Akustik

E-Auto Geräusche optimieren

Perfekter Sound für E-Mobility

Mit den Elektroantrieben werden unsere Fahrzeuge deutlich leiser – für die Insassen und für die Umgebung. Diese Veränderung stellt die Akustik vor neue Herausforderungen: Geräusche, die vorher von der Grundlautstärke eines Verbrennungsmotors verdeckt wurden, werden nun als störend empfunden. Solche Geräusche können in Elektrofahrzeugen an vielen Stellen auftreten und werden zumeist von Nebenaggregaten und Subsystemen erzeugt. Das leistungsstärkste Nebenaggregat im E-Fahrzeug ist der Klima-Kompressor, er ist eingebettet in den Kältekreis als Fahrzeug-Subsystem.​

Akustik-Engineering für die Fahrzeugentwicklung​

In dieser Technologie verfügt das Akustik-Engineering von IPETRONIK über umfassende Kompetenzen und langjährige Erfahrungen aus vielfältigen Projekten. Die Schwerpunkte liegen in der Entwicklung von Methodik und in der Unterstützung der Serienentwicklung von Hybrid- und E-Fahrzeugen.

An den IPETRONIK Engineering-Standorten in Eichstätt und Baden-Baden steht ein breites Portfolio an Prüfstandsressourcen zur Verfügung. Dazu gehören mehrere Akustik-Prüfkammern für ganze Fahrzeuge – sie erlauben eine konditionierte Umgebung von -20 °C bis +50 °C, eine Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit und eine künstliche Sonneneinstrahlung bis 1200 W/m2. Einzelne Aggregate wie der Klima-Kompressor und verschiedene Fahrzeug-Subsysteme lassen sich an den entsprechenden Prüfständen aufbauen und betreiben.

NVH-Messungen an Kältemittelverdichtern

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Unser Leistungsportfolio

  • Klima-Akustikkammer für Gesamtfahrzeug
  • Bewertung von Quellen und Transferpfaden
  • Aggregate- und Komponenten-Akustik
  • Belüftungs-Akustik
  • Akustikkammer mit 350 kW-Ladesäule
  • Entwicklungspartnerschaft
  • Benchmarking
  • Konzepte für Halterungen und Entkopplungen von Nebenaggregaten
  • Akustik-Simulation

Wesentliche Entwicklungsmethoden

  • Durchgängiges Konzept von Sensorik, Mess- und Analysetechnik an den relevanten Schnittstellen bzgl. Vibration, dynamischer Kraft, Gaspulsation oder Luftschall sowie Hardware-Module, Datenlogger und Software
  • Authentisches Betriebskonzept auf Komponentenebene analog zum typischen Fahrzeugbetrieb
  • Enger Abgleich von Ist-Stand, Entwicklungszielen und Lastenheftwerten
  • Zusammenschau von Konstruktion (CAD), Simulation (Struktur- und Gasdynamik, Luftschallabstrahlung) und Testing

Akustikkammer mit HV-Ladesäule

  • Integrierte 350 kW-DC-Ladesäule für den Fahrzeugversuch (Standort Baden-Baden)
  • Messung/Darstellung von Standard-Ladevorgängen (AC bis 22 kW) und höherer Leistungsklassen
  • Messtechnische Dokumentation der Ladevorgänge in Bezug auf alle relevanten Parameter
  • Quantifizierung von Ladeleistungseinfluss auf das vom Fahrzeug abgestrahlte Außengeräusch

Umfassendes NVH-Testing

Nach der TA-Lärm wird bei hohen Leistungen und Geräuschpegeln erstmals neben dem Fahrzeughersteller auch der Fahrzeugnutzer bei der Einhaltung von Grenzwerten in die Verantwortung genommen. Die Entwicklung einer geeigneten Betriebsstrategie für Ladevorgang und Kältekreis bekommt somit eine besondere Bedeutung. Die bei IPETRONIK am Standort Baden-Baden verfügbaren Ressourcen zum NVH-Test der Schnellladung ermöglichen die ganzheitliche Bewertung und Optimierung von Entwicklungsträgern bzgl. Hardware und Betriebsstrategie.

Flankierend zu den allgemeinen NVH-Entwicklungsmethoden wie der vielkanaligen Datenerfassung zur Identifikation von Anregungen und Übertragungspfaden sind bei IPETRONIK auch weitere spezielle Verfahren etabliert: dazu gehören die psychoakustische Bewertung, der Blindtest mit Probanden und weitere Methoden wie die Quellenortung mittels Akustischer Kamera (GFAI) oder die Laservibrometrie (Polytec).

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Engineering

Klima-Akustikkammer

Die Klima-Akustikkammer bietet mit ihrer flexiblen Konditionierung von Kälte- bis Hitzeklima ideale Randbedingungen, um das Heiz-/Klima-System eines Fahrzeugs realistisch zu belasten. Mit der Regelung der Temperatur von -20 °C bis +50 °C, der Luftfeuchte, der Sonnensimulation mittels Infrarotlampen sowie der Fahrzeuganströmung mit bis zu 32 km/h Fahrtwind lassen sich vielfältige Klimazonen als Fahrzeugumgebung simulieren. Neben der thermodynamischen Nutzbarkeit erlaubt die Auslegung als akustischer Halbfreifeldraum zusammen mit der Geräuschdämpfung aller Konditionierkomponenten die authentische Beurteilung und Vermessung akustischer Phänomene. Typische Anwendungen bestehen in der Erprobung und subjektiven Bewertung von Klimakompressoren im Fahrzeug, HVAC-Geräuschen (Verdampferzischeln) und allgemeinen Transferpfadanalysen des Kältekreises.

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Engineering

HV-Ladesäule in Akustikkammer

Die Akustikkammer mit HV-Ladesäule bietet vielfältige Möglichkeiten der Akustik-Erprobung von Fahrzeugen, Fahrzeug-Subsystemen und allgemeinen technischen Aufbauten. Als Halbfreifeldraum mit großen Flügeltüren, zu zwei Seiten ausgeführt, verfügt die Akustikkammer über eine Fahrzeug-Hebebühne, die sehr flexible Kontrolle und Modifikation von bereits im Versuch befindlichen Testaufbauten erlaubt. Die Kombination von HV-Ladesäule und Akustikumgebung unterstützt Erprobungen und Entwicklungsschritte, wie sie im Automobilbau neuerdings mit den reinen Elektrofahrzeugen und der Schnellladetechnik gefordert sind.

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Akustik Simulation

Die Akustik-Entwicklung von Automotive-Komponenten profitiert maßgeblich vom Zusammenspiel von Versuch und Simulation. Während allgemeine Erfahr- ungen und Analysen von Messung die Grundlage für neue Entwicklungen bilden, erlaubt die Simulation im Vorfeld unabhängig von zeit- und kostenintensiver Hard-ware die Bewertung von Bauteilen und Konzepten. So kann aus mehreren Ent-würfen ausgewählt werden; Schwachstellen lassen sich frühzeitig erkennen und ver- meiden. So erlaubt die Parallelführung von Simulation und Versuch eine beständige wechsel-seitige Optimierung – die Qualität jeder Hardware-Baustufe profitiert von der vorherigen Simulation; eben- so lässt die die Genauigkeit der Simulationsmodelle durch den Abgleich mit den anschließend verfügbaren Messdaten optimieren.

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Akustikkamera

Mehrkanalige Mikrofonmessungen ermöglichen bekanntermaßen die Bewertung der Schall- ausbreitung an verschiedenen Positionen. Damit lassen sich Rückschlüsse auf verschiedene Baugruppen und deren akustisches Abstrahl-verhalten ziehen. Jedoch ist die räumliche Auflösung beim Einsatz üblicher Mikrofone begrenzt und die genaue Zuordnung, woher ein Schall tatsächlich abgestrahlt wird, häufig sehr ungenau. Hier bietet der Einsatz der Akustikkamera eine praxisgerechte und schnelle Möglichkeit der Identifikation dominanter Teilschallquellen. Mittels einer ringförmigen Anordnung von 48 Einzelmikrofonen (Mikrofon-Array) und einer Videokamera im Zentrum des Rings wird die Schallabstrahlung zunächst synchron mit den Video- Bilddaten erfasst. Die Analyse der unter-schiedlichen Laufzeiten der Schallabstrahlung einzelner Teilquellen erlaubt die Richtungs-zuordnung ihrer Abstrahlorte.

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NVH Systemakustikprüfstand

IPETRONIK bietet mit seinem NVH Systemprüfstand die Möglichkeit die Geräuschentwicklung am HVAC (Klimakasten) über hauseigene Akustikmesstechnik aufzuzeichnen und zu analysieren. Dazu werden Mikrofone im Nahfeld lokaler Schallquellen platziert und ggf. die sogenannte Akustische Kamera (GFAI, siehe Abbildung rechts) zur Schalllokalisierung genutzt. Ebenso können Sensoren für Vibration und Pulsation des Kältemittels im System platziert werden.

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Fahrzeugaufrüstung

Ausgehend von der Beratung und Systembeschaffung übernehmen wir das gesamte Projekt-management. Dabei installieren wir die Messtechnik inklusive Verkabelung und kompletter Applikation von Sensoren und Aktuatoren. Konfiguration und Datenauswertung gehören ebenso zum Leistungsumfang wie Kalibrierung, Funktionsprüfung und anschließende Abrüstung der Testfahrzeuge. Eigens hierfür stehen ein modernes Technologie-Zentrum sowie ein erfahrenes Team von Applikationsingenieuren und Mechanikern bereit. Im Zuge der stetig wachsenden Bedeutung von Hybrid-Systemen und Elektrofahrzeugen haben wir eigene Hochvolt-Hardware-Lösungen für Strom, Spannung und Temperatur entwickelt. Damit lassen sich alle relevanten Messgrößen über IPEmotion oder unseren CAN-Bus Datenlogger erfassen. Außerdem können sie in bestehende CAN-Bus Systeme integriert werden. Im Rahmen der Entwicklung von Hybrid-Systemen und Elektrofahrzeugen gewinnen diese zunehmend an Bedeutung. Dank TÜV-Zertifizierung unserer HV- Messtechnik sowie steter Weiterbildung und regelmäßiger Schulungen im Hochvolt-Bereich garantieren wir ein Höchstmaß an Qualität und Sicherheit. Für die sichere Aufrüstung von Elektro- und Hybridfahrzeugen steht ein separater Bereich zur Verfügung.

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Engineering

Leise-Luft-Prüfstand

IPETRONIK bietet mit dem Leise-Luft-Prüfstand die Möglichkeit der Untersuchung luftdurch-strömter Systeme und Komponenten. Beim Testing der Belüftung von Fahrzeugen hat sich der Leise-Luft- Prüfstand als multifunktionales Tool etabliert. Hierbei stehen aeroakustische und strömungsphysikalische Belange im Fokus. Die Kompaktheit und Mobilität des Prüfstands ermöglichen die Realisierung vielfältiger Prüf-architekturen von standardisierten bis hin zu spezifischen Setups. Der inhouse entwickelte Prüfstand wird solo, aber auch in Kombination mit weiteren Prüfeinrichtungen genutzt. Für aeroakustische Tests stehen Akustik-Kammern und Klima-Akustik-Kammern zur Verfügung.

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