3. 纯电到柴电模式切换时序测试

测试对象与切换时序定义

本案例针对某型船舶混合动力系统（PMS 为能量管理核心，发电机组 GCU 受 PMS 调度），测试纯电模式（PTI/PTH 电池供电）向柴电模式（柴油发电机组供电）切换的时序。切换由 PMS 下发模式切换指令触发，典型时序链为：切换指令 → 发电机组启动（起机成功）→ 建压/励磁稳定 → 并网合闸（同期合闸）→ 负载由电池侧向发电机组转移 → 电池功率退出。测试的核心是记录各阶段时间戳，并与设计允许窗口比对。

先明确时间基准与各阶段定义，避免后续判读歧义：

• t0：PMS 模式切换指令上升沿（以控制报文时间戳为准）。
• t1：发电机组起机成功（转速达到点火/额定转速阈值，GCU 反馈“运行”状态）。
• t2：发电机端电压建立并稳定（电压进入额定 ±5% 且持续 ≥200 ms）。
• t3：并网合闸完成（断路器辅助触点闭合反馈）。
• t4：负载转移完成（发电机组有功功率达到目标分配值 ±5%，电池侧功率降至退出阈值以下）。

设计允许窗口（示例，需以实际设计文件为准）：起机 ≤ 8 s；建压 ≤ 3 s（自起机成功起算）；合闸 ≤ 2 s（自建压稳定起算）；负载转移 ≤ 5 s（自合闸起算）；总切换时间 t4−t0 ≤ 15 s。

测试准备与信号采集配置

时序测试的成败取决于时间戳的准确性与一致性。建议采集以下信号，并统一时间基准（推荐使用同一采集设备或 PTP/IRIG-B 对时，采样率 ≥ 100 Hz，事件类信号用边沿触发记录）：

执行步骤与时间戳记录

1. 系统稳定运行于纯电模式，负载设定为额定负载的 40%（示例值），记录稳态电池功率与母线电压。
2. 启动采集，清零时间基准，等待 2 s 后由 PMS 下发柴电模式切换指令。
3. 采集持续至负载转移完成后再记录 5 s，确保 t4 判定有足够数据。
4. 从采集数据中提取各事件首次满足判据的时间戳，填入下表。

结果判读与异常定位

判读时逐段比对，任一段超窗即判定该阶段不通过，并定位到对应环节：

• 起机超窗：检查起动空气压力/起动电池电压、燃油供给、GCU 起动参数与预热逻辑。
• 建压超窗：检查励磁响应、AVR 参数、转速是否稳定在额定值。
• 合闸超窗：检查同期条件（压差、频差、相角差）是否长时间不满足，或断路器动作时间偏长。
• 负载转移超窗：检查 PMS 功率分配斜率、电池侧退出阈值设置、发电机组调速器响应。

若总时间超窗但各分段均通过，应重点核查分段之间的等待/确认延时（如建压稳定确认时间、同期检测窗口），这类“隐性延时”常是总时序超标的主因。

测试记录卡（可直接填写）