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 電車としての性能は向上させ、編成出力は従来の460kWから690kWへ増強。起動加速度は、従来がディーゼルカー並みの1.5km/h/sだったが、改装後は通常の電車並みの2.5km/h/sになる。

 R291は、動力モーターを備える「クモヤR290-1」と動力がない「クヤR291-1」の2両編成。燃料電池(200~350V)で生成した電力を昇圧回路を経てバッテリー(500~700V)に充電し、モーターへはバッテリーからの電力をさらに1500Vに昇圧して供給する仕組み。2019年中に鉄道総研の所内で走行試験を開始する予定という。