられたクロック周波数をＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限に設定する。
【０１３９】
例えば、携帯端末装置１００は、時刻ｔに算出したＴｓａｔ（ｔ）が、Δｔｘ秒後に（Ｔｓａｔ（ｔ）−Ｔｍａｘ（ｔ））ｅｘｐ（−Δｔｘ／ατｇ１）＋Ｔｍａｘ（ｔ）にまで低下するように、時刻ｔ以降のクロック周波数の上限を設定する。
【０１４０】
携帯端末装置１００は、（Ｔｓａｔ（ｔ）−Ｔｍａｘ（ｔ））ｅｘｐ（−Δｔｘ／ατｇ１）＋Ｔｍａｘ（ｔ）に相当する目標値を、対応情報テーブル４４から決定し、その目標値に対応するクロック周波数を上限に設定する。対応情報テーブル４４に、（Ｔｓａｔ（ｔ）−Ｔｍａｘ（ｔ））ｅｘｐ（−Δｔｘ／ατｇ１）＋Ｔｍａｘ（ｔ）に一致する目標値がない場合には、例えば、最も近い目標値に対応するクロック周波数が上限に設定される。
【０１４１】
なお、Δｔｘは、例えば、Δｔのｘ倍（ｘは１以上の整数）である。例えば、ｘ＝２とし、Δｔｘ＝２０秒とする。ｘの値が大きいと、Ｔｓａｔ（ｔ）の減衰量が大きくなり、設定されるクロック周波数の上限がより小さくなる。そのため、筐体１０１の表面温度が許容温度を超えるリスクをより低くすることができる。しかし、ｘを大きくし過ぎると、クロック周波数の上限を制限し過ぎることになる。
【０１４２】
以上のような処理がΔｔ毎に行われ、その都度算出される速度パラメータに従って予測最高到達値Ｔｓａｔが減衰していくように、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限が、段階的に引き下げられていく。
【０１４３】
なお、携帯端末装置１００は、推定した表面温度に基づいて充電回路１２４のＯＮとＯＦＦを切り替えるようにしてもよい。例えば、携帯端末装置１００は、表面温度の推定値が所定の許容温度を超えた場合、充電回路１２４をＯＦＦにして充電を中断する。また、携帯端末装置１００は、推定した表面温度に基づいて無線インタフェース１１４の通信速度を制限してもよい。例えば、携帯端末装置１００は、表面温度の推定値が所定の許容温度を超えた場合、無線インタフェース１１４の通信速度を下げる。
【０１４４】
次に、携帯端末装置１００と設計装置２００の機能について説明する。
図１６は、携帯端末装置と設計装置の機能例を示すブロック図である。
携帯端末装置１００は、パラメータ記憶部１３１、過去データ記憶部１３２、対応情報記憶部１３３、温度測定部１３４、表面温度推定部１３５および熱源制御部１３６を有する。パラメータ記憶部１３１、過去データ記憶部１３２および対応情報記憶部１３３は、例えば、ＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に確保した記憶領域を用いて実装される。温度測定部１３４、表面温度推定部１３５および熱源制御部１３６は、例えば、ＣＰＵ１１１ａまたはＣＰＵ１１１ｂが実行するプログラムモジュールを用いて実装される。
【０１４５】
パラメータ記憶部１３１は、図１０に示したパラメータテーブル４２を記憶する。パラメータテーブル４２は、携帯端末装置１００の製造時または出荷時にパラメータ記憶部１３１に格納されてもよい。また、パラメータテーブル４２は、記録媒体１２０ａに格納されて携帯端末装置１００に配布されてもよい。また、パラメータテーブル４２は、無線ネットワークを介してサーバ装置から携帯端末装置１００に配布されてもよい。
【０１４６】
過去データ記憶部１３２は、図１２に示した過去データテーブル４３を記憶する。対応情報記憶部１３３は、図１５に示した対応情報テーブル４４を記憶する。対応情報テーブル４４についても、携帯端末装置１００の製造時または出荷時に対応情報記憶部１３３に格納されてもよい。また、対応情報テーブル４４は、記録媒体１２０ａに格納されて携帯端末装置１００に配布されてもよい。また、対応情報テーブル４４は、無線ネットワークを介してサーバ装置から携帯端末装置１００に配布されてもよい。
【０１４７】
温度測定部１３４は、周期Δｔ（例えば、Δｔ＝１０秒）で定期的に、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄから測定温度を取得する。表面温度推定部１３５は、周期Δｔで定期的に筐体１０１の表面温度を推定する。具体的には、表面温度推定部１３５は、温度測定部１３４から温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。表面温度推定部１３５は、取得した温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度とパラメータ記憶部１３１に記憶されたパラメータ値とに基づいて、複数の熱源それぞれの相対温度を算出する。
【０１４８】
また、表面温度推定部１３５は、過去データ記憶部１３２から過去データを読み出す。そして、表面温度推定部１３５は、複数の熱源それぞれの相対温度と過去データとパラメータ記憶部１３１に記憶されたパラメータ値とに基づいて、筐体１０１の表面の所定位置における表面温度を推定する。表面温度推定部１３５は、異なるパラメータ値を用いて複数位置の表面温度を算出することもできる。表面温度推定部１３５は、表面温度推定の結果を用いて、過去データ記憶部１３２に記憶された過去データを更新する。
【０１４９】
熱源制御部１３６は、表面温度推定部１３５によって推定された表面温度に基づいて、熱源である携帯端末装置１００の構成部品を制御する。表面温度推定部１３５が定期的に複数の表面温度を算出している場合、熱源制御部１３６は、算出された表面温度の中から最大の表面温度を選択する。熱源制御部１３６は、表面温度推定部１３５から取得した１つの表面温度または選択した１つの表面温度と、所定の閾値とを比較する。表面温度が閾値を超えている場合、熱源制御部１３６は、熱源の動作レベルを制限する。
【０１５０】
例えば、熱源制御部１３６は、前述の方法により、速度パラメータに従って予測最高到達値Ｔｓａｔが減衰していくように、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限を段階的に引き下げていく。また、例えば、熱源制御部１３６は、無線インタフェース１１４の通信速度を下げる。また、例えば、熱源制御部１３６は、充電回路１２４による充電を中断させる。ＣＰＵ１１１ａおよび無線インタフェース１１４の動作レベルは、例えば、ＣＰＵ１１１ａが電力制御部１２１に指示することで電力制御部１２１を介して制御される。
【０１５１】
設計装置２００は、中間パラメータ記憶部２３１、パラメータ記憶部２３２、温度データ取得部２３３および伝達関数生成部２３４を有する。中間パラメータ記憶部２３１およびパラメータ記憶部２３２は、例えば、ＲＡＭ２１２またはＨＤＤ２１３に確保した記憶領域を用いて実装される。温度データ取得部２３３および伝達関数生成部２３４は、例えば、ＣＰＵ２１１が実行するプログラムモジュールを用いて実装される。
【０１５２】
中間パラメータ記憶部２３１は、図９に示した中間パラメータテーブル４１を記憶する。中間パラメータテーブル４１は、設計装置２００によって生成される。パラメータ記憶部２３２は、パラメータテーブル４２を記憶する。パラメータテーブル４２は、中間パラメータテーブル４１に基づいて設計装置２００によって生成される。生成されたパラメータテーブル４２は、携帯端末装置１００の製造時または出荷時に携帯端末装置１００の不揮発性メモリ１１３に格納されてもよい。また、生成されたパラメータテーブル４２は、記録媒体１２０ａに格納されてもよく、ネットワーク経由で配信されてもよい。
【０１５３】
温度データ取得部２３３は、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて測定した各種の測定温度を取得する。測定温度は、設計装置２００のユーザによって設計装置２００に入力されてもよい。また、測定温度は、設計装置２００に接続された携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装から直接取得してもよい。
【０１５４】
伝達関数生成部２３４は、温度データ取得部２３３から取得した各種の測定温度を用いて、最小二乗法などのフィッティング方法により、伝達関数に表れる中間パラメータの値を決定する。伝達関数生成部２３４は、算出した中間パラメータの値を中間パラメータ記憶部２３１に格納する。そして、伝達関数生成部２３４は、中間パラメータの値から、表面温度を推定する推定式に表れるパラメータの値を導出する。伝達関数生成部２３４は、算出したパラメータ値をパラメータ記憶部２３２に格納する。なお、表面温度を推定する１または２以上の位置は、設計装置２００のユーザによって指定される。
【０１５５】
図１７は、パラメータ決定の手順例を示すフローチャートである。
（Ｓ１０）伝達関数生成部２３４は、表面温度を推定する筐体表面上の１または２以上の位置（推定点）の指定を、設計装置２００のユーザから受け付ける。
【０１５６】
（Ｓ１１）温度データ取得部２３３は、熱源温度Ｔｈｉ（ｔ）、熱源近くの温度センサによって測定された測定温度Ｔｓｊ（ｔ）、基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）、および、指定された推定点の表面温度Ｔｓｕｒｆ（ｔ）を取得する。このとき、複数の熱源それぞれを単独で動作させるようにし、上記の各種温度を時系列に測定する。
【０１５７】
（Ｓ１２）伝達関数生成部２３４は、測定温度Ｔｓｊ（ｔ）および基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）を用いて、複数の熱源から複数の温度センサへの伝達関数Ｈ＊ｉｊ＝ｈｉｊを算出する。伝達関数Ｈ＊ｉｊ＝ｈｉｊは、前述の数式（１５）に従って時間領域上で算出できる。すなわち、伝達関数生成部２３４は、温度センサ毎に測定温度Ｔｓｊ（ｔ）と基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）の差を算出し、複数の温度センサの間で誤差が最小になる熱伝達係数ｈｉｊを求める。
【０１５８】
（Ｓ１３）伝達関数生成部２３４は、伝達関数Ｈ＊ｉｊ＝ｈｉｊの逆関数Ｈ＊ｉｊ−１＝ｈ＊ｉｊを算出する。逆関数は、前述の数式（１３）に従ってｈｉｊから算出できる。
（Ｓ１４）伝達関数生成部２３４は、熱源温度Ｔｈｉ（ｔ）、基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）および表面温度Ｔｓｕｒｆ（ｔ）を用いて、複数の熱源から筐体表面の推定点への伝達関数Ｇ＊ｉ（ｓ）を算出する。すなわち、伝達関数生成部２３４は、伝達関数Ｇ＊ｉ（ｓ）に含まれる熱伝達係数ｇｉと熱時定数τｈｉ，τｇ１ｉ，τｇ２ｉを決定する。伝達関数Ｇ＊ｉ（ｓ）は、前述の数式（１６）に従って周波数領域上で最小二乗法などのフィッティング方法により算出できる。すなわち、伝達関数生成部２３４は、熱源毎に熱源温度Ｔｈｉ（ｔ）と基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）の差を算出してラプラス変換し、表面温度Ｔｓｕｒｆ（ｔ）と基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）の差を算出してラプラス変換する。伝達関数生成部２３４は、数式（１６）の誤差が最小になる熱伝達係数ｇｉと熱時定数τｈｉ，τｇ１ｉ，τｇ２ｉを求める。
【０１５９】
（Ｓ１５）伝達関数生成部２３４は、伝達関数Ｇ＊ｉ（ｓ）を差分方程式に展開する。すなわち、伝達関数生成部２３４は、熱伝達係数ｇｉと熱時定数τｈｉ，τｇ１ｉ，τｇ２ｉに基づいて、前述の数式（２０）のａ０ｉ，ａ１ｉ，ａ２ｉ，ｂ１ｉ，ｂ２ｉを求める。
【０１６０】
（Ｓ１６）伝達関数生成部２３４は、ステップＳ１３で算出したｈ＊ｉｊの値をパラメータテーブル４２に登録する。また、伝達関数生成部２３４は、ステップＳ１５で算出したａ０ｉ，ａ１ｉ，ａ２ｉ，ｂ１ｉ，ｂ２ｉの値をパラメータテーブル４２に登録する。
【０１６１】
図１８は、熱源制御の手順例を示すフローチャートである。
（Ｓ２０）温度測定部１３４は、熱源近くの温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃによって測定された測定温度Ｔｓｊ（ｔ）を取得する。また、温度測定部１３４は、温度センサ１２２ｄによって測定された基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）を取得する。
【０１６２】
（Ｓ２１）表面温度推定部１３５は、測定温度Ｔｓｊ（ｔ）、基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）および伝達関数Ｈ＊ｉｊの逆関数Ｈ＊ｉｊ−１＝ｈ＊ｉｊを用いて、複数の熱源それぞれの相対温度Ｔｈｉ（ｔ）−Ｔｒｔ（ｔ）を算出する。熱源の相対温度は、パラメータテーブル４２に登録されたｈ＊ｉｊの値を用いて、前述の数式（１７）に従って時間領域上で算出できる。すなわち、表面温度推定部１３５は、温度センサ毎に測定温度Ｔｓｊ（ｔ）と基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）の差を算出し、ｈ＊ｉｊとの積和演算によってＴｈｉ（ｔ）−Ｔｒｔ（ｔ）を求める。
【０１６３】
（Ｓ２２）表面温度推定部１３５は、過去データテーブル４３から過去データを読み出す。すなわち、表面温度推定部１３５は、熱源毎に、Δｔ時間前に算出した相対温度（熱源温度と基準点温度の差）を読み出す。また、表面温度推定部１３５は、熱源毎に、Δｔ時間前に算出した筐体表面への推定寄与を読み出す。
【０１６４】
（Ｓ２３）表面温度推定部１３５は、差分方程式を用いて、ステップＳ２１で算出した熱源の相対温度Ｔｈｉ（ｔ）−Ｔｒｔ（ｔ）から表面温度Ｔｓｕｒｆ（ｔ）を推定する。表面温度Ｔｓｕｒｆ（ｔ）は、前述の数式（１８）に従って算出できる。すなわち、表面温度推定部１３５は、熱源毎に前述の数式（１９）に従って、ステップＳ２１で算出した時刻ｔにおける相対温度とステップＳ２２で読み出した過去データから、時刻ｔにおける推定寄与Ｔｓｕｒｆ−ｉ（ｔ）を算出する。このとき、表面温度推定部１３５は、パラメータテーブル４２に登録されたａ０ｉ，ａ１ｉ，ｂ１ｉの値を使用する。そして、表面温度推定部１３５は、時刻ｔにおける基準点温度Ｔｒｔ（ｔ）に、複数の熱源の推定寄与Ｔｓｕｒｆ−ｉ（ｔ）を加えることで、表面温度Ｔｓｕｒｆ（ｔ）を算出する。
【０１６５】
（Ｓ２４）表面温度推定部１３５は、ステップＳ２１で算出した熱源毎の相対温度を、Δｔ時間前の相対温度として過去データテーブル４３に記録する。また、表面温度推定部１３５は、ステップＳ２３で算出した熱源毎の推定寄与を、Δｔ時間前の推定寄与として過去データテーブル４３に記録する。以上のステップＳ２２〜Ｓ２４は、表面温度を推定する推定点が２以上指定されている場合には、推定点毎に実行される。
【０１６６】
（Ｓ２５）熱源制御部１３６は、数式（２２）に従って、ＣＰＵ１１１ａから表面温度への寄与の予測最高到達値Ｔｓａｔ（ｔ）を算出する。また、熱源制御部１３６は、ＣＰＵ１１１ａから表面温度への寄与に許容される閾値Ｔｍａｘ（ｔ）を算出する。なお、Ｔｓａｔ（ｔ）を算出するために、表面温度推定部１３５がその１秒前にＴｓｕｒｆ−１（ｔ−１）を算出するようにしてもよい。また、熱源制御部１３６は、Δｔ秒前に算出されたＴｓｕｒｆ−１（ｔ−Δｔ）を用いてＴｓａｔ（ｔ）を算出するようにしてもよい。
【０１６７】
（Ｓ２６）熱源制御部１３６は、算出した予測最高到達値Ｔｓａｔ（ｔ）と算出した閾値Ｔｍａｘ（ｔ）とを比較し、Ｔｓａｔ（ｔ）がＴｍａｘ（ｔ）を超えているか判断する。Ｔｓａｔ（ｔ）がＴｍａｘ（ｔ）を超える場合はステップＳ２７に処理が進み、それ以外の場合はステップＳ２９に処理が進む。
【０１６８】
（Ｓ２７）熱源制御部１３６は、低下割合α＝Ｔｍａｘ（ｔ）／Ｔｓａｔ（ｔ）を算出し、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１の表面への熱時定数τｇ１とαとの積であるατｇ１を、速度パラメータとして算出する。
【０１６９】
（Ｓ２８）熱源制御部１３６は、図１５に示したような対応情報テーブル４４と速度パラメータとに基づいて、クロック周波数の上限を引き下げる。設定される上限は、ＣＰＵ１１１ａが物理的に達成可能な最高クロック周波数よりも低い。これにより、ＣＰＵ１１１ａは、設定された上限以下の範囲でのみクロック周波数を変動させることができ、ＣＰＵ１１１ａの演算能力および発熱量が制限される。なお、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数は、例えば、ＣＰＵ１１１ａの負荷に応じて動的に変化する。
【０１７０】
熱源制御部１３６は、時刻ｔのＴｓａｔ（ｔ）がΔｔｘ秒後に（Ｔｓａｔ（ｔ）−Ｔｍａｘ（ｔ））ｅｘｐ（−Δｔｘ／ατｇ１）＋Ｔｍａｘ（ｔ）に低下するように、クロック周波数の上限を設定する。例えば、Δｔ＝１０秒、ｘ＝２とすると、Ｔｓａｔ（ｔ）が２０秒後に、（Ｔｓａｔ（ｔ）−Ｔｍａｘ（ｔ））ｅｘｐ（−２０／ατｇ１）＋Ｔｍａｘ（ｔ）になるようにクロック周波数の上限が設定される。このとき、熱源制御部１３６は、例えば、対応情報テーブル４４に登録された目標値のうち、（Ｔｓａｔ（ｔ）−Ｔｍａｘ（ｔ））ｅｘｐ（−２０／ατｇ１）＋Ｔｍａｘ（ｔ）に最も近い値を選択する。そして、熱源制御部１３６は、選択した目標値に対応したクロック周波数を、上限として設定する。
【０１７１】
このようにＣＰＵ１１１ａのクロック周波数が制限されることにより、発熱量が低下する。なお、熱源制御部１３６は、さらに、充電回路１２４や電力増幅器１１４ａなどの他の熱源を制御して発熱量が低下するようにしてもよい。そして、ステップＳ３０に処理が進む。
【０１７２】
（Ｓ２９）熱源制御部１３６は、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限設定を撤廃する。これにより、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限は、物理的に達成可能な最高クロック周波数に一致する。ＣＰＵ１１１ａは、物理的に達成可能な範囲でクロック周波数を自由に変動させることができ、ＣＰＵ１１１ａの演算能力および発熱量が制限されない。ただし、熱源制御部１３６は、クロック周波数の上限設定を撤廃する代わりに、クロック周波数の上限を現在よりも引き上げるようにしてもよい。
【０１７３】
（Ｓ３０）温度測定部１３４および表面温度推定部１３５は、Δｔ時間（例えば、１０秒）待機する。Δｔ時間経過後、１回の熱源制御が終了し、ステップＳ２０から処理が再実行される。
【０１７４】
上記の処理によって、Ｔｓａｔ（ｔ）およびＴｓｕｒｆ−１（ｔ）は、例えば、以下のように変化する。
図１９は、複数のαに対応したＴｓａｔ（ｔ）と、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化例を示すグラフである。以下では、ある時刻に算出された予測最高到達値が１．０になるように、Ｔｓａｔ（ｔ）やＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の値を正規化することがある。
【０１７５】
グラフ３６において、曲線３６ａは、正規化されたＴｓａｔ（ｔ）を、１からα＝０．７５に減衰するときの変化を表す。曲線３６ｂは、正規化されたＴｓａｔ（ｔ）を、１からα＝０．５に減衰するときの変化を表す。曲線３６ｃは、正規化されたＴｓａｔ（ｔ）を、１からα＝０．２５に減衰するときの変化を表す。
【０１７６】
また、グラフ３６において、曲線３６ｄは、曲線３６ａに対応し、α＝０．７５のときの正規化されたＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化を表す。曲線３６ｅは、曲線３６ｂに対応し、α＝０．５のときの正規化されたＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化を表す。曲線３６ｆは、曲線３６ｃに対応し、α＝０．２５のときの正規化されたＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化を表す。
【０１７７】
前述したクロック周波数の制御により、Ｔｓａｔ（ｔ）は、ατｇ１に基づく低下速度で減衰し、αに収束する。これに対応して、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）もαに収束する。以下に説明するように、時定数がατｇ１になる速度でＴｓａｔ（ｔ）を減衰させることを目標とすることで、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）のオーバーシュートを回避できる限界までＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限を高く設定することが可能となる。
【０１７８】
図２０は、速度パラメータを用いない場合のＴｓａｔ（ｔ）と、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化例を示すグラフである。
グラフ３７において、曲線３７ａ，３７ｂは、正規化されたＴｓａｔ（ｔ）を１からα＝０．５に減衰するときの変化を表す。α＝０．５が、閾値Ｔｍａｘ（ｔ）に対応する。曲線３７ａで示されるＴｓａｔ（ｔ）の低下速度は、速度パラメータατｇ１が示す低下速度よりも遅い。一方、曲線３７ｂで示されるＴｓａｔ（ｔ）の低下速度は、速度パラメータατｇ１が示す低下速度よりも速い。また、曲線３７ｃ，３７ｄは、正規化されたＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の変化を表す。曲線３７ｃは曲線３７ａに対応し、曲線３７ｄは曲線３７ｂに対応する。
【０１７９】
クロック周波数を急激に低下させると、曲線３７ｂのようにＴｓａｔ（ｔ）の低下速度が速くなり、曲線３７ｃのようにＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の上昇速度が過度に遅くなる。そのため、閾値までに余裕があるにもかかわらず、過度に低いクロック周波数でＣＰＵ１１１ａを動作させることになり、ＣＰＵ１１１ａのパフォーマンスが低下する可能性がある。一方、クロック周波数の低下速度を遅くすると、曲線３７ａのようにＴｓａｔ（ｔ）の低下速度が遅くなり、曲線３７ｄのようにＴｓｕｒｆ−１（ｔ）の上昇速度が速くなる。そのため、曲線３７ｄのように、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）が一時的に閾値を超えてしまう「オーバーシュート」が発生することがある。
【０１８０】
これに対して、図１９に示したように、Ｔｓａｔ（ｔ）が特定の速度で低下するようにクロック周波数の上限を段階的に引き下げることで、表面温度がオーバーシュートしない範囲でＣＰＵ１１１ａのパフォーマンスを最大化できる。本出願の発明者らは、Ｔｓａｔ（ｔ）を低下させる時定数をατｇ１とした場合に、ＣＰＵ１１１ａのパフォーマンスが最大化されることを発見した。よって、携帯端末装置１００によれば、表面温度のオーバーシュートを回避できる限界までＣＰＵ１１１ａのパフォーマンスを最大化し得る。
【０１８１】
図２１は、筐体の表面温度の制御例を示す図である。
縦軸は、基準点温度に対する上昇分である相対温度ｄＴ［℃］を表し、横軸は時間ｔ［ｓｅｃ］を表している。グラフ３８において、曲線３８ａは、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数を制限しない場合（例えば、ＣＰＵ１１１ａが最高クロック周波数で動作し続ける場合）の予測最高到達温度の時間変化を表す。曲線３８ｂは、クロック周波数を前述の方法で制限する場合の予測最高到達温度の時間変化を表す。曲線３８ｃは、クロック周波数を前述の方法で制限する場合のＣＰＵ１１１ａから表面温度への寄与の時間変化を表す。
【０１８２】
図２１の例では、基準点温度は３０℃としている。また、筐体１０１の表面温度の許容温度は４５℃であり、ＣＰＵ１１１ａから表面温度への寄与の閾値を１５℃としている。ＣＰＵ１１１ａの負荷が急激に上昇すると、曲線３８ａのように、ＣＰＵ１１１ａから表面温度への寄与が将来４０℃まで上昇する（予測最高到達温度が４０℃である）と推定される。このままでは、筐体１０１の表面温度が許容温度を超えてしまう。
【０１８３】
これに対して、熱源制御部１３６が、Ｔｓａｔ（ｔ）が曲線３８ｂのように低下するようにクロック周波数を制限することで、筐体１０１の表面温度は、曲線３８ｃのように１５℃に収束する。また、Ｔｓａｔ（ｔ）を低下させる時定数をατｇ１とすることで、過剰な周波数制限によるＣＰＵ１１１ａのパフォーマンス低下が抑止される。
【０１８４】
以上のように、第２の実施の形態の携帯端末装置１００によれば、筐体１０１の表面温度と基準温度との差のうち、ＣＰＵ１１１ａの発熱により生じた温度差であるＴｓｕｒｆ−１（ｔ）が、筐体１０１の表面温度についての温度指標値として算出される。そして、Ｔｓｕｒｆ−１（ｔ）が将来到達すると予測される予測最高到達値としてＴｓａｔ（ｔ）が算出される。また、時刻ｔで算出されたＴｓａｔ（ｔ）と閾値Ｔｍａｘ（ｔ）とに基づいて、Ｔｓａｔ（ｔ）を低下させる低下速度の目標を示す速度パラメータατｇ１が算出される。そして、Ｔｓａｔ（ｔ）の複数の目標値と複数のクロック周波数とを対応付けた対応情報と、算出されたατｇ１とに基づいて、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数の上限が制限される。
【０１８５】
これにより、Ｔｓａｔ（ｔ）がＴｍａｘ（ｔ）を超えたときにクロック周波数の上限をＴｍａｘ（ｔ）に対応するレベルまで急激に引き下げる場合と比べて、クロック周波数を過剰に制限しなくて済む。すなわち、ＣＰＵ１１１ａと筐体１０１の表面との間の熱容量を考慮すると、過渡状態において一時的にクロック周波数がＴｍａｘ（ｔ）相当のレベルを上回ってもその後のＴｓｕｒｆ−１（ｔ）がＴｍａｘ（ｔ）を超えないことがあり、クロック周波数の収束に関して余裕時間が存在する。このような過渡状態を利用してクロック周波数の制限を緩やかにすることで、クロック周波数を過剰に制限しなくて済み、ＣＰＵ１１１ａのパフォーマンス低下を抑制できる。
【０１８６】
なお、前述のように、第１の実施の形態の情報処理は、電子機器１にプログラムを実行させることで実現できる。第２の実施の形態の情報処理は、携帯端末装置１００や設計装置２００にプログラムを実行させることで実現できる。
【０１８７】
プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（例えば、記録媒体１２０ａ，２２３）に記録しておくことができる。記録媒体として、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどを使用できる。磁気ディスクには、ＦＤおよびＨＤＤが含まれる。光ディスクには、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（Rewritable）、ＤＶＤおよびＤＶＤ−Ｒ／ＲＷが含まれる。プログラムは、可搬型の記録媒体に記録されて配布されることがある。その場合、可搬型の記録媒体から他の記録媒体（例えば、不揮発性メモリ１１３やＨＤＤ２１３）にプログラムをコピーして実行してもよい。
【符号の説明】
【０１８８】
１  電子機器
２  筐体表面
３  温度センサ
４  制御部
４ａ  プロセッサ
５  記憶部
５ａ  対応情報
６  予測到達値
７  閾値
８  速度パラメータ
【図１】
2017220027.tif 000025
【図２】
2017220027.tif 000026
【図３】
2017220027.tif 000027
【図４】
2017220027.tif 000028
【図５】
2017220027.tif 000029
【図６】
2017220027.tif 000030
【図７】
2017220027.tif 000031
【図８】
2017220027.tif 000032
【図９】
2017220027.tif 000033
【図１０】
2017220027.tif 000034
【図１１】
2017220027.tif 000035
【図１２】
2017220027.tif 000036
【図１３】
2017220027.tif 000037
【図１４】
2017220027.tif 000038
【図１５】
2017220027.tif 000039
【図１６】
2017220027.tif 000040
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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