车控软按键HMI 交互设计研究

张行秀 陶文柯 韦娟

摘要：车控类软按键HMI 交互设计不仅要符合国家法规、标准等要求，同时还要满足用户操作安全性、便利性、界面布局美观性等各项要求。本文通过介绍研究背景与现状、HMI 交互设计定义，结合己有的HMI 交互设计理论与经验，探索车控软按键HMI 交互设计的考量因素，提出车控软按键HMI 交互设计方案的建议，以提高驾驶的用户体验。

关键词：车控软按键；HMI ；交互设计；用户；体验

中图分类号： TP319 文献标识码：A

0 引言

近年来，出于成本、智能化等因素的考虑，越来越多的汽车取消了物理按键，“极简”成为座舱的主要趋势。如在特斯拉的座舱内，基本看不到物理按键了；国内品牌上汽智己、哈弗神兽、小鹏、比亚迪、理想和蔚来等都逐渐取消了大量的物理按键。通过取消物理按键以触控方式将车控软按键集成在中控屏上，已经成为各大车企主流的趋势。

技术的发展为座舱智能化、轻量化提供了更多可能性，也给人机交互界面（Human Machine Interface，HMI）设计提供了巨大的发挥空间。交互设计的研究和提高能更好地解决用户体验的需求，所以交互设计的逻辑性和正确性可以直接影响体验设计的预期效果[1]。好的HMI 交互设计需要有逻辑性和正确性，这样才能提高用户体验。

1 HMI 交互设计定义

被业界称为交互设计之母的Gillian Crampton Smith曾提出：交互设计是指设计支持人们日常工作与生活的交互式产品[2]。交互设计的核心理念是以人为本的设计原则[3]。人机交互界面（HMI）是指系统与用户之间进行信息交换与交互的媒介，通过HMI 可以实现信息的内部形式同用户可以接受形式信息之间的互换[4]。HMI 交互设计要以人为本，从用户角度出发，满足用户的需求。

谷歌 Material Design 设计规范于 2014 年发布，是一套比较完整的设计规范，被广泛应用于苹果设备、安卓设备和Windows设备等，同时也是设计师们参考的规范。它提出，HMI 交互设计要能给用户提供高度的熟悉感和舒适性，用户能用最直接、最简单的方式实现目的，产生愉悦的情绪与新的体验。

2 车控软按键HMI 交互设计的内部考量因素

2.1 控件元素

控件元素是HMI 交互设计的重要考量因素之一，汽车中控屏上由很多大大小小的控件组成。使用控件时，软按键类UI 界面控件主要有：按钮控件、图标控件、文字显示、进度显示、弹框提醒、内容选择和工具条等。在设计控件时，控件的大小、样式和高亮状态等需保持视觉上的一致性，同时建议考虑以下几点。

（1）控件的大小。车控类控件设计时，考虑到驾驶员驾驶安全，控件不宜设计得过小，而应结合屏幕的大小和控件所在的位置设计，并且控件旁边的字体让用户能够一眼辨认出。根据GoogleDocsUI 设计原则，图标等视觉元素也需要遵循对比、协调的原则。按钮的留白设计应该遵循规则，文字高度约为按钮高度的一半，文字与按钮边缘的上下间距约为左右间距的一半[5]，车控类控件最小热区不宜小于80×80。

（2）控件的状态。车控类控件的按钮控件一般有默认态、点击状态、打开状态、关闭状态和禁用状态等；图标控件有选中态、非选中态和警示状态等。图标为选中态时，可采用添加底板或高亮图标的方式以凸显按钮层次，对比度建议要达到3：1 以上，以满足用户视觉上的分层。点击图标时，可采用缩放动效、高亮和放大图标等点击状态，让用户交互感更强烈一些。文本类显示输入框分为编辑态和非编辑态，进度条在不同进度时，可设计不同进度的数值状态，弹窗区分弹出状态和关闭状态等。

（3） 控件的样式。车控类控件的样式，有法律法规或国标要求的，应使用法律法规或国标要求的样式，如前除霜、大灯控件等必须使用国标要求的图标。无要求的控件，HMI 设计的样式应通俗易懂、表意明确并符合功能本身特性。从用户角度出发，应做到醒目、简单和直观。如驾驶模式中的经济模式、标准模式和运动模式，经济模式图标可以设计为一片绿叶，标准模式可以设计为一辆车，运动模式可以设计为一面在飘动的旗帜。同时在样式上应与系统的图标保持一致性，如都采用面型或都采用线性。

（4） 控件的颜色。车控类控件的颜色，有法律法规或国标要求的，应使用法律法规或国标要求的颜色。如在GB/T 4094.2—2017《电动汽车 操纵件、指示器及信号装置的标志》中，要求前除霜、后除霜按钮打开时需呈黄色。无要求的，则建议打开时采用主题色。

2.2 字体

字体类型建议使用以下字体。中文标题与正文：方正兰亭黑简体、思源黑体。英文数字标题与正文：Roboto。以上字体为HMI 网页设计时常用的字体，看起来清晰，不费力。字体的大小应根据屏幕的大小、分辨率、像素以及字体所在的层级因素，设计不同的字体大小、字体比重。

2.3 色彩

色彩推荐使用RGB 色彩模式。RGB 是工业界的一种颜色标准，通过对紅（R）、绿（G）、蓝（B）三个颜色的变化及相互叠加来得到各种各样的颜色，是运用最广的颜色系统之一。HMI 交互设计可用RGB 色彩模式和车型定1 ～ 2 个主题色，默认态建议使用主题色，同一状态建议使用同一种色彩，且色彩不宜过多，以免花哨。

2.4 布局

车控类按键一般布局在车辆设置、DOCK 栏、状态栏和负一屏里。在对车控类按键进行布局时，建议先对车控类按键进行用户使用习惯和操作频率的数据分析，把操作频率较高的软按键布局在较显眼、易操作的位置，且最好放置在一级界面。如把前照灯开关、部分空调开关（温度调节、风量调节、前除霜和内外循环等）放在DOCK 栏或车状态栏的位置。把一些不常设置的功能放在车辆设置里，如锁车提示、强制保电等设置放在车辆设置里。由于DOCK 栏、状态栏的位置有限，可以把一些常用的功能统一放在负一屏里或控制中心里。在布局时，将使用频次较高的功能放在离主驾较近的位置，保证驾驶员伸手就可以够着。

3 车控软按键HMI 交互设计的内部考量因素

3.1 符合国家法律法规、标准

HMI 在交互设计时，应首先满足法律法规、国标的要求。把软按键放在中控屏上，如果不满足国家法律法规、标准要求，做公告时就无法通过公告。车型不涉及出口，那么只需满足我国的法律法规、标准即可；如果为出口车，那还需要满足出口国家的法律法规以及相关要求。我国与之相关的法律、法规或国家标准主要有GB/T 4094.2—2017《电动汽车 操纵件、指示器及信号装置的标志》等。

3.2 驾驶安全性

安全涉及到驾驶员和乘车人的生命，符合驾驶安全性是最重要的考虑因素之一。那么怎么样才算符合驾驶安全性呢？首先，车控相关的硬件、软件控制单元以及通信网络要保证安全性。其次，HMI 在交互设计也要符合安全性，确保驾驶员行车过程中操作，不会影响驾驶。所以HMI 在设计相关车控软开关时，建议考虑几点。

（1）操作便利，最好能够让驾驶员操作上一步达，最多两步达。

（2）针对某些驾驶辅助类车控软开关，可设计学习机制。只有驾驶员学习了功能的用法才可以打开此类功能，如记忆泊车等。

（3）将使用此功能的前置条件放置在软开关旁，方便驾驶员查看。

（4）为了防止误触而导致危险发生，针对某车车控类开关设置二次确认弹窗。

3.3 用户体验

进行HMI 交互设计时，如果能满足用户在情感上的共鸣，将能更大程度地吸引用户，提高用户体验。因此开发一款满足用户感性需求，能够提供高质量、人性化用户体验的中控界面，将成为品牌汽车增强市场竞争能力的一个新的机会点[6]。

满足用户情感上的共鸣有很多种方式，如贴心提醒功能（大灯未关提醒、小灯未关提醒和功能开启效果提醒等）。HMI 交互设计时，也可以在功能旁边加一些备注说明、二次确认弹窗等，提前告知用户开启功能时将会有什么样的效果，让用户感觉更贴心。

此外，还可以结合部分车控功能来设计一些用户场景，比如小憩模式。用户打开小憩模式时，可以开一点点窗，结合温度情况打开空调冷风或暖风，设置不同的风量或者温度等，以提高用户体验。

对车辆状态进行监控，发现异常时给予用户提醒，也是一种提高用户体验的方式。如蓄电池亏电提醒，在车辆长时间未上高压时，提醒用户当前车辆未上高压，导致蓄电池电量过低等；如360°异常提醒、摄像头故障提醒等，让用户在使用功能前提前发现故障，从而感受到安全与信赖。

4 车控软按键HMI 交互设计方案

结合以上考量因素以及目前市面上的车型HMI 布局情况，如比亚迪、蔚来、理想和小鹏等，给出以下车控软按键HMI 交互设计方案的建议。

4.1 桌面HMI 交互设计方案

对要集成在中控屏上的软开关进行整理和数据分析，把用户操作频率高的软开关布置在桌面（图1）。

（1）建议把大灯开关、大灯高度开关放置在底部DOCK 栏，点击弹窗显示大灯设置项：关闭、自动、位置灯和近光灯设置项以及大灯高度设置项（0 ～ 3 挡）。

（2）空调温度调节、前除霜、内外循环和空调应用入口放在DOCK 栏，让用户可以快速调节空调和进入空调界面。

（3）把车辆设置开关放置在DOCK 栏位置，让用户可以快速进入车辆设置里，设置相关的车控功能。

（4）设计“编辑”功能，让用户可以对DOCK 栏功能进行编排，让用户可以根据自己的习惯设置。

4.2 控制中心HMI 交互设计方案

（1）增加负一屏或者以其他方式在左面增加控制中心快捷入口，控制中心内放置常用的车控功能，比如驾驶模式设置、能量回收设置、电子驻车设置、电子稳定系统设置、驻车开关、座椅调节和座椅加热设置等。

（2）结合大数据分析，把常用的开关放在靠近驾驶员的位置。

（3）设计“编辑”功能，让用户可以对控制中心功能进行编排，让用户可以根据自己的习惯设置（图2）。

4.3 车辆设置HMI 交互设计方案

建議为涉及车控的开关单独设计一个车辆设置应用。在车辆设置应用里，把开关分类放在不同的tab 下，让用户可以快速定位到对应的软开关设置。同时，在车辆设置里增加一类“常用”，把用户操作频率较高的功能放在常用的类别里，实现快速定位。常用类别里的功能，也需要结合用户数据，按照操作频率高低排布（图3）。

5 结束语

极简智能座舱已经成为各大车企发展的主要趋势。取消物理按键虽然是极简化的一种方式，但是不能生搬硬套地把物理按键的交互直接扔到中控屏里，图标、字体、颜色、布局和系统丝滑程度等直接影响着用户体验。HMI 交互设计时，不仅要考虑基本的考量因素，更注重结合用户体验、用户数据分析进行设计，不断地打磨设计，才能真正地化繁为简，提升用户体验。

【参考文献】

[1] 邓胜利. 基于用户体验的交互式信息服务[M]. 武汉： 武汉大学出版社，2008.

[2] 苏功晏. 内容与形式相统一的智能交互空间[D]. 上海： 上海交通大学，2007.

[3] 比尔· 莫格里奇. 改变过去影响未来的交互设计法则[M]. 北京： 中信出版社，2011.

[4] 王镭， 庞有俊， 王亚芳. 智能座舱HMI 人机交互界面体验及未来趋势浅析[J]. 时代汽车，2021（03）：15-17+20.

[5] 邓朝晖.UI 界面控件设计细节研究[J]. 电脑编程技巧与维护，2020（02）：138-139+147.

[6] 边明远， 李克强. 以智能网联汽车为载体的汽车强国战略顶层设计[J].中国工程科学，2018，20（01）：52-58.

作者简介：

张行秀，本科，研究方向为车机APP 开发、HMI 设计等。

陶文柯， 本科， 助理工程师， 研究方向为车机 APP 开发、HMI 设计等。

韦娟，本科，工程师，研究方向为车机 APP 开发、HMI 设计等。