Im April 2003 stellte JR East gemeinsam mit dem Railway Technical Research Institute den „New Energy Train” vor, der von einem Diesel-Hybridsystem angetrieben wurde. Er basierte auf dem zweiteiligen E-Triebwagen der Klasse E127-100 und trug die offizielle Bezeichnung KiYa E991. Das einteilige Fahrzeug mit zwei Führerständen kombinierte einen Dieselmotor mit elektrischer Kraftübertragung mit Lithium-Ionen-Akkus und war der weltweit erste Triebwagen mit dieser Art von Antrieb. Die Erkenntnisse aus der Erprobung wurden für die Entwicklung des wiederum zweiteiligen Hybrid-Triebwagens KiHa E200 genutzt.

2006 erfolgte der Umbau in den KuMoYa E995, bei dem der Dieselmotor gegen eine Brennstoffzelle ersetzt wurde. Der Dieseltank wurde dabei gegen sechs Wasserstofftanks mit einer Gesamtkapazität von 270 Litern ersetzt. Außerdem wurde die Kapazität der Akkus vergrößert. Auch in dieser Form wurde der Triebwagen 2007 im täglichen Betrieb getestet, es kam jedoch zu keiner Serienproduktion,

2009 wurde das Fahrzeug erneut umgebaut, wobei er erneut größere Batterien und statt der Brennstoffzelle einen Stromabnehmer bekam. Die Batterien konnten während der Fahrt über die Oberleitung aufgeladen werden und anschließend konnten bis zu 50 Kilometer auf nicht elektrifizierten Strecken zurückgelegt werden. Zu Zeiten, als der Testbetrieb komplett auf nicht elektrifizierten Strecken durchgeführt wurde, wurde eine stationäre Ladeeinrichtung mit einem festen Leiter über dem Gleis gebaut. In dieser Form bildete das Fahrzeug die Basis für den zweiteiligen EV-E301.