Эволюция систем управления автомобилями: с 1904 года до наших дней
Привет, Хабр! Меня зовут Илья Стариков. Я ведущий бизнес-аналитик МТС Диджитал, занимаюсь направлением HMI (Human Machine Interface): оно связывает работу систем автомобиля с пользовательским опытом.
Последние несколько лет я разрабатываю интерфейсы для разных авто: от классических бензиновых до электрокаров. Я участвовал в сборках прототипов и тестировании полученных решений, много общался с инженерами и конструкторами, собирал обратную связь с заказчиков, интегрировал свои решения.
В целом несколько лет изучал интерфейсы в разных авто, так что готов написать об этом сотни десятки постов. Сегодня на примерах Mercedes, Audi и BMW покажу, как менялись системы управления с 1904 года. Я много наездил на автомобилях разных поколений от этих производителей и знаю, какие нюансы тут есть. Плюс немного затрону Land Rover и Tesla. Жду вас под катом!
От минимализма к эпохе сенсорных экранов
Сначала интерфейс автомобилей был лаконичным и простым: основные органы управления, отображение скорости, температуры, количество оборотов двигателя. Когда появились дополнительные функции комфорта (климат, музыка, навигация и так далее), способов вывода информации для владельца стало больше.
Посмотрите, как менялся интерфейс в Mercedes с 1904 до 2022 год:
Mercedes-Simplex 28/32 PS, 1904
На фото выше мы видим только необходимые органы для управления автомобилем: рулевое колесо, педали, селектор передач — зону его расположения на фото выше выделил зеленым.
Mercedes-Benz SSK W06, 1927
А здесь уже появляются спидометр, тахометр и другие датчики: температура масла, амперметр, манометр, датчик вакуума.
Mercedes-Benz 200 W110, 1961
Здесь мы уже видим кнопки. Появился климат, радиоприемник, блок управления светом. Особенность Mercedes — рычаг для селектора передач на рулевой колонке.
Mercedes-Benz E-Class W210, 1995–2003
На фото выше в центральной передней консоли появился экран, который отображает часть информации о машине. А еще — инженерное меню: зная определенные сочетания кнопок, можно посмотреть расширенные настройки.
Mercedes-Benz E-Class W213, Saloon, 2016–2021
На фото выше видим работу с формами. Слева появился блок ассистентов вождения.
Mercedes-AMG EQE SUV, 2022
А вот уже полный переход на цифровые интерфейсы: физических органов управления осталось немного, только для самых важных функций. По факту расположение всех органов осталось таким же, просто они теперь выведены на экран.
Всего на панели три экрана: комбинация приборов, раздельные экраны мультимедиа для водителя и пассажира. Экран для пассажира дублирует информацию с основного центрального экрана, но теперь он может со своего места выбрать музыку, посмотреть навигацию. Конечно, приоритет остается за основным экраном.
С 1900-х по 2000-е годы производители выпускали автомобили, где каждая кнопка отвечала только за одну функцию: включение и выключение или выбор режима работы. В 1986 году в автомобиле появился первый серийный сенсорный экран — на Buick Riviera.
Buick Riviera, 1986. Первый цифровой дисплей в автомобиле: можно было управлять климатом и радио, проводить диагностику трансмиссии, тормозной и электронных систем
В 2011 году эпоху сенсорных экранов в массовом производстве открыла Tesla. С помощью дисплея можно было управлять климатом и радио, проводить диагностику автомобиля, тормозной и электронных систем. Tesla — первая машина, с которой начинается эпоха Phydigital, когда цифровые элементы сочетаются с физическими. Разумеется, раньше это тоже было, машины с дисплеями уже выпускали, но Tesla попыталась максимально приблизить интерфейс к тому, который мы привыкли видеть в смартфоне. Можно упомянуть еще Aston Martin Lagonda: в 1976 у него появилась цифровая приборная панель с сенсорной кнопкой.
Сейчас сенсорные экраны используются везде. Производители так снижают затраты, ведь для каждой кнопки требуется оснастка, а это самая дорогая часть производства. Для пользователей цифровые интерфейсы, с одной стороны, компактно «объединяют» все настройки под рукой: если бы для каждой функции выделялись кнопки, ты играл бы на них как Инвокер.
С другой стороны, уже не получится управлять частью функций «вслепую», как на старых автомобилях, когда у тебя работает мышечная память. Настраивая что-то на дисплее, водителям приходится отвлекаться от дороги. Но это, вероятно, плата за переходный период в управлении автомобилем. Со временем системы смогут более точно и в нужный момент включаться и выключаться в автоматическом режиме. Плюс будут эволюционировать голосовые помощники, так что отвлекаться от дороги не придется.
В целом сенсорные экраны более функциональны, чем кнопочное управление. Представьте, сколько кнопок было бы нужно, чтобы управлять всеми функциями современного авто! Зато с помощью интерфейса их можно компактно сгруппировать в разделы по смыслу. Правда, иногда с этим перебарщивают и убирают даже необходимые кнопки. Тогда, например, получается Tesla с бардачком, который открывается с монитора.
Кнопки или сенсор
Как я уже писал выше, настраивая многочисленные параметры на сенсорном экране, водитель отвлекается от дороги. С этой стороны, механические кнопки за счет мышечной памяти кажутся более удобным способом управлять функциями автомобиля. Теория подтверждается фактами. В Швеции проводили тесты, чтобы сравнить эффективность кнопок и сенсорных экранов — подробно об этом можно почитать тут. Победило кнопочное управление!
Тестирование включало четыре эксперимента:
Изменение температуры салона, включение обогрева сидений и обогрева ветрового стекла.
Переключение радиостанций, настройка определенной частоты вещания.
Сброс бортового компьютера.
Изменение яркости подсветки в салоне.
Я считаю, методология теста выбрана некорректно: с двумя последними задачами пользователь сталкивается достаточно редко, они не репрезентативны для эксперимента. При этом не было задач на построение и изменение маршрута или совершение звонков —, а это как раз то, с чем водитель сталкивается практически каждый день. Если изменить набор задач для эксперимента с учетом их актуальности для рутинного использования авто, думаю, экраны бы победили.
Вообще интересно посмотреть, что произойдет с трендом на сенсорные экраны дальше. The Wall Street Journal пишет, что производители стали возвращать кнопки в смартфоны и автомобили. Яркий пример — кнопка для управления камерой в iPhone 16. В том же Volkswagen сенсорные кнопки на руле тоже заменили физическими. Так что запасаемся попкорном и наблюдаем!
Что с интерфейсом в современных авто
Теперь давайте посмотрим, как выглядит зона водителя в серийных автомобилях с максимальным количеством функций. В качестве примеров я выбрал Audi, BMW, Mercedes, поэтому буду отталкиваться от их обновлений. Конечно, некоторые решения появились первыми у других автопроизводителей.
Какими цветами что выделено:
оранжевый — зона рулевого колеса;
желтый — зона комбинации приборов, или приборная панель;
синий — зона управления климатической установкой;
зеленый — зона управления типом и режимом движения.
Audi A8 D5, 2017
У Audi интересная компоновка систем управления. Для управления климатом предусмотрен отдельный экран. Основной экран — для работы с мультимедиа, навигацией и настройками автомобиля. Еще есть зона управления режимом движения.
BMW 7 Series G70, 2022
Та же машина, другой ракурс: внимание на кнопки
У BMW довольно консервативный взгляд на управление автомобилем: здесь самое большое количество кнопок, расположенных под элементами отделки салона. До сих пор остались кнопки для управления режимом движения автомобиля и мультимедийной системой.
Mercedes-Benz S-Class W223, 2020
Mercedes по сути пошел по пути Tesla: на большом экране собрано огромное количество функций. Но для некоторых важных и экстренных функций оставили физические компоненты: аварийка, регулировка звука, парковочный ассистент, режим движения.
А вот и Tesla, сравните. На большом экране — зонирование интерфейсов управления:
Tesla Model S Plaid, 2021
Дальше кратко расскажу про каждую зону отдельно и покажу на примерах, какой путь развития она прошла.
Рулевое колесо
С помощью руля мы направляем автомобиль, а с недавних пор управляем функциями ассистентов движения, медиа, связи и навигации. Сейчас во многих автомобилях (от Rolls Royce до SKODA) есть функция обратной связи: при помощи вибрации руль информирует водителя об аварийных ситуациях.
Сравните:
Mercedes-Benz 500k Sport Roadster, 1935
Посмотрите на фото выше. В середине прошлого века на этом авто на руле была регулировка опережения зажигания, а управлять поворотниками нужно было с передней панели приборов.
Mercedes-Benz W140, 1991–1998
Тут уже есть подушка безопасности, но на самом руле нет кнопок для управления другими функциями автомобиля. Еще изменилась эргономика: руль стал толще.
Audi A8 D2, 1994–2002
На руле появились функциональные клавиши: ручное управление коробкой передач, клавиши для навигации по меню и управление громкостью музыки. Обратите внимание, что на приборной панели уже появился цветной дисплей бортового компьютера.
Audi A8 3, третье поколение D4, 2009
На руле выше тоже сосредоточено управление разными функциями: можно пролистывать меню, регулировать звук, есть вход в меню.
А теперь пример с Range Rover. Посмотрите на две фотографии ниже:
Кнопочный руль Range Rover IV до рестайлинга, 2012–2017
Range Rover IV — рестайлинг, 2017–2022
За одно поколение с помощью рестайлинга Range Rover прошел путь от обычных кнопок на руле до сенсорных. В зависимости от активации систем, выводятся и подсвечиваются разные кнопки. Как это работает, можно посмотреть в ролике на YouTube.
Tesla Model S, 2021
А вот пример радикального решения: футуризм и стремление избавиться от классических органов управления. Что тут по функциям: можно включить навигацию, радио, принять или отклонить звонки, кнопки на руле включают поворотники, дальний свет и так далее.
Приборная панель
Теперь посмотрим, как менялась панель приборов для отображения информации об автомобиле и его движении.
Сначала все приборы были аналоговые: спидометр, тахометр и так далее. Все это занимало на панели очень много места. С появлением цифровых интерфейсов количество отображаемых функций уменьшилось, ведь их стало можно компоновать.
Audi Horch 1935. Полностью аналоговые приборы
Audi V8, 1988–1994. Пока еще в основном приборы с физическими стрелками, но есть и цифровые
Audi A8 D4, 2009–2017. Все данные о машине цифровые, но для отображения скорости и оборотов используются физические стрелки. Появился дисплей
Audi A8 D5, 2017. Полностью цифровая комбинация приборов, без физических стрелок
Что отображается на панели приборов
В современных автомобилях (где-то с девяностых годов) отображается такая информация для водителя:
скорость;
работа двигателя: режимы работы мотора и коробки передач;
статусы систем;
запас хода;
неисправности автомобиля;
оповещения от ассистентов движения;
навигация;
мультимедийные функции;
связь.
Еще здесь выводятся сообщения о состоянии авто и об экстренных ситуациях:
давление в шинах;
низкий уровень масла;
низкий уровень тормозной жидкости;
уровень топлива и заряда;
опасность столкновения.
В автомобилях 1980–2000-х в центральной части панели располагались органы управления всеми функциями. Их можно было разделить на несколько групп:
управление климатом;
навигация;
управление музыкой (медиа), телевизор;
полноценный телефон — находился в переднем центральном тоннеле;
управление сервисными функциями: обогрев стекол, аварийка и другие функции.
В современных автомобилях концепция расположения основных органов управления для функций климата, музыки, сервисных сохранилась. Но вдобавок появились дополнительные дисплеи для пассажиров, которые дублируют основные функции: климат, медиа, развлечения. Этот тренд задали китайские автомобили.
Зона управления климатической установкой
Эволюцию этой зоны покажу на примере Mercedes-Benz S-Class.
Раньше можно было только включить или выключить климат с регулировкой температуры. Со временем появились дополнительные функции: обдув верхней или нижней части сиденья, обогрев ветрового стекла и так далее.
Чтобы полноценно управлять автомобилем, требовалось большое количество кнопок. Теперь во многих авто полностью цифровые интерфейсы, и мы получили максимальные возможности управления климатом. Например, можно управлять микроклиматом в задней части салона с передних кресел.
Mercedes-Benz S-Class W100, 1963–1981
На фото выше — простейший по текущим реалиям кондиционер. Можно было управлять только температурой.
Mercedes-Benz S-Class W116, 1972–1980
Здесь мы видим однозонный климат. Настройки одинаковы для водителя и переднего пассажира. Уже есть автоматический режим климата и функция DeFrost: устранение льда и запотевания на стеклах, автоматический режим с сильным и малым обдувом, включение кондиционера.
Mercedes-Benz S-Class W126, 1979–1992. Можно настраивать направление обдува, появился двухзонный климат
Mercedes-Benz S-Class W140, 1991–1998
Тут доступны расширенные настройки направления обдува климата, обогрев салона остаточным теплом от двигателя, рециркуляция.
Mercedes-Benz S-Class W220, 1998–2005
Здесь, наоборот, меньше кнопок при сохранении функциональности. Для управления направлением обдува используется поворотный переключатель.
Mercedes-Benz S-Class W221, 2005–2013
В Mercedes-Benz W221 и W222 сделали одну кнопку для выбора режима обдува. Напомню, в W220 для выбора режима был поворотный переключатель. Заложить востребованные программы обдува в быстрый доступ компания решила, когда изучила опыт своих пользователей.
Mercedes-Benz S-Class W222, 2013–2020
Mercedes-Benz S-Class W223, 2020
На фото выше видим, что физические кнопки полностью убрали. Климат «перекатился» на экран. Сейчас в Мерседесах всего один экран, через который можно попасть в расширенные настройки климата. Будь они в виде кнопок, их потребовалось бы 12–16.
Зона управления типом и режимом движения
Изначально все автомобили комплектовались ручными коробками передач. Водителю нужно было выжимать сцепление и с помощью рычага переключать скорости. Затем появились «автоматы». Первый прототип АКПП появился в 1904 году, но его производство было достаточно сложным, а первый патент на классическую автоматическую коробку передач был получен в 1935. Понимание конструкции и принцип ее работы сформировались давно, но технологий для серийного производства не было довольно долго. Серийные решения появились в 1940 году у General Motors.
Чтобы выбрать режим движения, нужно перевести селектор в соответствующее положение. Сейчас в премиальных машинах физической связи между селектором и коробкой нет. Мы можем реализовывать переключение с любых интерфейсов автомобиля — как физических по типу селектора, так и с помощью интерфейса на экране.
BMW E23, седьмая серия, 1977–1986
Здесь мы видим селектор автомата и поворотный переключатель режимов работы ДВС и трансмиссии.
BMW Е32, седьмая серия, 1986–1994
Та же BMW Е32, но праворукая
Помимо управления режимом движения, видим возможность регулировать работу системы курсовой устойчивости и режимы работы подвески.
BMW E65/66, седьмая серия, 2001–2008
Внимание на картинку выше. По моему мнению, одна из спорных моделей: селектор ушел на рулевую колонку, а в центре — шайба управления мультимедиа. Похожую центральную шайбу мы увидим на Mercedes-Benz W221.
Что здесь есть еще: кнопка управления режимом курсовой устойчивости, кнопки аварийки и центрального замка. Ручник переехал на панель приборов ближе к двери.
BMW F01/F02, седьмая серия, 2008–2015
Тут селектор вернулся в привычное место, как это было в последний раз на е38. Сохранились кнопки для выбора работы трансмиссии и ДВС. Тут же и большая шайба от E65/66 с кнопками для быстрого перехода по разделам меню мультимедийной системы. Добавилась клавиша парковочного тормоза и системы обзора на 360° с включением датчиков парковки.
BMW G11/G12, седьмая серия, 2015–2022
Кардинального изменения по сравнению с предыдущей моделью нет, добавили часть функций по работе подвески и режимы движения автомобиля.
BMW G70/71, седьмая серия, 2022
Отличие от предыдущей модели — в полном слиянии блока управления мультимедийной системой и селектора АКПП. Изменения плавные: размер селектора постепенно уменьшается, а кнопки устанавливаются под элементы отделки, по сути оставаясь физическими органами управления. Вот как это выглядит:
Подытожим: в Audi и BMW управлять режимами движения и настраивать их можно с помощью органов управления около селектора. А в MB и Tesla это делается на экране мультимедийной системы и подрулевом рычаге.
AR head-up display
В процессе эволюции интерфейсов в автомобиле появились проекционные дисплеи, или Head-up. Их задача — отображать информацию на лобовом стекле.
Сначала на них выводилась только ключевая информация: скорость, навигация, работа адаптивного круиз-контроля. Но с развитием технологий дисплеи научились показывать траекторию движения и анализировать другие автомобили на дороге. Основная проблема здесь — соблюсти баланс между выводом полезной информации и оптимальным обзором для водителя.
Некоторые авто не стареют
Кажется, в нашем мире автомобили устаревают за несколько лет. Но некоторые модели держатся десятилетиями. Их интерфейсы практически не меняются, и пользователи все равно охотно их покупают.
Возьмем классику трекового автомобиля, наследника Lotus Seven. Да-да, речь о Caterham. С 1973 года его дизайн претерпел минимум изменений:
Toyota Land Cruiser 70 тоже обновляется медленно и аккуратно. Вместо аналоговой панели приборов сейчас ставят цифровую, добавляют мультируль и новое головное устройство. Но это по-прежнему тот самый классический автомобиль из 80-х.
Тут можно сказать о G-class w464 и HMMWV, но эти автомобили недоступны на гражданском рынке. Ну и напоследок, как говорится, без комментариев — мы знаем эти легенды:
Новые вызовы для разработчиков интерфейсов автомобиля
А теперь о том, к чему нам готовиться. Конечно, автомобиль будущего станет максимально комфортным для владельца. Вот только он уже не будет драйверским. В поездке владельцы смогут пользоваться кучей функций, им уже практически не нужно будет контролировать ситуацию в авто и вокруг него, но и получить удовольствие от вождения будет сложнее. По сути автомобиль будет возить себя сам.
Разработчикам предстоит создать новую механику использования автомобиля и его элементов, поработать с AR-графикой, чтобы пользователь мог надеть очки и взаимодействовать с функциями авто из любого места в салоне. Работы впереди много, но наблюдать за ней точно будет интересно. К чему все это приведет в перспективе, расскажу в посте об автомобилях будущего.
