Alternator berfungsi sebagai sumber pengisian utama baterai, tetapi hubungan ini melibatkan kompleksitas yang lebih besar daripada sekadar pengisian ulang energi yang terpakai. Saat mesin menyala, alternator bertanggung jawab untuk memberi daya pada semua sistem kelistrikan sekaligus mengembalikan baterai ke kondisi terisi penuh setelah mesin dinyalakan. Fungsi ganda ini memerlukan pengaturan yang canggih untuk mencegah pengisian daya yang kurang maupun pengisian daya yang berlebihan - kedua kondisi tersebut dapat mengurangi masa pakai baterai secara signifikan.
Proses pengisian daya dimulai segera setelah mesin dinyalakan. Selama menghidupkan mesin, baterai dapat mengeluarkan daya sebanyak 2-5% dari kapasitasnya. Alternator awalnya menghasilkan daya yang lebih tinggi untuk segera memulihkan daya ini, kemudian masuk ke mode pemeliharaan. Sistem pengisian daya modern memantau kondisi baterai dengan saksama dan menyesuaikan parameter pengisian daya. Misalnya, baterai yang sangat kosong menerima arus awal yang lebih tinggi yang berkurang saat mendekati daya penuh, sementara baterai yang hampir penuh menerima arus yang cukup untuk mempertahankan kondisinya.
Kompensasi suhu merupakan aspek penting lain dari pengoperasian alternator modern. Reaksi kimia baterai terhadap pengisian daya berbeda-beda pada berbagai suhu - baterai dingin memerlukan voltase lebih tinggi untuk pengisian daya yang tepat, sedangkan baterai panas memerlukan voltase lebih rendah untuk mencegah kerusakan. Sistem pengisian daya canggih menggabungkan sensor suhu untuk menyesuaikan output, yang biasanya bervariasi antara sekitar 13,8 volt dalam kondisi panas hingga 14,8 volt dalam kondisi sangat dingin.
Aspek yang sering disalahpahami melibatkan interaksi alternator dengan beban aksesori. Alternator tidak mengisi daya baterai secara langsung - ia mempertahankan tegangan sistem pada level yang memungkinkan arus mengalir ke baterai saat ada kelebihan daya. Dengan semua aksesori yang beroperasi, alternator dapat mendedikasikan sebagian besar atau semua outputnya untuk menjalankan sistem kendaraan, dengan sedikit atau tidak ada arus yang mengalir ke baterai. Ini menjelaskan mengapa perjalanan singkat dengan penggunaan listrik yang besar dapat secara bertahap menguras daya baterai yang masih berfungsi.
Kemampuan alternator untuk mengisi daya baterai dengan benar bergantung pada beberapa faktor termasuk tegangan sabuk, kondisi kabel, dan kesehatan regulator tegangan. Kesalahpahaman umum adalah bahwa pembacaan baterai 12,6 volt pasti bagus, padahal sebenarnya ini hanya menunjukkan muatan permukaan. Penilaian kesehatan baterai yang sebenarnya memerlukan pengukuran tegangan di bawah beban dan pengamatan kinerja sistem pengisian daya selama pengoperasian mesin.