Ein vollständiger Leitfaden für NVH-Tests im Automobilbereich: Techniken, Ausrüstung und die Umstellung auf Elektrofahrzeuge

Von Johnny Liu, CEO bei Dowway Vehicle

Veröffentlicht: 3. März 2026

In meiner langjährigen Tätigkeit im Bereich Fahrzeugakustik habe ich einen grundlegenden Wandel beobachtet. Autokäufer legen heute mehr Wert auf eine ruhige und komfortable Fahrt als auf fast alles andere. Die NVH-Eigenschaften (Geräusche, Vibrationen und Rauheit) spielten früher eine untergeordnete Rolle. Heute entscheiden sie über den Markterfolg eines Autos. Dieser Leitfaden erklärt, was NVH bedeutet, wie wir es auf verschiedenen Ebenen testen, welche Geräte wir verwenden und welche neuen Herausforderungen Elektrofahrzeuge mit sich bringen.

1. Einführung in die NVH-Prüfung von Kraftfahrzeugen

Bei NVH-Tests im Automobilbereich werden strenge Methoden und hochempfindliche Messgeräte eingesetzt, um Geräusche und Vibrationen während der Fahrt zu erfassen. Ingenieure analysieren diese Signale, um die genauen Ursachen zu ermitteln, die Belastung für die Fahrzeuginsassen zu messen und Konstruktionsverbesserungen vorzunehmen.

Das Kernkonzept von NVH

NVH umfasst drei miteinander verbundene Bereiche, die den Klang und die Vibrationen eines Autos beurteilen:

• Lärm: Die Geräusche, die Sie während der Fahrt wahrnehmen. Dazu gehören Antriebsgeräusche (Motorgeräusche), Windgeräusche, Reifengeräusche und Geräusche, die von vibrierenden Blechteilen ausgehen. Wir messen diese Geräusche mithilfe des Schalldruckpegels (dB) und des Frequenzspektrums.
• Vibration: Die spürbaren Erschütterungen in Sitzen, Boden oder Lenkrad werden durch Antriebsstrang, unebene Straßen und aerodynamische Kräfte verursacht. Wir erfassen sie anhand von Beschleunigung, Wegstrecke oder Geschwindigkeit. Frequenz und Stärke der Erschütterungen beeinflussen direkt den Fahrkomfort.
• Härte: So empfinden Menschen Geräusche und Vibrationen tatsächlich. Es beschreibt das Gefühl eines plötzlichen Stoßes oder Aufpralls, insbesondere im mittleren Frequenzbereich (15–300 Hz). Denken Sie an die harten Stöße auf einer unebenen Straße oder den plötzlichen Ruck beim Anfahren eines Motors.

NVH-Tests verknüpfen harte Fakten mit menschlichen Empfindungen. Vibrationen verursachen den größten Teil des Lärms, und die empfundene Rauheit ist lediglich die Reaktion unseres Körpers darauf.

2. Klassifizierung von NVH-Prüfmethoden für Kraftfahrzeuge

Um Klangprobleme von Grund auf zu beheben, unterteilen Ingenieure die NVH-Prüfung in drei verschiedene Ebenen:

1. NVH-Prüfung auf Fahrzeugebene: Wir testen Prototypen oder Serienfahrzeuge unter realen Fahrbedingungen. Dadurch werden übergreifende Probleme wie Windgeräusche bei hohen Geschwindigkeiten, Karosserieresonanzen und störende Klappergeräusche im Innenraum aufgedeckt.
2. NVH-Tests auf Subsystemebene: Wir betrachten spezifische Bauteilgruppen wie Antriebsstrang, Fahrgestell und Karosserie. Dadurch ermitteln wir die genauen Ursachen (z. B. NVH-Eigenschaften von Fahrgestell und Federung oder Akustikpakete für die Karosserie), sodass wir das jeweilige Teilsystem perfekt auf den Rest des Fahrzeugs abstimmen können.
3. NVH-Tests auf Komponentenebene: Wir testen einzelne Bauteile separat. Die Überprüfung von Reifen, Motorlagern, Türdichtungen oder Motorgehäusen ermöglicht es uns, Geräusche und Vibrationen direkt an der Quelle zu beseitigen.

3. Erforderliche Umgebung und Ausrüstung für NVH-Prüfungen

Gute NVH-Tests basieren auf einer einfachen Regel: genaue Signale erfassen, äußere Störungen ausblenden und reale Fahrbedingungen simulieren.

Strenge Anforderungen an die Testumgebung

• Akustikkammern: Lärmmessungen finden in halbschalltoten Räumen (die wie offene Räume mit einem Hintergrundgeräuschpegel von <20dB(A) wirken) oder in vollständig schalltoten Räumen statt, um die genauen Schallquellen zu ermitteln (Hintergrundgeräuschpegel <10dB(A)).
• Schwingungsdämpfung: Die Prüfstände isolieren das Fahrzeug vom Boden und halten die Vibrationsbeschleunigung des Bodens unter 0,01 m/s².
• Klimatisierung: Die Raumtemperatur beträgt 23±2℃ bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50±5%, damit die Sensoren einwandfrei funktionieren.
• Fahrzeugvorbereitung: Wir prüfen Reifendruck, Öl- und Kühlmittelstand. Der Antriebsstrang muss vollständig warmgelaufen sein, und wir entfernen alle losen Gegenstände aus dem Innenraum.

Kernprüfgeräte & Sensoren

1. Datenerfassungssysteme (DAQ): Das Herzstück des Systems. Hochleistungssysteme wie Siemens LMS SCADAS oder HBK QuantumX verarbeiten 32 bis über 256 Kanäle. Sie zeichnen sich durch eine Abtastrate von ≥ 51,2 kS/s und einen Dynamikbereich von ≥ 160 dB aus. Zudem bieten sie IEPE-Leistung, automatische TEDS-Erkennung und GPS-Synchronisierung.
2. Mikrofone: Präzisionsmikrofone mit 1/4 oder 1/2 Zoll Durchmesser erfassen den Schall (Empfindlichkeit ≥ 50 mV/Pa, 20 Hz–20 kHz). Akustische Kameras nutzen phasenangepasste Mikrofonarrays, während künstliche Köpfe dreidimensionalen binauralen Klang aufzeichnen.
3. Beschleunigungsmesser & Vibrationsmesser: Piezoelektrische Sensoren von IEPE messen physikalische Erschütterungen (±50 g bis ±500 g, 0,5 Hz–10 kHz) an Lenkrädern und deren Halterungen. Laser-Vibrometer scannen heiße Auspuffanlagen oder rotierende Motorgehäuse berührungslos.
4. Hilfssensoren: Drehzahlmesser und Drehgeber erfassen rotierende Teile, während Kraftsensoren die Transferpfadanalyse (TPA) durchführen.
5. Software und Testumgebungen: Programme wie Siemens Testlab, HEAD ArtemiS oder B&K PULSE führen Live-FFT, Ordnungsanalyse und psychoakustische Messungen (Lautstärke, Schärfe, Rauheit) durch. Zur Hardware gehören Fahrgestellprüfstände, Antriebsprüfstände und Schwingtische.

4. Standardverfahren und globale Vorschriften

Schrittweise Testmethoden

• Fahrzeugebene: Wir prüfen die Geräuschentwicklung im Innenraum im Leerlauf, bei 40/80/120 km/h, beim Beschleunigen und im Schubbetrieb. Ein optimal abgestimmtes Fahrzeug hält den Geräuschpegel im Innenraum bei 120 km/h unter 62 dB. Zusätzlich messen wir die Geräusche vorbeifahrender Fahrzeuge. Für die BSR-Untersuchung (Summen, Quietschen und Klappern) erfassen Akustikkameras Reibungsgeräusche auf unebenen Teststrecken.
• Subsystemebene: * Antriebsstrang: Dynamometer erfassen Getriebe- oder Motorgeräusche. Hervorragende Elektrofahrzeuge halten das Motorengeräusch bei hohen Drehzahlen unter 30 dB.

• Chassis: TPA ermittelt genau, wie sich Vibrationen über den Rahmen beim Überfahren von Bodenwellen oder Schotter ausbreiten.
• Körper: Mit Impulshämmern und Schwingprüfgeräten wird die Eigenfrequenz und Dämpfung des Metalls getestet, um Resonanzen zu verhindern.
• Komponentenebene: Wir betrachten das niederfrequente Reifenklappern im Bereich von 20-200 Hz, testen, wie gut die Motorlager Stöße absorbieren, und überprüfen die Geräusche, die von den Motorgehäusen ausgehen.

Globale Teststandards

Ingenieure befolgen strenge Regeln, um die Datenkonsistenz weltweit zu gewährleisten:

• International: ISO 362 & ECE R51 (Außengeräusche), ISO 5128 (Innengeräusche), ISO 2631 (Ganzkörpervibrationen) und ISO 5349 (Handübertragung von Vibrationen).
• National (China): GB 1495 (Entspricht ECE R51), GB/T 18697 (Entspricht ISO 5128) und GB/T 4970 (Fahrkomfort).

5. Neue Herausforderungen bei NVH-Tests für Elektrofahrzeuge

Die Umstellung auf elektrische Energie verändert die gesamten NVH-Regeln:

1. Veränderung der Geräuschquellen: Der laute Gasmotor übertönt andere Geräusche nicht mehr. Das hochfrequente Pfeifen des Elektromotors (2000–8000 Hz) wird zum Hauptlärmfaktor und erfordert eine genaue Lokalisierung zur Behebung.
2. Auffälliger Tieftonbereich: Langsamere Vibrationen von Elektrofahrzeugen passen sich naturgemäß der Frequenz der Karosserie an. Dies verursacht ein niederfrequentes Dröhnen im Bereich von 20–200 Hz, das den Fahrkomfort beeinträchtigt.
3. Erweiterte Szenarien für Elektrofahrzeuge: Die Tester überprüfen nun den physischen Ruck beim Starten und Stoppen des Motors, das Geräusch der regenerativen Bremsung und das Geräusch des Kühlventilators während des Schnellladens mit hoher Leistung.

6. Fortschrittliche Technologien revolutionieren die NVH-Prüfung

Um die Lärmprobleme von Elektrofahrzeugen zu lösen, verwenden Tester neue Werkzeuge:

• Akustische Kameras & Beamforming: Module wie NTS.LAB ACX gruppieren Mikrofone. Sie verwenden Delay-and-Sum-Algorithmen (Anpassung von ebenen oder sphärischen Wellenmodellen), um „Schall-Heatmaps“ zu erstellen, die genau zeigen, wo hochfrequentes Motorengeräusch auftritt.
• Transferpfadanalyse (TPA): Mit Fast TPA und Operational TPA (OTPA) können Ingenieure genau berechnen, wie sich der Schall durch den Rahmen ausbreitet, ohne das Auto auseinanderzunehmen.
• KI-gestützte BSR-Erkennung: KI-Programme durchsuchen Audiodateien automatisch. Sie erfassen leise Quietsch- und Rasselgeräusche viel besser als ein Mensch, der mit dem Ohr zuhört.
• Virtuelle Simulationsintegration: Teams kombinieren frühe computergestützte CAE-Simulationen mit Tests in der realen Welt, um einen schnellen Test- und Korrekturzyklus zu schaffen.

7. Wichtige Qualitätskontrollpunkte und Fehlerbehebung

Zuverlässige Daten erfordern strikte Gewohnheiten:

• Sensorkonfiguration: Richten Sie die Mikrofone direkt auf die Oberfläche. Befestigen Sie die Beschleunigungsmesser fest mit Schrauben oder Klebstoff, damit das Signal nicht abbricht.
• Abtastparameter: Um Aliasing zu vermeiden, sollte die Abtastrate mindestens 2,56-mal höher sein als die maximale Signalfrequenz. Die Aufzeichnung sollte länger als 10 Sekunden dauern, und jeder Test sollte mindestens dreimal wiederholt werden.
• Fehlerbehebung:

• Signalverzerrung: Überprüfen Sie die Halterungen und verhindern Sie elektromagnetische Störungen (EMI) von den Elektromotoren.
• Ungenaue Lokalisierung: Erweitern Sie das Mikrofonarray, nutzen Sie Nahfeld-Akustikholographie (NAH) oder setzen Sie hochauflösende Akustikkameras ein.
• Ungenauigkeit im Niederfrequenzbereich: Wechseln Sie zu speziellen Niederfrequenz-Beschleunigungsmessern, zeichnen Sie Daten über einen längeren Zeitraum auf und verbessern Sie die Isolation des Prüfstands.

8. Zukunftsaussichten

Die NVH-Prüfung von Fahrzeugen wird immer intelligenter. KI und Big Data werden schon bald Fehler automatisch erkennen und Lösungen vorschlagen. Tester werden Fahrzeuge in neuen Situationen testen, beispielsweise auf autonomen Fahrstrecken und unter extremen Wetterbedingungen. Mit der zunehmenden Standardisierung von Elektrofahrzeug-spezifischen Regeln wird die Kombination von Computersimulationen und realen Tests die Entwicklungszeit verkürzen und die von den Kunden gewünschten leisen Fahrten ermöglichen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur NVH-Prüfung in der Automobilindustrie

Frage 1: Was ist NVH-Testing im Automobilbereich?

NVH steht für Geräusche, Vibrationen und Rauheit. Diese Prüfmethode misst unerwünschte Geräusche und Erschütterungen in einem Fahrzeug, um den Komfort und die Qualität zu verbessern. Sie ermittelt die genauen Positionen und Ausmaße dieser Probleme, damit Ingenieure sie beseitigen können.

Frage 2: Warum sind NVH-Tests im Automobilbereich wichtig?

Das ist aus mehreren Gründen wichtig:

• Passagierkomfort: Zu viel Lärm und Erschütterungen führen zu Ermüdung.
• Qualitätswahrnehmung: Ein leises Auto vermittelt das Gefühl, ein besseres, teureres Auto zu sein.
• Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen: Autos müssen strenge Gesetze hinsichtlich Innen- und Außengeräuschen erfüllen.
• Bedarf an Elektrofahrzeugen: Ohne einen lauten Benzinmotor werden Wind- und Fahrgeräusche deutlich wahrnehmbar. Elektrofahrzeuge benötigen daher zusätzliche Maßnahmen zur Geräuschdämmung, um leise zu bleiben.

Frage 3: Welche Methoden werden hauptsächlich bei NVH-Tests in der Automobilindustrie eingesetzt?

Gängige Methoden umfassen Schalldruckpegelmessungen (SPL) zur Bestimmung des Kabinenlärms, Schwingungsanalysen mit Beschleunigungsmessern, Übertragungspfadanalysen (TPA) zur Verfolgung der Schallausbreitung im Rahmen und Modalanalyse zur Ermittlung der Resonanzstellen. Diese Analysen führen wir im Straßenverkehr, auf Dynamometern oder in schalltoten Räumen durch.

Frage 4: Wann sollten NVH-Tests während der Fahrzeugentwicklung durchgeführt werden?

Es hilft von Anfang bis Ende. Die Teams beginnen mit Computersimulationen, gehen zur Komponentenvalidierung für einzelne Teile über, bauen Prototypen des kompletten Fahrzeugs für Tests auf abgesperrten Strecken und schließen mit der Vorserienvalidierung ab, um sicherzustellen, dass das Auto alle Designziele und globalen Gesetze erfüllt.

Frage 5: Was sind die größten Herausforderungen bei modernen NVH-Tests in der Automobilindustrie?

Tester haben bei Straßentests mit wechselnden Wetterbedingungen, der Trennung verschiedener Geräuschquellen und der Erfassung präziser Hochfrequenzdaten zu kämpfen. Elektrofahrzeuge bringen neue Herausforderungen mit sich, wie die Suche nach hochfrequentem Motorengeräusch (2000–8000 Hz) und die Unterdrückung niederfrequenter Strukturgeräusche (20–200 Hz).