環境（今回の原因は環境関係ないですが）

　FuelPHP 1.8
PHP 5.6
PHPUnit 5.5.7
DBUnit 2.0.3

動かなかったソース

controller.php

class TestCase_Controller extends \PHPUnit_Extensions_Database_TestCase
{
    protected function getConnection()
    {
        //～～～割愛～～～
    }

    protected function getDataSet()
    {
      //実際に読み込む内容は各テストクラスに記載している
    }

    protected function setup()
    {
        //～～～いろいろ 処理（割愛）～～～
    }

原因

「setup()」の中で「parent::setUp()」を実行していなかった

修正後ソース

controller.php

class TestCase_Controller extends \PHPUnit_Extensions_Database_TestCase
{
    protected function getConnection()
    {
        //～～～割愛～～～
    }

    protected function getDataSet()
    {
      //実際に読み込む内容は各テストクラスに記載している
    }

    protected function setup()
    {
        parent::setUp();

        //～～～いろいろ 処理（割愛）～～～
    }

気づいてしまえば、そりゃそうだよね、、、というミスでした。orz