用于监测机械开关的开关状态的电路及方法与流程

本发明涉及一种用于监测例如在高压系统中的机械开关的开关状态的电路和方法。

背景技术：

诸如高压车载电气系统的高压系统在例如电动或混合动力车辆中使用。高压车载电气系统包括诸如高压电池的高压储能装置，其提供高电压用于向联接到高压储能装置的负载供电。

当高压车载系统中的机械开关被致动时，瞬时开关状态通常是未知的。然而，特别是在诸如将高压储能装置联接到负载的具有故障保护机制的关键应用中，重要的是要知道机械开关是打开(断开)或是闭合(接通)、还是存在故障。

一种已知的解决方案提供的是监测机械开关处的电压降并与限定阈值进行比较。通过这种比较，可以识别机械开关是打开还是闭合。对机械开关处的电压降的特性进行评估也是已知的。

确定这些机械开关的开关状态所涉及的问题之一在于确定和识别合适的阈值，这些阈值使得能够在高压车载电气系统的尽可能多的(可变)边界条件和/或系统状态下可靠地识别开关状态。在此，机械开关处的待评估的电压降很大程度上取决于系统中存在的电容和电阻。根据应用领域的不同，电压可能会有所不同，因此，有时难以通过与预定阈值进行比较或评估电压特性来评估电压降。因此，并不总是有可靠的评估。

如果用于比较目的的电压降低于预定阈值，则会将打开的机械开关识别为闭合。这可能是由例如改变的边界条件和/或系统状态造成的。然后机械开关被错误地识别为闭合和/或有缺陷，实际上它已被正确地打开并处于工作状态。对机械开关的开关状态的错误识别可能导致高压车载电气系统的故障。

de102014117417a1公开了一种用于高压电池的电池管理系统，该电池管理系统包括具有可控开关元件的开关装置，用于建立和断开高压电池的电极与耗电网络连接点之间的电连接；用于绝缘监测的装置，其中电极和连接点各自经由分压器切换到用于绝缘测量的参考电位，其特征在于，所述电池管理系统还包括用于通过测量装置检查可控开关元件的开关状态以确定电压的装置，其中所述测量装置被布置成使得它们测量相应分压器的输出与所述参考电位之间的电压，并且其中用于检查可控开关元件的开关状态的装置具有用于将如下的两个测量装置的被测电压值进行比较的装置：在这两个测量装置的所配设的每一个分压器之间接有可控开关元件。

de102006050529a1描述了一种用于监测电驱动器的电源的绝缘和接触器的开关装置，包括：用于向电驱动器供电的电池；电力电子装置，该电力电子装置由电池供电以致动电驱动器的电马达；一个或多个接触器，用于将电池的全部极与电力电子装置断开连接；电压源，其连接到参考电位以产生用于监测绝缘和接触器的测量电压；两个电压测量装置，用于测量由测量电压相对于参考电位产生的电压偏移，其中电压源和第一电压测量装置电连接到用于提供测量电压的供给点，第二电压测量装置电连接到用于测量电压偏移的测量点，并且供给点和测量点布置成使得它们之间连接有至少一个接触器。

需要更简单和更可靠的方式来识别如下的机械开关的开关状态，高压储能装置通过所述机械开关能特别地联接到负载。

技术实现要素：

因此，在现有技术的背景下，本发明的目的是至少部分地减少或避免上述问题，特别是允许可以简单可靠地识别机械开关的开关状态。

作为该问题的解决方案，根据独立权利要求的特征提出了一种电路和一种方法。优选实施方式具体在从属权利要求中说明。

接入绝缘监测单元的可连接电阻器使得由高压储能装置的两个或更多个绝缘电阻器形成的分压器是可变的。

机械开关使高压储能装置联接到负载。机械开关上的电压降基本上由高压储能装置的上述分压器以及由机械开关处的负载、例如附加的负载侧分压器引起的电压降决定。这可以由负载的附加绝缘电阻器形成，例如常见的车辆侧中间电路中作为负载的那些负载。

因此，机械开关处的电压降基本上由高压储能装置的分压器和负载侧分压器决定。这两个分压器相对于彼此的比率可以通过接入绝缘监测单元的可连接的电阻器来改变，从而，通过分压器的相互抵消，机械开关处的电压降不接近0v。

这种切换确保了：如果接触器已正确打开则预定阈值被可靠地超出。相应地，如果绝缘监测单元的可连接的电阻器未被接入，则高压储能装置的分压器与负载的分压器的比率不变。所测得的在机械开关处的电压特性则可以达到大约0v。预定阈值没有被超过。在这种情况下，对于机械开关的开关状态，不能确定机械开关是打开还是闭合的。

在提出的解决方案中，高压车载电气系统的组成部分可以基本上不变地继续使用。这里，例如，常规地包括高压车载电气系统的测量装置。绝缘监测单元也是如此。例如，上述测量电阻器(可用该测量电阻器测量机械开关的电压特性)已经被常规地包括在诸如高压车载电气系统的高压系统中。同样，通过绝缘监测单元将电压供给到负载也是可能的。因此，可以在大部分情况下实现所提出的解决方案，而无需额外的努力和/或费用。

因此，电路有可能监测机械开关的开关状态。例如，作为可能的开关状态，能够识别机械开关是打开还是闭合。通过有目的地使用绝缘监测单元来影响待评估的电压，可以实现对机械开关的开关状态的简单且可靠的识别。

例如，机械开关可以是继电器或接触器。

高压储能装置例如可以是电压通常大于60v的高压电池。具体地，高压储能装置的电压大于400v，例如约为480v或在900v至小于1000v之间。

负载的一个示例是车辆侧中间电路。这种电气设备作为储能装置经由转换器在插入的电流或电压水平上电联接多个电网。

绝缘监测单元例如监测高压车载电气系统的绝缘电阻，从而实现防触电的保护作用。绝缘监测单元也可以称为绝缘监测装置、绝缘监测器、iso-监测器、绝缘监测设备，iso-保护装置或isometer。绝缘监测单元适用于连续测量外部导体和中性导体对地的电阻，并立即报告绝缘缺陷。

测量装置可以是测量跨机械开关的电压降的测量电路。

机械开关电压降的特性能够通过电路来测量。在第一机械开关处被测量的电压和/或被测量的电压特性可以包括由绝缘监测单元供给的第一电压。在这里，例如，电压特性可以按照(i)时序稳定的，(ii)至少部分连续的，或(iii)离散稳定的方式测量。被测量的电压降包含在机械开关的打开或闭合之后或在致动机械开关以用于打开或闭合机械开关之后的时间跨度或区间。例如，时间跨度或区间可以是大约200ms或更短。在该时间跨度或区间内，可以检查电压特性的幅度是否超过预定阈值。

在测量机械开关的电压特性的开关状态时，电阻器被接入。可以在机械开关被致动以打开或闭合之后测量机械开关处的电压降的电压特性。接入绝缘监测单元的电阻器确保了：如果机械开关正常工作，则预定阈值被可靠地超出。

此外，可以识别机械开关的故障。为此，首先需要致动机械开关以打开或闭合机械开关。然后根据所述的开关来监测机械开关的开关状态。通过机械开关从致动应取得的开关状态与机械开关被监测或被确认的开关状态之间的相关性，可以识别机械开关的故障，例如接触器被卡住。

该电路包括评估装置，可通过评估装置将机械开关处的被测电压特性与预定阈值进行比较。

评估装置的一个示例是电池控制装置。电池控制装置或单元(bcu)表示负载(例如经由中间电路的车辆侧连接装置)与高压储能装置(例如电池)之间的接口。可以通过评估装置处理、计算、诊断和/或传送输入的数据，例如测量值。相应的测量值可以从测量装置传送到评估装置。例如，利用评估装置，可以从输入的测量值确定高压储能装置的充电状态(soc)、健康状态(soh)和功能状态(sof)。

在本发明的一个实施方式中，评估装置包含监测高压储能装置的绝缘电阻器和/或高压储能装置的热管理装置。

在作为示例给出的实施方式中，评估装置可以包括绝缘监测单元。在这种情况下，保持电路中的绝缘监测单元的布置。此外，评估装置可以包括测量装置。可选地，评估装置可以包括绝缘监测单元和测量装置两者。

这种情况下，来自机械开关的各个值(例如电压特性的离散测量值)可以通过评估装置与预定阈值进行比较。可以通过评估装置将多个测量值与预定阈值进行比较；它们以连续测量值的形式存在并且代表部分或整个电压特性。在比较的框架内可以检查电压特性的所有测量值或至少一部分测量值和/或个别测量值是否高于限定的阈值。在此，可以进行比较以确定电压特性的一个或多个测量值是否大于或者大于等于预定阈值的值。

在另一实施方式中，可以由评估装置提供基于该比较的信号。如果预定阈值被超出，则该信号表示机械开关是打开的；如果测量值低于预定阈值，则该信号表示机械开关是闭合的。因此，该信号可以例如通过彼此不同的两个电压水平描述至少两个状态。

可选地，可以通过评估装置获得基于该比较的两个不同的信号。例如，第一信号表示机械开关是打开的。第二信号表示机械开关是闭合的。

在另一个实施方式中，通过评估装置获得基于该比较的信号。如果预定阈值被超出，信号表示机械开关是打开的。如果测量值低于预定阈值，则在这种情况下，评估装置基于比较不提供信号。

根据上述方面，例如当机械开关已被致动用于打开，并且机械开关随后被打开且绝缘监测单元的电阻器被接入，电路确定预定阈值被超出。与此相反，如果机械开关已被致动用于打开，但随后仍保持闭合，并且绝缘监测单元的电阻器被接入，测量值下降到阈值以下。这是机械开关有缺陷的指示。如果在用于闭合的致动之后测得的电压特性的比较结果是阈值未被超出，则机械开关是闭合的。

机械开关的缺陷或故障可以如下所述地识别，例如一种情况是，如果机械开关已被致动用于打开，并且比较显示预定阈值未被超出。因此，所述接入揭示了机械开关是闭合的。由于机械开关已被致动用于打开，因此当前一定是发生了机械开关故障。例如，假设机械开关是接触器，则发生的缺陷可能是接触器被卡住。

另一方面，如果机械开关被致动用于打开，并且开关随后是打开的且绝缘监测单元的电阻器未连接，则正确打开的机械开关的被测电压特性可能低于预定阈值。这可能是由于影响机械开关电压降的边界条件和系统参数引起的。在这种情况下，机械开关的电压特性不超过预定阈值。

所提出的电路通过接入绝缘监测单元的电阻器使得可以通过接入的电阻器的分压器功能来改变机械开关处的电压降，使得如果机械开关处于正确的工作状态则预定阈值被超出。

在作为示例给出的实施方式中，绝缘监测单元还包括适于在测量第一机械开关处的电压特性期间被接入的第二可切换电阻器。借助于该接入，由高压储能装置的至少两个绝缘电阻器形成的分压器是可改变的。

在作为示例给出的另一实施方式中，绝缘监测单元的第一和第二电阻器可交替地接入。

两个可切换电阻器中的一个可以在机械开关完成致动之后立即接入。致动所述开关导致机械开关打开或闭合。两个可切换电阻器之间的交替转换可以在预定时间段(例如大约100ms)之后发生，这意味着第一电阻器被断开并且第二电阻器被接入。可切换电阻器之间的另一转换可在经过另一个预定时间跨度(例如大约100ms)之后执行。可切换电阻器的转换在这里影响机械开关上的电压降，从而影响机械开关处的该电压降的被测电压特性。在这种情况下，机械开关处的电压降可根据可切换电阻器被放大或被微分。

此外，可以想到，绝缘监测单元可以具有三个或更多个可切换电阻器，其规格使得能在机械开关处的电压下降的限定步骤中进行放大或改变。以这种方式，可以确保在广泛变化的边界条件或系统参数下，能在诸如高压车载电气系统的高压系统中实现对机械开关的开关状态的简单可靠的识别或监测。

根据作为示例给出的实施方式，电路包括第二机械开关，高压储能装置能借助于该第二机械开关联接到负载。

另一实施方式中，借助于评估装置，所测得的在第二机械开关处的电压特性能与预定阈值进行比较，从而能够确定第二机械开关的开关状态。

作为示例给出的另一实施方式提供了测量装置适于经由第二测量电阻器连接到第二机械开关，使得能在一段时间内测量第二机械开关处的电压降。

在第二机械开关处测得的电压或测得的电压特性可以包括由绝缘监测单元供给的第二电压。

在作为示例提供的另一实施方式中，电路包括电源线和接地导体，其中第一可切换电阻器以能切换的方式连接到电源线，第二可切换电阻器以能切换的方式连接到接地导体。

it系统(it：isoléterre)设置成使用单独的电源线和单独的接地导体。这里的接地导体被用作车架地/底盘地。

电源线在下文也称作“hv+”，用作地线的接地导体称为“hv-”。

由于单独的接地导体，在it系统中，地球不能作为车架地。“hv+”和“hv-”可以通过单独的线路从高压储能装置引导到诸如绝缘监测单元、测量装置或负载的部件。例如，通过使用“hv-”，车身不用作车架地。这确保(车辆)接地的高压系统是电隔离的。

第一和第二可切换电阻器包含在绝缘监测单元内。例如，第一可切换电阻器和第二可切换电阻器可以串联连接，其中第一和第二可切换电阻器之间存在等电位。例如，等电位是由车身提供的车架地。因此，第一可切换电阻器位于由电源线供电的电路的一部分中。第二可切换电阻器位于由作为地线的接地导体所包含的电路的一部分中。

根据作为示例给出的一个实施方式，测量装置和/或绝缘监测单元布置在诸如车辆侧中间电路的高压储能装置和负载之间并且与它们并联连接。

作为示例给出的另一实施方式，高压储能装置经由评估装置和测量装置连接到负载，例如车辆侧中间电路。

在电路的另一实施方式中，第一机械开关或者第一和第二机械开关(两者)布置在测量装置和负载之间。当第一和/或第二机械开关打开时，负载与高压电源装置、绝缘监测单元和测量装置断开连接。例如，断开连接可以是电气隔离。

在作为示例给出的实施方式中，从高压储能装置到负载按照以下顺序构建电路：

(i)高压储能装置；(ii)绝缘监测单元；(iii)测量装置；(iv)第一机械开关或者第一和第二机械开关；(v)负载。

电压源可由高压储能装置提供。绝缘监测单元与高压储能装置并联连接。包括绝缘监测装置的评估装置可以任选地并联连接到高压储能装置。测量装置与绝缘监测装置直接并联连接。评估装置或者包括绝缘监测单元的评估装置可以任选地包括测量装置。测量装置适于经由至少一个机械开关、优选地经由两个机械开关(例如接触器或继电器)联接到诸如车辆侧中间电路的负载。在电路的并联连接的各个组成部分之间不设置额外的部分。

在作为示例给出的实施方式中，可借助于评估装置产生基于比较的信号。如果预定阈值被超出，则该信号指示第一和/或第二机械开关是打开的，和/或如果预定阈值未被超出，该信号指示第一和/或第二机械开关是闭合的。

用于可由评估装置提供的可选的信号的、作为示例给出的上述实施方式也能作为打开的第二机械开关的指示。

在根据前述方面之一的电路的实施方式中，评估装置和绝缘监测单元被连接成使得能够在它们之间传输控制信号和/或测量数据。

为了实现本发明的目的，根据一个方面，提出了一种根据独立权利要求12的特征来监测机械开关的开关状态的方法。在涉及所述方法的从属权利要求中具体描述附加特征。

在另一实施方式中，该方法还包括以下一个或多个方面：

第2方面：

根据前述一个或多个方面的方法，包括以下步骤：在测量第二机械开关处的电压特性期间接入第二可切换电阻器，其中，通过第二可切换电阻器的接入改变由高压储能装置的至少两个绝缘电阻器形成的分压器。

第3方面：

根据前述一个或多个方面的方法，包括以下步骤：交替接入绝缘监测单元的第一电阻器和第二电阻器。

第4方面：

根据前述一个或多个方面的方法，包括以下步骤：测量第二机械开关处的电压特性，高压储能装置能借助于该第二机械开关联接到负载，其中在一个时间跨度内测量第二机械开关处的电压降。

一个方面的另一示例提出了一种设备，包括用于执行和/或控制前述方法的装置。

根据另一方面，描述了一种机动车辆，其包括所述的用于监测机械开关的开关状态的电路。作为示例给出的一个方面提出了一种机动车，其包括用于执行和/或控制前述方法的装置。

上文和下文中作为示例给出的关于电路的实施方式适用于根据独立权利要求12的方法和根据所述方面的机动车。

在本说明书中作为示例描述的实施方式也应理解为公开了彼此之间的所有组合。特别是作为示例给出的实施方式应当理解为涉及不同的方面。

具体地，通过对根据方法的实施方式的方法步骤的以上或以下描述，根据前述方面的电路的、作为示例给出的实施方式也公开了对应的用于执行方法步骤的装置。类似地，通过公开用于执行方法步骤的设备的装置，也公开了对应的方法步骤。

在以下尤其是结合附图对于多个这样的实施方式的详细说明中有更多的实施方式作为示例被给出。然而，附图仅用于解释说明，而不是限定保护范围。附图仅仅是通过示例体现总的构思。尤其，附图中所包含的特征不应被认为是必要的组成部分。

附图说明

在附图中，

图1示出了电路的实施方式中电路结构的示意图；

图2示出了电路的实施方式中电路结构的示意图；

图3示出了电路的实施方式中电路结构的详细示意图；

图4示出了根据现有技术的电压特性的曲线阵列的图示；和

图5示出了根据图3的电路的实施方式的电压特性的曲线阵列的曲线图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电路的实施方式的电路结构的示意图。

电路100包括例如高压电池的高压储能装置110、绝缘监测单元120、测量装置130、两个机械开关141、142，借助于所述机械开关高压储能装置110能联接到负载150。

组成部分110至150共同构成高压系统，例如高压车载电气系统。

每一个电压特性能通过测量装置130在机械开关141、142处进行测量。为此，测量装置130能被接通到机械开关141、142之一，使得能在一段时间内测量相应机械开关141、142处的电压降(uk1，uk2)。

绝缘监测单元120包括一个或多个可切换电阻器，例如根据图2的电阻器223、224或根据图3的电阻器323、324，其中电阻器可以在测量机械开关141、142的电压特性期间被连接。通过连接电阻器，能够改变相应机械开关141、142处的电压降，使得能够确定相应机械开关141、142的开关状态。

在图1中，机械开关141、142处的电压降分别用uk1或uk2表示。在图1中可由高压储能装置提供的、例如作为供电电压的电压用ubat表示。

图2示出了根据本发明的电路的实施方式中电路结构的示意图。电路200包括高压储能装置210、绝缘监测单元220、测量装置230、两个机械开关241和242以及能经由机械开关241、424联接到高压储能装置210的负载250。

在这种情况下，高压储能装置210是具有两个串联连接的电压源hv+和hv-的高压电池。

绝缘监测单元220(也称为isomonitor)包括两个可切换的测量电阻器223、224，其通过诸如接触器的两个机械开关221、222接入。

测量装置230包括至少三个测量电阻器231至233，测量电阻器233与(并联连接的)测量电阻器231和232串联连接。测量电阻器231和232在一侧通过共用节点、在另一侧通过中间电路相互连接。测量电阻器231、232并联连接到相应的机械开关241、242，从而能够通过测量装置230测量这些开关处的电压降。

高压储能装置210的输入/输出213、214分别连接到绝缘监测单元220的相应输入/输出225、226。绝缘监测单元220的输入/输出227、228分别连接到测量装置230的相应输入/输出234、235。测量装置230的输入/输出236、237能够经由机械开关241、242联接到负载250的输入/输出251、252。

高压储能装置210、绝缘监测单元220、测量装置230、机械开关241、242和负载250共同形成高压系统的实施方式。这种类型的高压系统可以用在诸如电动或混合动力车辆中常见的高压车载电气系统中。

电路200的目的是监测机械开关241和242的具体的开关状态。

能够利用测量装置230测量具体的机械开关241、242的电压特性。这里，测量装置230能被切换到机械开关，使得能够在一段时间内测量该机械开关处的电压降。为此，测量装置能够经由测量电阻器231、232和233并联连接到相应的机械开关241、242上。在这种情况下，测量装置230能够经由测量电阻器231并联连接到机械开关241并且经由测量电阻器232并联连接到机械开关242。电压ubat被施加在输入/输出234与输入/输出235之间，并且对应于由高压储能装置提供的电压。此外，电压uq被施加在机械开关241和测量装置的输入/输出235之间，并且能够由测量装置230测量。

在作为示例给出的实施方式中，由测量装置230测量的一个或多个电压uk1、u1、ubat和uk2可以例如经由它们之间存在的通信链路直接传送到绝缘监测单元220。

绝缘监测单元220的可切换电阻器223、224能够在测量一个或多个机械开关241、242处的电压特性期间被接入。通过将绝缘监测单元的测量电阻器223、224与测量装置230的测量电阻器231至233并联设置，能够改变机械开关241、242处的相应的电压降uk1或uk2，使得能够通过接入测量电阻器223、224中的一者来确定机械开关241、242的开关状态。

为此，作为示例给出的实施方式提供了能够基于由测量装置230测量的电压来测量或确定电压uk1和uk2。例如，如果电压uq、uk2和ubat由测量装置230测得或者如果这些电压的相应电压特性在一段时间内测得，则能够例如借助于评估装置使用公式uk1＝uq-ubat来计算电压uk1。在一个变型方案中，这种类型的评估装置包括绝缘监测单元220。一旦已经测量或计算了电压uk1和uk2的电压特性，可将电压特性uk1和/或uk2的电压特性或值与预定阈值进行比较。如果这些电压uk1和uk2超过预定阈值，则能够确认相应的机械开关的是确定打开或闭合的。如果机械开关是闭合的，例如接触器被卡住的情况，则跨机械开关的电压降接近0v。相应地，例如，预定阈值可以是10v。在此，设定预定阈值取决于测量装置230的测量精度等。

图3示出了根据本发明的高压系统中电路的实施方式的电路结构的详细示意图。电路300包括高压储能装置310、绝缘监测单元320、测量装置330、两个机械开关341和342以及能够经由机械开关341、342联接到高压储能装置310的负载350。

在这种情况下，高压储能装置310是具有两个串联连接的电压源hv+和hv-的高压电池。绝缘电阻器r_iso+、r_iso-和绝缘电容器c_iso+、c_iso-分别并联到电压源hv+和hv-。串联连接的绝缘电阻器r_iso+、r_iso-影响电压uiso+和uiso-的下降幅度。因此，绝缘电阻器形成(电池侧)分压器。

绝缘监测单元320包括两个可切换的测量电阻器323、324，其能够通过两个机械开关、在本例中接触器321和322进行切换。测量电阻器323和324各自连接到模拟-数字转换器，使得因此能够通过绝缘监测单元或评估装置转换数据和/或信息。例如，诸如测得的电压特性的数据和/或信息可以从测量装置330传送到绝缘监测单元320或评估装置，并且能够进行相应的转换。在具有绝缘监测单元的可切换测量电阻器323、324的电路元件之间存在等电位——其可以是由车身提供的车架地。

在作为示例给出的实施方式中，测量电阻器323、324能经由机械开关321和322交替地接入。

测量装置330包括测量电阻器331、332、333。如图3所示，这些测量电阻器331、332、333是能切换的，使得能够测量相应的机械开关341、342处的电压降uk1、uk2。在测量电阻器333和测量电阻器331之间设置有滤波器元件(在本实施方式中是低通滤波器)。该滤波器元件包括串联连接到电容器c11的电阻器r17，以及分别与它们并联连接的电阻器r19和电容器c13。

在测量电阻333和测量电阻器332之间设置有附加的滤波器元件(在本实施方式中是低通滤波器)。该滤波器元件包括串联连接到电容器c12的电阻器r16，以及分别与它们并联连接的电阻器r18和电容器c14。

这里的机械开关341、342被设计为接触器。

在这种情况下，负载350是例如使得车辆侧连接到高压储能装置310的中间电路。在作为示例给出的实施方式中，中间电路形成逆变器以从由高压储能装置310提供的直流电压产生三相系统，使得例如可以运行相应的电动机。

负载350包括车辆侧绝缘电阻器r4、r6和与电阻器并联布置的绝缘电容器c15、c16。绝缘电阻器r4和r6在此串联连接并影响相应的绝缘电阻器r4和r6处的电压降。绝缘电阻器r4和r6形成分压器。

电路300能够监测机械开关341和342的开关状态。

机械开关341和342处的电压降在电路300中分别被标示为uk1和uk2。电压uk1和/或uk2基本上由(i)高压储能装置310(例如高压电池)的绝缘电阻器r_iso+和r_iso-的分压器和(ii)负载350(例如车辆侧中间电路)的绝缘电阻器r4和r6的分压器的比率确定。为了确保可靠地超过预定阈值，例如图5中的阈值510，从而能够容易且可靠地监测机械开关的开关状态，在测量机械开关例如图1中的开关141、142，图2中的开关241、242或图3中的开关341、342处的电压降(uk1或uk2)的电压特性期间，可切换电阻器例如图2中的223、224或图3中的323、324被连接。该接入影响根据高压储能装置的绝缘电阻器r_iso+、r_iso-的分压器与根据负载的绝缘电阻器r4和r6的分压器的比率。根据电路的状态，接入测量电阻器323、324中的一个导致机械开关323、324处的电压降的积分或微分。机械开关处的电压降的电压特性例如uk1或uk2因此能够受到高压储能装置的分压比改变的影响，使得机械开关处的电压降的预定阈值被超过。对于要监测的机械开关处于正常工作状态的情况，这一点是正确的。相应地，可由此直接认识到，即使绝缘监测单元的可切换电阻器已经被接入，如果预定阈值没有被超过，则发生了机械开关的故障。

然后评估机械开关341、342的电压uk1、uk2的下降。例如，它们能够直接被测量。作为替代，在作为示例给出的实施方式中，也能够测量电压ubat，该电压对应于由高压储能装置310提供的电压。此外，在作为示例给出的实施方式中，也能测量在机械开关341和测量装置330之间的电压降uq。在一个实施方式中，能利用测量装置330测量电压uk2、uq和ubat。可选地，能利用测量装置330测量所有电压uk1、uk2、uq和ubat。相应地，如果上述电压之一不能使用测量装置330直接测量，所测得的电压可用于计算其它电压之一。例如，能够利用公式uk1＝uq-ubat计算电压uk1。在这种情况下，为了获得电压量uk1和uk2，必须能利用测量装置测量电压uk2、uq和ubat。在作为示例给出的实施方式中，能在一段时间内测量电压uk1、uk2、uq、ubat中的至少一个。以这种方式，例如，能够确定在机械开关uk1和uk2处的电压降的电压特性。

在一个实施方式中，例如使用评估装置将这些电压特性与预定阈值进行比较。例如，可以将整个电压特性与阈值进行比较，或者在离散测量值的情况下，可以将电压特性的电压的各个值与预定阈值进行比较。

一个实施方式设有测量装置330和绝缘监测单元320之间的通信链路，以供给被测电压。信息(例如信号形式的信息)能经由该通信链路在测量装置330和绝缘监测单元320之间传送。

利用评估装置，在一个示例中该评估装置可包括绝缘监测单元320，可基于所述比较来提供信号。如果阈值被超过，则所述信号指示机械开关341、342中的一个是打开的，和/或如果该值低于该阈值，该所述信号指示机械开关341、342中的一个是闭合的。

在作为示例给出的实施方式中，评估装置用于提供第一信号，如果阈值被超过，则第一信号指示机械开关341、342中的一个是打开的；和/或可以提供第二信号，如果该值低于阈值，则第二信号表示机械开关341、342中的一个是闭合的。

如果该比较显示电压uk1、uk2超过限定的阈值，则能够识别机械开关是确实打开的。在机械开关341、342被设计成接触器的情况下，如果对应的接触器被卡住，则跨接触器的相应电压降接近0v。例如，如果接触器341、342被致动以打开，并且具体的被测电压特性不超过预定阈值，则至少电压特性不超过预定阈值的接触器341、342有故障。故障可能是接触器被卡住了。

以下列表示出了根据图3的电路300的组成部分的规格的示例：

323＝324＝500kω；

r1＝r2＝3.3kω；

r3＝r5＝600ω；

r_iso+＝r_iso-＝10mω；

r4＝r6＝10mω；

331＝332＝333＝2160kω；

r16＝r17＝820ω；

r18＝750ω；

r19＝r20＝3.9kω；

c_iso+＝c_iso-＝c1＝c2＝c3＝c4＝c15＝c16＝1μf；

c11＝c12＝150nf；

c13＝1nf；

c14＝10nf.

电路的组成部分的安排顺序作为所示实施方式中的一个例子给出。可以理解的是，只要保持电路的监测机械开关的开关状态的功能，可用任何方式修改电路组成部分的安排顺序，例如高压储能装置、绝缘监测单元、测量装置和负载。因此，例如，测量装置可以直接并联连接到高压储能装置，进而绝缘监测装置可以直接并联连接到高压储能装置上。第一和/或第二机械开关也不必设置在测量装置和负载之间。例如，第一和/或第二机械开关可以布置在电路的两个其它部分之间，使得在这种情况下，高压储能装置也能通过第一和第二机械开关联接到负载。

图4示出了根据现有技术的电压特性421至425的曲线阵列的曲线图400。电压特性421至425反映了所测得的在两个相应的机械开关处的电压降uk1和uk2。负载可以通过这两个机械开关联接到高压储能装置。例如，这可以根据图1、图2或图3的电路的实施方式中的电路结构来完成。

曲线图400的x轴(横坐标)表示单位为ms的测量时间曲线。曲线图400的y轴(纵坐标)表示具体测量时间点处两个机械开关的具体被测电压。

曲线图400中使用的标识“v[uk1]”和“v[uk2]”是指在曲线图400中所示的电压特性421至425，其“成对地”示出。所示出的每一对电压特性421至425中的一个电压特性反映了被测量的电压uk1的电压特性，并且该对电压特性中的另一个电压特性反映了被测量的电压uk2的电压特性。

曲线图400中的标识“v[t+]”和“v[t-]”给出了预定阈值，所述预定阈值在此被示出为分别在+10v和-10v处平行于x轴延伸。

这些预定阈值中的一个在曲线图400中用附图标记410表示。当前情况下的预定阈值被设置为-10v。因此，曲线图400中的预定阈值410在-10v的高度处平行于x轴延伸。为了监测第一机械开关的开关状态，第一机械开关例如图1中的开关141、图2中的开关241或图3的开关341的电压uk1的被测电压特性必须超过该预定阈值410。为了监测第二机械开关例如图1中的开关142、图2中的242或图3中的342的开关状态，测量的电压特性uk2必须超过该预定阈值410。

在时间点0ms，机械开关被致动以打开先前闭合的机械开关。在曲线图400中在所述致动之后相应机械开关处的电压降uk1和uk2被示出为电压特性421至425的曲线阵列。

在图4中示出不受所述电阻器、例如根据图1的绝缘监测单元120的电阻器的影响的电压uk1和uk2。

图4所示的曲线阵列是由各种边界条件或系统参数的变化、例如由高压车载电气系统中存在的电阻器和电容器产生的。曲线阵列的电压特性根据这些边界条件或系统参数而彼此差异很大。

特别严格地观察与零线只有轻微偏差的曲线阵列的电压特性。特别是在电压uk1和uk2的这些特性的情况下，可能发生对机械开关的开关状态的错误识别。由于在图4所示的测量时间跨度内的电压特性或电压降的所有测量值处于指定阈值410以下，所以可能将打开的机械开关识别为闭合。在这种情况下，电压特性421不超过限定的10v阈值410。确定机械开关的开关状态将错误地得出这些机械开关是闭合的结论，即使它们被预先致动以被打开。由此会以为机械开关被卡住。这是对开关状态的错误判定，这可以通过例如图5中所提出的用于监测开关状态的电路来避免。

图5示出了在根据图3的电路的实施方式中电压特性521至525的曲线阵列的曲线图500。根据图3的电路使得可以影响机械开关处的电压降uk1和uk2，高压储能装置能够借助于所述机械开关联接到负载。

类似于图4，图5也示出了在两个机械开关处的电压降的被测电压特性uk1和uk2的曲线阵列。

类似于图4中的曲线图400，曲线图500中使用的标识“v[uk1]”和“v[uk2]”是指所示的电压特性521至525，其“成对”示出。所示每一对电压特性521至525中的一个电压特性反映被测量的电压uk1的电压特性，并且该对电压特性中的另一电压特性反映被测量的电压uk2的电压特性。

曲线图500中的标识“v[t+]”和“v[t-]”分别给出了预定阈值，所述预定阈值被示出为分别在+10v和-10v处各自平行于x轴延伸。对应于与图4中的曲线图400相关的描述，根据如在高压系统中的边界条件和/或系统参数，机械开关处的被测电压uk1或uk2为正或负，从而为了监测机械开关的开关状态，必须分别超过或低于被预定为+10v或-10v的阈值之一。作为示例，预定阈值在曲线图500中被标示为510。还可以想到，为了监测机械开关的开关状态，将在+10v处超过预定阈值。这取决于高压系统中的主导的边界条件和系统参数，在该高压系统中能够使用图1中的开关100、图2中的开关200或图3中的开关300。机械开关(例如图1中的141、142，图2中的241、242，或图3中的341、342)的电压降uk1和uk2可相应地为正或为负。

在时间点0ms，机械开关被致动以打开先前闭合的机械开关。曲线图500示出在这种致动之后各个机械开关处的电压降uk1和uk2。

在当前情况下，例如，绝缘监测单元包括：图1中的绝缘监测单元120、图2中的绝缘监测单元220或图3中的绝缘监测单元320，两个可切换电阻器诸如图2中的电阻器223、224或图3中的电阻器323、324。测量装置的这些电阻器能够交替地接入，这意味着两个可切换电阻器中的一个被连接。在这种情况下，两个可切换电阻器中的一个在0ms的时间点被接入。在100ms在两个可切换电阻器之间发生改变。

通过接入电阻器，能够影响相应机械开关处的电压降的具体电压特性uk1或uk2，使得限定的阈值(这里为-10v)被超过以识别出打开的机械开关。在两个可切换电阻器中的第一个被连接并且两个可切换电阻器中的第二个未连接的第一状态下，电压特性521和522不超过限定的阈值510。

在100ms之后，交替地转换两个可切换电阻器。在两个可切换电阻器中的第二个被连接并且两个可切换电阻器中的第一个未连接的第二状态下，电压特性521和522最终超过限定的阈值510。相应机械开关的开关状态能被正确地确定。接入电阻器导致放大或改变相应机械开关处的电压降。

可以看出，所提出的解决方案，特别是权利要求所要求保护的实施方式，与高压系统中的现有边界条件和/或系统参数无关。可靠地识别和/或监测机械开关的开关状态是可能的。此外，由于仅对机械开关处的电压降的电压特性进行一次测量并且将其与限定的阈值进行比较，所以识别和/或监测机械开关的开关状态是简单且可靠的。

在本说明书中描述的实施方式和与其相关的可选的特征和性能也应被理解为公开了所有的组合方式。具体来说，实施方式所包含的特征的描述(在没有明确的声明相反的情况下)在这里不应被理解为意味着该特征对于实施方式的功能不可或缺。本说明书中描述的方法步骤的顺序不是强制性的；可以想到方法步骤的替代顺序。方法步骤可以用各种方式实现。因此，可设想通过软件(通过编程指令)、硬件或两者的结合来实施方法步骤。

诸如“包括”、“具有”、“含有”、“包含”等等在权利要求中使用的术语不排除其他元素或步骤。表述“至少部分地”涵盖“部分地”和“完全地”两种情况。另一方面，表述“和/或”应该被理解为意味着所公开的内容不仅是可选择的，而且可以组合。因此，“a和/或b”表示：“(a)或者(b)或者(a和b)”。使用不定冠词不排除复数。单个装置能够执行权利要求中给出的多个单元或装置的功能。权利要求中给出的附图标记不应被视为对所使用的方法和/或步骤构成限制。

附图标记列表

110；210；310高压储能装置

120；220；320绝缘监测单元

130；230；330测量装置

141、142；241、242；341、342机械开关

150；250；350负载

223、224；323、324可切换电阻器

211、212；311、312电压源

221、222；321、322开关

231至233；331至333测量电阻

213、214；225至228；234至236；251、252；313、314；325至328；334至337；351、352输入/输出

410；510阈值

421至425；521至525电压特性