Lärmemissionen von Elektrofahrzeugen bei Beschleunigung

Die Schallemissionen von Strassenfahrzeugen bei beschleunigter Fahrt sind messtechnisch noch zu wenig untersucht. Um diese Wissenslücken zu schliessen, werden im vom TCS geförderten Forschungsprojekt NEẍUS die Schallemissionen von Fahrzeugen mit Elektro- und Verbrennungsmotor in stadttypischen Fahrzuständen inkl. Beschleunigungsvorgängen quantifiziert und verglichen. 

Den Kern der ersten Projektphase bildet eine umfangreiche Messkampagne mit Personenwagen, wobei Fahrversuche mit 9 Elektrofahrzeugen und 9 vergleichbaren Verbrennerfahrzeugen durchgeführt wurden. Die Messungen wurden im Mai 2024 auf einer Teststrecke im TCS Training & Freizeit Zentrum in Stockental durchgeführt. Alle Fahrzeuge absolvierten vordefinierte Fahrprofile mit kontrollierter Beschleunigung.

Das im Projekt erarbeitete Messkonzept erforderte die Entwicklung eines speziellen Sensorboards, das jeweils auf dem Testfahrzeug montiert wurde. Dieses System erlaubt die exakte Messung der Fahrzeugtrajektorie und dient als Hilfe für die Testfahrer zur Einhaltung der vorgegebenen Fahrprofile. Mit einer Reihe von acht Messmikrofonen wurden die Ereignispegel der Vorbeifahrten gemessen. Insgesamt konnten über 1700 verwertbare Vorbeifahrtspegel ermittelt werden.

Die Auswertungen zeigten bei gleichen Fahrbedingungen Unterschiede zwischen den 18 Fahrzeugen in der Grössenordnung von 5 dB. Bei Konstantfahrt liegen die mittleren Emissionen der Elektrofahrzeuge und der Verbrenner im gemessenen Geschwindigkeitsbereich von 30 bis 60 km/h sehr nahe beieinander, was in diesem Betriebszustand auf die Dominanz des Reifengeräuschs zurückzuführen ist. Bei Beschleunigung hingegen wurden Unterschiede zwischen den Antriebsarten festgestellt. Bei beschleunigter Fahrt erzeugen die Elektrofahrzeuge im Mittel geringere Vorbeifahrtspegel als die Verbrenner. Die ermittelte Pegeldifferenz zwischen den Antriebsarten hängt von der Geschwindigkeit und der Beschleunigung ab. Unter Berücksichtigung des realen Fahrverhaltens innerorts zeigt sich, dass nur in Beschleunigungssituationen mit Geschwindigkeiten unter 40 km/h, z.B. in Ampelsituationen, mit einer Pegelreduktion durch Elektroautos zu rechnen ist. Weiterführende Fragen wie zum Beispiel zu Einflussfaktoren und anderen Fahrzeugkategorien bleiben noch offen und könnten in einer folgenden Projektphase untersucht werden.

Aus dieser Studie können folgende Aussagen gemacht werden:

1. Bei Beschleunigungsvorgängen sind Elektroautos im Mittel 3dB leiser als Verbrennerfahrzeuge, da dort das Antriebsgeräusch den Schalldruckpegel mitbestimmt.
   
2. Bei Konstantfahrt zeigen sich im Geschwindigkeitsbereich 30 bis 60 km/h keine Lärmunterschiede zwischen Elektroautos und Verbrennern, da das Reifengeräusch den Schalldruckpegel dominiert.
3. Obwohl die vermessenen neun Elektroautos im Mittel 300 kg schwerer waren, sind sie nicht lauter als die mit ihnen verglichenen Verbrennerfahrzeuge.

Diese Studie bildet die Grundlage für weitere Forschungsprojekte. In einem nächsten Schritt werden die Empa und der TCS gemeinsam untersuchen, welchen Einfluss der Reifentyp und die Belagseigenschaften auf den Lärmpegel haben.