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技術 組電池構造及び組電池の着脱機構をもつ電子機器

出願人 株式会社東芝
発明者 塚澤寿夫
出願日 1995年3月3日 (25年0ヶ月経過) 出願番号 1995-044591
公開日 1996年9月17日 (23年6ヶ月経過) 公開番号 1996-241736
状態 未査定
技術分野 電池等の充放電回路 二次電池の保守(充放電、状態検知) 電源 電池の充放電回路
主要キーワード 定電流スイッチ 検出回路構成 温度ドリフト特性 二次電池電源 レギュレーション回路 検出用電流 同二次電池 装着脱
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年9月17日)のものです。
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図面 (4)

目的

定電圧素子と、この定電圧素子に回路接続された応用端子とを備えた簡素な構造の組電池構造と、同組電池構造による電池パックの応用端子を用いた電池パック種別判定等の機能回路を特徴とする。

構成

電池パック(BATT−PACK)10Aがパーソナルコンピュータ(PC)20Aの電池パック装着部に装着されると、動作用電源(+Vcc)供給ライン接地との間に、抵抗素子25とツェナーダイオード12との直列回路が形成され、その接続点電圧アナログディジタル変換器(A/D)24を介してマイクロプロセッサ(MP)23に読み込まれ、その電圧値をもとに、装着電パック(BATT−PACK)10Aの種別(例えば電池容量)が判定される。

概要

背景

従来、電池駆動可能な小型電子機器、例えばパーソナルコンピュータに於いては、二次電池セルを内蔵し機器本体に装着脱可能に構成された、充電可能な電池パックが用いられる。

この種、電池パックを充電する場合、電池種別電池容量等に応じた充電電流の設定、満充電状態の正しい検出、充電の安全性、等を目的に、dT/dt検出、−ΔV検出、+ΔV検出、充電電荷量制限等を組み合わせた充電制御が要求される。又、この種機器に於いては、長時間駆動を可能にするため高容量電池の使用を可能にするため、電池容量の異なる複数種の電池パックを取扱い可能とする構造が要求される。

しかしながら、従来のこの種、電池パックには、上記した要求に十分応えることのできる有効な手段が存在せず、従来ではパックに充電制御専用のマイクロプロセッサを内蔵する等、高価でかつ制御機能が充電制御のみ特定される電池パック構造であった。

概要

定電圧素子と、この定電圧素子に回路接続された応用端子とを備えた簡素な構造の組電池構造と、同組電池構造による電池パックの応用端子を用いた電池パック種別判定等の機能回路を特徴とする。

電池パック(BATT−PACK)10Aがパーソナルコンピュータ(PC)20Aの電池パック装着部に装着されると、動作用電源(+Vcc)供給ライン接地との間に、抵抗素子25とツェナーダイオード12との直列回路が形成され、その接続点電圧アナログディジタル変換器(A/D)24を介してマイクロプロセッサ(MP)23に読み込まれ、その電圧値をもとに、装着電池パック(BATT−PACK)10Aの種別(例えば電池容量)が判定される。

目的

上記したように従来のこの種、電池パックには、上記した要求に十分応えることのできる安価で有効な手段が存在しなかった。本発明は上記実情に鑑みなされたもので、安価な構成で、電池種別の判別機能を含む各種の電池制御機構を容易に実現可能な応用端子を備えた組電池構造を提供することを目的とする。

又、本発明は、組電池を内蔵し応用端子を備えた安価な構造の電池パックを用いて、電池容量の異なる複数種の電池パックを容易かつ確実に判別できる機構を実現した組電池の着脱機構をもつ電子機器を提供することを目的とする。

又、本発明は、組電池を内蔵し応用端子を備えた安価な構造の電池パックを用いて、信頼性の高い充電制御をサポートできる組電池の着脱機構をもつ電子機器を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

複数の電池セル組合わせた二次電池を内蔵してなる組電池構造に於いて、定電圧素子と、この定電圧素子の一端に回路接続された端子及び上記素子の他端に回路接続された端子でなる一対の応用端子とを具備してなることを特徴とする組電池構造。

請求項2

複数のセルを組合わせた二次電池と、この二次電池の正極に回路接続された正側端子、及び同電池の負極に回路接続された負側端子と、上記正側端子又は負側端子に一端が回路接続された定電圧素子と、この定電圧素子の他端に回路接続された応用端子とを具備してなることを特徴とする組電池構造。

請求項3

複数のセルを組合わせた二次電池及び定電圧素子を内蔵し、二次電池の電源端子及び定電圧素子の接続端子をもつ組電池着脱機構をもつ電子機器に於いて、上記組電池が機器に装着されたとき、上記接続端子を介し上記定電圧素子に直列接続されて上記定電圧素子に直流電流を供給する抵抗素子と、上記定電圧素子の接続端子電圧から装着された組電池の種別を判定する手段とを具備してなることを特徴とする組電池の着脱機構をもつ電子機器。

請求項4

複数のセルを組合わせた二次電池及び定電圧素子を内蔵し、二次電池の電源端子及び定電圧素子の接続端子をもつ組電池の着脱機構をもつ電子機器に於いて、上記組電池が機器に装着されたとき、上記接続端子を介し上記定電圧素子に直列接続されて上記定電圧素子に直流電流を供給する抵抗素子と、上記定電圧素子の接続端子電圧から装着された組電池の充電状態を認識する手段とを具備してなることを特徴とする組電池の着脱機構をもつ電子機器。

請求項5

複数のセルを組合わせた二次電池と定電圧素子及び温度検出素子を内蔵し、二次電池の電源端子と定電圧素子及び温度検出素子の各接続端子をもつ組電池の着脱機構をもつ電子機器に於いて、上記組電池が機器に装着されたとき、上記定電圧素子に直列接続されて同素子に直流電流を供給する第1の抵抗素子、及び上記温度検出素子に直列接続されて同素子に直流電流を供給する第2の抵抗素子と、上記定電圧素子及び温度検出素子の各接続端子電圧から装着された組電池の充電状態を認識する手段とを具備してなることを特徴とする組電池の着脱機構をもつ電子機器。

技術分野

0001

本発明は、複数のセル組合わせた二次電池を内蔵する組電池構造及び組電池着脱機構をもつ電子機器に関する。

背景技術

0002

従来、電池駆動可能な小型電子機器、例えばパーソナルコンピュータに於いては、二次電池セルを内蔵し機器本体に装着脱可能に構成された、充電可能な電池パックが用いられる。

0003

この種、電池パックを充電する場合、電池種別電池容量等に応じた充電電流の設定、満充電状態の正しい検出、充電の安全性、等を目的に、dT/dt検出、−ΔV検出、+ΔV検出、充電電荷量制限等を組み合わせた充電制御が要求される。又、この種機器に於いては、長時間駆動を可能にするため高容量電池の使用を可能にするため、電池容量の異なる複数種の電池パックを取扱い可能とする構造が要求される。

0004

しかしながら、従来のこの種、電池パックには、上記した要求に十分応えることのできる有効な手段が存在せず、従来ではパックに充電制御専用のマイクロプロセッサを内蔵する等、高価でかつ制御機能が充電制御のみ特定される電池パック構造であった。

発明が解決しようとする課題

0005

上記したように従来のこの種、電池パックには、上記した要求に十分応えることのできる安価で有効な手段が存在しなかった。本発明は上記実情に鑑みなされたもので、安価な構成で、電池種別の判別機能を含む各種の電池制御機構を容易に実現可能な応用端子を備えた組電池構造を提供することを目的とする。

0006

又、本発明は、組電池を内蔵し応用端子を備えた安価な構造の電池パックを用いて、電池容量の異なる複数種の電池パックを容易かつ確実に判別できる機構を実現した組電池の着脱機構をもつ電子機器を提供することを目的とする。

0007

又、本発明は、組電池を内蔵し応用端子を備えた安価な構造の電池パックを用いて、信頼性の高い充電制御をサポートできる組電池の着脱機構をもつ電子機器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、複数の電池セルを組合わせた二次電池を内蔵してなる組電池構造に於いて、定電圧素子と、この定電圧素子の一端に回路接続された端子及び他端に回路接続された端子でなる一対の応用端子とを具備してなることを特徴とする。

0009

又、本発明は、複数のセルを組合わせた二次電池と、この二次電池の正極に回路接続された正側端子、及び同電池の負極に回路接続された負側端子と、上記正側端子又は負側端子に一端が回路接続された定電圧素子と、この定電圧素子の他端に回路接続された応用端子とを具備してなる組電池構造を特徴とする。

0010

又、本発明は、複数のセルを組合わせた二次電池及び定電圧素子を内蔵し、二次電池の電源端子及び定電圧素子の接続端子をもつ組電池の着脱機構をもつ電子機器に於いて、上記組電池が機器に装着されたとき、上記接続端子を介し上記定電圧素子に直列接続されて上記定電圧素子に直流電流を供給する抵抗素子と、上記定電圧素子の接続端子電圧から装着された組電池の種別を判定する手段とを具備してなることを特徴とする。

0011

又、本発明は、複数のセルを組合わせた二次電池及び定電圧素子を内蔵し、二次電池の電源端子及び定電圧素子の接続端子をもつ組電池の着脱機構をもつ電子機器に於いて、上記組電池が機器に装着されたとき、上記接続端子を介し上記定電圧素子に直列接続されて上記定電圧素子に直流電流を供給する抵抗素子と、上記定電圧素子の接続端子電圧から装着された組電池の充電状態を認識する手段とを具備してなることを特徴とする。

0012

又、本発明は、複数のセルを組合わせた二次電池と定電圧素子及び温度検出素子を内蔵し、二次電池の電源端子と定電圧素子及び温度検出素子の各接続端子をもつ組電池の着脱機構をもつ電子機器に於いて、上記組電池が機器に装着されたとき、上記定電圧素子に直列接続されて同素子に直流電流を供給する第1の抵抗素子、及び上記温度検出素子に直列接続されて同素子に直流電流を供給する第2の抵抗素子と、上記定電圧素子及び温度検出素子の各接続端子電圧から装着された組電池の充電状態を認識する手段とを具備してなることを特徴とする。

0013

上記したように、定電圧素子と、この定電圧素子に回路接続された応用端子とを備えた簡素な構造の組電池構造を、例えばパーソナルコンピュータ等の小型電子機器に、充電可能な電池パックとして用いることにより、電池パックを安価に構成できるとともに、機器本体側で上記応用端子を用いて、電池パック種別判定、充電制御等、必要に応じた機能回路を容易に組むことができる。

0014

又、電池パックの種別判定機能等、装置側で必要とする機能を実現するための応用端子を備えた充電可能な電池パックが安価かつ簡素な構造で実現できることから、機種毎にその機能に応じた専用の電池パックを設けることなく、各種の機能に適合できる汎用性及び互換性及び拡張性の高い電池パックが供給可能になり、かつ同電池パックを用いることで、機器側では複数の機種に共通の電池パックを用いて各種機能のニーズに容易に応えることができる。

0015

下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図1は本発明の第1実施例の構成を示すブロック図である。ここでは、電池パック(BATT−PACK)に内蔵された定電圧素子(ここではツェナーダイオード)が装着電池パック(BATT−PACK)の種別判定に用いられる例を示している。

0016

図1に於いて、10Aは電池パック(BATT−PACK)、20Aはこの電池パック(BATT−PACK)10Aを用いたパーソナルコンピュータ(PC)、30はこのパーソナルコンピュータ(PC)20Aに動作用直流電源(DC)を供給する電源アダプタ(AC/DC)である。

0017

電池パック(BATT−PACK)10Aには、複数の二次電池セルの組み合わせでなる二次電池電源部11が内蔵されるとともに、外部の回路により用いられる定電圧素子として例えばツェナーダイオード12が内蔵される。

0018

又、上記電池パック(BATT−PACK)10Aには、上記二次電池電源部11の正極(+)に回路接続される正側端子Ta、及び同二次電池電源部11の負極(−)に回路接続される負側端子Tbと、上記ツェナーダイオード12のカソードに回路接続される応用端子Tc、及び同ダイオード12のアノードに回路接続される応用端子Tdとが設けられる。

0019

パーソナルコンピュータ(PC)20Aには、上記電池パック(BATT−PACK)10Aの各端子Ta,Tb,Tc,Tdに接触する接触端が設けられるとともに、充放電回路(CH/DISCH)21、レギュレーション回路(REG)22、パワーコントロール用のマイクロプロセッサ(MP)23、アナログディジタル変換器(A/D)24、抵抗素子25等が設けられる。

0020

充放電回路(CH/DISCH)21は、電源アダプタ(AC/DC)30より充電用の直流電源を受け、マイクロプロセッサ(MP)23の制御の下に機器本体に装着された電池パック(BATT−PACK)10Aを充放電制御する。

0021

レギュレーション回路(REG)22は同じく電源アダプタ(AC/DC)30より充電用の直流電源を受けて、複数種のシステム電源(P-SYS )を生成し、同システム電源(P-SYS )をシステムを構成する各機能回路供給制御する。

0022

マイクロプロセッサ(MP)23はアナログ/ディジタル変換器(A/D)24を介して入力された信号の値(レベル)に従う、装着電池パック(BATT−PACK)10Aの種別判定、及び同判定に従う装着電池パック(BATT−PACK)10Aの充放電制御を司る。

0023

抵抗素子25は一端がレギュレーション回路(REG)22より出力される所定の動作用電源(例えば+Vcc)供給ラインに回路接続され、他端が電池パック(BATT−PACK)10Aの応用端子Tcに対応する接触端に回路接続される。電池パック(BATT−PACK)10Aの応用端子Tdに対応する接触端は機器本体内接地グランド)接続される。

0024

従って機器本体に電池パック(BATT−PACK)10Aが装着されると、動作用電源(例えば+Vcc)供給ラインと接地との間に、抵抗素子25とツェナーダイオード12の直列回路が介在された回路が形成される。

0025

この抵抗素子25とツェナーダイオード12との接続点の電圧がアナログ/ディジタル変換器(A/D)24に入力され、ディジタル値に変換されてマイクロプロセッサ(MP)23に読み込まれ、装着電池パック(BATT−PACK)10Aの種別判定に供される。

0026

上記した図1に示す構成に於いては、電池パック(BATT−PACK)10Aに内蔵されたツェナーダイオード12が装着電池パック(BATT−PACK)10Aの種別判定に用いられる例を示している。

0027

この際の動作は、電池パック(BATT−PACK)10Aが機器本体、即ちパーソナルコンピュータ(PC)20Aの電池パック装着部に装着されると、動作用電源(例えば+Vcc)供給ラインと接地との間に、抵抗素子25とツェナーダイオード12との直列回路が形成され、その接続点の電圧がアナログ/ディジタル変換器(A/D)24に入力され、ディジタル値に変換されて、マイクロプロセッサ(MP)23に読み込まれる。

0028

マイクロプロセッサ(MP)23は、アナログ/ディジタル変換器(A/D)24より入力したディジタル量電圧値をもとに、装着電池パック(BATT−PACK)10Aの種別(例えば電池容量)を判定する。

0029

更にこの判定結果に従い充放電回路(CH/DISCH)21を制御し、装着電池パック(BATT−PACK)10Aの種別(例えば電池容量)に適合した充放電制御を行なう。

0030

このように、電池パック(BATT−PACK)10Aに内蔵されたツェナーダイオード12が接続される応用端子を用いて、電池パック(BATT−PACK)10Aの種別(例えば電池容量)を判定する機能回路が容易に実現できる。

0031

上記した実施例は、電池パック(BATT−PACK)10Aに内蔵されたツェナーダイオード12を、電池パック(BATT−PACK)10Aの種別判定に用いた例であったが、例えばパックに内蔵される定電圧素子を充電制御に用いることもできる。この際は、定電圧素子の温度ドリフト特性を利用して、二次電池電源部11の充電時に於ける温度変化に伴う満充電状態を検出することができる。即ち、二次電池電源部が満充電に近い状態になったときの二次電池電源部の急激な温度上昇を定電圧素子により検知することで、満充電状態の確定をより高めることができる。

0032

又、上記した実施例は、ツェナーダイオード12のアノードに接続される応用端子Tdを二次電池電源部11の負極(−)に接続される負側端子Tbと独立して設けたが、放電容量の少ない電池、高精度が要求されない検出回路構成等に於いては、上記端子Tb,Tdを必ずしも別個に設けることなく、ツェナーダイオード12のアノードを負側端子Tbに回路接続した構成であってもよい。

0033

図2は本発明の第2実施例を示すブロック図である。この第2実施例の構成が上記した第1実施例の構成と特に異なるところは、電池パック(BATT−PACK)10Bに、二次電池電源部11、及びツェナーダイオード12に加え、温度検出素子(例えばサーミスタ)13を内蔵し、この温度検出信号を端子Teを介してパーソナルコンピュータ(PC)20Aに取り込む回路を付加した点である。

0034

この温度検出素子(サーミスタ)13には、抵抗素子26を介して検出用電流が供給され、その温度検出素子13と抵抗素子26の接続点電圧がアナログ/ディジタル変換器(A/D)24に入力されて、ディジタル値に変換され、マイクロプロセッサ(MP)23に取り込まれて充電制御に供される。

0035

この第2実施例に於いても、電池パック(BATT−PACK)10Aに内蔵されたツェナーダイオード12が接続される応用端子を用いて、電池パック(BATT−PACK)10Aの種別(例えば電池容量)を判定する機能回路が容易に実現できる。

0036

上記した第2実施例に於いても、電池パック(BATT−PACK)10Bに内蔵されたツェナーダイオード12を充電制御に用いることもできる。この際は、温度検出素子(サーミスタ)13とともに、ツェナーダイオード12を用いて、二次電池電源部11の満充電状態検知が行なえることから、信頼性の高い充電制御が可能となる。即ち、二次電池電源部が満充電に近い状態になったときの二次電池電源部の急激な温度上昇をツェナーダイオード12と温度検出素子(サーミスタ)13の双方で検知することにより、満充電状態の確定をより高めることができ信頼性の高い充電制御が可能となる。

0037

又、上記した第2実施例に於いても、ツェナーダイオード12のアノード及び温度検出素子(サーミスタ)13に接続される応用端子Tdを二次電池電源部11の負極(−)に接続される負側端子Tbと独立して設けることなく、放電容量の少ない電池、高精度が要求されない検出回路構成等に於いては、上記端子Tbを内部の回路に共通の接地端子とする構成としてもよい。

0038

上記した各実施例はいずれも電池パック(BATT−PACK)10Aに内蔵されたツェナーダイオード12に、抵抗素子25を直列接続した構成であったが、その変形例を図3に示す。

0039

図3(a)は抵抗素子25に代えて定電流ダイオードを用いた例を示すもので、抵抗素子25の機能を定電流化回路で実現した一例である。図3(b)は抵抗素子25に代えて定電流回路を用いた例を示すもので、抵抗素子25の機能を、バイポーラトランジスタのVBEを使用した定電流化回路で実現した一例である。

0040

図3(c)は抵抗素子25に代えて定電流スイッチング回路を用いた例を示すもので、抵抗素子25の機能を、マイクロプロセッサ(MP)23によりオンオフ制御される定電流スイッチ回路を使用した定電流化回路で実現した一例である。

0041

この図3(c)に示す回路は、例えば図1に於いて、抵抗素子25に代えて設けることにより、パーソナルコンピュータ(PC)20Aが、図示しない周知の技術による電池パックの装着脱検知機構により機器本体に電池パック(BATT−PACK)10Aが装着されたことを認識すると、上記図3(c)に示す定電流スイッチ回路をオンして、電池パック(BATT−PACK)10Aのツェナーダイオード12に検出用電流を流し、装着電池パックの種別判定を可能にする構成が実現できる。これにより、検出用電流を必要なときに初めて供給制御することができる。尚、これら図3に示す回路は、図2に示す抵抗素子25,26のそれぞれに置き換えることも可能である。

0042

尚、上記した各実施例は、いずれもツェナーダイオード12を例にとって説明したが、これに限らず、他の2端子又は3端子定電圧素子を用いた構成であってもよい。

発明の効果

0043

以上詳記したように本発明によれば、安価な構成で、電池種別の判別機能を含む各種の電池制御機構を容易に実現可能な応用端子を備えた組電池構造が提供できる。

0044

又、本発明によれば、組電池を内蔵し応用端子を備えた安価な構造の電池パックを用いて、電池容量の異なる複数種の電池パックを容易かつ確実に判別できる機構を実現した組電池の着脱機構をもつ電子機器が提供できる。

0045

又、本発明によれば、組電池を内蔵し応用端子を備えた安価な構造の電池パックを用いて、信頼性の高い充電制御をサポートできる組電池の着脱機構をもつ電子機器が提供できる。

0046

即ち、上記したように本発明によれば、定電圧素子と、この定電圧素子に回路接続された応用端子とを備えた簡素な構造の組電池構造を、例えばパーソナルコンピュータ等の小型電子機器に、充電可能な電池パックとして用いることにより、電池パックを安価に構成できるとともに、機器本体側で上記応用端子を用いて、電池パック種別判定、充電制御等、必要に応じた機能回路を容易に組むことができる。

0047

又、電池パックの種別判定機能等、装置側で必要とする機能を実現するための応用端子を備えた充電可能な電池パックが安価かつ簡素な構造で実現できることから、機種毎にその機能に応じた専用の電池パックを設けることなく、各種の機能に適合できる汎用性及び互換性及び拡張性の高い電池パックが供給可能になり、かつ同電池パックを用いることで、機器側では複数の機種に共通の電池パックを用いて各種機能のニーズに容易に応えることができる。

図面の簡単な説明

0048

図1本発明の第1実施例の構成を示すブロック図。
図2本発明の第2実施例の構成を示すブロック図。
図3上記各実施例に於ける抵抗素子25に代わる各種の回路例を示す回路構成図。

--

0049

10A,10B…電池パック(BATT−PACK)、20A,20B…パーソナルコンピュータ(PC)、30…電源アダプタ(AC/DC)、11…二次電池電源部、12…ツェナーダイオード、21…充放電回路(CH/DISCH)、22…レギュレーション回路(REG)、23…マイクロプロセッサ(MP)、24…アナログ/ディジタル変換器(A/D)、25,26…抵抗素子、Ta…正側端子、Tb…負側端子、Tc,Td…応用端子。

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