non ho capito benissimo, ma in pratica per controllare il livello di carica di una batteria basta misurarne il voltaggio sotto carico. Anche il voltaggio a vuoto può essere usato, ma è ingannevole.
Quindi, quando la batteria ricaricabile, che è sotto carico (l'arduino) scende al di sotto di un certo voltaggio (e qui occhio ad usare la tensione di riferimento giusta e non direttamente quella della batteria), disattivi il circuito della batteria ricaricabile e attivi quella non ricarivcabile (non in quest'ordine :)).