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:

На фото выше мы видим только необходимые органы для управления автомобилем: рулевое колесо, педали, селектор передач — зону его расположения на фото выше выделил зеленым.

А здесь уже появляются спидометр, тахометр и другие датчики: температура масла, амперметр, манометр, датчик вакуума.

Здесь мы уже видим кнопки. Появился климат, радиоприемник, блок управления светом. Особенность Mercedes — рычаг для селектора передач на рулевой колонке.

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.

На фото выше видим работу с формами. Слева появился блок ассистентов вождения.

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.

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:

1. Изменение температуры салона, включение обогрева сидений и обогрева ветрового стекла.

2. Переключение радиостанций, настройка определенной частоты вещания.

3. Сброс бортового компьютера.

4. 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.

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.

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 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:

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:

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.

Тут уже есть подушка безопасности, но на самом руле нет кнопок для управления другими функциями автомобиля. Еще изменилась эргономика: руль стал толще.

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.

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:

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.

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.

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.

На фото выше — простейший по текущим реалиям кондиционер. Можно было управлять только температурой.

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.

Тут доступны расширенные настройки направления обдува климата, обогрев салона остаточным теплом от двигателя, рециркуляция.

Здесь, наоборот, меньше кнопок при сохранении функциональности. Для управления направлением обдува используется поворотный переключатель.

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.

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.

Здесь мы видим селектор автомата и поворотный переключатель режимов работы ДВС и трансмиссии.

Помимо управления режимом движения, видим возможность регулировать работу системы курсовой устойчивости и режимы работы подвески.

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.

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.

Кардинального изменения по сравнению с предыдущей моделью нет, добавили часть функций по работе подвески и режимы движения автомобиля.

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.