汽車充電系統由發電機、蓄電池、電壓調節器、充電指示燈和相關的導線等共同組成，它們之間的連線關係如下圖，各元器件的功能及系統工作原理如下。

1、發電機：發電機是汽車用電裝置的主要電源。在汽車正常執行期間，發電機向除起動機之外的其它用電裝置供電，並向蓄電池充電。也就是說，當發動機正常運轉時，汽車上幾乎所有的電能都是由發電機提供的；當電量有剩餘時，發電機會向電瓶充電。一般汽車發電機的功率是0.8~1.5千瓦，可以滿足大多數情況下汽車的用電需求，當發電量不足時由蓄電池補充。有些小排量的發動機，當發電機發電量較大、負荷較高時，發動機會由於負荷增大而抖動，此時的發動機會自動提高轉速來增強發動機動力。

汽車上所用的發電機大多為矽整流三相交流發電機，它以矽二極體為整流器，將交流電轉變成直流電。它的主要結構是由轉子、定子、電刷與滑環機構、三相橋式整流器、軸承、風扇和前後端蓋等組成，其中轉子用來產生磁場，定子用來發出電流，整流器將三相交流電轉變成直流脈動電壓。發電機的發電量隨發動機轉速升高而增大。

2、蓄電池：蓄電池就是我們俗稱的電瓶，它是汽車上最大的電氣裝置，它的主要作用是在發動機起動時，向起動機、點火系統等主要用電裝置供電；在發動機不執行或低速執行時，向各種用電裝置供電；當用電裝置過多、用電量超過發電機的供電能力時，蓄電池協助發電機向各種用電裝置供電；另外蓄電池還有穩定供電系統電壓的作用，它相當於一個大電容，可以吸收電路中瞬間的過電壓，以保護用電裝置。

很多人都以為蓄電池是汽車上的主電源，其實並不是，發電機才是汽車上真正的電源。當發動機正常工作時，發電機的輸出電壓高於汽車蓄電池的電壓，發電機向所有用電裝置（起動機除外）供電，同時向蓄電池充電；而蓄電池只有在發動機起動時，才用其內部儲存的電能驅動起動機工作，平時它都是做為一個用電器存在的。

3、電壓調節器：電壓調節器的作用是用來調節發電機的輸出電壓，使發電機的輸出電壓保持在13.8－14.4伏之間。因為發電機的輸出電壓是隨發動機的轉速的升高而升高的，如果發動機轉速過高，導致發電機輸出電壓過高，會燒燬汽車的電氣系統及一些精密的電子元件。有了電壓調節器，就可以避免這些問題。現在汽車上的電壓調節器都是電子式的，多數整合在發電機內部，只有少部分是外接式的。絕大多數的發電機故障都是由於電壓調節器故障引起的。

4、充電指示系統：充電指示系統主要指儀表盤上的電壓表或充電指示燈，它們用於指示發電機的工作狀態是否正常。如果汽車在行駛中出現充電指示燈點亮或電壓表指標低於24V，表示發電機不充電或充電量過低，需要檢修充電系統。

汽車充電系統的工作原理如下：當我們開啟點火開關時，蓄電池會向發電機轉子提供勵磁電流，轉子產生磁場；隨後發動機啟動，帶動發電機運轉，定子繞組切割轉子繞組的磁力線，產生三相交流電流，經過矽整流後變成直流電向外輸出；此時由於發電機轉速較低，它的勵磁電流是由蓄電池提供的，這種情況稱為“它勵”，隨著發電機轉速越來越高，發電量越來越大，轉子繞組的電流就由發電機自身發出的電流來提供，這種情況稱為“自勵”。

當發動機正常工作後，發電機也隨發動機高速運轉，發出電能提供給汽車的用電裝置使用，多餘的電能用來給蓄電池充電。當蓄電池充滿後，電壓調節器斷開轉子的勵磁電流，發電機停止發電；當蓄電池電壓降低到一定數值時，電壓調節器重新接通勵磁電流，發電機恢復發電。這個過程周而復始的反覆進行，既能保證汽車電氣裝置的正常工作，又能讓蓄電池始終處於充滿電的狀態。為了保證汽車在低速時也能發電，一般發電機的轉速是發動機轉速的2.5~3倍，所以即使發動機處於怠速狀態下，發電機也能正常發電。

汽車充電系統的常見故障有不充電、過充電以及充電不足等，故障原因無非是兩種：線路接觸不良，發電機自身故障。一般來說，現在的發電機都是高度整合式的，一般情況下都無法拆解維修，只能整體更換。汽車充電系統在使用過程中，不得用發電機輸出端瞬時接地（搭鐵）的方法（試火法）來判斷髮電機是否發電，也不得在發電機高速運轉時拆下蓄電池等主要用電裝置，以免產生浪湧電壓擊穿精密電子元件。在日常維護中，要經常檢查發電機與蓄電池之間的連線，保證連線牢固可靠，接頭處無鏽蝕；此外還要經常檢查發電機皮帶的張緊程度，如果皮帶過鬆會造成發電機轉速過低發電量不足，如果皮帶過緊容易造成皮帶和發電機軸承的損壞。