Lexus ha cercato di trovare un equilibrio tra prestazioni ed efficienza nello sviluppo del gruppo propulsore elettrico e le batterie del SUV Lexus RZ 450e.
Per raggiungere gli obiettivi fissati si sono applicati molteplici vantaggi tecnologici derivanti dalla sua esperienza nello sviluppo di veicoli ibridi di successo negli ultimi due decenni. La chiave di questa strategia è stata l’adozione di una batteria di dimensioni ottimali, in grado di offrire il miglior equilibrio tra autonomia di guida, efficienza, costi e dimensioni/packaging.
Propulsione elettrica a batteria
Lexus ha progettato un sistema compatto ad alta tensione in cui transaxle e inverter sono contenuti nelle unità e-Axle. Un’unità di stoccaggio dell’energia (ESU) integra le funzioni di ricarica, alimentazione e distribuzione dell’energia. Al sistema sono stati aggiunti dei filtri antirumore per migliorare la compatibilità elettromagnetica, evitando così interferenze con il sistema audio del veicolo.
I motori a magneti permanenti hanno un’elevata densità di potenza e una velocità di rotazione di 17.000 giri/min. L’inverter raggiunge un’elevata efficienza volumetrica, consentendo al contempo un’elevata corrente di uscita. Le sue dimensioni compatte, con una progettazione specifica, ne consentono l’integrazione nel transaxle. I motori sono posizionati su un sistema di montaggio simmetrico a tre punti in alluminio, con un ottimo supporto che contribuisce al comfort, alla maneggevolezza, alla stabilità e alla silenziosità delle prestazioni.
Il SUV offre elevate prestazioni di raffreddamento quando richiesto; la chiusura è automatica quando non ne è richiesto il contributo. I condotti nella griglia anteriore dirigono il flusso d’aria al radiatore, anche quando le paratie sono chiuse. Le prestazioni di raffreddamento sono assicurate da un’unica ventola di grande diametro.
Batteria agli ioni di litio
La batteria è posizionata interamente sotto il pavimento dell’abitacolo e forma una parte strutturale del telaio del veicolo. Ciò contribuisce alla rigidità del mezzo e al suo baricentro basso, mentre il profilo sottile dell’unità garantisce anche che non ci siano intrusioni nell’abitacolo o nello spazio del vano di carico. La batteria è contenuta in una struttura sigillata e rinforzata per proteggerla in caso di contatto con il manto stradale o nell’eventualità di un urto.
L’unità comprende 96 celle con una capacità lorda di 71,4 kWh. Qualità, durata e affidabilità si riflettono nella garanzia Lexus che la batteria manterrà almeno il 70% della sua capacità dopo 10 anni.
La maggior parte delle versioni di RZ, con ruote da 20 pollici, raggiunge un’autonomia di circa 395 km nel ciclo combinato WLTP. Quelle che adottano ruote da 18 pollici vedono l’autonomia estesa di circa 40 km. Questi dati si riferiscono alle prestazioni che si possono ottenere sfruttando tutta la carica della batteria (da 100% a 0%).
Come nel caso di qualsiasi veicolo elettrico a batteria, l’autonomia reale potrebbe differire dall’autonomia WLTP di riferimento. La distanza reale percorsa dal veicolo varia in base a fattori individuali quali stile di guida e velocità, stato di carica e temperatura della batteria, uso del climatizzatore e tipo di pneumatici montati sul veicolo.
È importante sottolineare che, volendo massimizzare l’autonomia del veicolo, è possibile utilizzare la modalità Range.
Inoltre, la valutazione dell’autonomia residua visualizzata sul display della strumentazione del guidatore integra diversi fattori per garantire la tranquillità dei clienti. Oltre alla carica residua della batteria, considera anche l’efficienza del consumo elettrico precedente, le condizioni di guida attuali e l’uso del climatizzatore. Inoltre, il display indica l’autonomia residua come 0 km a partire da quando lo stato di carica della batteria raggiunge circa l’8%[1].
Un raffreddamento efficiente è fondamentale per le prestazioni e la durata della batteria. Sia per la batteria agli ioni di litio che per il sistema BEV viene utilizzato un liquido di raffreddamento LLC a lunga durata e ad alta resistenza. Questo controlla la temperatura in un sistema altamente efficiente che aiuta a mantenere stabile la potenza della batteria anche in presenza di carichi elevati, come la guida ad alta velocità o la ricarica rapida ripetuta. Il raffreddamento della batteria e il sistema di climatizzazione dell’auto lavorano in modo cooperativo, migliorando le prestazioni energetiche, garantendo il comfort dell’abitacolo e favorendo una maggiore durata della batteria. L’unità è raffreddata dal basso con un flusso uniforme del refrigerante, per garantire prestazioni di raffreddamento ancora migliori. Il refrigerante è contenuto in un comparto separato, in modo da evitare il contatto diretto con la batteria in caso di perdite.
Quando si guida a temperature più basse, è possibile attivare un riscaldatore della batteria durante la ricarica del veicolo. Questo utilizza il riscaldatore dell’impianto di climatizzazione ed entra in funzione automaticamente quando si utilizza un caricabatterie a corrente continua.
Ricarica della batteria
RZ è dotato di un caricabatterie di bordo compatto e leggero da 11 kW. La ricarica della batteria, se collegata a un’alimentazione trifase, richiede circa sei ore e mezza; con un’alimentazione monofase il tempo è di circa 10 ore; collegata a un sistema di ricarica rapida in corrente continua, una ricarica dell’80% può essere effettuata in circa 30 minuti[2].
Utilizzando l’app Lexus Link, i proprietari possono impostare un orario di ricarica in anticipo per sfruttare l’energia in momenti specifici del giorno e possono optare per un programma di ricarica ripetuta per comodità.
Accelerazione
L’utilizzo di un sistema elettrico a batteria consente una funzione di soppressione dello slittamento: una centralina del motore negli e-Axles monitora la velocità delle ruote e rileva un eventuale slittamento prima che intervenga il controllo di trazione del veicolo, avviando il controllo della coppia motrice e riducendo il pattinamento iniziale delle ruote.
Quando si utilizza la modalità Sport, il Dynamic G Control offre una sensazione di accelerazione continua, bilanciando l’aumento fluido e deciso della velocità con il senso di controllo.
Decelerazione su quattro livelli
Il guidatore può scegliere tra quattro livelli di decelerazione per ottenere diversi gradi di prestazioni di rallentamento, selezionabili con i comandi del cambio a palette. La decelerazione è più forte quando l’auto è in modalità Sport e in discesa, per favorire una guida sicura e disinvolta.
Acceleration Sound Control
Il senso di connessione del guidatore con l’auto è rafforzato dall’Acceleration Sound Control, che genera un suono che riflette lo stato e il comportamento del veicolo, trasmesso attraverso gli altoparlanti audio. Un sound costante viene modulato per riflettere la modalità di guida, la posizione del cambio e l’uso dell’acceleratore da parte del guidatore. Il sistema può essere disattivato se il guidatore lo preferisce.
Quattro modalità di guida selezionabili, tra cui l’esclusiva modalità Range
Le prestazioni e il carattere di guida di RZ possono essere personalizzati grazie alle modalità di guida selezionabili. In Normal, viene fornito un equilibrio ottimale tra prestazioni e consumo di energia per soddisfare un’ampia gamma di situazioni di guida. In modalità Eco, la potenza viene limitata generando una minore quantità di coppia motrice in risposta agli input dell’acceleratore e riducendo il climatizzatore. In modalità Sport c’è maggiore feeling dello sterzo e la risposta dell’acceleratore è più decisa. Il guidatore può impostare le modalità di propulsione, telaio e climatizzazione che preferisce utilizzando la modalità Custom, accessibile tramite il touchscreen multimediale.
Per soddisfare le aspettative dei clienti la cui priorità è massimizzare l’autonomia reale di RZ, la vettura è dotata anche di un’esclusiva modalità Range che massimizza l’autonomia di guida riducendo il consumo di energia, limitando la potenza erogata e la velocità del veicolo e disattivando l’aria condizionata.
Quando si guida in un range caratterizzato da limitata richiesta di coppia motrice, viene utilizzato solo il motore posteriore; il motore anteriore entra in gioco quando la richiesta aumenta. Se viene rilevato uno slittamento delle ruote, viene ripristinato il normale funzionamento dell’AWD.
Sistema di frenata e Vehicle Braking Posture Control
RZ utilizza un sistema frenante AHB-G (Active Hydraulic Booster) che eroga pressione su richiesta tramite un motore a pompa ad alte prestazioni. La distribuzione della forza frenante anteriore e posteriore è controllata da regolatori di pressione anteriori e posteriori indipendenti, che garantiscono una guida confortevole e una postura stabile in frenata.
Il controllo dell’assetto in frenata del veicolo varia il bilanciamento della frenata anteriore e posteriore in base all’uso del pedale del freno da parte del guidatore e al movimento verticale delle sospensioni. Durante la frenata iniziale, a bassa decelerazione, il veicolo viene fatto inclinare in modo che il guidatore possa sentire l’effetto della decelerazione. Quando viene esercita una maggiore pressione sui freni, la forza frenante viene distribuita all’indietro, in modo da sopprimere il sollevamento del corpo vettura nella parte posteriore. In questo modo si ottiene una sensazione lineare, con una chiara efficacia iniziale della frenata e una forte sensazione di contatto dell’auto con la superficie stradale.
Sospensioni
Il sistema di sospensioni è stato progettato per garantire prestazioni di guida esaltanti e per contribuire alla realizzazione della Lexus Driving Signature, aiutando a generare un dialogo naturale tra la vettura e guidatore.
I vantaggi dinamici fondamentali della piattaforma BEV – elevata rigidità, baricentro basso, telaio dinamicamente equilibrato e basso momento d’inerzia – sono accompagnati da sospensioni che contribuiscono al mantenimento di traiettorie precise, un assetto naturale e stabile del veicolo e una guida confortevole. L’attenzione è stata rivolta all’ottimizzazione delle caratteristiche degli ammortizzatori per ridurre le spiacevoli vibrazioni e gli eccessivi movimenti ondulatori del veicolo.
Le sospensioni anteriori sono di tipo MacPherson. Nella parte posteriore, l’assetto presenta doppi bracci trasversali con elementi longitudinali, con una geometria calcolata con precisione per adattarsi all’accelerazione importante di un BEV. Gli ammortizzatori contengono nuovi pistoni sensibili alla frequenza che variano la forza di smorzamento in base alle frequenze trasmesse dal manto stradale: più morbidi nella gamma delle alte frequenze e più rigidi in quella delle basse frequenze.
One Motion Grip steer-by-wire
Al momento del lancio, RZ è dotata di un servosterzo elettrico convenzionale assistito da cremagliera. Il sistema prevede un albero intermedio capace di assorbire le vibrazioni per mantenere una sensazione di fluidità. Il volante a tre razze presenta variazioni nella sezione trasversale per garantire una presa piacevole e confortevole.
Inoltre, RZ sarà il primo modello a utilizzare il nuovo sistema di sterzata One Motion Grip di Lexus, attualmente in fase di sviluppo e la cui introduzione sul mercato è prevista – in opzione – per il 2025.
Invece del tradizionale collegamento meccanico tra il volante e l’asse anteriore attraverso il piantone dello sterzo, questo sistema comunica alle ruote gli input di sterzata del guidatore in modo elettronico. Il risultato è una risposta immediata e un maggiore controllo dello sterzo.
La sensibilità dello sterzo è importante per la sicurezza e il controllo del guidatore. Gli ingegneri Lexus hanno assicurato che il sistema fornisca ancora sensazioni e feedback, mantenendo una forte connessione tra guidatore e auto. Sono inoltre disponibili processori fail-safe e un alimentatore di emergenza che si attiva automaticamente nel caso in cui il sistema perda l’alimentazione principale.
L’One Motion Grip utilizza un volante di nuova concezione, con una forma a farfalla simile ai comandi presenti nella cabina di pilotaggio di un aereo.
Questo design è anche pratico, in quanto la tecnologia richiede un minore sforzo di sterzata da parte del guidatore, senza necessità di effettuare incroci delle braccia. Anche le caratteristiche dello sterzo si regolano in base alla modalità di guida selezionata, con un feeling ancora maggiore in modalità Sport.
Il feedback del sistema blocca le vibrazioni indesiderate di pneumatici e freni, ma comunica con accuratezza la conformazione del manto stradale.
Il volante di nuova forma non ha la parte superiore, per cui il guidatore ha una visuale più aperta sulla strumentazione e sulla strada da percorrere.
Fonte: Lexus Italia
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