引言

近年来，随着汽车行业进入新四化时代，汽车的结构、设计以及用途发生了改变，尤其是汽车内饰中的座舱周边布局的变化极为突出。

汽车座舱主要由中控台、中央仪表台和杂物箱构成，统称为座舱模块，提供人机交互的平台和界面。

传统座舱主要为驾驶员提供驾驶信息，但随着20世纪80年代汽车导航系统的诞生，驾驶信息量不断剧增，从而迫使业界不断进行人机交互多方面的探索和尝试。座舱在提供车速表、转速表、冷却液温度表和油压表等汽车驾驶所必需的基本信息的同时，还增加了故障通知和警告等各种信息。根据汽车安全法规要求，显示驾驶基本信息设备的布局发生变化，逐渐安装在驾驶视线良好的位置。这也是汽车座舱的一般布局。

 今后，随着汽车电动化以及自动驾驶技术的不断拓展，为进一步满足驾驶员对驾驶信息的需求，座舱的布局和功能配置还将发生变化。

目前座舱的演变大致可分为图2所示类型。

Type 1： 在传统座舱中，指针式仪表组（A）为座舱核心，音响系统安装在中央仪表组（B）中以便于操作，副驾驶座前（C）为杂物箱。这种座舱几乎已经完全淡出欧洲市场。

Type 2： 随着导航系统的出现，中控屏安装在中央仪表组（B）上。该仪表组紧挨着指针式仪表组（A），以提供良好的驾驶员视野。这种类型的座舱在欧洲市场也不再流行。

Type 3： 普通导航系统被车载信息娱乐（In-Vehicle Infotainment:IVI）系统替代，可为驾驶员提供更多信息。IVI显示屏集成在中控台中或悬浮在仪表板上方，并且可细分为纵向型（垂直排列）和横向型（水平排列）。IVI系统通常与指针式仪表组或（全）数字仪表显示屏结合使用。这种座舱目前在欧洲市场最为常见。

Type 4： 全数字仪表和IVI系统集成在一个宽屏显示屏中，这两个设备通常看起来属于一个单元，尽管实际上可能并不相连。搭载这种座舱的车辆正在增加。

Type 5： 除了IVI显示屏外，还首次出现了副驾驶座专用显示屏。在这种座舱中，IVI和副驾驶座显示屏连为一体，独立于数字仪表显示屏。预计未来此类座舱将会增加。

Type 6： 这是目前最先进的座舱布局，舱内仅有一个大型宽屏仪表板，覆盖了从IVI仪表到副驾驶座显示屏的所有区域。

  除了上述显示屏之外，抬头显示器（以下简称“HUD”）也变得非常流行。这一装置主要用于显示驾驶相关信息，如车速、交通标识、导航指令以及高级驾驶辅助系统（ADAS）提供的信息。主流和低端车型主要配备组合式抬头显示（combiner-type HUD），而高端和豪华车型则配备更高质量的风挡型抬头显示（windshield-type HUD）。首批搭载增强现实抬头显示（Augmented Reality HUD）的车型也已上市，这种HUD能够显著提高驾驶员的态势感知能力。

  图2中，为避免座舱场景的布局图呈现不必要的复杂性，将不显示未来配套量预计会增加的HUD。Type 3、Type 4、Type 5和Type 6的座舱可配备HUD。

  此外，触控面板（通常位于IVI显示屏下方的中控台中）也已在图中省略。

在前置后驱（FR）车型中，传动轴沿着车辆中心延伸，传动轴通道直通至车厢内部。由于中央仪表组位于通道顶部，所以整个驾驶舱基本呈T形。在前置前驱（FF）车型中，出于换挡和控制按钮的传统操作性考虑，T形座舱也是主流。

  自汽车问世至今，座舱几乎没有发生变化，而将仪表、导航等显示屏置于同一高度，可以说是百年一遇的重大变革之一。

  未来，随着自动驾驶功能的不断拓展，转向系统等功能会发生较大变化，座舱或将进一步升级。

  下一章将通过典型示例来介绍欧洲目前在售车型的座舱演变趋势。

 智能座舱发展趋势

大众ID. Buzz（彼欧为其配套座舱模块）

  ID. Buzz是一款基于大众集团纯电动车专用MEB平台打造的电动微型客车。该车在2022年Top Gear Electric Awards中被评为年度最佳电动车。

  大众在2017年的北美国际车展（NAIAS）上发布了ID.Buzz概念车，量产车型于2022年3月亮相。ID. Buzz由德国汉诺威的大众商用车生产，于2022年5月开始在欧洲预售，并于2022年秋季上市。

  ID. Buzz为5座车型，仪表板配备10英寸驾驶员信息显示屏和12英寸IVI显示屏。

大众ID. Buzz (2022年至今) Type 3–2配备悬浮式显示屏

Audi Q4 e-tron (佛吉亚(FORVIA faurecia)为其配套座舱模块)

  奥迪Q4 e-tron是一款电动紧凑型跨界SUV/SUV轿跑，概念车于2019年在日内瓦车展上首次亮相，并于2021年6月作为大众ID.4和斯柯达Enyac的姊妹车型上市。

  座舱内采用了SUV罕见的面向驾驶员的仪表板（供应商：佛吉亚），使车内空间更加宽敞。仪表板划分为几个区域，集成了一个10.25英寸全数字仪表组（供应商：博世）和一块10.1英寸或11.6英寸（选配）IVI触摸屏。

  另外，该车还可选配增强现实抬头显示器。

  用于选择档位的换档器、危险信号灯、电子车身稳定系统（ESP）、停车辅助功能、启停按钮和触摸式音量控制器集成在一个水平悬浮式中控台内（供应商：Leopold Kostal）。

奥迪Q4 e-tron (2021年至今) Type 3–2　配备集成显示屏

大众 ID.4(佛吉亚(FORVIA faurecia)为其配套座舱模块)

  大众于2021年春季推出了首款电动紧凑型SUV ID.4，该车被评为“2021年全球年度汽车”。

  ID.4与Q4 e-tron的不同之处在于前者没有采用大众集团知名的大型虚拟座舱。驾驶员可以直接看到悬浮式5.3英寸小型全数字仪表组。此外，10英寸(标配)/12英寸(选配) IVI显示屏（供应商：大陆）悬浮在仪表板（供应商：佛吉亚）的上方，并且向驾驶员倾斜。

  ID.4还可选配增强现实抬头显示器。

  中控台（供应商：Dr. Schneider）配备模块化杯架、储物箱和NFC充电板，可调整位置以创造更大的乘客空间。

大众ID.4 (2021年至今) Type 3–2配备悬浮式显示屏

智能座舱配置

  智能座舱在许多方面都进行了升级，变得越来越复杂。

  首先是智能座舱内的显示屏数量在过去几年大幅增加，不再仅仅用于车载信息娱乐（IVI）系统。

  传统的指针式仪表组逐渐消失，取而代之的是（全）数字仪表显示屏。

  IVI显示屏的尺寸越来越大，近年来常与数字仪表组形成一个单元，如同一块大型显示屏。

  抬头显示器在如今是常见配置，第一批增强现实抬头显示器也已上市。

  为满足消费者的期望，大部分车企均为旗下车型配备多模态操作解决方案。尤其是在豪华高档车中，传统按钮和开关正在被触控表面所取代。部分车企甚至为暖通空调系统提供触控屏。

  总体来说，减少按钮和不必要视觉元素的趋势越发明显。这种简约的内饰设计可以通过“Shy Tech”（隐形科技）来实现。

  为控制和共享车内所有显示屏的内容，智能座舱域控制器应运而生。

  随着车载ADAS功能日益增多，方向盘的形状和内嵌技术均在不断变化。

  最后不得不提到对整个智能座舱设计影响巨大的数字外后视镜。

  下面将对各个功能模块进行介绍：

仪表数字化（使用显示屏）

  电子仪表此前一直采用数字仪表的形式，其中突破较大的是使用了带有TFT液晶显示屏的电子仪表。

  使用TFT液晶显示屏可以在多样化设计的仪表内显示各种信息。与安全辅助系统相关的复杂信息和功能现在能以视觉上易于理解的方式（图形显示）呈现给驾驶员。

  此外，这种仪表显示器还能与导航地图结合显示。借助软件，机械式仪表上的信息可以准确地以图形形式展现出来，仪表也已经步入软件时代。仪表数字化的一大优势在于仪表的布局可以进行个性化设置。

  3D仪表显示是汽车座舱的最新趋势。其侧重点是安全显示而不是娱乐，因为3D的深度效应可以让司机更快地掌握重要信息，比如来自辅助系统的信息或交通拥堵信息。

  目前配备这种3D仪表组显示屏的车辆还不多，但预计会逐渐增长。

1. 伟世通

  全球五大车企中有三家配备了伟世通的全数字仪表组，伟世通也因此成为数字化仪表市场份额第一的行业领军者。伟世通的数字仪表组通过无线软件升级功能提供丰富的2D/3D图形。

  伟世通的全数字仪表盘将车辆驾驶信息（如车速、燃料或充电水平、续航里程等）与舒适度信息（如外部温度、时钟和通风控制等）相结合。此外，这些数字仪表组与车载信息娱乐系统联动，可以控制多媒体、查看电话簿或拨打电话和选择导航目的地。

  公司在欧洲主要为Stellantis配套产品。

  伟世通与标致一起开发了“3D Blade”概念。该3D技术于2019年首次应用于B级标致208的高配版车型。该仪表组由一个投射到半反射刀片上的高清10.25英寸“背景”薄膜晶体管（TFT）和一个7英寸“前景”TFT组成。该先进显示屏在每个TFT前后图像之间创建深度约为15毫米的3D投影。 

伟世通为标致208配套的3D仪表显示屏（2019年）

2.大陆集团

  大陆正在与硅谷初创公司Leia合作开发用于仪表组的3D显示屏（包括IVI显示屏）。该产品采用了光场技术，呈曲面形状，从驾驶座和副驾驶座上都可以看到3D内容。

技术参数

• 12.3英寸显示屏（分辨率：2400 x 900像素)
• 光场背光灯 8个视点（水平方向）
• 曲率半径1000mm
• 3D亮度 1200 cd/m

  该3D曲面仪表显示屏曾在IAA Mobility 2021上展出，预计将于2023年上市。

  大陆是首批将全数字仪表组显示器应用于大众市场主流汽车的供应商之一。

  2014年底，大陆为D级大众Passat Alltrack B8配套了“主动信息显示屏”（Active Info Display，12.3英寸、分辨率1440 x 540像素)。该数字仪表的第二代产品配套于B级2017款Polo。与第一代相比，第二代显示屏更小，提供更好的图形性能、更高的像素密度、亮度和对比度，颜色也更鲜艳。(11.7英寸，133dpi，分辨率1280 x 480像素，瑞萨电子2.5D图形处理器)

  此外，2022年5月上市的全新雷诺Megane E-Tech配备大陆提供的12英寸全数字仪表组显示屏。

大陆曲面3D光场全数字仪表显示屏（预计2023年上市）

3. 马瑞利

马瑞利在2019年上海车展上展示了其裸眼3D数字仪表组。利用自动立体3D屏幕 (AS3D) 技术，可在不使用3D眼镜的情况下以3D视图方式为驾驶员显示重要信息。

  马瑞利与数字广告牌3D显示屏开发领域知名法国公司Alioscopy合作开发了AS3D技术。该技术将特别设计的光栅透镜层压在传统的仪表板显示器上，通过将微小的半圆柱形放大透镜排列成的薄柱状透镜叠加起来，从而产生3D效果。据称，马瑞利的3D显示屏比其他竞争公司使用多个显示器来实现同样3D效果的解决方案成本要低50%。

  马瑞利的12.3英寸全数字仪表显示屏配套于标致3008、5008和DS7 Crossback等车型。

马瑞利自动立体3D全数字仪表显示屏

4. 博世

  博世在2020年CES上首次展示了其3D仪表显示屏。该显示屏使用被动式3D技术，为图像和警报生成逼真的3D效果。这使得视觉信息能更快被掌握，从而提高了交通安全性。深度效果的强度可以根据每个用户进行调整，甚至可以完全禁用效果。也就是说，每个驾驶员和乘客都可以选择自己喜欢的显示设置。

  博世为奥迪配套了虚拟座舱中的全数字仪表。2014年，全数字仪表组首次配套于奥迪TT。（12.3英寸，分辨率1440 x 540像素，英伟达V图形处理器）。同时推出了第二代全高清TFT液晶屏（分辨率1920 x 720像素，图形处理器：INTEL Apollo Lake）。

博世3D仪表显示屏

博世开发出全球首个能够完美应用于2019款大众Touareg的“Innovision Cockpit”数字化智能座舱中的小型曲面屏。该曲面屏尺寸为12.3英寸，曲率半径为1500mm。

博世为大众Touareg配套的曲面屏（2019年）

具有更高分辨率的大型车载信息娱乐显示屏

  IVI（车载信息娱乐）系统已经成为智能座舱模块集成中不可或缺的一部分。

  近年来，IVI系统的显示屏尺寸不仅有所增大，显示效果也得到了显著提升。这些显示屏主要由TFT（薄膜晶体管）或LCD（液晶显示）材料制成，通常具有非常高的分辨率。首批OLED（有机发光二极管）显示屏也已上市，配套车型包括梅赛德斯-奔驰S级（供应商：LG Display）等。由于有保护性玻璃，一些显示屏的反射率降低。剩下的问题是如何减少触控屏表面上的指纹污渍。

LG Display为梅赛德斯-奔驰S级配套的P-OLED IVI显示屏（2020年），智能座舱类型：Type 3-4

  IVI显示屏可以集成在中控台中，也可以悬浮在仪表板上方，分为纵向（垂直排列）和横向（水平排列）两种形式。

  最近几年，保时捷Taycan等车型首次为副驾驶座配备了独立显示屏。副驾驶座显示屏为车辆配备额外功能、应用程序和服务创造了新机遇。副驾驶座显示屏可以播放视频，驾驶员看不到屏幕内容。这可以使驾驶员减少分心并提高驾驶安全性。

  梅赛德斯-奔驰A级（供应商：延锋汽车内饰系统有限公司）等车型的智能座舱采用了集成仪表显示屏和IVI触控屏的宽屏，使智能座舱看起来更为简洁。

宝马iX包含12.3英寸驾驶信息显示屏和14.9英寸信息娱乐触控屏（供应商：群创光电）的宽屏曲面弧度更大。

群创光电为宝马iX配套的曲面屏（2021年11月），智能座舱类型：Type 4

下一代梅赛德斯-奔驰S级纯电版EQS可选配MBUX Hyperscreen（供应商：哈曼国际），集成了三块总宽度为141cm的显示屏：12.3英寸的仪表组、17.7英寸的IVI显示屏和12.3英寸的副驾娱乐屏。

  具有触觉反馈功能的中控屏和副驾驶座显示屏采用OLED技术，可提供更好的画质。

  EQS是梅赛德斯-奔驰旗下首款配备副驾驶座显示屏的车型，该显示屏只有在前排乘客入座后才会开启（通过座椅里的传感器探测）。副驾驶座显示屏的音频通过蓝牙传输到耳机。如果驾驶员看向副驾驶座显示屏，屏幕则会弹出视觉警告，然后是声音警告。如果驾驶员仍继续观看，副驾驶座显示屏将会暂停或完全关闭电源。乘客只有在法律允许的国家/地区才可以在副驾驶座显示屏上播放视频。

  MBUX Hyperscreen具有“零层”界面，因此用户不需要滚动子菜单或发出语音指令进行操作。最重要的应用程序根据当前情境和时间前后关系始终在屏幕顶层显示。使用人工智能技术的软件使显示屏和系统操作理念可以满足用户需求，针对各种信息娱乐系统、舒适度和车辆功能提供个性化建议。多个显示屏实现了无缝连接，模拟通风口集成到大型数字化屏幕中，体现了数字化与模拟设计的完美融合。

哈曼国际为梅赛德斯-奔驰EQS配套的MBUX Hyperscreen（2021/4），智能座舱类型：Type 6

  LG电子是欧洲主要的IVI显示屏供应商之一，为梅赛德斯-奔驰全新S级配套大型纵向IVI显示屏。

  大陆在2022年CES上推出了ShyTech显示屏，并因此获得了CES创新奖和2022年德国设计金奖。

  在ShyTech显示屏上，信息选项和一系列控制按钮选项始终可见，但相关信息隐藏在带有木质触感的印刷薄膜下，仅在需要时才显示。

技术参数

• 三块12.3英寸低温多晶硅(LTPS)TFT显示屏，分别位于驾驶座、中央座椅和副驾驶座位置。
• 24x10有源矩阵LED照明、带局部调光功能，高动态范围，发光强度>800cd/m²。
• 液晶显示屏、InCell触控、分辨率1920 x 720像素
• 高亮度矩阵背光
• 局部调光处 理

• 大陆ShyTech显示屏 Type 6

抬头显示器

 抬头显示器（HUD）用于在驾驶员可以直接看到的位置显示重要的驾驶相关信息。低端主流车型一般配备组合型HUD，而高端豪华车型主要采用风挡HUD。HUD主要作为选配设备提供给用户。

作为HUD市场领军企业的日本精机已交付首款采用数字微镜器件（DMD）的增强现实抬头显示器（AR-HUD），配套于梅赛德斯-奔驰S级EQS车型。

日本精机为梅赛德斯-奔驰S级配套的MBUX增强现实抬头显示器（2020年9月）

 AR HUD极为先进，应用并不广泛，但斯柯达Enyaq iV、大众ID.3和ID.4等车型配套了该产品。这些车型的AR HUD供应商为LG电子。

LG电子为大众ID.3/ID.4和斯柯达Enyaq iV配套的增强现实抬头显示器

多模态操作方法（HMI升级）

  在IVI系统的操作方面，大部分车企选择了具有多种界面的多模态解决方案。目前比较流行的操作方法有以下几种：

• 触控屏

• 语音操作：一般都采用车企自主开发的车载数字助手

• 旋钮和开关，电容和触摸感应技术的应用日益增加

• 通过方向盘上的控制装置进行远程操作

• 手势控制

• 触控板/屏幕（带手写功能）、中控台上的旋钮/推杆控制

• 接近传感器：用于在手靠近屏幕时显示隐藏功能

可以看到汽车座舱中物理按键越来越少的明显趋势，甚至暖通空调系统也常通过触摸感应控件或在IVI显示屏下方的中控台下部另外安装一个采用触觉反馈技术的触控屏来进行控制，从而使座舱设计看起来更加简约和干净。

  例如，保时捷Taycan的暖通空调系统就是通过中控台的8.4英寸触控屏（供应商：普瑞）进行操控。该显示屏还具有手写功能，并在车辆充电时显示电量状态。后排乘客可通过另一个采用触觉反馈技术的5.9英寸屏幕（同样由普瑞提供）调节空调设置。

普瑞为保时捷Taycan配套的暖通空调触控屏

隐形科技（Shy Tech）

  “隐形科技”将成为下一个流行趋势，该科技指的是通常隐藏在后台、只有在使用某项功能时才会显现出来的技术。宝马iX（2021年11月上市）是首款搭载隐形科技元素的量产车型。这种减少按钮和非必要视觉元素的做法，使汽车内饰设计更为简约。中控台的木质面板是“隐形科技”很好的应用实例。开孔式木质面板里面隐藏着仅由背光符号显示的11个按钮，并在按钮之间安装了微型触觉感应条，以确保驾驶员在驾驶时无需转移视线即可操作系统。驾驶员熟悉按钮的位置后，用手指在面板表面滑动就能确定所需按钮，无需再看面板。iDrive控制器、换挡杆和启停按钮等装置均提供美观的水晶玻璃元件选配。

 博世和大陆是开发这项技术的主要供应商。大陆早在2018年就率先推出“Morphing Controls”（屏幕变换控制）技术。驾驶员的手一靠近屏幕表面，就会出现3D按钮，供其选择所需功能。当驾驶员把手移开时，按钮会在给出短暂的触觉反馈后消失，不会在屏幕表面留下任何痕迹。

  博世的“隐形科技”内置了隐藏显示画面的隐藏显示屏，以及嵌入在具有木质或碳纤维表面下的感应技术。结合博世的车内监控系统，用户还可以通过手势或眼球运动与车辆进行交互。

宝马iX的隐形科技（2021年11月）

大陆的变形控制 

智能座舱域控制器

在传统汽车座舱中，仪表组、IVI和HUD等配置都是由独立的电子控制单元（ECU）进行操控。随着车内显示屏和交互界面数量的增加，每个ECU的处理能力也需提高。单个域控制器将多个ECU的功能集中在一个盒型设备中，通过这个单一系统就能控制和共享车内所有显示屏的内容。

自2018年为梅赛德斯-奔驰A级配套了基于Linux的SmartCore后，伟世通一直是智能座舱域控制器的行业领导者。

伟世通在2022年CES上展示了其第四代SmartCore座舱域控制器。无线升级功能消除了更换硬件的需求，进一步延长了平台的生命周期。

第四代SmartCore座舱域控制器基于三星Exynos Auto v9 SoC打造，可在仪表组、ADAS功能、车辆信息娱乐系统和语音识别功能之间提供安全交互。

  伟世通目前与10家车企达成了SmartCore供应协议。

  除伟世通之外，其他供应商如大陆、博世、佛吉亚歌乐汽车电子等也提供智能座舱域控制解决方案。

伟世通第四代SmartCore

方向盘发展趋势

传统的圆形方向盘正逐渐被下方扁平或上下方均扁平的方向盘取代。全新宝马iX甚至配备了六角形方向盘，通过改变方向盘的形状，可以为智能座舱内创造更多空间。总体而言，尽管内部技术含量很高，但座舱的外观可以说是越来越简洁。

除了形状方面的变化外，方向盘内搭载的技术也日益先进。在方向盘上配置IVI系统/仪表组以及ADAS功能和加热功能的操作开关已相当常见。随着车辆ADAS功能越发先进，方向盘也开始引入振动等附加功能，集成LED的方向盘预计不久也将面市。

  采埃孚天合和奥托立夫是欧洲主要的方向盘供应商。

奥托立夫为大众ID.4配套的带有触控操作和振动反馈功能的多功能方向盘（2021年）

虚拟后视镜

奥迪e-tron是欧洲首款用数字后视镜取代传统外后视镜的量产车型。数字外后视镜可作为高端选配装备，车辆两侧各有一个集成了摄像头的小型载体，并且在仪表板两端和车门之间分别安装了一块7英寸OLED显示屏（像素：1280 x 800）。这些装置在智能座舱内完美地融合在一起，为驾驶员营造出一种环绕感。显示屏集成了近距离传感器，可自动调节亮度。当驾驶员的手靠近显示屏表面时，显示屏上就会显示带有操作功能的符号。

三星显示器为奥迪e-tron配套的虚拟后视镜技术（2019年,出处：© 奥迪)

 智能座舱模块系统化

在汽车制造工艺中，智能座舱模块可以作为一个集成的复杂系统投入生产线，因此集成智能座舱模块的一级供应商对硬件以及包括功能性在内的整个系统都起到重要作用。