Active Sound Design mit Active Sound Generation Technologie: Wie E-Fahrzeuge ohne zusätzliche Komponenten charakteristischen Klang erzeugen

Elektroautos sind leise – zu leise, um Emotion, Charakter und vor allem Sicherheit im Straßenverkehr zu gewährleisten. Doch statt auf künstliche Lautsprecher oder teure Klangkunst zu setzen, zeigt ein innovativer Ansatz von MdynamiX, wie Störgeräusche eliminiert werden können und sich Elektromotoren selbst zu Klangkörpern machen lassen. Mit der Active Sound Generation (ASG)-Technologie ein authentischer, charakteristischer Sound – ganz ohne zusätzliche Hardware. Der Text erklärt, wie Technik und Akustik verschmelzen, um E-Fahrzeugen eine unverwechselbare akustische Identität zu geben, die nicht nur vorschriftsmäßig warnt, sondern auch begeistert.

Motorengeräusche sind mehr als nur Klangkulisse: Sie liefern wichtige Informationen für unsere Sicherheit und helfen, Fahrzeuge akustisch einzuordnen – vom herannahenden bzw. sich entfernenden Auto bis hin zur Unterscheidung zwischen Sportwagen und Kleinwagen. Elektrofahrzeuge stellen diese gewohnte Wahrnehmung jedoch vor eine Herausforderung: Ihr leiser, oft charakterloser Sound – begleitet von unerwünschten Nebengeräuschen – wirkt nicht nur wenig emotional, sondern birgt auch Sicherheitsrisiken.

Um Fußgänger effektiv zu schützen, schreibt die EU-Verordnung Nr. 540/2014 seit April 2014 akustische Warnsignale – sogenannte Acoustic Vehicle Alerting Systems (AVAS) – vor. Für einen Teil der Hersteller gilt es, einen authentischen, futuristischen Sound zu schaffen, der verständlich für Verkehrsteilnehmer bleibt, ohne den Charakter herkömmlicher Verbrennungsmotoren zu imitieren. Zugleich lässt sich auch das markante Klangbild eines Verbrennungsmotors nachbilden – ein Effekt, den manche Hersteller bewusst anstreben.

Interessanterweise scheinen viele OEMs zunächst lieber auf hochkarätige Komponisten zu setzen, statt direkt an technisch eleganten Lösungen zu tüfteln – erst die aufwendige Klangkunst, dann die Technik.

Wir stellten uns die Frage: Woher nimmt ein Elektromotor seinen Klang, wenn ihm die typische Stimme des Verbrenners fehlt? Während die Lösung häufig im Einbau zusätzlicher Lautsprecher gesucht wird, zeigt unsere Forschung, dass sich durch ein optimiertes Design des elektrischen Antriebsstrangs (ARRK Engineering) in Kombination mit dem Active Sound Generation – ASG (MdynamiX) ganz ohne Zusatzkomponenten ein eigenständiger, charakteristischer Klang erzeugen lässt.

Vom Bauteil zum Klangkörper: Ganzheitliches Sound Design für E-Fahrzeuge

Bei der Dritev im Rahmen des VDI Wissensforum in Baden-Baden stellten Annika Rotteveel (MdynamiX) und Maximilian Zinner (ARRK Engineering) ihre Methoden und Ansätze des Vorhabens vor, mit denen sich elektrische Antriebe entlang eines ganzen Entwicklungsprozesses gezielt akustisch optimieren lassen: von der Reduzierung unerwünschter Schwingungen einzelner Komponenten bis hin zur Simulation akustischer Eigenschaften und der aktiven Gestaltung von Sound Design.

Im Zentrum steht die frühzeitige Untersuchung des Akustikverhaltens einzelner Bauteile. So können die klanglichen Eigenschaften eines Fahrzeugs bereits in frühen Entwicklungsphasen vorhergesagt und gezielt beeinflusst werden.

Untersucht werden die Hauptfaktoren für Geräuschemissionen in Antriebssträngen:

• Elektromagnetische Erregung
• Mechanische Schwingungen durch Zahnradverzahnung
• Toleranzen und Montageabweichungen
• Strukturdynamik von Gehäuse und Befestigung
• Thermische Effekte und Belastungsbedingungen

 

Durch den Einsatz von Simulation, also Berechnungsmodellen zur Ermittlung des Geräuschverhaltens, lassen sich störende Geräusche unter Berücksichtigung von mechanischen, akustischen und thermischen Wechselwirkungen identifizieren und minimieren. Gleichzeitig entstehen Freiräume für die bewusste Gestaltung charakteristischer Klangmuster. Das Endergebnis ist ein Fahrzeug-Sound, der nicht zufällig entsteht, sondern aktiv geregelt wird – störende Frequenzen werden unterdrückt, wohltönende hervorgehoben.

Besonders bemerkenswert ist bei der ASG-Technologie, dass hierfür keine zusätzlichen Lautsprecher oder externe Komponenten erforderlich sind. Stattdessen werden vorhandene Komponenten, z.B. Wechselrichter, Elektromotor und Getriebe, selbst als Klangkörper genutzt. Das reduziert nicht nur Kosten und Gewicht, sondern verringert auch die Anzahl potenziell fehleranfälliger Bauteile.

Den Klangästheten überzeugt vor allem die Klangqualität der ASG-Technologie. Das authentische Strahlungsverhalten der Traktionsmaschine ist ein entscheidender Faktor für die Klangqualität. Denn die Schallwellen werden direkt von der vibrierenden Struktur der Maschine ausgestrahlt, wodurch echte, hörbare Luftschallwellen entstehen. Zwar ist ein Elektromotor kein High-End-Lautsprecher – die physikalischen Prinzipien und Grenzen sind andere –, doch gerade darin liegt sein besonderer Reiz.

Der neue, innovative Weg zur akustischen Identität des Elektrofahrzeugs

Damit vereinen diese Ansätze mehrere Ziele: die Erfüllung regulatorischer Vorgaben wie des Acoustic Vehicle Alerting Systems (AVAS), die Eliminierung störender Geräusche und die Schaffung eines unverwechselbaren, emotional ansprechenden Fahrzeugsounds. So gelingt es dem Elektrofahrzeug, ähnlich wie dem Verbrenner, akustisch Präsenz zu zeigen und Identität auszudrücken.

Jetzt, da mit der Active Sound Generation Technologie eine technisch elegante, platz- und kostensparende Lösung gefunden ist, kann die eigentliche Komposition in den Vordergrund rücken. Zuerst die durchdachte Ingenieursarbeit, die dem E-Fahrzeug eine echte akustische Identität verleiht. Und dann darf die Kunst kommen.

Sound Design mit dem MXsounddesigner

Um das Sound Design umzusetzen, haben MdynamiX eine eigene Software entwickelt: den MXsounddesigner. Er dient als Schnittstelle zur ASG-Funktion und ermöglicht es, technische Sounds ganz gezielt an die jeweiligen Betriebszustände anzupassen. So lassen sich Parameter im Detail steuern – von der Klangfarbe bis zur Dynamik – und ein präzises, situationsabhängiges Sounderlebnis gestalten.

 

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