帕尔帖的秘密 解读水杯架加热/制冷原理

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车内琳琅满目的功能极大地满足了我们的用车需求，有些功能的确是必不可少的，而另一些则可以为你的旅途增光添彩。具有加热和冷却功能的杯架是提高汽车质量的功能。听起来并不特别，只是加热和冷却，但这个看似不显眼的杯子固定装置包含了一个非常有创意的原理。

●哪个杯架有加热/冷却功能？

我第一次在奥迪Q5上发现这个装置，它位于前排两个驾驶座之间。这两个杯架的布局与其他车型相同，并排布置在副驾驶位前排驾驶员和乘客的换档杆区域后面。在两个杯架后面有两个带有冷却和加热标记的按钮。显然，放置在杯架中的器皿可以通过不同的按钮进行冷却或加热。

“这是一个普通的水杯架”

“你能说出加热/冷却功能在哪里吗？』

诚然，这种布局具有欺骗性，包括我在内的很多人都误解了，认为每个按钮对应一个杯架，也就是说驾驶员侧的杯架具有加热功能，而乘客侧的杯架具有冷却功能。有个朋友曾经讲过这个问题，但事实并非如此。

“用镀铬饰板划分明显区域看起来更清晰，里面用铝片包裹的是具有冷热功能的杯架。”

其实那两个按钮其实是用来切换同一个杯架的加热和冷却功能的，有这个功能的杯架表面覆盖了一层铝，而表面有塑料和橡胶材料的杯架只是用来固定水杯的。这种不合理的设计在新奥迪A6L（查成交价|参配|优惠政策）车型上进行了改进。但还没有结束。它是如何实现制热制冷的？这个问题困扰了我一段时间。

●如何获得热量

先说相对简单的加热功能。当将电阻丝植入其中时，电阻丝通电后会产生一定的热量，这很容易理解。座椅加热、后窗除雾和车外后视镜都采用这一原理。

●制冷是如何实现的？

说到制冷，我们的第一反应大多与空调节有关。当然，一些汽车冰箱将配备独立的制冷系统。但是，如果设置伺服机构来获得冷却杯架，会有点损失。在按杯架的冷却按钮时，我也刻意注意了下压气机是否被偷偷卷入，但事实并非如此。从杯架的外观来看，铝内衬明显

-帕提恩原则的诞生

早在1834年，一位半僧侣的法国物理学家就发现了这样一个规律。当一对由N、P材料制成的热电偶接直流时，随着电流方向的改变，热电偶的结合处会发生吸热放热的现象，也就是说，当一侧发热时，另一侧会被吸热冷却。从那以后，他用自己的名字命名了这个物理现象。

珀尔帖原理:当金属与半导体接触时，电子从金属进入半导体时，需要克服势垒，进入半导体后的运动也需要一定的能量，因此会发生吸热现象；相反，当电子从半导体进入金属时，它们会释放相同的能量。

屏障:这里的势能比附近地区的势能高空。

发现这一物理现象的珀尔帖先生在30岁时辞去了钟表匠的工作，转而从事科学研究。

有趣的是，这一现象最早是由一位德国科学家在1821年发现的，但遗憾的是，他在随后的一系列推论中未能理解其背后的科学真相，最终导致理论错误。13年后，一位曾经做过钟表匠的法国人，辞掉工作后，投身于科学研究，让世界知道了这一现象的真相。这个人就是帕提。三年后，一位俄罗斯科学家也发现了这一物理现象，并对其进行了更深入的研究。在原来的基础上，他给出了“发热量和制冷量与电流成正比”的结论。然而，由于法国人最早发现了这一现象，这一比例系数不得不以“珀尔帖系数”命名。

注:“珀尔帖”这个名字已经被中国的一家半导体制造商注册为商标。

俄罗斯科学家冷慈是中学物理教科书中备受瞩目的人物。

此人名叫冷慈。作为一名全职科学家，他还命名了一种物理现象。和帕尔蒂相比，你应该对他有一点印象。你上中学的时候，是不是真的和我一样，不明白为什么一群人举起左手，让它扭来扭去只是为了找电动势的方向？这要感谢楞次定律。

从基础科学理论研究到实践技术的转化，可以分为渐进和突变两种模式。珀尔帖原理应用于制冷部件的过程属于渐进过程。至于突兀型，原子弹的出现就是一个例子。未来，外星文明的探索将是变数最大的领域。一旦我们与泰国世界建立了良好的外交关系，将给我们的生活带来的变化是不可预测的。

●温控杯架的结构和工作原理

随着科技水平的全面提升，珀尔帖效应到了近代才在实际方面得到普及，在汽车领域也找到了自己的一席之地，其中以车载冰箱的应用最为广泛，其次就是我们开头提到的加热/冷却杯架。

——部件的结构

施加直流电后，陶瓷板的一侧会变热，另一侧会变冷。通过改变电流方向，冷热可以逆转，很有可能逆转干坤趋势，而这只能通过两个按钮来实现。

p型半导体是由掺杂少量三价元素的单晶硅经过特殊工艺制成，在半导体内部会形成带正电荷的空空穴。n型半导体是由单晶硅通过特殊工艺掺杂少量五价元素，在半导体内部会形成带负电荷的自由电子。如果你有兴趣了解更多关于P和N的资料，求助百度是个不错的选择。

——温控杯架结构

该加热/冷却装置的组成如图所示。如上所述，提到了珀尔帖元件的工作特性。当元件的一侧发挥冷却作用时，另一侧就会产生热量。为了获得更好的冷却效果，需要尽可能多地排出珀尔帖元件的加热侧产生的热量。因此，散热器安装在元件下方，附近的冷却风扇被迫通过中控台两侧打开的通风孔散热。

——温控杯架的作用

至于它的能力，包括我在内的很多人都提出了质疑。没有任何变压器，12V车载电压能给我们带来什么？但根据实际测量，这个装置绝不是鸡肋。在制冷状态下，铝壳表面温度可降至5℃。夏天虽然不能立竿见影，但至少可以让饮料保持凉爽。在加热状态下，铝壳表面温度可升至58℃，绝对够保温。

——温控杯架的工作逻辑

在奥迪Q5和奥迪A6L车型上，这个功能属于舒适系统。这张图可以大致说明他们之间的关系。这个逻辑似乎比珀尔帖原理更复杂。事实上，现代汽车电路已经逐渐普及了更复杂的数据总线。通过信息传输速度更快的数据总线，可以将越来越多的车载功能连接起来，形成一个网络，方便各个功能相互配合。温控杯架是舒适系统的一个分支。

●派尔蒂的优势

1.在冷却状态下，它可以将温度控制在5℃左右，大多数情况下低于环境温度。2.根据冷慈对这种物理现象的补充结论，温度的变化是可以通过电流来控制的，而且是可以精确的。3.珀尔帖元件的结构相对稳定，所以这种装置的可靠性会很高，故障率会很低，使用寿命长。4.因为是单人操作，所以无论是在制热还是制冷的工作状态下都不会产生噪音。

●珀尔帖原理在其他领域的应用

看完上面对奥迪Q5温控杯架的介绍，你可能会觉得这一套东西真的太复杂了，尤其是这一套工作流程，从什么电源控制单元到什么车联网再到什么舒适系统控制单元。其实这个叫“制冷贴”的小玩意，用现在的技术水平来衡量太简单了。奥迪工程师做这个安排只是为了让车联网更完整。当然，这也会增加其制造成本。根据淘宝的信息，一个温控水杯架的价格是3800元。我相信如果改成4S店，价格会更高。好在“制冷贴”的工况稳定，故障概率相对较低。

在输入“制冷驿站”一词后显示的搜索结果中，与之形成鲜明对比的是下面我给大家展示的小装置，一个连接电脑USB的制冷杯架标价38元，而一台车载冰箱的价格在几百元左右。

——迷你杯架

——车载冰箱

-这种装置还用在哪里？

“这种搭配想必在其他领域也有应用，比如是否会用于CPU散热，我们应该集思广益，找出隐藏在身边的珀尔帖原理。”

会有很多人笑这个。原来是3。800元的价签是去“，”~这种声音绝对可以理解，用同样的原理，许愿核心部件一样，怎么可能差价近百倍？但毕竟车就是车，更不用说高端车了。温控杯架的制造成本肯定和“廉价品”不一样。极端的制造技术和材料的选择会更加讲究。再加上汽车零部件独有的一系列附加值，3800元的价格标签似乎是合理的。你有什么看法？

相关视频:水可以在45秒内结冰。与这款产品相比，上述小装置简直弱爆了。

更多精彩视频，均在车载家庭视频频道。

编辑摘要:

车内并非所有的饮料加热/冷却功能都会采用Paltie的理论，设计师也可以通过巧妙布置空出风管为用户提供这样的便利。手套箱有加热/冷却的兼职工作。空出风口通向手套箱后，用一个简单的旋转阀来控制冷热风道的开闭和切换，这样你就可以在夏天或冬天用它来控制饮料的温度。有些车型只需在原厂空出风口附近安装一个可折叠的杯架，还可以加热/冷却饮料。这些设计非常贴心。

光靠电不仅能获得热量，还能降低温度。近200年前发现的物理现象依然默默为我们服务，我们不禁感叹科技的伟大。这个装置的原理也让我明白了一件事。对于经验，一定要多提问题，记得让思维往惯性方向延伸！