Audiosysteme in Elektrofahrzeugen

Ein Audiosystem in einem Elektrofahrzeug ist eine vollständige Signalkette und keine bloße Anzahl von Lautsprechern. Quelle, Software, digitale Verarbeitung, Verstärker, Lautsprecheranordnung und Innenraumakustik bestimmen gemeinsam, was bei den einzelnen Insassen ankommt.

Von der Quelle zum Klang

Musik kann vom Rundfunk, aus einer lokalen Datei, von einem Streamingdienst, über Bluetooth-Audio, USB-Audio oder eine Smartphone-Projektion stammen. Die Haupteinheit decodiert die Quelle und leitet sie durch einen digitalen Signalprozessor. Dieser kann Frequenzen auf verschiedene Chassis verteilen, Laufzeit und Frequenzgang korrigieren, Surroundkanäle erzeugen, Klangzonen verwalten und die Abmischung an Geschwindigkeit oder Innenraumgeräusche anpassen. Leistungsverstärker treiben anschließend die Lautsprecher an.

Das Fahrzeugaudio muss außerdem Anrufe, Sprachassistenten, Parktöne und Navigationsansagen verwalten. Android Automotive klassifiziert Audioströme beispielsweise nach ihrem Verwendungszweck und kann sie weiterleiten, mischen oder den Pegel eines Stroms absenken, wenn ein wichtigerer Aufmerksamkeit erfordert. Sicherheitsrelevante Warntöne können außerhalb des Infotainmentbetriebssystems erzeugt oder gemischt werden, damit sie durch den Ausfall einer App nicht verstummen. Android Open Source Project: Automotive audio overview

Diese Architektur erklärt, warum ein System mit bescheidenen veröffentlichten Daten stimmig klingen kann, während eine hohe Lautsprecherzahl oder eine große Wattangabe dennoch ein unausgewogenes Ergebnis liefern kann.

Lautsprecher und ihre Positionen

Lautsprecherchassis sind für unterschiedliche Bereiche des hörbaren Spektrums optimiert:

Hochtöner geben hohe Frequenzen wieder und sitzen häufig weit oben in Türen, Armaturentafel oder Säulen.
Mitteltöner decken einen großen Teil des Bereichs ab, in dem Stimmen und Instrumente liegen.
Tieftöner geben tiefere Frequenzen wieder und benötigen eine größere Membranfläche und mehr Hub.
Subwoofer übernehmen die tiefsten Bässe, gewöhnlich mit einem eigenen Gehäuse und Verstärkerkanal.

Bei einem Koaxiallautsprecher sind mehrere Chassis in einer Einheit angeordnet. Ein Komponentensystem trennt sie, sodass der Hersteller mehr Freiheit bei Positionierung und Ausrichtung hat. Keine der Bezeichnungen garantiert Qualität; die Auslegung der Frequenzweiche, der Einbau und die Kalibrierung bleiben entscheidend. JBL: Coaxial and component car speakers

Türen bieten Platz für größere Chassis, sind mechanisch und akustisch aber anspruchsvoll: Scheiben, Dichtungen, Verkleidungsteile und wechselnder Innenraumdruck können Vibrationen oder akustische Undichtigkeiten verursachen. Eine Position in der Armaturentafel oder A-Säule kann hohe Frequenzen näher an Ohrhöhe bringen, während ein Center-Lautsprecher Stimmen und Ansagen in der Mitte der Windschutzscheibe stabilisieren kann.

Kopfstützenlautsprecher verkürzen den akustischen Weg zu einem Insassen. Sie können die Ortung von Navigationsansagen oder Anrufen erleichtern und getrennte Hörzonen unterstützen. Ein Nahfeldlautsprecher ersetzt jedoch nicht automatisch ein gut in den Innenraum integriertes System.

Verstärker und digitale Verarbeitung

Die Kanalzahl eines Verstärkers zeigt, wie viele Ausgänge er unabhängig steuern kann. Seine Leistungsangabe ist nur zusammen mit den Prüfbedingungen aussagekräftig: Dauer- oder Spitzenleistung, Lastimpedanz, Versorgungsspannung, Frequenzbereich und zulässiger Klirrfaktor. Zwei Hersteller können nicht vergleichbare Wattangaben für Systeme veröffentlichen, die sich im normalen Betrieb ähnlich verhalten.

Digitale Signalverarbeitung spielt bei werkseitigen Audiosystemen eine zentrale Rolle. Typische Funktionen sind:

Frequenzweichen, die jedem Chassis einen geeigneten Frequenzbereich zuführen;
Entzerrung für die Innenraum- und Lautsprecherantwort;
Laufzeitkorrektur, damit Schall aus unterschiedlichen Entfernungen eine Hörposition zeitlich stimmig erreicht;
Dynamik- und Bassmanagement;
Ausgleich wechselnder Abroll- oder Windgeräusche;
Stereoverbreiterung oder Mehrkanalwiedergabe; und
getrennte Audiozonen für verschiedene Sitzplätze.

Immersive Formate können mehr räumliche Informationen als herkömmliches Stereo übertragen. Das Logo allein zeigt jedoch nicht, wie gut ein bestimmter Innenraum vermessen und abgestimmt wurde. Auch die Verfügbarkeit des Quellmaterials ist wichtig: Ein System kann keine Details oder Kanalinformationen wiederherstellen, die der ausgewählte Dienst, die Verbindung oder die Aufnahme nicht liefert.

Was sich im Elektrofahrzeug ändert

Der Wegfall des Verbrennungsgeräuschs macht leise Passagen und schwache Störungen bei niedriger Geschwindigkeit leichter hörbar. Ein Elektrofahrzeug wird dadurch nicht lautlos. Reifenschläge, Straßenoberfläche, Wind, Fahrwerksbewegungen, Pumpen, Klimaanlage und Geräusche des elektrischen Antriebs treten mit wechselnder Geschwindigkeit und Last deutlicher hervor.

Der frühere EVKX-Artikel behauptete, die Batterie eines Elektrofahrzeugs versorge das Audiosystem automatisch sauberer und stabiler als eine Lichtmaschine. Das ist zu stark vereinfacht. Infotainment und Verstärker arbeiten gewöhnlich über ein Niedervoltbordnetz und DC-DC-Wandlung; die Leistung hängt von der gesamten Auslegung von Stromversorgung, Masseführung und Verstärker ab. Die Hochvolt-Traktionsbatterie ist keine direkte Garantie für geringere Verzerrungen.

Die Bauweise eines Elektrofahrzeugs kann neue Lautsprecherpositionen ermöglichen. Batterien, Crashstrukturen, HVAC-Kanäle, Türmechanik und Anforderungen an den Laderaum schränken die Gestaltung jedoch weiterhin ein. Ein System sollte im fertigen Innenraum beurteilt werden, nicht anhand einer allgemeinen Annahme über die Architektur von Elektrofahrzeugen.

Aktives Geräuschmanagement

Die aktive Kontrolle von Fahrbahngeräuschen nutzt Sensoren, Mikrofone, Signalverarbeitung und das Audiosystem, um ein Gegensignal für ausgewählte Geräuschanteile zu erzeugen. Bose beschreibt eine Serienlösung, bei der Beschleunigungssensoren und Mikrofone Straßen-, Reifen- und Fahrwerksgeräusche über einen Frequenzbereich hinweg reduzieren. Bose Automotive: Active sound management

Die Technik hat physikalische Grenzen. Am wirksamsten ist sie bei vorhersehbaren Geräuschen an den Positionen, für die das System kalibriert wurde; sie kann nicht jedes vorübergehende Geräusch im gesamten Innenraum auslöschen. Eine schlechte Kalibrierung kann zudem das wahrgenommene Druckgefühl oder die tonale Balance beeinträchtigen. Hören Sie, sofern das Fahrzeug dies erlaubt, mit aktivierter und deaktivierter Funktion.

Was die technischen Daten nicht verraten

In der Lautsprecherzahl können kleine Chassis mit eng begrenzten Aufgaben enthalten sein. Die Verstärkerleistung verrät weder Verzerrungen und Dynamikreserven noch die Leistung, die jeden Kanal erreicht. Ein Markensystem kann modellspezifische Hardware und Kalibrierung verwenden, sodass dasselbe Logo in zwei Fahrzeugen für unterschiedliche Ergebnisse stehen kann.

Für einen aussagekräftigen Hörtest:

übertriebene Vorführ-EQ-Einstellungen deaktivieren und bei gleicher Lautstärke vergleichen;
eine vertraute, hochwertige Quelle verwenden, statt nur die integrierte Demospur zu beurteilen;
auf klare Sprache, stabil mittig abgebildeten Gesang und sauber ausklingenden Bass achten;
die Vorder- und Rücksitze ausprobieren;
Fahrgeschwindigkeit und Gebläsestufe der Klimaanlage erhöhen;
prüfen, ob Navigation, Anrufe und Warntöne die Medienwiedergabe sinnvoll unterbrechen;
kabelgebundene und kabellose Smartphone-Quellen testen; und
klären, welche Streamingqualität, Surroundformate und vernetzten Dienste ein Abonnement erfordern.

Das beste System ist nicht zwangsläufig das lauteste. Es bleibt auf den für den Besitzer wichtigen Sitzplätzen und unter den relevanten Bedingungen ausgewogen, verständlich und frei von störendem Klappern.