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Wie GM-Ingenieure Elektronik testen

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Das Labor für elektrische Integration von General Motors im Warren Tech Center hat Probleme mit der Routine, viele elektronische Geräte in modernen Autos zu testen.

Laut Gary Bandursky, Executive Director für globale elektrische Komponenten und Subsysteme bei General Motors, gab es eine Zeit, in der Design und Validierung Teil derselben Organisation waren.

Dies war vor dem katastrophalen Skandal mit den GM-Zündschlüsseln, als Autos während der Fahrt versehentlich abgestellt wurden. Laut Bandurski ist die Überprüfung seiner Arbeit wie ein Fuchs, der einen Hühnerstall bewacht. Daher verfügt GM jetzt über eine separate globale Validierungsorganisation unter der Leitung von Geschäftsführerin Christine Simen, die die Innovationen des Ingenieurteams überprüft.

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Beide widmen ihr Leben GM. Simen ist stolz darauf, dass sie praktisch im Warren Tech Center von GM aufgewachsen ist, um dort zu arbeiten, wenn sie alt genug ist. Bandurskys Vater war ein GM-Klimaingenieur, der seine Familie zur Arbeit brachte und alle dazu zwang, während der Fahrt Thermometer von der anderen Seite der Kabine aus zu melden.

Sie beaufsichtigen umfangreiche Engineering- und Inspektionsarbeiten im Warren Tech Center, um GM bei markanten Veränderungen in der Automobilindustrie auf dem neuesten Stand zu halten. Laut Simen sind in Neuwagen durchschnittlich 70 Computer.

Ihre Programmierung und Verbindung ist eine schwierige Aufgabe für ein Team von Ingenieuren, und ihr Erfolg wird dann von Validierungsingenieuren bewertet, die alle Geräte auf ihrem Weg testen.

Selbst die physische Verbindung so vieler elektronischer Geräte kann äußerst schwierig sein, insbesondere für die neue GM Digital Vehicle Platform, die in neuen und zukünftigen Modellen wie der Chevrolet Corvette, Tahoe und Suburban sowie dem Cadillac CT4 und CT5 zum Einsatz kommt. Das Unternehmen verfügt über mehr als 100 Patente für die Technologie dieses Systems, das die Cybersicherheit verbessert hat. Diese Sicherheit wird unter anderem durch die Möglichkeit gewährleistet, Software-Updates drahtlos zu empfangen, um die Funktionalität vorhandener Geräte zu erweitern oder zu verbessern.

Es enthält zwei Netzwerkbusse mit 2 Mbit / s und drei weitere CAN-Busse mit 500 Kbit / s für die Datenübertragung im gesamten Fahrzeug. Allein die Verkabelung umfasst zwei Meilen Kabel und wiegt 125 Pfund.

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Zum Vergleich lagert das Team ein kleines Bündel Kabel, die für einen Chevy-Pickup aus den 1950er Jahren benötigt werden. Eine Handvoll Glühbirnen, eine Sirene, eine Tankanzeige und ein Anlasser waren die einzigen elektrischen Komponenten eines solchen Autos.

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Für ein modernes Verkabelungssystem verwendet GM einen Prüfstand, der in etwa der Größe und den Proportionen des Fahrzeugs entspricht, sodass das elektronische System zum Testen angeschlossen werden kann, bevor der Hersteller herausfinden muss, wie es in echte Fahrzeuge eingebaut werden kann. Dies ist ein nicht triviales Detail, und das Anschließen und Überprüfen aller Systemschaltungen kann zwei Tage dauern. Manchmal machen sie wichtige Entdeckungen, zum Beispiel stellten sie einmal fest, dass die Verkabelung für die geplante Version des Autos mit Rechtslenkung zu kurz war und es nicht ausreichte, die versetzte Lenksäule anzuschließen, sagte Mike Maxiomei, Manager der Engineering-Gruppe im Labor für elektrische Integration.

Durch die Beseitigung von Problemen bei der Montage des Systems am Steuergestell können Fertigungsingenieure den Montageprozess im Werk planen und die Unannehmlichkeiten vermeiden, die mit dem Vorhandensein von Komponenten verbunden sind, die nicht montiert werden können, wenn die Verkabelung zu kurz ist. "Dies ist von größter Bedeutung für die Herstellung unserer Prototypen", sagte Maxiomei.

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Der GM-Prüfstand umfasst neben der Verkabelung auch Komponenten wie elektrische Sitze und Spiegel.

Alle verbundenen Subsysteme müssen Informationen austauschen und ordnungsgemäß miteinander interagieren, damit alles ordnungsgemäß funktioniert. Daher verfügt das Inspektionsteam über 100.000 Quadratmeter Büro- und Labortesteinrichtungen.

Das Starten und Herunterfahren von Computern sind besonders heikle Momente, die von Testingenieuren besondere Aufmerksamkeit erfordern, erklärte Simen. "Alle Probleme passieren, wenn Sie es ein- und ausschalten", sagte sie. In diesen Momenten beginnt der Prozess der automatischen Bestimmung des Fahrzeugzustands, der sicherstellen sollte, dass alles in der richtigen Reihenfolge abläuft und korrekt abgeschlossen wird. Gleichzeitig ist es schwierig, alle Computer in Betrieb zu halten, weil "in diesem Moment alle etwas melden", sagte sie.

Außerdem fließt eine große Menge Strom in einen Hochstromstarter, der gleichzeitig mit den oben beschriebenen Prozessen arbeitet, was zu Nachteilen führt, die Mikroprozessoren hassen. Dies verschärft laut Simen das Problem.

Das Deaktivieren ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Simen zeigt auf einen zehn Jahre alten Cadillac SRX, der beim Parken des Autos ein Problem mit der Batterieentladung hatte. Als Familie, die vergaß, den Hund vor dem Schlafengehen ins Haus zu lassen, vergaß das SRX-System, einen der vielen Computer auszuschalten, wenn die Maschine ausgeschaltet wurde, wodurch die Batterie entladen würde, wenn das Auto eine Weile stehen würde.

Die Verhinderung solcher Fehler erfordert eine große Anzahl von Tests aller Arten von Kombinationen und Permutationen, um sicherzustellen, dass alle Systeme wie beabsichtigt funktionieren. GM sagt, dass sie in der Lage sind, zwischen 80 und 90 Prozent aller möglichen Ereignisoptionen für das System zu testen.

Dies kann für Ingenieure, die die Tests ständig wiederholen müssen, unglaublich anstrengend sein. Ein Test, bei dem die Funktion der Rückfahrkamera getestet wurde, dauerte sechs Wochen. Dieser Test sollte bestätigen, dass das (gesetzlich vorgeschriebene) Kamerabild unabhängig von den Aktionen des Fahrers beim Starten und Rückwärtsfahren auf dem Bildschirm angezeigt wurde. Infolgedessen haben die Ingenieure das getan, was die Ingenieure normalerweise tun, und eine innovative automatisierte Lösung implementiert.

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Die hier gezeigte bescheidene beige Box ist eine von GM entwickelte Entwicklung, ein Gerät namens STORM, mit dem das Testen einer Rückfahrkamera automatisiert werden soll.

Sie nannten das resultierende Gerät "STURM", was für "Durchschnittliche Zeit für das Erscheinen des Bildes von der Rückkamera" steht. Dies ist eine Amateur-Metall-Elektrobox mit hausgemachten Einbauten, von denen Teile insgesamt 150 US-Dollar kosten. Ingenieure stellen STORM vor das Rückfahrkamera-Display, und die eigene Kamera schaut auf den Bildschirm, während das System Testzyklen durchläuft. STORM protokolliert automatisch alle Fälle, in denen das erwartete Bild nicht auf dem Display angezeigt wird. Bei Problemen mit der STORM-Überwachung konnte das Labor denselben Testzyklus ausführen, der sechs Wochen in nur 12 Stunden dauerte. Und für die Köpfe der Ingenieure war es natürlich nützlich, die mühsame Anzeige von Fehlfunktionen im Display zu vermeiden.

Ein weiterer Teil der Automatisierung ist ein Robotermanipulator, der mit einer Gummisonde ausgestattet ist und alle möglichen Optionen zum Drücken des Dashboard-Touchscreens zur Fernsteuerung von Mobiltelefonen prüfen kann. Der Roboter ändert die Orte der Klicks und die Zeit zwischen den Klicks auf die virtuellen Schaltflächen, sodass Sie sicherstellen können, dass der Bildschirm und die Telefone so reagieren, wie sie sollten.

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Integration Lab verwendet diesen Roboterarm, um die Bildschirmschnittstelle des Telefons zu testen.

Das Ändern der Zeit zwischen Wasserhähnen und Aktionen wie dem Öffnen und Schließen von Türen ist laut den Ingenieuren der Schlüssel zum Erkennen von Problemen. Jedes Jahr kauft GM 55 bis 60 neue Smartphones, um die neuesten Modelle bei ihrer Veröffentlichung zu testen und verschiedene Kombinationen davon zu testen. Selbst für ein Auto wie die Doppel-Corvette ist GM der Ansicht, dass vier gleichzeitig verbundene Telefone eine normale Belastung für Autocomputer darstellen. Sie schlagen vor, dass viele Personen getrennte Arbeits- und persönliche Telefone haben. Wenn also zwei Personen an Bord sind, muss die Corvette die gleichzeitige Verbindung von vier Telefonen unterstützen.

Die Verwendung eines Roboters für Telefone ähnelt der Verwendung von STORM für die Rückfahrkamera. „Wir müssen nicht nach Problemen suchen. Er findet sie für uns und wir können uns darauf konzentrieren, sie zu beseitigen “, sagte der Ingenieur.

Das Arbeitsvolumen im Labor und der Umfang ihrer Aufgaben zeigen, wie schwierig die Entwicklung einer neuen Maschine geworden ist und wie leicht ein Fehler hineinrutschen kann. In diesem Fall ist GM bereit - mit einer neuen Luft-Upgrade-Option, mit der die Elektronikarchitektur aktualisiert werden kann.


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