宝马X6 Hybrid采用双模全混合动力技术，动力系统由一台具有BMW双涡管双涡轮增压技术、HPI高精度直喷技术、输出功率为300千瓦/407马力的V8发动机以及两台输出功率分别为67千瓦/91马力和63千瓦/86马力的电动马达组成，最大输出功率高达357千瓦/485马力，峰值输出扭矩为780牛顿米。
宝马X6 Hybrid提供三种行驶模式：纯电动行驶、内燃机动力行驶，以及在两种动力结合的模式下行驶。在纯电动模式行驶时，车速可达60公里/小时，同时实现了零二氧化碳放。
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