Revolution in der Antriebstechnik: So funktioniert der
Hybrid-Lexus
Im Juni geht das erste Hybrid-SUV in Österreich in den Verkauf:
Der Lexus RX400h wird zusätzlich zum konventionellen
V6-Benzinaggregat mit 2 Elektromotoren ausgestattet sein. So
funktioniert das revolutionäre und wegweisende Konzept ...
29.3.2005
Das Antriebskonzept
Während der Fahrt greift der so genannte "Hybrid Synergy Drive"
auf verschiedene Betriebsmodi zurück, damit der RX 400h stets
mit maximalem Wirkungsgrad arbeitet: So schaltet der
Verbrennungsmotor bei jedem Stopp, aber auch bei allen anderen
ungünstigen Betriebsbedingungen automatisch ab, um Kraftstoff zu
sparen. Beim Anfahren sowie bei niedrigen und mittleren
Geschwindigkeiten wird der RX 400h ausschließlich von den
Elektromotoren geräusch- und vibrationsarm mit Energie aus der
Batterie angetrieben, er produziert in diesem Modus deshalb
keinerlei CO2-Emissionen. Unter normalen Fahrbedingungen sorgt
die Leistungsverzweigung dafür, dass die Motorleistung sowohl
für den Antrieb der Räder als auch zum Antrieb des Generators
eingesetzt wird. Letzterer stellt die so erzeugte Energie
schließlich den Elektromotoren und/oder der Batterie zur
Verfügung. Unter diesen Bedingungen erfolgt der Einsatz von
Verbrennungsmotor und Elektromotoren stets so, dass der Antrieb
mit maximaler Effizienz arbeitet. Bei voller Beschleunigung
sorgen Verbrennungs- und Elektromotoren gemeinsam für den
Vortrieb, wobei die Batterie zusätzliche Antriebsenergie
bereitstellt. Eine Besonderheit des Hybrid Synergy Drive stellt
der zweite Elektromotor dar, der bei Bedarf die Hinterachse des
RX 400h antreibt und damit den innovativen elektrischen
Allradantrieb von Lexus "E-four" ermöglicht. Bei starker
Beschleunigung (sowohl beim Anfahren als auch beim
Zwischenspurt), bei Kurvenfahrt und bei mangelnder Traktion der
Vorderräder sorgt das integrierte Fahrdynamik-Management VDIM
dafür, dass Vorder- und Hinterachse von den Elektromotoren
automatisch mit einem wohl dosierten Antriebsdrehmoment versorgt
werden. Auch im Schiebebetrieb und beim Bremsen schaltet der
Verbrennungsmotor automatisch ab, gleichzeitig arbeiten die
Elektromotoren als Generatoren, die nun von den Rädern
angetrieben werden.
Als Teil des Hybrid Synergy Drive spielt dieses regenerative
Bremssystem eine wesentliche Rolle für das Energie-Management
des neuen RX 400h, indem die kinetische Energie, die
normalerweise beim Bremsen in Form von Hitze verloren geht, als
elektrische Energie in der Hochleistungsbatterie gespeichert
wird. Der Ladezustand der Batterie wird ständig überwacht und
diese bei Bedarf vom Generator geladen, so dass das System
völlig wartungsfrei und unabhängig von externen Stromquellen
arbeitet.
Bei allen Geschwindigkeiten und Leistungsanforderungen überwacht
sich der Hybrid Synergy Drive des RX400h selbst, um optimale
Leistung mit höchster Kraftstoffstoffeffizienz und geringsten
Emissionen zu gewährleisten, gleich, ob nur die Elektromotoren,
nur der Verbrennungsmotor oder alle gemeinsam das Fahrzeug
antreiben.
Die Leistungsdaten
Der neue Lexus RX 400h ist mit einem 3,3 Liter V6-
Benzintriebwerk ausgerüstet, das 155 kW (211 PS) leistet. Hinzu
kommen ein kraftvoller 650 V Drehstromsynchronmotor mit 123 kW
(167 PS) an der Vorderachse und ein zweiter Elektromotor mit 50
kW (68 PS), der bei Bedarf die Hinterräder antreibt. Zusammen
entwickeln die drei Motoren eine Spitzenleistung von 200 kW (272
PS). Der Hybrid Synergy Drive verhilft dem Lexus zu einer
Höchstgeschwindigkeit von 200 km/h. Den Spurt von Null auf 100
km/h erledigt der RX 400h in nur 7,6 Sekunden.
Dank der stufenlos variablen Kraftübertragung erfolgt die
Beschleunigung besonders weich ohne jede Zugkraftunterbrechung.
Bei alledem präsentiert sich der RX 400h deutlich sparsamer als
andere SUV mit vergleichbarer Leistung. Im Stadtverkehr benötigt
der neue Lexus 9,1 Liter, Überland nur 7,6 Liter, und der
Gesamtverbrauch beträgt lediglich 8,1 Liter pro 100 Kilometer.
Das Fahrzeug erfüllt die Abgasnorm Euro IV. Seine CO2-Emissionen
liegen deutlich unter denen der vergleichbar leistungsstarken
Mitbewerber im Premium-Segment: Im Mittel emittiert der RX 400h
192 g/km CO2 und damit pro Jahr bis zu 2,6 Tonnen weniger als
vergleichbare Fahrzeuge.
Das Hybrid-System
Neben dem Verbrennungsmotor und den beiden Elektromotoren
verfügt der Hybrid Synergy Drive des RX 400h über einen
Generator, eine Hochleistungsbatterie und eine
Leistungsverzweigung, die es ermöglicht, die Leistung des
Verbrennungsmotors, des vorderen Elektromotors und des
Generators einzeln oder in Kombination variabel den jeweiligen
Betriebsbedingungen anzupassen. Der V6-Benzinmotor des RX 400h
mit 3.311 cm3 Hubraum hat vier Nockenwellen und 24 Ventile. Um
das angestrebte hohe Leistungspotenzial des RX 400h zu
realisieren, war ein kompakter und zugleich ungewöhnlich
kraftvoller Hochleistungs-Elektromotor vonnöten. Mit einer
Spitzenleistung von 123 kW (167 PS) bei 4.500/min und einem
maximalen Drehmoment von 333 Nm bei 1.500/min verfügt das neue
Lexus Aggregat über das weltweit günstigste Leistungsgewicht und
Leistungsvolumen im Bereich der Elektromotoren. Herzstück des
Hybrid Synergy Drive ist die Leistungsverzweigung. Über ein
Planetengetriebe gestattet sie eine stufenlose Koppelung
zwischen Verbrennungsmotor, Elektromotor und Generator. So ist
es möglich, das Fahrzeug rein elektrisch zu betreiben, aber eben
auch regenerativ zu bremsen oder die einzelnen Komponenten
gemeinsam oder in Kombination einzelner Elemente zu betreiben.
Die Leistungsverzweigung ermöglicht beispielsweise, dass während
des rein elektrischen Antriebs bei Bedarf der Verbrennungsmotor
vom Generator gestartet und ruckfrei zugeschaltet werden kann.
Im Allrad-Modus übernimmt der zweite 650
-Volt-Drehstromsynchronmotor den Hinterradantrieb. Er leistet
maximal 50 kW (68 PS) zwischen 4.610 und 5.120 U/min und
entwickelt von 0-610 U/min ein maximales Drehmoment von 130 Nm.
Der elektrische Allradantrieb des RX 400h wird über das
hochmoderne Fahrdynamik-Management VDIM (Vehicle Dynamics
Integrated Management) aktiviert und in Zusammenarbeit mit dem
Energie-Management des Hybrid Synergy Drive den jeweiligen
Bedürfnissen stufenlos angepasst. Der Hinterradantrieb ist nicht
über eine Kardanwelle mit dem Antrieb verbunden und arbeitet
mechanisch vollkommen unabhängig von diesem.
Die "E-Technologie"
Das fortschrittliche E-Technologie-Paket des RX 400h besteht aus
einer By-wire-Steuerung für Bremsen und Drosselklappe, einer
kraftstoffsparenden elektrischen Servolenkung EPS, dem
elektronischen Bremskontrollsystem ECB mit regenerativem
Bremssystem, einem einzigartigen elektrischen Klimakompressor
sowie dem weltweit ersten integrierten Fahrdynamik-Management
VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management).
“Nach
herkömmlicher Überzeugung lassen sich hohe Fahrleistungen
einerseits und geringe Verbrauchswerte andererseits nicht in
einem Fahrzeug vereinen. Mit dem RX 400h haben wir diese
Auffassung widerlegt und eine neue Dimension im Segment der SUVs
geschaffen.” Osamu Sadakata, Chefingenieur des Lexus RX400h
