Elektromobilität und AVAS

Elektromobilität und AVAS Prof. Dr. Ercan Altinsoy TechnischeUniversität Dresden Berlin, 12.03.2019

MOBILITÄTSREVOLUTION – 1900 vs. 2019 5th Avenue New York 1900 Erstes Auto 1913 Letzte Kutsche Nur 10 Jahre Sound Design bei Elektrofahrzeugen

AVAS – Bedeutung und Entwicklung • AVAS bedeutet AcousticVehicleAlertingSystems oder AudibleVehicleAlerting Systems • ein Warngeräuschgenerator für leise Fahrzeuge • Seit 2006 arbeitet mein Lehrstuhl im Thema „Elektromobilität und AVAS“ • Meilenstein 2009  dass die Wahrscheinlichkeit eines Fußgängerunfalls bei Elektrofahrzeugen "doppelt so hoch" sei wie bei ihren konventionellen Pendants Sound Design bei Elektrofahrzeugen

AVAS - Analyse Akteure • Blinde, Sehbehinderte, Kinder, abgelenkte Personen, alle Passanten • Bewohner • Fahrzeugführende/Fahrende • Fahrzeughersteller Schwerpunkte • Sicherheit • Lästigkeit  Umgebung • Lästigkeit  Fahrzeug • Brand Design

Sehr kritische Situationen • Interview mit Sehbehinderten • Interview mit Passanten Sit.2: Parkplatz Sit.3: Anhaltesituation - Zebrastreifen Sit.1: Straßenquerung, herannahendes Fahrzeug

Reaktionszeitmessung Verbrennungsmotor rechts links Hintergrund annäherndes FZ rechts links Zeitpunkt der Erkennung

Reaktionszeitmessung Elektromotor rechts links Hintergrund annäherndes FZ rechts links Zeitpunkt der Erkennung

AVAS - Vorschriften • Vereinigte Staaten von Amerika • NHTSA präsentiert im November 2016 die endgültigen minimal erforderlichen Geräuschanforderungen • gültig ab 01.09.2019 • Europäische Union • Am 16. April 2014 verabschiedete das europäische Parlament die EU-Verordnung Nr. 540/2014 • alle neue Fahrzeugtypen müssen spätestens ab dem 01.07.2019 ein AVAS eingebaut haben • bis spätestens 01.07.2021 müssen alle neuen elektrisch angetriebene Fahrzeuge ein Warngeräusch abstrahlen

AVAS - Vorschriften • UNECE • Die UNECE beschäftigt das als Arbeitsgruppe 29 (WP.29) bekannte Weltforum zur Harmonisierung der Fahrzeugregelungen (World Forum forHarmonization of VehicleRegulations). • Zugehörig zur WP.29 erarbeitet die Arbeitsgruppe für Lärm(-reduzierung) (Working Party On Noise –GRB) Regulierungsvorschläge zur Reduzierung von (Verkehrs-)Lärm. • (EU) Nr. 540/2014 • ab dem 1. Juli 2019

AVAS – Erwartungen und Ziele Ziele • Fahrzeuge müssen für alle Verkehrsteilnehmer erkennbar sein • Möglichst keine Belästigung  Bewohner/Fahrende

AVAS – Erfüllung von Zielen • Die Geräusche, die erkennbar sind, müssen nicht unbedingt sehr laut und lästig sein • Es gibt angenehmere Geräusche, die rechtzeitig und gut erkennbar sind • SOUND DESIGN liefert dafür die Antworten

AVAS – Erfüllung von Zielen • Die Geräusche müssen nicht unbedingt immer gleich laut bleiben • Automatische Anpassung der Lautstärke (bzw. Klangfarbe) basierend auf der Intensität der Hintergrundgeräusche • ELEKTROAKUSTIK liefert dafür die Antworten • Es gibt bereits Anwendungen in den Produkten: Fernsehern, Handys, Telekonferenz-Systeme (wie Skype), Autos

AVAS – Erfüllung von Zielen • Die generierte Geräusche müssen nicht in allen Richtungen gleich abgestrahlt werden. • Passantenerkennung und gezielte Abstrahlung kann die Lästigkeit deutlich reduzieren. • ELEKTROAKUSTIK liefert dafür die Antworten • Projekt mit Berliner Verkehrsbetriebe BVG im Bereich „Fahrgastinformationssysteme“ Herr Pulver um 14:45 Uhr.

Zusammenfassung • Wir erleben gerade eine Mobilitätsrevolution. • Technologien entwickeln sich heutzutage so rasant wie nie. • Sicherheit und Angenehmheit sind gleichzeitig realisierbare Ziele. • Durchsetzung einer Lösung von einer Interessengruppe kann nicht langlebig sein. • Eine gemeinsame Betrachtung des Themas „AVAS“ mit dem Thema „Barrierefreie akustische Fahrgastinformationen“ ist erforderlich.

VIELEN DANK FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT Sound Design bei Elektrofahrzeugen

ERSATZFOLIEN Sound Design bei Elektrofahrzeugen

AVAS - Vorschriften • Gesetzliche Vorgaben Vereinigte Staaten von Amerika: Die zivile US-Bundesbehörde für Straßen-und Fahrzeugsicherheit (National Highway Traffic SafetyAdministration -NHTSA) präsentierte im November 2016 die endgültigen minimal erforderlichen Geräuschanforderungen – gültig ab 01.09.2019 • Gesetzliche Vorgaben Europäische Union: Am 16. April 2014 verabschiedete das europäische Parlament die EU-Verordnung Nr. 540/2014 • alle neue Fahrzeugtypen von Hybridelektro-und reinen Elektrofahrzeugen müssen spätestens ab dem 01.07.2019 ein AVAS eingebaut haben • bis spätestens 01.07.2021 müssen alle neuen elektrisch angetriebene Fahrzeuge ein Warngeräusch abstrahlen Sound Design bei Elektrofahrzeugen

Elektromobilität Nahezu lautlos bis zu einer Geschwindigkeit von 20-30 km/h neue Hoffnung für niedrigere Lärmpegel in den Städten Informationscharakter des Sounds fehlt Warn- und Alarmsignale im Interesse der Sicherheit Sound Design beiElektrofahrzeugen

Vorschriften zu Warngeräuschen für E-Fahrzeuge • EU Regulation 540/2014 • Regulation UN ECE R138 • Minimum Sound RequirementsNHTSA: Docket No. HTSA-2016-0125 Sound Design beiElektrofahrzeugen

Internationale Regularien International regulationson warningsoundsforelectricvehicles Sound Design beiElektrofahrzeugen

Anforderungen an ein Warnsignal für E-Fahrzeuge Sound für E-Fahrzeuge Funktion Ästhetik Akzeptanz Technische Möglichkeiten • Innenraumkomfort • Lärmbelästigung • Glaubwürdigkeit • Klangerzeugung • Speichergröße • Lautsprecher, Gehäuse, Verstärker • Position im • Fahrzeug • Hörbarkeit • Fahrzeugidentifikation • Fahrzeugstandort • Fahrtrichtung • Betriebszustand • Einhaltung gesetzlicher Vorschriften Qualität Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design Psychologie Sound Design Technologie Akustik Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design Sound Design Audio- elemente Spezifizierung Erarbeitung Manipulation Generierung Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design Sound Design Welcher Zweck? Welche Art/Weg? Welches Medium? Welche Benutzer? Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design bei E-Fahrzeugen • Sound Design Ideen reichen von: • Optimierung des Geräuschs des Elektromotors • Verbrennungsmotor Sound • unbegrenztes Sounddesign mit zusätzlichen synthetischen Sounds Sound Design beiElektrofahrzeugen

Frequenzkarte SPL in [dB(A)] UNECE NHTSA 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 3150 4000 5000 2000 2500 1/3-Oktavbänder mit Mittenfrequenzen in [Hz] Sound Design beiElektrofahrzeugen

Möglicher Einfluss auf die Erkennbarkeit Fahrgeräusch Stationär-Geräusch 1 tonale Komponente 3 tonale Komponenten Verkehrssituation: Zebrastreifen Sound Design beiElektrofahrzeugen

Möglicher Einfluss auf die Erkennbarkeit Fahrgeräusch Stationär-Geräusch Verkehrssituation: Zebrastreifen 3% per km/h 1% per km/h 0,7% per km/h Sound Design beiElektrofahrzeugen

Möglicher Einfluss auf die Erkennbarkeit und Lokalisierbarkeit • parallele tonale Komponenten (Motorordnungen) • Frequenzänderung mit Beschleunigung / Verzögerung • Frequenz sollte Geschwindigkeitsabhängig sein • Frequenzänderung sollte groß genug sein, um eine schnelle Erkennbarkeit des Betriebszustandes zu gewährleisten • charakteristische Komponenten, um noch Anpassungen für den Brandsound zulassen • Breitbandgeräusche können besser lokalisiert werden Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound-Synthese mit Framework Sound Design beiElektrofahrzeugen

Psychoakustische Einflüsse auf die Erkennbarkeit und Lästigkeit Erkennbarkeit Lästigkeit Schwankungs-stärke Tonhaltigkeit Rauigkeit Lautheit Schärfe Rauigkeit Schwankungs-stärke Lautheit Tonhaltigkeit Schärfe Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design für Elektromobilität Erkennbarkeit Angenehmheit Sounds für Elektromobilität Erkennbarkeit Angenehmheit Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design für Elektromobilität • mittels logistischer Regression konnten in Versuchen 94% der Geräusche bezüglich der Erkennbarkeit richtig klassifiziert werden • mit neuronalen Netzwerken konnte in Versuchen die Erkennbarkeit vorhergesagt werden und stimmte sehr gut mit Daten aus Hörversuchen überein Steinbach, L.; M.E., Altinsoy: Prediction of Detectability of Synthesized Vehicle Sounds Using Logistic Regression. In: Internoise2018 Steinbach, L.; Atamer, S.; M.E., Altinsoy: ArtificialNeural Network (ANN) BasedDetectabilityPredictionofSynthesizedExteriorElectricVehicle Sounds. In: Internoise2017, Nr. 5, S. 2608–2614 Sound Design beiElektrofahrzeugen

Sound Design für Elektromobilität Sounds für Elektromobilität Erkennbarkeit Angenehmheit Kann mittels logistischer Regression oder neuronalen Netzen effektiv ermittelt werden Sound Design beiElektrofahrzeugen

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