Unsere Mobilität befindet sich im Wandel, das gilt auch für ihren Klang. Beim Besuch im Audi Soundlabor mit dem Audi e-tron quattro concept wird im Gespräch mit den Akustik-Experten schnell klar: Die Evolution des Sounds ist bereits im vollen Gange.

Die Automobilbranche wird sich in den kommenden Jahren durch neue Themenfelder wandeln.

Bei diesem Prozess spielen alternative Antriebe eine entscheidende Rolle. Besonders die Elektromobilität rückt daher bereits zum jetzigen Zeitpunkt verstärkt in den Fokus. Die Bereiche Performance, Reichweite und Lademöglichkeiten gehören zu den viel diskutierten Aspekten. Aber es gibt auch ein weiteres Gebiet, das eine spannende Frage aufwirft: die Akustik. Wie klingt eigentlich ein Plug-in-Hybrid im rein elektrischen Modus oder ein voll-elektrisches Fahrzeug? Mit dieser Frage beschäftigen sich Experten aus der Gesamtfahrzeugakustikabteilung bei Audi. Sie wollen das Fahrerlebnis durch ein optimales Hörerlebnis ergänzen. Dabei dreht sich alles um die leisen Töne, die es in Hinblick auf die kommenden Jahre aus einem neuen Blickwinkel zu betrachten gilt.

Audi e-tron quattro concept:

Bereits 2015 wurde der Audi e-tron quattro concept dem Fachpublikum auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in Frankfurt präsentiert. Diese Konzeptstudie ist der Vorläufer des ersten rein elektrischen Serienfahrzeuges, das Audi im kommenden Jahr auf dem Markt bringen wird. Im Concept Car geben drei Elektromotoren zusammen 320 kW Spitzenleistung, beim Boosten sogar kurzzeitig 370 kW,  und mehr als 800 Nm Drehmoment ab. Das flexible Management ermöglicht einen elektrischen quattro-Antrieb und eine elektrische Drehmomentverteilung für hohe Dynamik und Stabilität. Die große Lithium-Ionen-Batterie speichert 95 kWh Energie und ist in idealer Schwerpunktlage unter der Fahrgastzelle montiert. In nur 4,6 Sekunden absolviert der Audi e-tron quattro concept den Sprint von 0 auf 100 km/h – das entspricht in etwa dem Niveau eines Sportwagens.

Ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug im rein elektrischen Betrieb bewegt sich fast lautlos von A nach B, auch wenn solche Modelle ihre volle Antriebskraft bei niedrigen Geschwindigkeiten schon ab der ersten Umdrehung abrufen können. Trotz dieser Power ist ein Elektrofahrzeug vergleichbar leise. Die Antriebsgeräusche sind minimal: ein großer Vorteil, der dafür sorgt, dass der Geräuschpegel im Fahrzeug sowie in der Umgebung gesenkt wird. Doch er birgt in manchen Situationen auch ein gewisses Sicherheitsrisiko für andere Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger oder Fahrradfahrer, da im Wesentlichen lediglich die bei niedrigen Geschwindigkeiten ohnehin geringen Abrollgeräusche übrig bleiben. Unser Seh- und Hörverhalten im Straßenverkehr ist derzeit noch auf den Sound der Verbrenner ausgerichtet. „In der Zukunft wird sich die Hörgewohnheit in Bezug auf die Elektromobilität verändern. Hochfrequentere, feinere Klänge werden viel alltäglicher. Es geht dabei auch um die Komplexität des Sounds. Je komplexer desto mehr Informationen kann das Gehör bereitstellen. Das Tieffrequente ist etwas, das in der Vergangenheit Kraft und Dynamik – wie beispielsweise die Geräuschkulisse eines Sportwagens – vermittelt hat. Ein gelerntes und vom Gehirn abgespeichertes Hörerlebnis. Das wird sich meiner Meinung nach in der Zukunft, weit in der Zukunft, wandeln und deutlich weniger werden. Der Sound von morgen wird heller, feiner und erhält einen technisch anspruchsvolleren Klang. Man kann Sci-Fi-Filme als visionäre Vorlage nehmen, um sich ein ungefähres Bild von solchen Klangwelten in futuristischen Städten zu machen. Wie sich der Sound der Elektrofahrzeuge im realen Leben entwickelt, werden die nächsten Jahre zeigen. Das Ganze bleibt ein Prozess, der gerade erst ins Rollen kommt “, erläutert Sounddesigner Rudolf Halbmeir.

Um das Risiko zu verringern, dass Elektrofahrzeuge von anderen Verkehrsteilnehmern nicht wahrgenommen werden – zum Beispiel, wenn es sich von hinten nähert, aus einer Parklücke fährt oder langsam an der Ampel anfährt – werden künftig rein elektrisch angetriebene und Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge mit AVAS ausgestattet. Dieses Kürzel steht für das sogenannte Acoustic Vehicle Alerting System, das aus einem Steuerelement und einer im vorderen Fahrzeugbereich verbauten Lautsprecherbox besteht. Dieses Soundsystem ist genauestens auf die Anforderungen eines Elektrofahrzeuges zugeschnitten. Und dank eigens von und mit den Experten programmierter Software, die für das Tuning des Sounds genutzt wird, auch auf die Ansprüche von Audi. Hinzu kommen gesetzliche Vorgaben, die es zu beachten gilt. „Unsere Herausforderung besteht derzeit darin, die länderspezifischen gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen und den Sound dabei so angenehm wie möglich zu gestalten. Dabei muss man berücksichtigen: Jedes Fahrzeug ist anders. Und somit die jeweilige Positionierung des Lautsprechers“, gibt Development Engineer Florian Bock zu bedenken.

Es entsteht also ein auf die jeweilige Modell-Reihe abgestimmter Sound, der für mehr Sicherheit sorgt und darüber hinaus durch Akustik-Design das Fahrerlebnis steigert. "Bei Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen gibt es gegenüber rein elektrisch angetriebener Fahrzeuge eine zusätzliche Herausforderung – der Sound muss zum Verbrenner passen. Dazu muss man sich entscheiden: will man den Verbrenner im Elektro-Modus imitieren, oder will man etwas komplett anderes haben. Für den ersten Fall sollte es vom Klang her in die gleiche Richtung gehen und der Übergang sollte harmonisch sein, sobald sich der Verbrenner dazu schaltet", fügt Dr.-Ing. Stephan Gsell hinzu, der mit seinem Kollegen Rudolf Halbmeir den e-Sound, das akustische Profil künftiger e-tron-Modelle von Audi, entwirft.

AVAS:

AVAS steht für Acoustic Vehicle Alerting System. Dieses System ist dafür zuständig, dass rein elektrische Fahrzeuge und Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge, die im rein elektrischen Modus fahren, ein Geräusch erzeugen, das andere Verkehrsteilnehmer auf das Fahrzeug aufmerksam macht. Welche Anforderungen dieses Geräusch erfüllen muss ist per Gesetz definiert. Dabei geht es vor allem um die Frequenzen sowie zu erfüllende Mindestpegel, die eingehalten werden müssen. Europa, China, USA – die Vorgaben können in den unterschiedlichen Ländern leicht variieren, ebenso wie der Zeitpunkt, ab dem es verpflichtend ist, das System in neue Plug-in-Hybrid- sowie Elektrofahrzeuge einzubauen. In China wird dies für Neuzulassung ab 2018, in den USA und einigen Ländern der EU ab 2019 der Fall sein. Das durch das System erzeugte akustische Schallzeichen soll nach derzeitigem Stand bei Geschwindigkeiten bis circa 30 km/h zum Einsatz kommen.

Die Entwicklung eines solchen Sounds nimmt natürlich mehr als einen Tag in Anspruch. Ein kreativer Prozess eben. „Das ist ein intuitiver Vorgang. Man macht nicht einen Sound der beim ersten Mal passt, man tastet sich langsam heran“, erklärt Florian Bock. Die Arbeit der Sound-Experten beginnt am Schreibtisch, besser gesagt am Computer. Unterschiedliche Soundfiles aus der Datenbank werden mit der Software übereinandergelegt und abgemischt. Immer und immer wieder, bis die Komposition stimmig ist. Wann dieser Zeitpunkt erreicht ist, entscheidet in dieser Phase vor allem das sensible Gehör der Experten. Anschließend wird am Fahrzeug getestet. Der Sound wird vom Laptop über die Steuereinheit auf das Fahrzeug übertragen. „Geflasht“ wie es im Soundlabor heißt. Dann kann getestet werden. Vorerst im Freien – auf Asphalt, ohne Prüfstand. Einfach nur hören. Die Experten können sich bei diesem Praxistest auf ihr sensibles, geschultes Gehör und ihre Erfahrungswerte verlassen. Danach werden die Analysegeräte im Soundlabor herangezogen. Lauter, leiser. Frequenz höher, tiefer. „Auf dem Prüfstand messen wir zum einen, wie das Ganze im Innenraum ankommt, um den Komfortanspruch für den Kunden zu gewährleisten. Zum anderen können wir messen, ob wir die gesetzlichen Anforderungen erfüllen. Sprich, die vorgegebenen Mindestpegel“, erläutert Gsell.

„Unser Anspruch ist dabei, dass wir das Fahrzeug nicht nur hörbar machen, sondern der Sound soll
auch schön und nach der Marke mit den vier Ringen klingen.“

Dabei spielen die verbauten Komponenten eine wichtige Rolle. Für deren Entwicklung, die korrekte Vernetzung des Steuergeräts mit dem Fahrzeug und den Verbau der Elemente ist bei Audi unter anderem der Entwicklungsingenieur Markus Nußbaumer verantwortlich. „Bisher fand Infotainment im Fahrzeuginneren statt. Bei den rein elektrischen Fahrzeugen wird durch die neue Gesetzesvorgabe das Ganze zusätzlich nach außen gebracht. Die optimale Positionierung des Lautsprechers im vorderen Fahrzeugbereich ist dabei sehr wichtig, da dadurch die Effizienz der Abstrahlung nach außen in die Nähe der potentiellen Passanten beeinflusst wird. Ideal ist die Position möglichst nahe an den Außenkonturen“, erklärt Markus Nußbaumer. Auch die Karosserie hat als eine Art Klangkörper beim Soundcheck eine Gewichtung. Die Schallwellen des Lautsprechers werden nach außen abgegeben und zudem von der Karosserie weitertransportiert – je nach Materialbeschaffenheit unterschiedlich stark. So wird der Sound im Außen- und gedämmter im Innenbereich hörbar. Ein omnipräsenter Sound. Er ist da, fügt sich aber harmonisch als Bestandteil der Klangkulisse des Fahrzeuges ein.

„Bei AVAS geht es vor allem um die Passantenwarnung. Jedes Kind weiß wie ein Auto klingt, daher sieht der jetzige Gesetzesentwurf vor, dass sich der Sound an Gewohntem orientiert. Die Herausforderung besteht darin, dem Kunden darüber hinaus ein Premiumerlebnis zu ermöglichen. Der Sound soll wertig klingen, dafür muss die Qualität der Komponenten natürlich stimmen“, fügt ein Audi Experte ergänzend hinzu.

Komponenten im Test:

Grundvoraussetzung für den optimalen AVAS Sound ist die Vernetzung von Steuereinheit und Lautsprecher-Box sowie mit dem Fahrzeug. So können die Komponenten und das Fahrzeug miteinander kommunizieren. Bevor die Komponenten verbaut werden, erfolgt ein Prüfung der Funktionalität, dem Klang und der Belastbarkeit. Dabei werden sie extremen Temperaturen (-40°  bis +120° Celsius) ausgesetzt. Staub, Wasser und auch Härteprüfungen wie einem Steinschlag müssen sie ebenfalls standhalten. Hintergrund: Für die optimale Schallabstrahlung müssen die Boxen möglichst weit außen positioniert werden und kommen so schneller mit Einwirkungen von außen in Kontakt.

Die Klangcharakteristik des Sounds verändert sich in Abhängigkeit zu Parametern wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Drehmoment. Ein Teil dieser Parameter können im größten Soundlabor von Audi überprüft werden. Außen- und Innengeräusche, nicht nur im Stand, sondern dank im Boden eingelassener Rollen auch während einer Fahrt. Überdimensionale Pyramidenabsorber an den Wänden des Raums sorgen dafür, dass unerwünschte Reflexionen unterbunden werden. Mikrofone zeichnen den Sound auf und helfen bei der Analyse. Dabei sind vier statische Mikrofone im Abstand von zwei und auf einer Höhe von 1,20 Metern rund um das Fahrzeug positioniert. Sie dienen dazu, die rechtlichen Vorgaben zu überprüfen. Am Rand ist eine Reihe von weiteren Mikrofonen installiert, um auch Situationen wie das Vorbeifahren nachbilden zu können, das ansonsten auf einer Teststrecke gemessen werden müsste.

Bis 2019 wird hier Tag für Tag weiter optimiert, dann ist der Zeitpunkt erreicht, ab dem "Elektro-Neufahrzeuge" laut Gesetzesvorgabe auch in den ersten europäischen Ländern mit dem Acoustic Vehicle Alerting System ausgestattet sein müssen. Wie sich in den unterschiedlichen Ländern dann der Sound der rein elektrischen Serienfahrzeuge und den Plug-in-Hybrid-Modellen von Audi explizit anhören wird, wollen wir an dieser Stelle noch nicht verraten. Eins steht aber fest: sie werden allesamt die DNA der Audi Soundphilosophie in sich tragen und Fahr- und Hörerlebnis im Zusammenspiel auf das nächste Level heben.

#chargedwithsound