Az autós töltő úgy működik, hogy a 220 V váltóáramú hálózati tápfeszültséget 16 V váltóárammá alakítja át a transzformátor primer és szekunder tekercseinek mágneses mezőjén keresztül. Ezt egy egyenirányító 14 V DC-re egyenirányítja, hogy megfeleljen a 12 V-os akkumulátor csúcsfeszültségének. Ebben a folyamatban a transzformátor feszültségátalakítást hajt végre, az egyenirányító pedig az AC-t egyenárammá alakítja. Továbbá a töltés során az elektromos energia kémiai energiává alakul, és az akkumulátorban tárolódik; a kisütés során a kémiai energia visszaalakul elektromos energiává és felszabadul. Az autós töltő ezt az elvet alkalmazva stabil tápellátást biztosít a jármű elektromos rendszerének.
Pontosabban, a transzformátor döntő szerepet játszik a feszültségátalakításban. Az elektromágneses indukció elvét kihasználva, amikor a primer tekercsre 220 V váltóáramú hálózati tápfeszültséget kapcsolunk, a váltakozó áram váltakozó mágneses teret hoz létre a vasmagban. A szekunder tekercs, amely ebben a váltakozó mágneses mezőben helyezkedik el, elektromotoros erőt indukál, így a feszültséget 16 V AC feszültséggé alakítja. Ezzel az eljárással okosan érik el a feszültségváltozást, megfelelő feszültségalapot biztosítva a következő egyenirányító szakaszhoz.
Az egyenirányító az a fontos alkatrész, amely a váltakozó áramot egyenárammá alakítja. A 16 V-os váltakozó áramot egy meghatározott áramköri struktúrán és elektronikus alkatrészeken keresztül dolgozza fel, biztosítva, hogy az áram iránya állandó maradjon, és egyenfeszültséget adjon ki. Az egyenirányítás során fellépő energiaveszteség és feszültségcsökkenés miatt a végső egyenáramú kimeneti feszültség 14 V-on stabilizálódik. Ennek az az oka, hogy a 12 V-os akkumulátor csúcsfeszültsége tényleges működés közben 14 V, más néven "virtuális feszültség", és a 14 V-os kimeneti feszültség ennek tökéletesen megfelel, hatékonyan tölti az akkumulátort.
Az akkumulátor töltése során energiaátalakítás történik. Az elektromos energia belép az akkumulátorba, és komplex kémiai reakciókat indít el benne. Példaként egy általános ólom-savas akkumulátort veszünk, a negatív elektródánál lévő fémólom elektronokat veszít, és ólom-szulfáttá oxidálódik; az ólom-dioxid a pozitív elektródán elnyeli az elektronokat és ólom-szulfáttá redukálódik. Ezt a folyamatot egy egyenáramú tápegység hajtja, így az elektromos energiát kémiai energiává alakítja a tároláshoz. Amikor a jármű elektromos áramot igényel, az akkumulátor lemerül, és a tárolt kémiai energia visszaalakul elektromos energiává, hogy a jármű különböző elektromos eszközeit és energiarendszerét táplálja.
Ezen kívül az autós töltők más funkciókkal és formákkal is rendelkeznek. Nemcsak az autó akkumulátorait tölti, hanem az autó szivargyújtó aljzatából származó 12 V-os feszültséget is 5 V-os USB feszültséggé alakítja át, megkönnyítve a mobiltelefonok és egyéb elektronikus eszközök töltését. Az autós töltő a 12 V-os (autók) vagy a 24 V-os (teherautók) egyenfeszültséget 5-20 V egyenárammá alakítja, hogy megfeleljen a járműben lévő mobileszközök töltési igényeinek. Ezzel egyidejűleg, amikor egy elektromos jármű töltő működik, a töltőberendezésnek egyeztetnie kell a jármű akkumulátorkezelő rendszerével (BMS), hogy biztosítsa az akkumulátor töltöttségi szintjének és állapotának megfelelő feszültség- és áramtöltést, védve az akkumulátor biztonságát és javítva a töltési hatékonyságot. A kezdeti töltési szakaszban, amikor az akkumulátor töltöttsége alacsony, nagyobb áramot használnak a gyorstöltéshez; a töltöttségi szint növekedésével az áramerősség fokozatosan csökken, hogy elkerülje a túltöltést és az akkumulátor károsodását.
Összefoglalva, az autós töltő egy összetett és ötletes működési elv révén valósítja meg a hálózati váltóáramról az akkumulátor töltésére alkalmas egyenfeszültségre való átalakítást, valamint az elektromos energia és a kémiai energia kölcsönös átalakítását. Nemcsak az autóakkumulátorok normál töltését és használatát biztosítja, hanem megfelelő áramellátást is biztosít a különféle-járművekben lévő eszközök számára, így az autó elektromos rendszerének nélkülözhetetlen és fontos eleme.