Bình hydro chứa hydro áp suất cao. Sau khi bật nguồn xe, hydro sẽ được đưa từ bình chứa đến ngăn pin nhiên liệu. Đồng thời, hệ thống không khí đưa không khí bên ngoài vào pin nhiên liệu. Dưới tác dụng của màng trao đổi proton trong pin nhiên liệu, hydro phân tách thành ion hydro và electron ở chất xúc tác cực dương: ion hydro xuyên qua màng để đến cực âm, còn các electron chạy qua mạch ngoài để tạo ra điện. Ở phía cực âm, oxy, ion hydro và electron trải qua phản ứng điện hóa, tạo ra nước và tạo ra điện một chiều, biến năng lượng hóa học trực tiếp thành năng lượng điện. Sản phẩm phụ duy nhất là nước, không có khí thải gây ô nhiễm.
Điện áp đầu ra từ pin nhiên liệu tương đối thấp và dao động theo tải, do đó, điện trước tiên được gửi đến bộ tăng áp (DC/DC) để nâng điện áp lên mức cao cần thiết để điều khiển động cơ.
Xe được trang bị ắc quy điện (ắc quy lưu trữ năng lượng phụ) đóng vai trò là bộ đệm năng lượng:
1. Tăng tốc / Lái xe công suất cao: Pin nhiên liệu tạo ra điện trong khi pin cũng cung cấp năng lượng, phối hợp với nhau để điều khiển hệ thống và đáp ứng nhu cầu năng lượng cao đột ngột.
2. Chạy không tải, chạy ở mức tải thấp: Pin nhiên liệu tạo ra điện, một phần điện dẫn động xe, còn nguồn điện phụ sẽ sạc cho ắc quy để tích trữ.
3. Phanh/giảm tốc: Động cơ truyền động chuyển sang máy phát điện để **thu hồi năng lượng**, lưu trữ lượng điện thu được vào ắc quy.
Dòng điện cao thế được đưa đến bộ điều khiển động cơ, bộ điều khiển này chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều ba pha để cấp nguồn cho động cơ truyền động; Động cơ dẫn động biến điện năng thành cơ năng và thông qua hệ thống truyền động làm quay các bánh xe, dẫn động xe chuyển động.
Bộ điều khiển xe (VCU), bộ điều khiển pin nhiên liệu (FCU), bộ điều khiển động cơ và hệ thống quản lý pin (BMS) tương tác theo thời gian thực: dựa trên tín hiệu ga và phanh, chúng điều phối đầu ra pin nhiên liệu, sạc và xả pin, và mô-men xoắn động cơ, đồng thời quản lý các hệ thống con như cung cấp hydro, cấp không khí, làm mát, thoát nước và giám sát an toàn, để giữ cho xe vận hành trơn tru trong các điều kiện khác nhau.
