阅读说明：本技术 马达控制方法与装置 (Motor control method and device ) 是由 陈锦豪 李正中 孟育民 于 2019-01-08 设计创作，主要内容包括：一种马达控制方法与装置,该马达控制方法适用于无传感器的直流无刷马达的启动程序。此马达控制方法包括下列步骤。依据具有第一预设值的启动电流信号及相电流信号,产生相电压信号与驱动电压信号。依据驱动电压信号产生驱动电流信号,以驱动变频器控制直流无刷马达进行运转,其中第一预设值用于至少使直流无刷马达维持正常运转。感测驱动电流信号,以产生对应的相电流信号。依据随对应的相电流信号变化的相电压信号与启动电流,确定直流无刷马达的轴端负载状态。依据负载状态及/或依据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求,适应性调整启动电流信号的大小。(A motor control method and device are provided, which are suitable for the starting procedure of a sensorless DC brushless motor. The motor control method includes the following steps. And generating a phase voltage signal and a driving voltage signal according to the starting current signal and the phase current signal with the first preset value. And generating a driving current signal according to the driving voltage signal to drive the frequency converter to control the DC brushless motor to operate, wherein the first preset value is used for at least keeping the DC brushless motor to operate normally. The driving current signal is sensed to generate a corresponding phase current signal. And determining the shaft end load state of the direct current brushless motor according to the phase voltage signal and the starting current which are changed along with the corresponding phase current signal. The magnitude of the starting current signal is adaptively adjusted according to the load state and/or according to the electrical rotation angular velocity and the torque force requirement of the DC brushless motor.)

马达控制方法与装置

技术领域

本发明关于一种控制方法与装置，特别是关于一种适用于无传感器的直流无刷马达的启动程序的马达控制方法与装置。

背景技术

直流无刷(brushless DC，BLDC)马达由于转子拥有内建磁场的特性，使得其性能与效率优于其他马达，因此大量被应用在各个领域。而良好的直流无刷马达控制就必须取得转子位置以投入正确的控制磁场。现行在取得直流无刷马达转子位置的方式主要分为有传感器(编码器)与无传感器(电气预估)两种方式，而在速度与位置控制性能要求较低或环境条件较差的应用场合下，多半使用无感测驱动技术作为直流无刷马达取得转子位置加以控制的方法。

现行无感测驱动技术通常需要将马达以开回路电流或电压控制至一定转速后，待无感测算法侦测出马达转子位置信息后进入闭回路控制。然而，在开回路电流或电压控制时因无法预估转子负载条件，因此多半会投入较大的电流进行驱动以防止马达启动失败。而这样的大电流在轻载条件下将形成多余的电量损失。因此，马达的启动控制的设计仍有改善的空间。

发明内容

本发明在于提供一种马达控制方法与装置，藉以有效地减少马达在启动控制期间的电量损失。

本发明提供一种马达控制方法，适用于无传感器的直流无刷马达的启动程序。此马达控制方法包括下列步骤。依据具有第一预设值的启动电流信号及相电流信号，产生相电压信号与驱动电压信号。依据驱动电压信号产生驱动电流信号，以驱动直流无刷马达进行运转，其中第一预设值用于至少使直流无刷马达维持正常运转。感测驱动电流信号，以产生对应的相电流信号。依据随对应的相电流信号变化的相电压信号与启动电流信号，确定直流无刷马达的轴端负载状态。依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整启动电流信号的大小。

本发明另提供一种马达控制装置，包括驱动单元、变频器、感测单元与控制单元。驱动单元依据具有第一预设值的启动电流信号及相电流信号，产生相电压信号与驱动电压信号。变频器依据驱动电压信号产生驱动电流信号，以驱动直流无刷马达进行运转，其中第一预设值用于至少使直流无刷马达维持正常运转。感测单元感测变频器的驱动电流信号，以产生对应的相电流信号。控制单元提供启动电流信号，并依据随对应的相电流信号变化的相电压信号与启动电流信号，确定直流无刷马达的轴端负载状态，且依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整启动电流信号的大小。

本发明所揭露的马达控制方法与装置，依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整启动电流信号的大小。如此一来，可以避免以持续大的启动电流来驱动直流无刷马达进行运转而增加电量损失的情况发生，以有效地减少直流无刷马达在启动程序期间的电量损失。

附图说明

图1A为依据本发明的一实施例的马达控制装置的示意图。

图1B为依据本发明的一实施例的直流无刷马达的单相等效电路。

图1C为依据本发明的一实施例的直流无刷马达的单相等效电路的向量分析。

图1D为依据本发明的另一实施例的直流无刷马达的单相等效电路的向量分析。

图1E为依据本发明的一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。

图1F为依据本发明的另一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。

图1G为依据本发明的另一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。

图1H为依据本发明的另一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。

图2为本发明的一实施例的马达控制装置的运作时序图。

图3为本发明的另一实施例的马达控制装置的运作时序图。

图4为本发明的另一实施例的马达控制装置的运作时序图。

图5为依据本发明的一实施例的马达控制方法的流程图。

图6为依据本发明的另一实施例的马达控制方法的流程图。

图7为依据本发明的另一实施例的马达控制方法的流程图。

图8为依据本发明的另一实施例的马达控制方法的流程图。

图9为依据本发明的另一实施例的马达控制方法的流程图。

其中附图标记为：

100：马达控制装置

110：驱动单元

111：速度产生器

112：减法器

113：速度控制器

114、122、123：限制器

115：速度及位置估测器

116：反电动势估测器

117、118：切换器

119：三相转二相转换器

120、121：电流控制器

124：二相转三相转换器

125：调变单元

130：变频器

140：感测单元

150：控制单元

160：直流无刷马达

i_qs：启动电流信号

v_ds、v_qs：相电压信号

W_set：角速度

ε_ω：角速度误差

v_{emf_α}、v_{emf_β}：反电动势电压

θ_r：电气角度

v_α、v_β：静止轴电压

i_α、i_β：静止轴电流

电流信号

i′_as、i′_bs、i′_cs：相电流信号

i′_ds、i′_qs：同步轴电流

电流

v_u、v_v、v_w：三相电压

T：启动程序期间

W1：电气旋转角速度

S1：转速

T1、T2、T3、T4：期间

S11、S12：曲线

i1：第一预设值

i2：第二预设值

i3：第三预设值

500、600、700、800、900：马达控制方法

S502～S510、S608、S610、S710、S712、S810、S812、S910：步骤

具体实施方式

在以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的组件或组件。

图1A为依据本发明的一实施例的马达控制装置的示意图。请参考图1A，本实施例的马达控制装置100适用于无传感器的直流无刷马达160的启动程序。换言之，马达控制装置100不包括位置传感器相关线路。在具有传感器的马达的控制电路中，位置传感器则是安装在马达上的。在一些实施例中，直流无刷马达160可适用于家电产品，例如滚筒洗衣机、直立式洗衣机、干衣机/烘衣机等，但是并非限定于此。在本实施例中，马达控制装置100包括驱动单元110、变频器130、感测单元140与控制单元150。

驱动单元110依据启动电流信号iqs及相电流信号，产生d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs，并依据d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs，产生驱动电压信号。

具体来说，在驱动直流无刷马达160的最初阶段(t＝0时)，驱动单元110接收给定第一预设值(可视实际情况调整)的启动电流信号i_qs和电流值为零的d轴电流信号以产生d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs，并进而产生初始的驱动电压信号。

在一些实施例中，第一预设值用于至少使直流无刷马达160维持正常运转，并且第一预设值的有效值(方均根)例如为4A(安培)。在本实施例中，上述启动电流信号iqs例如为用于驱动直流无刷马达160的q轴电流。

变频器130依据驱动电压信号，产生驱动电流信号(即三相电流信号ias、ibs、ics)，以驱动直流无刷马达160进行运转。由于在初始阶段，启动电流信号iqs系具有第一预设值使变频器130产生足够的驱动电流信号，因此马达160可以于初始阶段便开始运转。

感测单元140耦接变频器130的输出端，用于感测变频器130的驱动电流信号(例如三相电流信号ias、ibs、ics中的至少两者)，以产生相电流信号(即i′_as、i′_bs、i′_cs)，并将产生的相电流信号回授给驱动单元110，使驱动单元100产生对应相电流信号改变的d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs。

控制单元150耦接驱动单元110，用于提供启动电流信号iqs给驱动单元110，并依据随感测单元产生的相电流信号变化的d轴电压信号v_ds与启动电流信号iqs，判断直流无刷马达160的轴端负载状态。接着，控制单元150依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达160的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整提供给驱动单元110的启动电流信号iqs的大小。轴端负载状态例如包括，但不限定于轻载(light load)、中载(middle load)及重载(Heavy load)。另外，直流无刷马达160的电气旋转角速度可由控制器150的内部数字信息得知。

具体来说，在初始阶段，驱动单元110接收电流值为零的d轴电流命令信号(即)和控制单元150提供具有第一预设值的启动电流信号iqs，并据以产生d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs，以产生对应的驱动电流信号来驱动直流无刷马达160。接着，透过感测单元160感测直流无刷马达160初始运转时所需的驱动电流信号产生对应的相电流信号并将的回授给驱动单元110。驱动单元110根据感测单元140产生的相电流信号对应调整d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs，此时控制单元150可依据调整后的d轴电压信号v_ds判断直流无刷马达160的轴端负载状态(即判断马达160为轻载、中载或重载)。接着，控制单元150便可依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达160的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整提供给驱动单元110的启动电流信号iqs的大小。进一步来说，若判断马达160为轻载，控制单元150便可减少提供的启动电流信号iqs，而不用继续提供具有第一初始值的启动电流信号iqs，如此可减少初始驱动马达时所需的功耗。

在一些实施例中，如图1A所示，驱动单元110包括速度命令产生器111、减法器112、速度控制器113、限制器114、速度及位置估测器115、反电动势估测器116、切换器117、切换器118、三相转二相转换器119、电流控制器120、电流控制器121、限制器122、限制器123、二相转三相转换器124与调变单元125，然本发明并不以此为限。

速度命令产生器111用于产生一角速度命令。减法器112用于将速度命令产生器111的角速度命令减去角速度以得到角速度误差ε_ω。速度控制器113连接减法器112，接收并依据角速度误差ε_ω，以产生电流信号。限制器114连接速度控制器113，接收并限制速度控制器113所产生的电流信号。速度及位置估测器115连接减法器112，接收反电动势电压v_{emf_α}、v_{emf_β}，以产生角速度与电气角度反电动势估测器116连接速度及位置估测器115，接收静止轴电压v_α、v_β及静止轴电流i_α、i_β，以产生反电动势电压v_{emf_α}、v_{emf_β}。

切换器117连接限制器114与控制单元120，接收速度控制器113所产生的电流信号及控制单元150所产生的启动电流信号iqs，并选择速度控制器113所产生的电流信号或控制单元150所产生启动电流信号iqs，以输出电流信号在本实施例中，在开回路控制模式，切换器117选择控制单元150所产生的启动电流信号iqs，以输出电流信号在闭回路控制模式，切换器117选择速度控制器113所产生的电流信号，以输出电流信号

切换器118连接速度及位置估测器115与控制单元150，接收速度及位置估测器115所产生的电气角度与控制单元150所产生的电气角度以输出电气角度θ_r。在本实施例中，在开回路控制模式，切换器118选择控制单元150所产生的电气角度以输出电气角度θ_r。在闭回路控制模式，切换器118选择速度及位置估测器115电气角度以输出电气角度θ_r。

三相转二相转换器119连接感测单元140、反电动势估测器116与切换器118，接收相电流信号i′_as、i′_bs、i′_cs与电气角度θ_r，先将相电流信号i′_as、i′_bs、i′_cs转换成二相的静止轴电流i_α、i_β，再将二相的静止轴电流i_α、i_β转换成二相的同步轴电流i′_ds、i′_qs。电流控制器120连接三相转二相转换器119，接收同步轴电流i′_ds与电流以产生同步轴电压。电流控制器121连接三相转二相转换器119，接收同步轴电流i′_qs与电流以产生同步轴电压。其中，电流控制器120与121分别为比例-积分(PI)控制器。

限制器122连接电流控制器120，限制电流控制器120所产生的同步轴电压，以产生同步轴d轴电压信号v_ds。限制器123连接电流控制器121，限制电流控制器121所产生的同步轴电压，以产生同步轴q轴电压信号v_qs。

二相转三相转换器124连接限制器122、123、反电动势估测器116与切换器118，接收同步轴d轴电压信号v_ds、同步轴q轴电压信号v_qs与电气角度θ_r，先将同步轴d轴电压信号v_ds与同步轴q轴电压信号v_qs转换成静止轴电压v_α与静止轴电压v_β，再将静止轴电压v_α与静止轴电压v_β转换成三相电压v_u、v_v、v_w。调变单元125连接二相转三相转换器，接收三相电压v_u、v_v、v_w，并对三相电压v_u、v_v、v_w进行脉宽调变，以产生脉宽调变电压的驱动电压信号给变频器130。

图1B为依据本发明的一实施例的直流无刷马达的单相等效电路。图1C为依据本发明的一实施例的直流无刷马达的单相等效电路的向量分析。图1D为依据本发明的另一实施例的直流无刷马达的单相等效电路的向量分析。请合并参考图1B、图1C与图1D，v_un为相电压，i_un为相电流，v_rs为直流无刷马达160的内部电阻rs的电压，v_L为直流无刷马达160的内部电感L的电压，v_{un_EMF}为反电动势电压，v_{z_un}为直流无刷马达160的阻抗电压即v_rs与v_L的向量和。

并且，直流无刷马达160的输出机械功率如下公式(1)所示：

P_m＝ω_m·T_e， (1)

其中，P_m为直流无刷马达160的输出机械功率，ω_m为角速度，T_e为直流无刷马达160的输出转矩，其在直流无刷马达160的速度维持时随直流无刷马达160的转子轴端所承受负载条件而定。当直流无刷马达160的轴端负载增加时，直流无刷马达160的转矩T_e也会增加，以维持直流无刷马达160的定速度的需求，使得直流无刷马达160的机械功率上升。

另外，直流无刷马达160的电气输入功率可如下公式(2)所示：

其中，P_e正比于直流无刷马达160的转子轴端的机械输出功率，”3”为三相，v_{un_EMF}为反电动势电压，i_un为相电流，θ₁为反电动势电压v_{un_EMF}与相电流i_un之间的夹角，v_un为相电压，θ₂为相电压v_un与相电流i_un之间的夹角。并且，直流无刷马达160的机械输出功率与电气输入功率之间的关系如下公式(3)所示：

P_m＝P_e·η， (3)

其中，η为直流无刷马达160的效率。另外，公式(2)在直流无刷马达160的轻载与重载的情况下，电压与电流分量的相对关系可分别如图1C及图1D所示。其中，图1C对应直流无刷马达160的重载的情况下，电压与电流分量的对应关系，而图1D对应直流无刷马达160的轻载的情况下，电压与电流分量的对应关系。也就是说，由图1C与图1D可知，当相电流i_un维持一固定值时，相电压v_un的大小与相位会随直流无刷马达160的输出机械功率(即马达的轴端负载值)增加而有所变化，其中特别是相电流i_un与相电压v_un的夹角明确反应出直流无刷马达160的轴端负载特性，亦即直流无刷马达160的机械输出功率因轴端负载上升而增加，也可从直流无刷马达160的电气输入功率观察出直流无刷马达160的轴端负载特性。

简言之，当在启动马达160的阶段，若先提供一固定的驱动电流(例如，固定的i_un)以启动马达160，则当下可透过感测马达160的机械功率反推马达160的轴端负载的特性(例如为重载或轻载)。在了解负载的特性后，便可根据负载的特性对应调整提供的驱动电流。

图1E为依据本发明的一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。图1F为依据本发明的另一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。图1G为依据本发明的另一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。图1H为依据本发明的另一实施例的变频器的输出电压在d-q轴上的向量分析。其中，图1E对应于图1F，图1G对应于图1H。于一些实施例中，变频器130的输出电压可以是透过硬件侦测电路或由软件的数字控制命令得知)。

在图1E、图1F、图1G与图1H中，v_s为三相电压向量v_un、v_vn、v_wn之和，v_ds为d轴的电压信号，v_qs为q轴的电压信号。并且，在图1E、图1F对应直流无刷马达160的重载的情况下，电压与电流分量的对应关系，而图1G、图1H对应直流无刷马达160的轻载的情况下，电压与电流分量的对应关系。由图1E、图1F、图1G与图1H可以看出，当直流无刷马达160的轴端的负载增加时，d轴电压信号v_ds(|v_ds|＝|v_s·sinθ₂|)会下降(如图1E、图1F所示)，而当直流无刷马达160的轴端的负载降低时，d轴电压信号v_ds会上升(如图1G、图1H所示)。也就是说，透过观察d轴电压信号v_ds的变化，可以得知直流无刷马达160的轴端负载条件。

于一些实施例中，控制单元150可先对d轴电压信号v_ds进行低通滤波处理再进行积分放大处理，以产生处理后的d轴电压信号v_ds，并依据处理后的d轴电压信号v_ds与启动电流信号i_qs，确定直流无刷马达160的轴端负载状态。

另外，在上述实施例中，控制单元150利用d轴电压信号v_ds与启动电流信号i_qs，确定直流无刷马达160的轴端负载状态，但本发明不限于此，控制单元150也可以利用q轴电压信号v_qs与启动电流信号i_qs，确定直流无刷马达160的轴端负载状态。在一些实施例中，控制单元150亦可以同时利用d轴电压信号v_ds与q轴电压信号v_qs和启动电流信号i_qs，确定直流无刷马达160的轴端负载状态。

接着，控制单元150根据内部参数电气旋转角速度并根据公式(4)(如下所示)计算取得直流无刷马达160在不同角速度与角加速度下的扭力需求，

T_e＝T_L+J dω/dt+Bω (4)

其中，T_e为马达输出的转矩，亦即维持马达在特定角速度与特定角加速度下的扭力需求，T_L为直流无刷马达160轴端所承受负载转矩，J为转子惯量，ω为角速度，B为摩擦力。在控制单元150取得直流无刷马达电气旋转角速度与所计算的T_e扭力需求后，控制单元150会依据直流无刷马达160的当前扭力需求状态，适应性调整驱动单元110的启动电流信号i_qs的大小，例如将启动电流信号i_qs的大小进行调降的操作。如此一来，在直流无刷马达160的启动程序期间，可以有效地减少直流无刷马达160的电量损失。

上述说明了本实施例的马达控制装置100的各组件及其配置关系，以下将列举其他实施例来说明马达控制装置100的操作。

图2为本发明的一实施例的马达控制装置的运作时序图。请参考图2，标号T为启动程序期间，亦即开回路控制阶段，且启动程序期间T包括期间T1、T2、T3与T4。曲线S11表示驱动直流无刷马达160的相电流，曲线S12表示本发明所预估的直流无刷马达160的轴端负载状态，i_qs为启动电流信号(对应直流无刷马达160的相电流峰值)，W1为提供给直流无刷马达160的电气旋转角速度的命令对应的实际值，在期间T1～T4其值为其余期间其值为速度命令产生器111所产生的角速度命令，S1为直流无刷马达160的实际转速。

在期间T1，控制单元150提供启动电流信号i_qs并将启动电流信号i_qs增加至第一预设值i1。另外，驱动单元110依据具有第一预设值i1的启动电流信号i_qs与相电流信号产生对应的驱动电压信号并提供给变频器130，使变频器130依据驱动电压信号而产生驱动电流信号，以驱动直流无刷马达160进行运转。

在期间T2，如以上原理分析直流无刷马达160的实际轴端负载状态会反应于电流控制器120和121的输出d轴电压信号v_ds和q轴电压信号v_qs，据此，控制单元150可对d轴电压信号v_ds或q轴电压信号v_qs进行处理(例如低通滤波及积分放大处理)，以取得直流无刷马达160的轴端负载状态分级信息(如图2的曲线S12)，分级信息可例如轻载、中载或重载。

在期间T3，控制单元150依据直流无刷马达的轴端负载状态(即曲线S12所提供的轴端负载信息)，将启动电流信号i_qs由第一预设值i1调降至第二预设值i2，并且调降的斜率例如为Δ1。其中，第二预设值i2的有效值(方均根)例如为3A。第一预设值的有效值(方均根)例如为4A。第二预设值i2可依据轴端负载状态的不同而改变。举例来说，轻载对应的第二预设值i2会小于中载对应的第二预设值i2，且中载对应的第二预设值i2也会小于重载对应的第二预设值i2。

在期间T4，当提供给直流无刷马达160的电气角速度命令对应的值W1到达预设角速度Wset且维持于预设角速度Wset时，并且直流无刷马达160同步旋转时即其马达转速也会维持固定值。此时，由于直流无刷马达160的转速维持固定，则公式(4)中的J dω/dt会归零，且直流无刷马达160所对应的摩擦力B会随直流无刷马达160的转速上升而下降(摩擦力会下降)，因此控制单元150可以透过公式(4)或查表取得对应直流无刷马达160的扭力需求，亦即直流无刷马达160的扭力需求会下降。

接着，控制单元150便可依据直流无刷马达160的扭力需求，将启动电流信号i_qs由第二预设值i2调降至第三预设值i3，并且调降的斜率例如为Δ2。其中，第三预设值i3的有效值(方均根)例如为2A。类似地，第三预设值i3也会随着第二预设值i2的不同而改变。

图3为本发明的另一实施例的马达控制装置的运作时序图。在图3中，在启动程序期间T的期间T1与T2，启动电流信号i_qs与直流无刷马达160的电气旋转角速度W1大致上与图2相同。图3与图2的差异在于在期间T2之后的期间T3，当直流无刷马达160的电气旋转角速度W1到达预设角速度Wset且维持于预设角速度Wset时，直流无刷马达160的转速也会维持固定。

此时，由于直流无刷马达160的转速维持固定，则公式(2)中的J dω/dt会归零，且直流无刷马达160所对应的摩擦力B会随直流无刷马达160的转速上升而下降(摩擦力会下降)，因此控制单元150可以透过公式(4)或查表取得对应直流无刷马达160的扭力需求，亦即直流无刷马达160的扭力需求会下降。接着，控制单元150便可依据直流无刷马达160的扭力需求，将启动电流信号i_qs由第一预设值i1调降至第二预设值i2的有效值例如为3A，并且调降的斜率例如为Δ2。

接着，在期间T4，控制单元150依据直流无刷马达的轴端负载状态(例如，图2的曲线S12)，将启动电流信号i_qs由第二预设值i2调降至第三预设值i3，并且调降的斜率例如为Δ1。。其中，第三预设值i3的有效值例如为2A。类似地，第三预设值i3也会依据轴端负载状态的不同而改变。举例来说，轻载对应的第三预设值i3会小于中载对应的第三预设值i3，且中载对应的第三预设值i3也会小于重载对应的第三预设值i3。

图4为本发明的另一实施例的马达控制装置的运作时序图。在图4中，在启动程序期间T的期间T1与T2，启动电流信号i_qs与直流无刷马达160的气旋转角速度W1大致上与图2和图3相同。图4与图2和图3的差异在于在期间T2之后的期间T3，控制单元150没有对启动电流信号i_qs进行调整，亦即启动电流信号i_qs仍维持于第一预设值i1。

接着，在期间T4，当直流无刷马达160的电气旋转角速度W1到达预设角速度Wset且维持于预设角速度Wset时，直流无刷马达160的转速也会维持固定。由于直流无刷马达160的转速维持固定，且控制单元150所计算的直流无刷马达160的扭力需求下降，因此控制单元150便可依据直流无刷马达160的扭力需求及直流无刷马达160的轴端负载状态，将启动电流信号i_qs由第一预设值i1调降至第二预设值i2。其中，第二预设值i2的有效值例如为2A。，第二预设值i2也会依据轴端负载状态的不同而调整。

于一些实施例中，在对应图2、图3与图4的期间T2～T4，控制单元150会以d轴电压信号v_ds和q轴电压信号v_qs的至少一者，确定直流无刷马达160的轴端负载状态，且判断此轴端负载状态是否为堵转状态。当确认轴端负载状态为堵转状态，控制单元150更将启动电流信号i_qs由第一、第二和第三预设值i1、i2、i3调升至第四预设值i4，使得直流无刷马达160可以顺利运转。其中，第四预设值i4例如为直流无刷马达160允许的最大电流，且此最大电流的有效值例如为5A。在本实施例中，启动电流信号i_qs的调整方式是将第一预设值i1按一上升斜率调升至第四预设值i4，且并不限定此斜率的数值。

由上述实施例的说明，在直流无刷马达160的启动程序期间，本实施例的马达控制装置100可以依据直流无刷马达160的轴端负载条件、电气旋转角速度及扭力需求，适应性调降启动电流信号的大小。如此一来，可以避免以持续大的启动电流信号来驱直流无刷马达160进行运转而增加电量损失的情况发生，以有效地减少直流无刷马达160在启动程序期间的电量损失。

在前述实施例中，马达控制装置100适用于驱动直流无刷马达160，特别是不具有传感器的直流无刷马达160，但本发明不限于此。本实施例的马达控制装置100亦可适用于驱动内置式永磁同步马达(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM)，并且马达控制装置100的运作可参考上述实施例的说明，仍可达到相同的控制效果。

另外，前述第一预设值是以预设为例，但本发明不限于此。若是直流无刷马达160的启动负载的差异不大时，第一预设值也可以据前次启动程序期间T所取得的d轴电压信号v_ds和q轴电压信号v_qs的至少一者的信息，由控制单元150进行设定。

图5为依据本发明的一实施例的马达控制方法500的流程图。本实施例的马达控制方法适用于无传感器的直流无刷马达的启动程序。在步骤S502中，依据具有第一预设值的启动电流信号及相电流信号，产生相电压信号与驱动电压信号。在步骤S504中，依据驱动电压信号产生驱动电流信号，以驱动直流无刷马达进行运转，其中第一预设值用于至少使直流无刷马达维持正常运转。在步骤S506中，感测驱动电流信号，以产生对应的相电流信号。

在步骤S508中，依据随对应的相电流信号变化的相电压信号(例如d轴电压信号和q轴电压信号的至少一者)与启动电流信号，确定直流无刷马达的轴端负载状态。在步骤S510中，依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整启动电流信号的大小。换言之，可仅根据确认的轴端负载状态直接调整启动电流，或者是仅根据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求直接调整启动电流，或者是不同阶段选择根据轴端负载状态和根据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求调整启动电流。在本实施例中，上述扭力需求包括负载转矩、马达惯量与摩擦力。

图6为依据本发明的另一实施例的马达控制方法600的流程图。本实施例的马达控制方法600与马达控制方法500类似。在本实施例中，马达控制方法600包括马达控制方法500中的步骤S502～S506及S510外，还包含步骤S608～S610。在步骤S608中，对依据随相电流信号变化的d轴电压信号和q轴电压信号的至少一者进行处理，例如低通滤波及积分放大处理。接着，根据处理过的d轴电压信号及/或q轴电压信号以及启动电流信号确定直流无刷马达的轴端负载状态(如步骤S610)。

图7为依据本发明的另一实施例的马达控制方法700的流程图。本实施例的马达控制方法700与马达控制方法500类似。在本实施例中，马达控制方法700包括马达控制方法500中的步骤S502～S508外，还包含步骤S710～S712。在步骤S710中，依据轴端负载状态，将启动电流信号由第一预设值调降至第二预设值。在一些实施例中，可选择性地执行步骤S712。在步骤S712中，当直流无刷马达的电气旋转角速度到达预设角速度且维持于预设角速度时，依据直流无刷马达的扭力需求，将启动电流信号由第二预设值调降至第三预设值。

图8为依据本发明的另一实施例的马达控制方法800的流程图。本实施例的马达控制方法800与马达控制方法700类似，其差异在于步骤S810～S812不同于步骤S710～S712。在步骤S810中，当确定直流无刷马达的轴端负载状态且直流无刷马达的电气旋转角速度到达预设角速度并维持于预设频率时，依据直流无刷马达的扭力需求，将启动电流信号由第一预设值调降至第二预设值。在一些实施例中，可选择性地执行步骤S812。在步骤S812中，依据轴端负载状态，将启动电流信号由第二预设值调降至第三预设值。

图9为依据本发明的另一实施例的马达控制方法900的流程图。本实施例的马达控制方法900与马达控制方法500类似。在本实施例中，马达控制方法900包括马达控制方法500中的步骤S502～S508外，还包含步骤S910。在步骤S910中，当轴端负载状态为堵转状态，将启动电流信号由第一预设值藉由一上升斜率调升至第二预设值，其中第二预设值的最大值为直流无刷马达允许的最大电流。在一些实施例中，可根据实际需求调整斜率的大小，以调整启动电流信号的增加幅度。

综上所述，本发明所揭露的马达控制方法与装置，透过依据具有第一预设值的启动电流信号及相电流信号，产生相电压信号(如d轴电压信号和q轴电压信号)与驱动电压信号，并驱动电压信号产生驱动电流信号，以驱动直流无刷马达进行运转，且依据随相电流信号变化的d轴电压信号和q轴电压信号的至少一者与启动电流信号，确定直流无刷马达的轴端负载状态，并依据轴端负载状态及/或依据直流无刷马达的电气旋转角速度与扭力需求，适应性调整启动电流信号的大小。如此一来，可以避免以较大的启动电流来驱直流无刷马达进行运转而增加电量损失的情况发生，以有效地减少直流无刷马达在启动程序期间的电量损失。

本发明虽以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。