Une fois le moteur en marche, la batterie cesse de fournir l'énergie nécessaire. L'alternateur prend alors le relais. Il convertit l'énergie mécanique du moteur en énergie électrique, rechargeant la batterie et alimentant les phares, l'allumage, le système d'infodivertissement et tous les autres équipements électriques du véhicule.

Le principe repose sur l'induction électromagnétique. Un rotor tourne à l'intérieur d'un stator, et le champ magnétique en mouvement induit un courant alternatif dans les enroulements du stator. Un redresseur à diodes convertit ce courant alternatif en courant continu, utilisé par le système électrique de la voiture. Un régulateur de tension maintient la tension de sortie stable, généralement entre 13,5 et 14,5 volts, indépendamment du régime moteur.

L'alternateur est entraîné par courroie. Une courroie serpentine relie la poulie de l'alternateur à celle du vilebrequin. Si la courroie patine ou casse, l'alternateur cesse de charger et la voiture fonctionne uniquement sur la batterie. Cette autonomie est limitée à 30 à 60 minutes, jusqu'à ce que la batterie soit complètement déchargée. Les signes avant-coureurs incluent une baisse d'intensité des phares, un sifflement et l'allumage du voyant de batterie faible sur le tableau de bord.

Les voitures modernes équipées de systèmes start-stop et de freinage régénératif utilisent des alternateurs plus sophistiqués, parfois appelés groupes moteur-générateur, qui peuvent également assister le moteur. Leur fonction principale reste la même : maintenir la charge de la batterie et l’alimentation des composants électroniques.