يعتمد مبدأ عمل بطاريات المركبات الكهربائية ذات العجلتين-أساسًا على التحويل المتبادل بين الطاقة الكيميائية والطاقة الكهربائية لتحقيق تخزين الطاقة وإطلاقها. أثناء عملية الشحن، يقوم مصدر طاقة خارجي بتزويد البطارية بالطاقة الكهربائية، مما يؤدي إلى حدوث تفاعلات كيميائية داخل مواد الأقطاب الكهربائية التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية للتخزين. على العكس من ذلك، أثناء عملية التفريغ، تسير هذه التفاعلات الكيميائية الداخلية بشكل عكسي؛ يتم تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة مرة أخرى إلى طاقة كهربائية ويتم إنتاجها لتشغيل المحرك، وبالتالي دفع السيارة للأمام.
تختلف آليات التفاعل المحددة قليلاً بين أنواع البطاريات المختلفة. تعتمد بطاريات الرصاص الحمضية- على التفاعلات الكيميائية التي تشتمل على الرصاص وثاني أكسيد الرصاص داخل إلكتروليت حمض الكبريتيك لتسهيل عمليات الشحن والتفريغ. من ناحية أخرى، تحقق بطاريات الليثيوم- أيون تحويل الطاقة من خلال حركة أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. أثناء الشحن، أيونات الليثيوم "تزيل-يقحم"-أو تنفصل-من القطب الموجب وتقحم في القطب السالب؛ أثناء التفريغ، فإنها تتحرك في الاتجاه المعاكس. تتيح هذه العملية العكسية إمكانية استخدام البطارية بشكل متكرر.
طوال هذه الدورة التشغيلية بأكملها، يلعب نظام إدارة البطارية (BMS) دورًا حاسمًا من خلال مراقبة الجهد والتيار ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي لضمان عمل البطارية ضمن معايير آمنة. في حالة الشحن الزائد، أو التفريغ الزائد-، أو درجات الحرارة غير الطبيعية، يقوم النظام تلقائيًا بتنشيط إجراءات الحماية لمنع تلف البطارية أو حدوث مخاطر تتعلق بالسلامة. إن هذا التآزر بين التفاعلات الكيميائية وأنظمة التحكم الإلكترونية هو الذي يمكّن العجلتين الكهربائيتين-من العمل بطريقة مستقرة وفعالة.