I Propulsori Ibridi Lexus: Un'Analisi Approfondita della Tecnologia e delle Sue Evoluzioni

La tecnologia ibrida Lexus rappresenta una delle soluzioni più raffinate e avanzate nel panorama automobilistico contemporaneo. Combinando efficienza, affidabilità e prestazioni, questo sistema ingegneristico si distingue per la sua architettura Full Hybrid, che la casa automobilistica giapponese ha perfezionato nel corso degli anni. Le sue caratteristiche distintive includono la durabilità delle batterie, una gestione termica avanzata e una manutenzione ridotta rispetto ai veicoli tradizionali.

Architettura e Funzionamento del Sistema Ibrido Lexus

Il sistema ibrido Lexus si basa su un'architettura Full Hybrid che permette al veicolo di muoversi utilizzando esclusivamente il motore elettrico, il motore termico a benzina, o una combinazione di entrambi. Questa configurazione serie-parallelo offre la massima flessibilità operativa.

Il funzionamento si articola attraverso l'integrazione di tre elementi fondamentali:

• Il motore termico a benzina a ciclo Atkinson.
• Uno o più motori elettrici.
• Un pacco batterie agli ioni di litio o nichel-metallo idruro.

Le batterie NiMH sono state la scelta tecnologica per i primi modelli ibridi Lexus grazie alla loro affidabilità comprovata, resistenza alle variazioni termiche e un ciclo di vita esteso. Nel cuore del sistema, un elemento meccanico funge da interfaccia tra il motore termico, i motori elettrici e il differenziale: il Power Split Device.

Il Power Split Device: Il Cuore del Sistema

Il Power Split Device rappresenta l'elemento distintivo del sistema ibrido Lexus. Si tratta di un componente meccanico ed elettronico che gestisce la distribuzione della potenza tra motore termico e propulsori elettrici senza l'utilizzo di frizioni o sincronizzatori. È costituito da un elemento a rotismi epicicloidali, che, semplificando il concetto, si compone di un albero installato a un'estremità direttamente sul motore termico, in presa diretta e senza alcuna frizione convenzionale.

Questo dispositivo permette diverse configurazioni operative:

• Trazione sfruttando il lavoro combinato del motore termico e di quello elettrico.
• Ricarica della batteria mediante il generatore elettrico.
• Trazione puramente termica.
• Trazione esclusivamente elettrica.

La denominazione tecnica e-CVT (electronic Continuously Variable Transmission) indica un sistema che, pur non essendo un cambio automatico tradizionale, garantisce una transizione fluida tra le diverse modalità operative. Il sistema gestisce in tempo reale il flusso di energia ottimizzando tre parametri fondamentali: la richiesta di potenza del conducente, lo stato di carica della batteria e il regime ottimale del motore termico. Durante l'accelerazione da fermo, MG2 (Motor Generator 2) fornisce coppia immediata utilizzando l'energia della batteria, mentre il motore termico rimane spento o viene avviato dolcemente da MG1 (Motor Generator 1).

La Gestione delle Batterie

La batteria costituisce un elemento critico del sistema ibrido, richiedendo una gestione termica sofisticata per garantire prestazioni costanti, longevità e sicurezza operativa. Il Battery Management System (BMS) monitora costantemente temperatura, tensione e corrente di ogni modulo, intervenendo preventivamente per evitare condizioni di stress termico o elettrico.

La longevità delle batterie ibride Lexus rappresenta uno dei punti di forza del sistema, con dati sul campo che confermano prestazioni eccellenti anche dopo percorrenze elevate. La garanzia copre difetti di fabbricazione e malfunzionamenti del sistema di gestione, ma non include la degradazione naturale della capacità se questa rimane entro i parametri considerati normali (generalmente 70-75% della capacità originale). Tuttavia, nella pratica, i dati sul campo dimostrano che le batterie Lexus mantengono oltre l'85% della capacità anche dopo 250.000-300.000 km, rendendo estremamente rara l'attivazione della garanzia per degradazione eccessiva. La garanzia batteria Lexus è estendibile fino a 10 anni o 240.000 km, coprendo difetti di fabbricazione, malfunzionamenti del Battery Management System e guasti ai componenti high voltage (inverter, motori elettrici, cablaggio).

I componenti chiave del full hybrid Lexus includono la batteria agli ioni di litio, parte di un sistema con tensione a 355 volt. È il componente che differisce tra le applicazioni full hybrid e quelle ibride plug-in, con un dimensionamento in kWh che spazia da 1,8 kWh sulle Lexus full hybrid come NX a 18,1 kWh sulla versione ibrida plug-in. Questa particolarità rende le Lexus ibride plug-in molto più efficienti di parecchi schemi PHEV rivali, poiché a batteria scarica si ha comunque il funzionamento tipico del full hybrid.

Tornando al cuore del full hybrid, l'insieme dei due motori elettrici, del Power Split Device e dell'ingranaggio di riduzione che trasmette la coppia sul differenziale, sono tutti elementi alloggiati in una scatola cambio. La disposizione prevede il generatore elettrico coassiale sul perno del Power Split Device e i suoi satelliti, affiancato dal motore elettrico di trazione.

Consumi ed Efficienza: Full Hybrid vs. Plug-in Hybrid

I consumi effettivi dei veicoli ibridi Lexus variano significativamente in funzione del contesto di utilizzo, dello stile di guida e delle condizioni ambientali. La differenza tra consumi dichiarati secondo il ciclo WLTP e quelli reali dipende da numerosi fattori, tra cui la temperatura esterna, l'utilizzo dei sistemi ausiliari (climatizzazione), il carico del veicolo, le condizioni del traffico e lo stile di conduzione.

In città l'ibrido è più efficiente, in autostrada aumenta il consumo. Lo stile di guida ha un impatto notevole sull’ottimizzazione dei consumi e la preferenza della trazione elettrica su quella termica.

Full Hybrid (Self-Charging Hybrid)

Il Full Hybrid Lexus (Self-Charging Hybrid) ricarica la batteria esclusivamente attraverso il motore termico e la frenata rigenerativa, senza possibilità di collegamento alla rete elettrica. Offre autonomia elettrica limitata a 2-5 km continuativi a basse velocità.

Questa tipologia di elettrificazione è in grado di produrre consumi di carburante molto bassi e di muovere l’auto per lunghissimi frangenti in elettrico, specialmente nella guida urbana, dove il contributo è più importante. Non è difficile muoversi per il 50% del tempo di guida sfruttando la trazione elettrica. Inoltre, i sistemi full hybrid non hanno bisogno di essere ricaricati e permettono un abbattimento notevole delle emissioni di CO2.

Plug-in Hybrid (PHEV)

Il Plug-in Hybrid (come NX 450h+) integra una batteria di maggiore capacità (18,1 kWh) ricaricabile da presa domestica o colonnina, garantendo 40-76 km di percorrenza completamente elettrica secondo il ciclo WLTP.

La Lexus NX 450h+ dichiara fino a 76 km di autonomia elettrica secondo ciclo WLTP. Nei test reali, considerando temperatura esterna tra 15-25°C, stile di guida moderato e utilizzo limitato della climatizzazione, l'autonomia effettiva si attesta tra 50-65 km in contesto urbano/extraurbano misto. In condizioni invernali severe (sotto 0°C) o con utilizzo intensivo del riscaldamento, l'autonomia può ridursi a 35-45 km. In modalità autostradale a velocità sostenute (110-130 km/h), l'autonomia elettrica scende a 30-40 km.

Manutenzione e Vantaggi Ambientali/Economici

Il costo medio di manutenzione programmata per un veicolo ibrido Lexus si attesta tra 200-300 € per tagliando annuale o ogni 15.000 km, includendo olio motore, filtri, controlli elettronici e diagnostica del sistema ibrido. Su 100.000 km, la spesa totale per manutenzione ordinaria varia tra 1.200-1.500 €, risultando inferiore del 15-25% rispetto a equivalenti termici. Il risparmio principale deriva dalla ridotta usura dei freni (grazie alla frenata rigenerativa) e dall'assenza di componenti come frizione e cambio tradizionale.

Inoltre, come molte altre vetture dello stesso tipo, i veicoli ibridi Lexus godono dei vantaggi che molte amministrazioni locali prevedono per questi veicoli: parcheggi gratuiti su aree a pagamento, accesso alle ZTL, ecc. I vantaggi dell'elettrificazione non si limitano a rendere le auto più “green” ed efficienti dal punto di vista dei consumi.

La Lexus NX: Un Esempio di Eccellenza Ibrida

La Lexus NX è una SUV lunga 466 cm con un aspetto "deciso" e che non passa inosservato (specie scegliendo le tinte chiare, che fanno risaltare i tagli e le nervature della carrozzeria, oltre agli inserti neri lucidi). I fari sono sottili e spigolosi, con le luci diurne a "uncino". Impossibile non notare la grande mascherina a clessidra (con una griglia nell'allestimento sportivo F Sport e a listelli negli altri). Tutte le luci (tranne gli indicatori di direzione posteriori) sono a led, compresi i fendinebbia.

In Italia viene importata solo nella versione ibrida, in quattro allestimenti (prezzi da 39.800 a 54.800 euro). Specie per chi usa spesso l'auto nel traffico (dove le ibride rendono al meglio, grazie al fatto di percorrere i primi metri col motore elettrico e di ricaricare le batterie nei frequenti rallentamenti e frenate), la NX può essere una valida alternativa a una turbodiesel.

Motorizzazione e Trazione

Nella Lexus NX, le ruote anteriori sono mosse da un 2.5 a quattro cilindri a benzina da 155 CV, che lavora in sinergia con un motore elettrico da 143 CV. Il primo sfrutta il ciclo Atkinson: le valvole di aspirazione rimangono aperte più a lungo nella fase di risalita dei pistoni, consentendo così a una parte della miscela aria-benzina di ritornare nel condotto d’aspirazione. Una soluzione votata non tanto alla ricerca della potenza massima, quanto all’efficienza (viene richiesta meno energia nella fase di compressione).

Nelle versioni a trazione integrale (le più ricche F Sport e Luxury, e la Executive con un sovrapprezzo di 2.000 euro), alle ruote posteriori pensa un secondo motore a corrente da 68 cavalli. Nonostante il peso aumenti di 65 kg, le prestazioni e i consumi dichiarati rimangono invariati (come il baule). Il segreto è il fatto che, per tutte, la potenza massima è di 197 CV, e che le 4x4 hanno un rapporto finale più lungo. Inoltre, le Lexus NX a trazione anteriore non sono omologate per il traino: sotto sforzo, l'unico motore elettrico potrebbe surriscaldarsi.

Sia l'ibrido di Lexus LBX, con motore benzina 1.5 litri, sia il full hybrid 2.5 litri della Lexus NX, concettualmente il funzionamento è il medesimo. Differisce, per la particolarità del cambio multimode, la proposta full hybrid delle Lexus LC ed LS, non più sul mercato italiano. Modelli sui quali la presenza di un complesso schema di trasmissione era stato introdotto per superare uno dei “limiti” del full hybrid privo di cambio meccanico: produrre il sound di un’accelerazione continua e ad alti regimi, priva del classico cambio marcia. Manca la linearità tra aumento della velocità e cambio dei rapporti ed è definito come effetto scooter, che ritroviamo anche su modelli termici dotati di cambio automatico del tipo CVT.

Interni e Finiture

Avvicinandosi alla Lexus NX con la chiave elettronica in tasca, si viene accolti da luci a led che si accendono sotto le maniglie e dallo sblocco automatico delle porte. L'abitacolo è rifinito con materiali di qualità: le plastiche sono gradevoli al tatto e morbida pelle ricopre le due poltrone a regolazione elettrica, l'intera plancia e i pannelli porta. Ineccepibili i montaggi e, per fortuna, sono spariti sia l'orologio digitale “anni 80” (presente su tutte le Lexus di qualche anno fa e sostituito da uno più elegante a lancette) sia gran parte dei tasti “riciclati” dalle Toyota.

Complice anche l'originale forma a cuneo della piccola consolle centrale, gli interni della NX convincono: in questo allestimento F Sport, non mancano inserti color metallo satinato e la pedaliera in metallo lucido. Le poltrone trattengono bene in curva e sono separate da un alto tunnel in cui si trovano due portabibite, uno specchietto staccabile calamitato (basta tirare il nastrino di pelle davanti al bracciolo) e il comando per lo schermo multifunzione centrale. Quest'ultimo, con un sovrapprezzo di 950 euro, fa anche da navigatore: la grafica è datata ma le indicazioni puntuali (sono ripetute anche nello schermo di 4,2'' nel cruscotto e, ordinando il Premium Pack da 2.250 euro, pure nel parabrezza). Sul nostro esemplare era montato il Remote Touch Interface (contenuto nel pacchetto Mark Levinson da 4.850 euro, con impianto audio e navigatore più evoluti ma che, in Italia, sarà ordinabile solo sulla Luxury). Un comando non dei più intuitivi: scorrendo il dito su una superficie sensibile al tatto, accanto al portabibite, si selezionano le icone sullo schermo. In marcia, con curve e sobbalzi, la precisione è limitata e ci si distrae; senza contare che il comando è piuttosto arretrato e costringe a piegare molto il braccio, allontanandolo dal volante.

Spazio e Comfort

A dispetto delle forme aggressive della carrozzeria, lo spazio a bordo non delude, neppure dietro: lo schienale frazionato è regolabile nell'inclinazione e solo chi supera i 190 cm di altezza sfiorerà con la testa il soffitto (il discorso cambia, e molto, con il tetto panoramico da 500 euro). Ma neppure il posto centrale è scomodo: la seduta è quasi piatta e il tunnel sul pavimento è alto appena tre centimetri.

Ok anche il baule: 555 litri che passano a 1600 ripiegando lo schienale del divano (di serie a comando elettrico, come l'apertura del portellone). Il piano di carico della Lexus NX è a filo della soglia (78 i centimetri che la separano da terra) e non manca un ampio doppiofondo (le batterie sono sotto la seduta del divano): un parallelepipedo alto 26 cm, profondo 51 e largo 70 cm. Completano il quadro pratici anelli fermacarico a scomparsa e una presa da 12 volt.

Guida e Dinamica

Sulla vettura provata erano montate le sospensioni attive AVS (1.150 euro): lo smorzamento degli ammortizzatori varia in pochi millisecondi in base alle condizioni del fondo per ridurre sia l'inclinazione laterale, sia la tendenza ad “affondare” del muso e della coda in frenata e accelerazione. Grazie anche a questo sistema, nonostante le molle più rigide montate sulla Lexus NX F Sport, l'assorbimento delle asperità della strada rimane di buon livello.

Il comfort è migliorato anche dalla silenziosità dei propulsori, a patto di non affondare il piede sul pedale del gas: come in tutte le Lexus e Toyota ibride, il cambio è sostituito da un sistema di ingranaggi che “miscela” le potenze che arrivano dal motore termico e da quello elettrico, gestiti dall'elettronica a seconda delle richieste del guidatore e delle condizioni di carica delle batterie. Il sistema è studiato per ridurre al massimo i consumi. Ma, nell'uso, ricorda molto i cambi CVT a variazione continua di rapporto, come quelli degli scooter: la risposta è lenta e il motore termico sale molto velocemente di giri, per poi rimanervi fino a che non si “alza il piede”. Nell'allestimento F Sport ci sono anche le “palette” dietro al volante, che comandano sei marce “simulate” dall'elettronica.

I cavalli sono quasi 200 ma le prestazioni ufficiali della Lexus NX non impressionano: ci sono rivali a gasolio che dichiarano circa la stessa accelerazione ma hanno quasi 50 CV in meno. Anche l'erogazione, così lineare, e la buona insonorizzazione accrescono l'impressione di un’auto più lenta di quanto in realtà sia. Ok lo sterzo, piuttosto pronto e sufficientemente preciso. Tre le modalità di guida selezionabili: Eco (per minimizzare i consumi), Normal e Sport (più una quarta, Sport+ che irrigidisce le sospensioni AVS). Nessuna, però, “stravolge” il comportamento della NX: solo nell’ultima il 2.5 “lavora” di più, il servosterzo di meno e, nel cruscotto digitale, un contagiri prende il posto dell'indicatore di carica/scarica delle batterie. Inoltre, si attiva il sistema ASC, che riproduce dalle casse dell'impianto audio un attenuato “rombo” (in maniera poco fedele e con un certo ritardo rispetto ai giri del motore). Volendo, l'ASC si può regolare anche con una rotella accanto al piantone dello sterzo. Il tasto EV, infine, permette (se le batterie sono cariche) di percorrere un paio di km in modalità totalmente elettrica.

Sicurezza e Tecnologie Avanzate

Completa la dotazione di serie: tutte hanno otto airbag, l'Esp, il “clima” bizona, i cerchi in lega, i fendinebbia e la regolazione in altezza delle poltrone. Il Lexus Safety System+ 3.0, di serie sulla gamma attuale, integra:

• Pre-Collision System con rilevamento pedoni/ciclisti diurni e notturni.
• Dynamic Radar Cruise Control (DRCC) con gestione automatica velocità e distanza.
• Lane Tracing Assist (LTA) per mantenimento attivo della corsia.
• Road Sign Assist (RSA) riconoscimento segnaletica stradale.
• Automatic High Beam (AHB) gestione abbaglianti.

Alcuni modelli aggiungono: Blind Spot Monitor con Rear Cross Traffic Alert, Parking Support Brake, Panoramic View Monitor 360°.

Innovazioni Future e Modelli Specifici

La tecnologia Lexus Full Hybrid è la più apprezzata a livello mondiale. Siamo stati i primi a introdurla e da allora abbiamo perfezionato il nostro approccio. Lo schema tecnico dei modelli premium Lexus ricalca la formula collaudata ed estremamente efficiente del full hybrid Toyota. Giunto alla quarta generazione, all’orizzonte si prospetta una nuova interpretazione del sistema ibrido Lexus (e Toyota). Sarà caratterizzata dall’ulteriore riduzione degli ingombri, a partire dal motore termico e la sostituzione del 2.5 litri benzina con un 2.0 turbo.

Lexus RX 500h: La Potenza Ibrida

Questo esclusivo interprete della nuovissima famiglia RX di grandi SUV di lusso è un nuovo tipo di modello ibrido-elettrico, che si concentra principalmente sulle prestazioni. Questo avanzato propulsore è solo un elemento dell'equazione. Lavora in armonia con un pacchetto dinamico composto da telaio, sterzo, sospensioni e freni, per dare al guidatore una costante sensazione di connessione, controllo, comfort e sicurezza.

L'ingegnere capo Takaaki Ohno spiega: “Il nostro obiettivo con RX 500h era quello di creare un'auto che offrisse un'esperienza di guida esaltante e generasse un dialogo con il guidatore. RX 500h offre un'esperienza di guida potente, diretta e reattiva grazie a un sistema ibrido elettrico con un nuovo motore posteriore ad alta potenza. I freni offrono un controllo e una rigidità eccellenti e la vettura è dotata di Dynamic Rear Steering con un ampio angolo di sterzata che garantisce un'elevata manovrabilità e un senso di sicurezza alle alte velocità. Questo migliora ulteriormente l'interazione con la vettura e offre una piacevole esperienza di guida."

La nuova architettura del gruppo propulsore ibrido è diversa da tutto ciò che Lexus ha prodotto in precedenza. Il principio essenziale del sistema Full Hybrid Electric è lo stesso, ma il motore elettrico anteriore è posizionato tra il motore e il nuovo cambio automatico, con una frizione su ciascun lato. Questo design garantisce una notevole erogazione di potenza, pur mantenendo la capacità di guida elettrica caratteristica di un sistema full hybrid Lexus. È l’RX più potente di sempre, con un valore complessivo pari a 371 CV e 550 Nm di coppia massima. Il tutto si traduce in un'accelerazione da 0 a 100 km/h in 6,2 secondi.

Per la prima volta è stato introdotto un nuovo cambio automatico compatto a sei velocità. Viene utilizzato in sostituzione del sistema eCVT di altri propulsori ibridi elettrici Lexus per sfruttare meglio il potenziale della elevata coppia del motore elettrico e del motore turbo. Il sistema è progettato per evitare cambiate frequenti e offre al guidatore la possibilità di gestione manuale grazie alle palette sul volante.

RX 500h è il primo modello Lexus a utilizzare una batteria bi-polare al nichel-metallo idruro (NiMH). Questa tecnologia riduce la resistenza e quindi la batteria ha una maggiore capacità di carica e scarica. Inoltre, consente di ottimizzare le dimensioni dell'unità: nello stesso spazio è possibile inserire un numero di celle 1,4 volte superiore rispetto alla batteria NiMH standard. Queste qualità consentono di ottenere il doppio della potenza da un'unità delle stesse dimensioni. Il guidatore beneficia di un'accelerazione più rapida, mentre il posizionamento della batteria sotto le sedute posteriori dell'auto favorisce il baricentro basso ed evita la perdita di spazio nell'abitacolo o nel vano di carico.

L’RX 500h è il primo RX ad adottare il nuovo DIRECT4 di Lexus, un sistema di controllo elettronico intelligente che regola istantaneamente e senza soluzione di continuità la coppia motrice anteriore e posteriore su tutte e quattro le ruote per fornire un'aderenza ottimale e mantenere la stabilità. La trasmissione alle ruote posteriori è assicurata dall'eAxle posteriore con motore elettrico separato e inverter.

Come il resto della nuova gamma RX, l’RX 500h ha il vantaggio fondamentale della piattaforma Lexus GA-K, che conferisce alla vettura un baricentro basso, un'elevata rigidità del corpo vettura e un telaio bilanciato, con buone caratteristiche di inerzia. Su questa base, gli elementi dinamici dell'auto sono stati messi a punto e progettati con un focus sulle prestazioni. Tra questi il Dynamic Rear Steering che adotta automaticamente il miglior angolo di sterzata per le ruote posteriori, in base alla velocità e alla direzione della vettura. A basse velocità, le ruote si muovono in senso opposto a quelle anteriori per manovre agili, mentre ad alte velocità girano in linea con l'asse anteriore, contribuendo a mantenere stabile la vettura.

Sono previsti freni più potenti: dischi anteriori ventilati da 400 mm con pinze in alluminio a sei pistoncini contrapposti anziché flottanti (come su altri nuovi modelli RX), che conferiscono maggiore rigidità. Con una superficie di contatto allargata, offrono prestazioni di arresto lineari, dirette e stabili. Sono anche una caratteristica distintiva del modello, essendo verniciati di nero e recanti il logo Lexus.

Questa è un'auto che si distingue, con caratteristiche stilistiche aggiunte al design "Next Chapter" del nuovo RX che ne esprimono il carattere prestazionale: cerchi in lega da 21 pollici a razze doppie dedicate, passaruota e sottoporta in tinta con la carrozzeria, dettagli in nero lucido, paraurti con profilo aerodinamico, badge F SPORT e un esclusivo motivo a rete per la griglia. All'interno, si continua con il volante F SPORT, la leva del cambio, i battitacco e una pedaliera in alluminio.

Lexus LBX: Il Premium Hybrid Compatto

LBX è alimentata da un sistema Premium Hybrid Lexus di nuova generazione, con un motore benzina compatto e leggero a tre cilindri da 1,5 litri. I principali componenti del sistema ibrido sono stati sottoposti a una sostanziale riprogettazione, compresi il transaxle e l'unità di controllo della potenza, per migliorare l'efficienza, ridurre le perdite, risparmiare peso e limitare le dimensioni.

È presente anche una nuova batteria bipolare al nichel-metallo idruro (NiMH) a bassa resistenza ed elevata potenza, che consente di supportare ulteriormente il motore elettrico in fase di accelerazione ed estende la capacità di guida completamente elettrica dell'auto. Gli sviluppi tecnologici hanno permesso a Lexus di concentrarsi su prestazioni più gratificanti e su un livello di piacere di guida che non era possibile con i precedenti sistemi. La potenza massima combinata del sistema è di 136 cavalli con una coppia massima di 185 Nm.

Prospettive Future

Un cambio automatico a 4 rapporti aggiunto all'attuale sistema CVT (Continuously Variable Transmission) in grado di riprodurre le 10 marce del motore a benzina della nuova LC V8, offre un sistema ibrido Lexus che monitora le condizioni di guida e controlla in modo fluido la combinazione di potenza, optando per la scelta migliore per il conducente. Dall'avvio all'accelerazione, da metà percorso alla decelerazione, l’auto si adatta alle esigenze del guidatore. La modalità normale assicura un ottimo compromesso tra consumi e prestazioni. La modalità sportiva offre una risposta più rapida e dinamica dell'accelerazione, a garanzia di una migliore sensazione di guida.

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