Lexus RX450h – это гибридный кроссовер с системой привода, сочетающей бензиновый двигатель V6 объёмом 3,5 литра (2GR-FXS) и два электромотора: один спереди (MG1/MG2), другой сзади (MGR), формируя систему полного привода E-Four. Главная особенность – планетарная трансмиссия типа Hybrid Synergy Drive, работающая по принципу разветвления мощности без использования традиционного автомата.
ДВС работает по циклу Аткинсона и выдает 262 л.с., электродвигатели добавляют еще 167 л.с. суммарной мощности, но пиковая совокупная мощность ограничена 313 л.с. из-за особенностей взаимодействия компонентов. Электроэнергия поступает от никель-металлгидридной батареи, установленной под задним сиденьем. Ёмкость – 1,872 кВт·ч, напряжение – 288 В.
В передней части MG1 используется как генератор, запуская ДВС и регулируя скорость трансмиссии, тогда как MG2 – основной тяговый мотор. Задний электромотор MGR подключается при необходимости для реализации полного привода, не имея механической связи с ДВС. Это снижает массу и упрощает конструкцию заднего моста.
Система охлаждения высоковольтных компонентов раздельная: у ДВС – жидкостная, у силовой электроники – отдельный контур с электропомпой. При перегреве инвертора часто выходит из строя прокладка радиатора, что требует диагностики с помощью сканера Techstream и проверки кодов P0A93 и P0A78.
При обслуживании важно использовать оригинальное трансмиссионное масло Toyota WS и регулярно проверять уровень охлаждающей жидкости инвертора. Несоблюдение рекомендаций может привести к перегреву MG2 или выходу из строя инвертора, что требует дорогостоящего ремонта.
Как устроена гибридная трансмиссия Lexus RX450h
Гибридная трансмиссия Lexus RX450h представляет собой электронноуправляемую бесступенчатую коробку передач (e-CVT), сочетающую работу бензинового двигателя 2GR-FXS объёмом 3.5 литра и двух электромоторов. Главный электродвигатель (MG2) отвечает за движение и рекуперацию, второй (MG1) выполняет функции стартера и генератора.
Бензиновый мотор и электродвигатели связаны через планетарный редуктор, который заменяет классическую коробку передач. Планетарный механизм выполняет роль силового разветвителя, перераспределяя крутящий момент между бензиновым и электрическим приводами. Электронный блок управления (Power Control Unit) координирует работу всех компонентов, включая инвертор, преобразующий постоянный ток от батареи в переменный для электромоторов.
Задняя ось оснащена отдельным электродвигателем (MG3), подключённым через независимую трансмиссию. Это позволяет реализовать полный привод E-Four без использования карданного вала. В обычных условиях задний мотор отключён, подключается автоматически при пробуксовке или старте с места.
Литий-ионная или никель-металлгидридная батарея размещена под задним сиденьем. Она заряжается при торможении или движении накатом за счёт рекуперации. При полной остановке все моторы отключаются, переходя в режим ожидания.
Трансмиссия не требует переключения передач. Все режимы движения (EV, гибридный, бензиновый) выбираются автоматически на основе текущей нагрузки, скорости и уровня заряда батареи.
Роль бензинового двигателя в гибридной системе
В модели Lexus RX450h используется 3,5-литровый бензиновый двигатель V6 с циклом Аткинсона. Его основная задача – обеспечить стабильную работу при средних и высоких нагрузках, а также подзарядку тяговой батареи в режиме генерации.
- Мощность бензинового двигателя составляет около 262 л.с. при 6000 об/мин.
- Двигатель активируется автоматически, когда электромоторов недостаточно для разгона или поддержания скорости.
- При интенсивном ускорении он работает совместно с электродвигателями, обеспечивая суммарную мощность гибридной системы около 313 л.с.
- Во время движения на высокой скорости двигатель обеспечивает тягу, снижая нагрузку на аккумулятор.
- При торможении и спуске работает в режиме генератора, помогая заряжать батарею через рекуперацию энергии.
В гибридной системе RX450h отсутствует традиционная коробка передач. Взамен используется планетарный редуктор, распределяющий крутящий момент между бензиновым двигателем и электромоторами. Это исключает резкие переключения и повышает плавность хода.
Для снижения расхода топлива двигатель запускается только при необходимости. В городском режиме он может быть выключен значительное время, особенно при заряженной батарее. Это реализовано через систему управления мощностью (Power Control Unit), которая анализирует текущую нагрузку, заряд аккумулятора и стиль вождения.
- Средний расход топлива RX450h – около 5,3–6,0 л/100 км в смешанном цикле.
- В пробках и на малых скоростях автомобиль часто работает исключительно на электротяге.
- При резком нажатии на педаль газа бензиновый двигатель включается мгновенно.
Таким образом, бензиновый двигатель в RX450h не является основным, а выполняет поддерживающую функцию, обеспечивая оптимальный баланс между динамикой и экономичностью.
Функции и конструкция электромоторов в RX450h
В Lexus RX450h используется два электромотора переменного тока с постоянными магнитами: один спереди (MG2) и один сзади (MG3). Передний мотор участвует в разгоне, рекуперации и помощи бензиновому двигателю. Задний мотор отвечает за подключение полного привода без механической связи с передней осью.
Передний электромотор встроен в трансмиссию e-CVT и соединён с планетарным редуктором. Его максимальная мощность составляет 167 л.с., крутящий момент – 335 Н·м. Он работает в паре с генератором MG1, который регулирует обороты ДВС и запускает его при необходимости.
Задний мотор имеет мощность 68 л.с. и момент 139 Н·м. Он активируется при потере сцепления передней оси или при старте с места. Установлен на заднем мосту и подключён к независимой подвеске через одноступенчатый редуктор.
Обе машины охлаждаются жидкостной системой, совместимой с основным контуром терморегуляции. Обмотки статора выполнены из медного провода с термостойкой изоляцией, корпус – из алюминиевого сплава для снижения веса.
Для управления электромоторами используется инвертор, преобразующий постоянный ток от никель-металлгидридной батареи в переменный. В режиме торможения он направляет энергию обратно в аккумулятор.
Система работает без внешней зарядки, полностью автономна и адаптирована под городской цикл с частыми остановками. Программная часть контроллера обеспечивает распределение крутящего момента между осями в реальном времени.
Как работает система рекуперации энергии при торможении
Система рекуперации энергии в Lexus RX450h активируется при нажатии на педаль тормоза или при замедлении движения. В этот момент электродвигатели переходят в режим генераторов и начинают преобразовывать кинетическую энергию вращения колес в электрическую.
Полученная электроэнергия подается через инвертор в высоковольтную батарею, расположенную под полом багажного отделения. Это позволяет снизить нагрузку на традиционные тормоза и частично подзарядить аккумулятор без участия двигателя внутреннего сгорания.
Рекуперация происходит в автоматическом режиме и зависит от текущей скорости, степени нажатия на тормоз и состояния заряда батареи. Максимальная эффективность достигается при плавном замедлении. При резком торможении приоритет отдается гидравлической тормозной системе.
Система гибко управляется блоком управления гибридной трансмиссией, который определяет долю рекуперативного и фрикционного торможения. Это обеспечивает стабильную работу тормозов и сохраняет заряд батареи для последующего использования электродвигателей.
Особенности работы планетарного редуктора E-CVT
Планетарный редуктор E-CVT в Lexus RX450h выполняет функцию распределения крутящего момента между бензиновым двигателем и двумя электромоторами (MG1 и MG2). В его состав входят солнечная шестерня, водило и коронная шестерня. Двигатель внутреннего сгорания соединён с водилом, MG1 – с солнечной шестернёй, а MG2 – с коронной шестерней, связанной с колёсами.
При трогании с места и на низкой скорости основную тягу обеспечивает MG2, получающий энергию от аккумулятора. В этот момент бензиновый двигатель может быть отключён. MG1 регулирует обороты солнечной шестерни, обеспечивая плавный переход между режимами.
Во время ускорения бензиновый двигатель подключается и передаёт усилие на водило. MG1 начинает работать в генераторном режиме, передавая часть энергии в аккумулятор или напрямую на MG2. За счёт этого достигается бесступенчатое изменение передаточного отношения без применения классических шестерён или фрикционных вариаторов.
При торможении MG2 переходит в режим генерации, преобразуя кинетическую энергию в электрическую. MG1 в этот момент может компенсировать избыточные обороты двигателя, сохраняя оптимальный уровень торможения двигателем.
Редуктор E-CVT не требует переключения передач. Управление передаточным числом происходит за счёт изменения взаимной скорости вращения компонентов планетарного ряда, что снижает потери и обеспечивает долговечность.
Устройство и размещение тяговой батареи
В Lexus RX450h используется никель-металлгидридная тяговая батарея номинальным напряжением 288 В. Состоит из 240 последовательно соединённых элементов, каждый из которых имеет напряжение 1,2 В. Общая ёмкость батареи – около 6,5 А·ч.
Батарейный модуль помещён в герметичный металлический корпус, оснащённый системой температурного контроля. В конструкции предусмотрены следующие элементы:
- модульные ячейки, сгруппированные в блоки с возможностью замены;
- датчики температуры и напряжения по секциям;
- вентиляционные каналы с электровентиляторами;
- встроенный предохранитель высокой мощности;
- размыкатель HV линии для обслуживания и транспортировки.
Размещение батареи – под полом багажного отделения, ближе к задней оси. Такое расположение снижает центр тяжести автомобиля и не влияет на полезный объём багажника. Корпус крепится к кузову на виброизолирующих опорах и дополнительно экранируется.
Для доступа к батарее требуется демонтаж декоративного настила и пластиковых панелей. При обслуживании обязательно использование защитных перчаток и отключение HV размыкателя.
Охлаждение тяговой батареи осуществляется забором воздуха из салона через решётку в задней части. Засорение воздухозаборника приводит к перегреву ячеек, снижению ресурса и отключению гибридной системы. Рекомендуется проверять чистоту воздуховодов при каждом техническом обслуживании.
Принцип взаимодействия силовых агрегатов при различных режимах движения
Lexus RX450h оснащён гибридной системой, включающей бензиновый двигатель V6 объёмом 3.5 литра (2GR-FXS), передний электромотор MG2 и задний электромотор MG3, связанный с системой E-Four. Управление распределением тяги осуществляется электронным блоком Power Control Unit.
При трогании с места и движении на малых скоростях активен только MG2. Электромотор питает передние колёса, используя энергию от тяговой батареи. Бензиновый двигатель в этот момент отключён. При стабильной городской скорости до 40 км/ч система может сохранять движение в электрическом режиме, если заряд аккумулятора выше минимального уровня.
При ускорении MG2 и ДВС работают совместно. Двигатель внутреннего сгорания запускается автоматически, а мощность передаётся на передние колёса через планетарный редуктор. MG1 регулирует обороты двигателя и может выступать в роли генератора, передавая избыток энергии в аккумулятор.
На высоких скоростях основную тягу обеспечивает ДВС, электромотор MG2 подключается при необходимости для кратковременной помощи (например, при обгоне). MG3 задействуется системой E-Four, когда требуется подключение задней оси, в частности при пробуксовке или старте на склоне. Электронный контроль позволяет мгновенно перераспределять крутящий момент между осями без механических связей.
Во время торможения MG2 и MG3 работают в режиме генерации. Кинетическая энергия преобразуется в электрическую и возвращается в аккумулятор. Гидравлические тормоза подключаются при недостаточной рекуперации или экстренной остановке.
При движении по скользкой поверхности система может активировать MG3 даже на небольшой скорости для улучшения сцепления. В режиме спуска MG2 и MG3 участвуют в рекуперации, поддерживая постоянную скорость без перегрузки тормозной системы.
Как выполняется автоматическое переключение между режимами EV и гибридным
В Lexus RX450h переключение между режимом EV и гибридным происходит без участия водителя. Электронный блок управления (ECU) отслеживает уровень заряда аккумулятора, скорость движения, нагрузку на двигатель и положение педали акселератора. Если заряд высок и скорость ниже 60 км/ч при умеренной нагрузке, активируется режим EV: используется только электромотор.
При интенсивном ускорении, низком уровне заряда или скорости свыше 70 км/ч система автоматически включает бензиновый двигатель, переходя в гибридный режим. Переход сопровождается синхронной работой электромотора и ДВС через планетарный редуктор, без рывков и задержек.
Если автомобиль двигается по ровной поверхности с постоянной скоростью, гибридная система может отключить двигатель внутреннего сгорания и временно вернуться в EV-режим. В случае резкого нажатия на педаль газа система приоритетно задействует оба источника тяги.
Все переключения происходят автоматически, без возможности принудительного выбора режима водителем, кроме кратковременного включения EV-кнопкой при достаточном заряде. При этом бортовая система самостоятельно завершает EV-режим при несоответствии условий.
Загрузка...
