Penggunaan kendaraan listrik terus meningkat sebagai solusi transportasi ramah lingkungan, namun masih menghadapi kendala utama pada aspek waktu pengisian baterai yang relatif lama. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sistem ultra fast charging untuk baterai lithium-ion dengan pendekatan pengendali fuzzy logic yang dioptimasi menggunakan Ant Colony Optimization (ACO). Metode ini dikembangkan untuk mengatur distribusi arus pengisian secara adaptif pada mode Constant Current (CC) dan Constant Voltage (CV). Selain itu, sistem dilengkapi dengan mekanisme pendinginan eksternal dan internal berbasis sirkulasi cairan untuk menjaga suhu baterai tetap dalam batas aman selama proses pengisian. Proses perancangan diawali dengan simulasi dan implementasi pengendali fuzzy serta fuzzy–ACO untuk mengatur duty cycle pengisian yang secara langsung mempengaruhi arus dan tegangan keluaran. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada fase CC, sistem mampu menjaga arus pengisian pada nilai 7.33 A secara stabil dengan deviasi ±0.15 A, sedangkan pada fase CV, tegangan dijaga konstan di sekitar 27.85–28 V dengan deviasi hanya ±0.05 V. Duty cycle yang dihasilkan dari pengendali fuzzy–ACO berada pada rentang 57.3% hingga 58.5%, dan waktu pengisian baterai hingga mendekati penuh dapat diselesaikan dalam waktu ±90 menit, lebih cepat dibandingkan metode konvensional. Selain meningkatkan kecepatan pengisian, sistem ini juga terbukti menjaga suhu baterai di bawah 40 °C, melalui aktivasi pendingin cair propilen glikol saat arus tinggi terdeteksi. Dengan integrasi pengendali fuzzy–ACO dan sistem pendinginan, sistem ini mampu meningkatkan efisiensi, akurasi, dan keamanan dalam proses pengisian cepat baterai lithium-ion. Penelitian ini diharapkan memberikan kontribusi dalam pengembangan teknologi pengisian cepat kendaraan listrik serta menjadi dasar bagi pengembangan lebih lanjut dalam bidang optimasi algoritma kendali dan manajemen termal baterai.