WO2015037210A1 - 切替回路 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a switching circuit that switches current paths.
  • protection elements there is one that performs overcharge protection or overdischarge protection operation of the battery pack by turning on / off the output using an FET switch built in the battery pack.
  • FET switch is short-circuit-broken for some reason, a lightning surge or the like is applied and a momentary large current flows, or the life of the battery cell abnormally decreases the output voltage, or conversely, an excessive abnormality Even when a voltage is output, the battery pack or the electronic device must be protected from an accident such as ignition. Therefore, in order to safely shut off the output of the battery cell under any such conceivable abnormal condition, a protection element consisting of a fuse element having a function of interrupting the current path by an external signal is used. .
  • a protection element of a protection circuit for a lithium ion secondary battery or the like it is possible to extend across the first electrode, the heating element lead electrode, and the second electrode on the current path.
  • a molten conductor is connected to be a part of a current path, and the soluble conductor on this current path is fused and cut by self-heating due to an overcurrent or a heating element provided inside a protective element.
  • the current path is interrupted by collecting the molten liquid soluble conductor on the conductor layer connected to the heating element.
  • an element which reliably switches the current path of the battery cell from the charge / discharge path in the normal state to the discharge path in the abnormal state.
  • an object of the present invention is to provide a switching circuit that switches a current path irreversibly by performing shutoff of a current path that is short-circuited in a normal state and shorting of a current path used in an abnormal state in a predetermined order. I assume.
  • the switching circuit according to the present invention is connected to the first heating element that generates heat when current flows, one end connected to the first heating element, and the other end connected to the main circuit And a switch connected to the main circuit at one end and to the first circuit at the other end, and connected at one end to the first circuit.
  • the short-circuited soluble conductor is fused by the heat generated by the body, and the switch is short-circuited by the molten conductor, a second heating element generating heat when current flows, and the second heating element
  • the open-side soluble conductor includes an open-side soluble conductor connected at one end and connected to the second circuit at the other end and connected to the main circuit at the other end, and the heat generated by the second heating element generates heat.
  • a switch element for receiving current from the main circuit is connected to the second heating element in response to the switching signal, and the open end of the first heating element of the short circuit
  • the second heating element of the open circuit is connected to the connection end of the open-side soluble conductor, and the switch element is operated, whereby the second heating element of the open circuit is energized and generates heat.
  • the main circuit and the second circuit are cut off, and the first heating element of the short circuit is energized and generates heat due to the melting of the open side soluble conductor.
  • the short circuit side soluble conductor melts, the switch is short circuited, and the main circuit and the first circuit are energized.
  • the first heating element that generates heat when a current flows and the short-circuit side soluble conductor having one end connected to the first heating element and the other end connected to the main circuit
  • a switch having one end connected to the short circuit side soluble conductor and the other connected to the main circuit, and the other end connected to the first circuit, the heat generated by the first heating element generating heat
  • a short circuit which melts the short circuit side soluble conductor and shorts the switch by the molten conductor
  • a second heating element which generates heat when current flows, and the second heating element are connected with one end being the first
  • An open circuit comprising an open-side soluble conductor connected to the second circuit and having the other end connected to the main circuit, wherein the heat generated by the second heat generating member melts the open-side soluble conductor
  • a first switch element for receiving current from the main circuit is connected to the first heat generating body in response to the switching signal, and a switching signal is received at one end of the second heat generating
  • a second switch element for conducting current from the main circuit is connected to the body, and the second heating element of the open circuit is energized and generates heat when the second switch element is operated.
  • the soluble conductor is melted off, the main circuit and the second circuit are disconnected, and the first switch element operates to cause the first heating element of the short circuit to conduct electricity and generate heat.
  • the short circuit side soluble conductor melts, the switch is short circuited, and the main circuit and the first circuit are energized.
  • the heating element is connected to a first switch element for receiving current from the main circuit in response to the switching signal to cause the first heating element to conduct current, and the second heating element receives the switching signal to receive the second signal.
  • the heating element is connected to a second switch element for supplying a current from the main circuit, and the second switching element operates to cause the second heating element in the open portion to conduct electricity, generate heat, and open the opening.
  • the side soluble conductor is melted off, the main circuit and the second circuit are disconnected, and the first switch element operates to cause the first heating element of the short circuit portion to conduct electricity and generate heat.
  • the short circuit side soluble conductor melts, the switch is short circuited, and the main circuit and the first circuit are energized.
  • the switch element by operating the switch element, the current path from the main circuit to the second circuit is cut off and a current path to the first circuit is constructed, and the current path of the main circuit is set to the second
  • the circuit can be switched to the first circuit.
  • interruption and short circuit of the current path can be performed irreversibly by melting the first, open-side soluble conductor.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a short circuit constituting a switching circuit, in which (A) shows before a short circuit and (B) shows after a short circuit.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an open circuit constituting the switching circuit, in which (A) shows the state before opening and (B) shows the state after opening.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the first switching circuit.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a first switching circuit before switching, in which (A) is an example provided with two open-side soluble conductors, (B) an example provided with one open-side soluble conductor Indicates
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a first switching circuit in which the second heating element is energized by the switch element.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a first switching circuit in which the first heating element is energized.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a first switching circuit after switching.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a battery pack to which the first switching circuit is applied.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a modification of the first switching circuit.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a battery pack to which a first switching circuit according to a modification is applied.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the second switching circuit.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a second switching circuit, wherein (A) shows an example provided with two open-side soluble conductors, and (B) shows an example provided with one open-side soluble conductor.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a battery pack to which the second switching circuit is applied.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing a modification of the second switching circuit.
  • FIG. 15 is a circuit diagram of a battery pack to which a second switching circuit according to a modification is applied.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a third switching circuit, in which (A) shows an example having two open-side soluble conductors, and (B) shows an example having one open-side soluble conductor.
  • FIG. 17 is a circuit diagram of a battery pack to which the third switching circuit is applied.
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing a modification of the third switching circuit.
  • FIG. 19 is a circuit diagram of a battery pack to which a third switching circuit according to a modification is applied.
  • the switching circuit to which the present invention is applied is a short circuit or a short circuit part connected between electrodes mutually opened through the melting conductor by melting the fusible conductor, and a short circuit through the fusible conductor Between the electrodes being made has an open circuit or opening that is interrupted by melting the fusible conductor.
  • the short circuit 1 is connected in series to the first heating element 2 and the first heating element 2, and the short circuit side melts due to the heat generation of the first heating element 2.
  • a conductor 3 is provided with first and second electrodes 5 and 6 which constitute a switch 4 which is open to each other and which is short-circuited through the molten conductor by melting the short-circuit side soluble conductor 3.
  • the first electrode 5 is connected to a power supply (not shown), and the second electrode 6 is connected to an external circuit to be connected when the switch 4 is turned on.
  • the first heat generating body 2 is connected to a switch element such as a FET (not shown) via the first heat generating body electrode 7 so that energization is controlled.
  • the short circuit 1 is supplied with power to the first heating element 2 through the first electrode 5 and the short circuit soluble conductor 3. Due to the heat generation of the first heating element 2, the short circuit side soluble conductor 3 is fused and cut. Then, in the short circuit 1, the molten conductor of the short circuit side soluble conductor 3 agglomerates between the first and second electrodes 5 and 6, thereby shorting the first and second electrodes 5 and 6. As a result, in the short circuit 1, the switch 4 is turned on to energize the power supply and the external circuit.
  • the open circuit 10 includes the second heat generating body 11, the open side soluble conductor 12 which is melted and cut by the heat generation of the second heat generating body 11, and the open side soluble conductor 12 And third and fourth electrodes 13 and 14 connected to each other.
  • the third and fourth electrodes 13 and 14 are provided on the current path, and the second heat generating body 11 is connected to a switch element such as an FET (not shown) via the second heat generating electrode 15 to energize it. Is controlled.
  • the open circuit 10 As shown in FIG. 2 (B), when the switch element is operated, power is supplied to the second heat generating body 11 through the third electrode 13 and the open side soluble conductor 12; Due to the heat generation of the second heat generating body 11, the open side soluble conductor 12 is melted down. Thereby, the open circuit 10 can cut off the current path.
  • the first switching circuit 30 constitutes the short circuit 1 and is opened with the short circuit element 21 connected to the power supply circuit 25 serving as the main circuit and the first external circuit 23 to be energized after switching.
  • the circuit 10 is configured, and includes a power supply circuit 25 and an open element 22 connected to a second external circuit 24 to be energized before switching.
  • the first switching circuit 30 is supplied with power to the second heating element 11 by the switch element 26 that has received the switching signal. Thereby, the second heat generating body 11 generates heat, and after the third and fourth electrodes 13 and 14 are shut off, the first heat generating body 2 generates heat, and the first and second electrodes 5 and 6 are generated. There is a short circuit between them.
  • the first switching circuit 30 can switch the current path of the power supply circuit 25 from the second external circuit 24 to the first external circuit 23.
  • the first switching circuit 30 has a circuit configuration shown in FIG.
  • the short circuit 1 includes a first heating element 2 that generates heat when a current flows, and a short circuit soluble conductor 3 having one end connected to the first heating element 2 and the other end connected to a power supply circuit 25;
  • the switch 4 includes one end connected to the short circuit side soluble conductor 3 and the power supply circuit 25 and the other end connected to the first external circuit 23.
  • the switch 4 is connected to the power supply circuit 25 through the first electrode 5 and to the first external circuit 23 through the second electrode 6. Further, the first heat generating body 2 is connected to the connection end electrode 16 of the open circuit 10 via the first heat generating body electrode 7.
  • the open circuit 10 is connected to the second heating element 11 that generates heat when a current flows, and the second heating element 11, and one end is connected to the power supply circuit 25, and the other end is the second external circuit.
  • an open-side fusible conductor 12 connected to the T.24.
  • the open side soluble conductor 12 has one end connected to the power supply circuit 25 through the third electrode 13 and the other end connected to the second heating element 11 A first open-ended soluble conductor 12 a, and one end connected to the second external circuit 24 via the fourth electrode 14 and the other end connected to the second heating element 11.
  • an open side soluble conductor 12b is an open side soluble conductor 12b.
  • one end of the first open-side soluble conductor 12 a is connected to the power supply circuit 25 through the third electrode 13, and the other end is connected through the second heating element 11 and the fourth electrode 14. It is connected to the second external circuit 24.
  • the first switching circuit 30 receives the switching signal at one end of the second heat generating body 11 via the second heat generating body electrode 15 and supplies a current from the power supply circuit 25 to the second heat generating body 11.
  • a switch element 26 to be energized is connected.
  • the first heating element electrode 7 of the short circuit 1 and the connection end electrode 16 to which the second heating element 11 of the open circuit 10 and the open side soluble conductor 12 are connected are included. It is connected.
  • Switch element 26 is formed of, for example, a field effect transistor (FET), and controls conduction and interruption of the current path to second heating element 11 by controlling the gate voltage.
  • FET field effect transistor
  • the first switching circuit 30 In the initial state, the first switching circuit 30 having such a configuration forms a current path from the power supply circuit 25 to the second external circuit 24 via the open circuit 10, as shown in FIG. At this time, in the first switching circuit 30, power supply to the second heat generating body 11 is restricted by the switch element 26, and both ends of the first heat generating body 2 have substantially the same potential. Hardly flows.
  • a switching signal is output to the switch element 26.
  • the switch element 26 receives the switching signal, it controls the current so as to supply power to the second heating element 11.
  • the second heating element 11 of the open circuit 10 is energized and generates heat, and the open-side soluble conductor 12 is melted and disconnected. Therefore, the current path from the power supply circuit 25 to the second external circuit 24 is cut off.
  • the current from the power supply circuit 25 flows into the short circuit 1 through the first electrode 5, and the short-side soluble conductor 3, the first heating element 2, and the first It flows to the open circuit 10 and the switch element 26 side through the heating element electrode 7.
  • the first heating element 2 of the short circuit 1 is energized and generates heat, and as shown in FIG. A short circuit occurs between the first and second electrodes 5 and 6, that is, the switch 4 is turned on, and a current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 is established.
  • the 2nd heat generating body 11 stops heat generation.
  • the feeding path is cut off by melting the short-circuit side soluble conductor 3 in the first heating element 2, the heat generation is stopped.
  • the current path to the second external circuit 24 through the third and fourth electrodes 13 and 14 is interrupted.
  • a current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 through the first electrode 5, the switch 4 and the second electrode 6 is constructed, and the current path of the power supply circuit 25 is It is possible to switch to the one external circuit 23.
  • the open side soluble conductor 12 is a short circuit between the third and fourth electrodes 13 and 14 and the short circuit between the first and second electrodes 5 and 6 Irreversible by melting the side soluble conductor 3. Therefore, as compared with the case of electronically switching by software or the like, it is possible to improve the switching failure due to a malfunction and to improve the vulnerability to illegal switching due to cracking or the like.
  • Such a first switching circuit 30 is used by being incorporated into a circuit in a battery pack 40 of a lithium ion secondary battery, for example, as shown in FIG.
  • the battery pack 40 has, for example, a battery stack 45 consisting of battery cells 41 to 44 of a total of four lithium ion secondary batteries.
  • the battery pack 40 includes a battery stack 45, a charge / discharge control circuit 50 for controlling charge / discharge of the battery stack 45, and the present invention for interrupting charging when the battery stack 45 is abnormal and for radiating the electric energy in the battery stack 45.
  • the battery stack 45 is a series connection of battery cells 41 to 44 requiring control for protection from an overcharge and an overdischarge state, and is detachable via the positive electrode terminal 40 a and the negative electrode terminal 40 b of the battery pack 40.
  • the charging circuit 55 is connected to the charging circuit 55, and the charging voltage from the charging circuit 55 is applied.
  • the battery pack 40 charged by the charging circuit 55 can operate the electronic device by connecting the positive electrode terminal 40 a and the negative electrode terminal 40 b to the electronic device operated by the battery.
  • the charge and discharge control circuit 50 controls the operation of the two current control elements 51 and 52 connected in series in the current path flowing from the battery stack 45 to the charge circuit 55.
  • Current control elements 51 and 52 are formed of, for example, a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), and control of the gate voltage by charge / discharge control circuit 50 allows conduction and interruption of the current path of battery stack 45. Control.
  • the charge / discharge control circuit 50 operates by receiving power supply from the charge circuit 55, and cuts off the current path when the battery stack 45 is overdischarged or overcharged according to the detection result by the detection circuit 46, The operation of the current control elements 51 and 52 is controlled.
  • the short circuiting element 21 is connected in parallel to the battery stack 45 and is connected in series to the protective resistor 31 for discharging the electric energy stored in the battery stack 45 with the upper limit discharge current of the battery cells 41 to 44 or less.
  • the first switching circuit 30 constitutes a discharge circuit 32 provided with the short circuiting element 21 and the protective resistor 31.
  • the open element 22 is connected on the charge / discharge current circuit 33 between the battery stack 45 and the charge circuit 55, and the operation is controlled by the switch element 26.
  • the detection circuit 46 is connected to each of the battery cells 41 to 44, detects the voltage value of each of the battery cells 41 to 44, and supplies each voltage value to the charge and discharge control circuit 50. Further, the detection circuit 46 outputs a control signal for controlling the switch element 26 when any one of the battery cells 41 to 44 becomes the overcharge voltage.
  • Switch element 26 is formed of, for example, an FET, and when the voltage value of battery cells 41 to 44 becomes a voltage exceeding a predetermined overcharge state by a detection signal output from detection circuit 46, first switching circuit 30. To shut off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45 regardless of the switch operation of the current control elements 51 and 52, and the current path of the battery stack 45 through the open / close element 22. Then, control is made to switch to the discharge circuit 32 via the shorting element 21.
  • the battery pack 40 outputs a switching signal to the switch element 26.
  • the switch element 26 controls the current of the battery stack 45 so as to energize the second heating element 11 of the open element 22.
  • the first switching circuit 30 melts the open-side soluble conductor 12 and cuts off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45.
  • the first heating element 2 is energized and the short-circuit side soluble conductor 2 is fused, whereby the first and second electrodes 5, 6 are short-circuited.
  • the current path is switched to the discharge circuit 32 side provided with the protective resistor 31.
  • the battery pack 40 in which the first switching circuit 30 is incorporated cuts off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45 which has caused an abnormality, and a battery stack in which a large electric energy corresponding to the battery capacity is stored.
  • the 45 current paths are switched to the discharge circuit 32 provided with the protective resistor 31. Therefore, the battery pack 40 can be discharged until the internal battery cells 41 to 44 drop to a safe voltage after stopping use.
  • the protective resistor 31 may be incorporated in the short circuit 1 as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 10, the discharge circuit 32 of the battery pack 40 does not need to have the protective resistor 31.
  • the second switching circuit 60 constitutes the short circuit 1, and constitutes the open circuit 10 and the short circuit element 21 connected to the power supply circuit 25 and the first external circuit 23 to be energized after switching. And an open element 22 connected to a power supply circuit 25 and a second external circuit 24 which is energized before switching.
  • the short circuit element 21 is connected to the first switch element 61, and the open element 22 is connected to the second switch element 62.
  • the short circuiting element 21 is supplied with power to the first heating element 2 by the first switch element 61 which has received the switching signal.
  • the open element 22 is supplied with power to the second heating element 11 by the second switch element 62 that has received the switching signal. Therefore, according to the second switching circuit 60, the order of the short circuit by the short circuit element 21 and the opening by the open element 22 is changed according to the output sequence of the switching signals to the first and second switch elements 61 and 62. Can.
  • the second switching circuit 60 has a circuit configuration shown in FIG.
  • the short circuit 1 includes a first heating element 2, a short circuit soluble conductor 3 and a switch 4, and the heat generated by the first heating element 2 causes the short circuit soluble conductor 3 to melt and cut. Short-circuits the switch 4.
  • the short circuit 1 includes the first switching circuit 30 except that the first heating element 2 is connected to the first switch element 61 via the first heating element electrode 7. The same configuration as
  • the open circuit 10 includes the second heat generating body 11 and the open side soluble conductor 12, and the heat generated by the second heat generating body 11 causes the open side soluble conductor 12 to melt and cut.
  • the open circuit 10 is a first switching circuit except that the second heating element 11 is connected to the second switch element 62 via the second heating element electrode 15. It has the same configuration as 30.
  • one end of the open-side soluble conductor 12 is connected to the power supply circuit 25 through the third electrode 13 and the other end is the second heating element 11.
  • a first open-ended soluble conductor 12a connected to the second external circuit 24 via the fourth electrode 14 at one end and a second heating element 11 at the other end And two open side soluble conductors 12b.
  • the open circuit 10 may be configured by only the first open-side soluble conductor 12a.
  • one end of the first open side soluble conductor 12 a is connected to the power supply circuit 25 via the third electrode 13, and the other end is connected via the second heating element 11 and the fourth electrode 14 to the first open side soluble conductor 12 a. It is connected to the two external circuits 24.
  • the second switching circuit 60 having such a configuration configures a current path from the power supply circuit 25 to the second external circuit 24 via the open circuit 10, as shown in FIG.
  • the short circuit 1 the power supply to the first heating element 2 is restricted by the first switch element 61, and the switch 4 is turned off.
  • the open circuit 10 the power supply to the second heating element 11 is restricted by the second switch element 62.
  • a switching signal is output to the second switch element 62.
  • the second switch element 62 receives the switching signal, it controls the current to supply power to the second heating element 11.
  • the second heating element 11 of the open circuit 10 is energized and generates heat, and the open-side soluble conductor 12 is fused. Therefore, the current path from the power supply circuit 25 to the second external circuit 24 is cut off.
  • the second switching circuit 60 outputs a switching signal to the first switch element 61.
  • the first switch element 61 controls the current so as to supply power to the first heating element 2.
  • the first heating element 2 of the short circuit 1 is energized and generates heat, and the short circuit side soluble conductor 3 is fused and disconnected, and the first and second electrodes 5 are made by this molten conductor. , 6 are shorted, that is, the switch 4 is turned on, and a current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 is established.
  • the second switching circuit 60 first outputs a switching signal to the first switch element 61 when the current path of the power supply circuit 25 needs to be switched from the second external circuit 24 to the first external circuit 23. After the current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 is constructed, a switching signal is output to the second switch element 62 to interrupt the current path leading to the second external circuit 24. It is also good. Thus, the current path can be switched from the second external circuit 24 to the first external circuit 23 without interruption of the power of the power supply circuit 25.
  • the 2nd heat generating body 11 stops heat generation.
  • the feeding path is cut off by melting the short-circuit side soluble conductor 3 in the first heating element 2, the heat generation is stopped.
  • the first and second switch elements 61 and 62 are operated to pass the third and fourth electrodes 13 and 14 to the first external circuit 23.
  • the current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 via the first electrode 5, the switch 4 and the second electrode 6 is constructed, and the current path of the power supply circuit 25 is
  • the second external circuit 24 can be switched to the first external circuit 23.
  • the short circuit between the third and fourth electrodes 13 and 14 and the short circuit between the first and second electrodes 5 and 6 is released. Irreversible by melting the side soluble conductor 12. Therefore, as compared with the case of electronically switching by software or the like, it is possible to improve the switching failure due to a malfunction and to improve the vulnerability to illegal switching due to cracking or the like.
  • the order of the short circuit by the short circuit element 21 and the opening by the open element 22 is changed according to the output sequence of the switching signals to the first and second switch elements 61 and 62. Can.
  • Such a second switching circuit 60 is incorporated in a circuit in a battery pack 40 of a lithium ion secondary battery, for example, as shown in FIG.
  • the switching signal is sequentially output from the detection circuit 46 to the second switch element 62 and the first switch element 61, so that the charge / discharge current circuit 33 is first interrupted by the open element 22. Then, the discharge circuit 32 is shorted by the shorting element 21.
  • the battery pack 40 first outputs a switching signal to the second switch element 62.
  • the second switch element 62 controls the current of the battery stack 45 so as to energize the second heating element 11 of the open element 22.
  • the second switching circuit 60 melts the open-side soluble conductor 12 and cuts off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45.
  • the detection circuit 46 outputs a switching signal to the first switch element 61.
  • the first switch element 61 controls the current of the battery stack 45 such that the first heating element 2 of the short circuit element 21 is energized.
  • the first heating element 2 is energized, and the short-circuit side soluble conductor 3 is fused, whereby the first and second electrodes 5 and 6 are shorted, and the current path of the battery stack 45 is protected. It switches to the provided discharge circuit 32 side.
  • the battery pack 40 in which the second switching circuit 60 is incorporated cuts off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45 which has caused an abnormality, and a battery stack in which a large electric energy corresponding to the battery capacity is stored.
  • the 45 current paths are switched to the discharge circuit 32 provided with a protective resistance. Therefore, the battery pack 40 can be discharged until the internal battery cells drop to a safe voltage after the use is stopped.
  • the protective resistance 31 may be provided on the discharge circuit 32.
  • the protective resistance 31 may be incorporated in the short circuit 1. .
  • the discharge circuit 32 of the battery pack 40 does not need to have the protective resistor 31.
  • the third switching circuit 70 will be described.
  • a short circuit portion 71 having the same function as the short circuit 1 described above and an open portion 72 having the same function as the open circuit 10 described above are integrally formed. There is.
  • the shorting portion 71 includes a first heating element 2 and a shorting-side soluble conductor 3 having one end connected to the first heating element 2 and the other end connected to the first external circuit 23 and one end on the shorting side
  • the switch 4 is connected to the fusible conductor 3 and to the first external circuit 23, and the other end is connected to the power supply circuit 25.
  • the open portion 72 is connected to the second heat generating body 11 and the second heat generating body 11 and has one end connected to the other end of the switch 4 and the power supply circuit 25 and the other end connected to the second external circuit 24 And the open side soluble conductor 12.
  • the first heat generating body 2 is connected to the first switch element 61 via the first heat generating body electrode 7.
  • the switch 4 is connected to the first external circuit 23 through the first electrode 5 and to the power supply circuit 25 through the second electrode 6.
  • the second electrode 6 is also connected to one end side of the open side soluble conductor 12 provided in the open portion 72.
  • the second heat generating body 11 is connected to the second switch element 62 through the second heat generating body electrode 15. Further, in the open part 72, the open side soluble conductor 12 is connected to the second external circuit 24 through the fourth electrode 14, and connected to the power supply circuit 25 through the second electrode 6.
  • the open side soluble conductor 12 has one end connected to the second external circuit 24 via the fourth electrode 14 and the other end a second heating element 11, a first open-side soluble conductor 12a connected to the second power supply circuit 25 via the second electrode 6 and a second heat-generating member 11 having the other end connected to the second heating element 11 And an open side soluble conductor 12b.
  • one end of the first open side soluble conductor 12 a is connected to the power supply circuit 25 through the second electrode 6, and the other end is connected through the second heat generating body 11 and the fourth electrode 14. It is connected to the second external circuit 24.
  • the third switching circuit 70 having such a configuration forms a current path from the power supply circuit 25 to the second external circuit 24 through the open portion 72, as shown in FIG.
  • the short circuit portion 71 power supply to the first heating element 2 is restricted by the first switch element 61, and the switch 4 is turned off.
  • the open portion 72 power supply to the second heating element 11 is restricted by the second switch element 62.
  • a switching signal is output to the second switch element 62.
  • the second switch element 62 receives the switching signal, it controls the current to supply power to the second heating element 11.
  • the third switching circuit 70 the second heating element 11 of the open portion 72 is energized and generates heat, and the open-side soluble conductor 12 is fused. Therefore, the current path from the power supply circuit 25 to the second external circuit 24 is cut off.
  • the third switching circuit 70 outputs a switching signal to the first switch element 61.
  • the first switch element 61 controls the current so as to supply power to the first heating element 2.
  • the first heating element 2 of the short circuit portion 71 is energized and generates heat, and the short circuit side soluble conductor 3 is fused and cut, and the first and second electrodes 5 are made by the molten conductor. , 6 are shorted, that is, the switch 4 is turned on, and a current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 is established.
  • the third switching circuit 70 first outputs a switching signal to the first switch element 61 when the current path of the power supply circuit 25 needs to be switched from the second external circuit 24 to the first external circuit 23. After the current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 is constructed, a switching signal is output to the second switch element 62 to interrupt the current path leading to the second external circuit 24. It is also good. Thus, the current path can be switched from the second external circuit 24 to the first external circuit 23 without interruption of the power of the power supply circuit 25.
  • the 2nd heat generating body 11 stops heat generation.
  • the feeding path is cut off by melting the short-circuit side soluble conductor 3 in the first heating element 2, the heat generation is stopped.
  • the first and second switch elements 61 and 62 are operated to pass the second and fourth electrodes 6 and 14 to the first external circuit 24.
  • the current path from the power supply circuit 25 to the first external circuit 23 via the second electrode 6, the switch 4 and the first electrode 5 is constructed, and the current path of the power supply circuit 25 is The second external circuit 24 can be switched to the first external circuit 23.
  • the short circuit between the second and fourth electrodes 6 and 14 and the short circuit between the first and second electrodes 5 and 6 are opened. Irreversible by melting the side soluble conductor 12. Therefore, as compared with the case of electronically switching by software or the like, it is possible to improve the switching failure due to a malfunction and to improve the vulnerability to illegal switching due to cracking or the like.
  • the order of the short circuit by the short circuit element 21 and the opening by the open element 22 is changed according to the output order of the switching signals to the first and second switch elements 61 and 62. Can.
  • Such a third switching circuit 70 is incorporated in a circuit in a battery pack 40 of a lithium ion secondary battery, for example, as shown in FIG.
  • the first switch element 61 connects between the first heat generating electrode 7 of the switching circuit 70 and the + side terminal of the battery stack 45.
  • the second switch element 62 connects between the second heating element electrode 15 of the switching circuit 70 and the negative side terminal of the battery stack 45.
  • the first electrode 5 connected to the negative side terminal of the battery stack 45 is at the negative potential
  • the second electrode 6 connected to the positive side terminal of the battery stack 45 is at the positive potential
  • the first heating element electrode 7 connected to the first switch element 61 is set to a positive potential.
  • the fourth electrode 14 connected to the charge / discharge current circuit 33 is set to the positive potential
  • the second heating element electrode 15 connected to the second switch element 62 is set to the negative potential.
  • a switching signal is sequentially output from the detection circuit 46 to the second switch element 62 and the first switch element 61.
  • the charge / discharge current circuit 33 is interrupted by the open portion 72, and then the discharge circuit 32 is shorted by the short circuit portion 71.
  • the battery pack 40 first outputs a switching signal to the second switch element 62.
  • the second switch element 62 controls the current of the battery stack 45 so that the second heating element 11 of the open portion 72 is energized.
  • the third switching circuit 70 melts the open-side soluble conductor 12 and cuts off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45.
  • the detection circuit 46 outputs a switching signal to the first switch element 61.
  • the first switch element 61 controls the current of the battery stack 45 so that the first heating element 2 of the short circuit portion 71 is energized.
  • the first heating element 2 is energized, and the short-circuit side soluble conductor 2 is fused, whereby the first and second electrodes 5 and 6 are shorted, and the current path of the battery stack 45 is protected. It switches to the provided discharge circuit 32 side.
  • the battery pack 40 in which the third switching circuit 70 is incorporated cuts off the charge / discharge current circuit 33 of the battery stack 45 which has caused an abnormality, and the battery stack in which a large electric energy corresponding to the battery capacity is stored.
  • the 45 current paths are switched to the discharge circuit 32 provided with a protective resistance. Therefore, the battery pack 40 can be discharged until the internal battery cells drop to a safe voltage after the use is stopped.
  • the protective resistance 31 may be provided on the discharge circuit 32.
  • the protective resistance 31 may be built in the short circuit portion 71. .
  • the discharge circuit 32 of the battery pack 40 does not need to have the protective resistor 31.
  • the first external circuit 23 a light emitting circuit, a sound generating circuit, a circuit with electric signal generation or the like, the state in which the open circuit 10 or the open portion 72 operates can be notified as an alarm to the outside It can also be applied to an open circuit with an alarm function.
  • the present invention can be applied as a circuit for activation of various devices and software.
  • the first external circuit 23 is a functional circuit of various devices and software
  • the second external circuit 24 is a circuit in which a part of the function is limited
  • the initial setting is a second function limited function.
  • External circuit 24 is connected.
  • the user performs a license contract procedure to activate the device, the user is switched to the first external circuit 23 which is a functional circuit of the device.
  • the present invention can be applied as an information security circuit for protecting information of a database.
  • the second external circuit 24 is a functional circuit connected to a database
  • the first external circuit 23 is configured as a circuit separated from the database
  • the database is set via the second external circuit 24 in initialization. It is supposed to be accessible to When hacking or cracking is detected, switching is made to the first external circuit 23 separated from the database in order to protect information in the database.

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Abstract

　短絡されている電流経路の遮断と開放電流経路の短絡を所定の順序で行い、電流経路を不可逆的に切り替える。　第２の発熱体（１２）に第２の発熱体（１２）に電流を通電させるスイッチ素子（２６）が接続され、第１の発熱体（２）の開放端と、第２の発熱体（１１）と開放側可溶導体（１２）との接続端（１６）とを接続し、スイッチ素子（２６）の動作により第２の発熱体（１１）が通電、発熱して開放側可溶導体（１２）が溶断し、主たる回路（２５）と第２の回路（２４）とが遮断され、開放側可溶導体（１２）の溶断により、第１の発熱体（２）が通電、発熱して短絡側可溶導体（３）が溶断し、スイッチ（４）が短絡されて、主たる回路（２５）と第１の回路（２３）とが通電される。

Description

切替回路 関連出願へのクロスリファレンス
　本出願は、日本国特許出願２０１３－１８８８０４号（２０１３年９月１１日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本発明は、電流経路を切り替える切替回路に関する。
　充電して繰り返し利用することのできる二次電池の多くは、バッテリパックに加工されてユーザに提供される。特に重量エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池においては、ユーザ及び電子機器の安全を確保するために、一般的に、過充電保護、過放電保護等のいくつもの保護回路をバッテリパックに内蔵し、所定の場合にバッテリパックの出力を遮断する機能を有している。
　この種の保護素子には、バッテリパックに内蔵されたＦＥＴスイッチを用いて出力のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、バッテリパックの過充電保護又は過放電保護動作を行うものがある。しかしながら、何らかの原因でＦＥＴスイッチが短絡破壊した場合、雷サージ等が印加されて瞬間的な大電流が流れた場合、あるいはバッテリセルの寿命によって出力電圧が異常に低下したり、逆に過大な異常電圧を出力した場合であっても、バッテリパックや電子機器は、発火等の事故から保護されなければならない。そこで、このような想定し得るいかなる異常状態においても、バッテリセルの出力を安全に遮断するために、外部からの信号によって電流経路を遮断する機能を有するヒューズ素子からなる保護素子が用いられている。
　リチウムイオン二次電池等向けの保護回路の保護素子としては、特許文献１に記載されているように、電流経路上の第１の電極，発熱体引出電極，第２の電極間に亘って可溶導体を接続して電流経路の一部とし、この電流経路上の可溶導体を、過電流による自己発熱、あるいは保護素子内部に設けた発熱体によって溶断するものがある。このような保護素子では、溶融した液体状の可溶導体を発熱体に繋がる導体層上に集めることにより電流経路を遮断する。
特開２０１０－００３６６５号公報 特開２００４－１８５９６０号公報 特開２０１２－００３８７８号公報
　しかし、異常を起こしたリチウムイオン二次電池の充放電電流回路を遮断しても、バッテリセルには、バッテリ容量分の大きなエネルギーが蓄えられたままであり、保護回路に異常が生じた場合等に、当該バッテリセルからの漏れ電流による発熱事故等のリスクが想定される。したがって、バッテリパックの使用を停止した後には、内部のバッテリセルが安全な電圧に降下するまで放電させることが好ましい。
　このように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパックにおいては、バッテリセルの電流経路を、正常時における充放電経路から、異常時における放電経路へ確実に切り替える素子が求められる。
　そこで、本発明は、正常時において短絡されている電流経路の遮断と、異常時において使用する電流経路の短絡を、所定の順序で行い、電流経路を不可逆的に切り替える切替回路を提供すること目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明に係る切替回路は、電流が流れることにより発熱する第１の発熱体と、一端が上記第１の発熱体と接続され、他端が主たる回路と接続された短絡側可溶導体と、一端が上記短絡側可溶導体と接続されるとともに上記主たる回路と接続され、他端が第１の回路と接続されたスイッチとを備え、上記第１の発熱体の発熱した熱により上記短絡側可溶導体を溶断させ、該溶融導体によって上記スイッチを短絡させる短絡回路と、電流が流れることにより発熱する第２の発熱体と、上記第２の発熱体と接続されるとともに一端が第２の回路と接続され、他端が上記主たる回路と接続された開放側可溶導体とを備え、上記第２の発熱体の発熱した熱により上記開放側可溶導体を溶断させる開放回路とを有し、上記第２の発熱体の一端には、切替信号を受けて上記第２の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させるスイッチ素子が接続され、上記短絡回路の上記第１の発熱体の開放端と、上記開放回路の上記第２の発熱体と上記開放側可溶導体との接続端とを接続し、上記スイッチ素子が動作することにより上記開放回路の上記第２の発熱体が通電、発熱して上記開放側可溶導体が溶断し、上記主たる回路と上記第２の回路とが遮断され、上記開放側可溶導体の溶断により、上記短絡回路の上記第１の発熱体が通電、発熱して上記短絡側可溶導体が溶融し、上記スイッチが短絡されて、上記主たる回路と上記第１の回路とが通電されるものである。
　また、本発明に係る切替回路は、電流が流れることにより発熱する第１の発熱体と、一端が上記第１の発熱体と接続され、他端が主たる回路と接続された短絡側可溶導体と、一端が上記短絡側可溶導体と接続されるとともに上記主たる回路と接続され、他端が第１の回路と接続されたスイッチとを備え、上記第１の発熱体の発熱した熱により上記短絡側可溶導体を溶断させ、該溶融導体によって上記スイッチを短絡させる短絡回路と、電流が流れることにより発熱する第２の発熱体と、上記第２の発熱体と接続されるとともに一端が第２の回路と接続され、他端が上記主たる回路と接続された開放側可溶導体とを備え、上記第２の発熱体の発熱した熱により上記開放側可溶導体を溶断させる開放回路とを有し、上記第１の発熱体の一端には、切替信号を受けて上記第１の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第１のスイッチ素子が接続され、上記第２の発熱体の一端には、切替信号を受けて上記第２の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第２のスイッチ素子が接続され、上記第２のスイッチ素子が動作することにより、上記開放回路の上記第２の発熱体が通電、発熱して上記開放側可溶導体が溶断し、上記主たる回路と上記第２の回路とが遮断され、上記第１のスイッチ素子が動作することにより、上記短絡回路の上記第１の発熱体が通電、発熱して上記短絡側可溶導体が溶融し、上記スイッチが短絡されて、上記主たる回路と上記第１の回路とが通電されるものである。
　また、本発明に係る切替回路は、電流が流れることにより発熱する第１の発熱体と、一端が上記第１の発熱体と接続され、他端が第１の回路と接続された短絡側可溶導体と、一端が上記短絡側可溶導体と接続されるとともに上記第１の回路と接続され、他端が主たる回路と接続されたスイッチとを備え、上記第１の発熱体の発熱した熱により上記短絡側可溶導体を溶断させ、該溶融導体によって上記スイッチを短絡させる短絡部と、電流が流れることにより発熱する第２の発熱体と、上記第２の発熱体と接続されるとともに一端が上記スイッチの他端及び上記主たる回路と接続され、他端が第２の回路と接続された開放側可溶導体とを備え、上記第２の発熱体の発熱した熱により上記開放側可溶導体を溶断させる開放部とを有し、上記第１の発熱体は、切替信号を受けて上記第１の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第１のスイッチ素子と接続され、上記第２の発熱体は、切替信号を受けて上記第２の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第２のスイッチ素子と接続され、上記第２のスイッチ素子が動作することにより、上記開放部の上記第２の発熱体が通電、発熱して上記開放側可溶導体が溶断し、上記主たる回路と上記第２の回路とが遮断され、上記第１のスイッチ素子が動作することにより、上記短絡部の上記第１の発熱体が通電、発熱して上記短絡側可溶導体が溶融し、上記スイッチが短絡されて、上記主たる回路と上記第１の回路とが通電されるものである。
　本発明によれば、スイッチ素子を動作させることによって、主たる回路から第２の回路へ至る電流経路を遮断するとともに第１の回路へ至る電流経路が構築され、主たる回路の電流経路を第２の回路から第１の回路へ切り替えることができる。このとき、本発明によれば、電流経路の遮断及び短絡を、第１、開放側可溶導体を溶融させることにより、不可逆的に行うことができる。
図１は、切替回路を構成する短絡回路の回路図であり、（Ａ）は短絡前、（Ｂ）は短絡後を示す。 図２は、切替回路を構成する開放回路の回路図であり、（Ａ）は開放前、（Ｂ）は開放後を示す。 図３は、第１の切替回路の構成を示すブロック図である。 図４は、切替前における第１の切替回路を示す回路図であり、（Ａ）は２つの開放側可溶導体を備えた例、（Ｂ）は１つの開放側可溶導体を備えた例を示す。 図５は、スイッチ素子によって第２の発熱体が通電された第１の切替回路を示す回路図である。 図６は、第１の発熱体が通電された第１の切替回路を示す回路図である。 図７は、切替後における第１の切替回路を示す回路図である。 図８は、第１の切替回路が適用されたバッテリパックの回路図である。 図９は、第１の切替回路の変形例を示す回路図である。 図１０は、変形例に係る第１の切替回路が適用されたバッテリパックの回路図である。 図１１は、第２の切替回路の構成を示すブロック図である。 図１２は、第２の切替回路を示す回路図であり、（Ａ）は２つの開放側可溶導体を備えた例、（Ｂ）は１つの開放側可溶導体を備えた例を示す。 図１３は、第２の切替回路が適用されたバッテリパックの回路図である。 図１４は、第２の切替回路の変形例を示す回路図である。 図１５は、変形例に係る第２の切替回路が適用されたバッテリパックの回路図である。 図１６は、第３の切替回路を示す回路図であり、（Ａ）は２つの開放側可溶導体を備えた例、（Ｂ）は１つの開放側可溶導体を備えた例を示す。 図１７は、第３の切替回路が適用されたバッテリパックの回路図である。 図１８は、第３の切替回路の変形例を示す回路図である。 図１９は、変形例に係る第３の切替回路が適用されたバッテリパックの回路図である。
　以下、本発明が適用された切替回路について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　本発明が適用された切替回路は、可溶導体を溶融させることにより、この溶融導体を介して互いに開放されている電極間が接続される短絡回路又は短絡部と、可溶導体を介して短絡されている電極間が、可溶導体を溶融させることにより遮断される開放回路又は開放部を有する。先ず、短絡回路及び開放回路の動作原理について説明する。
　短絡回路１は、図１（Ａ）に示すように、第１の発熱体２と、第１の発熱体２と直列に接続され、第１の発熱体２の発熱により溶融する短絡側可溶導体３と、互いに開放され、短絡側可溶導体３が溶融することにより、この溶融導体を介して短絡するスイッチ４を構成する第１、第２の電極５，６とを備える。第１の電極５は図示しない電源と接続され、第２の電極６は、スイッチ４がオンになると接続される外部回路と接続されている。また、第１の発熱体２は、第１の発熱体電極７を介して、図示しないＦＥＴ等のスイッチ素子と接続され、通電が制御されている。
　短絡回路１は、スイッチ素子が動作することにより、第１の電極５及び短絡側可溶導体３を介して第１の発熱体２に給電されると、図１（Ｂ）に示すように、第１の発熱体２の発熱により短絡側可溶導体３が溶断する。すると、短絡回路１は、短絡側可溶導体３の溶融導体が第１、第２の電極５，６間にわたって凝集し、第１、第２の電極５，６間が短絡する。これにより、短絡回路１は、スイッチ４がオンとなり、電源と外部回路とを通電させる。
　開放回路１０は、図２（Ａ）に示すように、第２の発熱体１１と、第２の発熱体１１の発熱により溶断する開放側可溶導体１２と、開放側可溶導体１２を介して接続されている第３、第４の電極１３，１４とを備える。第３、第４の電極１３，１４は、電流経路上に設けられ、第２の発熱体１１は、第２の発熱体電極１５を介して、図示しないＦＥＴ等のスイッチ素子と接続され、通電が制御されている。
　開放回路１０は、スイッチ素子が動作することにより、第３の電極１３及び開放側可溶導体１２を介して第２の発熱体１１に給電されると、図２（Ｂ）に示すように、第２の発熱体１１の発熱により開放側可溶導体１２が溶断する。これにより、開放回路１０は、電流経路を遮断することができる。
　［第１の切替回路］
　第１の切替回路３０は、図３に示すように、短絡回路１を構成し、主たる回路となる電源回路２５及び切替後に通電する第１の外部回路２３に接続された短絡素子２１と、開放回路１０を構成し、電源回路２５及び切替前に通電する第２の外部回路２４に接続された開放素子２２とを備える。また、第１の切替回路３０は、切替信号を受けたスイッチ素子２６によって、第２の発熱体１１へ給電される。これにより、第２の発熱体１１が発熱し、第３、第４の電極１３，１４間が遮断された後、第１の発熱体２が発熱し、第１、第２の電極５，６間が短絡される。これにより、第１の切替回路３０は、電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替えることができる。
　具体的に、第１の切替回路３０は、図４に示す回路構成を有する。短絡回路１は、電流が流れることにより発熱する第１の発熱体２と、一端が第１の発熱体２と接続され、他端が電源回路２５と接続された短絡側可溶導体３と、一端が短絡側可溶導体３と接続されるとともに電源回路２５と接続され、他端が第１の外部回路２３と接続されたスイッチ４とを備える。
　スイッチ４は、第１の電極５を介して電源回路２５と接続され、第２の電極６を介して第１の外部回路２３と接続されている。また、第１の発熱体２は、第１の発熱体電極７を介して開放回路１０の接続端電極１６と接続されている。
　また、開放回路１０は、電流が流れることにより発熱する第２の発熱体１１と、第２の発熱体１１と接続されるとともに一端が電源回路２５と接続され、他端が第２の外部回路２４と接続された開放側可溶導体１２とを備える。図４（Ａ）に示す第１の切替回路３０において、開放側可溶導体１２は、一端を第３の電極１３を介して電源回路２５と接続され他端を第２の発熱体１１と接続されている第１の開放側可溶導体１２ａと、一端を第４の電極１４を介して第２の外部回路２４と接続され他端を第２の発熱体１１と接続されている第２の開放側可溶導体１２ｂとを有する。
　なお、開放回路１０は、図４（Ｂ）に示すように、第１の開放側可溶導体１２ａのみで構成してもよい。この場合、第１の開放側可溶導体１２ａは、一端が第３の電極１３を介して電源回路２５と接続され、他端が第２の発熱体１１と、第４の電極１４を介して第２の外部回路２４とに接続される。
　また、第１の切替回路３０は、第２の発熱体１１の一端には、第２の発熱体電極１５を介して、切替信号を受けて第２の発熱体１１に電源回路２５から電流を通電させるスイッチ素子２６が接続されている。また、第１の切替回路３０は、短絡回路１の第１の発熱体電極７と、開放回路１０の第２の発熱体１１と開放側可溶導体１２が接続された接続端電極１６とが接続されている。
　スイッチ素子２６は、たとえば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により構成され、ゲート電圧を制御することによって、第２の発熱体１１への電流経路の導通と遮断とを制御する。
　［第１の切替回路の動作］
　このような構成を有する第１の切替回路３０は、初期状態においては、図４に示すように、電源回路２５から開放回路１０を介して第２の外部回路２４に至る電流経路となる。このとき、第１の切替回路３０は、スイッチ素子２６によって第２の発熱体１１への給電は規制され、また、第１の発熱体２の両端はほぼ同電位であり短絡回路１へは電流がほとんど流れない。
　電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替える必要が生じると、スイッチ素子２６に切替信号が出力される。スイッチ素子２６は、切替信号を受けると、第２の発熱体１１に給電するように、電流を制御する。これにより、第１の切替回路３０は、図５に示すように、開放回路１０の第２の発熱体１１が通電、発熱し、開放側可溶導体１２が溶断する。したがって、電源回路２５から第２の外部回路２４へ至る電流経路が遮断される。
　すると、図６に示すように、電源回路２５からの電流が第１の電極５を介して短絡回路１側に流入し、短絡側可溶導体３、第１の発熱体２、及び第１の発熱体電極７を介して開放回路１０及びスイッチ素子２６側へ流れる。これにより、第１の切替回路３０は、短絡回路１の第１の発熱体２が通電、発熱し、図７に示すように、短絡側可溶導体３が溶断するとともに、この溶融導体により第１、第２の電極５，６間が短絡、すなわちスイッチ４がオンとなり、電源回路２５から第１の外部回路２３へ至る電流経路が構築される。
　なお、第２の発熱体１１は、開放側可溶導体１２と短絡側可溶導体３の両方が溶断することにより給電経路が遮断されるため発熱が停止される。また第１の発熱体２は、短絡側可溶導体３が溶断することにより給電経路が遮断されるため発熱が停止される。
　このように、第１の切替回路３０によれば、スイッチ素子２６を動作させることによって、第３、第４の電極１３，１４を経て第２の外部回路２４へ至る電流経路を遮断するとともに、電源回路２５から、第１の電極５、スイッチ４、第２の電極６を経て第１の外部回路２３へ至る電流経路が構築され、電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替えることができる。
　また、第１の切替回路３０によれば、第３、第４の電極１３，１４間の遮断、及び第１、第２の電極５，６間の短絡を、開放側可溶導体１２、短絡側可溶導体３を溶融させることにより不可逆的に行う。したがって、ソフトウェア等により電子的に切り替える場合に比べて、誤動作による切替不良の改善を図ることができ、またクラッキング等による不正な切替に対する脆弱性を改善することができる。
　［第１の切替回路の実装例］
　このような第１の切替回路３０は、図８に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック４０内の回路に組み込まれて用いられる。バッテリパック４０は、例えば、合計４個のリチウムイオン二次電池のバッテリセル４１～４４からなるバッテリスタック４５を有する。
　バッテリパック４０は、バッテリスタック４５と、バッテリスタック４５の充放電を制御する充放電制御回路５０と、バッテリスタック４５の異常時に充電を遮断するとともにバッテリスタック４５内の電気エネルギーを放熱させる本発明が適用された第１の切替回路３０を構成する短絡素子２１及び開放素子２２と、各バッテリセル４１～４４の電圧を検出する検出回路４６と、検出回路４６の検出結果に応じて第１の切替回路３０の動作を制御するスイッチ素子２６とを備える。
　バッテリスタック４５は、過充電及び過放電状態から保護するための制御を要するバッテリセル４１～４４が直列接続されたものであり、バッテリパック４０の正極端子４０ａ、負極端子４０ｂを介して、着脱可能に充電回路５５に接続され、充電回路５５からの充電電圧が印加される。充電回路５５により充電されたバッテリパック４０は、正極端子４０ａ、負極端子４０ｂをバッテリで動作する電子機器に接続することによって、この電子機器を動作させることができる。
　充放電制御回路５０は、バッテリスタック４５から充電回路５５に流れる電流経路に直列接続された２つの電流制御素子５１、５２の動作を制御する。電流制御素子５１、５２は、たとえば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ。）により構成され、充放電制御回路５０によりゲート電圧を制御することによって、バッテリスタック４５の電流経路の導通と遮断とを制御する。充放電制御回路５０は、充電回路５５から電力供給を受けて動作し、検出回路４６による検出結果に応じて、バッテリスタック４５が過放電又は過充電であるとき、電流経路を遮断するように、電流制御素子５１、５２の動作を制御する。
　短絡素子２１は、バッテリスタック４５と並列に接続されるとともに、バッテリスタック４５に蓄積された電気エネルギーをバッテリセル４１～４４の上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗３１と直列に接続されている。これにより、第１の切替回路３０は、短絡素子２１及び保護抵抗３１が設けられた放電回路３２を構成する。
　開放素子２２は、バッテリスタック４５と充電回路５５との間の充放電電流回路３３上に接続され、その動作がスイッチ素子２６によって制御される。
　検出回路４６は、各バッテリセル４１～４４と接続され、各バッテリセル４１～４４の電圧値を検出して、各電圧値を充放電制御回路５０に供給する。また、検出回路４６は、いずれか１つのバッテリセル４１～４４が過充電電圧になったときにスイッチ素子２６を制御する制御信号を出力する。
　スイッチ素子２６は、たとえばＦＥＴにより構成され、検出回路４６から出力される検出信号によって、バッテリセル４１～４４の電圧値が所定の過充電状態を超える電圧になったとき、第１の切替回路３０を動作させて、バッテリスタック４５の充放電電流回路３３を電流制御素子５１、５２のスイッチ動作によらず遮断するとともに、バッテリスタック４５の電流経路を、開放素子２２を介した充放電電流回路３３から、短絡素子２１を介した放電回路３２に切り替えるように制御する。
　具体的に、バッテリパック４０は、検出回路４６によってバッテリセル４１～４４のいずれかに異常電圧が検出された場合、スイッチ素子２６に切替信号を出力する。スイッチ素子２６は、開放素子２２の第２の発熱体１１へ通電するように、バッテリスタック４５の電流を制御する。これにより、第１の切替回路３０は、開放側可溶導体１２が溶断し、バッテリスタック４５の充放電電流回路３３を遮断する。さらに、第１の切替回路３０は、第１の発熱体２が通電され、短絡側可溶導体２が溶断することにより、第１、第２の電極５，６が短絡し、バッテリスタック４５の電流経路を保護抵抗３１が設けられた放電回路３２側に切り替える。
　このように、第１の切替回路３０が組み込まれたバッテリパック４０は、異常を起こしたバッテリスタック４５の充放電電流回路３３を遮断するとともに、バッテリ容量分の大きな電気エネルギーが蓄えられたバッテリスタック４５の電流経路を、保護抵抗３１が設けられた放電回路３２に切り替える。したがって、バッテリパック４０は、使用を停止した後に、内部のバッテリセル４１～４４が安全な電圧に降下するまで放電させることができる。
　［保護素子内蔵］
　なお、第１の切替回路３０は、図８に示すように、放電回路３２上に保護抵抗３１を設ける他、図９に示すように、短絡回路１に保護抵抗３１を内蔵してもよい。この場合、図１０に示すように、バッテリパック４０の放電回路３２には保護抵抗３１を設ける必要がない。
　［第２の切替回路］
　次いで、第２の切替回路６０について説明する。なお、以下の説明において、上述した第１の切替回路３０と同じ構成については同一の符号を付してその詳細を省略する。第２の切替回路６０は、図１１に示すように、短絡回路１を構成し、電源回路２５及び切替後に通電する第１の外部回路２３に接続された短絡素子２１と、開放回路１０を構成し、電源回路２５及び切替前に通電する第２の外部回路２４に接続された開放素子２２とを備える。
　第２の切替回路６０においては、短絡素子２１が第１のスイッチ素子６１と接続され、開放素子２２が第２のスイッチ素子６２と接続されている。短絡素子２１は、切替信号を受けた第１のスイッチ素子６１によって、第１の発熱体２へ給電される。また、開放素子２２は、切替信号を受けた第２のスイッチ素子６２によって、第２の発熱体１１へ給電される。したがって、第２の切替回路６０によれば、第１、第２のスイッチ素子６１，６２への切替信号の出力順序に応じて、短絡素子２１による短絡と開放素子２２による開放の順序を変えることができる。
　具体的に、第２の切替回路６０は、図１２に示す回路構成を有する。短絡回路１は、第１の発熱体２と、短絡側可溶導体３と、スイッチ４とを備え、第１の発熱体２の発熱した熱により短絡側可溶導体３を溶断させ、溶融導体によってスイッチ４を短絡させる。第２の切替回路６０において、短絡回路１は、第１の発熱体２が第１の発熱体電極７を介して第１のスイッチ素子６１と接続されている他は、第１の切替回路３０と同じ構成である。
　また、開放回路１０は、第２の発熱体１１と、開放側可溶導体１２とを備え、第２の発熱体１１の発熱した熱により開放側可溶導体１２を溶断させる。第２の切替回路６０において、開放回路１０は、第２の発熱体１１が、第２の発熱体電極１５を介して第２のスイッチ素子６２と接続されている他は、第１の切替回路３０と同じ構成である。
　なお、図１２（Ａ）に示す第２の切替回路６０において、開放側可溶導体１２は、一端を第３の電極１３を介して電源回路２５と接続され他端を第２の発熱体１１と接続されている第１の開放側可溶導体１２ａと、一端を第４の電極１４を介して第２の外部回路２４と接続され他端を第２の発熱体１１と接続されている第２の開放側可溶導体１２ｂとを有する。
　また、切替回路６０においても、開放回路１０は、図１２（Ｂ）に示すように、第１の開放側可溶導体１２ａのみで構成してもよい。この場合、第１の開放側可溶導体１２ａは、一端が第３の電極１３を介して電源回路２５と接続され、他端が第２の発熱体１１及び第４の電極１４を介して第２の外部回路２４と接続される。
　［第２の切替回路の動作］
　このような構成を有する第２の切替回路６０は、初期状態においては、図１２に示すように、電源回路２５から開放回路１０を介して第２の外部回路２４に至る電流経路を構成する。このとき、短絡回路１は、第１のスイッチ素子６１によって第１の発熱体２への給電が規制され、スイッチ４はオフとされている。また、開放回路１０は、第２のスイッチ素子６２によって第２の発熱体１１への給電が規制されている。
　電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替える必要が生じると、先ず第２のスイッチ素子６２に切替信号が出力される。第２のスイッチ素子６２は、切替信号を受けると、第２の発熱体１１に給電するように、電流を制御する。これにより、第２の切替回路６０は、開放回路１０の第２の発熱体１１が通電、発熱し、開放側可溶導体１２が溶断する。したがって、電源回路２５から第２の外部回路２４へ至る電流経路が遮断される。
　次いで、第２の切替回路６０は、第１のスイッチ素子６１に切替信号が出力される。第１のスイッチ素子６１は、切替信号を受けると、第１の発熱体２に給電するように、電流を制御する。これにより、第２の切替回路６０は、短絡回路１の第１の発熱体２が通電、発熱し、短絡側可溶導体３が溶断するとともに、この溶融導体により第１、第２の電極５，６間が短絡、すなわちスイッチ４がオンとなり、電源回路２５から第１の外部回路２３へ至る電流経路が構築される。
　また、第２の切替回路６０は、電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替える必要が生じたとき、先ず第１のスイッチ素子６１に切替信号を出力し、電源回路２５から第１の外部回路２３に至る電流経路を構築した後に、第２のスイッチ素子６２に切替信号を出力し、第２の外部回路２４へ至る電流経路を遮断するようにしてもよい。これにより、電源回路２５の電力が途切れることなく、第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へと電流経路を切り替えることができる。
　なお、第２の発熱体１１は、開放側可溶導体１２が溶断することにより給電経路が遮断されるため発熱が停止される。また第１の発熱体２は、短絡側可溶導体３が溶断することにより給電経路が遮断されるため発熱が停止される。
　このように、第２の切替回路６０によれば、第１、第２のスイッチ素子６１，６２を動作させることによって、第３、第４の電極１３，１４を経て第１の外部回路２３へ至る電流経路を遮断するとともに、電源回路２５から、第１の電極５、スイッチ４、第２の電極６を経て第１の外部回路２３へ至る電流経路が構築され、電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替えることができる。
　このとき、第２の切替回路６０においても、第３、第４の電極１３，１４間の遮断、及び第１、第２の電極５，６間の短絡を、短絡側可溶導体３、開放側可溶導体１２を溶融させることにより不可逆的に行う。したがって、ソフトウェア等により電子的に切り替える場合に比べて、誤動作による切替不良の改善を図ることができ、またクラッキング等による不正な切替に対する脆弱性を改善することができる。
　また、第２の切替回路６０によれば、第１、第２のスイッチ素子６１，６２への切替信号の出力順序に応じて、短絡素子２１による短絡と開放素子２２による開放の順序を変えることができる。
　［第２の切替回路の実装例］
　このような第２の切替回路６０は、図１３に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック４０内の回路に組み込まれて用いられる。この場合、検出回路４６から第２のスイッチ素子６２、及び第１のスイッチ素子６１へ、順次、切替信号が出力されることにより、先ず、開放素子２２による充放電電流回路３３の遮断が行われ、次いで、短絡素子２１による放電回路３２の短絡が行われる。
　すなわち、バッテリパック４０は、検出回路４６によってバッテリセル４１～４４のいずれかに異常電圧が検出された場合、先ず第２のスイッチ素子６２に切替信号を出力する。第２のスイッチ素子６２は、開放素子２２の第２の発熱体１１へ通電するように、バッテリスタック４５の電流を制御する。これにより、第２の切替回路６０は、開放側可溶導体１２が溶断し、バッテリスタック４５の充放電電流回路３３を遮断する。充放電電流回路３３の遮断が検知されると、次いで、検出回路４６は、第１のスイッチ素子６１に切替信号を出力する。第１のスイッチ素子６１は、短絡素子２１の第１の発熱体２へ通電するように、バッテリスタック４５の電流を制御する。これにより、第１の発熱体２が通電され、短絡側可溶導体３が溶断することにより、第１、第２の電極５，６が短絡し、バッテリスタック４５の電流経路を保護抵抗３１が設けられた放電回路３２側に切り替える。
　このように、第２の切替回路６０が組み込まれたバッテリパック４０は、異常を起こしたバッテリスタック４５の充放電電流回路３３を遮断するとともに、バッテリ容量分の大きな電気エネルギーが蓄えられたバッテリスタック４５の電流経路を、保護抵抗が設けられた放電回路３２に切り替える。したがって、バッテリパック４０は、使用を停止した後に、内部のバッテリセルが安全な電圧に降下するまで放電させることができる。
　［保護素子内蔵］
　なお、第２の切替回路６０においても、図１３に示すように、放電回路３２上に保護抵抗３１を設ける他、図１４に示すように、短絡回路１に保護抵抗３１を内蔵してもよい。この場合、図１５に示すように、バッテリパック４０の放電回路３２には保護抵抗３１を設ける必要がない。
　［第３の切替回路］
　次いで、第３の切替回路７０について説明する。第３の切替回路７０は、図１６に示すように、上述した短絡回路１と同機能を有する短絡部７１と、上述した開放回路１０と同機能を有する開放部７２とが一体に形成されている。
　短絡部７１は、第１の発熱体２と、一端が第１の発熱体２と接続され、他端が第１の外部回路２３と接続された短絡側可溶導体３と、一端が短絡側可溶導体３と接続されるとともに第１の外部回路２３と接続され、他端が電源回路２５と接続されたスイッチ４とを備える。
　開放部７２は、第２の発熱体１１と、第２の発熱体１１と接続されるとともに一端がスイッチ４の他端及び電源回路２５と接続され、他端が第２の外部回路２４と接続された開放側可溶導体１２とを備える。
　短絡部７１は、第１の発熱体２が、第１の発熱体電極７を介して第１のスイッチ素子６１と接続される。また、短絡部７１は、スイッチ４が、第１の電極５を介して第１の外部回路２３と接続され、第２の電極６を介して電源回路２５と接続されている。なお、第２の電極６は、開放部７２に設けられた開放側可溶導体１２の一端側とも接続されている。
　開放部７２は、第２の発熱体１１が、第２の発熱体電極１５を介して第２のスイッチ素子６２と接続される。また、開放部７２は、開放側可溶導体１２が、第４の電極１４を介して第２の外部回路２４と接続され、第２の電極６を介して電源回路２５と接続されている。図１６（Ａ）に示す第３の切替回路７０において、開放側可溶導体１２は、一端を第４の電極１４を介して第２の外部回路２４と接続され他端を第２の発熱体１１と接続されている第１の開放側可溶導体１２ａと、一端を第２の電極６を介して電源回路２５と接続され他端を第２の発熱体１１と接続されている第２の開放側可溶導体１２ｂとを有する。
　なお、開放部７２は、図１６（Ｂ）に示すように、第１の開放側可溶導体１２ａのみで構成してもよい。この場合、第１の開放側可溶導体１２ａは、一端が第２の電極６を介して電源回路２５と接続され、他端が第２の発熱体１１と、第４の電極１４を介して第２の外部回路２４とに接続される。
　［第３の切替回路の動作］
　このような構成を有する第３の切替回路７０は、初期状態においては、図１６に示すように、電源回路２５から開放部７２を介して第２の外部回路２４に至る電流経路を構成する。このとき、短絡部７１は、第１のスイッチ素子６１によって第１の発熱体２への給電が規制され、スイッチ４はオフとされている。また、開放部７２は、第２のスイッチ素子６２によって第２の発熱体１１への給電が規制されている。
　電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替える必要が生じると、先ず第２のスイッチ素子６２に切替信号が出力される。第２のスイッチ素子６２は、切替信号を受けると、第２の発熱体１１に給電するように、電流を制御する。これにより、第３の切替回路７０は、開放部７２の第２の発熱体１１が通電、発熱し、開放側可溶導体１２が溶断する。したがって、電源回路２５から第２の外部回路２４へ至る電流経路が遮断される。
　次いで、第３の切替回路７０は、第１のスイッチ素子６１に切替信号が出力される。第１のスイッチ素子６１は、切替信号を受けると、第１の発熱体２に給電するように、電流を制御する。これにより、第３の切替回路７０は、短絡部７１の第１の発熱体２が通電、発熱し、短絡側可溶導体３が溶断するとともに、この溶融導体により第１、第２の電極５，６間が短絡、すなわちスイッチ４がオンとなり、電源回路２５から第１の外部回路２３へ至る電流経路が構築される。
　また、第３の切替回路７０は、電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替える必要が生じたとき、先ず第１のスイッチ素子６１に切替信号を出力し、電源回路２５から第１の外部回路２３に至る電流経路を構築した後に、第２のスイッチ素子６２に切替信号を出力し、第２の外部回路２４へ至る電流経路を遮断するようにしてもよい。これにより、電源回路２５の電力が途切れることなく、第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へと電流経路を切り替えることができる。
　なお、第２の発熱体１１は、開放側可溶導体１２が溶断することにより給電経路が遮断されるため発熱が停止される。また第１の発熱体２は、短絡側可溶導体３が溶断することにより給電経路が遮断されるため発熱が停止される。
　このように、第３の切替回路７０によれば、第１、第２のスイッチ素子６１，６２を動作させることによって、第２、第４の電極６，１４を経て第１の外部回路２４へ至る電流経路を遮断するとともに、電源回路２５から、第２の電極６、スイッチ４、第１の電極５を経て第１の外部回路２３へ至る電流経路が構築され、電源回路２５の電流経路を第２の外部回路２４から第１の外部回路２３へ切り替えることができる。
　このとき、第３の切替回路７０においても、第２、第４の電極６，１４間の遮断、及び第１、第２の電極５，６間の短絡を、短絡側可溶導体３、開放側可溶導体１２を溶融させることにより不可逆的に行う。したがって、ソフトウェア等により電子的に切り替える場合に比べて、誤動作による切替不良の改善を図ることができ、またクラッキング等による不正な切替に対する脆弱性を改善することができる。
　また、第３の切替回路７０によれば、第１、第２のスイッチ素子６１，６２への切替信号の出力順序に応じて、短絡素子２１による短絡と開放素子２２による開放の順序を変えることができる。
　［第３の切替回路の実装例］
　このような第３の切替回路７０は、図１７に示すように、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック４０内の回路に組み込まれて用いられる。この場合、第１のスイッチ素子６１は、切替回路７０の第１の発熱体電極７とバッテリスタック４５の＋側端子との間を接続している。また、第２のスイッチ素子６２は、切替回路７０の第２の発熱体電極１５とバッテリスタック４５の－側端子との間を接続している。また、切替回路７０は、バッテリスタック４５の－側端子と接続される第１の電極５は－電位とされ、バッテリスタック４５の＋側端子と接続される第２の電極６は＋電位とされ、第１のスイッチ素子６１と接続される第１の発熱体電極７は＋電位とされる。また、切替回路７０は、充放電電流回路３３と接続される第４の電極１４は＋電位とされ、第２のスイッチ素子６２と接続される第２の発熱体電極１５は－電位とされる。
　バッテリパック４０は、バッテリセル４１～４４のいずれかに電圧異常が検出されると、検出回路４６から第２のスイッチ素子６２、及び第１のスイッチ素子６１へ、順次、切替信号が出力されることにより、先ず、開放部７２による充放電電流回路３３の遮断が行われ、次いで、短絡部７１による放電回路３２の短絡が行われる。
　すなわち、バッテリパック４０は、検出回路４６によってバッテリセル４１～４４のいずれかに異常電圧が検出された場合、先ず第２のスイッチ素子６２に切替信号を出力する。第２のスイッチ素子６２は、開放部７２の第２の発熱体１１へ通電するように、バッテリスタック４５の電流を制御する。これにより、第３の切替回路７０は、開放側可溶導体１２が溶断し、バッテリスタック４５の充放電電流回路３３を遮断する。充放電電流回路３３の遮断が検知されると、次いで、検出回路４６は、第１のスイッチ素子６１に切替信号を出力する。第１のスイッチ素子６１は、短絡部７１の第１の発熱体２へ通電するように、バッテリスタック４５の電流を制御する。これにより、第１の発熱体２が通電され、短絡側可溶導体２が溶断することにより、第１、第２の電極５，６が短絡し、バッテリスタック４５の電流経路を保護抵抗３１が設けられた放電回路３２側に切り替える。
　このように、第３の切替回路７０が組み込まれたバッテリパック４０は、異常を起こしたバッテリスタック４５の充放電電流回路３３を遮断するとともに、バッテリ容量分の大きな電気エネルギーが蓄えられたバッテリスタック４５の電流経路を、保護抵抗が設けられた放電回路３２に切り替える。したがって、バッテリパック４０は、使用を停止した後に、内部のバッテリセルが安全な電圧に降下するまで放電させることができる。
　［保護素子内蔵］
　なお、第３の切替回路７０においても、図１７に示すように、放電回路３２上に保護抵抗３１を設ける他、図１８に示すように、短絡部７１に保護抵抗３１を内蔵してもよい。この場合、図１９に示すように、バッテリパック４０の放電回路３２には保護抵抗３１を設ける必要がない。
　［産業上の利用可能性］
　本発明によれば、第１の外部回路２３を、発光回路、発音回路、電気信号発生を伴う回路等とすることで、開放回路１０あるいは開放部７２が動作した状態を外部にアラームとして知らしめる警報機能付き開放回路に応用することもできる。
　また、本発明によれば、各種デバイスやソフトウェアのアクティベーション用の回路としても応用することができる。例えば、第１の外部回路２３を各種デバイスやソフトウェアの機能回路とし、第２の外部回路２４を当該機能の一部が制限された回路として構成し、初期設定では、機能が制限された第２の外部回路２４が接続されている。ユーザがライセンス契約手続きを行い、当該デバイスのアクティベーションを行う場合、デバイスの機能回路である第１の外部回路２３に切り替えられる。
　また、本発明によれば、データベースの情報を保護する情報セキュリティ回路として応用することができる。例えば、第２の外部回路２４をデータベースと接続された機能回路とし、第１の外部回路２３を当該データベースから切り離された回路として構成し、初期設定では、第２の外部回路２４を介してデータベースにアクセス可能とされている。ハッキングやクラッキングを検知した場合、データベース内の情報を保護するために、データベースと切り離された第１の外部回路２３に切り替えられる。
　本発明では、機能回路への切り替えを短絡側可溶導体３及び開放側可溶導体１２の溶断によりを行うことから、物理的、不可逆的に機能の切り替えを制御することができる。したがって、ソフトウェアによって電子的に回路を切り替える場合と異なり、誤動作による切替不良に対する改善を図り、あるいはハッキング、クラッキング等による不正な切り替えに対する脆弱性を改善することができる。
１　短絡回路、２　第１の発熱体、３　短絡側可溶導体、４　スイッチ、５　第１の電極、６　第２の電極、７　第１の発熱体電極、１０　開放回路、１１　第２の発熱体、１２　開放側可溶導体、１３　第３の電極、１４　第４の電極、１５　第２の発熱体電極、１６　接続端電極、２１　短絡素子、２２　開放素子、２３　第１の外部回路、２４　第２の外部回路、２５　電源回路、２６　スイッチ素子、３０　第１の切替回路、３１　保護抵抗、３２　放電回路、３３　充放電電流回路、４０　バッテリパック、４１～４４　バッテリセル、４５　バッテリスタック、４６　検出回路、５０　充放電制御回路、５１　電流制御素子、５２　電流制御素子、５５　充電回路、６０　第２の切替回路、６１　第１のスイッチ素子、６２　第２のスイッチ素子、７０　第３の切替回路、７１　短絡部、７２　開放部

Claims (20)

  1. 　電流が流れることにより発熱する第１の発熱体と、一端が上記第１の発熱体と接続され、他端が主たる回路と接続された短絡側可溶導体と、一端が上記短絡側可溶導体と接続されるとともに上記主たる回路と接続され、他端が第１の回路と接続されたスイッチとを備え、上記第１の発熱体の発熱した熱により上記短絡側可溶導体を溶断させ、該溶融導体によって上記スイッチを短絡させる短絡回路と、
    　電流が流れることにより発熱する第２の発熱体と、上記第２の発熱体と接続されるとともに一端が第２の回路と接続され、他端が上記主たる回路と接続された開放側可溶導体とを備え、上記第２の発熱体の発熱した熱により上記開放側可溶導体を溶断させる開放回路とを有し、
    　上記第２の発熱体の一端には、切替信号を受けて上記第２の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させるスイッチ素子が接続され、
    　上記短絡回路の上記第１の発熱体の開放端と、上記開放回路の上記第２の発熱体と上記開放側可溶導体との接続端とを接続し、
    　上記スイッチ素子が動作することにより上記開放回路の上記第２の発熱体が通電、発熱して上記開放側可溶導体が溶断し、上記主たる回路と上記第２の回路とが遮断され、
    　上記開放側可溶導体の溶断により、上記短絡回路の上記第１の発熱体が通電、発熱して上記短絡側可溶導体が溶融し、上記スイッチが短絡されて、上記主たる回路と上記第１の回路とが通電される切替回路。
  2. 　上記主たる回路は、バッテリスタックを有する電源系回路であり、
    　上記第１の回路は、上記バッテリスタックの電気を放電させる放電回路であり
    　上記第２の回路は、上記バッテリスタックの充放電電流回路であり、
    　上記開放回路によって上記電源系回路と上記充放電電流回路を遮断して上記バッテリスタックへの充電を停止し、上記短絡回路によって上記電源系回路と上記放電回路を短絡して上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーを放電させる請求項１記載の切替回路。
  3. 　上記短絡回路の上記スイッチの他端に、上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーをバッテリセルの上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗が設けられている請求項２記載の切替回路。
  4. 　上記放電回路は、上記バッテリスタックに蓄積した電気エネルギーをバッテリセルの上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗が、上記短絡回路の上記スイッチの他端と接続されている請求項２記載の切替回路。
  5. 　上記開放側可溶導体は、一端が上記主たる回路と接続され他端が上記第２の発熱体と接続された第１の開放側可溶導体と、一端が上記第２の回路と接続され他端が上記第２の発熱体と接続された第２の開放側可溶導体とを有する請求項１～４のいずれか１項に記載の切替回路。
  6. 　電流が流れることにより発熱する第１の発熱体と、一端が上記第１の発熱体と接続され、他端が主たる回路と接続された短絡側可溶導体と、一端が上記短絡側可溶導体と接続されるとともに上記主たる回路と接続され、他端が第１の回路と接続されたスイッチとを備え、上記第１の発熱体の発熱した熱により上記短絡側可溶導体を溶断させ、該溶融導体によって上記スイッチを短絡させる短絡回路と、
    　電流が流れることにより発熱する第２の発熱体と、上記第２の発熱体と接続されるとともに一端が第２の回路と接続され、他端が上記主たる回路と接続された開放側可溶導体とを備え、上記第２の発熱体の発熱した熱により上記開放側可溶導体を溶断させる開放回路とを有し、
    　上記第１の発熱体の一端には、切替信号を受けて上記第１の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第１のスイッチ素子が接続され、
    　上記第２の発熱体の一端には、切替信号を受けて上記第２の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第２のスイッチ素子が接続され、
    　上記第２のスイッチ素子が動作することにより、上記開放回路の上記第２の発熱体が通電、発熱して上記開放側可溶導体が溶断し、上記主たる回路と上記第２の回路とが遮断され、
    　上記第１のスイッチ素子が動作することにより、上記短絡回路の上記第１の発熱体が通電、発熱して上記短絡側可溶導体が溶融し、上記スイッチが短絡されて、上記主たる回路と上記第１の回路とが通電される切替回路。
  7. 　上記主たる回路は、バッテリスタックを有する電源系回路であり、
    　上記第１の回路は、上記バッテリスタックの電気を放電させる放電回路であり、
    　上記第２の回路は、上記バッテリスタックの充放電電流回路であり、
    　上記第２のスイッチを動作させ上記開放回路によって上記電源系回路と上記充放電電流回路を遮断して上記バッテリスタックへの充電を停止し、次いで上記第１のスイッチ素子を動作させ上記短絡回路によって上記電源系回路と上記放電回路を短絡して上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーを放電させる請求項６記載の切替回路。
  8. 　上記短絡回路の上記スイッチの他端に、上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーバッテリセルの上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗が設けられている請求項７記載の切替回路。
  9. 　上記放電回路には、上記短絡回路の上記スイッチの他端との間に、上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーをバッテリセルの上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗が設けられている請求項７記載の切替回路。
  10. 　上記第１のスイッチ素子を動作させ上記短絡回路によって上記第１の回路を短絡し、次いで、上記第２のスイッチ素子を動作させ上記開放回路によって上記第２の回路を遮断する請求項６記載の切替回路。
  11. 　上記第２のスイッチ素子を動作させ上記開放回路によって上記第２の回路を遮断し、次いで、上記第１のスイッチ素子を動作させ上記短絡回路によって上記第１の回路を短絡する請求項６記載の切替回路。
  12. 　上記開放側可溶導体は、一端が上記主たる回路と接続され他端が上記第２の発熱体と接続された第１の開放側可溶導体と、一端が上記第２の回路と接続され他端が上記第２の発熱体と接続された第２の開放側可溶導体とを有する請求項６～１１のいずれか１項に記載の切替回路。
  13. 　電流が流れることにより発熱する第１の発熱体と、一端が上記第１の発熱体と接続され、他端が第１の回路と接続された短絡側可溶導体と、一端が上記短絡側可溶導体と接続されるとともに上記第１の回路と接続され、他端が主たる回路と接続されたスイッチとを備え、上記第１の発熱体の発熱した熱により上記短絡側可溶導体を溶断させ、該溶融導体によって上記スイッチを短絡させる短絡部と、
    　電流が流れることにより発熱する第２の発熱体と、上記第２の発熱体と接続されるとともに一端が上記スイッチの他端及び上記主たる回路と接続され、他端が第２の回路と接続された開放側可溶導体とを備え、上記第２の発熱体の発熱した熱により上記開放側可溶導体を溶断させる開放部とを有し、
    　上記第１の発熱体は、切替信号を受けて上記第１の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第１のスイッチ素子と接続され、
    　上記第２の発熱体は、切替信号を受けて上記第２の発熱体に上記主たる回路から電流を通電させる第２のスイッチ素子と接続され、
    　上記第２のスイッチ素子が動作することにより、上記開放部の上記第２の発熱体が通電、発熱して上記開放側可溶導体が溶断し、上記主たる回路と上記第２の回路とが遮断され、
    　上記第１のスイッチ素子が動作することにより、上記短絡部の上記第１の発熱体が通電、発熱して上記短絡側可溶導体が溶融し、上記スイッチが短絡されて、上記主たる回路と上記第１の回路とが通電される切替回路。
  14. 　上記主たる回路は、バッテリスタックを有する電源系回路であり、
    　上記第１の回路は、上記バッテリスタックの電気を放電させる放電回路であり、
    　上記第２の回路は、上記バッテリスタックの充放電電流回路であり、
    　上記第２のスイッチを動作させ上記開放部によって上記電源系回路と上記充放電電流回路とを遮断して上記バッテリスタックへの充電を停止し、次いで上記第１のスイッチ素子を動作させ上記短絡部によって上記電源系回路と上記放電回路を短絡して上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーを放電させる請求項１３記載の切替回路。
  15. 　上記短絡部の上記スイッチの他端に、上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーをバッテリセルの上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗が設けられている請求項１４記載の切替回路。
  16. 　上記放電回路には、上記短絡部の上記スイッチの他端との間に、上記バッテリスタック内に蓄積した電気エネルギーをバッテリセルの上限放電電流以下で放電させるための保護抵抗が設けられている請求項１４記載の切替回路。
  17. 　上記第１のスイッチ素子を動作させ上記短絡部によって上記第１の回路を短絡し、次いで、上記第２のスイッチ素子を動作させ上記開放部によって上記第２の回路を遮断する請求項１３記載の切替回路。
  18. 　上記第２のスイッチ素子を動作させ上記開放部によって上記第２の回路を遮断し、次いで、上記第１のスイッチ素子を動作させ上記短絡部によって上記第１の回路を短絡する請求項１３記載の切替回路。
  19. 　上記開放側可溶導体は、一端が上記第２の回路と接続され他端が上記第２の発熱体と接続された第１の開放側可溶導体と、一端が上記主たる回路と接続され他端が上記第２の発熱体と接続された第２の開放側可溶導体とを有する請求項１３～１８のいずれか１項に記載の切替回路。
  20. 　上記第１の回路が、発光回路、発音回路又は電子信号発生を伴う回路である請求項１，６，１３のいずれか１項に記載の切替回路。
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