📚 课程目录第1章混合动力模式切换测试需求与边界梳理

1. 混合动力模式切换测试需求与边界梳理

测试需求从哪里来：先锁定模式拓扑与切换边界

某型船舶混合动力系统包含四类推进模式：纯电（PTH）、柴电（DE）、混合（HYB）与机械推进（MECH）。模式切换测试的第一步不是写用例，而是把“哪些模式之间可以切、由什么条件触发、切换过程中哪些量必须被约束”梳理成一张可执行的需求清单。否则后续台架测试会出现对象不清、判据缺失、安全边界被忽略的问题。

梳理时建议以模式对（Mode Pair）为最小需求单元。每个模式对需要明确四项内容：切换方向与触发源、参与切换的关键设备、必须记录的动态量、以及不允许越过的安全边界。下面这张图给出了本船四模式之间的允许切换路径与各路径的测试关注点，可作为需求清单的骨架。

把路径转成可执行需求：四类字段缺一不可

上图只给出“能切什么”，需求清单还要回答“怎么判、切到哪算合格”。建议每条需求按以下四类字段填写，避免后续用例写成空泛描述：

测试对象：明确到设备与信号，例如“发电机组 G1 启动至并网”“推进变频器输出功率”“齿轮箱离合器状态反馈”。
切换触发条件：区分指令触发（驾驶台模式选择）、策略触发（SOC 低于阈值、负载需求变化）、故障触发（单机组失效降级）。
性能指标：切换总时间、功率中断时长、母线电压跌落/超调、推进功率变化率、轴系扭矩峰值。
安全边界：指标不允许越过的限值，以及越界后的判定（失败、回退、告警）。

示例需求清单（节选，可直接扩展为测试用例）

需求编号	模式对	触发条件	关键测试对象	性能指标（示例判据）	安全边界
RQ-01	PTH→DE	驾驶台指令，负载需求 > 电池可持续输出	G1 启动、并网开关、负载转移	切换总时间 ≤ 设计窗口；功率中断 ≤ 允许值	母线电压跌落不越下限；机组频率在并网窗口内
RQ-02	DE→PTH	驾驶台指令，SOC 高于回切阈值	负载回切、解列、机组停机	回切过程推进功率无阶跃；停机后无逆功率	解列前负载已完全转移；SOC 不低于下限
RQ-03	PTH→HYB	策略触发，需机组与电池并联供电	机组并入、功率分配控制器	功率分配响应时间；两源功率占比符合策略	并联瞬间环流不越限；母线电压在窗口内
RQ-04	HYB→MECH	驾驶台指令，轴系转速进入啮合窗口	离合器、齿轮箱、主机	啮合过程扭矩冲击峰值；切换时间	转速窗口外禁止啮合；扭矩峰值不越轴系限值
RQ-05	任意→降级	单机组故障或逆变器故障	故障检测、模式回退逻辑	故障识别时间；回退到可用模式的时间	回退过程不丢失推进能力；不触发二次故障

清单中的“设计窗口”“允许值”“限值”必须来自本船实际设计文件或船级社规范，不能凭经验填写。示例判据仅用于说明字段结构，实际数值需在需求评审时由设计方确认。

边界梳理的两个易漏点

其一，受限切换不能与常规切换混为一谈。HYB 与 MECH 之间涉及离合器啮合与轴系扭矩同步，属于受限切换，必须单独列出联锁条件（转速窗口、扭矩同步完成、离合器状态确认），不能套用电气模式切换的判据。

其二，故障降级路径要单独成条。很多测试只覆盖正常指令切换，忽略“单机组失效后从 DE 降级到 PTH”这类路径。降级路径的触发条件、允许的最长中断时间与回退目标模式，都应在需求阶段写清楚，否则执行阶段无法判定通过与否。

完成上述梳理后，需求清单即可作为后续台架信号核对与时序测试的输入：每条需求对应一组待测信号、一个触发序列和一组判据，测试执行阶段只需按清单逐条落地，不再重复讨论“测什么”。