Das singende, klingende E-Car

Synthesizer erzeugt akustische Ersatz-Signale in Elektroautos

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© Felix Rauhut — 

Das Auto zum Klingen bringen: Das dynamische Sounddesign des Fraunhofer IDMT imitiert die fehlenden Fahrgeräusche bei einem Elektroauto und sorgt so für mehr Sicherheit auf den Straßen.

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Marktreife2012

11. November 2011 — 

Damit die nahezu geräuschlosen Elektroautos nicht zur Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer werden, sollen künstliche Außengeräusche auf das herannahende Fahrzeug aufmerksam machen. Fahrparameter wie Bremsen oder Beschleunigen bekommen deswegen einen künstlich erzeugten Klang. Forscher des Fraunhofer IDMT haben einen Synthesizer entwickelt, der im Gegensatz zu bisherigen Lösungsansätzen ein dynamisches Sounddesign ermöglicht, das sogar bis zu einem markentypischen Sound individualisiert werden kann.

Bis zum Jahr 2020 sollen mindestens eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren. Keine Abgase und kein Straßenlärm mehr – eigentlich ein ideales Zukunftsszenario. Das Problem ist jedoch, dass die Rollgeräusche der Reifen bei niedrigen Geschwindigkeiten so leise werden, dass sie von Umgebungsgeräuschen überdeckt werden. Fehlt auch noch der typische Klang des Verbrennungsmotors, wird es fast unmöglich, ein herannahendes Fahrzeug zu hören. Das allerdings wird nicht nur für die in Deutschland lebenden 165.000 Blinden zum Problem, sondern auch für andere Verkehrsteilnehmer, die an schwer einsehbaren Straßen, auf Parkplätzen oder an Zebrastreifen die Fahrbahn kreuzen müssen.

Dieses neuartige Sicherheitsrisiko soll nun durch Imitation der Betriebsgeräusche beseitigt werden. Inzwischen beschäftigen sich Regierungen und internationale Gremien wie ISO und SAE mit der Schaffung von internationalen Standards für die Erzeugung künstlicher Geräusche für Elektrofahrzeuge und deren gesetzlicher Verankerung.

In Deutschland gibt es zwar keine Gesetzgebung dazu. Momentan existieren nur Empfehlungen und Richtlinien. Trotzdem wird die Entwicklung eines aktiven Sounddesigns vom Fraunhofer IDMT intensiv vorangetrieben. Das Institut ist spezialisiert auf Signalverarbeitung und Psychoakustik, die für die Entwicklung von Algorithmen für das aktive Sounddesign maßgeblich sind. Kooperationspartner für die Integration von Spezial-Hardware-Lösungen in die Fahrzeugumgebung ist die Firma S1nn GmbH.  

Das Ergebnis ist ein parametergesteuerter Mehrkanal-Wavetable-Synthesizer , der in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzustandsdaten wie Drehzahl, Schub und Last akustische Signale ausgibt und diese so lange in einer Schleife abspielt, bis sich die Situation ändert. „Der Clou an der Entwicklung des Active Sound Designs ist das Kontrollmodul, welches nahezu frei konfigurierbar ist“, erklärt Michael Strauß, Projektleiter am Fraunhofer IDMT. „Dieses Modul empfängt über ein Bussystem, den CAN-Bus, Nachrichten aus der Fahrzeug-Infrastruktur. So können wir das System in vielen Fahrzeugen sehr einfach prototypisch testen.“ Mehrere Synthesizer lassen sich parallel steuern und letztlich wie an einer Art Mischpult immer wieder neu mixen. Steuergrößen sind damit beliebig miteinander kombinierbar. Komplexe und sich ändernde Situationen lassen sich durch unterschiedliche Töne und einen jeweiligen Klangcharakter abbilden. Der Synthesizer wurde als Prototyp entwickelt und kann von Unternehmen aus der Automobilindustrie entsprechend spezifischer Anforderungen angepasst werden. Die individuelle Programmierung wird durch eine eigene grafische Oberfläche erleichtert.

Eine integrierte Klangbearbeitung und Mischstufe ermöglicht zudem das  Erzeugen getrennter Innen- und Außengeräusche, so dass sowohl Sicherheitsaspekte als auch das jeweils gewünschte, markentypische Klangdesign berücksichtigt werden können. Im Innenbereich wird es damit beispielsweise möglich, dem Fahrer je nach Situation ein akustisches Feedback über die Fahrsituation zu geben. Diesem Gesichtspunkt kommt neben dem Sicherheitsaspekt auch hinsichtlich des Fahrkomforts von Elektrofahrzeugen eine wesentliche Bedeutung zu, da das fehlende Spektrum der Motorengeräusche andere Karosseriegeräusche wie Knarzen oder ein leichtes Klappern nicht mehr überdecken kann.

Die Klangwiedergabe erfolgt im Innenraum des Fahrzeugs über das eingebaute Audiosystem, im Außenraum werden vorn und hinten am Fahrzeug Lautsprecher angebracht. Durch diese Verteilung ergeben sich eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten, akustische Signale in Abhängigkeit von der Situation abzuspielen. So wird es beispielsweise möglich, dass beim Betätigen des linken oder rechten Blinkers unterschiedliche akustische Signale abgegeben werden und so auch das Ohr die Richtung „erkennt“.

Womöglich werden wir uns im Straßenverkehr künftig noch mehr auf unsere Ohren verlassen können. Denn das Automobil von morgen wird nicht nur zufällige Betriebsgeräusche und nett klingende Autotüren zu bieten haben, sondern über Töne mit uns und unserer Umgebung kommunizieren können.

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