Redessiné et un peu plus grand, le RX 450h jouit d'un système hybride amélioré. Il est toujours associé à un moteur à essence V6 de 3,5 litres à cycle d'Atkinson. Mais ce dernier voit son rendement optimisé. Un système de récupération de la chaleur perdue des gaz d'échappement réduit le temps de réchauffement du moteur qui peut donc s'arrêter plus tôt et plus souvent lorsque la circulation est à l'arrêt. A contrario, un système de recirculation des gaz d'échappement refroidis réduit, lui, la perte due au mouvement des pistons, ce qui améliore la consommation. La Lexus RX 450h est dotée d'un système hybride à quatre roues motrices temporaires à commande électronique. Le moteur-générateur électrique monté à l'arrière du SUV permet une récupération d'énergie de freinage afin de recharger plus efficacement la batterie hybride. Combiné avec un nouvel inverseur plus efficace, le système développe une puissance totale de 295 chevaux.
Au niveau du châssis, le RX reçoit une nouvelle suspension arrière à double bras triangulé. À l'avant, la géométrie des jambes de force McPherson a été optimisée. Dès lors, le volume de charge utile est augmenté de 5 %. D'autre part, l'aérodynamisme bénéficie d'un sous-cadre spécialement conçu qui assure un coefficient de traînée (Cx) de 0,32. Des améliorations dont bénéficie aussi le RX 350. Cette variante roule uniquement à l'essence. Son moteur V6 de 3,5 litres développe 275 chevaux et est jumelé à une boîte-pont 6 rapports avec levier de vitesses séquentiel à commande électronique. Il bénéficie de la traction intégrale et d'un système de contrôle actif du couple.
Le système de navigation à disque dur (HDD) peut recevoir, en option, une nouvelle commande "Remote Touch" placée sur le bloc central, et aussi facile à utiliser qu'une souris d'ordinateur. Le tout nouveau RX est également équipé d'un moniteur latéral à grand angle. Grâce à la caméra placée sous le rétroviseur extérieur côté passager, le conducteur peut afficher sur l'écran de navigation l'image des zones difficilement visibles simplement en appuyant sur un bouton situé sur l'écran de navigation ou le volant.
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