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Akustisches Warnsystem für E-Autos

0 2018-01-26 527

Am Anfang klang es vermutlich für den einen oder anderen nach einem Scherz, als man von akustischen Warnsystemen für Elektroautos sprach. Doch mittlerweile ist das Ganze in Europa und in den USA sogar gesetzlich verankert – ab 2019 müssen alle neu zugelassenen Fahrzeuge mit Elektroantrieb das „Acoustic Vehicle Alerting System“ (AVAS) eingebaut haben, ein Klangmodul mit Außenlautsprecher, hinter der Frontschürze. In China und Japan sind ähnliche Systeme für E-Autos bereits Pflicht.

Ausgelöst wurde die Debatte im Jahr 2008, als Blindenverbände in den USA vom Senat ein Gesetz forderten, die fast geräuschlosen Elektroautos deutlicher hörbar zu machen. Einige Jahre später wurde ein Gesetz in die Wege geleitet, das im Sommer 2019 greifen wird – das Zauberwort lautet AVAS. Aber nicht nur blinde und sehbehinderte Menschen sollen davon profitieren. Auch abgelenkte oder unaufmerksame Menschen ohne Einschränkungen sind Nutznießer von AVAS. „Wir alle sind auf unsere Sinne angewiesen, die uns vor möglichen Gefahren warnen“, sagte US-Verkehrsminister Anthony Foxx.

Und auch die EU zieht mit: Gemäß der Verordnung 540/2014 sollen solche Systeme ab 1. Juli 2019 Pflicht für alle Neuwagen werden und bis Tempo 20 km/h (in den USA bis 30 km/h)künstlichen Motorlärm erzeugen. Bei höheren Geschwindigkeiten sollen dann die Abrollgeräusche der Reifen für einige wahrnehmbare Dezibel sorgen.

Hanns-Peter Bietenbeck von Ford Deutschland erklärt die Hintergründe der künstlichen Geräusche: „Man wollte ja tatsächlich nur die Wahrnehmbarkeit gewährleisten, nicht etwa die Autos künstlich laut machen. Das war nie die Idee. Man wollte, dass sie wahrnehmbar sind.“ Dabei ertönt ein elektronisch nachempfundenes, mit der Geschwindigkeit ansteigendes Motorgeräusch. Nachteil: Gerade in Ballungsräumen wird der Lärmpegel trotz E-Autos damit nicht signifikant zurückgehen. Jedoch heißt es ja bekanntlich „safety first“.

Aktuell gibt es schon einige E-Fahrzeuge, die akustische Unterstützung anbieten. Beim BMW i3 ist es beispielsweise der „akustische Fußgängerschutz“. Daneben haben unter anderem VW („E -Sound“) bei seinem E-Golf und Kia („Active Pedestrian Warning System“) beim Niro EV vergleichbare Systeme an Bord. Die Kosten für dieses Extra belaufen sich auf circa 100 bis 150 Euro.

TU München entwickelt Geräusche

Derzeit entwickeln Psychoakustikerinnen und Psychoakustiker an der Technischen Universität München (TUM) die entsprechenden Geräusche für AVAS. Die Vorgaben, wie das System klingen soll, sind dabei eher weit gefasst. So heißt es, dass es so ähnlich wie ein Fahrzeug klingen soll – aber nicht genauso wie ein Diesel oder ein Benziner. Es dürfen zwar keine Musikstücke abgespielt werden, aber mit welchem Sound die einzelnen Fahrzeuge Fußgänger vor ihrem Herannahen warnen, ist letztlich den Herstellern überlassen.

Ein Beispiel, wie der Klang beschaffen sein sollte, bietet die Internetseite der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (abgekürzt UNECE). Den Sound hören Sie hier. Dabei sind durchaus Ähnlichkeiten mit einem startenden Raumschiff einer Science-Fiction-Serie auszumachen.

Hugo Fastl, Professor am Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Kommunikation, erforscht die Grundlagen des Geräuschdesigns für Elektroautos. Zwar unterliegen die Geräusche noch der Geheimhaltung, Fastl kann aber dennoch verraten: Jede Firma will ihr eigenes Branding, ein Geräusch, das für das Auto typisch ist. „Schließlich klingt im Moment ein BMW auch anders als ein Mercedes oder ein Porsche – das soll bei den E-Autos ebenfalls so sein.“

Wichtige Eigenschaften des Sounds

Aber wie genau wird ein solcher Sound entwickelt? „Wir haben zunächst ein Grundgeräusch, dem wir eine Tonhöhe zuordnen“, sagt Fastl. Dabei bewegen sich die Forscher und Forscherinnen im mittleren Frequenzbereich. „Sehr tiefe Frequenzen sind schwierig abzustrahlen“, so der Professor. „Dafür müssen die Lautsprecher am Auto sehr groß sein.“ Zu hohe Frequenzen dagegen können von älteren Menschen nicht mehr wahrgenommen werden. Die Tonhöhe kann außerdem einen Hinweis darauf geben, wie schnell das Auto fährt. Bei einem Auto, das beschleunigt, wird die Tonhöhe daher nach oben gehen.

Eine weitere Eigenschaft der Geräusche ist die Klangfarbe. „Das ist wie in der Musik: Sie können auch auf dem Smartphone die ersten Takte einer Mozart-Symphonie abspielen, so dass jeder die Melodie erkennt“, sagt der Akustik-Experte. „Das klingt allerdings nicht so toll. Wenn es von einem Kammerorchester mit zehn Musikern gespielt wird, ist das schon besser. Und ein volles Orchester mit 50 Personen kann es dann so spielen, wie es sich der Komponist vorgestellt hat.“ Fastl und sein Team arbeiten allerdings nicht mit einem Orchester, sondern erzeugen die Klangfarbe der Geräusche am Computer.

Ein selbst konzipierter und programmierter Sound-„Baukasten“ hilft dabei, zielgruppenrelevante Geräusche zu entwickeln. „Das ist ein Computer, der diverse Schalle wie Zutaten abrufen kann; über Algorithmen, die wir selbst entwickelt haben.“ Die Geräuschmaschine sieht aus wie ein Mischpult im Tonstudio. Über Regler wird ein synthetischer Klang kreiert und anschließend nach Hörversuchen mit Probanden bearbeitet und angepasst.

Neben dem Frequenzbereich und der Klangfarbe ist auch die Rauigkeit des Sounds ein wichtiges Merkmal beim Sounddesign für das Auto. Diese wird dadurch bestimmt, wie schnell sich die Lautstärke des Tons ändert. Besonders große Rauigkeit entsteht, wenn die Lautstärke etwa 50 bis 70 Mal pro Sekunde schwankt. „Wenn Rauigkeit in einem Geräusch ist, wird es als sportlich empfunden“, erklärt Fastl. „Einen Ferrari ohne Rauigkeit können Sie schlecht verkaufen.“

Die Innengeräusche werden für die E-Fahrzeuge ebenfalls designt – auch wenn es dazu keine Vorschriften gibt. Denn bei dem Original-Geräusch, das ein Elektromotor erzeugt, könnte sich der Fahrer an eine Straßenbahn erinnert fühlen. Das Innengeräusch ist genauso auf die Zielgruppe wie das Außengeräusch zugeschnitten. „Wer einen BMW 7er fährt, mag es eher ruhig“, erläutert Fastl. „Ein Porschefahrer dagegen möchte von seiner Investition auch was hören.“

Nicht so viel hören wollen vermutlich Anwohner und Fußgänger vom Verkehrslärm. „20 Jahre lang war es immer das Ziel, dass die Autos leiser werden“, sagt Fastl. „Jetzt ist es teilweise zu leise und wir müssen es wieder lauter machen.“ Er plädiert dafür, nicht alle Vorteile der geräuscharmen Elektrofahrzeuge aufzugeben. „Es werden immer mehr Autos mit automatischer Fußgängererkennung auf den Markt kommen. Wir schlagen vor, dass die Geräusche von E-Fahrzeugen nur dann abgestrahlt werden, wenn ein Fußgänger in der Nähe ist.“

Spätestens im Sommer 2019 wird man dann erfahren, wie die Geräusche der einzelnen Hersteller klingen. Noch mutet das Soundbeispiel der UNECE etwas bizarr an, aber vielleicht klingt es ja künftig in den Innenstädten wirklich ein wenig nach Raumschiff Enterprise.

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