帕爾帖的秘密 解讀水杯架加熱/制冷原理

帕爾帖原理的由來

車內(nèi)琳瑯滿目的功能極大地滿足了我們的用車需求，有些功能的確是必不可少的，而另一些則可以為你的旅途增光添彩。具有加熱和冷卻功能的杯架是提高汽車質(zhì)量的功能。聽起來并不特別，只是加熱和冷卻，但這個看似不顯眼的杯子固定裝置包含了一個非常有創(chuàng)意的原理。

●哪個杯架有加熱/冷卻功能？

我第一次在奧迪Q5上發(fā)現(xiàn)這個裝置，它位于前排兩個駕駛座之間。這兩個杯架的布局與其他車型相同，并排布置在副駕駛位前排駕駛員和乘客的換檔桿區(qū)域后面。在兩個杯架后面有兩個帶有冷卻和加熱標(biāo)記的按鈕。顯然，放置在杯架中的器皿可以通過不同的按鈕進(jìn)行冷卻或加熱。

“這是一個普通的水杯架”

“你能說出加熱/冷卻功能在哪里嗎？』

誠然，這種布局具有欺騙性，包括我在內(nèi)的很多人都誤解了，認(rèn)為每個按鈕對應(yīng)一個杯架，也就是說駕駛員側(cè)的杯架具有加熱功能，而乘客側(cè)的杯架具有冷卻功能。有個朋友曾經(jīng)講過這個問題，但事實并非如此。

“用鍍鉻飾板劃分明顯區(qū)域看起來更清晰，里面用鋁片包裹的是具有冷熱功能的杯架?！?/P>

其實那兩個按鈕其實是用來切換同一個杯架的加熱和冷卻功能的，有這個功能的杯架表面覆蓋了一層鋁，而表面有塑料和橡膠材料的杯架只是用來固定水杯的。這種不合理的設(shè)計在新奧迪A6L（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）車型上進(jìn)行了改進(jìn)。但還沒有結(jié)束。它是如何實現(xiàn)制熱制冷的？這個問題困擾了我一段時間。

●如何獲得熱量

先說相對簡單的加熱功能。當(dāng)將電阻絲植入其中時，電阻絲通電后會產(chǎn)生一定的熱量，這很容易理解。座椅加熱、后窗除霧和車外后視鏡都采用這一原理。

●制冷是如何實現(xiàn)的？

說到制冷，我們的第一反應(yīng)大多與空調(diào)節(jié)有關(guān)。當(dāng)然，一些汽車冰箱將配備獨立的制冷系統(tǒng)。但是，如果設(shè)置伺服機構(gòu)來獲得冷卻杯架，會有點損失。在按杯架的冷卻按鈕時，我也刻意注意了下壓氣機是否被偷偷卷入，但事實并非如此。從杯架的外觀來看，鋁內(nèi)襯明顯

-帕提恩原則的誕生

早在1834年，一位半僧侶的法國物理學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了這樣一個規(guī)律。當(dāng)一對由N、P材料制成的熱電偶接直流時，隨著電流方向的改變，熱電偶的結(jié)合處會發(fā)生吸熱放熱的現(xiàn)象，也就是說，當(dāng)一側(cè)發(fā)熱時，另一側(cè)會被吸熱冷卻。從那以后，他用自己的名字命名了這個物理現(xiàn)象。

珀爾帖原理:當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸時，電子從金屬進(jìn)入半導(dǎo)體時，需要克服勢壘，進(jìn)入半導(dǎo)體后的運動也需要一定的能量，因此會發(fā)生吸熱現(xiàn)象；相反，當(dāng)電子從半導(dǎo)體進(jìn)入金屬時，它們會釋放相同的能量。

屏障:這里的勢能比附近地區(qū)的勢能高空。

發(fā)現(xiàn)這一物理現(xiàn)象的珀爾帖先生在30歲時辭去了鐘表匠的工作，轉(zhuǎn)而從事科學(xué)研究。

有趣的是，這一現(xiàn)象最早是由一位德國科學(xué)家在1821年發(fā)現(xiàn)的，但遺憾的是，他在隨后的一系列推論中未能理解其背后的科學(xué)真相，最終導(dǎo)致理論錯誤。13年后，一位曾經(jīng)做過鐘表匠的法國人，辭掉工作后，投身于科學(xué)研究，讓世界知道了這一現(xiàn)象的真相。這個人就是帕提。三年后，一位俄羅斯科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了這一物理現(xiàn)象，并對其進(jìn)行了更深入的研究。在原來的基礎(chǔ)上，他給出了“發(fā)熱量和制冷量與電流成正比”的結(jié)論。然而，由于法國人最早發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，這一比例系數(shù)不得不以“珀爾帖系數(shù)”命名。

注:“珀爾帖”這個名字已經(jīng)被中國的一家半導(dǎo)體制造商注冊為商標(biāo)。

俄羅斯科學(xué)家冷慈是中學(xué)物理教科書中備受矚目的人物。

此人名叫冷慈。作為一名全職科學(xué)家，他還命名了一種物理現(xiàn)象。和帕爾蒂相比，你應(yīng)該對他有一點印象。你上中學(xué)的時候，是不是真的和我一樣，不明白為什么一群人舉起左手，讓它扭來扭去只是為了找電動勢的方向？這要感謝楞次定律。

從基礎(chǔ)科學(xué)理論研究到實踐技術(shù)的轉(zhuǎn)化，可以分為漸進(jìn)和突變兩種模式。珀爾帖原理應(yīng)用于制冷部件的過程屬于漸進(jìn)過程。至于突兀型，原子彈的出現(xiàn)就是一個例子。未來，外星文明的探索將是變數(shù)最大的領(lǐng)域。一旦我們與泰國世界建立了良好的外交關(guān)系，將給我們的生活帶來的變化是不可預(yù)測的。

溫控杯架的介紹

●溫控杯架的結(jié)構(gòu)和工作原理

隨著科技水平的全面提升，珀爾帖效應(yīng)到了近代才在實際方面得到普及，在汽車領(lǐng)域也找到了自己的一席之地，其中以車載冰箱的應(yīng)用最為廣泛，其次就是我們開頭提到的加熱/冷卻杯架。

——部件的結(jié)構(gòu)

施加直流電后，陶瓷板的一側(cè)會變熱，另一側(cè)會變冷。通過改變電流方向，冷熱可以逆轉(zhuǎn)，很有可能逆轉(zhuǎn)干坤趨勢，而這只能通過兩個按鈕來實現(xiàn)。

p型半導(dǎo)體是由摻雜少量三價元素的單晶硅經(jīng)過特殊工藝制成，在半導(dǎo)體內(nèi)部會形成帶正電荷的空空穴。n型半導(dǎo)體是由單晶硅通過特殊工藝摻雜少量五價元素，在半導(dǎo)體內(nèi)部會形成帶負(fù)電荷的自由電子。如果你有興趣了解更多關(guān)于P和N的資料，求助百度是個不錯的選擇。

——溫控杯架結(jié)構(gòu)

該加熱/冷卻裝置的組成如圖所示。如上所述，提到了珀爾帖元件的工作特性。當(dāng)元件的一側(cè)發(fā)揮冷卻作用時，另一側(cè)就會產(chǎn)生熱量。為了獲得更好的冷卻效果，需要盡可能多地排出珀爾帖元件的加熱側(cè)產(chǎn)生的熱量。因此，散熱器安裝在元件下方，附近的冷卻風(fēng)扇被迫通過中控臺兩側(cè)打開的通風(fēng)孔散熱。

——溫控杯架的作用

至于它的能力，包括我在內(nèi)的很多人都提出了質(zhì)疑。沒有任何變壓器，12V車載電壓能給我們帶來什么？但根據(jù)實際測量，這個裝置絕不是雞肋。在制冷狀態(tài)下，鋁殼表面溫度可降至5℃。夏天雖然不能立竿見影，但至少可以讓飲料保持涼爽。在加熱狀態(tài)下，鋁殼表面溫度可升至58℃，絕對夠保溫。

——溫控杯架的工作邏輯

在奧迪Q5和奧迪A6L車型上，這個功能屬于舒適系統(tǒng)。這張圖可以大致說明他們之間的關(guān)系。這個邏輯似乎比珀爾帖原理更復(fù)雜。事實上，現(xiàn)代汽車電路已經(jīng)逐漸普及了更復(fù)雜的數(shù)據(jù)總線。通過信息傳輸速度更快的數(shù)據(jù)總線，可以將越來越多的車載功能連接起來，形成一個網(wǎng)絡(luò)，方便各個功能相互配合。溫控杯架是舒適系統(tǒng)的一個分支。

●派爾蒂的優(yōu)勢

1.在冷卻狀態(tài)下，它可以將溫度控制在5℃左右，大多數(shù)情況下低于環(huán)境溫度。2.根據(jù)冷慈對這種物理現(xiàn)象的補充結(jié)論，溫度的變化是可以通過電流來控制的，而且是可以精確的。3.珀爾帖元件的結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，所以這種裝置的可靠性會很高，故障率會很低，使用壽命長。4.因為是單人操作，所以無論是在制熱還是制冷的工作狀態(tài)下都不會產(chǎn)生噪音。

制冷貼的制造成本及應(yīng)用領(lǐng)域

●珀爾帖原理在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

看完上面對奧迪Q5溫控杯架的介紹，你可能會覺得這一套東西真的太復(fù)雜了，尤其是這一套工作流程，從什么電源控制單元到什么車聯(lián)網(wǎng)再到什么舒適系統(tǒng)控制單元。其實這個叫“制冷貼”的小玩意，用現(xiàn)在的技術(shù)水平來衡量太簡單了。奧迪工程師做這個安排只是為了讓車聯(lián)網(wǎng)更完整。當(dāng)然，這也會增加其制造成本。根據(jù)淘寶的信息，一個溫控水杯架的價格是3800元。我相信如果改成4S店，價格會更高。好在“制冷貼”的工況穩(wěn)定，故障概率相對較低。

在輸入“制冷驛站”一詞后顯示的搜索結(jié)果中，與之形成鮮明對比的是下面我給大家展示的小裝置，一個連接電腦USB的制冷杯架標(biāo)價38元，而一臺車載冰箱的價格在幾百元左右。

——迷你杯架

——車載冰箱

-這種裝置還用在哪里？

“這種搭配想必在其他領(lǐng)域也有應(yīng)用，比如是否會用于CPU散熱，我們應(yīng)該集思廣益，找出隱藏在身邊的珀爾帖原理?！?/P>

會有很多人笑這個。原來是3。800元的價簽是去“，”~這種聲音絕對可以理解，用同樣的原理，許愿核心部件一樣，怎么可能差價近百倍？但畢竟車就是車，更不用說高端車了。溫控杯架的制造成本肯定和“廉價品”不一樣。極端的制造技術(shù)和材料的選擇會更加講究。再加上汽車零部件獨有的一系列附加值，3800元的價格標(biāo)簽似乎是合理的。你有什么看法？

相關(guān)視頻:水可以在45秒內(nèi)結(jié)冰。與這款產(chǎn)品相比，上述小裝置簡直弱爆了。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

編輯摘要:

車內(nèi)并非所有的飲料加熱/冷卻功能都會采用Paltie的理論，設(shè)計師也可以通過巧妙布置空出風(fēng)管為用戶提供這樣的便利。手套箱有加熱/冷卻的兼職工作?？粘鲲L(fēng)口通向手套箱后，用一個簡單的旋轉(zhuǎn)閥來控制冷熱風(fēng)道的開閉和切換，這樣你就可以在夏天或冬天用它來控制飲料的溫度。有些車型只需在原廠空出風(fēng)口附近安裝一個可折疊的杯架，還可以加熱/冷卻飲料。這些設(shè)計非常貼心。

光靠電不僅能獲得熱量，還能降低溫度。近200年前發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象依然默默為我們服務(wù)，我們不禁感嘆科技的偉大。這個裝置的原理也讓我明白了一件事。對于經(jīng)驗，一定要多提問題，記得讓思維往慣性方向延伸！