本发明涉及一种内燃机车用镍氢电池供电系统，包括镍氢蓄电池组和供电电路；柴油机启动时，镍氢蓄电池组通过供电电路提供启动电源，使启动发电机作为串励电动机工作，通过启动变速箱变速后拖动柴油机至发火转速；同时为内燃机车上的其他负载提供控制用电；柴油机启动后，镍氢蓄电池组可以通过供电电路提供供电电源，也可以通过变速箱带动启动发电机旋转，使启动发电机作为他励发电机工作，提供直流电通过充电电路给镍氢系统供电。本发明兼有电池和电容双重特性，使用循环寿命长，能够解决铅酸电池低温性能差造成机车起机困难的问题和低温下蓄电池容易亏电的问题；重量轻、体积空间小；实现模块化组装，大大降低施工工作量，提高工作效率。