Berlin, August 26th, 2026

在现代电驱动系统的开发过程中，仅对单个部件进行孤立测试早已不再足够。逆变器和控制单元必须在真实条件下验证其性能，对模拟的车辆状态作出响应，同时提供测量、诊断和标定数据。为此，ATESTEO 运营着专门用于现代动力总成开发与验证的测试台。该公司是德国动力总成测试领域的领先供应商之一。

系统的核心是 ATESTEO 自主开发的自动化系统 PDES。该软件负责执行测试程序、集成测量与执行器设备，并与被测件进行通信。一个具体应用展示了由此产生的要求：六台逆变器同时在环境试验箱中接受测试。每台逆变器均通过 CAN FD 与自动化系统连接。此外，系统还通过 XCP on CAN FD 与控制单元交换测量、诊断和标定数据。

但这还只是其中一部分。电池模拟器、水冷系统、温控设备、传感器和执行器也必须可靠地集成到测试程序中。根据具体任务，可通过 CAN、EtherCAT 以及模拟或数字接口进行连接。在测试过程中，逆变器持续接收周期性的 CAN FD 报文，对模拟的系统环境作出响应，并同时返回测量和诊断数据。

由软件构建的车辆环境

现代电驱动测试台并不仅仅模拟单个信号。它们必须为被测件提供一个尽可能接近其未来完整系统的运行环境。因此，逆变器不仅接收单独的控制指令，还会持续收到其在真实车辆中从其他控制单元和部件接收到的各种报文。

这种所谓的残余总线仿真用于模拟通信网络中实际并不存在的节点。自动化系统生成所需的 CAN FD 报文、改变运行状态，并对被测件的响应作出反应。这样便可将不同的行驶工况、负载状态和故障情况以可重复的方式纳入测试程序，而无需提供一辆完整的车辆。

与此同时，系统通过 XCP on CAN FD 读取控制单元内部的测量变量，并交换诊断和标定数据。因此，CAN 接口同时承担多项任务：提供模拟通信环境、传输控制指令，并访问评估测试过程所需的数据。

除此之外，还需集成测试台的其他组成部分。电池模拟器负责生成各项测试所需的电气条件。水冷系统和其他温控设备确保规定的热状态，而传感器和执行器则提供更多测量值和输入变量。所有这些系统都必须在同一个测试流程中协调运行。

挑战并不仅仅在于连接设备的数量。更关键的是所有参与系统之间在时间上的精确协同。报文必须在规定时间发送，测量值必须及时处理，被测件的响应也必须在预定周期内采集。只有这样，测试条件和结果才能保持可重复性。

因此，对时间性能的要求非常高。基于 CAN 的实时通信必须保持典型的 100 赫兹周期频率，在许多应用中甚至需要达到 1 千赫兹。这分别相当于 10 毫秒和 1 毫秒的处理周期。用户操作、可视化、网络访问或其他 Windows 进程都不得延迟这些过程。

Windows 下的实时处理

因此，ATESTEO 将 PDES 系统划分到两台计算机上。PDES SIU 作为 Windows 前端，负责操作、可视化和配置。在这里可以准备测试流程、设置参数，并显示测试过程中采集的信息。

相比之下，PDES RTU 构成隔离的实时单元。测试程序在此执行，同时处理对时间要求严格的通信和控制任务。两个系统通过点对点网络进行通信。SIU 可以连接企业网络，而 RTU 则作为隔离的专用工作计算机运行。

这种任务划分可防止用户交互、远程访问或不必要的 Windows 进程影响测试的时间流程。SIU 负责配置和显示，而 RTU 则可以完全专注于测试程序的确定性执行。

ATESTEO 在 RTU 上使用 Kithara RealTime Suite。借助该软件，可在 Windows 下实时执行时间关键型程序，通过 EtherCAT 交换数据，并直接从实时环境中完成 CAN FD 通信。因此，自动化系统仍可运行在基于 Windows 的 PC 平台上，而关键流程无需依赖操作系统的常规任务调度机制。

由此，CAN FD 报文可以直接集成到测试台的实时处理中。通信周期与测试程序以及其他输入和输出同步运行。状态变化、测量值以及被测件的响应都可以在规定的时间窗口内得到处理。

EtherCAT 同样是该架构的一部分。通过实时网络可以连接其他测量和执行器组件，而 CAN FD 主要用于与逆变器及其控制单元进行通信。对于无法通过现场总线连接的设备或信号，则使用模拟和数字接口进行补充。

不同的通信路径仍然属于同一个自动化测试流程。当某一处的变化需要立即引发另一处的响应时，这一点尤为重要。例如，电池模拟器状态的变化可能要求发送新的 CAN 报文，同时还要采集测量值并控制冷却系统或执行器组件。

有限空间内的多路总线

逆变器通过 PEAK 的四通道 PCAN-PCI Express FD 接口卡进行连接。在典型测试台中，ATESTEO 最多使用四块此类接口卡，从而提供最多 16 个 CAN 节点。本文所述配置采用三组、每组四个 CAN FD 节点。

多通道设计能够在一个紧凑的实时单元中集成多个相互独立的 CAN 网络。每台逆变器都可以通过独立的总线连接进行访问，而所有通信则集中在 PDES RTU 中处理。这些连接用于传输残余总线和环境仿真所需的周期性 CAN FD 报文，以及基于 XCP 的数据。

该硬件同时支持 CAN FD 和传统 CAN。因此，现有和新一代控制单元都可以在同一自动化架构中运行。CAN FD 的单个帧可传输最多 64 字节有效载荷。这为除了周期性控制信息之外还需要交换更大量测量或诊断数据的应用提供了额外余量。

另一个重要方面是 PC 侧与 CAN 侧之间的电气隔离。包含逆变器及其他功率电子设备的测试台具有较为复杂的电气环境。因此，电气隔离能够提高通信的可靠性，并保护 PC 侧接口免受测试装置中不良电气影响的干扰。

对于 Kithara 而言，能够直接在底层访问 CAN 接口硬件尤为关键。只有在低层级上可靠访问所使用的接口卡，才能将通信完整集成到 Kithara 实时环境中。PEAK 接口卡因此承担与被测件之间的物理连接，而 Kithara RealTime Suite 则负责在自动化系统内部实现确定性处理。

多年来，ATESTEO 一直采用 Kithara 的实时系统和 PEAK 的 CAN 解决方案。ATESTEO 软件产品部门负责人 Horst Frantzen 对两种技术的协同作用作如下描述：“Kithara 的实时扩展构成了我们自动化系统的基础。其硬实时能力为开放式架构奠定了基础，使复杂的测试流程也能够可靠实现。同时，它与 PEAK 的 CAN 解决方案形成了理想的互补。数十年来，我们一直信赖 PEAK 的产品，它们凭借可靠性、稳定的性能和便捷的集成方式在我们的测试台系统中得到了充分验证。凭借 Kithara 这一可靠的技术合作伙伴以及 PEAK 最新的 CAN XL 解决方案，我们已经为未来测试台环境中的通信标准要求做好了充分准备。”

下一步：CAN XL

当前应用展示了 CAN FD 现阶段已经能够实现的功能：多台逆变器可同时与自动化系统通信，测试程序以确定性的方式执行，并通过 XCP 交换测量、诊断和标定数据。同时，电池模拟器、冷却系统、传感器、执行器以及其他测试台组件也全部集成在测试流程中。

然而，未来控制单元的要求仍在不断提高。更高的数据传输速率、更大的有效载荷以及更强大的通信结构将变得越来越重要，尤其是在需要同时传输越来越多测量值、状态信息和控制数据的情况下。

因此，ATESTEO、PEAK 和 Kithara 已经开始着手集成 CAN XL。ATESTEO 计划将这一新标准集成到 PDES 中，以便在真实的测试台条件下测试未来几代控制单元。Kithara 正在扩展其实时系统，以支持 CAN XL 和 CAN FD Light 等新的 CAN 标准。PEAK 则提供所需的硬件平台、底层技术文档和接口技术。

Kithara 技术总监 Marcel Haß 对这一发展作如下描述：“对我们而言，CAN XL 是汽车实时通信顺理成章的下一步。因此，我们正在及早将这一标准集成到 Kithara RealTime Suite 中，并与 PEAK 和 ATESTEO 共同构建面向未来几代测试台和控制单元的技术基础。”

三家公司的合作将不同领域的任务整合为一个完整系统。ATESTEO 提供其在动力总成测试台开发和自动化方面的经验。PEAK 提供用于连接被测件的 CAN 接口。Kithara 则确保对时间要求严格的通信和控制过程能够在 Windows 下以确定性的方式执行。

由此可以同时测试六台逆变器，模拟真实运行状态，并在规定的时间周期内处理所需数据。同时，这一基础架构也保持开放，可集成更多测试台组件，并适应未来几代汽车通信技术。