本发明提出一种电气化铁路车载混合式储能系统及其能量管理方法，设计了一种放置于电力机车上的大容量高功率超级电容‑钛酸锂混合储能系统，该系统包括直流馈线、直流母线、双向DC/DC变换器、超级电容储能单元、钛酸锂电池储能单元，该系统与电力机车四象限整流器与PWM逆变器之间的直流母线连接，实现不同功率下的再生制动能量吸收，同时该车载混合式储能系统可以在区域性接触网永久性故障、变电所失电等应急情况下向车内输出再生能量维持基本电力需求，在一定程度上解决了电气化铁路地面式储能系统能量传输损耗大，供电灵活性较低，在接触网故障情况下难以向电力机车供电的不足之处，提升再生制动能量的利用效率。