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Mit einer Länge von 4854 und einer Breite von 1933 Millimetern übertrifft der neue X5 die Masse seines Vorgängers deutlich. Wichtigste Merkmale sind der grössere Innenraum, stärkere Motoren und ein weiter entwickelter Allradantrieb. Bis zu sieben Insassen sollen auf drei Sitzreihen Platz finden, selbst ganz hinten sollen Personen bis 1,70 Meter Grösse erträglich sitzen. Der X5 überragt seinen Vorgänger in der Länge um knapp 19 Zentimeter und rund sechs Zentimeter in der Breite. Dazu wurde der Innenraum noch variabler gestaltet. Das Gesamtvolumen des Gepäckraums wurde um 110 Liter auf 620 Liter für die fünfsitzige Version vergrössert. Wird die asymmetrisch teilbare Rückbank der zweiten Sitzreihe komplett umgeklappt, vergrössert sich das Stauvolumen auf 1750 Liter (+ 200 Liter gegenüber Vorgänger).
Als erstes Fahrzeug seiner Klasse kann der X5 optional mit einer Aktivlenkung ausgestattet werden. Bis zu einem Tempo von etwa 90 km/h dominiert ein direktes Lenkverhalten, bei höheren Geschwindigkeiten ist die Übersetzung der Aktivlenkung dagegen indirekter ausgelegt, um einen souveränen Geradeauslauf und damit den Fahrkomfort zu fördern. Die Aktivlenkung wird mit der Servotronic kombiniert und leistet beim Übersteuern in Kurven sowie bei besonders anspruchsvollen Bremsmanövern einen aktiven Beitrag zur Stabilisierung des Fahrzeugs.
Ebenso einzigartig in diesem Segment ist die aufeinander abgestimmte Steuerung von Stabilisatoren und Stossdämpfern über das optional verfügbare AdaptiveDrive. Die Kombination der aktiven Wankstabilisierung und der variablen Stossdämpferverstellung soll souveränes Fahrverhalten garantieren. Mit Hilfe von Sensoren erfasst und berechnet AdaptiveDrive permanent Daten über Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Längs- und Querbeschleunigung, Aufbau- und Radbeschleunigung sowie die Höhenstände. Anhand dieser Informationen werden sowohl die Schwenkmotoren der Stabilisatoren als auch die elektromagnetischen Ventile der Stossdämpfer gesteuert. So können Seitenneigung und Dämpfung jederzeit situationsgerecht reguliert werden. Per Tastendruck kann zwischen einer sportlichen und einer komfortablen Grundeinstellung gewählt werden.
Überarbeitet wurde auch der Allradantrieb X-Drive: In normalen Fahrsituationen wird das Antriebsmoment im Verhältnis von 40 : 60 zwischen Vorder- und Hinterrädern verteilt. Sobald die Fahrsituation oder die Untergrundbeschaffenheit dies erfordern, wird die Kraft variabel verteilt. Über ein Verteilergetriebe mit elektronisch gesteuerter Lamellenkupplung leitet es die Antriebskraft des Motors stets dorthin, wo sie am wirkungsvollsten genutzt werden kann.
Der X5 ist das erste Fahrzeug seiner Klasse, das serienmässig mit Runflat-Bereifung ausgestattet wird. Serienmässig besitzt das Fahrzeug nun 18 Zoll Leichtmetallfelgen mit Reifen der Dimension 255/55. Optional sind auch Leichtmetallfelgen in den Formaten 19 und 20 Zoll erhältlich mit Reifengrößen bis zu 275/40 vorne und 315/35 hinten erhältlich.
Top-Motor ist ein 355 PS starker V8 mit 4,8-Liter Hubraum und einem maximalen Drehmoment von 475 Nm. 6,5 Sekunden für die Beschleunigung auf 100 km/h gibt BMW hier an, die Spitze ist auf 240 km/h limitiert. Der Verbrauch soll im EU-Testzyklus 12,5 Liter Super je 100 Kilometer betragen. In Verbindung mit dem stärksten Motor belastet der X5 das Konto mit mindestens 68'700 Euro (CH: 103'800 Fr.). Der bekannte Dreiliter-Diesel mit 231 PS und 520 Nm kostet mindestens 51'900 Euro (80'700 Fr.). Er bringt es auf 216 km/h Höchstgeschwindigkeit. Serienmässig erfolgt die Kraftübertragung über ein weiterentwickeltes Sechsgang-Automatikgetriebe. Die Bedienung des Automatikgetriebes erfolgt über einen ebenfalls erstmals präsentierten elektronischen Gangwahlschalter.