HM wirkt! Georg-Brauchle-Ring – Sounddesign

Die Augen schließen und hören: Das Verkehrsrauschen auf dem mittleren Ring könnte sich in zwei Jahrzehnten ganz anders anhören als heute.

Individueller Sound für E-Autos

Elektroautos haben viele Vorteile: Sie sind nachhaltig, haben eine lange Lebensdauer, der Wartungsbedarf ist geringer und sie sind vor allem sehr leise. Dieser Vor- ist aber zugleich ein Nachteil: Denn die Unfallgefahr mit FußgängerInnen, FahrradfahrerInnen und vor allem Menschen mit Sehbehinderungen steigt, weil diese die E-Autos nicht hören können. Gesetzliche Vorgaben schreiben deshalb in Deutschland seit 2021 vor, dass alle neu zugelassenen Elektroautos hörbar sein müssen. Wie die Autos klingen sollen, ist nicht geregelt, was den SchöpferInnen dieser Sounds viel kreative Freiheit beschert. Von der Star-Wars-Titelmelodie bis hin zu Eigenkompositionen ist alles möglich, vorausgesetzt der Sound wird als Fahrzeug wahrgenommen. Tonhöhe, Modulationen und Klangfarbe sollen die Geschwindigkeit des E-Autos erlebbar machen, aber auch verraten, ob es aktuell beschleunigt oder verzögert.

Der Sound der Zukunft

So haben sich die AkustikerInnen von BMW beispielsweise den „Sound der Zukunft“ gesichert. Dieser ist inspiriert durch den berühmten Filmkomponisten Hans Zimmer, der unter anderem die Musik für die Filme „Fluch der Karibik“ oder „König der Löwen“ komponierte. Erste Sounds mit Zimmers Handschrift kommen seit 2020 in den Automodellen der Stromer zum Einsatz, was die Marke BMW auf der Straße schon am individuellen Sound erkennbar macht.

Elektromotor als Sounderzeuger

Eine neue Methode für die Sounderzeugung und Störgeräuschunterdrückung, die auch in der Zusammenarbeit mit BMW entstanden ist, entwickeln Prof. Dr. Stefan Sentpali und Prof. Dr. Simon Hecker mit ihrem Team im Labor für Akustik und Regelungstechnik der Hochschule München. Normalerweise generiert eine Software den Sound, den ein Lautsprecher in die Umwelt lenkt. Das Forscherteam der HM aber arbeitet an einem neuen Ansatz, bei dem der Elektromotor selbst den Sound erzeugt – er wird quasi „zum Singen“ gebracht und der Motor selbst wird zum Lautsprecher.

Sound durch einen schwingenden Motor erzeugen

Ihre Methode heißt „Active Sound Generation (ASG)“. Bei dieser wird die Stromversorgung des Motors so moduliert, dass er zusätzlich zu seiner normalen Drehung winzige Bewegungen ausführt. Diese minimalen akustischen Bewegungen sind für das Auge unsichtbar und stören den normalen Betrieb des Motors nicht. Allerdings erzeugen sie Vibrationen, welche als Schallwellen abgestrahlt werden und den E-Motor zum Klingen bringen. Der anpassbare Klang wird mithilfe schon vorhandener Steuergeräte des Autos oder über eine Echtzeithardware erzeugt. Neben den technischen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Lautsprechern – z. B. kein Mehrgewicht, kein zusätzlicher Bauraum und geringere Kosten – entsteht auch ein sehr authentischer Höreindruck, besonders im Fahrzeuginnenraum. Ursache hierfür ist, dass keine künstliche Schallquelle, sondern der E-Motor selbst das Antriebsgeräusch produziert.

„Den Klang von Fahrzeugen neu zu erfinden, ist für Akustiker eine sehr seltene Aufgabe. Es gilt, das Fahrzeug durch ein akustisches Feedback der Maschine sicherer zu machen für uns Menschen. Die Herausforderung hierbei ist nicht, die leisen E-Autos laut zu machen, sondern den Sound of Silence zu gestalten.“

– Prof. Dr. Stefan Sentpali, HM-Professor

Klangmathematik

Die Klanggestaltung kann hierbei durch den entwickelte MXsounddesigner der MdynamiX AG gemacht werden. Der MXsounddesigner ist aufgebaut wie ein Mischpult, allerdings speziell für E-Antriebe. Hierbei werden die entwickelten Klänge für eine späteren Wiedergabe aber nicht abgespeichert, wie bei herkömmlicher Tontechnik, sondern es entsteht eine mathematische Formel des Klangs, die durch das Steuergerät des Autos live eingespielt wird. Dabei hängt der Klang vom Betriebszustand des Motors ab und verändert sich durch typische Motorparameter wie Drehzahl oder Lastverhältnis.

Aktuell wird im HM-Labor an der Methode geforscht, lästige Störgeräusche zu mindern, indem der E-Motor eigenständig „Antischall“ erzeugt. Somit könnten Motoren der Zukunft nicht nur „singen“, sondern sich auch selbst leise machen, wenn Geräusche stören.

Schon gewusst? Mit dem Verfahren der Hochschule München ließe sich auch ein Auto konstruieren, in dessen Innenraum es vollkommen still wäre. Aber das wäre zu gefährlich, da die Fahrenden in diesem Fall keine Rückmeldung über ihre Fahraktionen bekämen.