汽车充电系统由发电机、蓄电池、电压调节器、充电指示灯和相关的导线等共同组成，它们之间的连接关系如下图，各元器件的功能及系统工作原理如下。
1、发电机：发电机是汽车用电设备的主要电源。在汽车正常运行期间，发电机向除起动机之外的其它用电设备供电，并向蓄电池充电。也就是说，当发动机正常运转时，汽车上几乎所有的电能都是由发电机提供的；当电量有剩余时，发电机会向电瓶充电。一般汽车发电机的功率是0.8~1.5千瓦，可以满足大多数情况下汽车的用电需求，当发电量不足时由蓄电池补充。有些小排量的发动机，当发电机发电量较大、负荷较高时，发动机会由于负荷增大而抖动，此时的发动机会自动提高转速来增强发动机动力。
汽车上所用的发电机大多为硅整流三相交流发电机，它以硅二极管为整流器，将交流电转变成直流电。它的主要结构是由转子、定子、电刷与滑环机构、三相桥式整流器、轴承、风扇和前后端盖等组成，其中转子用来产生磁场，定子用来发出电流，整流器将三相交流电转变成直流脉动电压。发电机的发电量随发动机转速升高而增大。
2、蓄电池：蓄电池就是我们俗称的电瓶，它是汽车上最大的电气设备，它的主要作用是在发动机起动时，向起动机、点火系统等主要用电设备供电；在发动机不运行或低速运行时，向各种用电设备供电；当用电设备过多、用电量超过发电机的供电能力时，蓄电池协助发电机向各种用电设备供电；另外蓄电池还有稳定供电系统电压的作用，它相当于一个大电容，可以吸收电路中瞬间的过电压，以保护用电设备。
很多人都以为蓄电池是汽车上的主电源，其实并不是，发电机才是汽车上真正的电源。当发动机正常工作时，发电机的输出电压高于汽车蓄电池的电压，发电机向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电；而蓄电池只有在发动机起动时，才用其内部存储的电能驱动起动机工作，平时它都是作为一个用电器存在的。
3、电压调节器：电压调节器的作用是用来调节发电机的输出电压，使发电机的输出电压保持在13.8－14.4伏之间。因为发电机的输出电压是随发动机的转速的升高而升高的，如果发动机转速过高，导致发电机输出电压过高，会烧毁汽车的电气系统及一些精密的电子元件。有了电压调节器，就可以避免这些问题。现在汽车上的电压调节器都是电子式的，多数集成在发电机内部，只有少部分是外置式的。绝大多数的发电机故障都是由于电压调节器故障引起的。
4、充电指示系统：充电指示系统主要指仪表盘上的电压表或充电指示灯，它们用于指示发电机的工作状态是否正常。如果汽车在行驶中出现充电指示灯点亮或电压表指针低于24V，表示发电机不充电或充电量过低，需要检修充电系统。
汽车充电系统的工作原理如下：当我们打开点火开关时，蓄电池会向发电机转子提供励磁电流，转子产生磁场；随后发动机启动，带动发电机运转，定子绕组切割转子绕组的磁力线，产生三相交流电流，经过硅整流后变成直流电向外输出；此时由于发电机转速较低，它的励磁电流是由蓄电池提供的，这种情况称为“它励”，随着发电机转速越来越高，发电量越来越大，转子绕组的电流就由发电机自身发出的电流来提供，这种情况称为“自励”。
当发动机正常工作后，发电机也随发动机高速运转，发出电能提供给汽车的用电设备使用，多余的电能用来给蓄电池充电。当蓄电池充满后，电压调节器断开转子的励磁电流，发电机停止发电；当蓄电池电压降低到一定数值时，电压调节器重新接通励磁电流，发电机恢复发电。这个过程周而复始地反复进行，既能保证汽车电气设备的正常工作，又能让蓄电池始终处于充满电的状态。为了保证汽车在低速时也能发电，一般发电机的转速是发动机转速的2.5~3倍，所以即使发动机处于怠速状态下，发电机也能正常发电。
汽车充电系统的常见故障有不充电、过充电以及充电不足等，故障原因无非是两种：线路接触不良，发电机自身故障。一般来说，现在的发电机都是高度集成式的，一般情况下都无法拆解维修，只能整体更换。汽车充电系统在使用过程中，不得用发电机输出端瞬时接地（搭铁）的方法（试火法）来判断发电机是否发电，也不得在发电机高速运转时拆下蓄电池等主要用电设备，以免产生浪涌电压击穿精密电子元件。在日常维护中，要经常检查发电机与蓄电池之间的连线，保证连接牢固可靠，接头处无锈蚀；此外还要经常检查发电机皮带的张紧程度，如果皮带过松会造成发电机转速过低发电量不足，如果皮带过紧容易造成皮带和发电机轴承的损坏。
汽车充电系统是整个充电站电气系统的核心部分，一般分直流充电装置和交流充电装置(桩)，直流充电装置，即非车载充电机，实现电池快充功能，可按功率输出分成大型、中型、小型，公司产品型号为X-DR。交流充电装置(桩)提供电池慢充功能，公司产品型号X-AR。